[發明專利]雙層外延工藝方法

有效

• 申請號: 201710734293.X
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107527792B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 伍洲
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L29/06
• 代理公司: 31211 上海浦一知識產權代理有限公司
• 代理人: 郭四華

1.一種雙層外延工藝方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、將半導體晶圓放置到外延工藝腔中，將所述外延工藝腔升溫到第一次外延生長工藝的溫度，進行所述第一次外延生長工藝在所述半導體晶圓表面形成具有第一導電類型的第一外延層；

步驟二、對所述外延工藝腔進行降溫并取出形成有所述第一外延層的所述半導體晶圓，在降溫過程中，所述外延工藝腔中的殘余工藝氣體繼續反應在所述第一外延層表面形成電阻率不匹配外延層；

步驟三、在形成有所述電阻率不匹配外延層的所述第一外延層中形成第一部分器件結構；

步驟四、將形成有所述第一部分器件結構的所述半導體晶圓放置到外延工藝腔中，將所述外延工藝腔升溫到第二次外延生長工藝的溫度；

通入HCL進行外延層刻蝕，所述外延層刻蝕將所述第一外延層表面的所述電阻率不匹配外延層去除；

所述電阻率不匹配外延層去除后關閉HCL的流入從而結束所述外延層刻蝕，之后進行所述第二次外延生長工藝在所述第一外延層表面形成具有第一導電類型的第二外延層；由所述第一外延層和所述第二外延層疊加形成電阻率匹配的具有第一導電類型的雙層外延結構；

步驟五、在所述第二外延層中形成第二部分器件結構。

2.如權利要求1所述的雙層外延工藝方法，其特征在于：所述半導體晶圓為硅晶圓，所述第一外延層和所述第二外延層都為硅外延層。

3.如權利要求1所述的雙層外延工藝方法，其特征在于：所述第一次外延生長工藝和所述第二次外延生長工藝的工藝條件相同。

4.如權利要求3所述的雙層外延工藝方法，其特征在于：所述第一次外延生長工藝和所述第二次外延生長工藝的工藝氣體都包括氫氣和硅源氣體。

5.如權利要求4所述的雙層外延工藝方法，其特征在于：所述硅源氣體為二氯氫硅。

6.如權利要求1所述的雙層外延工藝方法，其特征在于：所述雙層外延結構應用于超級結的形成工藝，步驟三中的所述第一部分器件結構為第一部分超級結結構，所述第一部分超級結結構包括形成于所述第一外延層中的多個第一溝槽，在所述第一溝槽中填充有第二導電類型摻雜的第三外延層；

步驟五中所述第二部分器件結構為第二部分超級結結構，所述第二部分超級結結構包括形成于所述第二外延層中的多個第二溝槽，在所述第二溝槽中填充有第二導電類型摻雜的第四外延層；所述第二溝槽和對應的所述第一溝槽對齊，所述第二溝槽中的所述第四外延層和對應的所述第一溝槽中的所述第三外延層上下疊加形成一個具有整體結構的第二導電類型柱；由各所述第二導電類型柱之間的所述雙層外延結構組成第一導電類型柱，由所述第一導電類型柱和所述第二導電類型柱交替排列形成所述超級結。

7.如權利要求6所述的雙層外延工藝方法，其特征在于：所述超級結形成的器件的耐壓為900V以上，所述第一溝槽和所述第二溝槽的疊加結構的總深度為60微米以上。

8.如權利要求1或3所述的雙層外延工藝方法，其特征在于：所述第一次外延生長工藝的溫度為1100℃以上。

9.如權利要求1所述的雙層外延工藝方法，其特征在于：所述電阻率不匹配外延層的電阻率大于所述第一外延層的電阻率。

10.如權利要求9所述的雙層外延工藝方法，其特征在于：所述電阻率不匹配外延層的厚度通過電阻率的測量確定。

11.如權利要求8所述的雙層外延工藝方法，其特征在于：步驟一將所述外延工藝腔從待機溫度升溫到所述第一次外延生長工藝的溫度。

12.如權利要求11所述的雙層外延工藝方法，其特征在于：所述外延工藝腔的待機溫度為710度。

13.如權利要求8所述的雙層外延工藝方法，其特征在于：步驟四將所述外延工藝腔從待機溫度升溫到所述第二次外延生長工藝的溫度。

14.如權利要求13所述的雙層外延工藝方法，其特征在于：所述外延工藝腔的待機溫度為710度。