背封单晶硅外延层结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种背封单晶硅外延层结构，包括：重掺杂衬底和上面的外延层；在所述的重掺杂衬底背面还覆盖一层不含掺杂的单晶硅；本实用新型专利技术的有益效果是：运用衬底后加一层无阻值外延背封，能有效改善衬底的自掺杂现象。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种单晶硅，尤其涉及该单晶硅的背封结构。
技术介绍
发展硅外延的主要动机是为了改善双极型晶体管及后来的双极型集成电路的性能。外延层是具有一定结晶取向的原有晶体(一般称为衬底)上延伸出并按一定晶体学方向生长薄膜的方法，这种单晶层称为外延层。外延生长与从熔体中直接拉制体单晶(衬体)相比较有以下优点1.可在低于衬底熔点的温度下生长半导体单晶薄膜；2.可以生长薄层、异质外延层和低维结构材料；3.可以生长组分或杂质分布陡峭或渐变的外延层；4.可以在衬底指定区域内进行选择性外延生长。外延层发展使半导体器件从杂质工程走向能带工程，外延层的应用与发展对于提高半导体材料的质量和器件的性能，对于新材料、新器件的开发，对于半导体科学发展具有至关重要的作用。由图1可见现有技术单晶硅的结构由重掺杂衬底1及上面的外延层2组成。但该种结构存在的问题是对于半导体器件来说，不但希望外延层具有完美的晶体结构，而且对厚度、导电类型以及电阻率等方面也有一定的要求。在外延过程中由于重掺衬体自掺杂的影响，会存在外延层电阻均勻性范围比较大的问题，另外，自掺杂严重还会影响外延层与衬底之间具有突变的杂质分布。尤其是随着微波器件和超高速集成电路的发展，不仅要求外延层越来越薄，而且还要求界面两边的杂质分布越来越陡。在外延片的生产过程中，存在着普遍的自掺杂现象。自掺杂是由于热蒸发或者化学反应的副产物对衬底的扩散，衬底中的硅及杂质进入气相，改变了气相中的掺杂成分和浓度，从而导致了外延层中的杂质实际分布偏离理想的情况。按产生的原因，自掺杂可分为气相自掺杂、固相外扩散及系统自掺杂。气相自掺杂的掺杂物主要来自晶圆的背面和边缘固相外扩散。固相外扩散的掺杂物主要来自衬底的扩散，掺杂物在衬底与外延层的接触面由衬底扩散至外延层。系统自掺杂的掺杂物来自气体晶片，石墨盘和反应炉腔体等外延片生产装置的内部。由自掺杂的产生原因可看出，外延片生产过程中，尤其是气相外延的生产方法中， 自掺杂现象难以避免。如图2所示为一种外延片的示意图，由于自掺杂的影响，①处相对于外圈电阻值最高，②、③、④、⑤处次之，最边缘的⑥、⑦、⑧、⑨处阻值相对更低。衡量电阻均勻性的标准通过计算公式可算出，计算公式电阻率均勻性=(MAX-MIN) *100% /(MAX+MIN)，MAX为9个点中最大阻值数值，MIN为9个点中最小阻值数值。通过此计算公式计算得出的均勻性数值越小，则其均勻性越高，外延片质量越高。目前，对于外延片的电阻率均勻性可以接受范围小于5%。现有技术中的外延片， 其电阻率均勻性最低也仅能达到2. 5%。
技术实现思路
本技术需要解决的技术问题是提供了一种背封单晶硅外延层结构，旨在解决上述的问题。为了解决上述技术问题，本技术是通过以下技术方案实现的本技术包括重掺杂衬底和上面的外延层；在所述的重掺杂衬底背面还覆盖一层不含掺杂的单晶硅。与现有技术相比，本技术的有益效果是运用衬底后加一层无阻值外延背封， 能有效改善衬底的自掺杂现象。附图说明图1是现有技术单晶硅背封结构示意图。图2为一种外延片的示意图。图3是本技术结构示意图。具体实施方式以下结合附图与具体实施方式对本技术作进一步详细描述由图3可见本技术包括重掺杂衬底1和上面的外延层2 ；在所述的重掺杂衬底1背面还覆盖一层不含掺杂的单晶硅3。所述的不含掺杂的单晶硅3厚度在20um之内。所述的厚度为5um或者IOum或者15um。本技术会有效改变衬底自掺杂情况。当衬底背面生成一层薄单晶硅后，单晶硅在高温以扩散的方式通过生长着的薄外延到达反应炉内，扩散中的硅原子与反应炉内不但不会影响到三氯硅烷与氢气的反应，因为硅原子正是反应物需要得到的产物，所以并不会影响到衬底正面的单晶硅排列。外延生长是由外延炉机台通过气相沉积来实现的单晶硅背封层。气相外延对杂质浓度有良好的控制以及能获得晶体的完整性。外延沉积是一个化学淀积的过程。以下五个步骤对于所有的化学气相沉积的基本过程1.反应物被运输到衬底上2.反应物被吸附在衬体表面上3.在表面发生化学反应易生成单晶硅和反应产物4.反应产物从表面被放出5.反应产物从表面被运走反应化学方程式2SiHC13+2H2 — 2SI+6HCL本技术在IC制造中主要有5个方面优点(1)对衬底杂质(如磷、硼、砷原子)起很好的掩蔽作用；(2)帮助衬底正面有序排列单晶硅；(3)钝化硅片表面，是器件的表面与周围环境隔离，防止沾污，可提高器件的性能以及器件的可靠性和稳定性；(4)做绝缘层，例如做介质隔离的绝缘层，集成电路中金属引线和各元件的绝缘层等；(5)做电容的介质；(6)做MOS中的栅氧化层对照图2:例权利要求1.一种背封单晶硅外延层结构，包括重掺杂衬底和上面的外延层；其特征在于在所述的重掺杂衬底背面还覆盖一层不含掺杂的单晶硅。2.根据权利要求1所述的背封单晶硅外延层结构，其特征在于所述的不含掺杂的单晶硅厚度在20um之内。3.根据权利要求2所述的背封单晶硅外延层结构，其特征在于所述的厚度为5um或者IOum或者15um。专利摘要本技术涉及一种背封单晶硅外延层结构，包括重掺杂衬底和上面的外延层；在所述的重掺杂衬底背面还覆盖一层不含掺杂的单晶硅；本技术的有益效果是运用衬底后加一层无阻值外延背封，能有效改善衬底的自掺杂现象。文档编号H01L29/72GK202076271SQ20112035164公开日2011年12月14日 申请日期2011年9月19日 优先权日2011年9月19日专利技术者林志鑫, 钟旻远, 陈斌, 顾昱 申请人:上海晶盟硅材料有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种背封单晶硅外延层结构，包括：重掺杂衬底和上面的外延层；其特征在于：在所述的重掺杂衬底背面还覆盖一层不含掺杂的单晶硅。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钟旻远，林志鑫，顾昱，陈斌，
申请(专利权)人：上海晶盟硅材料有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31