一种肖特基器件用重掺薄磷衬底上硅外延层的制备方法

摘要

本发明涉及一种肖特基器件用重掺薄磷衬底上硅外延层的制备方法,采用常压平板式外延炉,步骤包括，（1）利用纯度≥99.99%的氯化氢在高温下对外延炉基座进行抛光；（2）向外延炉内装掺磷硅衬底片，依次用纯度均≥99.999%的氮气和氢气吹扫外延炉腔体；（3）利用氯化氢气体对硅衬底片表面进行抛光；（4）采用大流量氢气对硅衬底片表面进行吹扫；（5）进行本征外延层的生长；（6）对外延炉反应腔室进行变流量吹扫；（7）进行掺杂外延层的生长。有益效果是外延层为厚度不均匀性<1%，电阻率不均匀性<1%，表面无层错、位错、滑移线、雾等缺陷，最佳条件下过渡区宽度可小于1um，完全满足肖特基器件对硅外延层的要求，提高了肖特基器件的性能和良率。

主权项

一种肖特基器件用重掺薄磷衬底上硅外延层的制备方法，其特征在于：步骤包括，（1）利用纯度≥99.99%的氯化氢在高温下对外延炉基座进行抛光，完全去除基座上的残余沉积物质，温度1170~1100℃、氯化氢气体流量3~5 L/min、刻蚀时间5~10 min，随后给石墨基座包上一层未掺杂多晶硅，生长原料为纯度≥99.95%的三氯氢硅气体，流量4~6 g/min、生长时间4~6 min，基座上包覆的多晶硅在外延过程中可以通过质量转移效应，包封住磷衬底的背面和侧面，抑制衬底杂质的挥发；（2）向外延炉基座片坑内装载厚度为290±10μm的掺磷硅衬底片，依次利用纯度均≥99.999%的氮气和氢气吹扫外延炉腔体8~10分钟，气体流量100~150 L/min；（3）利用氯化氢气体对硅衬底片表面进行抛光，去除表面微损伤层，改善晶格质量，采用氢气输送氯化氢进入反应腔室，氢气流量100~150 L/min、氯化氢流量1~3 L/min、温度1070~1100℃、时间1~2 min；（4）采用大流量氢气对硅衬底片表面进行吹扫，以将氯化氢抛光时产生的副产物以及吸附在衬底表面、基座表面的杂质完全去除，氢气流量220~250 L/min、时间2~5 min；（5）进行本征外延层的生长，采用不掺杂的三氯氢硅在衬底上生长本征外延层，对衬底表面及边缘处进行包封，阻止重掺衬底杂质的溢出，本征层生长温度1070~1090℃，利用高温快速本征生长方法，迅速完成包封，用氢气输送气态三氯氢硅进入反应腔室，氢气流量控制在100~150 L/min、三氯氢硅流量设定为4~7g/min、本征层生长速率控制在1~1.5μm/min、生长时间控制在0.5~1 min；（6）对外延炉反应腔室进行变流量吹扫，使衬底挥发的杂质被大流量的氢气带出反应腔，有效抑制非主动掺杂效应，该过程将氢气流量升高80~100L/min，流量上升时间为1~3 min、吹扫时间为4~6 min，随后将氢气流量降回原值，下降流量时间为1~3 min、吹扫时间为1~3 min，变流量吹扫总过程需进行1~3次；（7）进行掺杂外延层的生长，外延炉基座转速控制在3.0~5.0 r/min，生长温度1060~1070℃，相比于高于1100℃的常规外延工艺，采用较低的生长温度可以降低掺磷衬底杂质的反扩速率，有利于获得更好的电阻率均匀性和较窄的过渡区，用氢气输送气态三氯氢硅和磷烷掺杂剂进入反应腔室，氢气流量100~150 L/min、三氯氢硅流量4~7g/min、磷烷流量115~125sccm、外延层生长速率1~1.5 μm/min；（8）外延层生长达到预定厚度后开始降温，将氢气和氮气流量100~150 L/min，依次吹扫外延炉反应腔室8~10分钟，然后将外延片从基座上取出，利用傅里叶红外测试法对外延层的厚度及其均匀性进行测量，利用汞探针CV测试法对硅外延片的电阻率及其均匀性进行测量，利用扩展电阻测试法测量衬底与外延层之间的过渡区宽度。