外延生长方法与流程

本发明涉及半导体制造，尤其涉及一种外延生长方法。

背景技术：

1、随着集成电路行业的飞速发展，对衬底的要求也越来越高，比如：外延层的厚度、平坦度、电阻率及电阻均匀性等方面。除此之外，对外延片的背面也有一定要求，比如：外延片背面划伤、支撑销杆(lift pin)污染印记等。其中，背面支撑销杆污染印记问题会严重影响后道的光刻工序，造成光刻时聚焦异常，影响后道工序正常流转，严重影响产品良率。

2、影响支撑销杆污染印记的产生的一个主要因素是外延层生长时温度分布均匀性。而在外延层生长过程中，温度分布极大地受到了外延生长设备结构的影响。在相关技术中，外延生长设备主要是通过在硅片的主表面上进行cvd(气相生长)法成长出外延层。外延生长装置包括由上部石英钟罩、下部石英钟罩合围形成的反应腔室，反应腔室内设置有用于承载硅片的基座，用于支撑基座的基座支撑杆和用于支撑硅片的硅片支撑销杆。在将硅片输入到反应腔室内并载置在该反应容器内的基座上时，由设于基座上侧的上侧灯组和设于基座下侧的下侧灯组对硅片进行加热。并且，将原料气体供给到该硅片的主表面上，由此进行气相成长，在气相成长后将通过气相成长得到的外延片输出到反应腔室外。在生长过程中，基座支撑杆起到固定基座以及带动基座转动的作用，以使得外延生长能够在基底上均匀进行。

3、在相关技术中，改善支撑销杆污染印记现象的有效手段是对设备进行维护，更换全新的配件。但是每次设备维护的成本很高，导致生产成本的上升。

技术实现思路

1、本公开实施例提供了一种外延生长方法，可抑制硅片外延生长时支撑销杆污染印记的产生，工艺简单、重复性高。

2、本公开实施例所提供的技术方案如下：

3、一种外延生长方法，应用于外延生长装置，所述外延生长装置包括：

4、反应腔室，设有进气口和排气口；

5、基座，设置于所述反应腔室内，且所述反应腔室分为位于所述基座上方的上腔室和位于所述基座下方的下腔室；

6、基座支撑架，设置于所述基座下方以支撑所述基座及硅片，所述基座支撑架包括多个支撑销钉；

7、上加热组件，设置于所述基座上方用于调节所述上腔室的温场；及

8、下加热组件，设置于所述基座下方用于调节所述下腔室的温场；

9、所述方法包括如下步骤：

10、将所述硅片加载至所述基座上；

11、调节所述上加热组件和所述下加热组件的工作参数，以调节所述反应腔室的温场，使所述反应腔室达到预定工艺温度，且所述硅片与所述基座的温差在预定阈值内；

12、向所述反应腔室供给硅源气体，以在所述硅片表面成长形成外延层。

13、示例性的，所述调节所述上加热组件和所述下加热组件的工作参数，以调节所述反应腔室的温场，使所述反应腔室达到预定工艺温度且所述硅片与所述基座的温差在预定阈值内，具体包括：

14、通过提高所述下加热组件的热辐射率和功率分布，对所述基座进行温差补偿，以使所述硅片与所述基座的温差在所述预定阈值内。

15、示例性的，所述下加热组件被配置为热辐射率大于或等于0.675，功率分布大于或等于58％。

16、示例性的，所述将所述硅片加载至所述基座上之前，所述方法还包括如下步骤：对所述外延生长装置进行温度校准。

17、示例性的，所述将所述硅片加载至所述基座上之后，所述调节所述上加热组件和所述下加热组件的工作参数，以调节所述反应腔室的温场，使所述反应腔室达到预定工艺温度之前，所述方法还包括如下步骤：

18、经由所述进气口向所述反应腔室通入氢气以对所述反应腔室进行吹扫，清除所述硅片加载进所述反应腔室时带入腔室内的氮气。

19、示例性的，所述方法中，所述将所述硅片加载至所述基座上的步骤中，所述反应腔内基座的初始温度大于所述硅片的初始温度。

20、示例性的，所述调节所述上加热组件和所述下加热组件的工作参数，以调节所述反应腔室的温场，使所述反应腔室达到预定工艺温度，且所述硅片与所述基座的温差在预定阈值内，具体包括以下步骤：

21、通过所述上加热组件和所述下加热组件对所述反应腔室进行升温，直至达到所述预定工艺温度，其中升温速率大于或等于预定阈值，以去除氧化物。

22、示例性的，所述调节所述上加热组件和所述下加热组件的工作参数，以调节所述反应腔室的温场，使所述反应腔室达到预定工艺温度，且所述硅片与所述基座的温差在预定阈值内之后，所述向所述反应腔室供给硅源气体，以在所述硅片表面成长形成外延层之前，所述方法还包括：

23、经由所述进气口向所述反应腔室内通入氢气，以在氢气氛围下对所述硅片表面进行氢气烘烤，去除硅片表面残留的氧化物和有机物。

24、示例性的，所述调节所述上加热组件和所述下加热组件的工作参数，以调节所述反应腔室的温场，使所述反应腔室达到预定工艺温度，且所述硅片与所述基座的温差在预定阈值内之后，所述向所述反应腔室供给硅源气体，以在所述硅片表面成长形成外延层之前，所述方法还包括：

25、经由所述进气口向所述反应腔室内通入氯化氢刻蚀气体，所述氯化氢气体的流量为2slm，气体输送时间为10～30s，以对硅片表面刻蚀，去除硅片表面的颗粒杂质及损伤层、及调节硅片的表面平坦度。

26、示例性的，所述调节所述上加热组件和所述下加热组件的工作参数，以调节所述反应腔室的温场，使所述反应腔室达到预定工艺温度，且所述硅片与所述基座的温差在预定阈值内之后，所述向所述反应腔室供给硅源气体，以在所述硅片表面成长形成外延层之前，所述方法还包括：

27、向所述进气口通入硅源气体，其中所述硅源气体仅吹扫所述进气口的进气管道，但不进入反应腔室，流量为5～20slm，以吹扫掉进气管道内残留气体，且保持硅源气体进入反应腔室前气压稳定。

28、示例性的，所述向所述反应腔室供给硅源气体，以在所述硅片表面成长形成外延层，具体包括：所述硅源气体的流量为5～20slm。

29、示例性的，所述向所述反应腔室供给硅源气体，以在所述硅片表面成长形成外延层之后，所述方法还包括：经由所述进气口供给氢气吹扫所述反应腔室，以将残留在所述反应腔室内的气体排出、以及对所述反应腔室和外延片进行降温冷却。

30、本公开实施例所带来的有益效果如下：

31、上述方案中，在硅片外延生长工艺过程中，由于所述上加热组件主要用于加热硅片，所述下加热组件主要用于加热基座，通过调节所述上加热组件和所述下加热组件的工作参数，来调节所述反应腔室的温场，来减少所述硅片与所述基座的温差，使得温差可保持在预定阈值内，这样，通过降低基座与硅片两者的温度差异，实现改善外延片背面支撑销杆污染印记的效果。

技术特征：

1.一种外延生长方法，应用于外延生长装置，所述外延生长装置包括：

2.根据权利要求1所述的外延生长方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的外延生长方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的外延生长方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的外延生长方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的外延生长方法，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的外延生长方法，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的外延生长方法，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的外延生长方法，其特征在于，

10.根据权利要求1所述的外延生长方法，其特征在于，

技术总结
本公开提供一种外延生长方法，所述方法包括如下步骤：将硅片加载至基座上；调节上加热组件和下加热组件的工作参数，以调节反应腔室的温场，使反应腔室达到预定工艺温度，且硅片与所述基座的温差在预定阈值内；向反应腔室供给硅源气体，以在硅片表面成长形成外延层。本公开提供的外延生长方法可抑制硅片外延生长时支撑销杆污染印记的产生，工艺简单、重复性高。

技术研发人员：梁鹏欢,王力
受保护的技术使用者：西安奕斯伟材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13