[发明专利]静电感应器件制造中的染磷技术及相匹配的外延工艺无效

专利信息
申请号: 200810000646.4 申请日: 2008-01-11
公开(公告)号: CN101483137A 公开(公告)日: 2009-07-15
发明(设计)人: 李海蓉;李思渊;刘肃;王永顺;唐莹;李海霞 申请(专利权)人: 兰州大学
主分类号: H01L21/223 分类号: H01L21/223;H01L21/205
代理公司: 北京中恒高博知识产权代理有限公司 代理人: 夏晏平
地址: 730000甘肃*** 国省代码: 甘肃;62
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摘要:
搜索关键词: 静电感应 器件 制造 中的 技术 匹配 外延 工艺
【说明书】:

技术领域

发明涉及半导体器件制造技术,尤其涉及静电感应器件制造技术。

背景技术

在同种类型低阻衬底(n+,10-3Ωcm)上生长高阻外延层(n-,几十Ωcm)例如正外延(n-/n+)的技术在高频功率器件或一般的集成电路(IC)工艺中基本上解决了,各家技术略有差异,但主要方法基本相同,不外乎本征生长甚薄层,长时间吹氢驱杂,微掺杂外延。

但在静电感应器件(SID)包括静电感应晶体管(SIT)、静电感应晶闸管(SITH)以及双极型静电感应晶体管(BSIT)的制造技术中,我们不可避免的遇到的却是在非同类型的低阻衬底上生长出甚高阻的相反类型的外延层。说具体些,在掺杂浓度高达1018-19cm3的P+衬底上要求生长出掺杂浓度甚低(1014/cm3)的n-高阻外延层。这就提出了难度极大的两个技术问题:(1)反型杂质的严格补偿技术和(2)微量杂质的精确控制技术。这两种技术迄今在国内没有解决。其原因之一是因为除SID器件外一般的半导体器件或电路(IC)结构中并不牵涉到这种奇特的问题。反型高阻外延是SID的特殊结构所决定的特有的技术问题。

就物理本质来看,要在高掺杂(1018-19cm3)的P+衬底上生长出低掺杂(1014/cm3)的n-高阻外延层,首先要解决的是先对P+表面预处理使其有利于生长n-外延层。即用n型杂质对衬底上的P型杂质进行高精确度的严格的补偿。如补偿不到位,衬底表面仍保持P型(弱P型,P-),挥发出来的P型杂质的自掺杂效应会使生长的外延层呈现P-型。如补偿过头,则衬底表面呈n型或n+型,生长出的外延层会是n型低阻,达不到高阻的要求。这两种情况在外延过程是大量出现的,导致外延失败。因此补偿度的控制是很苛刻的,关系到外延的成败。

衬底表面的预处理(补偿)在外延过程中进行。这时要通过复杂的变掺杂技术,包括高浓度杂质补偿,吹氢(H2)驱杂,本征外延,吹H2驱杂,微掺杂外延等程序,不仅工序繁杂,且极难掌握,工艺的稳定性和重复性很差,难以用于工业大生产。鉴于此,我们经过二十多年的研究实践,进行了无数次试验,终于成功地找到了解决办法,就是本发明所描述的高阻外延前的染磷技术。

发明内容

本发明的目的之一为提供一种工艺简单,反型杂质能够高精度补偿且补偿度易于控制,适于工业化生产的静电感应器件制造中的染磷技术。

本发明的目的之二为提供与静电感应器件制造中的染磷技术相匹配的外延工艺。

实现上述目的的技术方案为:

静电感应器件制造中的染磷工艺:

在900—1000℃下,用N2和O2的混合气体通入管道,然后通三氯氧磷进行染磷,关三氯氧磷源后继续用N2和O2的混合气体通入管道,取出硅片,硅片不去除磷—硅玻璃(PSG)直接送入氧化炉中湿氧氧化,即得符合规格的染磷硅片(结深Xj=0.2μm,薄层电阻Rs>200Ω/口)。

本工艺在扩磷工序中进行。

外延工艺

采用SiCl4氢还原法,在1180—1185℃下,SiCl4源温控制在15—20℃,外延生长速率控制在0.5—0.8μm/min,外延生长前先吹H2驱赶反应室内的杂质4—6min,不掺杂外延(本征外延)生长1—2min,生长0.5—1.5μm的本征外延层,用以封闭硅片表面,防止杂质再挥发,再吹H22—4min进一步驱赶杂质,接着本征生长不掺杂的外延层15—25min,即可得到符合规格的n-外延片(Rs>104Ω/口,层厚10—12μm)。

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