[其他]溴强腐蚀混合源抑制自掺杂硅外延

说明书

本发明属于半导体硅器件及集成电路制造技术，是一种抑制重掺杂硅衬底上硅外延生长中的自掺杂效应的工艺。

四氯化硅低压硅外延和硅烷低压硅外延可以抑制硅外延中的自掺杂效应。但抑制自掺杂效应的效果与反应室内的压力有关，与加热方式有关，与硅衬底背面封闭有关。使用高频感应加热外延，在反应室内压力较低时有产生高频低压气体放电现象限制了压力的降低，从而影响抑制自掺杂效果。在硅烷外延中，生长速率低，需要采用予先对衬底背面实行高纯硅淀积封闭，然后再进行硅外延的两次生长。所以生长工艺周期长，浪费材料。因此在使用高频感应加热炉外延时，上述两种方法对抑制重掺砷、重掺磷的硅衬底上的自掺杂效应的效果有一定限制。另外，外延前大多数采用高温氯化氢气相抛光工艺操作繁琐;少数使用的溴抛光工艺则由于为了除去溴中水加入四氯化硅，产生的二氧化硅粉尘沾污外延系统，影响外延片的质量。

本发明采用了高纯浓硫酸为脱水剂的溴气相抛光工艺，操作简单有效，无二氧化硅粉尘沾污外延系统。

本发明采用了溴强腐蚀抛光，利用基座上硅迁移效应对硅衬底实行原位背面硅封闭，外延生长和背面封闭可一次完成。简化了操作，缩短了工艺周期，封闭效果好。

本发明采用了四氯化硅和硅烷混合源生长，兼有两种硅源的优点，实验证明能够有效抑制自掺杂效应。

本发明的高纯浓硫酸溴脱水装置由硫酸瓶（图1中1）和溴瓶

本发明的高纯浓硫酸溴脱水装置由硫酸瓶（图1中1）和溴瓶（图1中2）组成，以氢气为载气，将经过脱水装置的溴载至高温下的反应室（图1中5），对反应室中基座（图1中6）上的硅衬底（图1中7）实行强腐蚀的同时，使硅衬底背面迁移2微米以上多晶硅。然后按一定比例通入四氯化硅和硅烷进行外延生长。

本发明的特点是，常压外延，设备简单，操作方便，工艺周期短，生长速率高于相同条件下的四氯化硅为源的硅外延，无二氧化硅粉尘沾污，抑制自掺杂效果好。

本发明的外延生长温度950℃～1150℃;混合源中四氯化硅烷的摩尔比例是〔SiCl₄〕∶〔SiH₄〕＝3∶7-7∶3。本发明的其它外延指标可根据实际外延要求确定。

图1为实验装置图。1为浓硫酸瓶。2为溴瓶。3为四氯化硅瓶。4为硅烷瓶。5为反应室。6为包硅石墨基座。7为硅衬底。8为高频感应加热器。