[發(fā)明專利]一種肖特基器件用硅外延片的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010341314.3
• 申請日: 2020-04-27
• 公開（公告）號: CN111463115B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐發(fā)俊;李明達(dá);王楠;趙揚(yáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第四十六研究所;中電晶華（天津）半導(dǎo)體材料有限公司
• 主分類號: H01L21/205
• 分類號: H01L21/205
• 代理公司: 天津中環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 12105
• 代理人: 李美英

本發(fā)明涉及一種肖特基器件用硅外延片的制備方法，向硅外延爐反應(yīng)腔體內(nèi)通入氯化氫氣體，對基座上殘余沉積物質(zhì)進(jìn)行刻蝕；將主工藝氫氣攜帶氣態(tài)三氯氫硅進(jìn)入硅外延爐反應(yīng)腔體，基座表面沉積一層無摻雜的致密多晶硅；將基座溫度降低，向基座上裝入硅襯底片；基座升溫，對硅襯底片的表面進(jìn)行高溫烘焙；通入主工藝氫氣對硅外延爐反應(yīng)腔體進(jìn)行吹掃；主工藝氫氣攜帶氣態(tài)三氯氫硅進(jìn)入硅外延爐反應(yīng)腔體，基座下部流入與主工藝氫氣流動方向相反的輔助氫氣，三氯氫硅在管路中排空；通入主工藝氫氣對硅外延爐反應(yīng)腔體進(jìn)行吹掃；進(jìn)行硅外延層生長；硅外延層生長完成后，降溫后從基座上取出。實現(xiàn)了200mm硅外延層厚度均勻性和電阻率均勻性的控制能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體外延材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種肖特基器件用硅外延片的制備方法。

背景技術(shù)

硅外延片由低電阻率的硅襯底片和高電阻率的硅外延層兩部分組成。目前肖特基器件工藝線采用的硅外延片，直徑已經(jīng)由傳統(tǒng)的150mm擴(kuò)展到200 mm，尺寸擴(kuò)大1.8倍，突出面臨硅外延片內(nèi)的厚度和電阻率均勻性的控制問題。尤其肖特基器件工藝線所用硅外延片采用重?fù)诫s的摻砷硅襯底片進(jìn)行硅外延層的生長，而高溫下硅襯底片內(nèi)的雜質(zhì)從襯底表面、背面以及邊緣處揮發(fā)至生長氣氛中，由于原單片硅外延爐反應(yīng)腔體較小，僅靠氣流吹除不能有效排除雜質(zhì)，導(dǎo)致雜質(zhì)持續(xù)留在生長氣氛中，隨后在硅外延層生長時重新進(jìn)入，致使硅外延層電阻率均勻性控制能力存在不足。尤其當(dāng)硅外延層與硅襯底片電阻率的差距較大，外延層厚度和電阻率數(shù)值比較接近時，此時需要開發(fā)快速提升電阻率并實現(xiàn)均勻性分布的能力，而電阻率從重?fù)綉B(tài)的硅襯底片提升到輕摻態(tài)的硅外延層，目前經(jīng)常受各類雜質(zhì)摻雜的影響，導(dǎo)致電阻率不均勻性通常高于2%，將導(dǎo)致產(chǎn)出電壓的離散問題，已經(jīng)不能滿足應(yīng)用領(lǐng)域肖特基器件對硅外延層的厚度不均勻性1%，電阻率不均勻性1.5%的指標(biāo)要求。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，本發(fā)明提供了一種肖特基器件用硅外延片的制備方法，目的是克服現(xiàn)有肖特基器件用200 mm硅外延片面臨硅外延層與硅襯底層的電阻率差別比值較大時，電阻率均勻性控制能力不足的問題，獲得一種具備高厚度和電阻率均勻性的肖特基器件用200 mm硅外延片的制備工藝方法，厚度不均勻性控制至1%，電阻率不均勻性控制至1.5%。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種肖特基器件用硅外延片的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）硅外延爐反應(yīng)腔體內(nèi)的圓盤式基座的溫度設(shè)定為1160~1180 ℃，通入氯化氫氣體，氯化氫氣體流量設(shè)定為18~20 L/min，在高溫下對基座上殘余沉積物質(zhì)進(jìn)行刻蝕，刻蝕時間設(shè)定為50~60 sec；

（2）將主工藝氫氣流量設(shè)定為95 L/min，攜帶氣態(tài)三氯氫硅進(jìn)入硅外延爐反應(yīng)腔體，三氯氫硅流量設(shè)定為13.5~14.0 L/min，三氯氫硅通入反應(yīng)腔體內(nèi)的時間設(shè)定為20~30sec，在基座表面沉積一層無摻雜的致密多晶硅；

（3）將基座溫度降低至600 ℃，向硅外延爐反應(yīng)腔體內(nèi)圓盤式基座上裝入電阻率不高于0.004 Ω·cm，直徑為200 mm的硅襯底片；

（4）基座升溫至1160℃，對硅襯底片的表面進(jìn)行高溫烘焙，時間設(shè)定為1~2 min；

（5）將硅襯底片溫度降低至1115~1125 ℃，通入主工藝氫氣對硅外延爐反應(yīng)腔體進(jìn)行吹掃，主工藝氫氣流量為95 L/min，吹掃時間設(shè)定為25~45 sec；

（6）主工藝氫氣流量設(shè)定為95 L/min，攜帶氣態(tài)三氯氫硅進(jìn)入硅外延爐反應(yīng)腔體，三氯氫硅流量設(shè)定為6~14 L/min，基座下部流入與主工藝氫氣流動方向相反的輔助氫氣，輔助氫氣流量設(shè)定為26 L/min，三氯氫硅在管路中的排空時間為25~30 sec，三氯氫硅通入反應(yīng)腔體內(nèi)的時間設(shè)定為15~22 sec，基座轉(zhuǎn)速設(shè)定為32~36 r/min，反應(yīng)腔體的上石英壁的溫度不高于560 ℃，內(nèi)區(qū)與外區(qū)進(jìn)氣的流量閥開度的比值設(shè)定為1.5~2.5，內(nèi)區(qū)與外區(qū)的紅外燈泡的加熱功率分配比例設(shè)定為46%:54%~52%:48%；