[发明专利]硅基外延片厚度均匀性的改善方法

说明书

本发明提供了一种硅基外延片厚度均匀性的改善方法，其特征在于，适用于MOCVD高转速系统，改善方法包括：在硅衬底表面外延生长GaN层的过程中，调整石墨盘的转速至500～1200r/min，并根据石墨盘的转速通入匹配的气流，控制相应的温度和压力，其可改善晶圆片厚度的均匀性，有效解决了硅基外延片膜厚均匀性的技术问题，在实际应用中，该改善方法改善后的膜厚偏差可减少40％以上。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其是一种硅基外延片厚度均匀性的改善方法。

背景技术

MOCVD(金属有机化合物化学气相沉淀)机台分为高转速和低转速两种系统，低转速系统的机台包括德国AIXTRON公司的Crius系列和G系列，优点是均匀性好；高转速系统包括美国VEECO公司的K系列及国内中微半导体公司的D480、A7机台，由于其系统内不同位置的wafer线速度差异较大，导致气流差异大，进而导致同一晶圆表面厚度分布不均匀，如图1所示，同一晶圆片表面A处和B处厚度差异较大。再有，随着A/B处厚度差异的加大，会导致晶圆片产生翘曲(A/B处同时翘起)，出现外高内低的现象，导致中心位置的生长速率下降，进而导致晶圆片表面其他位置的厚度比A/B处的厚度都薄。

发明内容

为了克服以上不足，本发明提供了一种硅基外延片厚度均匀性的改善方法，有效解决现有技术中使用MOCVD高转速系统在硅衬底表面生长外延片时引起的外延片厚度分布不均匀的技术问题。

本发明提供的技术方案包括：

一种硅基外延片厚度均匀性的改善方法，适用于MOCVD高转速系统，所述改善方法包括：在硅衬底表面外延生长GaN层的过程中，调整石墨盘的转速至500～1200r/min(转/分钟)，并根据石墨盘的转速通入匹配的气流，控制相应的温度和压力。

进一步优选地，在通入的气流中，N₂的流量为10～64L/min，H₂的流量为65～150L/min(升/分钟)，NH₃的流量为35～65L/min。

进一步优选地，压力范围为100～200Torr(压强单位)。

进一步优选地，温度范围为900～1130℃(摄氏度)。

进一步优选地，所述硅衬底为2英寸、3英寸、4英寸、6英寸或8英寸硅晶圆。

本发明提供的硅基外延片厚度均匀性的改善方法，调整MOCVD高转速系统至低转速的同时控制通入相应的气流，在特定的压力和温度下生长GaN层，尤其是nGaN层的生长，石墨盘的转动速度调整后，图1中A/B处气流的差异变小，从而改善晶圆片的翘曲，减少中心位置和边缘位置厚度的差异，进而改善晶圆片厚度的均匀性，有效解决了硅基外延片膜厚均匀性的技术问题，在实际应用中，该改善方法改善后的膜厚偏差可减少40％以上。

附图说明

图1为现有技术中石墨盘表面放置4个晶圆片示意图；

图2为实施例1中石墨盘外圈生长的n型GaN层厚度示意图；

图3为实施例1中石墨盘内圈生长的n型GaN层厚度示意图；

图4为实施例2中石墨盘外圈生长的n型GaN层厚度示意图；

图5为实施例2中石墨盘内圈生长的n型GaN层厚度示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。