提高外延片片内电阻率均匀性的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高外延片片内电阻率均匀性的方法，涉及硅衬底外延层的制作方法技术领域。所述方法包括如下步骤：利用高纯度的氯化氢气体在高温下对外延炉基座进行腐蚀；向外延炉基座片坑内装入硅衬底片，外延炉升温过程中利用高纯度的氢气吹扫外延炉腔体，直到达到设定的温度；恒温5 min以上；外延炉升温至设定温度后进行大流量变流量吹扫，气体流量设定为100‑‑400L/min，时间大于4 min；将外延炉降温到外延生长温度，进行硅衬底片的外延生长。所述方法可使外延片片内电阻率更均匀，成品率极大提升，且SRP曲线轮廓一致性有较大的提升。

Method for improving uniformity of resistivity inside epitaxial sheet

The invention discloses a method for improving the internal resistivity uniformity of an epitaxial piece, relating to the manufacturing method and the technical field of the silicon substrate epitaxial layer. The method comprises the following steps: in high temperature epitaxial furnace base corrosion using hydrogen chloride gas with high purity; an epitaxial furnace base pit into the silicon substrate, blowing cavity epitaxial furnace using high purity hydrogen in the process of heating furnace extension until it reached the set temperature, constant temperature of 5 min above; epitaxial furnace; heating to the set temperature after the large flow of variable flow purge gas flow rate is set to 100 400L/min, more than 4 min; the epitaxial furnace cooling to the epitaxial growth temperature, the growth of epitaxial silicon substrate. The method can make the inner resistivity of the epitaxial slices more uniform, improve the yield greatly, and the consistency of the contour of the SRP curve is greatly improved.

【技术实现步骤摘要】
提高外延片片内电阻率均匀性的方法
本专利技术涉及硅衬底外延层的制作方法
，尤其涉及一种提高外延片片内电阻率均匀性的方法。
技术介绍
重掺砷衬底高温外延情况下，As高温挥发，导致外延电阻率片内均匀性差；同时，不同As浓度的衬底，As高温挥发情况不一致，导致炉间自掺杂不同，进而导致炉间外延层电阻率波动大。As重掺杂衬底高温挥发自掺杂随外延生长时间逐渐减少，导致外延层纵向曲线轮廓是一条曲线，且不同的自掺杂情况，曲线轮廓不一致，导致炉间外延片存在额外的变差，影响后续器件BVDSS离散性。因而，亟需新的方法来抑制高温As挥发导致的电阻率炉内均匀性差及炉间波动大的状况。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种能够提高外延片片内电阻率均匀性的方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种提高外延片片内电阻率均匀性的方法，其特征在于包括如下步骤：向外延炉基座片坑内装入硅衬底片，外延炉升温过程中利用高纯度的氢气吹扫外延炉腔体，气体流量设定为130L/min-400L/min，直到达到设定的温度，所述设定的温度为外延炉外延生长温度之上5℃-10℃；恒温5min以上，使As杂质充分挥发；外延炉升温至设定温度后进行大流量变流量吹扫，气体流量设定为100--400L/min，时间大于4min；将外延炉降温到外延生长温度，进行硅衬底片的外延生长。进一步的技术方案在于，在向外延炉基座片坑内装入硅衬底片之前还包括：利用高纯度的氯化氢气体在高温下对外延炉基座进行腐蚀，温度设定为1000℃以上，氯化氢气体流量设定为大于1L/min，刻蚀时间设定为大于4min。进一步的技术方案在于：所述氯化氢气体以及氢气的纯度≥99.99%。进一步的技术方案在于：所述硅衬底片为重掺As衬底，电阻率<0.005ohm.cm。进一步的技术方案在于，所述硅衬底片的外延生长方法包括如下步骤：进行本征外延层的生长；使用变流量氢气对硅衬底片表面进行吹扫，将吸附在本征外延层表面、基座表面的杂质去除并排出外延炉腔室；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，将氢气和氮气流量分别设定为300L/min、150L/min，依次吹扫外延炉反应腔室10min~13min，然后将外延片从基座上取出。进一步的技术方案在于：进行本征外延层的生长时，采用不掺杂的三氯氢硅在衬底上生长本征外延层，对衬底表面及边缘处进行包封。进一步的技术方案在于：本征层生长温度设定为1080℃-1100℃，用氢气输送气态三氯氢硅进入反应腔室，氢气流量控制在180L/min-220L/min。进一步的技术方案在于：变流量氢气对硅衬底片表面吹扫时氢气的流量先变大到一定值，再变小到一定值，变化范围为200L/min-400L/min。进一步的技术方案在于：进行掺杂外延层的生长时外延炉基座转速控制在5r/min-7r/min，生长温度设定为1080℃-1100℃，氢气流量控制在180L/min-220L/min。进一步的技术方案在于，所述硅衬底片的外延生长方法还包括如下步骤：利用傅里叶红外测试法对外延层的厚度及均匀性进行测量，利用汞探针CV测试法对硅外延片的电阻率及其均匀性进行测量，利用扩展电阻测试法测量衬底与外延层之间的过渡区结构。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述方法通过硅衬底片外延生长前高温（高出外延生长温度5度以上）恒温，使As杂质充分挥发；并通过大流量及变流量长时间赶气，充分排空外延炉内As杂质气体，可使外延片片内电阻率更均匀，成品率极大提升（从70%提升到95%）；且SRP（外延层的扩展电阻率曲线）曲线轮廓一致性有较大的提升。附图说明图1是本专利技术实施例所述方法的流程图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。总体的，如图1所示，本专利技术实施例公开了一种提高外延片片内电阻率均匀性的方法，包括如下步骤：S101：利用高纯度的氯化氢气体在高温下对外延炉基座进行腐蚀，温度设定为1000℃以上，氯化氢气体流量设定为大于1L/min，刻蚀时间设定为大于4min；S102：向外延炉基座片坑内装入硅衬底片，外延炉升温过程中利用高纯度的氢气吹扫外延炉腔体，气体流量设定为130L/min-400L/min，直到达到设定的温度，所述设定的温度为外延炉外延生长温度之上5℃-10℃；S103：恒温5min以上，使As杂质充分挥发；S104：外延炉升温至设定温度后进行大流量变流量吹扫，气体流量设定为100--400L/min，时间大于4min；S105：将外延炉降温到外延生长温度，进行硅衬底片的外延生长。具体的，本专利技术实施例通过以下步骤提高外延片片内电阻率均匀性：采用CSD5000平板型外延生长系统，高频辐射加热，高纯石墨基座为硅片载体，保护气为超高纯H2气，纯度达到99.999999%以上。利用纯度≥99.99%的氯化氢在高温下对外延炉基座进行腐蚀，完全去除基座上的残余沉积物质，温度设定为1120℃，氯化氢气体流量设定为2L/min，刻蚀时间设定为10~15min；向外延炉基座片坑内装入硅衬底片，设备升温过程中利用纯度均≥99.999%的氢气吹扫外延炉腔体，气体流量设定为200L/min;当达到设定温度时开始进行大流量吹扫气体流量设定为400L/min大流量吹扫过程中利用氯化氢气体对硅衬底片表面进行原位腐蚀，对衬底起到表面抛光作用，有助于改善晶格结构，采用大流量H2吹扫的方式将氯化氢原位腐蚀时产生的副产物，以及吸附在衬底表面、基座表面的杂质完全去除排出腔室，有效减少自掺杂，气体流量设定为400L/min。本征外延层生长前变流量氢气对硅衬底片表面吹扫（400-200L/min）将吸附在本征外延层表面、基座表面的杂质完全去除排出腔室，有效减少自掺杂。进行本征外延层的生长，采用不掺杂的三氯氢硅在衬底上生长本征外延层，对衬底表面及边缘处进行包封，阻止重掺衬底杂质的溢出；本征层生长温度设定为1095℃，利用高温快速本征生长方法，迅速完成包封，更利于抑制非主动掺杂效应；用氢气输送气态三氯氢硅进入反应腔室，氢气流量控制在200L/min；本征外延层生长完毕后变流量氢气对硅衬底片表面吹扫（200-400-200L/min）将吸附在本征外延层表面、基座表面的杂质完全去除排出腔室，有效减少自掺杂。进行掺杂外延层的生长，外延炉基座转速控制在6r/min；生长温度设定为1095℃氢气流量控制在200L/min外延层生长达到预定厚度后开始降温，将氢气和氮气流量分别设定为300、150L/min，依次吹扫外延炉反应腔室10~13分钟，然后将外延片从基座上取出；利用傅里叶红外测试法对外延层的厚度及均匀性进行测量，利用汞探针CV测试法对硅外延片的电阻率及其均匀性进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高外延片片内电阻率均匀性的方法，其特征在于包括如下步骤：向外延炉基座片坑内装入硅衬底片，外延炉升温过程中利用高纯度的氢气吹扫外延炉腔体，气体流量设定为130 L/min ‑400L/min，直到达到设定的温度，所述设定的温度为外延炉外延生长温度之上5℃‑10℃；恒温5 min以上，使As杂质充分挥发；外延炉升温至设定温度后进行大流量变流量吹扫，气体流量设定为100‑‑400L/min，时间大于4 min；将外延炉降温到外延生长温度，进行硅衬底片的外延生长。

【技术特征摘要】
1.一种提高外延片片内电阻率均匀性的方法，其特征在于包括如下步骤：向外延炉基座片坑内装入硅衬底片，外延炉升温过程中利用高纯度的氢气吹扫外延炉腔体，气体流量设定为130L/min-400L/min，直到达到设定的温度，所述设定的温度为外延炉外延生长温度之上5℃-10℃；恒温5min以上，使As杂质充分挥发；外延炉升温至设定温度后进行大流量变流量吹扫，气体流量设定为100--400L/min，时间大于4min；将外延炉降温到外延生长温度，进行硅衬底片的外延生长。2.如权利要求1所述的提高外延片片内电阻率均匀性的方法，其特征在于，在向外延炉基座片坑内装入硅衬底片之前还包括：利用高纯度的氯化氢气体在高温下对外延炉基座进行腐蚀，温度设定为1000℃以上，氯化氢气体流量设定为大于1L/min，刻蚀时间设定为大于4min。3.如权利要求2所述的提高外延片片内电阻率均匀性的方法，其特征在于：所述氯化氢气体以及氢气的纯度≥99.99%。4.如权利要求1所述的提高外延片片内电阻率均匀性的方法，其特征在于：所述硅衬底片为重掺As衬底，电阻率<0.005ohm.cm。5.如权利要求1所述的提高外延片片内电阻率均匀性的方法，其特征在于，所述硅衬底片的外延生长方法包括如下步骤：进行本征外延层的生长；使用变流量氢气对硅衬底片表面进行吹扫，将吸附在本征外延层表面、基座表面的杂质去除并排出外延炉腔室；进行掺杂外延层的生长；掺...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾松，张绪刚，陈秉克，赵丽霞，袁肇耿，薛宏伟，侯志义，张志勤，吴会旺，周晓龙，
申请(专利权)人：河北普兴电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13