一种SOI作为衬底的晶圆外延制造方法技术

本发明专利技术公开了一种SOI作为衬底的晶圆外延工艺，包括以下工艺步骤：(1)将SOI衬底在49％浓度的HF酸液中漂洗30秒，清水中漂洗8分钟，然后进入1#液中漂洗5分钟，再进入清水中漂洗干净后甩干备用；以尽可能去除表面颗粒等；(2)在外延淀积之前使用HCl小流量腐蚀表面，将衬底表面晶格缺陷最严重的部分剥掉；(3)气腐后先进行1100℃退火2～10min，进一步降低衬底表面晶格损伤；(4)1100～1180℃高温外延淀积，使淀积过程产生的缺陷尽可能减少。本发明专利技术提供的技术方案能够有效提高SOI材料的外延层质量。

A method of wafer epitaxy with SOI as substrate

【技术实现步骤摘要】
一种SOI作为衬底的晶圆外延制造方法
本专利技术属于硅半导体材料制造工艺技术，尤其涉及一种SOI衬底的外延制造方法。
技术介绍
SOI(SiliconOnInsulator)材料由于自身的结构特点,在微电子领域得到了广泛的研究。SOI器件将电路做在绝缘层上薄硅膜内,绝缘层实现了全介质隔离,器件具有优良的抗辐照能力；SOI器件可以在航空航天及辐照等恶劣环境下正常工作,而且还能在高温下工作,这对于在高温下工作的汽车和航空航天通信电路来说是极其重要的。另外,表面硅层对光通信用波长(1.30和1.55！m)几乎是透明的,可以用来作为光波导层,材料自身的吸收损耗很小,顶层硅和氧化埋层SiO2折射率相差较大,可以对光波起很好的限制作用,减少光波的泄漏,因而SOI材料可以作为光波导器在SOI材料中，由于材料工艺的原因，表层硅存在大量的晶格损伤和表面沾污。造成了SOI衬底的表面质量较差，对于某些表面要求较高的材料，一种表面质量优化方案就是通过生长外延层的方式来掩埋晶格缺陷，这是硅抛光片常用工艺向SOI材料的横向迁移。但是通过常规外延工艺生长的外延层，结果并不理想，外延层层错数量往往达到30～100个/cm2。故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术公开了一种SOI作为衬底的晶圆外延制造方法，能够有效提高SOI材料的外延层质量。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种全外延型红外探测器硅外延片的制造方法，包括以下步骤：(1)、将SOI衬底进行清洗；(2)、在外延淀积之前使用HCl腐蚀衬底表面，将衬底表面晶格缺陷的部分剥掉20～30nm；(3)、氢气吹扫后，在H2流量为200～300L/min的氛围下，进行1100℃退火2～10min；(4)、1100～1180℃高温，通入硅源和掺杂剂，硅源流量为20-30L/min，H2流量200-400L/min条件下，外延淀积。进一步的，步骤(1)中的清洗包括：将SOI衬底在49％浓度的HF酸液中漂洗30秒，清水中漂洗8分钟，然后进入1#液中漂洗5分钟。进一步的，步骤(2)中，以1L/min流量的HCl气体腐蚀衬底表面，时间30～60秒。进一步的，步骤(3)中，氢气吹扫流量300～400L/min，时间5min。进一步的，还包括步骤(5)，即外延淀积后，在H2氛围下，将反应室缓慢降温至常温。相对于现有技术，本专利技术可具有以下有益效果：先将衬底表面质量最差的部分通过外延炉HCl腐蚀剥离20～30nm，再进行1100℃高温退火，最终将晶格缺陷降至与抛光片常规水平一致，可以有效提高SOI材料的外延层质量。具体实施方式本专利技术采用设备为意大利LPE公司提供的PE-2061S常压硅外延生长设备，高纯石墨基座作为高频感应加热体，主要载气H2纯度为99.9999％以上。本实施方式提供的一种全外延型红外探测器硅外延片的制造方法，包括以下步骤：(1)将SOI衬底进行清洗；将SOI衬底在49％浓度的HF酸液中漂洗30秒，清水中漂洗8分钟，然后进入1#液中漂洗5分钟，再进入清水中漂洗干净后甩干备用；以尽可能去除表面颗粒等。(2)在外延淀积之前以1L/min流量的HCl气体腐蚀衬底表面，时间30～60秒，将衬底表面晶格缺陷的部分剥掉20～30nm；(3)以吹扫流量300～400L/min的氢气对衬底进行吹扫，时间5min。氢气吹扫后，在H2流量为200～300L/min的氛围下，进行1100℃退火2～10min，进一步降低衬底表面晶格损伤。(4)1100～1180℃高温，通入硅源(SiHCl3)和掺杂剂，硅源流量为20-30L/min，H2流量200-400L/min条件下，外延淀积。(5)即外延淀积后，在H2氛围下，将反应室缓慢降温至常温。基于以上的制造方法，选取三个具体实施例进行进一步对本技术方案进行说明。实施例1：(1)将SOI衬底进行清洗；将SOI衬底在49％浓度的HF酸液中漂洗30秒，清水中漂洗8分钟，然后进入1#液中漂洗5分钟，再进入清水中漂洗干净后甩干备用；以尽可能去除表面颗粒等。(2)在外延淀积之前以1L/min流量的HCl气体腐蚀衬底表面，时间30～60秒，将衬底表面晶格缺陷的部分剥掉20～30nm；(3)以吹扫流量300L/min的氢气对衬底进行吹扫，时间5min。氢气吹扫后，在H2流量为200/min的氛围下，进行1100℃退火2min，进一步降低衬底表面晶格损伤。(4)1100℃高温，通入硅源(SiHCl3)和掺杂剂，硅源流量为20L/min，H2流量200L/min条件下，外延淀积。(5)即外延淀积后，在H2氛围下，将反应室缓慢降温至常温。通过点光源下目检，以及镜检计数统计；层错/角锥密度平均约为10个/cm2。实施例2：(1)将SOI衬底进行清洗；将SOI衬底在49％浓度的HF酸液中漂洗30秒，清水中漂洗8分钟，然后进入1#液中漂洗5分钟，再进入清水中漂洗干净后甩干备用；以尽可能去除表面颗粒等。(2)在外延淀积之前以1L/min流量的HCl气体腐蚀衬底表面，时间60秒，将衬底表面晶格缺陷的部分剥掉30nm；(3)以吹扫流量400L/min的氢气对衬底进行吹扫，时间5min。氢气吹扫后，在H2流量为300L/min的氛围下，进行1100℃退火10min，进一步降低衬底表面晶格损伤。(4)1180℃高温，通入硅源(SiHCl3)和掺杂剂，硅源流量为30L/min，H2流量400L/min条件下，外延淀积。(5)即外延淀积后，在H2氛围下，将反应室缓慢降温至常温。通过点光源下目检，以及镜检计数统计；片内层错/角锥密度平均约为0.1～0.2个/cm2。实施例3：(1)将SOI衬底进行清洗；将SOI衬底在49％浓度的HF酸液中漂洗30秒，清水中漂洗8分钟，然后进入1#液中漂洗5分钟，再进入清水中漂洗干净后甩干备用；以尽可能去除表面颗粒等。(2)在外延淀积之前以1L/min流量的HCl气体腐蚀衬底表面，时间60秒，将衬底表面晶格缺陷的部分剥掉30nm；(3)以吹扫流量350L/min的氢气对衬底进行吹扫，时间5min。氢气吹扫后，在H2流量为300L/min的氛围下，进行1100℃退火8min，进一步降低衬底表面晶格损伤。(4)1180℃高温，通入硅源(SiHCl3)和掺杂剂，硅源流量为30L/min，H2流量320L/min条件下，外延淀积。步骤(5)，即外延淀积后，在H2氛围下，将反应室缓慢降温至常温。通过点光源下目检，以及镜检计数统计；片内层错/角锥密度平均约为0.05～0.1个/cm2。而为进一步说明上述实施例所带来的有益效果，以下提供一个现有的常规外延工艺所制造的晶圆外延用以做比对基础。常本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SOI作为衬底的晶圆外延制造方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)、将SOI衬底进行清洗；/n(2)、在外延淀积之前使用HCl腐蚀衬底表面，将衬底表面晶格缺陷的部分剥掉20～30nm；/n(3)、氢气吹扫后，在H

【技术特征摘要】
1.一种SOI作为衬底的晶圆外延制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、将SOI衬底进行清洗；
(2)、在外延淀积之前使用HCl腐蚀衬底表面，将衬底表面晶格缺陷的部分剥掉20～30nm；
(3)、氢气吹扫后，在H2流量为200～300L/min的氛围下，进行1100℃退火2～10min；
(4)、1100～1180℃高温，通入硅源和掺杂剂，硅源流量为20-30L/min，H2流量200-400L/min条件下，外延淀积。


2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤(1)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾海权，韩旭，尤晓杰，王银海，
申请(专利权)人：南京国盛电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32