专利名称：反型外延片制备方法
技术领域：
本发明涉及一种外延片制备方法，尤其涉及一种在P型衬底上制备N型外延层的 反型外延片的制备方法。
背景技术：
反型外延片是指在P型衬底上制备N型外延层的外延片。目前，生产中采用的制备 工艺为当炉温达到800 95(TC用机械手将硅片放置在炉内，通以氢气，氢气流量一直保 持在20 80L/min的范围内，然后升温至1140 1150°C，烘烤后通以氯化氢，进行气相抛 光；关闭氯化氢，通以三氯氢硅生产本征阻挡层；关闭三氯氢硅，用氢气去除净炉内的杂质 气体后再次通入三氯氢硅和^3，生长外延层，最后将温度降至800 95(TC用机械手将硅 片取出。此种制备工艺在生长外延层时由于N型杂质的影响导致在外延层和衬底的界面即 PN结之后存在一个扩展电阻较外延层表面稍小的区域，由于这一区域的存在会产生以下问 题埋层外延后，在后续实施硼隔离时，由于这一区域N型杂质离子的浓度很高，至使同样 剂量的硼无法隔离通，至使后续掺杂的P型区域不能穿通N型区域和下面的P型区域相连， 从而造成短路，使器件失效；另外在用四探针监测外延层薄膜电阻率时，因为该层低电阻率 区域的存在，把高电阻率的外延层短路，至使该方法测试外延层电阻率不能适用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种外延片制备方法，该方法中在生长本征阻挡 层时通过提高炉内温度及氢气流量，以解决目前PN结处扩展电阻较外延层表面小的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是一种反型外延片制备方法，该 方法通过将P型衬底硅片放置在单片炉中，通以氢气，在氢气气氛下沉积本征阻挡层及外 延层，具体包括以下步骤 1)在单片炉中通以氢气，在800 95(TC下用机械手将硅片放置到单片炉中，将温
度升温至1140 1150。C，氢气流量20 80L/min ; 2)烘烤去除氧化层；通以氯化氢进行化学气相抛光； 3)通以三氯氢硅生长本征阻挡层，三氯氢硅流量3 8L/min ; 4)关闭三氯氢硅，赶气50 120秒； 5)通以三氯氢硅和PH3的混合气体生长外延层，三氯氢硅流量12 18L/min ;
6)降温至800 95(TC下机械手取片，氢气流量降至10 40L/min ;
其中生长本征阻挡层时将炉温升至1170 1210。C，氢气流量增大至100 200L/min ;生长外延层时，炉温再降至1140 1150°C ，氢气流量降至20 80L/min。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于气相抛光后，通过提高单片炉炉内温 度，加大氢气流量，使大量的系统杂质(如沉积在基座上、钟罩内壁等处N型杂质)被带出 单片炉，增加系统洁净度，在高温及大流量氢气、小硅源流量下生长本征阻挡层，保证了本 征阻挡层高的电阻率，也就是使生长的本征阻挡层纯度更高，阻挡衬底杂质外扩的能力更强；在生长本征阻挡层后，高温且氢气大流量赶气，将杂质带出单片炉，减少杂质对衬底和 本征组成层的影响，提高了本征电阻率，从而增大了PN结处扩展电阻的电阻率。
图1是本发明反型外延片的结构示意图； 图2是现有生产工艺制备的反型外延片的扩展电阻变化图； 图3是利用本发明提供的方法制备的反型外延片的扩展电阻变化图； 图中l-P型衬底硅片，2-本征阻挡层，3-N型外延层。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一 1)在单片炉中通以氢气，在800 95(TC下用机械手将P型衬底硅片放置到单片
炉中，将温度升温至1140。C，氢气流量20L/min ; 2)烘烤去除氧化层，时间为lmin，氢气流量20L/min ; 3)通以氯化氢进行化学气相抛光，时间lmin，氯化氢流量O. 3L/min，氢气流量 20L/min ; 4)将单片炉炉温升至117(TC，氢气流量提高为100L/min ; 5)通以三氯氢硅生长本征阻挡层，三氯氢硅流量3L/min，生长时间为10秒；生产 的本征阻挡层为单晶本征硅； 6)关闭三氯氢硅，温度保持在117(TC范围内，氢气流量为100L/min下赶气50秒；
7)将炉温降至1140°C，氢气流量减小为20L/min ; 8)通入三氯氢硅和PH3的混合气体生长N型外延层，三氯氢硅流量12L/min， PH3 的流量根据客户对外延层电阻率的要求进行调整； 9)降温至800下用机械手将P型衬底硅片取片，氢气流量降至10L/min。
实施例二 1)在单片炉中通以氢气，在95(TC下用机械手将P型衬底硅片放置到单片炉中，将 温度升温至115(TC，氢气流量80L/min ; 2)烘烤去除氧化层，时间为3min，氢气流量80L/min ; 3)通以氯化氢进行化学气相抛光，时间lmin，氯化氢流量1L/min，氢气流量80L/ min ; 4)将单片炉炉温升至1210°C，氢气流量提高为200L/min ; 5)通以三氯氢硅生长本征阻挡层，三氯氢硅流量8L/min，生长时间为60秒；生产 的本征阻挡层为单晶本征硅； 6)关闭三氯氢硅，温度保持在121(TC范围内，氢气流量为200L/min下赶气120
秒； 7)将炉温降至1150°C，氢气流量减小为80L/min ; 8)通入三氯氢硅和PH3的混合气体生长N型外延层，三氯氢硅流量18L/min， PH3 的流量根据客户对外延层电阻率的要求进行调整；
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9)降温至95(TC下用机械手将P型衬底硅片取片，氢气流量降至40L/min。
实施例三 1)在单片炉中通以氢气，在90(TC下用机械手将P型衬底硅片放置到单片炉中，将温度升温至1145t:，氢气流量60L/min ; 2)烘烤去除氧化层，时间为2min，氢气流量60L/min ; 3)通以氯化氢进行化学气相抛光，时间lmin，氯化氢流量O. 7L/min，氢气流量601Vmin ; 4)将单片炉炉温升至1200°C，氢气流量提高为150L/min ; 5)通以三氯氢硅生长本征阻挡层，三氯氢硅流量6L/min，生长时间为40秒；生产的本征阻挡层为单晶本征硅； 6)关闭三氯氢硅，温度保持在120(TC范围内，氢气流量为150L/min下赶气80秒；
7)将炉温降至1145°C，氢气流量减小为60L/min ; 8)通入三氯氢硅和PH3的混合气体生长N型外延层，三氯氢硅流量15L/min， PH3的流量根据客户对外延层电阻率的要求进行调整； 9)降温至90(TC下用机械手将P型衬底硅片取片，氢气流量降至30L/min。
上述三个实施例均可以解决目前PN结处扩展电阻较外延层表面小的问题。
本发明提供的制备工艺中，在气相抛光完后，在温度为1170 121(TC及100 200L/min的氢气流量下生长本征阻挡层，炉内温度较抛光时提高了 20 60°C ，并加大氢气流量至原来氢气流量的2倍以上，使大量的系统杂质被带出反应室，增加系统洁净度，保证了本征阻挡层高的电阻率，即使生长的本征阻挡层纯度更高，阻挡衬底杂质外扩的能力更强；其中，高温能使滞留在气氛中的杂质被带走，使本征电阻率变高；大流量氢气可以降低生长速率，同时使滞留在气氛中的杂质被带走，使本征电阻率升高；小硅源生长可降低生长速率，使衬底的杂质在高温/长时间下向系统扩散，同时被大流量的氢气带走，这样可减少进一步生长时的杂质的影响。 生长完本征阻挡层后，在1170 1210。C下，赶气50 120秒后，降温至1140 1150°C，同时氢气流量变为20 80L/min，通入三氯氢硅，生长外延层，降温、降低氢气流量以及采用大硅源流量，是为了极大的减少衬底杂质的外扩，同时可实现高速率生长。结合图2和图3可知，用本发明提供的方法制备的反外延片，增大了PN结处扩展电阻的电阻率，解决了目前PN结处扩展电阻较外延层表面小的问题。
权利要求
一种反型外延片制备方法，该方法通过将P型衬底硅片放置在单片炉中，通以氢气，在氢气气氛下沉积本征阻挡层及外延层，具体包括以下步骤1)在单片炉中通以氢气，在800～950℃下用机械手将硅片放置到单片炉中，将温度升温至1140～1150℃，氢气流量20～80L/min；2)烘烤去除氧化层；通以氯化氢进行化学气相抛光；3)通以三氯氢硅生长本征阻挡层，三氯氢硅流量3～8L/min；4)关闭三氯氢硅，赶气50～120秒；5)通以三氯氢硅和PH3的混合气体生长外延层，三氯氢硅流量12～18L/min；6)降温至800～950℃下机械手取片，氢气流量降至10～40L/min；其特征在于生长本征阻挡层时将炉温升至1170～1210℃，氢气流量增大至100～200L/min；生长外延层时，炉温再降至1140～1150℃，氢气流量降至20～80L/min。
2. 根据权利要求1所述的反型外延片制备方法，其特征在于步骤4)中的赶气时温度为 1170 1210。C，氢气流量为100 200L/min。
3. 根据权利要求1所述的反型外延片制备方法，其特征在于烘烤时间为1 3min，化 学气相抛光时间为10 60秒。
4. 根据权利要求1所述的反型外延片制备方法，其特征在于氯化氢流量为0. 3 1L/min。
全文摘要
本发明涉及一种外延片制备方法，尤其涉及一种在P型衬底上制备N型外延层的反型外延片的制备方法。该方法打破传统工艺中制备外延片时温度和氢气流量保持不变的制备方法，在制备本征阻挡层时提高了单片炉炉内的温度和通入氢气的流量，使大量的系统杂质被带出反应室，增加系统洁净度，保证了本征阻挡层高的电阻率，即使生长的本征阻挡层纯度更高，阻挡衬底杂质外扩的能力更强。
文档编号C23C16/44GK101783289SQ201010120709
公开日2010年7月21日 申请日期2010年3月5日 优先权日2010年3月5日
发明者赵丽霞, 高国智 申请人:河北普兴电子科技股份有限公司