[发明专利]一种提高CCD器件用硅外延片的厚度均匀性的方法

摘要

本发明涉及一种提高CCD器件用硅外延片的厚度均匀性的方法。通过调整外延层生长时的气体流量、基座顶盘的高度和基座的旋转方式等影响外延层厚度均匀性的主要因素，实现炉内基座上不同位置的外延片以及各外延片内不同局部位置的厚度均匀性的提高，提供一种显著改善CCD器件用硅外延片的厚度均匀性的工艺方法，进而获得高厚度均匀性的硅外延片，这将大大提高制备的大面阵、高分辨率CCD器件的性能与成品率。该方法制备的硅外延片可以满足高性能、高集成度CCD器件对外延层厚度及其均匀性的要求。采用本工艺方法获得的硅外延片厚度均匀性可以高于98%，达到国内外先进水平，可替代进口产品，将极大推进国产CCD器件的研制进程。

主权项

 一种提高CCD器件用硅外延片的厚度均匀性的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一.首先利用HCl气体对外延炉的基座进行腐蚀，以去除基座上的残余沉积物，腐蚀温度设定为1150~1200℃，HCl气体纯度≥99.99%，流量设定为1~3 L/min，腐蚀时间设定为3~5min，随后给基座包上一层本征多晶硅，多晶硅的生长原料为三氯氢硅气体，纯度≥99.95%，流量设定为30~35 g/min，生长时间设定为10~15min； 步骤二.在基座的片坑内装入单晶硅衬底片，依次利用氮气和氢气吹扫外延炉的反应腔室，氮气和氢气的气体纯度均≥99.999%，吹扫气体流量设定为100~150L/min，吹扫时间设定为8~10min；步骤三.在H₂环境下对单晶硅衬底片进行高温烘焙，以去除衬底表面的残留杂质，H₂气体流量设定为280~320 L/min，烘焙温度设定为1160~1200℃，烘焙时间设定为2~5 min；步骤四.对单晶硅衬底片表面进行气相抛光，H₂气体输送HCl气体进入反应腔室，H₂流量设定为250~300 L/min，抛光气体HCl流量设定为1~3 L/min，抛光温度设定为1150~1200℃，抛光时间设定为3~5 min；步骤五.外延层生长时的外延炉压力始终维持在0.1 MPa的常压，外延炉的基座顶盘高度控制在45~50mm，外延炉的基座转速控制在2.0~3.0r/min，外延层的生长温度设定为1120~1150℃，外延生长时采用H₂输送三氯氢硅和硼烷掺杂剂进入反应腔室，H₂流量控制在290~300L/min，三氯氢硅作为硅外延生长的原料，流量设定为25~30 g/min，外延层生长速率控制在1~1.5μm/min，硼烷掺杂剂纯度为50 ppm，流量设定为55～60sccm；步骤六.外延层生长达到预定的厚度后开始降温，并依次利用氢气和氮气吹扫外延炉的反应腔室，气体流量设定为100~150L/min，吹扫时间设定为8~10min；步骤七.将外延片从基座片坑内取下，利用红外线干涉法对外延层的厚度及均匀性进行测量，记录中心点及四个距边缘10 mm的位置的厚度，并获得厚度平均值及均匀性。