一種提高ccd器件用p型硅外延片電阻率均勻性的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種提高CCD器件用P型硅外延片電阻率均勻性的方法。該方法在所需外延層生長前先制備本征層，以隔絕襯底表面及背面邊緣和外延爐爐腔內(nèi)的雜質(zhì)揮發(fā)外逸到所需外延層，同時采用提高溫度解析掉吸附在表面的有害雜質(zhì)，并通過不斷變化的氣流量，將反應(yīng)爐腔內(nèi)的雜質(zhì)排除出去，有效抑制非主動摻雜源，之后進行所需參數(shù)外延層的生長，以實現(xiàn)高電阻率均勻性的外延層。該方法通過將基座包硅技術(shù)、兩步外延生長技術(shù)以及變溫變流量吹掃技術(shù)的有機結(jié)合，所制備的硅外延片參數(shù)可以滿足作為大面陣、高集成度CCD器件的基底材料的要求，其中電阻率均勻性可以高于99%，這將極大推進高性能CCD器件的研制進程。
【專利說明】—種提高CCD器件用P型硅外延片電阻率均勻性的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料的制備工藝技術(shù)，尤其涉及一種提高CCD器件用P型硅外延片電阻率均勻性的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]CCD作為一種光電稱合器件,具有光電轉(zhuǎn)換、信號儲存及信號傳輸功能，已廣泛應(yīng)用于高級數(shù)碼相機、監(jiān)視器和攝錄機等，是航天領(lǐng)域、空間影像傳遞、武器制導(dǎo)等領(lǐng)域不可缺少的成像器件。硅外延片是制作大面陣、高集成度CCD器件的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。CCD器件對硅外延片電阻率的均勻性要求極高，目前對電阻率均勻性的普遍要求不應(yīng)小于>97%。電阻率均勻性直接決定了器件輸出電壓的可靠性，電阻率均勻性差將導(dǎo)致圖像失真、清晰度變差，甚至引起器件失效等嚴重問題。但目前國內(nèi)硅外延片對電阻率均勻性的控制技術(shù)較國外普遍差距較大，電阻率均勻性僅不小于94%，難以滿足CCD器件需求，因此國內(nèi)對高電阻率均勻性的硅外延片的需求極為迫切。
[0003]目前，制備硅外延片的常用方法是化學(xué)氣相外延生長，即利用三氯氫硅(SiHCl3)和氫氣等氣態(tài)物質(zhì)在高溫環(huán)境下進行反應(yīng)，在硅單晶襯底的表面上淀積單晶薄層。該方法可以在保持外延層晶體結(jié)構(gòu)完整性的前提下實現(xiàn)對電阻率均勻性的良好控制，因而得到了最廣泛的應(yīng)用。影響外延層電阻率均勻性的因素主要包括反應(yīng)腔體內(nèi)的熱場分布和自摻雜效應(yīng)，其中尤以自摻雜效應(yīng)對電阻率均勻性的影響更為顯著。相比制備N型硅外延層，生長高電阻率均勻性的P型外延層尤為困難，這是由于所用硼烷摻雜劑隨溫度升高而呈現(xiàn)出更加活躍的擴散效應(yīng)，產(chǎn)生的自摻雜效應(yīng)更為嚴重，尤其是摻雜濃度較低的中高阻外延片受襯底與外延層較大濃度差的影響，輕微的自摻雜都會嚴重影響外延層的電阻率均勻性。因此控制自摻雜效應(yīng)是一項既非常困難又非常重要的科研項目，為滿足CCD器件對硅外延片電阻率均勻性的要求，迫切需要改進現(xiàn)有工藝技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是根據(jù)現(xiàn)有工藝的CXD器件用P型硅外延片在電阻率均勻性控制技術(shù)中存在的不足，通過優(yōu)化工藝技術(shù)，采取有效控制自摻雜效應(yīng)的措施，從而提供一種提高CCD器件用P型硅外延片電阻率均勻性的方法。從而獲得電阻率均勻性高的硅外延片，提高了外延片電學(xué)參數(shù)的穩(wěn)定性，保證了制備的CCD器件的可靠性和成品率。
[0005]該方法在所需外延層生長前先制備本征層，以隔絕襯底表面及背面邊緣和外延爐爐腔內(nèi)的雜質(zhì)揮發(fā)外逸到所需外延層，同時采用提高溫度解析掉吸附在表面的有害雜質(zhì)，并通過不斷變化的氣流量，將反應(yīng)爐腔內(nèi)的雜質(zhì)排除出去，有效抑制非主動摻雜源，之后進行所需參數(shù)外延層的生長，以實現(xiàn)高電阻率均勻性的外延層。
[0006]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種提高CXD器件用P型硅外延片電阻率均勻性的方法，其特征在于:該方法包括以下步驟:
步驟一.先利用HCl氣體對外延爐基座進行腐蝕，以去除基座上的殘余沉積物,腐蝕溫度設(shè)定為115(Tl200°C，流量設(shè)定為廣3 L/min，腐蝕時間設(shè)定為:Γ5 min，隨后給基座包上一層本征多晶硅，生長原料為三氯氫硅氣體，流量設(shè)定為3(T35 g/min，生長時間設(shè)定為10?15 min。
[0007]步驟二.在基座片坑內(nèi)裝入P型硅襯底片，選用的硅襯底背面具有背損傷淺層，并以多晶硅和二氧化硅對該背損傷層進行包覆形成背封層，利用氮氣和氫氣依次吹掃外延爐的反應(yīng)腔室，吹掃氣體流量設(shè)定為10(Tl50 L/min，吹掃時間設(shè)定為8?10min。
[0008]步驟三.在氫氣環(huán)境下對硅襯底進行高溫烘焙，以去除襯底表面的金屬雜質(zhì)，氫氣氣體流量設(shè)定為28(T320L/min，烘焙溫度設(shè)定為116(Tl200°C，烘焙時間設(shè)定為2?5min。
[0009]步驟四.采用氫氣輸送HCl氣體進入反應(yīng)腔室，用HCl對硅襯底片進行氣相拋光，氫氣流量設(shè)定為250?300 L/min，拋光氣體HCl流量設(shè)定為I?3L/min，拋光溫度設(shè)定為115(Tl200°C，拋光時間設(shè)定為3?5min。
[0010]步驟五.在硅襯底上生長一層硅本征過渡層，生長原料SiHCl3流量設(shè)定為l(T20g/min，氫氣流量設(shè)定為10(Tl50L/min，生長溫度設(shè)定為115(Tll60°C，生長速率控制在I"!.5 μ m/min,實現(xiàn)的娃襯底本征層厚度為3 μ m。
[0011]步驟六.對外延爐反應(yīng)腔室進行變溫變流量吹掃，將溫度升高10(Tl2(TC，氫氣流量升高至30(T350L/min，上升流量所需的時間為l?3min，吹掃時間為5?lOmin，隨后將溫度降低10(Tl20°C，氫氣流量降低至10(Tl50 L/min，下降流量所需的時間為llmin，吹掃時間為f3min，將反應(yīng)腔室內(nèi)滯留層中的雜質(zhì)不斷稀釋，并通過吹掃去除。
[0012]步驟七.在本征過渡層上生長摻雜外延層，外延爐設(shè)備的感應(yīng)加熱線圈的連接方式為主線圈的第1#接線柱與第3#接線柱相短接，同時副線圈的第1#至第8#接線柱相短接，以實現(xiàn)外延爐基座的溫度場均勻性，外延層生長溫度設(shè)定為115(T120(TC，采用氫氣輸送三氯氫硅和硼烷摻雜劑氣體進入反應(yīng)腔室，三氯氫硅作為硅外延生長的原料，流量設(shè)定為25?30 g/min，外延層生長速率控制在f 1.5 μ m/min，硼烷摻雜劑純度為50ppm，流量設(shè)定為 54.5 ?55.5sccm。
[0013]步驟八.外延層達到預(yù)定厚度后，經(jīng)過外延爐降溫以及用氮氣和氫氣依次吹掃外延爐反應(yīng)腔室，氣體流量設(shè)定為10(Tl50 L/min，吹掃時間設(shè)定為8?10min。
[0014]步驟九.最后將外延片從外延爐基座上取下，利用C-V測試法對外延層進行電阻率及其均勻性的測量，記錄外延片中心點及四個邊緣位置點的電阻率，獲得電阻率平均值及均勻性。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:通過工藝改進，提供了一種提高CXD器件用P型硅外延片電阻率均勻性的方法，該方法通過將基座包硅技術(shù)、兩步外延生長技術(shù)以及變溫變流量吹掃技術(shù)的有機結(jié)合，所制備的硅外延片參數(shù)可以滿足作為大面陣、高集成度CCD器件的基底材料的要求，其中電阻率均勻性可以高于99%，這將極大推進高性能CCD器件的研制進程。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是實施例1獲得的外延片的電阻率測試結(jié)果；
圖2是實施例2獲得的外延片的電阻率測試結(jié)果；
圖3是實施例3獲得的外延片的電阻率測試結(jié)果；
圖4是實施例4獲得的外延片的電阻率測試結(jié)果。

【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明:
本發(fā)明所用的外延設(shè)備為PE-2061S型常壓桶式外延爐，采用常壓外延工藝，外延爐反應(yīng)室壓力維持在0.1 Mpa0其中的HCl氣體純度彡99.99%，三氯氫硅氣體純度彡99.95% ;氮氣和氫氣的氣體純度均> 99.999%。對外延爐反應(yīng)腔室進行變溫變流量吹掃過程重復(fù)2?3次。
[0018]實施例1:(1)先利用基座包硅技術(shù)，方法為:利用HCl氣體對外延爐基座進行腐蝕，以去除基座上的殘余沉積物，腐蝕溫度設(shè)定為1150°C，HCl氣體純度> 99.99%，流量設(shè)定為lL/min，腐蝕時間設(shè)定為3min，隨后給基座包上一層本征多晶硅，生長原料為三氯氫硅氣體，純度彡99.95%，流量設(shè)定為35 g/min，生長時間設(shè)定為lOmin。
[0019](2)在基座片坑內(nèi)裝入P型硅襯底片，硅片晶向為〈100〉，電阻率為0.01 Ω ■ cm,厚度為450 ym,直徑為100 mm。選用的硅襯底背面具有背損傷淺層，并以多晶硅和二氧化硅對該背損傷層進行包覆形成背封層，背損傷淺層的損傷密度控制在6X 16個/cm2，背封層厚度為5000 L利用氮氣和氫氣依次吹掃外延爐的反應(yīng)腔室，氮氣和氫氣的氣體純度均彡99.999%，吹掃氣體流量設(shè)定為100 L/min，吹掃時間設(shè)定為8 min。
[0020](3)在氫氣環(huán)境下對娃襯底進行高溫烘焙，以去除襯底表面的金屬雜質(zhì)，氫氣氣體流量設(shè)定為300 L/min，烘焙溫度設(shè)定為1160°C，烘焙時間設(shè)定為3min。
[0021](4)米用氫氣輸送HCl氣體進入反應(yīng)腔室,用HCl對娃襯底片進行氣相拋光,氫氣流量設(shè)定為250 L/min，拋光氣體HCl流量設(shè)定為3 L/min，拋光溫度設(shè)定為1200°C，拋光時間設(shè)定為3min。
[0022](5)在硅襯底上生長一層硅本征過渡層，生長原料SiHCl3流量設(shè)定為15g/min，氫氣流量設(shè)定為100L/min，生長溫度設(shè)定為1150°C，生長速率控制在1.5 μ m/min,實現(xiàn)的硅本征過渡層厚度為2 μ m。
[0023](6)對外延爐反應(yīng)腔室進行變溫變流量吹掃，將溫度升高100°C，氫氣流量升高至350L/min，上升流量所需的時間為lmin，吹掃時間為lOmin，隨后將溫度降低100°C，氫氣流量降低至100L/min,下降流量所需的時間為lmin,吹掃時間為lmin,該過程可以使反應(yīng)腔室中的金屬雜質(zhì)不斷稀釋，并通過氣流帶走，抑制自摻雜效應(yīng)，變溫變流量吹掃過程重復(fù)進行兩次。
[0024](7)在本征過渡層上生長摻雜外延層，外延爐設(shè)備的感應(yīng)加熱線圈的連接方式為主線圈的第1#接線柱與第3#接線柱相短接，同時副線圈的第1#至第8#接線柱相短接，以實現(xiàn)外延爐基座的溫度場均勻性，外延層生長溫度設(shè)定為1150°C，通過控制摻雜劑流量以控制外延層電阻率，采用氫氣輸送三氯氫硅和硼烷摻雜劑氣體進入反應(yīng)腔室，三氯氫硅作為硅外延生長的原料，流量設(shè)定為25 g/min,外延層生長速率控制在I μ m/min,硼烷摻雜劑純度為50ppm,流量設(shè)定為54.5sccm。
[0025](8)外延層達到預(yù)定厚度后，經(jīng)過外延爐降溫以及用氮氣和氫氣依次吹掃外延爐反應(yīng)腔室，氣體流量設(shè)定為100L/min，吹掃時間設(shè)定為8min。
[0026](9)最后將外延片從外延爐基座上取下，利用汞探針C-V測試儀對外延層進行電阻率及其均勻性的測量，記錄外延片中心點及四個邊緣位置點的電阻率，獲得電阻率平均值及均勻性。
[0027]以上實施例1制得的硅外延層的導(dǎo)電類型為P型，外延片電阻率測試結(jié)果如圖1所示，電阻率平均值為30.758 Ω cm,電阻率均勻性為99.240%。所制外延材料完全滿足高性能CCD器件的指標要求。
[0028]實施例2: (I)先利用基座包硅技術(shù)，方法為:利用HCl對外延爐基座進行腐蝕，以去除基座上的殘余沉積物，腐蝕溫度設(shè)定為1170°C，HCl氣體純度> 99.99%，流量設(shè)定為lL/min,腐蝕時間設(shè)定為5 min,隨后給基座包上一層本征多晶娃，生長原料為三氯氫娃氣體，純度彡99.95%，流量設(shè)定為30 g/min，生長時間設(shè)定為lOmin。
[0029](2)在基座片坑內(nèi)裝入P型硅襯底片，硅片晶向為〈100〉，電阻率為0.0l Ω cm,厚度為450μπι，直徑為100_。選用的硅襯底背面具有背損傷淺層，并以多晶硅和二氧化硅對該背損傷層進行包覆形成背封層，背損傷淺層的損傷密度控制在6Χ 16個/cm2，背封層厚度為5000 L利用氮氣和氫氣依次吹掃外延爐的反應(yīng)腔室，氮氣和氫氣的氣體純度均彡99.999%，吹掃氣體流量設(shè)定為100 L/min，吹掃時間設(shè)定為8min。
[0030](3)在氫氣環(huán)境下對娃襯底進行高溫烘焙，以去除襯底表面的金屬雜質(zhì)，氫氣氣體流量設(shè)定為320L/min，烘焙溫度設(shè)定為1200°C，烘焙時間設(shè)定為3min。
[0031](4)米用氫氣輸送HCl氣體進入反應(yīng)腔室,用HCl對娃襯底片進行氣相拋光,氫氣流量設(shè)定為250L/min，拋光氣體HCl流量設(shè)定為3 L/min，拋光溫度設(shè)定為1170°C，拋光時間設(shè)定為3min。
[0032](5)在娃襯底上生長一層娃本征過渡層，生長原料三氯氫娃流量設(shè)定為15 g/min,氫氣流量設(shè)定為100L/min，生長溫度設(shè)定為1160°C，生長速率控制在I μ m/min,實現(xiàn)的硅本征層厚度為2 μ m。
[0033](6)對外延爐反應(yīng)腔室進行變溫變流量吹掃，將溫度升高120°C，氫氣流量升高至350 L/min，上升流量所需的時間為lmin，吹掃時間為7min，隨后將溫度降低120°C，氫氣流量降低至100L/min,下降流量所需的時間為lmin,吹掃時間為3min,該過程可以使反應(yīng)腔室中的金屬雜質(zhì)不斷稀釋，并通過氣流帶走，抑制自摻雜效應(yīng)，變溫變流量吹掃過程重復(fù)進行兩次。
[0034](7)在本征過渡層上生長摻雜外延層，外延爐設(shè)備的感應(yīng)加熱線圈的連接方式為主線圈的第1#接線柱與第3#接線柱相短接，同時副線圈的第1#至第8#接線柱相短接，以實現(xiàn)外延爐基座的溫度場均勻性，外延層生長溫度設(shè)定為1160°C，通過控制摻雜劑流量以控制外延層電阻率，采用氫氣輸送三氯氫硅和硼烷摻雜劑氣體進入反應(yīng)腔室，三氯氫硅作為硅外延生長的原料，流量設(shè)定為25g/min，外延層生長速率控制在1.5 μ m/min,硼烷摻雜劑純度為50ppm,流量設(shè)定為54.5sccm。
[0035](8)外延層達到預(yù)定厚度后經(jīng)過外延爐降溫以及用氮氣和氫氣依次吹掃外延爐反應(yīng)腔室，氣體流量設(shè)定為100 L/min，吹掃時間設(shè)定為8min。
[0036](9)最后將外延片從外延爐基座上取下，利用汞探針C-V測試儀對外延層進行電阻率及其均勻性的測量，記錄外延片中心點及四個邊緣位置點的電阻率，獲得電阻率平均值及均勻性。
[0037]以上實施例2制得的硅外延片電阻率測試結(jié)果如圖2所示，電阻率平均值為
29.749 Ω cm,電阻率均勻性為99.445%。所制外延材料完全滿足高性能CXD器件的指標要求。
[0038]實施例3:(1)先利用基座包硅技術(shù)，方法為:利用HCl氣體對外延爐基座進行腐蝕，以去除基座上的殘余沉積物，腐蝕溫度設(shè)定為1170°C，HCl氣體純度> 99.99%，流量設(shè)定為lL/min，腐蝕時間設(shè)定為3min，隨后給基座包上一層本征多晶硅，生長原料為三氯氫硅氣體，純度彡99.95%，流量設(shè)定為35 g/min，生長時間設(shè)定為lOmin。
[0039](2)在基座片坑內(nèi)裝入P型硅襯底片，硅片晶向為〈100〉，電阻率為0.01 Ω cm,厚度為450 ym,直徑為100 mm。選用的硅襯底背面具有背損傷淺層，并以多晶硅和二氧化硅對該背損傷層進行包覆形成背封層，背損傷淺層的損傷密度控制在6X 16個/cm2，背封層厚度為5000 L利用氮氣和氫氣依次吹掃外延爐的反應(yīng)腔室，氮氣和氫氣的氣體純度均彡99.999%，吹掃氣體流量設(shè)定為100 L/min，吹掃時間設(shè)定為lOmin。
[0040](3)在氫氣環(huán)境下對娃襯底進行高溫烘焙，以去除襯底表面的金屬雜質(zhì)，氫氣氣體流量設(shè)定為320 L/min，烘焙溫度設(shè)定為1190°C，烘焙時間設(shè)定為5min。
[0041](4)米用氫氣輸送HCl氣體進入反應(yīng)腔室,用HCl對娃襯底片進行氣相拋光,氫氣流量設(shè)定為280 L/min，拋光氣體HCl流量設(shè)定為3 L/min，拋光溫度設(shè)定為1180°C，拋光時間設(shè)定為3min。
[0042](5)在硅襯底上生長一層硅本征過渡層，生長原料SiHCl3流量設(shè)定為15g/min，氫氣流量設(shè)定為150L/min，生長溫度設(shè)定為1160°C，生長速率控制在1.2 μ m/min,實現(xiàn)的硅本征層厚度為3 μ m。
[0043](6)對外延爐反應(yīng)腔室進行變溫變流量吹掃，將溫度升高120°C，氫氣流量升高至350L/min，上升流量所需的時間為lmin，吹掃時間為lOmin，隨后將溫度降低120°C，氫氣流量降低至100L/min,下降流量所需的時間為lmin,吹掃時間為3min,該過程可以使反應(yīng)腔室中的金屬雜質(zhì)不斷稀釋，并通過氣流帶走，抑制自摻雜效應(yīng)，變溫變流量吹掃過程重復(fù)進行三次。
[0044](7)在本征過渡層上生長摻雜外延層，外延爐設(shè)備的感應(yīng)加熱線圈的連接方式為主線圈的第1#接線柱與第3#接線柱相短接，同時副線圈的第1#至第8#接線柱相短接，以實現(xiàn)外延爐基座的溫度場均勻性，摻雜外延層生長溫度設(shè)定為1150°C，通過控制摻雜劑流量以控制外延層電阻率，采用氫氣輸送三氯氫硅和硼烷摻雜劑氣體進入反應(yīng)腔室，三氯氫硅作為硅外延生長的原料，流量設(shè)定為25 g/min,外延層生長速率控制在I μ m/min,硼烷摻雜劑純度為50ppm,流量設(shè)定為54.5sccm。
[0045](8)外延層達到預(yù)定厚度后，經(jīng)過外延爐降溫以及用氮氣和氫氣依次吹掃外延爐反應(yīng)腔室，氣體流量設(shè)定為100L/min，吹掃時間設(shè)定為8min。
[0046](9)最后將外延片從外延爐基座上取下，利用汞探針C-V測試儀對外延層進行電阻率及其均勻性的測量，記錄外延片中心點及四個邊緣位置點的電阻率，獲得電阻率平均值及均勻性。
[0047]以上實施例3制得的硅外延片電阻率測試結(jié)果如圖3所示，電阻率平均值為30.800 Ω cm,電阻率均勻性為99.834%。所制外延材料完全滿足高性能CXD器件的指標要求。
[0048]實施例4:(1)先利用基座包硅技術(shù)，方法為:利用HCl氣體對外延爐基座進行腐蝕，以去除基座上的殘余沉積物，腐蝕溫度設(shè)定為1200°C，HCl氣體純度> 99.99%，流量設(shè)定為3L/min,腐蝕時間設(shè)定為5min,隨后給基座包上一層本征多晶娃，生長原料為三氯氫硅氣體，純度彡99.95%，流量設(shè)定為35 g/min，生長時間設(shè)定為15min。
[0049](2)在基座片坑內(nèi)裝入P型硅襯底片，硅片晶向為〈100〉，電阻率為0.01 Ω cm,厚度為450 ym,直徑為100 mm。選用的硅襯底背面具有背損傷淺層，并以多晶硅和二氧化硅對該背損傷層進行包覆形成背封層，背損傷淺層的損傷密度控制在6X 16個/cm2，背封層厚度為5000 L利用氮氣和氫氣依次吹掃外延爐的反應(yīng)腔室，氮氣和氫氣的氣體純度均彡99.999%，吹掃氣體流量設(shè)定為100 L/min，吹掃時間設(shè)定為8 min。
[0050](3)在氫氣環(huán)境下對娃襯底進行高溫烘焙，以去除襯底表面的金屬雜質(zhì)，氫氣氣體流量設(shè)定為320 L/min，烘焙溫度設(shè)定為1200°C，烘焙時間設(shè)定為4min。
[0051](4)米用氫氣輸送HCl氣體進入反應(yīng)腔室,用HCl對娃襯底片進行氣相拋光,氫氣流量設(shè)定為300 L/min,拋光氣體HCl流量設(shè)定為I L/min，拋光溫度設(shè)定為1200°C，拋光時間設(shè)定為5min。
[0052](5)在硅襯底上生長一層硅本征過渡層，生長原料SiHCl3流量設(shè)定為20g/min，氫氣流量設(shè)定為150L/min，生長溫度設(shè)定為1160°C，生長速率控制在1.5 μ m/min,實現(xiàn)的硅本征層厚度為3 μ m。
[0053](6)對外延爐反應(yīng)腔室進行變溫變流量吹掃，將溫度升高120°C，氫氣流量升高至350L/min，上升流量所需的時間為lmin，吹掃時間為lOmin，隨后將溫度降低120°C，氫氣流量降低至100L/min,下降流量所需的時間為lmin,吹掃時間為3min,該過程可以使反應(yīng)腔室中的金屬雜質(zhì)不斷稀釋，并通過氣流帶走，抑制自摻雜效應(yīng)，變溫變流量吹掃過程重復(fù)進行三次。
[0054](7)在本征過渡層上生長摻雜外延層，外延爐設(shè)備的感應(yīng)加熱線圈的連接方式為主線圈的第1#接線柱與第3#接線柱相短接，同時副線圈的第1#至第8#接線柱相短接，以實現(xiàn)外延爐基座的溫度場均勻性，外延層生長溫度設(shè)定為1150°C，通過控制摻雜劑流量以控制外延層電阻率，采用氫氣輸送三氯氫硅和硼烷摻雜劑氣體進入反應(yīng)腔室，三氯氫硅作為硅外延生長的原料，流量設(shè)定為30g/min，外延層生長速率控制在1.5 μ m/min，硼烷摻雜劑純度為50ppm,流量設(shè)定為54.5sccm。
[0055](8)外延層達到預(yù)定厚度后，經(jīng)過外延爐降溫以及用氮氣和氫氣依次吹掃外延爐反應(yīng)腔室，氣體流量設(shè)定為150L/min，吹掃時間設(shè)定為8min。
[0056](9)最后將外延片從外延爐基座上取下，利用汞探針C-V測試儀對外延層進行電阻率及其均勻性的測量，記錄外延片中心點及四個邊緣位置點的電阻率，獲得電阻率平均值及均勻性。
[0057]以上實施例4制得的硅外延片電阻率測試結(jié)果如圖4所示，電阻率平均值為
30.646 Ω cm,電阻率均勻性為99.959%。所制外延材料完全滿足高性能CXD器件的指標要求。并且與實施例1、實施例2和實施3相比，在其相應(yīng)的工藝條件下，實施例4所制得的外延片的均勻性相對最優(yōu)。因此，實施例4為本發(fā)明的最佳實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種提高CCD器件用P型硅外延片電阻率均勻性的方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: 步驟一.先利用HCl氣體對外延爐基座進行腐蝕，以去除基座上的殘余沉積物,腐蝕溫度設(shè)定為115(Tl200°C，流量設(shè)定為廣3 L/min，腐蝕時間設(shè)定為3飛min，隨后給基座包上一層本征多晶硅，生長原料為三氯氫硅氣體，流量設(shè)定為3(T35 g/min，生長時間設(shè)定為10?15 min ； 步驟二.在基座片坑內(nèi)裝入P型硅襯底片，選用的硅襯底背面具有背損傷淺層，并以多晶硅和二氧化硅對該背損傷層進行包覆形成背封層，利用氮氣和氫氣依次吹掃外延爐的反應(yīng)腔室，吹掃氣體流量設(shè)定為10(Tl50 L/min，吹掃時間設(shè)定為8?10 min ； 步驟三.在氫氣環(huán)境下對硅襯底進行高溫烘焙，以去除襯底表面的金屬雜質(zhì)，氫氣流量設(shè)定為280?320 L/min，烘焙溫度設(shè)定為116(Tl200°C，烘焙時間設(shè)定為2?5min ； 步驟四.采用氫氣輸送HCl氣體進入反應(yīng)腔室，用HCl氣體對硅襯底片進行氣相拋光，氫氣流量設(shè)定為25(T300 L/min，拋光氣體HCl流量設(shè)定為f 3 L/min，拋光溫度設(shè)定為115(Tl200°C，拋光時間設(shè)定為3?5 min ； 步驟五.在硅襯底上生長一層硅本征過渡層，生長原料三氯氫硅流量設(shè)定為1(Γ20g/min，氫氣流量設(shè)定為10(Tl50 L/min，生長溫度設(shè)定為115(Tll60°C，生長速率控制在Γ1.5 μ m/min,實現(xiàn)的本征過渡層生長厚度為f 3 μ m ; 步驟六.對外延爐反應(yīng)腔室進行變溫變流量吹掃，將溫度升高1(Ti2(rc，氫氣流量升高至30(T350 L/min,上升流量所需的時間為I?3min，吹掃時間為5?lOmin，隨后將溫度降低10(Tl20°C，氫氣流量降低至10(Tl50L/min，下降流量所需的時間為I?3min，吹掃時間為f3min，將反應(yīng)腔室內(nèi)滯留層中的雜質(zhì)不斷稀釋，并通過吹掃去除； 步驟七.在本征過渡層上生長摻雜外延層，外延爐設(shè)備的感應(yīng)加熱線圈的連接方式為主線圈的第1#接線柱與第3#接線柱相短接，同時副線圈的第1#至第8#接線柱相短接，以實現(xiàn)外延爐基座的溫度場均勻性，生長溫度設(shè)定為115(T120(TC，采用氫氣輸送三氯氫硅和硼烷摻雜劑氣體進入反應(yīng)腔室，三氯氫硅作為硅外延生長的原料，流量設(shè)定為25?30g/min，摻雜外延層生長速率控制在廣1.5 μ m/min,硼烷摻雜劑純度為50ppm，流量設(shè)定為54.5?55.5sccm ； 步驟八.外延層達到預(yù)定厚度后，經(jīng)過外延爐降溫以及用氮氣和氫氣依次吹掃外延爐反應(yīng)腔室，氮氣和氫氣氣體流量設(shè)定為10(Tl50L/min，吹掃時間設(shè)定為8?1min ； 步驟九.最后將外延片從外延爐基座上取下，利用C-V測試法對外延層進行電阻率及其均勻性的測量，記錄外延片中心點及四個邊緣位置點的電阻率，獲得電阻率平均值及均勻性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高CCD器件用P型硅外延片電阻率均勻性的方法，其特征在于:該方法所用的外延爐為PE-2061S型常壓桶式外延爐，外延爐反應(yīng)腔體壓力維持在 0.1Mpa0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高CCD器件用P型硅外延片電阻率均勻性的方法，其特征在于:所述的HCl氣體純度彡99.99%，三氯氫硅氣體純度彡99.95%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高CCD器件用P型硅外延片電阻率均勻性的方法，其特征在于:所述的氮氣和氫氣的氣體純度均彡99.999%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高CCD器件用P型硅外延片電阻率均勻性的方法，其特征在于:所述的對外延爐反應(yīng)腔室進行變溫變流量吹掃過程重復(fù)2?3次。
【文檔編號】H01L21/02GK104282535SQ201410570921
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】王文林, 李揚, 薛兵, 李明達 申請人:中國電子科技集團公司第四十六研究所