外延生长方法及外延硅片技术

本发明专利技术提供了一种外延生长方法及外延硅片，属于半导体制造技术领域。外延生长方法，应用于外延生长设备，所述外延生长设备包括反应腔室和位于所述反应腔室内的基座，所述外延生长方法包括：将抛光后的硅片放置在所述基座上；利用硅源气体在抛光后的硅片上依次沉积预制层和外延层，使得所述预制层的致密度高于所述外延层的致密度。本发明专利技术的技术方案能够抑制或防止重掺衬底中的杂质向外延层的扩散，减小重掺外延片的过渡区宽度。重掺外延片的过渡区宽度。重掺外延片的过渡区宽度。

【技术实现步骤摘要】
外延生长方法及外延硅片


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种外延生长方法及外延硅片。

技术介绍

[0002]外延生长是指在单晶硅衬底上，通过外延(epitaxy)技术生长一层单晶薄膜(晶向与衬底晶向一致)的工艺过程。外延片的整个生产流程包括长晶(多晶硅料拉制硅晶棒)
→
成型(切片研磨)
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抛光(双面抛光)
→
清洗(去除表面微粒、金属离子和有机物)
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外延(气相沉积)五大工序，其中外延作为最后一道重要工序，可以改善抛光片的晶体性质、原生缺陷、电阻率以及平坦度等。
[0003]在利用化学气相沉积方法生长外延层时，外延层中所含的杂质除来自掺杂源外，还来自重掺衬底中的杂质。通常把外延生长过程中由于高温使得重掺衬底中的杂质蒸发挥发进入外延层的现象称为自掺杂，重掺衬底中的杂质在外延生长过程中主要通过气相运输和固相扩散进入到外延层中，从而影响外延硅片的产品良率。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种外延生长方法及外延硅片，能够抑制或防止重掺衬底中的杂质向外延层的扩散，减小重掺外延片的过渡区宽度。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案是：
[0006]一种外延生长方法，应用于外延生长设备，所述外延生长设备包括反应腔室和位于所述反应腔室内的基座，所述外延生长方法包括：
[0007]将抛光后的硅片放置在所述基座上；
[0008]利用硅源气体在抛光后的硅片上依次沉积预制层和外延层，使得所述预制层的致密度高于所述外延层的致密度。
[0009]一些实施例中，形成所述预制层的硅源气体流量大于形成所述外延层的硅源气体流量。
[0010]一些实施例中，形成所述预制层的硅源气体流量为11
‑
13L/Min；
[0011]形成所述外延层的硅源气体流量为8
‑
10L/Min。
[0012]一些实施例中，所述预制层的厚度为0.23～1μm。
[0013]一些实施例中，形成所述预制层的沉积时长为15
‑
25s，
[0014]形成所述外延层的沉积时长为85
‑
95s。
[0015]一些实施例中，在所述抛光后的硅片上沉积预制层之前，所述方法还包括：
[0016]对所述反应腔室进行加热，升温速率为每秒10～15℃，升温时长大于30s，升温至1120℃以上；
[0017]向加热后的所述反应腔室内通入氢气，对所述反应腔室进行吹扫；
[0018]向所述反应腔室内通入刻蚀气体，对所述硅片表面进行清洁。
[0019]一些实施例中，所述氢气的气体流量大于65L/Min。
[0020]一些实施例中，所述反应腔室的生产功率设定范围为58/14至82/20，58/14中，58为所述反应腔室的顶部加热模组的输出功率百分比，14为所述反应腔室的底部加热模组的输出功率百分比；82/20中，82为所述反应腔室的顶部加热模组的输出功率百分比，20为所述反应腔室的底部加热模组的输出功率百分比。
[0021]一些实施例中，在所述抛光后的硅片上沉积外延层之后，所述方法还包括：
[0022]对所述反应腔室进行冷却，降温速率不低于10℃/s。
[0023]本专利技术实施例还提供了一种外延硅片，采用如上所述的外延生长方法得到。
[0024]本专利技术的有益效果是：
[0025]本实施例中，在抛光后的硅片上沉积外延层之前，在抛光后的硅片上沉积预制层，所述预制层的致密度高于所述外延层的致密度，预制层能够防止硅片中的杂质向外延层的扩散，降低自掺杂，减小重掺外延片的过渡区宽度。
附图说明
[0026]图1表示理想化的SRP测试曲线示意图；
[0027]图2表示现有外延硅片的SRP测试曲线示意图；
[0028]图3表示本专利技术实施例外延生长方法的流程示意图；
[0029]图4表示本专利技术实施例外延硅片的结构示意图；
[0030]图5表示本专利技术实施例外延硅片的SRP测试曲线示意图。
[0031]附图标记
[0032]1硅片
[0033]2预制层
[0034]3外延层
具体实施方式
[0035]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0037]在重掺杂外延硅片的SRP(Spreading resistance profile，扩散电阻分布)测试中，理想状态下的测试数据曲线如图1所示，此时的过渡区宽度为零。但是由于衬底和外延层之间的自掺杂现象，导致过渡区的宽度增加，如图2所示，过渡区宽度大于1.2μm，影响了硅片的产品良率。
[0038]本专利技术提供一种外延生长方法及外延硅片，能够抑制或防止重掺衬底中的杂质向外延层的扩散，减小重掺外延片的过渡区宽度。
[0039]本专利技术实施例提供一种外延生长方法，应用于外延生长设备，所述外延生长设备包括反应腔室和位于所述反应腔室内的基座，所述外延生长方法包括：
[0040]将抛光后的硅片放置在所述基座上；
[0041]利用硅源气体在抛光后的硅片上依次沉积预制层和外延层，使得所述预制层的致密度高于所述外延层的致密度。
[0042]本实施例中，在抛光后的硅片上沉积外延层之前，在抛光后的硅片上沉积预制层，所述预制层的致密度高于所述外延层的致密度，预制层能够防止硅片中的杂质向外延层的扩散，降低自掺杂现象，提高外延硅片的产品良率。
[0043]在形成预制层之后，可以进行正常的外延层生长工艺，在预制层上制备外延层。
[0044]一些实施例中，形成所述预制层的硅源气体流量大于形成所述外延层的硅源气体流量。
[0045]一些实施例中，所述预制层的厚度可以为0.23～1μm。这样不会对外延硅片的厚度造成太大的影响，另外，可以有效阻挡或防止硅片中的杂质向外延层的扩散。具体地，预制层的厚度可以为0.25μm、0.5μm、0.75μm或1μm。
[0046]形成所述预制层的硅源气体流量可以为11
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13L/Min；形成所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种外延生长方法，其特征在于，应用于外延生长设备，所述外延生长设备包括反应腔室和位于所述反应腔室内的基座，所述外延生长方法包括：将抛光后的硅片放置在所述基座上；利用硅源气体在抛光后的硅片上依次沉积预制层和外延层，使得所述预制层的致密度高于所述外延层的致密度。2.根据权利要求1所述的外延生长方法，其特征在于，形成所述预制层的硅源气体流量大于形成所述外延层的硅源气体流量。3.根据权利要求2所述的外延生长方法，其特征在于，形成所述预制层的硅源气体流量为11
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13L/Min；形成所述外延层的硅源气体流量为8
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10L/Min。4.根据权利要求1所述的外延生长方法，其特征在于，所述预制层的厚度为0.23～1μm。5.根据权利要求2所述的外延生长方法，其特征在于，形成所述预制层的沉积时长为15
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25s，形成所述外延层的沉积时长为85
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95s。6.根据权利要求1所述的外延生长方法，其特征在于，在所述抛光后的硅片上沉积预...

【专利技术属性】
技术研发人员：张远超，王力，梁鹏欢，张奔，
申请(专利权)人：西安奕斯伟硅片技术有限公司，
类型：发明
国别省市：