改善外延硅片边缘平坦度的方法技术

本发明专利技术提供一种改善外延硅片边缘平坦度的方法，包括如下步骤：1）提供一硅晶片；2）将所述硅晶片置于外延设备的反应腔室内；3）于预设外延温度下向所述反应腔室内通入反应气体，以在所述硅晶片的表面形成外延单晶硅薄膜，其中，位于所述硅晶片边缘区域的所述外延单晶硅薄膜的厚度自靠近所述硅晶片中心的一侧至所述硅晶片的边缘逐渐递增。本发明专利技术的通过在外延过程中控制外延形成于所述硅晶片边缘区域的所述外延单晶硅薄膜的厚度自靠近所述硅晶片中心的一侧至所述硅晶片的边缘逐渐递增，可以补偿外延前硅晶片边缘区域厚度减薄现象，从而使得最终得到的外延硅片的表面具有较高的边缘平坦度。

【技术实现步骤摘要】
改善外延硅片边缘平坦度的方法
本专利技术属于半导体工艺
，特别是涉及一种改善外延硅片边缘平坦度的方法。
技术介绍
硅外延片通过采用化学气相沉积方法，在抛光硅片上再生长一层外延单晶硅薄膜，实现对硅晶片表面质量以及导电性能的改善调控。硅外延片表面平坦度是半导体器件性能的重要影响参数，平坦度越好，器件良率与性能越高，因而平坦度改善是硅外延片研究的一项重要内容。晶片平坦度通常采用SFQR(SiteFrontQuotientRange)参数进行评价，SFQR是在局部区域基于厚度值作出基准线，计算出最高点与最低点差值，通常12寸晶片选用26mm×8mm作为局部区域(Site)，将一片晶片划分出324个Site，每个Site对应一个值，再选出其中较大值来评价整个晶片。将外延前后晶片的SFQR值进行整理，并用外延后的SFQR值减去外延前SFQR值，作出SFQR变化图，将较差区域进行标记，观察可以发现平坦度较差的区域主要在以下三个区域：1.PinMark区域，2.边缘区域，3.中心区域。对于所述晶片的区域平坦度较差的原因，经分析可知，晶片在外延前需要经过研磨、抛光、清洗及干燥等多个工艺，其中，在抛光过程中晶片需要旋转处理，抛光过程中抛光液很容易聚集在晶片的边缘，从而对晶片的边缘造成腐蚀，进而导致所述晶片的边缘的厚度较薄。在此情况下进行外延时，由于晶片边缘的厚度比其他区域的厚度要薄，且在外延过程中，在晶片的边缘区域及其他区域外延形成的薄膜厚度大致相同，这就使得外延后得到的外延硅片的边缘厚度也会较薄，进而造成边缘的SFQR数值较差。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种改善外延硅片边缘平坦度的方法，用于解决现有技术中由于外延之前晶片经过抛光等工艺后边缘的厚度相较于其他区域的厚度较薄而导致的外延后得到的外延硅片的边缘厚度较薄，使得外延硅片的SFQR数值较差，外延片具有较差的边缘平坦度，从而影响器件的性能的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种改善外延硅片边缘平坦度的方法，所述改善外延硅片边缘平坦度的方法包括如下步骤：1)提供一硅晶片；2)将所述硅晶片置于外延设备的反应腔室内；3)于预设外延温度下向所述反应腔室内通入反应气体，以在所述硅晶片的表面形成外延单晶硅薄膜，其中，位于所述硅晶片边缘区域的所述外延单晶硅薄膜的厚度自靠近所述硅晶片中心的一侧至所述硅晶片的边缘逐渐递增。作为本专利技术的改善外延硅片边缘平坦度的方法的一种优选方案，步骤1)与步骤2)之间还包括依次将所述硅晶片进行研磨、抛光、清洗及干燥的步骤。作为本专利技术的改善外延硅片边缘平坦度的方法的一种优选方案，所述硅晶片的边缘区域的宽度为0mm～26mm。作为本专利技术的改善外延硅片边缘平坦度的方法的一种优选方案，步骤2)中，将所述硅晶片置于所述反应腔室内的旋转基座上，所述硅晶片在所述旋转基座的带动下旋转；步骤3)中，所述硅晶片旋转的同时，于所述预设外延温度下向所述反应腔室内通入反应气体，以在所述硅晶片的表面形成所述外延单晶硅薄膜。作为本专利技术的改善外延硅片边缘平坦度的方法的一种优选方案，所述预设外延温度为1140℃～1190℃。作为本专利技术的改善外延硅片边缘平坦度的方法的一种优选方案，所述预设外延温度为1150℃。作为本专利技术的改善外延硅片边缘平坦度的方法的一种优选方案，步骤3)中，使用主喷气管路及边缘喷气管路同时向所述反应腔室内通入反应气体；其中，所述主喷气管路喷射的反应气体自所述硅晶片的边缘延伸至所述硅晶片的中心，所述边缘喷气管路喷射的反应气体位于所述硅晶片的边缘区域。作为本专利技术的改善外延硅片边缘平坦度的方法的一种优选方案，所述主喷气管路喷射的反应气体的气体流量为12000sccm～16000sccm，所述边缘喷气管路喷射的反应气体的气体流量为1200sccm～1600sccm。作为本专利技术的改善外延硅片边缘平坦度的方法的一种优选方案，所述主喷气管路喷射的反应气体的气体流量为15000sccm；所述边缘喷气管路喷射的反应气体的气体流量为1500sccm。作为本专利技术的改善外延硅片边缘平坦度的方法的一种优选方案，所述预设外延温度为1130℃。如上所述，本专利技术的改善外延硅片边缘平坦度的方法具有如下有益效果：本专利技术的通过在外延过程中控制外延形成于所述硅晶片边缘区域的所述外延单晶硅薄膜的厚度自靠近所述硅晶片中心的一侧至所述硅晶片的边缘逐渐递增，可以补偿外延前硅晶片边缘区域减薄现象，从而使得最终得到的外延硅片的表面具有较高的边缘平坦度；若外延温度不够高，譬如1130℃以下，由于在外延过程中位于所述硅晶片中心的外延中心的温度较高(接近1130℃)，而位于所述硅晶片边缘区域的温度会相较于所述硅晶片中心的温度低几十度，边缘区域的温度会达不到1130℃；硅外延在1130℃的生长速率已接近最大值，本专利技术通过将预设外延温度设置于1140-1190℃，中间区域速率不会有较大增加，边缘区域因为温度提高生长速率会有较大提升，从而增加硅晶片边缘区域薄膜厚度。本专利技术通过增设边缘喷气管路，可以增加喷射至硅晶片边缘区域的反应气体，从而增加硅晶片边缘区域形成的外延单晶硅薄膜的厚度。附图说明图1为本专利技术的改善外延硅片边缘平坦度的方法的流程图。图2为本专利技术的改善外延硅片边缘平坦度的方法中预设外延温度为1130℃时的厚度分布图，其中，(a)为外延前的硅晶片的厚度分布图，(b)为外延过程中形成的外延单晶硅薄膜的厚度分布图，(c)为外延后得到的外延硅片的厚度分布图。图3为本专利技术的改善外延硅片边缘平坦度的方法中预设外延温度为1140℃时的厚度分布图，其中，(a)为外延前的硅晶片的厚度分布图，(b)为外延过程中形成的外延单晶硅薄膜的厚度分布图，(c)为外延后得到的外延硅片的厚度分布图。图4为本专利技术的改善外延硅片边缘平坦度的方法中预设外延温度为1150℃时的厚度分布图，其中，(a)为外延前的硅晶片的厚度分布图，(b)为外延过程中形成的外延单晶硅薄膜的厚度分布图，(c)为外延后得到的外延硅片的厚度分布图。图5为本专利技术的改善外延硅片边缘平坦度的方法中所述边缘喷气管路喷射不同气体流量的反应气体进行外延前的硅晶片的厚度分布图；其中，曲线①对应所述边缘喷气管路喷射1200sccm气体流量的反应气体，曲线②对应所述边缘喷气管路喷射1500sccm气体流量的反应气体，曲线③对应所述边缘喷气管路喷射1800sccm气体流量的反应气体，曲线④对应所述边缘喷气管路喷射2100sccm气体流量的反应气体。图6为本专利技术的改善外延硅片边缘平坦度的方法中所述边缘喷气管路喷射不同气体流量的反应气体进行外延过程中形成的外延单晶硅薄膜的厚度分布图；其中，曲线①对应所述边缘喷气管路喷射1200sccm气体流量的反应气体，曲线②对应所述边缘喷气管路喷射1500sccm气体流量的反应气体，曲线③对应所述边缘喷气管路喷射1800sccm气体流量的反应气体，曲线④对应所述边缘喷气管路喷射2100sccm气体流量的反应气体。图7为本专利技术的改善外延硅片边缘平坦度的方法中所述边缘喷气管路喷射不同气体流量的反应气体进行外延后得到的外延硅片的厚度分布图；其中，曲线①对应所述边缘喷气管路喷射1200sccm气体流量的反应气体，曲线②对应所述边本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改善外延硅片边缘平坦度的方法，其特征在于，所述改善外延硅片边缘平坦度的方法包括如下步骤：1)提供一硅晶片；2)将所述硅晶片置于外延设备的反应腔室内；3)于预设外延温度下向所述反应腔室内通入反应气体，以在所述硅晶片的表面形成外延单晶硅薄膜，其中，位于所述硅晶片边缘区域的所述外延单晶硅薄膜的厚度自靠近所述硅晶片中心的一侧至所述硅晶片的边缘逐渐递增。

【技术特征摘要】
1.一种改善外延硅片边缘平坦度的方法，其特征在于，所述改善外延硅片边缘平坦度的方法包括如下步骤：1)提供一硅晶片；2)将所述硅晶片置于外延设备的反应腔室内；3)于预设外延温度下向所述反应腔室内通入反应气体，以在所述硅晶片的表面形成外延单晶硅薄膜，其中，位于所述硅晶片边缘区域的所述外延单晶硅薄膜的厚度自靠近所述硅晶片中心的一侧至所述硅晶片的边缘逐渐递增。2.根据权利要求1所述的改善外延硅片边缘平坦度的方法，其特征在于：步骤1)与步骤2)之间还包括依次将所述硅晶片进行研磨、抛光、清洗及干燥的步骤。3.根据权利要求1所述的改善外延硅片边缘平坦度的方法，其特征在于：所述硅晶片的边缘区域的宽度为0mm～26mm。4.根据权利要求1所述的改善外延硅片边缘平坦度的方法，其特征在于：步骤2)中，将所述硅晶片置于所述反应腔室内的旋转基座上，所述硅晶片在所述旋转基座的带动下旋转；步骤3)中，所述硅晶片旋转的同时，于所述预设外延温度下向所述反应腔室内通入反应气体，以在所述硅晶片表面形成所述外延单晶硅薄膜。5.根据权利要求1至4中任一项所述的改善外延硅片边缘平坦...

【专利技术属性】
技术研发人员：王华杰，林志鑫，王燕，季文明，保罗·邦凡蒂，廖志皓，
申请(专利权)人：上海新昇半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31