一种ＩＣ片外延的工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种ＩＣ片外延的工艺方法，它应用于双极和ＭＯＳ　　ＩＣ（集成电路）的外延层的生长。本方法以三氯氢硅为硅源，二氧化硅为基片，生长炉内的压力为常压，其生产工艺过程为先对外延前的ＩＣ片进行表面处理、然后在生长炉中生长外延层，外延工艺采用的高温高流量外延工艺生长外延层，其工艺参数为：通入ＨＣｌ抛光，ＨＣｌ抛光温度为１１９０℃，ＨＣｌ的流量为１升／分钟，抛光时间为１分钟；外延生长温度为１１９０℃，主氢流量为１６０升／分。本发明专利技术所提出的工艺方法，结合了常压和减压工艺的双重特点，不但能够减小ＩＣ图形片漂移和畸变，而且工艺简单，生产效率高，外延后表面状态好。同时减少设备备件的损耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种集成电路产品(英文缩写为IC)的生产方法，尤其是涉及一种集成电路片外延的工艺方法。
技术介绍
IC外延片是制造半导体元件产品的基础。外延工艺在互补金属氧化物半导 体(CMOS)产品的制作中具有最大的应用领域，并被IC制造商用于制造不可恢 复器件，包括生产微处理器和逻辑芯片以及存储器应用方面的闪速存储器和 DRAM (动态随机存取存储器)。目前，200 mm晶片中，外延片占1/3。从提高 硅集成电路的速度和它的集成度看，在发展适用于深亚微米乃至纳米电路的硅 外延技术中，制备高质量硅外延材料是关键，因此IC外延片在所有外延片中所 占的比例将越来越大，预计到2008年，6寸以上的IC用外延片将达到80%以上。但是IC外延的技术存在以下难点硅单晶中氧的沉淀将产生微缺陷，目前 集成电路的线条宽度已达到0. 1微米以下，如果缺陷的直径大小为1微米或者 是O. 5微米， 一个电路片上有一个这样的缺陷就会导致此区域失效，因此集成 电路的成品率受到了严重的影响。东芝陶瓷信越半导体、MEMC电子材料公司、 瓦克Siltronic公司等晶片制造商已提出若干新的外延工艺以解决COP(晶体的 原生粒子缺陷)和吸杂问题，同时要努力降低成本和提高产量。另一方面，在 生产外延片的过程中，如果工艺控制不当，会使IC图形片产生漂移和畸变，IC 图形片漂移和畸变是两个不同概念，它是IC外延中的重要控制点和难点。在IC外延淀积的工艺中，所选用的基本的化学原料有四氯化硅(SiCl4)、 三氯氢硅(SiHCh ) 、 二氯二氲硅(SiH2Cl2)和硅烷(SiH4)四种。硅烷(SiH4) 对减小图形畸变最好， 一方面硅烷中不含Cl,另一方面硅烷的外延过程是歧化 反应，温度较低。但硅烷的价格比较昂贵，而且硅烷易于分解和自燃，生产过程 中存在着很大的危险。SiH2Cl2控制图形片漂移和畸变的效果也很明显，但一般只能用于减压工艺的生产过程。四氯化硅(SiCl4)作为硅源，其外延温度高，产生的图形畸变较三氯氢硅 (SiHCl3)小，但四氯化硅的缺点是外延速率太低，影响生产效率。如果提高三氯氢硅的外延温度也可减小了图形畸变。现在使用较多的是以三氯氢硅为硅源。现有技术中以三氯氢硅为硅源，控制IC图形片漂移和畸变的方法是1、 对外延前的IC片进行表面处理外延前用HF (氟化氲)酸稀释液腐蚀 二氧化珪。2、 将上述经过腐蚀的外延片放入生长炉中生长外延层。首先在一定的温度 下( 一般为119(TC )通入HC1抛光，然后在一定温度下生长外延层。上述外延层的生长工艺，分为常压工艺和减压工艺两种。目前IC图形片的 常压生长工艺参数条件为抛光温度为119(TC, HC1通入量为1升/分钟，时间1分钟；其他常规产品 外延温度是1150。C,外延生产过程中通入氢气，氢气流量为60升/分。如果将 外延温度提高到1230°C，可以减小IC图形片的漂移和畸变程度，会获得比较好 的结果。因此现有IC产品生长温度一般为1230°C。但是其生长速率很低， 一般 在0. 5微米/分；而常规产品外延生长时速率为1. 5微米/分。目前IC图形片的减压生长工艺参数条件为一般反应室压力在0. 1个大气压，硅源用的是SiH2Cl2,生长温度105(TC， 生长速率1微米/分。减压工艺控制IC图形片的漂移和畸变程度比较理想，但 减压工艺的生产成本较高，而且对原材料的需求也很高，尤其是外延后的表面 颗粒(硅片表面因为生长过程中引入的表面突起)很难保证
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种以三氯氢硅为硅源的、能够减小IC图形片漂移和畸变的一种常压外延工艺。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是以三氯氢硅为硅源，二氧化硅为基片，生长炉内的压力为常压。制造外延 片的外延工艺为1、 对外延前的IC片进行表面处理。在外延前，对IC片表面进行处理，即用氟化氢酸稀释液腐蚀二氧化硅表面， 然后去离子水冲洗，甩干。腐蚀所用的氟化氲酸稀释液的配比为浓度为49% 的HF酸和去离子水按1: 20的比例混合。2、 采用的高温高流量外延工艺生长外延层，本工艺方法的工艺参数设定如下通入HC1抛光，抛光温度为1190°C, HC1的流量为1升/分钟，抛光时间为 l分钟；外延温度为1190。C，主氢流量为160升/分。由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的技术进步是本专利技术所提出的工艺方法，结合了常压和减压工艺的双重特点，不但能够 减小IC图形片漂移和畸变，而且工艺简单，生产效率高。本专利技术的方法采用的是常压工艺，所以其生产成本低，外延后表面状态好。 使用本工艺方法后，外延片的生长速率为1.5微米/分。生长速率较快，生产效 率高。本专利技术的生长温度比常规的IC图形片常压生长工艺低40。C，能极大减少注 入到衬底图形内的掺杂杂质的外扩，同时减少设备备件的损耗。主氢流量采用160升/分的高流量(常规生长主氢流量为60升/分)，加大 了生长时硅片表面滞留层的流速，减少气氛中硅原子的碰撞几率，进而减少生 长时造成的图形飘移和畸变，起到了相当于减压的效果。 本专利技术的方法还找到了合适的氟化氢酸腐蚀溶液的配比。如果HF酸稀释液 配比不当，就会造成过重的侧腐蚀。过浓的稀释液易造成图形畸变，过稀不但 使腐蚀时间加长而且会出现腐蚀不均匀现象。另外腐蚀完之后的清洗也对图形畸变有较大的影响，因为残留在图形中的HF酸在加热过程中会增加图形畸变的 程度。经过用本专利技术的高温高流量工艺制得的产品图形与常规的常压、减压工艺 所得到的产品图形进行对比，采用高温高流量工艺外延后所得到的图形的畸变 量明显减少，图形清晰度4艮强，这对于IC片后续的加工工序提供了强有力的对 准保证。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细说明1、 衬底要求客户提供的作过埋层工艺有图形的硅片；2、 外延参数外延层电阻率38 ± 8 % Q . cm,外延层厚度13 ± 5 % |i m。3、 采用的外延设备采用美国ASM公司E2000型外延炉，单片生长。4、 工艺过程(1) 对外延前的IC片进行表面处理在外延前，对IC片表面进行处理，即用氟化氢S吏稀释液腐蚀二氧化硅表面， 然后去离子水冲洗，甩干。腐蚀所用的氟化氢酸稀释液的配比为浓度为49% 的HF酸和去离子水按1: 20的比例混合。(2) IC硅片^ 入炉(反应室)~^900。C高温予处理—11^。C高温 热处理^ 119(TCHC1 (高纯)抛光 __^通PH3及硅源生长一_^降温到900 °C 出炉。本工艺方法的工艺参数-没定如下通入HC1抛光，抛光温度为1190。C, HC1的流量为1升/分钟，抛光时间为 l分钟；外延温度为1190。C,主氢流量为160升/分。权利要求1、一种IC片外延的工艺方法，本方法以三氯氢硅为硅源，二氧化硅为基片，生长炉内的压力为常压，其生产工艺过程为先对外延前的IC片进行表面处理、然后在生长炉中生长外延层，其特征在于外延工艺采用的高温高流量外延工艺生长外延层，其工艺参数设定如下通入HCl抛光，HCl抛光温度为1190℃，HCl的流量为1升/分钟，抛光时间为1分钟；外延生长温度为1190℃，主氢流量为160升/分。2、 根据权利要求1所述的一种IC片外延的工艺方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＩＣ片外延的工艺方法，本方法以三氯氢硅为硅源，二氧化硅为基片，生长炉内的压力为常压，其生产工艺过程为先对外延前的ＩＣ片进行表面处理、然后在生长炉中生长外延层，其特征在于：外延工艺采用的高温高流量外延工艺生长外延层，其工艺参数设定如下：通入ＨＣｌ抛光，ＨＣｌ抛光温度为１１９０℃，ＨＣｌ的流量为１升／分钟，抛光时间为１分钟；外延生长温度为１１９０℃，主氢流量为１６０升／分。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁肇耿，赵丽霞，陈秉克，
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：13[中国|河北]