一种外延生长方法、系统及外延晶圆与流程

本发明实施例涉及半导体加工，尤其涉及一种外延生长方法、系统及外延晶圆。

背景技术：

1、相比于抛光晶圆，外延晶圆具有表面缺陷少，结晶性能优异以及电阻率可控的特性。基于上述的特性，外延晶圆被广泛地应用于高集成化的集成电路(integratedcircuit，ic)元件和金属-氧化物-半导体(metal-oxide-semiconductor，mos)制程。

2、通常在抛光晶圆的表面上生长一层单晶薄膜(也称之为“外延层”)的晶圆被称为外延晶圆。外延晶圆是通过化学气相外延工艺在抛光晶圆的表面生长一层外延层得到。具体来说，化学气相外延工艺是指将反应气体提供至位于高温密闭的外延反应腔室内的抛光晶圆的表面，以在抛光晶圆的表面沉积设定厚度的外延层。

3、目前，在外延晶圆的整个制备过程中，反应气体例如刻蚀气体、硅源气体、掺杂气体等需要经由运载气体持续通入外延反应腔室内用于外延反应。因此，在外延生长过程中运载气体的使用量大，造成外延晶圆的制备过程中成本高。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例期望提供一种外延生长方法、系统及外延晶圆；能够保证外延晶圆获得目标电阻率的同时降低用于稀释掺杂气体的稀释气体的使用量，降低了外延生产的成本。

2、本发明实施例的技术方案是这样实现的：

3、第一方面，本发明实施例提供了一种外延生长方法，所述外延生长方法包括：

4、根据掺杂气体的提高后的第一流量，获得用于稀释所述掺杂气体的稀释气体的降低后的第二流量；

5、将所述掺杂气体按照所述提高后的第一流量以及所述稀释气体按照所述降低后第二流量在预设的时间段内进行混合以稀释所述掺杂气体；

6、将稀释后的所述掺杂气体以待加工的外延晶圆的目标电阻率所对应的第三流量通入反应腔室中用于外延生长。

7、可选地，所述根据掺杂气体的提高后的第一流量，获得用于稀释所述掺杂气体的稀释气体的降低后的第二流量，包括：

8、提高所述掺杂气体的流量占第一基准流量量程的比例，并获得所述掺杂气体的流量占所述第一基准流量量程的提高后的第一比例系数；

9、根据所述提高后的第一比例系数，获得所述掺杂气体的提高后的第一流量；

10、根据所述提高后的第一比例系数降低所述稀释气体的流量占第二基准流量量程的比例，并获得所述稀释气体的流量占所述第二基准流量量程的降低后的第二比例系数；

11、根据所述降低后的第二比例系数，获得所述稀释气体的降低后的第二流量。

12、可选地，所述提高后的第一比例系数与所述降低后的第二比例系数之和为100％。

13、可选地，所述提高后的第一比例系数为30％～40％。

14、可选地，所述第三流量根据下式计算得到：

15、

16、其中，x表示所述第三流量；c表示所述待加工的外延晶圆的目标电阻率；b表示稀释后的掺杂气体通入反应腔室的理论试验流量；a表示所述稀释后的掺杂气体以所述理论试验流量通入所述反应腔室后得到的外延晶圆的电阻率。

17、可选地，所述稀释后的所述掺杂气体吹扫通气管路的时间为1h～6h。

18、第二方面，本发明实施例提供了一种外延生长系统，所述外延生长系统包括：第一供应单元，第一控制单元，第二供应单元，第二控制单元，混合单元、第三控制单元以及处理单元；其中，

19、所述第一供应单元用于提供掺杂气体；

20、所述第一控制单元与所述第一供应单元连接，所述第一控制单元用于控制所述掺杂气体以提高后的第一流量通入所述混合单元；

21、所述第二供应单元用于提供稀释气体；

22、所述第二控制单元与所述第二供应单元连接，所述第二控制单元用于控制所述稀释气体以降低后的第二流量通入所述混合单元；

23、所述混合单元用于将所述掺杂气体以及所述稀释气体在预设的时间段内进行混合以稀释所述掺杂气体；

24、所述第三控制单元与所述混合单元连接，所述第三控制单元用于控制稀释后的所述掺杂气体以待加工的外延晶圆的目标电阻率所对应的第三流量通入反应腔室中用于外延生长；

25、所述处理单元被配置为：

26、根据所述掺杂气体的提高后的第一流量，获得用于稀释所述掺杂气体的所述稀释气体的降低后的第二流量。

27、可选地，所述处理单元被配置为：

28、提高所述掺杂气体的流量占第一基准流量量程的比例，并获得所述掺杂气体的流量占所述第一基准流量量程的提高后的第一比例系数；

29、根据所述提高后的第一比例系数，获得所述掺杂气体的提高后的第一流量；

30、根据所述提高后的第一比例系数降低所述稀释气体的流量占第二基准流量量程的比例，并获得所述稀释气体的流量占所述第二基准流量量程的降低后的第二比例系数；

31、根据所述降低后的第二比例系数，获得所述稀释气体的降低后的第二流量。

32、可选地，所述处理单元被配置为：

33、根据下式计算得到所述第三流量：

34、

35、其中，x表示所述第三流量；c表示所述待加工的外延晶圆的目标电阻率；b表示稀释后的掺杂气体通入反应腔室的理论试验流量；a表示所述稀释后的掺杂气体以所述理论试验流量通入反应腔室后得到的外延晶圆的电阻率。

36、可选地，所述外延生长系统还包括第四控制单元，所述第四控制单元用于控制稀释后的所述掺杂气体吹扫通气管路的时间为1h～6h。

37、第三方面，本发明实施例提供了一种外延晶圆，所述外延晶圆通过第一方面所述的外延生长方法制备得到。

38、本发明实施例提供了一种外延生长方法、系统及外延晶圆。根据本发明实施例，根据掺杂气体的提高后的第一流量，获得稀释气体的降低后的第二流量。将掺杂气体按照提高后的第一流量以及稀释气体按照降低后的第二流量在设定的时间段内进行混合以稀释掺杂气体。将稀释后的掺杂气体以待加工的外延晶圆的目标电阻率所对应的第三流量通入反应腔室中用于外延生长。在本发明实施例中，通过提高掺杂气体的第一流量以及降低稀释气体的第二流量，在确保获得外延晶圆的目标电阻率的情况下降低了用于稀释掺杂气体的稀释气体的使用量，降低了外延生长的生产成本。

技术特征：

1.一种外延生长方法，其特征在于，所述外延生长方法包括：

2.根据权利要求1所述的外延生长方法，其特征在于，所述根据掺杂气体的提高后的第一流量，获得用于稀释所述掺杂气体的稀释气体的降低后的第二流量，包括：

3.根据权利要求2所述的外延生长方法，其特征在于，所述提高后的第一比例系数与所述降低后的第二比例系数之和为100％。

4.根据权利要求2或3所述的外延生长方法，其特征在于，所述提高后的第一比例系数为30％～40％。

5.根据权利要求1所述的外延生长方法，其特征在于，所述第三流量根据下式计算得到：

6.根据权利要求1所述的外延生长方法，其特征在于，所述稀释后的所述掺杂气体吹扫通气管路的时间为1h～6h。

7.一种外延生长系统，其特征在于，所述外延生长系统包括：第一供应单元，第一控制单元，第二供应单元，第二控制单元，混合单元，第三控制单元以及处理单元；其中，

8.根据权利要求7所述的外延生长系统，其特征在于，所述处理单元被配置为：

9.根据权利要求7或8所述的外延生长系统，其特征在于，所述外延生长系统还包括第四控制单元，所述第四控制单元用于控制稀释后的所述掺杂气体吹扫通气管路的时间为1h～6h。

10.一种外延晶圆，其特征在于，所述外延晶圆通过权利要求1至6任一项所述的外延生长方法制备得到。

技术总结
本发明实施例公开了一种外延生长方法、系统及外延晶圆。所述外延生长方法包括：根据掺杂气体的提高后的第一流量，获得用于稀释所述掺杂气体的稀释气体的降低后的第二流量；将所述掺杂气体按照所述提高后的第一流量以及所述稀释气体按照所述降低后第二流量在预设的时间段内进行混合以稀释所述掺杂气体；将稀释后的所述掺杂气体以待加工的外延晶圆的目标电阻率所对应的第三流量通入反应腔室中用于外延生长。

技术研发人员：孙毅,金柱炫,张奔
受保护的技术使用者：西安奕斯伟材料科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15