[发明专利]一种VDMOS器件用薄Sb衬底上制备厚层外延的方法

摘要

本发明涉及一种VDMOS器件用薄Sb衬底上制备厚层外延的方法。将外延炉石墨基座下方的9组调节杆的刻度值分别进行设定；利用氯化氢HCl气体在高温下对外延炉基座进行刻蚀抛光；向外延炉基座片坑内装入硅衬底片，利用HCl气体对硅衬底片表面进行抛光；采用大流量氢气对硅衬底片表面进行吹扫；在硅片上生长一层很薄的本征外延层；进行掺杂外延层的生长；掺杂外延层生长达到预定厚度后开始降温；对外延片九个测试点的厚度进行测量，从而获得硅外延片的平均厚度及其均匀性。实现了对400μm的薄Sb衬底的外延生长的良好控制，其厚度不均匀性<0.5%，边缘无滑移线、崩边、损伤等缺陷，满足VDMOS器件对硅外延层的要求，提高了器件的加工良率。

主权项

1.一种VDMOS器件用薄Sb衬底上制备厚层外延的方法，其特征在于：步骤如下，第一步：外延炉石墨基座下方的感应线圈的底端设有9组距离可调的调节杆，分别命名为4#~12#，通过旋转调节杆来顶起或拉低线圈的位置，调整线圈每个部分与外延炉石墨基座之间的间距，进而改善外延炉石墨基座的温度均匀性，4#调节杆的刻度值设定为‑6~‑10，5#调节杆的刻度值设定为‑10~‑15，6#调节杆的刻度值设定为‑25~‑30，7#调节杆的刻度值设定为‑25~‑30，8#调节杆的刻度值设定为0~+3，9#调节杆的刻度值设定为‑25~‑30，10#调节杆的刻度值设定为‑25~‑30，11#调节杆的刻度值设定为0~+3，12#调节杆的刻度值设定为0~+3；第二步：利用氯化氢HCl气体在高温下对外延炉石墨基座进行刻蚀抛光，去除外延炉石墨基座上的残余沉积物质，抛光温度设定为1070~1100℃，通入HCl气体流量设定为3~5 L/min，刻蚀时间设定为7~12 min；第三步：向外延炉石墨基座片坑内装入厚度为400μm的硅衬底片，利用HCl气体对硅衬底片表面进行抛光，采用氢气输送HCl气体的方式进入反应腔室，氢气流量设定为100~150 L/min，HCl流量设定为1~3 L/min，气抛温度设定为1070~1100℃，温度上升时间设定为8~10 min，稳定气抛时间设定为1~2 min；第四步：采用大流量氢气对硅衬底片表面进行吹扫，将HCl腐蚀产生的副产物去除出腔体外，氢气流量设定为220~250 L/min，时间设定为5~8 min；第五步：在硅衬底片上生长一层本征外延层，对硅衬底片表面起到自封闭作用，阻止衬底杂质的进一步向外挥发，抑制自掺杂效应，然后进行VDMOS器件需要的掺杂外延层的生长，本征外延层生长温度设定为1040~1070℃，用氢气输送气态三氯氢硅SiHCl3进入反应腔室，氢气流量控制在100~150 L/min，三氯氢硅流量设定为10~15 g/min，本征外延层生长速率控制在2.0~2.5 μm/min，三氯氢硅预先排空时间设定为1~3 min，稳定生长时间控制在0.3~0.5 min；第六步：进行掺杂外延层的生长，外延炉石墨基座转速控制在3.0~5.0 r/min，生长温度设定为1040~1060℃，用氢气输送气态三氯氢硅和磷烷掺杂剂进入反应腔室，氢气流量控制在100~150 L/min，三氯氢硅流量设定为15~17 g/min，磷烷流量设定为65~67 sccm，预先排空时间设定为1~3 min，掺杂外延层生长速率控制在2.5~2.8 μm/min；第七步：掺杂外延层生长达到预定厚度后开始降温，降温时间设定为8~10 min，然后将硅外延片从外延炉石墨基座上取出；第八步：利用傅里叶红外光谱仪对掺杂外延层的厚度进行测量，在设置中测试模式选择标准外延反射干涉法，片子尺寸选择“150 mm”，红外光谱在每个点的扫描次数设置为“2‑4次”，红外光谱的扫描分辨率“2.0‑4.0 cm‑1”，记录中心点，上、下、左、右四个距边缘10 mm的位置以及上、下、左、右四个1/2半径位置，共计九个测试点的厚度，从而获得掺杂外延层的平均厚度及其均匀性，利用强光灯对掺杂外延层的边缘滑移线、崩边、损伤情况进行目检；所用的外延炉为PE‑3061D型常压平板式外延炉。