一種ldmos晶體管用硅外延片的制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種LDMOS晶體管用硅外延片的制備方法。先對外延爐基座進行腐蝕；向外延爐桶式基座片坑內裝入硅單晶襯底片；對硅襯底片的表面進行HCl拋光；在硅片上生長一層本征外延層；利用HCl氣體將外延表面受自摻雜嚴重的部分拋去；進行變溫變流量吹掃過程；進行摻雜外延層的生長；摻雜外延層生長達到預定時間后開始降溫；對外延片的厚度進行測量，共計五個測試點的厚度，共計五個測試點的電阻率，利用擴展電阻測試法測量外延片的過渡區結構；提高了外延片厚度和電阻率均勻性水平，不均勻性<1.5%，同時降低了晶體缺陷的發生概率，縮短了過渡區的寬度，表面無層錯、位錯、滑移線、霧等缺陷，滿足了LDMOS器件的使用要求。
【專利說明】
一種LDMOS晶體管用硅外延片的制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種半導體外延材料的制備工藝技術，尤其涉及一種LDMOS晶體管用硅外延片的制備方法。
【背景技術】
[0002]LDMOS晶體管具有增益高、線性度好、開關性能快及散熱性好的特點，特別適用于CDMA、W-CDMA、數字圖像處理等領域。LDMOS晶體管作為航空航天、電力電子和無線通訊領域極為重要的器件，對其頻帶寬度、輸出效率、工作電壓等關鍵參數指標的要求不斷提高。目前LDMOS晶體管采用的主要襯底為P型硅外延片，這是由于硅外延片具有更低的雜質和缺陷含量，更高的均勻性。憑借其諸多的物理特性，以硅外延片為基礎的LDMOS器件頻率范圍廣、噪聲系數低、放大增益及輸出功率高，自上世紀60年代以來，硅外延片始終作為半導體材料開發、研制的重點，性能規格不但提升。
[0003]硅外延片對LDMOS晶體管有著極為重要的影響，評價其性能主要包括三個參數:厚度、電阻率和晶體缺陷。其中外延厚度的均勻性、電阻率的均勻性對器件的耐壓值、導通電阻的穩定性起到十分重要的影響，普遍要求不均勻性〈1.5%。而晶體缺陷包括劃道、霧、滑移線、層錯、位錯、沾污等，直接影響LDMOS器件的截止頻率、漏電流等性能。此外，外延層與襯底之間擴散形成的過渡區應盡量陡峭，過渡區寬度普遍要求〈外延層厚度的15%，若過渡區寬度過寬，將會減小整個外延層的有效厚度，進而降低了器件的擊穿電壓，嚴重影響了器件的性能。由于P型外延層采用硼烷作為摻雜劑，硼原子半徑小、質量輕，同P、As、Sb等比較，在流動氣體中相對擴散距離較大，更容易到達反應腔器壁、石墨基座等的表面，并被大量吸附，所以自摻雜效應嚴重，電阻率均勻性和過渡區寬度相比N型外延材料控制難度更大。根據LDMOS器件的技術要求硅外延層電阻率的數值與厚度的數值相當，即外延層電阻率較高而厚度較薄，因此對自摻雜的控制提出了更高要求，造成國內LDMOS晶體管用外延片的電阻率均勻性和過渡區形貌與國外有較大差距，普遍不均勻性〈3%，過渡區寬度介于外延層厚度的15%?20%，尚不能完全滿足器件廠商需求。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是克服現有P型外延工藝中存在的電阻率均勻性和過渡區寬度的控制問題，通過工藝優化，獲得一種LDMOS晶體管用硅外延片的制備方法，顯著提高了外延片的電阻率參數的均勻性，同時改善了過渡區的結構，降低了晶體缺陷的發生概率，從而不僅滿足LDMOS器件的使用要求，還可以大大提高所制備器件的良率和性能水平。
[0005]本發明為實現上述目的，通過如下技術方案予以實現:一種LDMOS晶體管用硅外延片的制備方法，其特征在于:步驟如下，
第一步:先利用純度多99.99%的HCl在高溫下對外延爐基座進行腐蝕，去除基座上的殘余沉積物質，溫度設定為1120-1150 0C，HCl氣體流量設定為I?3 L/min，HCl刻蝕時間設定為3-5 min;刻蝕完成后隨即對基座重新覆蓋上一層無摻雜多晶硅，生長原料為SiHCl3,流量設定為14?16 g/min，時間設定為10~12 min；
第二步:向外延爐桶式基座片坑內裝入硅單晶襯底片，硅片主參考面朝下，依次利用純度均多99.999%的氮氣和氫氣吹掃外延爐，氣體流量設定為100?150 L/min，腔體吹掃時間為10~12 min；
第三步:對硅襯底片的表面進行HCl拋光，獲得良好的晶格質量，HCl流量設定為I?3 L/11^11，溫度設定為1150~1170°(:，時間設定為3~5 min；
第四步:在硅片上生長一層本征外延層，對硅片表面起到自封閉作用，阻止襯底雜質的進一步向外揮發，抑制自摻雜效應，然后進行LDMOS器件需要的摻雜外延層的生長，在硅襯底表面生長無摻雜的硅本征外延層，采用SiHCl3為生長原料，流量設定為14?16 g/min，生長時間設定為I?1.5 min，生長溫度設定為1150~1160°C;
第五步:利用HCl氣體將外延表面受自摻雜嚴重的部分拋去，拋光氣體HCl流量設定為3-5 L/min，時間設定為10?12 min，生長溫度設定為1150~1160°C;
第六步:進行變溫變流量吹掃過程，將雜質不斷稀釋并排出外延腔體，方法為，將外延腔體溫度提高100?120°C，使用氫氣流量為300?350 L/min，氫氣流量的上升過渡時間I?2min，氣體穩定時的吹掃時間為8?10 min;然后將溫度降低100?120°C，氫氣流量設定為100?
150L/min，氫氣流量的下降過渡時間I?2 min，氣體穩定時的吹掃時間為8?10 min，一次變溫變流量吹掃的全過程完畢，總共需進行3?4次變溫變流量過程，以消除自摻雜因素，從而獲得更好的過渡區形貌和電阻率均勻性；
第七步:進行摻雜外延層的生長，生長溫度設定為1150?1160°C，用氫氣輸送氣態SiHCl3和硼烷摻雜劑進入反應腔室，氫氣流量控制在290~300 L/min，生長原料SiHCl3流量設定為25?28g/min，硼烷流量設定為102?105 sccm，摻雜外延層的生長時間設定為4.0?4.5min，外延爐得基座轉速設定為3?4 r/min，同時基座頂盤的高度設定為45?55mm，外延爐設備的加熱感應線圈的連接方式為主線圈的1#接線柱與3#接線柱相短接，同時副線圈的1#接線柱至8#接線柱均保持短接，有助于外延基座獲得均勻的溫場分布；
第八步:摻雜外延層生長達到預定時間后開始降溫，將氫氣和氮氣流量設定為290~310L/min，依次吹掃外延爐反應腔室10?12 min，然后將外延片從基座上取出；
第九步:利用傅里葉紅外光譜儀設備對外延片的厚度進行測量，在設置中測試模式選擇標準外延反射干涉法，片子尺寸選擇“100?150 mm”，紅外光譜在每個點的掃描次數設置為“2?4次”，紅外光譜的掃描分辨率“2.0?4.0cm—1”，記錄中心點，上、下、左、右四個距邊緣10mm的位置，共計五個測試點的厚度，利用汞探針CV測試法對硅外延片的電阻率進行測量，其中預制電壓設置為O?10V，測試前探頭穩定時間設置為O?7000msec，測試起始電壓設置為-3—5V，測試結束電壓設置為-8—20V，采樣頻率設置為1500?5000mv/sec，補償電容設置為
1.0?1.2pF，汞接觸面積設置為0.02-0.022cm2，記錄中心點，上、下、左、右四個距邊緣10 mm的位置，共計五個測試點的電阻率，利用擴展電阻測試法測量外延片的過渡區結構；
所用的外延爐為PE2061S型常壓桶式外延爐。
[0006]本發明的有益效果是，通過外延工藝優化實現了對P型外延層自摻雜因素的控制，提高了外延片厚度和電阻率均勻性水平，不均勻性〈1.5%，同時降低了晶體缺陷的發生概率，縮短了過渡區的寬度，表面無層錯、位錯、滑移線、霧等缺陷，滿足了 LDMOS器件的使用要求。
【附圖說明】
[0007]圖1本發明實施例1的厚度分布示意圖；
圖2本發明實施例1的電阻率分布示意圖；
圖3本發明實施例1的襯底和外延層之間的過渡區形貌圖；
圖4本發明實施例2的厚度分布不意圖；
圖5本發明實施例2的電阻率分布示意圖；
圖6為本發明實施例2的襯底和外延層之間的過渡區形貌圖；
圖7本發明實施例3的厚度分布示意圖；
圖8本發明實施例3的電阻率分布不意圖；
圖9為本發明實施例3的襯底和外延層之間的過渡區形貌圖。
【具體實施方式】
[0008]以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細的說明:
本發明所用的設備為PE2061S型外延爐，外延爐基座轉速控制在3r/min，基座頂盤的高度設定為45?50 mm，采用高純石墨桶式基座作為高頻感應加熱體。外延爐設備的加熱感應線圈的連接方式為主線圈的1#接線柱與3#接線柱相短接，同時副線圈的1#接線柱至8#接線柱均保持短接。
[0009]實施例1
第一步:先利用純度多99.99%的HCl氣體在高溫下對外延爐基座進行腐蝕，完全去除基座上的殘余沉積物質，溫度設定為11500C，HCl氣體流量設定為3 L/min，HC1刻蝕時間設定為5 min，刻蝕完成后隨即對基座重新包上一層無摻雜的多晶硅，生長原料為SiHCl3氣體，流量設定為15g/min,包娃時間設定為lOmin。
[0010]第二步:向外延爐桶式基座片坑內裝入P型硅單晶襯底片，依次利用純度均多99.999%的氮氣和氫氣吹掃外延爐腔體lOmin，氣體流量設定為300 L/min。
[0011]第三步:利用HCl氣體對硅襯底片進行表面拋光，HCl流量設定為3 L/min，反應溫度設定為1160°C，拋光時間設定為3 min。
[0012]第四步:在硅片上生長一層本征外延層，對硅片表面起到自封閉作用，阻止襯底雜質的進一步向外揮發，抑制自摻雜效應，然后進行LDMOS器件需要的摻雜外延層的生長，采用SiHCl3為生長原料，流量設定為15 g/min，生長時間設定為1.2 min，生長溫度設定為1150°Co
[0013]第五步:利用HCl氣體將外延表面受自摻雜嚴重的部分拋去，拋光氣體HCl流量設定為5 L/min，時間設定為11 min，生長溫度設定為1150°C。
[0014]第六步:進行變溫變流量吹掃過程，將雜質不斷稀釋并排出外延腔體，方法為將外延腔體溫度提高100°C，使用氫氣流量為350 L/min，氫氣流量的上升過渡時間lmin，氣體穩定時的吹掃時間為10 min，然后將溫度降低100°C，氫氣流量設定為100L/min，氫氣流量的下降過渡時間I min，氣體穩定時的吹掃時間為8 min，這是一次變溫變流量吹掃的全過程，總共需進行4次變溫變流量過程，以盡可能消除自摻雜因素。
[0015]第七步:在0.1MPa的常壓環境下進行所需摻雜外延層的生長，生長溫度設定為1150°C，用氫氣輸送氣態SiHCl3和硼烷摻雜劑進入反應腔室，氫氣流量控制在290 L/min,生長原料SiHCl3流量設定為25g/min，硼烷流量設定為104 sccm，外延層的生長時間設定為
4.5min。
[0016]第八步:外延層生長達到預定時間后開始降溫，將氫氣和氮氣流量設定為300L/min，依次吹掃外延爐反應腔室10 min，然后將外延片從基座上取出。
[0017]第九步:利用傅里葉紅外光譜儀設備對外延片的厚度進行測量，在設置中測試模式選擇標準外延反射干涉法(Standard EP1-1nterferogram subtract)，片子尺寸選擇“150 mm”，紅外光譜在每個點的掃描次數設置為“2次”，紅外光譜的掃描分辨率“4.0cm—1”，記錄中心點，上、下、左、右四個距邊緣10 mm的位置，共計五個測試點的厚度，中心點厚度為10.234μπι，上、下、左、右四個距邊緣10 mm的位置厚度依次為10.092、10.375、10.268、10.276μπι，利用汞探針CV測試法對硅外延片的電阻率進行測量，其中預制電壓設置為10V，測試前探頭穩定時間設置為3500msec，測試起始電壓設置為-5V，測試結束電壓設置為-20V，采樣頻率設置為1500mv/sec，補償電容設置為1.2pF，萊接觸面積設置為0.021 cm2，記錄中心點，上、下、左、右四個距邊緣10 mm的位置，共計五個測試點的電阻率，中心點電阻率為11.368 ? ■ cm，上、下、左、右四個距邊緣10 mm的位置電阻率依次為11.028、11.462、11.355、11.387 ? _cm，利用SRP 2000擴展電阻測試儀，獲得硅外延片過渡區的寬度。
[0018]實施例1制得的硅外延層的導電類型為P型，外延片表面光亮，無劃道、層錯、位錯、滑移線、霧、橘皮、沾污等表面缺陷，厚度平均值為10.25 μπι，厚度不均勻性為0.99%，電阻率平均值為11.32 ? _cm，電阻率不均勻性為1.48%，過渡區寬度為1.3μπι，寬度小于外延層平均厚度的15%，從參數上滿足LDMOS器件的使用要求，厚度和電阻率測試結果如圖1、圖2所示，過渡區測試結果如圖3所示。
[0019]實施例2
第一步:先利用純度多99.99%的HCl氣體在高溫下對外延爐基座進行腐蝕，去除基座上的殘余沉積物質，溫度設定為1130 °C，HCl氣體流量設定為3 L/min，HCl刻蝕時間設定為3min，刻蝕完成后隨即對基座重新包上一層無摻雜的多晶硅，生長原料為SiHCl3氣體，流量設定為14g/min,包娃時間設定為1min。
[0020]第二步:向外延爐桶式基座片坑內裝入P型硅單晶襯底片，依次利用純度均多99.999%的氮氣和氫氣吹掃外延爐腔體12 min，氣體流量設定為290 L/min。
[0021]第三步:利用HCl氣體對硅襯底片表面進行拋光，HCl流量設定為I L/min，反應溫度設定為1150°C，拋光時間設定為5 min。
[0022]第四步:在硅片上生長一層本征外延層，對硅片表面起到自封閉作用，阻止襯底雜質的進一步向外揮發，抑制自摻雜效應，然后進行LDMOS器件需要的摻雜外延層的生長，采用SiHCl3為生長原料，流量設定為15 g/min，生長時間設定為I min，生長溫度設定為1150°Co
[0023]第五步:利用HCl氣體將外延表面受自摻雜嚴重的部分拋去，拋光氣體HCl流量設定為5 L/min，時間設定為11 min，生長溫度設定為1150°C。
[0024]第六步:進行變溫變流量吹掃過程，將雜質不斷稀釋并排出外延腔體，方法為將外延腔體溫度提高120°C，使用氫氣流量為350 L/min，氫氣流量的上升過渡時間lmin，氣體穩定時的吹掃時間為8 min，然后將溫度降低120°C，氫氣流量設定為100L/min，氫氣流量的下降過渡時間I min，氣體穩定時的吹掃時間為8 min，這是一次變溫變流量吹掃的全過程，總共需進行4次該變溫變流量過程，以盡可能消除自摻雜因素。
[0025]第七步:在0.1MPa的常壓環境下進行所需摻雜外延層的生長，生長溫度設定為1150°C，用氫氣輸送氣態SiHCl3和硼烷摻雜劑進入反應腔室，氫氣流量控制在290 L/min,生長原料SiHCl3流量設定為25g/min，硼烷流量設定為104 sccm，外延層的生長時間設定為
4.5min。
[0026]第八步:外延層生長達到預定時間后開始降溫，將氫氣和氮氣流量設定為300L/min，依次吹掃外延爐反應腔室10 min，然后將外延片從基座上取出。
[0027]第九步:利用傅里葉紅外光譜儀設備對外延片的厚度進行測量，在設置中測試模式選擇標準外延反射干涉法(Standard EP1-1nterferogram subtract)，片子尺寸選擇“150 mm”，紅外光譜在每個點的掃描次數設置為“2次”，紅外光譜的掃描分辨率“2.0cm—1”，記錄中心點，上、下、左、右四個距邊緣10 mm的位置，共計五個測試點的厚度，中心點厚度為10.015μπι，上、下、左、右四個距邊緣10 mm的位置厚度依次為9.987、10.195、10.024、10.032μπι，利用汞探針CV測試法對硅外延片的電阻率進行測量，其中預制電壓設置為0V，測試前探頭穩定時間設置為4000msec，測試起始電壓設置為-5V，測試結束電壓設置為-20V，采樣頻率設置為2000mv/sec，補償電容設置為1.0pF，萊接觸面積設置為0.021cm2，記錄中心點，上、下、左、右四個距邊緣10 mm的位置，共計五個測試點的電阻率，中心點電阻率為11.284? -cm，上、下、左、右四個距邊緣10 mm的位置電阻率依次為10.987、11.413、11.283、11.32? -cm，利用SRP 2000擴展電阻測試儀，獲得硅外延片的過渡區寬度。
[0028]實施例2制得的硅外延層的導電類型為P型，外延片表面光亮，無劃道、層錯、位錯、滑移線、霧、橘皮、沾污等表面缺陷，厚度平均值為10.05μπι，厚度不均勻性為0.82%，電阻率平均值為11.26 ? ■ cm，電阻率不均勻性為1.43%，過渡區寬度為1.lym，寬度小于外延層平均厚度的15%，從參數上滿足LDMOS器件的使用要求，厚度和電阻率測試結果如圖4、圖5所示，過渡區測試結果如圖6所示。
[0029]實施例3
第一步:先利用純度多99.99%的HCl氣體在高溫下對外延爐基座進行腐蝕，去除基座上的殘余沉積物質，溫度設定為1150 °C，HCl氣體流量設定為I L/min，HCl刻蝕時間設定為5min，刻蝕完成后隨即對基座重新包上一層無摻雜的多晶硅，生長原料為SiHCl3氣體，流量設定為16g/min,包娃時間設定為1min。
[0030]第二步:向外延爐桶式基座片坑內裝入P型硅單晶襯底片，依次利用純度均多99.999%的氮氣和氫氣吹掃外延爐腔體10 min，氣體流量設定為310 L/min。
[0031]第三步:利用HCl氣體對硅襯底片表面進行拋光，HCl流量設定為I L/min，反應溫度設定為1150°C，拋光時間設定為3 min。
[0032]第四步:在硅片上生長一層本征外延層，對硅片表面起到自封閉作用，阻止襯底雜質的進一步向外揮發，抑制自摻雜效應，然后進行LDMOS器件需要的摻雜外延層的生長，采用SiHCl3為生長原料，流量設定為15 g/min，生長時間設定為1.5 min，生長溫度設定為1150°Co
[0033]第五步:利用HCl氣體將外延表面受自摻雜嚴重的部分拋去，拋光氣體HCl流量設定為3 L/min，時間設定為11 min，生長溫度設定為1150°C。
[0034]第六步:進行變溫變流量吹掃過程，將雜質不斷稀釋并排出外延腔體，方法為將外延腔體溫度提高100°C，使用氫氣流量為350 L/min，氫氣流量的上升過渡時間lmin，氣體穩定時的吹掃時間為8 min，然后將溫度降低100°C，氫氣流量設定為100L/min，氫氣流量的下降過渡時間I min，氣體穩定時的吹掃時間為8 min，這是一次變溫變流量吹掃的全過程，總共需進行3次變溫變流量過程，盡可能消除自摻雜因素。
[0035]第七步:在0.1MPa的常壓環境下進行所需摻雜外延層的生長，生長溫度設定為1150°C，用氫氣輸送氣態SiHCl3和硼烷摻雜劑進入反應腔室，氫氣流量控制在290 L/min,生長原料SiHCl3流量設定為25g/min，硼烷流量設定為104 sccm，外延層的生長時間設定為
4.5min。
[0036]第八步:外延層生長達到預定時間后開始降溫，將氫氣和氮氣流量設定為300L/min，依次吹掃外延爐反應腔室10 min，然后將外延片從基座上取出。
[0037]第九步:利用傅里葉紅外光譜儀設備對外延片的厚度進行測量，在設置中測試模式選擇標準外延反射干涉法(Standard EP1-1nterferogram subtract)，片子尺寸選擇“150 mm”，紅外光譜在每個點的掃描次數設置為“2次”，紅外光譜的掃描分辨率“3.0cm—1”，記錄中心點，上、下、左、右四個距邊緣10 mm的位置，共計五個測試點的厚度，中心點厚度為10.362μπι，上、下、左、右四個距邊緣10 mm的位置厚度依次為10.213、10.432、10.382、10.395μπι，利用汞探針CV測試法對硅外延片的電阻率進行測量，其中預制電壓設置為5V，測試前探頭穩定時間設置為2000msec，測試起始電壓設置為-5V，測試結束電壓設置為-20V，采樣頻率設置為3000mv/sec，補償電容設置為1.1pF，萊接觸面積設置為0.020cm2，記錄中心點，上、下、左、右四個距邊緣10 mm的位置，共計五個測試點的電阻率，中心點電阻率為11.432 ? ■ cm，上、下、左、右四個距邊緣10 mm的位置電阻率依次為11.174、11.573、11.362、
11.391 ? _cm，利用SRP 2000擴展電阻測試儀，獲得硅外延片的過渡區寬度。
[0038]實施例3制得的硅外延層的導電類型為P型，外延片表面光亮，無劃道、層錯、位錯、滑移線、霧、橘皮、沾污等表面缺陷，厚度平均值為10.36μπι，厚度不均勻性為0.81%，電阻率平均值為11.39 ? ■ cm，電阻率不均勻性為1.26%，過渡區寬度為1.Ομπι，寬度小于外延層平均厚度的15%，從參數上滿足LDMOS器件的使用要求，厚度和電阻率測試結果如圖7、圖8所示，過渡區測試結果如圖9所示。
[0039]與實施例1、實施例2相比，在其相應的工藝條件下，實施例3所制得的外延均勻性及過渡區寬度指標最優。因此，實施例3為本發明的最佳實施例。
[0040]顯然，本領域的技術人員可以對本發明的制備方法進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若對本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
【主權項】
1.一種LDMOS晶體管用硅外延片的制備方法，其特征在于:步驟如下， 第一步:先利用純度多99.99%的HCl在高溫下對外延爐基座進行腐蝕，去除基座上的殘余沉積物質，溫度設定為1120-1150 0C，HCl氣體流量設定為I?3 L/min，HCl刻蝕時間設定為3-5 min;刻蝕完成后隨即對基座重新覆蓋上一層無摻雜多晶硅，生長原料為SiHCl3,流量設定為14?16 g/min，時間設定為10~12 min； 第二步:向外延爐桶式基座片坑內裝入硅單晶襯底片，硅片主參考面朝下，依次利用純度均多99.999%的氮氣和氫氣吹掃外延爐，氣體流量設定為100?150 L/min，腔體吹掃時間為10~12 min； 第三步:對硅襯底片的表面進行HCl拋光，獲得良好的晶格質量，HCl流量設定為I?3 L/11^11，溫度設定為1150~1170°(:，時間設定為3~5 min； 第四步:在硅片上生長一層本征外延層，對硅片表面起到自封閉作用，阻止襯底雜質的進一步向外揮發，抑制自摻雜效應，然后進行LDMOS器件需要的摻雜外延層的生長，在硅襯底表面生長無摻雜的硅本征外延層，采用SiHCl3為生長原料，流量設定為14?16 g/min，生長時間設定為I?1.5 min，生長溫度設定為1150~1160°C; 第五步:利用HCl氣體將外延表面受自摻雜嚴重的部分拋去，拋光氣體HCl流量設定為3-5 L/min，時間設定為10?12 min，生長溫度設定為1150~1160°C; 第六步:進行變溫變流量吹掃過程，將雜質不斷稀釋并排出外延腔體，方法為，將外延腔體溫度提高100?120°C，使用氫氣流量為300?350 L/min，氫氣流量的上升過渡時間I?2min，氣體穩定時的吹掃時間為8?10 min;然后將溫度降低100?120°C，氫氣流量設定為100?150 L/min，氫氣流量的下降過渡時間I?2 min，氣體穩定時的吹掃時間為8?10 min，一次變溫變流量吹掃的全過程完畢，總共需進行3?4次變溫變流量過程，以消除自摻雜因素，從而獲得更好的過渡區形貌和電阻率均勻性； 第七步:進行摻雜外延層的生長，生長溫度設定為1150?1160°C，用氫氣輸送氣態SiHCl3和硼烷摻雜劑進入反應腔室，氫氣流量控制在290~300 L/min，生長原料SiHCl3流量設定為25~288/!11；[11，硼燒流量設定為102~105 sccm，摻雜外延層的生長時間設定為4.0?4.5 min,外延爐得基座轉速設定為3~4 r/min，同時基座頂盤的高度設定為45?55mm，外延爐設備的加熱感應線圈的連接方式為主線圈的1#接線柱與3#接線柱相短接，同時副線圈的1#接線柱至8#接線柱均保持短接，有助于外延基座獲得均勻的溫場分布； 第八步:摻雜外延層生長達到預定時間后開始降溫，將氫氣和氮氣流量設定為290?310L/min，依次吹掃外延爐反應腔室10?12 min，然后將外延片從基座上取出； 第九步:利用傅里葉紅外光譜儀設備對外延片的厚度進行測量，在設置中測試模式選擇標準外延反射干涉法，片子尺寸選擇“100?150 mm”，紅外光譜在每個點的掃描次數設置為“2?4次”，紅外光譜的掃描分辨率“2.0?4.0cm—1”，記錄中心點，上、下、左、右四個距邊緣10mm的位置，共計五個測試點的厚度，利用汞探針CV測試法對硅外延片的電阻率進行測量，其中預制電壓設置為O?10V，測試前探頭穩定時間設置為O?7000msec，測試起始電壓設置為-3—5V，測試結束電壓設置為-8—20V，采樣頻率設置為1500?5000mv/sec，補償電容設置為1.0?1.2pF，汞接觸面積設置為0.02-0.022cm2，記錄中心點，上、下、左、右四個距邊緣10 mm的位置，共計五個測試點的電阻率，利用擴展電阻測試法測量外延片的過渡區結構； 所用的外延爐為PE2061S型常壓桶式外延爐。
【文檔編號】H01L21/223GK106057650SQ201610618667
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月1日
【發明人】陳濤, 李明達, 李楊, 李普生, 殷海豐
【申請人】中國電子科技集團公司第四十六研究所