專利名稱：反型外延片制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種外延片制備方法，尤其涉及一種在P型襯底上制備N型外延層的 反型外延片的制備方法。
背景技術(shù)：
反型外延片是指在P型襯底上制備N型外延層的外延片。目前，生產(chǎn)中采用的制備 工藝為當(dāng)爐溫達(dá)到800 95(TC用機(jī)械手將硅片放置在爐內(nèi)，通以氫氣，氫氣流量一直保 持在20 80L/min的范圍內(nèi)，然后升溫至1140 1150°C，烘烤后通以氯化氫，進(jìn)行氣相拋 光；關(guān)閉氯化氫，通以三氯氫硅生產(chǎn)本征阻擋層；關(guān)閉三氯氫硅，用氫氣去除凈爐內(nèi)的雜質(zhì) 氣體后再次通入三氯氫硅和^3，生長外延層，最后將溫度降至800 95(TC用機(jī)械手將硅 片取出。此種制備工藝在生長外延層時由于N型雜質(zhì)的影響導(dǎo)致在外延層和襯底的界面即 PN結(jié)之后存在一個擴(kuò)展電阻較外延層表面稍小的區(qū)域，由于這一區(qū)域的存在會產(chǎn)生以下問 題埋層外延后，在后續(xù)實(shí)施硼隔離時，由于這一區(qū)域N型雜質(zhì)離子的濃度很高，至使同樣 劑量的硼無法隔離通，至使后續(xù)摻雜的P型區(qū)域不能穿通N型區(qū)域和下面的P型區(qū)域相連， 從而造成短路，使器件失效；另外在用四探針監(jiān)測外延層薄膜電阻率時，因?yàn)樵搶拥碗娮杪?區(qū)域的存在，把高電阻率的外延層短路，至使該方法測試外延層電阻率不能適用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種外延片制備方法，該方法中在生長本征阻擋 層時通過提高爐內(nèi)溫度及氫氣流量，以解決目前PN結(jié)處擴(kuò)展電阻較外延層表面小的問題。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種反型外延片制備方法，該 方法通過將P型襯底硅片放置在單片爐中，通以氫氣，在氫氣氣氛下沉積本征阻擋層及外 延層，具體包括以下步驟 1)在單片爐中通以氫氣，在800 95(TC下用機(jī)械手將硅片放置到單片爐中，將溫
度升溫至1140 1150。C，氫氣流量20 80L/min ; 2)烘烤去除氧化層；通以氯化氫進(jìn)行化學(xué)氣相拋光； 3)通以三氯氫硅生長本征阻擋層，三氯氫硅流量3 8L/min ; 4)關(guān)閉三氯氫硅，趕氣50 120秒； 5)通以三氯氫硅和PH3的混合氣體生長外延層，三氯氫硅流量12 18L/min ;
6)降溫至800 95(TC下機(jī)械手取片，氫氣流量降至10 40L/min ;
其中生長本征阻擋層時將爐溫升至1170 1210。C，氫氣流量增大至100 200L/min ;生長外延層時，爐溫再降至1140 1150°C ，氫氣流量降至20 80L/min。
采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于氣相拋光后，通過提高單片爐爐內(nèi)溫 度，加大氫氣流量，使大量的系統(tǒng)雜質(zhì)(如沉積在基座上、鐘罩內(nèi)壁等處N型雜質(zhì))被帶出 單片爐，增加系統(tǒng)潔凈度，在高溫及大流量氫氣、小硅源流量下生長本征阻擋層，保證了本 征阻擋層高的電阻率，也就是使生長的本征阻擋層純度更高，阻擋襯底雜質(zhì)外擴(kuò)的能力更強(qiáng)；在生長本征阻擋層后，高溫且氫氣大流量趕氣，將雜質(zhì)帶出單片爐，減少雜質(zhì)對襯底和 本征組成層的影響，提高了本征電阻率，從而增大了PN結(jié)處擴(kuò)展電阻的電阻率。


圖1是本發(fā)明反型外延片的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是現(xiàn)有生產(chǎn)工藝制備的反型外延片的擴(kuò)展電阻變化圖； 圖3是利用本發(fā)明提供的方法制備的反型外延片的擴(kuò)展電阻變化圖； 圖中l(wèi)-P型襯底硅片，2-本征阻擋層，3-N型外延層。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例一 1)在單片爐中通以氫氣，在800 95(TC下用機(jī)械手將P型襯底硅片放置到單片
爐中，將溫度升溫至1140。C，氫氣流量20L/min ; 2)烘烤去除氧化層，時間為lmin，氫氣流量20L/min ; 3)通以氯化氫進(jìn)行化學(xué)氣相拋光，時間lmin，氯化氫流量O. 3L/min，氫氣流量 20L/min ; 4)將單片爐爐溫升至117(TC，氫氣流量提高為100L/min ; 5)通以三氯氫硅生長本征阻擋層，三氯氫硅流量3L/min，生長時間為10秒；生產(chǎn) 的本征阻擋層為單晶本征硅； 6)關(guān)閉三氯氫硅，溫度保持在117(TC范圍內(nèi)，氫氣流量為100L/min下趕氣50秒；
7)將爐溫降至1140°C，氫氣流量減小為20L/min ; 8)通入三氯氫硅和PH3的混合氣體生長N型外延層，三氯氫硅流量12L/min， PH3 的流量根據(jù)客戶對外延層電阻率的要求進(jìn)行調(diào)整； 9)降溫至800下用機(jī)械手將P型襯底硅片取片，氫氣流量降至10L/min。
實(shí)施例二 1)在單片爐中通以氫氣，在95(TC下用機(jī)械手將P型襯底硅片放置到單片爐中，將 溫度升溫至115(TC，氫氣流量80L/min ; 2)烘烤去除氧化層，時間為3min，氫氣流量80L/min ; 3)通以氯化氫進(jìn)行化學(xué)氣相拋光，時間lmin，氯化氫流量1L/min，氫氣流量80L/ min ; 4)將單片爐爐溫升至1210°C，氫氣流量提高為200L/min ; 5)通以三氯氫硅生長本征阻擋層，三氯氫硅流量8L/min，生長時間為60秒；生產(chǎn) 的本征阻擋層為單晶本征硅； 6)關(guān)閉三氯氫硅，溫度保持在121(TC范圍內(nèi)，氫氣流量為200L/min下趕氣120
秒； 7)將爐溫降至1150°C，氫氣流量減小為80L/min ; 8)通入三氯氫硅和PH3的混合氣體生長N型外延層，三氯氫硅流量18L/min， PH3 的流量根據(jù)客戶對外延層電阻率的要求進(jìn)行調(diào)整；
4
9)降溫至95(TC下用機(jī)械手將P型襯底硅片取片，氫氣流量降至40L/min。
實(shí)施例三 1)在單片爐中通以氫氣，在90(TC下用機(jī)械手將P型襯底硅片放置到單片爐中，將溫度升溫至1145t:，氫氣流量60L/min ; 2)烘烤去除氧化層，時間為2min，氫氣流量60L/min ; 3)通以氯化氫進(jìn)行化學(xué)氣相拋光，時間lmin，氯化氫流量O. 7L/min，氫氣流量601Vmin ; 4)將單片爐爐溫升至1200°C，氫氣流量提高為150L/min ; 5)通以三氯氫硅生長本征阻擋層，三氯氫硅流量6L/min，生長時間為40秒；生產(chǎn)的本征阻擋層為單晶本征硅； 6)關(guān)閉三氯氫硅，溫度保持在120(TC范圍內(nèi)，氫氣流量為150L/min下趕氣80秒；
7)將爐溫降至1145°C，氫氣流量減小為60L/min ; 8)通入三氯氫硅和PH3的混合氣體生長N型外延層，三氯氫硅流量15L/min， PH3的流量根據(jù)客戶對外延層電阻率的要求進(jìn)行調(diào)整； 9)降溫至90(TC下用機(jī)械手將P型襯底硅片取片，氫氣流量降至30L/min。
上述三個實(shí)施例均可以解決目前PN結(jié)處擴(kuò)展電阻較外延層表面小的問題。
本發(fā)明提供的制備工藝中，在氣相拋光完后，在溫度為1170 121(TC及100 200L/min的氫氣流量下生長本征阻擋層，爐內(nèi)溫度較拋光時提高了 20 60°C ，并加大氫氣流量至原來氫氣流量的2倍以上，使大量的系統(tǒng)雜質(zhì)被帶出反應(yīng)室，增加系統(tǒng)潔凈度，保證了本征阻擋層高的電阻率，即使生長的本征阻擋層純度更高，阻擋襯底雜質(zhì)外擴(kuò)的能力更強(qiáng)；其中，高溫能使滯留在氣氛中的雜質(zhì)被帶走，使本征電阻率變高；大流量氫氣可以降低生長速率，同時使滯留在氣氛中的雜質(zhì)被帶走，使本征電阻率升高；小硅源生長可降低生長速率，使襯底的雜質(zhì)在高溫/長時間下向系統(tǒng)擴(kuò)散，同時被大流量的氫氣帶走，這樣可減少進(jìn)一步生長時的雜質(zhì)的影響。 生長完本征阻擋層后，在1170 1210。C下，趕氣50 120秒后，降溫至1140 1150°C，同時氫氣流量變?yōu)?0 80L/min，通入三氯氫硅，生長外延層，降溫、降低氫氣流量以及采用大硅源流量，是為了極大的減少襯底雜質(zhì)的外擴(kuò)，同時可實(shí)現(xiàn)高速率生長。結(jié)合圖2和圖3可知，用本發(fā)明提供的方法制備的反外延片，增大了PN結(jié)處擴(kuò)展電阻的電阻率，解決了目前PN結(jié)處擴(kuò)展電阻較外延層表面小的問題。
權(quán)利要求
一種反型外延片制備方法，該方法通過將P型襯底硅片放置在單片爐中，通以氫氣，在氫氣氣氛下沉積本征阻擋層及外延層，具體包括以下步驟1)在單片爐中通以氫氣，在800～950℃下用機(jī)械手將硅片放置到單片爐中，將溫度升溫至1140～1150℃，氫氣流量20～80L/min；2)烘烤去除氧化層；通以氯化氫進(jìn)行化學(xué)氣相拋光；3)通以三氯氫硅生長本征阻擋層，三氯氫硅流量3～8L/min；4)關(guān)閉三氯氫硅，趕氣50～120秒；5)通以三氯氫硅和PH3的混合氣體生長外延層，三氯氫硅流量12～18L/min；6)降溫至800～950℃下機(jī)械手取片，氫氣流量降至10～40L/min；其特征在于生長本征阻擋層時將爐溫升至1170～1210℃，氫氣流量增大至100～200L/min；生長外延層時，爐溫再降至1140～1150℃，氫氣流量降至20～80L/min。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反型外延片制備方法，其特征在于步驟4)中的趕氣時溫度為 1170 1210。C，氫氣流量為100 200L/min。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反型外延片制備方法，其特征在于烘烤時間為1 3min，化 學(xué)氣相拋光時間為10 60秒。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反型外延片制備方法，其特征在于氯化氫流量為0. 3 1L/min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種外延片制備方法，尤其涉及一種在P型襯底上制備N型外延層的反型外延片的制備方法。該方法打破傳統(tǒng)工藝中制備外延片時溫度和氫氣流量保持不變的制備方法，在制備本征阻擋層時提高了單片爐爐內(nèi)的溫度和通入氫氣的流量，使大量的系統(tǒng)雜質(zhì)被帶出反應(yīng)室，增加系統(tǒng)潔凈度，保證了本征阻擋層高的電阻率，即使生長的本征阻擋層純度更高，阻擋襯底雜質(zhì)外擴(kuò)的能力更強(qiáng)。
文檔編號C23C16/44GK101783289SQ201010120709
公開日2010年7月21日 申請日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者趙麗霞, 高國智 申請人:河北普興電子科技股份有限公司