一种LDMOS晶体管用硅外延片的制备方法.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CN106057650A(43)申请公布日2016.10.26(21)申请号201610618667.7(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)发明人陈涛李明达李杨李普生殷海丰(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)H01L21/223(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种LDMOS晶体管用硅外延片的制备方法(57)摘要本发明涉及一种LDMOS晶体管用硅外延片的制备方法。先对外延炉基座进行腐蚀；向外延炉桶式基座片坑内装入硅单晶衬底片；对硅衬底片的表面进行HCl抛光；在硅片上生长一层本征外延层；利用HCl气体将外延表面受自掺杂严重的部分抛去；进行变温变流量吹扫过程；进行掺杂外延层的生长；掺杂外延层生长达到预定时间后开始降温；对外延片的厚度进行测量，共计五个测试点的厚度，共计五个测试点的电阻率，利用扩展电阻测试法测量外延片的过渡区结构；提高了外延片厚度和电阻率均匀性水平，不均匀性<1.5%，同时降低了晶体缺陷的发生概率，缩短了过渡区的宽度，表面无层错、位错、滑移线、雾等缺陷，满足了LDMOS器件的使用要求。CN106057650ACN106057650A权利要求书1/1页1.一种LDMOS晶体管用硅外延片的制备方法，其特征在于：步骤如下，第一步：先利用纯度≥99.99%的HCl在高温下对外延炉基座进行腐蚀，去除基座上的残余沉积物质，温度设定为1120~1150℃，HCl气体流量设定为1~3L/min，HCl刻蚀时间设定为3~5min；刻蚀完成后随即对基座重新覆盖上一层无掺杂多晶硅，生长原料为SiHCl3，流量设定为14~16g/min，时间设定为10~12min；第二步：向外延炉桶式基座片坑内装入硅单晶衬底片，硅片主参考面朝下，依次利用纯度均≥99.999%的氮气和氢气吹扫外延炉，气体流量设定为100~150L/min，腔体吹扫时间为10~12min；第三步：对硅衬底片的表面进行HCl抛光，获得良好的晶格质量，HCl流量设定为1~3L/min，温度设定为1150~1170℃，时间设定为3~5min；第四步：在硅片上生长一层本征外延层，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LDMOS器件需要的掺杂外延层的生长，在硅衬底表面生长无掺杂的硅本征外延层，采用SiHCl3为生长原料，流量设定为14~16g/min，生o长时间设定为1~1.5min，生长温度设定为1150~1160C；第五步：利用HCl气体将外延表面受自掺杂严重的部分抛去，抛光气体HCl流量设定为3o~5L/min，时间设定为10~12min，生长温度设定为1150~1160C；第六步：进行变温变流量吹扫过程，将杂质不断稀释并排出外延腔体，方法为，将外延o腔体温度提高100~120C，使用氢气流量为300~350L/min，氢气流量的上升过渡时间1~2omin，气体稳定时的吹扫时间为8~10min；然后将温度降低100~120C，氢气流量设定为100~150L/min，氢气流量的下降过渡时间1~2min，气体稳定时的吹扫时间为8~10min，一次变温变流量吹扫的全过程完毕，总共需进行3~4次变温变流量过程，以消除自掺杂因素，从而获得更好的过渡区形貌和电阻率均匀性；第七步：进行掺杂外延层的生长，生长温度设定为1150~1160℃，用氢气输送气态SiHCl3和硼烷掺杂剂进入反应腔室，氢气流量控制在290~300L/min，生长原料SiHCl3流量设定为25~28g/min，硼烷流量设定为102~105sccm，掺杂外延层的生长时间设定为4.0~4.5min，外延炉得基座转速设定为3~4r/min，同时基座顶盘的高度设定为45~55mm，外延炉设备的加热感应线圈的连接方式为主线圈的1#接线柱与3#接线柱相短接，同时副线圈的1#接线柱至8#接线柱均保持短接，有助于外延基座获得均匀的温场分布；第八步：掺杂外延层生长达到预定时间后开始降温，将氢气和氮气流量设定为290~310L/min，依次吹扫外延炉反应腔室10~12min，然后将外延片从基座上取出；第九步：利用傅里叶红外光谱仪设备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“100~150mm”，红外光谱在每个点的扫描次数设置-1为“2~4次”，红外光谱的扫描分辨率“2.0~4.0cm”，记录中心点，上、下、左、右四个距边缘10mm的位置，共计五个测试点的厚度，利用汞探针CV测试法对