【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体基础材料硅外延片，尤其涉及一种低电容tvs用硅外延材料的制备方法。
技术介绍
1、外延生长属于薄膜生长中的一种，其特征是在单晶衬底的表面沿着衬底原有的晶向，生长一层单晶薄层的方法。由于外延生长相比熔体法生长的单晶缺陷更少、无氧碳沾污、主动掺杂易控制等优点，在功率器件材料方面广泛应用。
2、在外延生长中，常用的衬底包括n型和p型，其中n型衬底掺杂剂原子包括锑、砷、磷，p型仅有硼原子。外延前的hcl腐蚀、h2吹扫和外延生长时的高温，都使衬底中的杂质原子极易从正面、衬底边缘甚至背面通过气态形式蒸发到反应室的气相中，衬底的掺杂剂原子随着外延反应重新沉积到硅片表面，成为外延层自掺杂。同时高温腔室中其他化学气氛也可能进入外延层，也会形成自掺杂。
3、自掺杂的程度主要取决于衬底杂质扩散能力、衬底杂质浓度、温度、反应腔室洁净度等，还与边界层厚度有关。低电容tvs由于器件设计要求，往往选择重掺砷衬底，并需要一层n型高阻外延层(电阻率＞150ω·cm)。而在重掺砷衬底上进行外延生长，砷的气相自掺杂效应抑制是能否得到高阻外延层的关键。
4、低电容tvs用硅外延材料，在重掺砷衬底上生长高阻外延的难度远大于常规低阻tvs材料外延(外延电阻率＜1ω·cm)，主要体现在：(1)衬底为重掺砷衬底，衬底电阻率＜0.002ω·cm，当温度＞1000℃时，砷原子极易从衬底中溢出到腔体氛围中，成为气相自掺杂；(2)要得到高阻外延，反应腔的杂质量要少。无论腔体残余掺杂，还是衬底的自掺杂影响都要非常小，使得外延层电阻
5、因此，亟待解决上述问题。
技术实现思路
1、为了解决低电容tvs用硅外延材料重掺砷衬底砷的自掺杂，得到高阻外延层，本专利技术提供一种适用于低电容tvs用硅外延材料的制备方法。本专利技术重掺as衬底电阻率＜0.002ω·cm，外延层电阻率＞150ω·cm的制备工艺不需要使用减压模式，选用常压模式即可实现。
2、为实现以上目的，包括如下步骤：
3、预备衬底片：所述衬底片为重掺砷衬底，电阻率＜0.002ω cm，背封层为二氧化硅与多晶硅。
4、基座预包sin：向外延反应腔内通入纯度为5n以上的三氯氢硅、氢气和氮气，其化学反应物sin对石墨基座进行包裹。
5、sin固相转移：将所述重掺砷的硅衬底置于所述包裹sin的石墨基座上，在1130-1180℃通入纯度为5n以上的氢气和hcl气体的混合气，基座上预包裹的sin向所述硅衬底背面固相转移，完成后氢气吹扫反应腔。
6、先外延生长p型重掺硼缓冲层：反应腔温度控制在1130℃～1150℃，通入高纯硼烷和氢气混合气体，并通入高纯tcs硅源气体，在所述重掺砷衬底表面沉积p型重掺硼缓冲层，所述硼烷流量为80～150sccm，所述缓冲层的厚度为0.5～1.2μm。
7、再外延生长n型高阻外延层：反应腔温度控制在1100～1130℃，通入高纯磷烷和高纯氢气的混合气体，并通入高纯tcs硅源气体，在重掺硼缓冲层上生长n型高阻外延层。
8、所述所述硼烷、磷烷、氢气、tcs的纯度为5n以上。
9、优选的，所述基座预包sin时，温度控制在1130℃，sin的沉积速率为2～3μm/min，sin的沉积厚度为3-7μm。
10、优选的，所述sin的沉积厚度优选5μm。
11、优选的，所述sin固相转移时，h2流量为100-200l/min，hcl气体流量0.5～1l/min，通入时间为4～8min，h2吹扫时间为10min。
12、优选的，外延生长p型重掺硼缓冲层时，氢气流量为100l/min，tcs硅源气体流量为2～4g/min，重掺硼缓冲层沉积速率为0.2～0.4μm/min。
13、优选的，所述缓冲层的厚度优选1μm。
14、优选的，所述外延生长n型高阻外延层时，磷烷流量为5～20sccm，氢气流量为150l/min，tcs硅源气体流量6～10g/min，高阻外延层生长速率为1.5～2.5μm/min，外延厚度10～18μm。
15、优选的，所述n型外延厚度优选15μm。
16、优选的，所述n型高阻外延层的电阻率大于150ω·cm。
17、优选的，所述石墨基座有高纯的碳化硅涂层。
18、与现有技术相比，本专利技术具有以下显著优点：首先本专利技术中的衬底选择背封层为二氧化硅(lto)和多晶硅(poly)的重掺砷衬底，并在石墨基座上预包裹一定厚度的sin，在后续hcl气体通入时，通过低温小流量hcl气腐，能够促进基座上预包裹的sin固相转移至硅片背面，衬底背面扩散出来的n型砷杂质被致密的sin封堵，起到抑制衬底砷自掺杂的作用。其次，外延生长时首先在衬底表面生长一层重掺硼的缓冲层，其掺杂类型为p型，与高阻外延层及衬底杂质n类型相反。缓冲层硼杂质与衬底的砷杂质进行n/p综合，衬底砷自掺杂溢出将被掺硼的缓冲层有效阻挡，从而减少对高阻外延层自掺杂的影响，得到适用于低电容tvs器件的高阻外延层。
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1.一种低电容TVS用硅外延材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的低电容TVS用硅外延材料的制备方法，其特征在于：所述基座预包SiN时，温度控制在1130℃，SiN的沉积速率为2～3μm/min，SiN的沉积厚度为3-7μm。
3.根据权利要求2所述的低电容TVS用硅外延材料的制备方法，其特征在于：所述SiN的沉积厚度优选5μm。
4.根据权利要求1所述的低电容TVS用硅外延材料的制备方法，其特征在于：所述SiN固相转移时，H2流量为100-200L/min，HCL气体流量0.5～1L/min，通入时间为4～8min，H2吹扫时间为10min。
5.根据权利要求1所述的低电容TVS用硅外延材料的制备方法，其特征在于：外延生长P型重掺硼缓冲层时氢气流量为100L/min，TCS硅源气体流量为2～4g/min，重掺硼缓冲层沉积速率为0.2～0.4μm/min。
6.根据权利要求5所述的低电容TVS用硅外延材料的制备方法，其特征在于：所述缓冲层的厚度优选1μm。
7.根据权利要求1所述
8.根据权利要求7所述的低电容TVS用硅外延材料的制备方法，其特征在于：所述N型外延厚度优选15μm。
9.根据权利要求7所述的低电容TVS用硅外延材料的制备方法，其特征在于：所述N型高阻外延层的电阻率大于150Ω·cm。
10.根据权利要求1所述的低电容TVS用硅外延材料的制备方法，其特征在于：所述石墨基座有高纯的碳化硅涂层。
...【技术特征摘要】
1.一种低电容tvs用硅外延材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的低电容tvs用硅外延材料的制备方法，其特征在于：所述基座预包sin时，温度控制在1130℃，sin的沉积速率为2～3μm/min，sin的沉积厚度为3-7μm。
3.根据权利要求2所述的低电容tvs用硅外延材料的制备方法，其特征在于：所述sin的沉积厚度优选5μm。
4.根据权利要求1所述的低电容tvs用硅外延材料的制备方法，其特征在于：所述sin固相转移时，h2流量为100-200l/min，hcl气体流量0.5～1l/min，通入时间为4～8min，h2吹扫时间为10min。
5.根据权利要求1所述的低电容tvs用硅外延材料的制备方法，其特征在于：外延生长p型重掺硼缓冲层时氢气流量为100l/min，tcs硅源气体流量为2～4g/min，重掺硼缓冲...
【专利技术属性】
技术研发人员：倪凯彬，黄海员，张功杰，付江川，杨叶，何麦娟，
申请(专利权)人：上海领矽半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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