[发明专利]外延机台腔体内多晶硅层刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及外延机台腔体内多晶硅层刻蚀方法。

背景技术

外延机台经过三氯一氢硅或二氯二氢硅与氢气的还原反应，除了在衬底单晶硅片上生长出单晶外延，在工艺腔体其他区域也会长出多晶硅层覆盖在表面，此多晶硅层会引起腔体内颗粒、温度变化等异常，故外延工艺中一般采用氯化氢来刻蚀掉覆盖在腔体内表面的多晶硅层。

刻蚀不够会导致腔体内多晶硅层沉积增多，从而引起颗粒、温度均匀性等异常；而过多的刻蚀则会引起基座上针孔、热电偶寿命降低等异常，故适当的刻蚀对保证外延产品质量、延长腔体零件的寿命至关重要。

发明内容

本发明的目的之一是为了克服现有技术中的不足，提供一种外延机台腔体内多晶硅层刻蚀方法。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

外延机台腔体内多晶硅层刻蚀方法，其特征在于，将氯化氢通入外延机台腔体内，使氯化氢在1170℃刻蚀多晶硅层，刻蚀时间为【8×(T-2)】秒；所述T为在所述外延机台腔体内的硅片上生长的单晶硅层厚度，且刻蚀时间最小为20秒。

根据本发明的实施方案，所述外延机台腔体内基座后方设置有吸热装置。

根据本发明的实施方案，所述外延机台腔体内设置有加热装置，所述的加热装置用于加热反应腔室；所述外延机台腔体具有进气口和出气口，所述外延机台腔体内设有用于承载硅片的基座，所述外延机台腔体还安装有吸热装置，所述的吸热装置位于所述基座与出气口之间。

根据本发明的实施方案，所述吸热装置为碳化硅制成或者表面涂有碳化硅涂层。

使用本发明中的外延机台腔体内多晶硅层刻蚀方法，利用新的公式计算刻蚀需要的时间，减少了刻蚀的总时间，因此可使用较少的氯化氢即可完成刻蚀，既能够节省原材料成本，还可以提高硅片质量。本发明方法设计了合适的刻蚀温度，既减少了能源浪费。

附图说明

图1为本发明使用的外延机台腔体内结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明进行详细的描述：

如图1所示为外延机台腔体结构示意图，外延机台腔体1具有进气口11和出气口12。外延机台腔体1上下均设置有反射金板3，所述的反射金板3上安装有多个灯管31，所述的灯管31正对外延机台腔体1且对外延机台腔体1加热。所述的出气口12位于外延机台腔体1上半部，所述的外延机台腔体1内设有基座2，所述的外延机台腔体1内还安装有吸热板4，所述的吸热板4位于基座2和出气口12之间，所述的吸热板4靠近出气口12，所述的吸热板4位于外延机台腔体1内的上半部，紧挨反应腔室1上壁板13设置。

外延机台腔体内多晶硅层刻蚀方法，如图1所示，所述外延机台腔体1内基座2后方设置有吸热装置4，将氯化氢通入外延机台腔体1内，使氯化氢在1170℃刻蚀多晶硅层，刻蚀时间为【8×(T-2)】秒；所述T为在所述外延机台腔体内的硅片上生长的多晶硅层厚度，且刻蚀时间最小为20秒，如根据公式计算的数值小于20，则刻蚀时间设置为20秒。

发明人经过研究发现，在原基座2位置后方加上一块吸热装置4后，让原先会沉积在后基座2上方的腔体的非晶硅，沉积吸热装置4上且量也更少，相比于沉积在石英腔体上更容易在每次做腔体刻蚀的时候被移除掉。

安装吸热装置后，由于腔体后端的覆盖层更易被移除，从而减少了氯化氢的用量及提升了硅片的产能。由于氯化氢对腔体内各原件如石墨基座、热电偶、石墨环、石英支撑架等均有腐蚀作用，故氯化氢刻蚀时间和流量的降低可进一步延长腔体内各原件的寿命。

对于刻蚀温度，由原先标准的1190℃降低为1170℃，是基于硅片刻蚀试验结果发现，刻蚀温度与刻蚀速率在1000-1170℃温度范围内呈线性关系，即刻蚀温度越高，刻蚀速率越高。但在1170-1200℃温度区间，刻蚀速率呈“饱和”状态，温度的升高对应的刻蚀速率基本没有变化。1170℃的刻蚀温度使得热电偶的寿命延长，且减少了升降温时间。

对于刻蚀用的氢气流量设置，不同的氢气流量主要用于携带氯化氢刻蚀腔体的不同位置，安装吸热装置后，主要需刻蚀石英腔体前端及基座，故氢气用量从55SLM和80SLM可降低为20SLM。

优化后刻蚀时间为【8×(T-2)】秒；考虑到当产品厚度较薄时，刻蚀时间过短导致刻蚀效率不够的问题，当计算结果小于20时，刻蚀时间固定为20秒。