[發(fā)明專利]一種COOLMOS用硅外延片的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810244647.7
• 申請(qǐng)日: 2018-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN108447772B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉勇;鄧雪華;孫健;楊帆;任凱;石卓亞;駱紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京國(guó)盛電子有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/02
• 分類號(hào): H01L21/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

本發(fā)明涉及一種COOLMOS用多層硅外延片的制造方法,其技術(shù)工藝在于：采用單片常壓硅外延設(shè)備，首先要選擇合適的H2流量、溫度和時(shí)間來(lái)對(duì)襯底硅片進(jìn)行烘烤處理，去除表面的自然氧化層，保證外延前表面質(zhì)量。其次采用低流量HCL，低拋光速率對(duì)襯底表面進(jìn)行氣體拋光，減少光刻和注入環(huán)節(jié)對(duì)硅片表面造成的損傷。外延生長(zhǎng)：采用SiHCl3作為硅源，采用較高溫度，同時(shí)加大主H2流量，以降低生長(zhǎng)速率，生長(zhǎng)符合COOLMOS器件要求的外延層。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及硅外延片，尤其是COOLMOS用硅外延片的制造方法。

背景技術(shù)

以多次外延和離子注入相結(jié)合的方法制作COOLMOS器件時(shí)，由于硅片每次外延后都會(huì)進(jìn)行一次離子注入和光刻，往往會(huì)對(duì)硅片表面產(chǎn)生輕微損傷，再次外延前，對(duì)損傷層的處理是關(guān)鍵。常規(guī)采用的方法是通入HCl氣體進(jìn)行氣體拋光，現(xiàn)有方法中如果HCl拋光速率過慢造成生產(chǎn)效率低下，拋光速率過快會(huì)導(dǎo)致已光刻的電路圖形損壞。同時(shí)最后多次外延后，光刻標(biāo)會(huì)出現(xiàn)一定的畸變，影響光刻機(jī)對(duì)標(biāo)，因此圖形畸變控制也是關(guān)鍵。

綜上所述，有必要設(shè)計(jì)一種針對(duì)COOLMOS用硅外延的制造方法，在保證高效率的拋光速率下，提高硅片外延層質(zhì)量，同時(shí)有效控制單層外延層厚度降低圖形畸變。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題,依據(jù)外延工藝方法、表面損傷消除方法、以及減弱圖形畸變的方法，本發(fā)明提出了一種新型的外延片的制造方法,與常規(guī)外延方法相比較，能夠優(yōu)化外延層表面質(zhì)量，減少損傷對(duì)外延層影響，同時(shí)優(yōu)化外延層厚度降低圖形畸變，滿足COOLMOS器件對(duì)外延的要求。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明可采用如下技術(shù)方案：

一種COOLMOS用硅外延片的制造方法,包括以下步驟：

(1)、超凈間環(huán)境控制在10級(jí)，環(huán)境溫度為20±1℃，濕度控制在50±10％，外延選用ASM E2000單片外延爐，襯底選用N100，Sb背面SiO2背封；

(2)、對(duì)硅片進(jìn)行表面清洗，清洗液為氨水+雙氧水+去離子水；

(3)、對(duì)基座進(jìn)行HC1高溫處理，去除基座上殘余的反應(yīng)物；

(4)、冷卻基座后載入襯底硅片；

(5)、升溫進(jìn)行硅片H₂烘烤；

(6)、外延生長(zhǎng)控制外延層厚度；

(7)、離子注入，制備P柱區(qū)；

(8)、重復(fù)步驟(2)、(3)、(4)、(5),；

(9)、氣體腐蝕對(duì)硅片表面拋光；

(10)、拋光后升溫，同時(shí)摻雜源排外，排外流量根據(jù)外延層的電阻率需求所定；

(11)、外延生長(zhǎng)控制外延層厚度；

(12)、根據(jù)CoolMOS設(shè)計(jì)需求重復(fù)步驟(7)至步驟(11)。

在上述步驟(9)的氣體腐蝕對(duì)硅片表面拋光的步驟中，通入0.5-1slm流量的HCl氣體和60-100slm流量的H2進(jìn)行拋光，拋光速率為0.1-0.15μm/min，拋光時(shí)間為1-3min，拋光厚度為0.2-0.5μm，拋光溫度與步驟(9)中H₂烘烤同溫；

在上述步驟(11)外延生長(zhǎng)控制外延層厚度步驟中，將TCS、H2和摻雜源同時(shí)通入反應(yīng)腔體進(jìn)行外延生長(zhǎng)，摻雜源流量根據(jù)外延層電阻率的需求所定。