[发明专利]改善背面硅单晶的外延片的制备方法、外延片和半导体器件

说明书

本发明公开了一种改善背面硅单晶的外延片的制备方法、外延片和半导体器件，方法为外延层生长前，首先在承载盘表面覆盖一层多晶硅，该层多晶硅将外延片背面边缘与承载盘之间的间隙密封起来，使外延层生长时氢气无法进入外延片背面边缘，从而减少外延片背面的硅单晶点。按照本发明技术方案生产的外延片，可以完全抑制外延片背面单晶硅点的生长。

技术领域

本发明涉及一种改善背面硅单晶的外延片的制备方法、外延片和半导体器件。

背景技术

对于半导体器件来说，需要外延层具有完美的晶体结构，而且对外延层的厚度、导电类型、电阻率及电阻均匀性等方面均有一定的要求。除此之外，越来越多的产品对外延片背面的要求越来越高，因为其直接影响到后道产品的光刻加工，外延片背面有瑕疵容易造成散焦的问题。外延片背面瑕疵例如：外延片背面硅晶点、刮伤、色差等，这些都直接影响后道IC制程。

由于大多外延片产品是由后道产品应用所决定，越来越多的电路与电子元件需要在外延片上制作完成，例如Power MOS、NMOS、CMOS和Super junction等。随着集成电路设计朝向线宽变窄、光刻技术要求越来越高的发展趋势，对于外延产品要求也不断苛刻。改善外延片背封结构，使外延片更加适用于更多后道光刻加工成为了主要问题。

如图1所示，一种外延片，由于在外延过程中衬底片高温受热，衬底边缘背封二氧化硅极容易与氢气反应还原成硅单晶，穿出二氧化硅层。

另外，由于晶片背面边缘需要经过酸腐蚀，将其倒角和边缘蚀刻干净，因此，晶片背面边缘二氧化硅的厚度会相应的变薄。同时，晶片在外延过程中高温受热，边缘会略微翘起不会与承载盘紧密贴合，这样反应气体氢气就会渗透进去与二氧化硅反应将其还原成硅单晶。外延片生产过程中，尤其是气相外延的生产方法中，这种如何避免晶片背面边缘氢气和二氧化硅反应成硅单晶成为外延片生产的难点。

理论上，正常外延片生产完成应该很平整。但是，现实是晶片的周围全部翘起来，呈现U型结构，如果温度控制不佳，晶片边缘翘曲更多，外延片背面硅单晶点状况会更严重。

外延片背面的状况同样是外延生产企业实力的重要指标之一，是一种制程能力高低的衡量指标。因此，改善外延片背面硅单晶现象是亟待解决的问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供一种改善背面硅单晶的外延片的制备方法、外延片和半导体器件。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种改善背面硅单晶的外延片的制备方法，外延层生长前，首先在承载盘表面覆盖一层多晶硅。

根据本发明的一个实施方案，所述的承载盘表面覆盖的多晶硅的厚度为0.5～1微米。

根据本发明的一个实施方案，所述的外延片的衬底为N型掺杂，超重掺。

根据本发明的一个实施方案，所述的衬底N型杂质原子为砷原子。

根据本发明的一个实施方案，所述的砷原子的掺杂浓度1.2×10¹⁹～2.2×10¹⁹ cm^-3。

根据本发明的一个实施方案，所述的衬底为直拉单晶制造法制得。

根据本发明的一个实施方案，所述的衬底的背面设置一层二氧化硅背封，二氧化硅背封的厚度为4000～5000 Å。

根据本发明的一个实施方案，所述的外延片的外延层为N型掺杂，重掺。

根据本发明的一个实施方案，所述的N型掺杂有磷、砷或锑中的至少一种元素。

根据本发明的一个实施方案，所述的N型掺杂原子为磷原子，磷原子的掺杂浓度5×10¹⁵～5.5×10¹⁵ cm^-3。