[发明专利]常压下P+衬底上生长N‑硅外延片的方法及外延片的应用

摘要

本发明公开了一种常压下P+衬底上生长N‑硅外延片的方法及应用，属于半导体外延材料制备领域，采用单片外延生长系统，衬底使用6英寸重掺B的P型IC片，晶向<111>，电阻率≤0.006Ω·cm，背封工艺为SiO2+POLY；外包覆电阻率0‑0.4Ω·cmP‑中阻；外延掺杂剂为PH3，硅源为SiHCL3；外延生长前，对外延生长系统进行腐蚀和基座包硅处理，采用高温变流量进腔室N型赶气，对衬底表面进行烘烤；外延生长使用高浓度N+外延层和低浓度N‑外延层两步外延法，在高浓度N+外延层之后进行H2吹扫赶气，然后N‑外延层生长。通过控制高浓度N+外延层的掺杂及厚度，增加基座包硅及外延前高温变流量进腔室N型赶气，可制备出低电容TVS器件用外延片，不影响常规N型参数批量生产。

主权项

一种常压下P+衬底上生长N‑硅外延片的方法，其特征在于，包括：常压下，采用单片外延生长系统，高纯石墨基座为硅片载体，保护气为超高纯H2；衬底：使用6英寸重掺B 的P型 IC片，晶向<111>，电阻率≤0.006Ω·cm，背封工艺为SiO2+POLY；衬底外包覆层：掺B，P‑中阻，晶向<111>，电阻率0‑0.4Ω·cm；外延：外延掺杂剂为PH3，硅源为SiHCL3，电阻率> 50Ω·cm，外延厚度10±1μm；外延生长前，对表面进行H2烘烤，烘烤温度和时间分别设定为1180±10℃和40±10s；外延生长前，对外延生长系统进行腐蚀和基座包硅处理，减少系统自掺影响；外延生长前，采用高温变流量进腔室N型赶气，H2变流量为160slm‑180slm‑160slm；外延生长过程中，生长温度为1170℃±10℃，硅源流量为4±0.5g/min，生长速率在1.1±0.1μm/min，H2流量为160±10 slm，在不影响生产效率同时，尽量降低生长速率，抑制图形漂移畸变；外延生长使用高浓度N+外延层和低浓度N‑外延层两步外延法，外延掺杂剂为PH3，高浓度N+外延层掺杂流量为低浓度N‑外延层掺杂流量4‑5倍，外延硅源为SiHCL3，高浓度N+外延层硅源流量与低浓度N‑外延层硅源流量相同，在高浓度N+外延层之后进行30±10s的H2 吹扫赶气，流量设定为160±10 slm，然后再开始低浓度N‑外延层生长。