[发明专利]重掺PH衬底薄层外延过渡区的调控方法

说明书

技术领域

本发明涉及外延层的生长方法技术领域，尤其涉及一种重掺PH衬底薄层外延过渡区的调控方法。

背景技术

对于重掺PH衬底低压MOS器件用外延材料新品开发，电阻率（四探针，4PP测试）的测试结果受外延层过渡区影响大，过渡区越陡峭，4PP测试结果越高，过渡区越延缓，4PP测试结果越低；对于一般的外延工艺来说，外延电阻率可以通过调整掺杂剂量进行调整，外延厚度可以通过生长速率和生长时间进行调整，而外延过渡区还没有通用的方法进行调整。随着集成电路的发展，大尺寸低压MOS器件用外延材料的市场需求越来越大，目前市场上对于8英寸以上的低压MOS用外延材料需求量程井喷式发展。我们目前迫切需要一种能够准确控制重掺PH衬底低压MOS外延材料过渡区的调整方法。

外延生长过程中，过渡区的长度主要受外延炉型差异和生长温度等因素的影响，而对于同一炉型来说，在生长温度相同的情况下，主要受制于生长速率的影响，生长速率越高，过渡区越陡峭，生长速率越低，过渡区越延缓。常规的提升速率的方法，是加大TCS流量，产生大量的Si的沉积来获得相对相对高的生长速率，这样的方式有三方面的弊端，一是造成大量TCS的浪费，二是容易产生晶体缺陷，造成良率降低，三是获得过渡区陡峭幅度有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种重掺PH衬底薄层外延过渡区的调控方法，所述方法在不改变TCS流量的情况下，通过调整VENT管路和腔体之间的压力匹配，影响外延层生长速率，不会造成大量TCS的浪费，良率高，获得的外延层过渡区陡峭幅度大。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种重掺PH衬底薄层外延过渡区的调控方法，其特征在于包括如下步骤：

1）固定衬底外延生长时单片外延生长系统的温度和TCS流量；

2）在衬底外延生长时，CAP层生长和外延层生长使用相同的掺杂工艺；

3）在外延层生长时，改变单片外延生长系统中的VENT压力，使VENT压力大于或小于系统的chamber压力，调节外延层过渡区的陡峭程度。

进一步的技术方案在于：所述方法还包括：

外延生长前，对单片外延生长系统进行腐蚀和基座包硅处理的步骤，以及对衬底表面进行前抛光HCL处理，去除衬底表面残留的局部缺陷和S_iO₂的步骤。

进一步的技术方案在于：所述方法还包括如下步骤：

通过调整VENT压力，改变外延层过渡区的陡峭程度，并分别对相应的外延片进行扩展电阻剖面分析，使用四探针和生长速率共同监控重掺PH衬底低压MOS用外延片的过渡区的陡峭程度，使得外延层过渡区的陡峭程度与实际器件的要求匹配。

进一步的技术方案在于：采用ASME2000型单片外延生长系统，红外线灯阵列辐射加热，高纯石墨基座为衬底载体，保护气为超高纯H2气，纯度达到99.999999%以上。

进一步的技术方案在于：使用8英寸重掺PH衬底，晶向<100>，电阻率0.001-0.0015ohm.cm，supersealing背封工艺。

进一步的技术方案在于：固定单片外延生长系统的生长温度为1135℃，并固定TCS流量为7g/min。

进一步的技术方案在于：外延生长前，对单片外延生长系统进行充分去除自掺处理，在1190℃温度下，通入大流量HCL气体20slm/min，腐蚀掉残留的Si，并腐蚀基座上残留的Si时，H₂流量设定为10slm/min，腐蚀钟罩内壁上残留的Si时，加大H2流量至60slm/min。

进一步的技术方案在于：在cap层生长与外延层生长之间进行一段时间的H₂吹扫赶气。

进一步的技术方案在于：在外延生长时，保持单片外延生长系统中chamber的压力为790torr不变，将系统中VENT压力，按照两个方向进行调整，一：将VENT压力调低，低至与环境压力相同，即760torr，二：将VENT压力调高，根据ASM系统，最高调整至840torr。

进一步的技术方案在于：VENT压力的调整范围为760torr-840torr。