[发明专利]一种双层结构硅外延片的制备方法

摘要

本发明公开了一种双层结构硅外延片的制备方法。该方法通过在基座上预先沉积致密的多晶硅、调控磷烷气体占比、主工艺氢气流量、基座转速、Slit氢气流量等综合条件，实现了对硅外延层电阻率以及均匀性的控制，片内的不均匀性从超过2.0%的水平，提高至低于0.8%；同时通过设计缓冲层生长工艺，实现了对第二层硅外延层的纵向电阻率爬升速率的改善，保证了硅外延层的有效厚度满足设计要求。

主权项

1.一种双层结构硅外延片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）、反应腔体内通入氯化氢气体，氯化氢气体流量设定为18~20 L/min，在高温下对反应腔体的石墨基座上残余沉积物质进行刻蚀，反应温度设定为1160~1180℃，刻蚀时间设定为1.0~1.5 min；（2）、将主工艺氢气流量设定为75~80 L/min，携带气态三氯氢硅进入反应腔体，三氯氢硅流量设定为13.5~14.0 L/min，沉积时间设定为20~30 sec，将基座表面沉积一层无掺杂的致密多晶硅；（3）、向反应腔体内圆盘式基座上装入硅衬底片，硅衬底片直径为150~200 mm，升温至1130~1160℃；（4）、通入氯化氢气体，氯化氢气体流量设定为0.5~2.0 L/min，对硅衬底片表面进行抛光，抛光时间设定为1~2 min，随后将温度降低至1100~1125℃；（5）、通入主工艺氢气对反应腔体进行吹扫，主工艺氢气流量为75~90 L/min，吹扫时间设定为25~30 sec，将杂质排除出反应腔体；（6）、进行第一层硅外延层生长，将主工艺氢气流量设定为75~85 L/min，携带气态三氯氢硅进入反应腔体，三氯氢硅流量设定为6~10 L/min，基座下部通入与主工艺氢气流动方向相反的Slit氢气，阻挡基座边缘生长原料的快速下落，Slit氢气流量设定为18~24 L/min，生长速率设定为3.6~4.0 μm/min，生长时间设定为43~50 sec，基座转速设定为32~36 r/min，磷烷气体与氢气组成的混合气通入反应腔体，作为硅外延层的掺杂剂，流量设定为270~290 sccm，磷烷气体在混合气中的流量占比设定为47%~49%；（7）、通入大流量的主工艺氢气对反应腔体进行吹扫，主工艺氢气流量设定为90 L/min，吹扫时间设定为20~30 sec；（8）、将主工艺氢气流量设定为75~85 L/min，携带气态三氯氢硅进入反应腔体，进行缓冲层的生长，三氯氢硅流量设定为10~14 L/min，基座下部通入与主工艺氢气流动方向相反的Slit氢气，阻挡基座边缘生长原料的快速下落，Slit氢气流量设定为18~24 L/min，生长速率设定为4.0~6.0μm/min，生长时间设定为6~12 sec，基座转速设定为32~36 r/min；（9）、进行第二层硅外延层的生长，将主工艺氢气流量设定为75~85 L/min，携带气态三氯氢硅进入反应腔体，三氯氢硅流量设定为10~14 L/min，基座下部通入与主工艺氢气流动方向相反的Slit氢气，阻挡基座边缘生长原料的快速下落，Slit氢气流量设定为18~24 L/min，生长速率设定为5.0~6.0 μm/min，生长时间设定为65~80 sec，基座转速设定为32~36 r/min，磷烷气体与氢气组成的混合气通入反应腔体，作为硅外延层的掺杂剂，流量设定为27~29 sccm，磷烷气体在混合气中的流量占比设定为47%~49%；（10）、第二层硅外延层生长完成后开始降温，待硅外延片温度降低至60℃后从基座上取出。