專(zhuān)利名稱(chēng)：新型襯底、外延片及半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型襯底、外延片及半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
對(duì)于半導(dǎo)體器件來(lái)說(shuō)，需要外延層具有完美的晶體結(jié)構(gòu)，而且對(duì)外延層的厚度、導(dǎo)電類(lèi)型、電阻率及電阻均勻性等方面均有一定的要求。半導(dǎo)體的電阻率一般隨著溫度、摻雜濃度、磁場(chǎng)強(qiáng)度及光照強(qiáng)度等因素的變化而改變。對(duì)于外延層與襯底的組合及產(chǎn)品規(guī)格是由后道產(chǎn)品應(yīng)用所決定。電路與電子元件需要在外延片上制作完成，不同的應(yīng)用如MOS型中PM0S、NM0S、CM0S和雙極型中飽和型和非飽和型。隨著集成電路設(shè)計(jì)朝向輕、薄、短、小及省電化的發(fā)展趨勢(shì)，行動(dòng)通訊、信息家電等產(chǎn)品無(wú)不力求節(jié)約能源消耗，對(duì)于外延產(chǎn)品要求也不斷提高。解決外延片電阻率的變化分布問(wèn)題，不僅可以滿足外延片輕、薄、小、省電發(fā)展趨勢(shì)，還可以提高外延片后道電子元件的使用率，有效降低客戶端的產(chǎn)品成本。襯底，也稱(chēng)為基板。目前大量使用的同質(zhì)外延片中，襯底與外延層的主體構(gòu)成的元素相同，均為硅。摻雜劑主要有η型元素及ρ型元素。η型元素包括砷AS、銻和磷(PH) ；ρ 型元素主要是硼元素?，F(xiàn)有的外延片，襯底與外延層兩者摻雜劑的種類(lèi)和濃度不相同。如常用的一種外延片，其襯底為N型，即襯底中摻雜η型原子磷、砷或銻中的一種或幾種；其外延層摻雜有ρ 型原子硼。在外延片的生產(chǎn)過(guò)程中，存在著普遍的自摻雜現(xiàn)象。自摻雜是由于熱蒸發(fā)或者化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)物對(duì)襯底的擴(kuò)散，襯底中的硅及雜質(zhì)進(jìn)入氣相，改變了氣相中的摻雜成分和濃度，從而導(dǎo)致了外延層中的雜質(zhì)實(shí)際分布偏離理想的情況。按產(chǎn)生的原因，自摻雜可分為氣相自摻雜、固相外擴(kuò)散及系統(tǒng)自摻雜。氣相自摻雜的摻雜物主要來(lái)自晶圓的背面和邊緣固相外擴(kuò)散。固相外擴(kuò)散的摻雜物主要來(lái)自襯底的擴(kuò)散，摻雜物在襯底與外延層的接觸面由襯底擴(kuò)散至外延層。系統(tǒng)自摻雜的摻雜物來(lái)自氣體晶片，石墨盤(pán)和反應(yīng)爐腔體等外延片生產(chǎn)裝置的內(nèi)部。由自摻雜的產(chǎn)生原因可看出，外延片生產(chǎn)過(guò)程中，尤其是氣相外延的生產(chǎn)方法中， 自摻雜現(xiàn)象難以避免。如圖1所示為一種外延片的示意圖，由于自摻雜的影響，一般情況下，①處相對(duì)于外圈電阻率最高，②、③、④、⑤處次之，最邊緣的⑥、⑦、⑧、⑨處阻值相對(duì)更低。有些情況下也會(huì)存在邊緣處電阻率高于靠近圓心處電阻率的情況。衡量電阻均勻性的標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)計(jì)算公式可算出，計(jì)算公式電阻率均勻性=(MAX-MIN) *100% /(ΜΑΧ+ΜΙΝ)，MAX為9個(gè)點(diǎn)中最大電阻率數(shù)值，MIN為9個(gè)點(diǎn)中最小電阻率數(shù)值。通過(guò)此計(jì)算公式計(jì)算得出的均勻性數(shù)值越小，則其均勻性越高，外延片質(zhì)量越高。目前，對(duì)于外延片的電阻率均勻性可以接受范圍小于5%。而現(xiàn)有技術(shù)中的外延片，其電阻率均勻性最低也僅能達(dá)到2. 5%，按照現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)，電阻率均勻性數(shù)值難以再降低。
襯底中的雜質(zhì)與外延層的雜質(zhì)的互相擴(kuò)散，降低了外延層的電阻均勻性。如何提供一種可降低外延層生產(chǎn)過(guò)程中的自擴(kuò)散襯底，以改善外延層電阻率均勻性，一向是業(yè)內(nèi)比較難以克服的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種可提高外延層電阻率均勻性的新型襯底。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)新型襯底，包括襯底本體，其特征在于，在襯底本體表面設(shè)置有單晶硅層。優(yōu)選地是，所述的單晶硅層厚度為2_5μπι。優(yōu)選地是，所述的襯底本體為N型。優(yōu)選地是，所述的N型襯底本體摻雜有砷、磷及銻中的至少一種元素。優(yōu)選地是，所述的襯底本體為P型。優(yōu)選地是，所述的P型襯底本體摻雜有硼。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種外延層電阻均勻性高的外延片。外延片，其特征在于，包括前述的新型襯底。本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種半導(dǎo)體器件。
半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括前的外延片。外延層電阻率均勻性是衡量一個(gè)外延生產(chǎn)企業(yè)實(shí)力的重要指標(biāo)之一，是一種制程能力高低的衡量指標(biāo)。電阻率均勻性優(yōu)良會(huì)保證后面工藝外延片上的每一個(gè)器件電性符合要求。若外延片電阻率均勻性不良，在后續(xù)工藝過(guò)程中，會(huì)大大增加邊緣器件報(bào)廢率，增加工藝成本及降低集成電路產(chǎn)品品質(zhì)。本發(fā)明中，在襯底本體表面設(shè)置單晶硅層，可將襯底本體與外延層隔開(kāi)，因此可防止襯底本體與外延層產(chǎn)生自摻雜現(xiàn)象。防止襯底本體中的摻雜劑進(jìn)入外延層，可提高外延層的電阻率均勻性。使用本發(fā)明中的新型襯底，相對(duì)于未設(shè)置單晶硅層的襯底，在生長(zhǎng)外延層時(shí)，外延層的生長(zhǎng)溫度可降低20°C，且仍能夠生產(chǎn)出電阻均勻性更高的外延層。因此，使用本發(fā)明中的方法生產(chǎn)的新型襯底，制造外延片時(shí)更加節(jié)能。使用本發(fā)明中的新型襯底制造外延片，外延片的過(guò)渡區(qū)SRP曲線更加陡峭。使用本發(fā)明中的新型襯底生產(chǎn)的外延層，其電阻率均勻性可以做到< 1.5%。相比于未使用本發(fā)明的新型襯底生產(chǎn)的外延層，本發(fā)明中的外延層電阻率均勻性數(shù)值可降低 1個(gè)百分點(diǎn)。使用本發(fā)明中的新型襯底，可降低后續(xù)生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品品質(zhì)。


圖1為一種外延片示意圖；圖2為本發(fā)明中的新型襯底結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明中的外延片結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為實(shí)施例12與對(duì)比實(shí)施例9生產(chǎn)的外延片的SRP圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述實(shí)施例1-4如圖2所示，新型襯底，包括襯底本體1，在襯底本體1表面具有單晶硅層2。單晶硅層2的厚度為2-5μπι。其具體厚度可根據(jù)外延片的總體厚度、襯底本體的厚度確定。襯底厚度越高，則單晶硅層也越厚。后續(xù)生產(chǎn)中，在單晶硅層2表面生長(zhǎng)外延層。襯底本體1既可以是N型，即摻雜有砷、磷或銻元素；所述的襯底本體1還可以是 P型，即摻雜有硼元素。實(shí)施例1-4均為重?fù)缴橐r底本體，實(shí)施例1-4中分別在襯底本體與外延層之間設(shè)置有 2 μ m、2. 6 μ m、3. 5 μ m、4. 8 μ m 單晶娃層。實(shí)施例1-4中，單晶硅層均采用三氯硅烷與氫氣反應(yīng)生成。反應(yīng)生成的單晶硅沉積在襯底本體1表面形成單晶硅層2。實(shí)施例1-4中的反應(yīng)溫度分別為920°C、95(TC、 985°C、1015°C。實(shí)施例 1-4 中的氫氣流速分別為 120slm/s、135slm/s、150slm/s 及 165slm/
So實(shí)施例5-8圖3為實(shí)施例5-8中的外延片結(jié)構(gòu)示意圖。實(shí)施例5-8分別使用實(shí)施例1_4中的襯底。如圖3所示，在單晶硅層2表面形成外延層3。單晶硅層2位于襯底本體1與外延層 3之間。對(duì)比實(shí)施例1-4中，襯底本體為重?fù)缴楸倔w，在襯底本體與外延層之間未設(shè)置單
晶娃層。實(shí)施例5-8與對(duì)比實(shí)施例1-4的外延層電阻均勻性對(duì)比數(shù)據(jù)如表1-4所示所示。 每一組對(duì)比中，均選用同一批次生產(chǎn)的兩片襯底本體，一片設(shè)置單晶硅層后再生長(zhǎng)外延層； 另一片直接生長(zhǎng)外延層。外延層生長(zhǎng)工藝均相同。檢測(cè)點(diǎn)為如圖1所示的1-9個(gè)點(diǎn)。表1:
權(quán)利要求
1.新型襯底，包括襯底本體，其特征在于，在襯底本體表面設(shè)置有單晶硅層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型襯底，其特征在于，所述的單晶硅層厚度為2-5μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型襯底，其特征在于，所述的襯底本體為N型。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型襯底，其特征在于，所述的N型襯底本體摻雜有砷、磷及銻中的至少一種元素。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型襯底，其特征在于，所述的襯底本體為P型。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型襯底，其特征在于，所述的P型襯底本體摻雜有硼。
7.外延片，其特征在于，包括權(quán)利要求1至6任一權(quán)利要求所述的新型襯底。
8.半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括權(quán)利要求7所述的外延片。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種新型襯底，包括襯底本體，其特征在于，在襯底本體表面設(shè)置有單晶硅層。使用本發(fā)明中的新型襯底生產(chǎn)的外延層，其電阻率均勻性可以做到＜1.5％。相比于未使用本發(fā)明的新型襯底生產(chǎn)的外延層，本發(fā)明中的外延層電阻率均勻性數(shù)值可降低1個(gè)百分點(diǎn)。使用本發(fā)明中的新型襯底，可降低后續(xù)生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品品質(zhì)。
文檔編號(hào)H01L29/00GK102332465SQ201110295648
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者林志鑫, 鐘旻遠(yuǎn), 陳斌, 顧昱 申請(qǐng)人:上海晶盟硅材料有限公司