外延生长方法技术

本发明专利技术公开了一种外延生长方法，在第一导电类型的硅衬底上的沟槽中，先在沟槽内淀积一层含碳的且浓度渐变的衬垫外延层，然后沟槽内再填充满第二导电类型的外延层；所述的浓度渐变，是指衬垫外延层中含碳的浓度，靠近衬底的一侧浓度最高，往沟槽中间方向浓度逐渐降低，到与第二导电类型的外延层接触的面碳浓度降为零。靠衬底的高掺杂浓度的衬垫外延层，能有效抑制硼、磷元素的热扩散，同时确保后续生长的第二导电类型的外延层没有位错缺陷的产生；掺碳浓度为零的衬垫外延层与后续填充接触的第二导电类型的外延层结构一致，没有晶格差异，第二导电类型的外延层生长不会产生位错。

Epitaxy Growth Method

The invention discloses an epitaxy growth method, in which a layer of carbon-containing and concentration-gradient liner epitaxy layer is deposited in a groove on a first conductive silicon substrate, and then a second conductive type epitaxy layer is filled in the groove; the concentration gradient refers to the concentration of carbon in the liner epitaxy layer, which is the highest near the substrate, and reaches the middle of the groove. The carbon concentration decreases gradually to zero at the interface of the second conductive type epitaxial layer. The high doping concentration of the liner epitaxy layer on the substrate can effectively inhibit the thermal diffusion of boron and phosphorus, while ensuring that the second conductive type epitaxy layer grown subsequently has no dislocation defect. The liner epitaxy layer with zero carbon concentration has the same structure as the second conductive type epitaxy layer contacted with the subsequent filler, and there is no lattice difference, so the growth of the second conductive type epitaxy layer will not occur. Dislocation occurs.

【技术实现步骤摘要】
外延生长方法
本专利技术涉及半导体器件制造领域，特别是指一种外延生长方法。
技术介绍
超级结器件中，在N型外延上刻蚀形成深沟槽，然后再对深沟槽进行P型外延填充，使其形成P-N交替的超级结结构。理想情况下，P型外延与N性外延之间交界面明显，形成P-N结结构，如图1。但在实际操作过程中，外延生长及后续的热处理环节会使P型掺杂元素硼和N型掺杂元素磷在交界面附近相互扩散，使交界面模糊，如图2。该现象会增加器件的RDSON参数，降低器件性能。深沟槽形成后，在沟槽内侧壁生长一层含碳的外延层（碳浓度约1*10E21原子/厘米3，厚度约500Å），然后再进行P型外延填充（如图3）。含碳的外延层存在于P型外延和N型外延的交界面，可以抑制硼和磷在后续的热处理环节相互扩散，使P-N交界面保持清晰。如此可避免因硼磷元素的扩散导致器件RDSON参数增加，提升器件性能。由于高浓度（1*10E21）碳的引入，后续对深沟槽进行P型外延填充时会由于晶格不匹配出现大量的错位。这些错位会降低超级结器件的BV，影响器件性能。即引入含碳的外延层后，一方面可以降低导通电阻RDSON参数，提高器件性能，但另一方面，使器件击穿电压BV降的更低，器件性能降低甚至失效。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种外延生长方法，既降低器件的导通电阻，同时还能保证器件的击穿电压，提高超级结器件的性能。为解决上述问题，本专利技术所述的一种外延生长方法，在第一导电类型的硅衬底上的沟槽中，先在沟槽内淀积一层含碳的且浓度渐变的衬垫外延层，然后沟槽内再填充满第二导电类型的外延层；所述的浓度渐变，是指衬垫外延层中含碳的浓度，靠近衬底的一侧浓度最高，往沟槽中间方向浓度逐渐降低，到与第二导电类型的外延层接触的面碳浓度降为零。进一步地，所述的衬垫外延层，其在生长的过程中掺碳，刚开始生长的时候，掺碳浓度最高，随着衬垫外延层的不断生长，厚度的不断增加，掺碳的浓度逐渐降低，直至降为零。进一步地，所述的衬垫外延层在最初生长时的最高掺杂浓度为10E21原子/厘米3。进一步地，所述的靠衬底的高掺杂浓度的衬垫外延层，能有效抑制硼、磷元素的热扩散，同时确保后续生长的第二导电类型的外延层没有位错缺陷的产生；掺碳浓度为零的衬垫外延层与后续填充接触的第二导电类型的外延层结构一致，没有晶格差异，第二导电类型的外延层生长不会产生位错。进一步地，所述的第一导电类型与第二导电类型进行互换时，掺杂碳浓度渐变方向并不改变,靠近沟槽侧壁的浓度始终最高,靠近沟槽中央方向的浓度为0。本专利技术所述的外延生长方法，高浓度的碳可以抑制硼、磷扩散，生长结束时，不掺碳的衬垫外延层与后续填充沟槽的第二导电类型的外延结构一致，可有效提高器件性能。附图说明图1是超级结器件的超级结P-N结构。图2是硼、磷扩散后的示意图。图3是发生位错缺陷的示意图。图4是本专利技术加入含碳浓度渐变的衬垫外延层的结构示意图。图5是图4圆圈处的局部放大图，显示衬垫外延层的含碳浓度的渐变。具体实施方式本专利技术所述的一种外延生长方法，在第一导电类型，比如N型的硅衬底上的沟槽中，先在沟槽内淀积一层含碳的且浓度渐变的衬垫外延层，然后沟槽内再填充满第二导电类型，比如P型的外延层，如图4所示。所述的浓度渐变，是指衬垫外延层中含碳的浓度，靠近衬底的一侧浓度最高，比如掺碳浓度为10E21原子/厘米3。往沟槽中间方向浓度逐渐降低，到与第二导电类型的外延层接触的面时掺碳浓度降为零，如图5所示，是图4中虚线圆圈处的局部放大图，即一小部分的衬垫外延层的局部放大，显示其浓度渐变。浓度渐变的衬垫外延层，其是在生长的过程中掺碳，刚开始生长的时候，掺碳浓度最高，随着衬垫外延层的不断生长，厚度的不断增加，掺碳的浓度逐渐降低，直至降为零，其作用是与后续淀积的P型外延进行衔接。将第一导电类型与第二导电类型的位置进行互换时，掺杂碳浓度渐变方向不变,靠近沟槽侧壁的浓度始终最高,靠近沟槽中央方向的浓度为0。本专利技术对原来的含碳的外延层工艺进行优化，使该工艺在不影响器件BV的情况下仍然可以降低导通电阻参数，提升器件性能。以上仅为本专利技术的优选实施例，并不用于限定本专利技术。对于本领域的技术人员来说，本专利技术可以有各种更改和变化。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种外延生长方法，其特征在于：在第一导电类型的硅衬底上的沟槽中，先在沟槽内淀积一层含碳的且浓度渐变的衬垫外延层，然后沟槽内再填充满第二导电类型的外延层；所述的浓度渐变，是指衬垫外延层中含碳的浓度，靠近衬底的一侧浓度最高，往沟槽中间方向浓度逐渐降低，到与第二导电类型的外延层接触的面碳浓度降为零。

【技术特征摘要】
1.一种外延生长方法，其特征在于：在第一导电类型的硅衬底上的沟槽中，先在沟槽内淀积一层含碳的且浓度渐变的衬垫外延层，然后沟槽内再填充满第二导电类型的外延层；所述的浓度渐变，是指衬垫外延层中含碳的浓度，靠近衬底的一侧浓度最高，往沟槽中间方向浓度逐渐降低，到与第二导电类型的外延层接触的面碳浓度降为零。2.如权利要求1所述的外延生长方法，其特征在于：所述的衬垫外延层，其在生长的过程中掺碳，刚开始生长的时候，掺碳浓度最高，随着衬垫外延层的不断生长，厚度的不断增加，掺碳的浓度逐渐降低，直至降为零。3.如权利要求2所述的外延生长方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍洲，黄锦才，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31