[發明專利]絕緣柵雙極型晶體管的硅外延片生產工藝

有效

• 申請號: 201711099661.4
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN107845570B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 王作義;康宏;馬洪文;胡寶平;陳小鐸;崔永明;卞小玉
• 申請（專利權）人: 四川廣瑞半導體有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/223
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 郭受剛

1.絕緣柵雙極型晶體管的硅外延片生產工藝，其特征在于，包括依次進行的以下步驟：

步驟一、將硅襯底材料采用純水清洗后放入反應器內；

步驟二、采用氫氣作為載流氣體排出反應器內的空氣；

步驟三、將反應器內部升溫至1160～1180℃，再采用HCL刻蝕3～4min，然后將反應器內部的HCL排除；

步驟四、將反應器內部的溫度降至1130～1140℃的生長溫度；

步驟五、向反應器內通入由氫氣和四氯化硅氣體混合構成的反應氣體，使得硅襯底表面生成硅單晶層，得到N^-/N⁺結構的硅外延片；其中，硅外延片的N⁺層生長前預先通入PH₃持續5min，N^-層生長前將反應器內部溫度升高120℃，向反應器內以30s為一個周期通入氫氣進行12個周期，每個周期前15s氫氣的流量為2L/min，后15s氫氣的流量為20L/min，再將反應器內部溫度降至生長溫度；

步驟六、停止向反應器內通入反應氣體，待反應器內部降至室溫時，向反應器內通入氮氣3～4min；

步驟七、打開反應器取出硅外延片。

2.根據權利要求1所述的絕緣柵雙極型晶體管的硅外延片生產工藝，其特征在于，所述反應器為臥式反應器，其內部構成有石英反應腔，石英反應腔內部設有石墨基座及支承石墨基座的石英支架，石墨基座外覆有一層80μm的碳化硅，石英反應腔外壁上環繞有射頻線圈；所述步驟一在放置硅襯底材料時具體放置在石英反應腔內的石墨基座上；所述步驟三、步驟四及步驟六中所述溫度的控制具體為控制石英反應腔內部的溫度，所述反應器通過其射頻線圈加熱石墨基座來實現石英反應腔內部升溫控制。

3.根據權利要求2所述的絕緣柵雙極型晶體管的硅外延片生產工藝，其特征在于，所述步驟七之后還包括以下步驟：先采用氫氟酸清洗石英反應腔內壁、石墨基座及石英支架，再采用純水清洗石英反應腔內壁、石墨基座及石英支架。

4.根據權利要求1所述的絕緣柵雙極型晶體管的硅外延片生產工藝，其特征在于，所述步驟三將反應器內部的HCL排除時包括以下步驟：將反應器內部溫度升高120℃，向反應器內以30s為一個周期通過氫氣進行5個周期，再將反應器內部溫度降至生長溫度以后30s為一個周期通過氫氣進行2個周期，其中，每個周期前15s氫氣的流量為2L/min，后15s氫氣的流量為20L/min。

5.根據權利要求1所述的絕緣柵雙極型晶體管的硅外延片生產工藝，其特征在于，所述步驟四將反應器內部的溫度降至生長溫度之前還包括以下步驟：將反應器內部的溫度升溫110℃后保持30min。

6.根據權利要求1所述的絕緣柵雙極型晶體管的硅外延片生產工藝，其特征在于，所述步驟五在生成硅單晶層時比所需的硅單晶層厚1.2～1.5μm，所述步驟七在取出硅外延片后對硅單晶層進行氣相拋光得到所需的硅單晶層厚度。

7.根據權利要求1～6中任意一項所述的絕緣柵雙極型晶體管的硅外延片生產工藝，其特征在于，所述步驟七在取出硅外延片后還包括以下步驟：SPM清洗去除硅外延片表面的雜質，再堿液去除硅外延片上的氧化膜，然后采用純水清洗后風干得到成品。

8.根據權利要求2所述的絕緣柵雙極型晶體管的硅外延片生產工藝，其特征在于，臥式反應器具體包括：石英殼體，石英殼體內部構成有石英反應腔，石英殼體上構成有用于輸入反應氣體的反應氣體輸入口、用于輸入HCL的HCL輸入口、用于輸入氫氣的氫氣輸入口、用于輸入氮氣的氮氣輸入口、以及用于排出氣體的排氣口；其中，石英反應腔內部設有石墨基座及支承石墨基座的石英支架，石英殼體外壁上環繞有射頻線圈；硅襯底放置在石墨基座上上。