本發(fā)明涉及硅外延片，即一種超薄層低阻外延片的制造方法。

背景技術(shù)：

以SiHCl₃為硅源的單片常壓外延設(shè)備，其生長速率往往大于2μm/min，而針對外延層厚度小于2μm的8英寸超薄層外延，其較快的生長速率導(dǎo)致外延層厚度均勻性差，外延層和襯底的過渡區(qū)較寬，減少了外延層的有效厚度，無法滿足器件端的需求(器件端需求的理論縱向電阻率分布圖如圖2所示)。目前針對8英寸硅外延產(chǎn)品小于2μm的薄層外延常采用減壓外延或更換其它硅源如硅烷(SiH₄)，這些都需要額外增加生產(chǎn)成本，同時降低了常壓外延設(shè)備的兼容性。

綜上所述，有必要設(shè)計一種針對微型液壓驅(qū)動系統(tǒng)的快速高精度的控制方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題,依據(jù)外延工藝自摻雜效應(yīng)的產(chǎn)生機理、抑制方法以及固態(tài)擴散理論，本發(fā)明提出了一種新型的外延片的制造方法,與常規(guī)外延方法相比較，能夠優(yōu)化外延層厚度和電阻率均勻性,優(yōu)化襯底和外延層的過渡區(qū)寬度。

為達到上述目的，本發(fā)明可采用如下技術(shù)方案：

一種硅外延片的制造方法,包括以下步驟：

(1)、對基座進行HC1高溫處理，去除基座上殘余的反應(yīng)物，并淀積一層本征多晶硅；

(2)、冷卻基座后載入襯底硅片

(3)、進行硅片烘烤

(4)、第一層外延生長：在襯底表面生長一層本征層，對襯底表面進行包封；

(5)、第二層外延生長：第二層外延生長時將HCl和TCS同時通入，其中通入0.5-1slm流量的HCl、2-5g流量的TCS和120-180slm流量的H2。

有益效果：本發(fā)明的外延片的制造方法,與常規(guī)外延方法相比較，能夠優(yōu)化8英寸超薄外延層厚度和電阻率均勻性,優(yōu)化襯底和外延層的過渡區(qū)寬度。尤其是在二層外延生長時將HCl和TCS同時通入，目的是為了降低外延層的生長厚度和抑制硅片的自摻雜效應(yīng)，對達到上述技術(shù)效果起到了關(guān)鍵的作用。

優(yōu)選的，步驟(2)中，冷卻基座至850℃。

優(yōu)選的，步驟(3)中，烘烤溫度1150-1180℃，烘烤的時間40秒，烘烤H₂流量120-180slm。

優(yōu)選的，其特征在于第一層外延生長時選擇合適的外延條件是:烘烤溫度1150-1180℃，烘烤主H2流量為120-180slm；第一層外延，生長溫度1100-1130℃，淀積速率在0.8-1.0μm/min；第二層外延生長時，溫度為1100-1130℃，淀積速率在0.4-0.6μm/min。

優(yōu)選的，第一層外延生長時不加摻雜，第二層摻雜外延生長時H2流量為120-180slm。

優(yōu)選的，淀積選擇為：生長溫度1100-1130℃，生長硅源流量2-5g，生長時HCl流量0.5-1slm，生長主H₂流量120-180slm。

優(yōu)選的，襯底片的選擇:使用8英寸重摻磷硅拋光片,電阻率≤0.001Ω·cm，該襯底片局部平整度≤l.5m(10mm×10mm)；二氧化硅背封層(LTO)+多晶硅背封層(Poly)背封。

附圖說明

圖1為8寸薄層外延的工藝流程圖；

圖2為8寸薄層外延層縱向結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為ASM E2000反應(yīng)室結(jié)構(gòu)圖；

圖4為8寸薄層外延層實測縱向載流子分布圖。

具體實施方式

本發(fā)明公開了一種外延片的制造方法，優(yōu)選的適用于8英寸超薄層低阻外延片的制造。

實施例一：

本實施例的一種8英寸超薄層低阻外延片的制造方法包括如下步驟：

本發(fā)明采用設(shè)備為美國ASM E2000硅外延生長系統(tǒng)，如圖3所示，高純石墨基座作為紅外加熱體，主要載氣H2純度為99.9999％以上。

反應(yīng)室清洗：石英鐘罩以及反應(yīng)室中使用的石英零件在進行外延前必須仔細清洗，徹底清除石英鐘罩內(nèi)壁和石英件上的淀積殘留物。

第一步：反應(yīng)室高溫處理：每次外延生長之前，石墨基座必須進行HC1高溫處理，去除基座上殘余的反應(yīng)物，并淀積一層本征多晶硅。

第二步：冷卻反應(yīng)腔至低溫(850℃)，載入襯底硅片。

第三步：升溫至1150℃，H₂流量100slm，并保持30秒進行硅片烘烤，減少外延層缺陷。

第四步：第一層本征外延層，1100℃，硅源2g，主H2為120slm，淀積速率在0.8μm/min，生長時間7秒。

第五步：溫度設(shè)定1100℃，H2為120slm，保持10秒進行吹除。

第六步：第二層生長溫度1100℃，HCl流量為0.5slm，硅源2g，此時將HCl和硅源同時通入進行生長，主H2為120slm，淀積速率在0.4-0.6μm/min，生長時間82秒。

實施例二

前三步同實施例一所述。

第四步：第一層本征外延層，1120℃，硅源3g，主H2為150slm，淀積速率在0.8μm/min，生長時間7秒。

第五步：溫度設(shè)定1130℃，H2為150slm，保持90秒進行吹除。

第六步：第二層生長溫度1120℃，HCl流量為0.8slm，硅源3g，此時將HCl和硅源同時通入進行生長，主H2為150slm，淀積速率在0.4-0.6μm/min，生長時間82秒。

實施例三

前三步同實施例一所述。

第四步：第一層本征外延層，1130℃，硅源5g，主H2為180slm，淀積速率在0.8μm/min，生長時間7秒。

第五步：溫度設(shè)定1150℃，H2為120slm，保持120秒進行吹除。

第六步：第二層生長溫度1130℃，HCl流量為1slm，硅源5g，此時將HCl和硅源同時通入進行生長，主H2為180slm，淀積速率在0.4-0.6μm/min，生長時間82秒。

以上的操作步驟見附圖1。

經(jīng)過對通過實施例一、二、三的方法制造的硅外延片進行測試可得，所制作的硅外延片晶格結(jié)構(gòu)完好，表面光亮無細亮點，無翹邊和邊緣結(jié)晶現(xiàn)象，同時進入氣相的雜質(zhì)少，減小了自摻雜效應(yīng)，位錯＜100/cm²，層錯＜10/cm²，在外延厚度小于0.7μm時，外延過渡區(qū)小于0.2μm，縱向電阻率分布圖如圖4所示，完全滿足器件制作的要求。

本發(fā)明具體實現(xiàn)該技術(shù)方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。