埋层外延的制备方法与流程

本申请涉及半导体制造，具体涉及一种埋层外延的制备方法。

背景技术：

1、外延通常是在硅片上生长一层掺杂的单晶硅，可以获得理想高质量的硅材料。在bipolar(双极型)工艺中，外延层主要用于提高反向击穿电压；在mos工艺中外延层的存在可以破坏衬底片和器件之间所形成的可控硅scr结构，从而可以阻止cmos的闩锁效应(latch-up)。

2、根据外延前衬底表面和/或衬底中是否有图形，外延大致可分为两种：埋层外延(bcd/bcm)和衬底片上外延。其中，针对bcd/bcm埋层外延，目前由两种机台amat(应用材料)&asm(先晶)进行外延工艺作业，由于腔体大小、控温方式、升温速率不同，其对自动掺杂处理不同，导致asm作业产品nbl(n型隔离区)占比较高的产品的rpwlsub_l/h(非nbl区域的衬底电阻)出现偏移，需要进行分析改善；

3、在埋层外延形成过程中，衬底表面由于原子间的吸引，会形成停滞层，停滞层相当于外延层的下表面(外延层与衬底接触的面)，衬底中重掺的杂质或环境被吸附在停滞层，形成外延(沉积)时，停滞层以自掺杂的形式扩散到衬底或者外延层中，导致外延层的电阻相关参数受到影响。

技术实现思路

1、本申请提供了一种埋层外延的制备方法，可以解决埋层外延的电阻相关参数因停滞层自掺杂效应受到影响的问题。

2、本申请实施例提供了一种埋层外延的制备方法，包括：

3、提供一衬底，将所述衬底放置在工艺腔内；

4、对所述衬底的至少部分表面进行离子注入工艺以在所述衬底中形成隔离区；

5、往所述工艺腔内通入氢气并对所述衬底进行升温处理，其中，所述工艺腔内的温度为640℃～660℃；工艺腔内压力为755torr～765torr；所述氢气的流量为130sccm～150sccm；

6、往所述工艺腔内通入氢气并对所述衬底进行烘烤，其中，烘烤的时间为100s～150s；烘烤温度为1130℃～1150℃；工艺腔内压力为755torr～765torr；所述氢气的流量为140sccm～160sccm；

7、形成外延层，所述外延层覆盖所述衬底和所述隔离区。

8、可选的，在所述埋层外延的制备方法中，对所述衬底的至少部分表面进行n型掺杂离子注入工艺以在所述衬底中形成n型隔离区。

9、可选的，在所述埋层外延的制备方法中，对所述衬底的至少部分表面进行锑离子注入工艺以在所述衬底中形成n型隔离区。

10、可选的，在所述埋层外延的制备方法中，在对所述衬底的至少部分表面进行离子注入工艺以在所述衬底中形成隔离区的过程中，离子注入剂量为1.4e15atoms/cm2～3.0e15atoms/cm2；注入能量为40kev～45kev。

11、可选的，在所述埋层外延的制备方法中，形成外延层的步骤包括：

12、往所述工艺腔内通入硅源气体以在所述衬底上形成外延层，其中，所述工艺腔内的温度为1110℃～1130℃；工艺腔内压力为755torr～765torr；所述氢气的流量为140sccm～160sccm。

13、可选的，在所述埋层外延的制备方法中，所述硅源气体为硅烷、一氯硅烷、二氯硅烷或三氯硅烷中的一种或多种混合。

14、可选的，在所述埋层外延的制备方法中，在形成外延层之后，所述埋层外延的制备方法还包括：

15、往所述工艺腔内通入氢气并对形成所述外延层之后的半导体结构进行降温处理，其中，所述工艺腔内的温度为640℃～660℃；工艺腔内压力为755torr～765torr；所述氢气的流量为30sccm～50sccm。

16、可选的，在所述埋层外延的制备方法中，所述外延层的厚度为4μm～10μm。

17、本申请技术方案，至少包括如下优点：

18、本申请提供一种埋层外延的制备方法，包括：提供一衬底；对衬底的至少部分表面进行离子注入工艺以在衬底中形成隔离区；对衬底进行升温处理；往工艺腔内通入氢气对衬底进行烘烤，其中，烘烤的时间为100s～150s；烘烤温度为1130℃～1150℃；工艺腔内压力为755torr～765torr；氢气的流量为140sccm～160sccm；形成外延层。本申请通过在形成外延层之前，先对衬底进行升温处理，再设置较高的烘烤温度和较长的烘烤时间对衬底进行烘烤，在高温环境下通入氢气可以有效驱除所述衬底的停滞层中的杂质，从而抑制自掺杂效应，提升bcd器件电性参数良率。

技术特征：

1.一种埋层外延的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的埋层外延的制备方法，其特征在于，对所述衬底的至少部分表面进行n型掺杂离子注入工艺以在所述衬底中形成n型隔离区。

3.根据权利要求2所述的埋层外延的制备方法，其特征在于，对所述衬底的至少部分表面进行锑离子注入工艺以在所述衬底中形成n型隔离区。

4.根据权利要求1所述的埋层外延的制备方法，其特征在于，在对所述衬底的至少部分表面进行离子注入工艺以在所述衬底中形成隔离区的过程中，离子注入剂量为1.4e15atoms/cm2～3.0e15atoms/cm2；注入能量为40kev～45kev。

5.根据权利要求1所述的埋层外延的制备方法，其特征在于，形成外延层的步骤包括：

6.根据权利要求5所述的埋层外延的制备方法，其特征在于，所述硅源气体为硅烷、一氯硅烷、二氯硅烷或三氯硅烷中的一种或多种混合。

7.根据权利要求1所述的埋层外延的制备方法，其特征在于，在形成外延层之后，所述埋层外延的制备方法还包括：

8.根据权利要求1所述的埋层外延的制备方法，其特征在于，所述外延层的厚度为4μm～10μm。

技术总结
本申请提供一种埋层外延的制备方法，包括：提供一衬底；对衬底的至少部分表面进行离子注入工艺以在衬底中形成隔离区；对衬底进行升温处理；往工艺腔内通入氢气对衬底进行烘烤，其中，烘烤的时间为100s～150s；烘烤温度为1130℃～1150℃；工艺腔内压力为755Torr～765Torr；氢气的流量为140sccm～160sccm；形成外延层。本申请通过在形成外延层之前，先对衬底进行升温处理，再设置较高的烘烤温度和较长的烘烤时间对衬底进行烘烤，在高温环境下通入氢气可以有效驱除所述衬底的停滞层中的杂质，从而抑制自掺杂效应，提升BCD器件电性参数良率。

技术研发人员：蔡靖凯,薛金申,曹志伟
受保护的技术使用者：华虹半导体（无锡）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15