專利名稱：重?fù)诫sp型襯底上生長(zhǎng)高阻n型外延層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，本發(fā)明涉及一種重?fù)诫sP型襯底上生長(zhǎng)高阻N型外延層的方法。
背景技術(shù)：
超低電容瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)可以用來保護(hù)高頻電路的瞬態(tài)電壓轉(zhuǎn)換和抑制浪涌。其低電容期間由一個(gè)低擊穿電壓的雪崩二極管和一個(gè)低電容的導(dǎo)引二極管組成。后者的最大特點(diǎn)是通過在濃摻雜(重?fù)诫s)的P型襯底上(電阻率在0. 009-0. 013歐姆厘米) 生長(zhǎng)高阻的N型外延層(150 400歐姆厘米)，形成超低電容的二極管。為了得到足夠低的電容，對(duì)高阻外延的電阻率要求非?？量蹋纫蠼咏诒咀C外延(電阻率大于150歐姆厘米)，又要保持N型。任何少量的P型摻雜或N型摻雜都會(huì)對(duì)外延層的性質(zhì)產(chǎn)生影響。由于濃摻雜的P型襯底在外延生長(zhǎng)過程會(huì)產(chǎn)生反擴(kuò)以及工藝腔本身的自摻雜效應(yīng)，閑置之后氣體管壁吸附的雜質(zhì)影響等等，要得到均勻摻雜的N型外延對(duì)工藝有極大的挑戰(zhàn)性，尤其是片(wafer)與片之間的重復(fù)性。目前的現(xiàn)狀是由于P型自摻雜程度的程度不同，不同的襯底及產(chǎn)品之間工藝轉(zhuǎn)換花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，同一個(gè)程式不能滿足所有的產(chǎn)品。由于工藝不穩(wěn)定使得已經(jīng)量產(chǎn)的 0. 014 0. 020歐姆厘米襯底擴(kuò)展電阻成功率低，造成機(jī)臺(tái)的利用率降低。另外，0. 009 0. 013歐姆厘米的P型襯底上的N型高阻外延和0. 0025 0. 004歐姆厘米的襯底上得不到好的擴(kuò)展電阻圖形，無法在8寸線實(shí)行量產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種重?fù)诫sP型襯底上生長(zhǎng)高阻N型外延層的方法，能夠得到均勻厚度和穩(wěn)定可控超高電阻率的外延層。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種重?fù)诫sP型襯底上生長(zhǎng)高阻N型外延層的方法，包括步驟A.提供重?fù)诫sP型襯底；B.在所述重?fù)诫sP型襯底上生長(zhǎng)低阻N型外延層；C.在所述低阻N型外延層上生長(zhǎng)重?fù)诫sN型界面層，在此過程中采用高溫烘烤/ 低溫變速趕氣減少生長(zhǎng)過程中產(chǎn)生的P型雜質(zhì)，同時(shí)在趕氣過程中通入N型摻雜氣體；D.在所述重?fù)诫sN型界面層上生長(zhǎng)高阻N型外延層。可選地，在所述重?fù)诫sP型襯底上生長(zhǎng)所述低阻N型外延層之前還包括步驟Bi.在所述重?fù)诫sP型襯底上生長(zhǎng)本征外延層?？蛇x地，所述本征外延層的厚度為1 2μπι?？蛇x地，所述重?fù)诫sP型襯底的電阻率范圍為0. 009 0. 013歐姆厘米。可選地，所述低阻N型外延層的厚度為7 μ m,電阻率為15歐姆厘米。可選地，所述重?fù)诫sN型界面層的厚度范圍為1 2μπι。
可選地，所述高阻N型外延層的厚度范圍為13 15 μ m，電阻率范圍為150 450 歐姆厘米。可選地，在重復(fù)執(zhí)行步驟A D之前還包括步驟E.采用HCL刻蝕工藝腔壁和基座去除有雜質(zhì)的涂層；F.在所述工藝腔壁和基座上淀積一薄層與所述重?fù)诫sN型界面層(10 濃度相同的外延層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明采用高溫烘烤/低溫變速趕氣減少氣相過程中產(chǎn)生的P型雜質(zhì)，消除自摻雜效應(yīng)，同時(shí)在趕氣過程中通入N型摻雜氣體，確保整個(gè)外延生長(zhǎng)過程都是在N型氣體環(huán)境中。另外采用重?fù)诫sN型界面層，保證低阻N型外延層的界面層是N型。本發(fā)明的高阻N型外延層厚度均勻，在距邊IOmm以內(nèi)的電阻率穩(wěn)定可控，獲得了理想的擴(kuò)展電阻圖形(SRP)曲線，產(chǎn)品成品率達(dá)99%以上，能夠在8寸線實(shí)行量產(chǎn)。


本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)將通過下面結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變得更加明顯，其中圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的重?fù)诫sP型襯底上生長(zhǎng)高阻N型外延層的方法流程圖；圖2至圖5為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的重?fù)诫sP型襯底上生長(zhǎng)高阻N型外延層的過程剖面圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明顯然能夠以多種不同于此描述地其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況作類似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實(shí)施例的內(nèi)容限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的重?fù)诫sP型襯底上生長(zhǎng)高阻N型外延層的方法流程圖。如圖所示，該方法可以包括執(zhí)行步驟SlOl，提供重?fù)诫sP型襯底；執(zhí)行步驟S102，在重?fù)诫sP型襯底上生長(zhǎng)低阻N型外延層；執(zhí)行步驟S103，在低阻N型外延層上生長(zhǎng)重?fù)诫sN型界面層，在此過程中采用高溫烘烤/低溫變速趕氣減少生長(zhǎng)過程中產(chǎn)生的P型雜質(zhì)，同時(shí)在趕氣過程中通入N型摻雜氣體；執(zhí)行步驟S104，在重?fù)诫sN型界面層上生長(zhǎng)高阻N型外延層。圖2至圖5為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的重?fù)诫sP型襯底上生長(zhǎng)高阻N型外延層的過程剖面圖。這些附圖均僅作為示例，其并非是按照等比例的條件繪制的，并且不應(yīng)該以此作為對(duì)本發(fā)明實(shí)際要求的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。本實(shí)施例的整個(gè)外延層生長(zhǎng)采用AMAT Centura 8寸減壓外延爐工藝，采用 SRP(擴(kuò)展電阻圖形)曲線來監(jiān)控得到的外延層的電阻率分布。
如圖2所示，提供重?fù)诫sP型襯底101，該重?fù)诫sP型襯底101的電阻率范圍可以為0. 009 0. 013歐姆厘米。如圖3所示，在重?fù)诫sP型襯底101上生長(zhǎng)低阻N型外延層102，以抑制/中和重?fù)诫sP型襯底101雜質(zhì)的反擴(kuò)。該低阻N型外延層102的厚度為7 μ m左右，電阻率可以為 15歐姆厘米。在本實(shí)施例中，在重?fù)诫sP型襯底101上生長(zhǎng)低阻N型外延層102之前可以還包括先在重?fù)诫sP型襯底101上生長(zhǎng)一薄層本征外延層，厚度一般為1 2 μ m (未圖示)。上述本征外延層的生長(zhǎng)現(xiàn)有技術(shù)都可以完成，故在此不再贅述。如圖4所示，在低阻N型外延層102上生長(zhǎng)重?fù)诫sN型界面層103，該重?fù)诫sN型界面層103的厚度范圍為1 2μπι，使得低阻N型外延層102的界面層是N型的。因電阻率要近于本征還要保證是N型，在此過程中采用高溫烘烤/低溫變速趕氣減少生長(zhǎng)過程中產(chǎn)生的P型雜質(zhì)，消除來自氣相過程的自摻雜效應(yīng)。同時(shí)，在趕氣過程中通入N型摻雜氣體， 從而使整個(gè)外延生長(zhǎng)過程都是在N型氣體環(huán)境中。如圖5所示，在重?fù)诫sN型界面層103上生長(zhǎng)高阻N型外延層104，該高阻N型外延層104的厚度范圍可以為13 15 μ m,電阻率范圍可以為150 450歐姆厘米，完成高阻 N型外延層的生長(zhǎng)。當(dāng)需要在同一工藝腔中多次重復(fù)在重?fù)诫sP型襯底上生長(zhǎng)高阻N型外延層的話， 在執(zhí)行新的工藝循環(huán)之前最好先采用HCL刻蝕工藝腔壁和基座，以去除有雜質(zhì)的涂層，然后在刻蝕過程后在工藝腔壁和基座上淀積一薄層與重?fù)诫sN型界面層103濃度相同的外延層，以保證每一片晶圓之間的外延層特性的均勻性。本發(fā)明的關(guān)鍵在于采用高溫烘烤/低溫變速趕氣減少氣相過程中產(chǎn)生的P型雜質(zhì)，消除自摻雜效應(yīng)，同時(shí)在趕氣過程中通入N型摻雜氣體，確保整個(gè)外延生長(zhǎng)過程都是在 N型氣體環(huán)境中。另外采用重?fù)诫sN型界面層，保證低阻N型外延層的界面層是N型。本發(fā)明的高阻N型外延層厚度均勻，在距邊IOmm以內(nèi)的電阻率穩(wěn)定可控，獲得了理想的擴(kuò)展電阻圖形(SRP)曲線，產(chǎn)品成品率達(dá)99%以上，能夠在8寸線實(shí)行量產(chǎn)。本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本發(fā)明權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種重?fù)诫sP型襯底上生長(zhǎng)高阻N型外延層的方法，包括步驟A.提供重?fù)诫sP型襯底(101)；B.在所述重?fù)诫sP型襯底(101)上生長(zhǎng)低阻N型外延層(102)；C.在所述低阻N型外延層(10 上生長(zhǎng)重?fù)诫sN型界面層(103)，在此過程中采用高溫烘烤/低溫變速趕氣減少生長(zhǎng)過程中產(chǎn)生的P型雜質(zhì)，同時(shí)在趕氣過程中通入N型摻雜氣體；D.在所述重?fù)诫sN型界面層(10 上生長(zhǎng)高阻N型外延層(104)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述重?fù)诫sP型襯底(101)上生長(zhǎng)所述低阻N型外延層(10 之前還包括步驟Bi.在所述重?fù)诫sP型襯底(101)上生長(zhǎng)本征外延層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述本征外延層的厚度為1 2μπι。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述重?fù)诫sP型襯底(101)的電阻率范圍為0. 009 0. 013歐姆厘米。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述低阻N型外延層(102)的厚度為 7ym,電阻率為15歐姆厘米。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述重?fù)诫sN型界面層(103)的厚度范圍為1 2 μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述高阻N型外延層(104)的厚度范圍為 13 15 μ m,電阻率范圍為150 450歐姆厘米。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在重復(fù)執(zhí)行步驟A D之前還包括步驟E.采用HCL刻蝕工藝腔壁和基座去除有雜質(zhì)的涂層；F.在所述工藝腔壁和基座上淀積一薄層與所述重?fù)诫sN型界面層(10 濃度相同的外延層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種重?fù)诫sP型襯底上生長(zhǎng)高阻N型外延層的方法，包括步驟A.提供重?fù)诫sP型襯底；B.在重?fù)诫sP型襯底上生長(zhǎng)低阻N型外延層；C.在低阻N型外延層上生長(zhǎng)重?fù)诫sN型界面層，在此過程中采用高溫烘烤/低溫變速趕氣減少生長(zhǎng)過程中產(chǎn)生的P型雜質(zhì)，同時(shí)在趕氣過程中通入N型摻雜氣體；D.在重?fù)诫sN型界面層上生長(zhǎng)高阻N型外延層。本發(fā)明的高阻N型外延層厚度均勻，在距邊10mm以內(nèi)的電阻率穩(wěn)定可控，獲得了理想的擴(kuò)展電阻圖形(SRP)曲線，產(chǎn)品成品率達(dá)99％以上，能夠在8寸線實(shí)行量產(chǎn)。
文檔編號(hào)H01L21/329GK102324382SQ20111032045
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者何瑞, 史超, 徐雷軍, 梁博, 王海紅 申請(qǐng)人:上海先進(jìn)半導(dǎo)體制造股份有限公司