[发明专利]一种COOLMOS用硅外延片的制造方法

说明书

本发明涉及一种COOLMOS用多层硅外延片的制造方法,其技术工艺在于：采用单片常压硅外延设备，首先要选择合适的H2流量、温度和时间来对衬底硅片进行烘烤处理，去除表面的自然氧化层，保证外延前表面质量。其次采用低流量HCL，低抛光速率对衬底表面进行气体抛光，减少光刻和注入环节对硅片表面造成的损伤。外延生长：采用SiHCl3作为硅源，采用较高温度，同时加大主H2流量，以降低生长速率，生长符合COOLMOS器件要求的外延层。

技术领域

本发明涉及硅外延片，尤其是COOLMOS用硅外延片的制造方法。

背景技术

以多次外延和离子注入相结合的方法制作COOLMOS器件时，由于硅片每次外延后都会进行一次离子注入和光刻，往往会对硅片表面产生轻微损伤，再次外延前，对损伤层的处理是关键。常规采用的方法是通入HCl气体进行气体抛光，现有方法中如果HCl抛光速率过慢造成生产效率低下，抛光速率过快会导致已光刻的电路图形损坏。同时最后多次外延后，光刻标会出现一定的畸变，影响光刻机对标，因此图形畸变控制也是关键。

综上所述，有必要设计一种针对COOLMOS用硅外延的制造方法，在保证高效率的抛光速率下，提高硅片外延层质量，同时有效控制单层外延层厚度降低图形畸变。

发明内容

针对现有技术中存在的问题,依据外延工艺方法、表面损伤消除方法、以及减弱图形畸变的方法，本发明提出了一种新型的外延片的制造方法,与常规外延方法相比较，能够优化外延层表面质量，减少损伤对外延层影响，同时优化外延层厚度降低图形畸变，满足COOLMOS器件对外延的要求。

为达到上述目的，本发明可采用如下技术方案：

一种COOLMOS用硅外延片的制造方法,包括以下步骤：

(1)、超净间环境控制在10级，环境温度为20±1℃，湿度控制在50±10％，外延选用ASM E2000单片外延炉，衬底选用N100，Sb背面SiO2背封；

(2)、对硅片进行表面清洗，清洗液为氨水+双氧水+去离子水；

(3)、对基座进行HC1高温处理，去除基座上残余的反应物；

(4)、冷却基座后载入衬底硅片；

(5)、升温进行硅片H₂烘烤；

(6)、外延生长控制外延层厚度；

(7)、离子注入，制备P柱区；

(8)、重复步骤(2)、(3)、(4)、(5),；

(9)、气体腐蚀对硅片表面抛光；

(10)、抛光后升温，同时掺杂源排外，排外流量根据外延层的电阻率需求所定；

(11)、外延生长控制外延层厚度；

(12)、根据CoolMOS设计需求重复步骤(7)至步骤(11)。

在上述步骤(9)的气体腐蚀对硅片表面抛光的步骤中，通入0.5-1slm流量的HCl气体和60-100slm流量的H2进行抛光，抛光速率为0.1-0.15μm/min，抛光时间为1-3min，抛光厚度为0.2-0.5μm，抛光温度与步骤(9)中H₂烘烤同温；

在上述步骤(11)外延生长控制外延层厚度步骤中，将TCS、H2和掺杂源同时通入反应腔体进行外延生长，掺杂源流量根据外延层电阻率的需求所定。