化学气相淀积硅外延生长方法技术

本发明专利技术公开了一种化学气相淀积硅外延生长方法，将基片传入工艺腔体，通入氢气净化，然后使压力控制到第一压力，使基片温度升高到第一温度，以第一流量通入氢气并持续第一时间进行烘烤；然后使基片温度降低到第二温度，将压力升高为第二压力，将向通入氢气的流量降低到第二流量并持续第二时间进行稳定，第二温度低于第一温度，第二压力高于第一压力，第二流量低于第一流量；稳定结束后通入硅源气体，进行硅外延生长；最后降低基片温度，将基片传出。本发明专利技术的化学气相淀积硅外延生长方法，能降低在具有P型重掺杂的或具有P型埋层的硅衬底上生长硅外延时的P型自掺杂程度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造エ艺，特别涉及ー种化学气相淀积(CVD)硅外延生长方法。
技术介绍
现在エ业上外延生长普遍采用化学气相淀积(CVD)，这种方法是将硅衬底放在还原性气氛或者惰性气氛(多采用H2)中加热，并输入硅源气体，使之反应，生成硅原子淀积在娃衬底上，生长出具有与娃衬底相同晶向的娃单晶层。当如随着大规I旲集成电路、超大大规模集成电路和微波器件的发展，越来越需要生长厚度更薄，电阻率分布更均匀，外延层/衬底界面分布更陡峭的外延层，但エ业上使用的常规硅外延エ艺有两个高温过程； (I)衬底淀积前的原位清洁过程通常在1150 1200°C的温度下H2或HCL/H2中；(2)生长时根据使用硅源的不同，采用1100°C左右的高温。这两个高温过程将会引起以下几个问题(I)限制了外延所能达到的最小厚度，厚度不能减薄又限制了集成电路通过按比例地缩小器件纵、横尺寸来提高集成度。(2)在重掺杂衬底上或带重掺杂埋层衬底上的外延层电阻率提高受到限制。由于温度高，杂质的固相扩散和自掺杂难以控制，外延层/衬底界面处杂质过渡分布缓变。自掺杂的存在会使外延层电阻率控制受到干扰，使衬底/外延层界面杂质分布梯度变缓，外延层有效厚度减薄，PN结击穿电压降低，晶体管的大电流特性变坏，特别不利于要求薄而界面处杂质分布陡的外延层的微波器件的制造。由于自掺杂的不稳定性、不均匀性以及与掺杂目标不一致等，通常要加以控制以保证比较好的外延掺杂质量。常用的抑制自掺杂的方法有(I)在硅外延生长前先生长ー层本征层；(2)采用低温外延生长；(3)在基片背面生长背封。但是，生长本征层的方法使エ艺的控制变得复杂，并且影响硅外延层的有效厚度，同时对自掺杂比较严重的エ艺效果不好；低温外延的硅质量不好，且生长较慢，成本増加；在基片背面生长背封的方式可以一定程度上抑制来自基片背面的自掺杂，但不能抑制来自埋层的自掺杂。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供ー种，能降低在具有P型重掺杂的或具有P型埋层的硅衬底上生长硅外延时的P型自掺杂程度。为解决上述技术问题，本专利技术的，包括以下步骤一 .将基片传入エ艺腔体，向エ艺腔体通入氢气净化，使エ艺腔体内压カ控制到第一压カ；ニ.使エ艺腔体内的基片温度升高到第一温度；三.保持エ艺腔体内压カ为第一压力，エ艺腔体内的基片温度为第一温度，以第一流量向エ艺腔体通入氢气并持续第一时间进行烘烤；四.使エ艺腔体内的基片温度降低到第二温度，将エ艺腔体内压カ升高为第二压力，将向エ艺腔体通入氢气的流量降低到第二流量并持续第二时间进行稳定；第二温度低于第一温度，第二压カ高于第一压カ，第二流量低于第一流量；五.稳定结束后向エ艺腔体内通入娃源气体,进行娃外延生长；六.降低エ艺腔体内的基片温度，将基片传出。步骤六中，可以降低エ艺腔体内的基片温度，并将エ艺腔体内压カ降低到第一压力以下，将基片传出。 较佳的,所述第一压カ大于等于5Torr小于等于200Torr,第二压カ比第一压カ高50Torr 到 750Torr。较佳的，所述第一温度大于等于900°C小于等于1400°C，第二温度比第一温度低20°C 到 IOO0C0较佳的，所述第一流量大于等于20L/min小于等于200L/min,第二流量比第一流量低 5L/min 到 100L/min。所述硅源气体可以为硅烷、一氯硅烷、ニ氯硅烷或三氯硅烷。本专利技术的，在外延生长之前升高工艺腔体内的基片的温度，使基片中的P型自掺杂源扩散出来，同时在外延生长之前加大氢气流量、降低エ艺腔体压カ以使自掺杂源快速的排出エ艺腔体；在外延生长过程中降低エ艺腔体内的基片的温度，由于基片温度的降低且自掺杂源已经在高温下扩散出来，自掺杂程度会大大降低，同时在外延生长过程中升高工艺腔体压力，由于P型自掺杂随压カ的升高而降低，所以自掺杂现象会进ー步降低。本专利技术的，在化学气相淀积硅外延生长エ艺过程中变化温度和压力，降低了硅外延生长过程中的自掺杂程度。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进ー步详细的说明。图I是本专利技术的ー实施方式示意图；图2是本专利技术的ー实施方式的温度变化趋势示意图；图3是本专利技术的ー实施方式的压カ变化趋势示意图；图4是本专利技术的ー实施方式的氢气流量变化趋势示意图。具体实施例方式本专利技术的ー实施方式如图I所示，包括以下步骤一 .将基片传入エ艺腔体，向エ艺腔体通入氢气净化，使エ艺腔体内压カ控制到第一压カ；较佳的，第一压カ大于等于5Torr (托)小于等于200Torr ;ニ.使エ艺腔体内的基片温度升高到第一温度；较佳的,第一温度大于等于900°C小于等于14000C ；三.保持エ艺腔体内压カ为第一压力，エ艺腔体内的基片温度为第一温度，以第一流量向エ艺腔体通入氢气并持续第一时间进行烘烤；较佳的，第一流量大于等于20L/min (升/分钟)小于等于200L/min，第一时间大于等于50秒小于等于70秒；四.使エ艺腔体内的基片温度降低到第二温度，将エ艺腔体内压カ升高为第二压力，将向エ艺腔体通入氢气的流量降低到第二流量并持续第二时间进行稳定；第二温度低于第一温度，第二压カ高于第一压力，第二流量低于第一流量；较佳的，第二温度比第一温度低20°C到100°C，第二压カ比第一压カ高50Torr到750Torr，第二流量比第一流量低5L/min到100L/min，第二时间大于等于30秒小于等于50秒；五.稳定结束后向エ艺腔体内通入硅源气体，进行硅外延生长，硅源气体可以为 硅烷、一氯硅烷、ニ氯硅烷或三氯硅烷；六.降低エ艺腔体内的基片温度，并将エ艺腔体内压カ降低到第一压カ以下，将基片传出。一实施例采用三氯硅烷为硅源气体进行化学气相淀积硅外延生长，包括以下步骤一 .将基片传入エ艺腔体，向エ艺腔体通入氢气净化，使エ艺腔体内压カ控制到第一压カ20Torr ；ニ .将エ艺腔体内的基片温度升高到第一温度1250°C ；三.保持エ艺腔体内压カ为第一压カ20Torr，エ艺腔体内的基片温度为第一温度1250°C，以第一流量60L/min向エ艺腔体通入氢气，并持续第一时间60秒进行烘烤；四.将エ艺腔体内的基片温度降低到第二温度1150°C，将エ艺腔体内压カ升高到第二压カ760Torr，将向エ艺腔体通入氢气的流量降低到第二流量40L/min并持续第二时间40秒进行稳定；五.稳定结束后向エ艺腔体内通入硅源气体三氯硅烷，进行硅外延生长；六.降低エ艺腔体内的基片温度，并将エ艺腔体内压カ降低到第三压カ20Torr以下，将基片传出。本专利技术的，エ艺腔体内的温度、压力、氢气流量的变化分别如图2、图3、图4所示。本专利技术的，在外延生长之前升高工艺腔体内的基片的温度，使基片中的P型自掺杂源扩散出来，同时在外延生长之前加大氢气流量、降低エ艺腔体压カ以使自掺杂源快速的排出エ艺腔体；在外延生长过程中降低エ艺腔体内的基片的温度，由于基片温度的降低且自掺杂源已经在高温下扩散出来，自掺杂程度会大大降低，同时在外延生长过程中升高工艺腔体压力，由于P型自掺杂随压カ的升高而降低，所以自掺杂现象会进ー步降低。本专利技术的，在化学气相淀积硅外延生长エ艺过程中变化温度和压力，降低了硅外延生长过程中的自掺杂程度。权利要求1.一种，其特征在于，包括以下步骤 一.将基片传入工艺腔体，向工艺腔体通入氢气净化，使工艺腔体内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学气相淀积硅外延生长方法，其特征在于，包括以下步骤：一.将基片传入工艺腔体，向工艺腔体通入氢气净化，使工艺腔体内压力控制到第一压力；二.使工艺腔体内的基片温度升高到第一温度；三.保持工艺腔体内压力为第一压力，工艺腔体内的基片温度为第一温度，以第一流量向工艺腔体通入氢气并持续第一时间进行烘烤；四.使工艺腔体内的基片温度降低到第二温度，将工艺腔体内压力升高为第二压力，将向工艺腔体通入氢气的流量降低到第二流量并持续第二时间进行稳定；第二温度低于第一温度，第二压力高于第一压力，第二流量低于第一流量；五.稳定结束后向工艺腔体内通入硅源气体，进行硅外延生长；六.降低工艺腔体内的基片温度，将基片传出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘继全，
申请(专利权)人：上海华虹NEC电子有限公司，
类型：发明
国别省市：