[发明专利]对外延基片减少高浓度参杂物外扩的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件制造的工艺方法，具体涉及一种对外延基片减少高浓度参杂物外扩的方法。

背景技术

现有的功率金属氧化物半导体器件(MOS)使用外延基片，其基片层的浓度大多在2E19 atoms/cm3以下，但是随着功率器件发展至今，其降低功耗、缩小单位晶体管面积的要求越来越高，不得不继续降低基片电阻，以提升晶体管特性。而主要方法不外乎用先进设备或其他参杂物提高参杂浓度。以N型基片来说，红磷(P)会渐渐替代砷(As)，成为N型杂质的主流，这样能将参杂浓度从2E19提高到7～8E19 atoms/cm3。但是采用红磷作为参杂物，在相同条件下磷的扩散速度远远高于砷，现有背面防扩散膜会在后续湿式工艺中被减薄。这样一来，就需要在基片制造时长很厚的氧化膜(1um以上)，大大增加制造成本。

基片加工工艺中对防止背面杂质外扩的方法，大多是采用一层多晶硅加氧化硅薄膜。而氧化硅薄膜是很容易被后序湿式工艺刻蚀的，对于一些高浓度的参杂基片，需要非常厚的氧化硅薄膜才能有效降低杂质外扩的浓度。而氧化硅太厚，制造成本会很高。

现有的背面薄膜层，不能有效控制高浓度参杂基片中的杂质扩散出来。在高温工艺中，影响同工序其他硅片的电特性，同时因为炉管也在到高浓度杂质扩散出来后，影响在该炉管作业的后续产品。

此外，基片制造工厂大多没有氮化硅成膜工艺，而且单一氮化硅薄膜应力大，容易造成基片破裂或者曲率半径过大，无法进行后续加工。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种对外延基片减少高浓度参杂物外扩的方法，使用该方法能降低制造成本，并能减少对后面工序的影响，减少高浓度参杂物的对外扩散。

为解决上述技术问题，本发明提供一种对外延基片减少高浓度参杂物外扩的方法，该方法采用在外延基片背面增加氮化硅薄膜。

所述的在外延基片背面增加氮化硅薄膜，采用低压沉积法使所述的外延基片背面在多晶硅、氧化硅的基础上生成氮化硅薄膜。

所述的低压沉积法会在硅片正面同时生成相同厚度的氮化硅薄膜，需要用干式刻蚀法刻除。

所述的干式刻蚀法采用四氟化碳为主的腐蚀气体。

该方法使用后，所述的外延基片背面由里到外依次为多晶硅、氧化硅、氮化硅薄膜。

本发明在外延基片进场后，进行清洗，随即用低压沉积法在硅片表面生成一层致密的氮化硅薄膜。接着用四氟化碳为主的腐蚀气体用干式刻蚀法刻除正面的氮化硅。此时，背面的氮化硅成长在氧化硅薄膜之上，应力较小，对后面的工序影响也很小。而有了氮化硅阻挡，背面氧化硅不会被后序工程去除，只要很薄的氧化硅层就能阻挡杂质外扩。

和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：为了解决现有技术的不足，本发明基于氮化硅薄膜良好的致密性，不易被一般湿式工艺刻蚀的能力，将其应用于硅片背面，从而起到减少杂质对外扩散的效果。其具体技术效果有：1、可以降低背面氧化膜的厚度要求(对于以磷为参杂物，浓度为8e19 atom/cm3的衬底基片，只需500A就可将外扩杂质浓度控制在1e10atom/cm3以下。2、使用该方法，除了热磷酸，其他后序湿式刻蚀、清洗工艺对背面氮化硅的刻蚀量都很小(10A/分钟以下)，而有效的保护了氧化硅薄层。3、背面氧化硅加氮化硅有效缓减单一氮化硅造成的应力大的问题。4、该方法合理利用氮化硅薄膜在热氧化过程中不易生长氧化硅的特点，运用简单的正面干刻工艺即实现图1中的结构。

附图说明

图1是本发明方法使用后的基片各层薄膜结构图；

图2是本发明实施例中基片的外扩浓度和氧化膜厚度的关系图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，使用本发明的方法后，基片的正面为单晶硅外延层，背面由里到外依次为多晶硅、氧化硅、氮化硅三层不同的薄膜，正面和背面之间是单晶硅衬底。

下面以参磷基片(浓度8E19 atoms/cm3)，背面薄膜组合为500A氧化硅加500A氮化硅为例介绍本发明的具体实施方式：

1)基片在进工厂后即进行全面清洗；

2)用低压化学气相沉淀(CVD)设备进行氮化硅膜成长(500A)；

3)对硅片双面进行刷洗；

4)进入干式刻蚀设备后，以四氟化碳气体为主，对硅片正面氮化硅进行全面刻蚀；

5)硅片全面清洗后进入后续加工流程。