一种VDMOS器件用薄Sb衬底上制备厚层外延的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106128938A(43)申请公布日2016.11.16(21)申请号201610618664.3(22)申请日2016.08.01(71)申请人中国电子科技集团公司第四十六研究所地址300220天津市河西区洞庭路26号(72)发明人陈涛李明达薛兵白春磊殷海丰(74)专利代理机构天津中环专利商标代理有限公司12105代理人胡京生(51)Int.Cl.H01L21/02(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种VDMOS器件用薄Sb衬底上制备厚层外延的方法(57)摘要本发明涉及一种VDMOS器件用薄Sb衬底上制备厚层外延的方法。将外延炉石墨基座下方的9组调节杆的刻度值分别进行设定；利用氯化氢HCl气体在高温下对外延炉基座进行刻蚀抛光；向外延炉基座片坑内装入硅衬底片，利用HCl气体对硅衬底片表面进行抛光；采用大流量氢气对硅衬底片表面进行吹扫；在硅片上生长一层很薄的本征外延层；进行掺杂外延层的生长；掺杂外延层生长达到预定厚度后开始降温；对外延片九个测试点的厚度进行测量，从而获得硅外延片的平均厚度及其均匀性。实现了对400μm的薄Sb衬底的外延生长的良好控制，其厚度不均匀性<0.5%，边缘无滑移线、崩边、损伤等缺陷，满足VDMOS器件对硅外延层的要求，提高了器件的加工良率。CN106128938ACN106128938A权利要求书1/1页1.一种VDMOS器件用薄Sb衬底上制备厚层外延的方法，其特征在于：步骤如下，第一步：外延炉石墨基座下方的感应线圈的底端设有9组距离可调的调节杆，分别命名为4#~12#，通过旋转调节杆来顶起或拉低线圈的位置，调整线圈每个部分与石墨基座之间的间距，进而改善基座的温度均匀性，4#调节杆的刻度值设定为-6~-10，5#调节杆的刻度值设定为-10~-15，6#调节杆的刻度值设定为-25~-30，7#调节杆的刻度值设定为-25~-30，8#调节杆的刻度值设定为0~+3，9#调节杆的刻度值设定为-25~-30，10#调节杆的刻度值设定为-25~-30，11#调节杆的刻度值设定为0~+3，12#调节杆的刻度值设定为0~+3；第二步：利用氯化氢HCl气体在高温下对外延炉基座进行刻蚀抛光，去除基座上的残余沉积物质，抛光温度设定为1070~1100℃，通入HCl气体流量设定为3~5L/min，刻蚀时间设定为7~12min；第三步：向外延炉基座片坑内装入硅衬底片，利用HCl气体对硅衬底片表面进行抛光，采用氢气输送HCl气体的方式进入反应腔室，氢气流量设定为100~150L/min，HCl流量设定为1~3L/min，气抛温度设定为1070~1100℃，温度上升时间设定为8~10min，稳定气抛时间设定为1~2min；第四步：采用大流量氢气对硅衬底片表面进行吹扫，将HCl腐蚀产生的副产物去除出腔体外，氢气流量设定为220~250L/min，时间设定为5~8min；第五步：在硅片上生长一层很薄的本征外延层，对硅片表面起到自封闭作用，阻止衬底杂质的进一步向外挥发，抑制自掺杂效应，然后进行VDMOS器件需要的掺杂外延层的生长，本征外延层生长温度设定为1040~1070℃，用氢气输送气态三氯氢硅SiHCl3进入反应腔室，氢气流量控制在100~150L/min，三氯氢硅流量设定为10~15g/min，本征外延层生长速率控制在2.0~2.5μm/min，三氯氢硅预先排空时间设定为1~3min，稳定生长时间控制在0.3~0.5min；第六步：进行掺杂外延层的生长，外延炉基座转速控制在3.0~5.0r/min，生长温度设定为1040~1060℃，用氢气输送气态三氯氢硅和磷烷掺杂剂进入反应腔室，氢气流量控制在100~150L/min，三氯氢硅流量设定为15~17g/min，磷烷流量设定为65~67sccm，预先排空时间设定为1~3min，掺杂外延层生长速率控制在2.5~2.8μm/min；第七步：掺杂外延层生长达到预定厚度后开始降温，降温时间设定为8~10min，然后将外延片从基座上取出；第八步：利用傅里叶红外光谱仪对外延片的厚度进行测量，在设置中测试模式选择标准外延反射干涉法，片子尺寸选择“150mm”，红外光谱在每个点的扫描次数设置为“2-4次”，红外光谱的扫描分辨率“2.0-4.0cm-1”，记录中心点，上、下、左、右四个距边缘10mm的位置以及上、下、左、右四个1/2半径位置，共计九个测试点的厚度，从而获得硅外延片的平均厚度及其均匀性，利用强光灯对外延层的边缘滑移线、崩边、损伤情况进行目检；所用的外延炉为PE-3061D型常压平板式外延。2CN106128938A说明书1/6页一种VDMOS器件用薄Sb衬底上制备厚层外延的方法技术