硅外延片过渡区控制研究

表1
生长温度/℃ 1140 1140
HCl 抛光流量(slm) 2 2
HCl 抛光时间(min) 赶气时间/min
衬底电阻率/Ω•cm
过渡区宽度 μm
2
3
0.002~0.003
3.1
2
3
0.0035~0.0045
2.9
表2
生长温度/℃ 1140 1140
HCl 抛光流量(slm) 1 2
HCl 抛光时间(min) 赶气时间/min
衬底电阻率/Ω•cm
过渡区宽度 μm
2
3
0.002~-0.003
3.1
2
3
0.002~0.003
3.5
表3
生长温度/℃
HCl 抛光流量(slm)
HCl 抛光时间(min) 赶气时间/min
衬底电阻率/Ω•cm
过渡区宽度 μm
1140
2
1140
2
2
3
0.002-0.003
3.5
2
8
0.002-0.003
2.5
108
万方数据
关键词：硅外延；扩展电阻
1 引言 硅在高频领域的应用受到硅外延工艺的限制，高性能的器件 对外延片的质量有更高的要求。要求片内一致性要高，过渡区要 窄。材料是器件的基础，因此，生长出高质量的外延层成了制作高 性能器件的关键。但硅外延片加工过程中过渡区会表现的宽度不 一致，导致耐压存在差别。本文从几个方面过渡区的控制及改善 进行了实验深入分析。 2 实验分析 2.1 实验 2.1.1 不同衬底电阻率区间对过渡区的影响 外延时使用两种不同电阻率区间衬底，具体工艺参数见表 1。 对比可见，高电阻率衬底外延后过渡区宽度 2.9μm，低电阻率 衬底过渡区宽度 3.1μm。 高电阻率衬底电阻率比低电阻率衬底过渡区要窄。 2.1.2 HCl 前抛光工艺对过渡区的影响 HCl 气体用于在外延沉积之前蚀刻硅表面和去除表面损伤。 外延时使用两种流量 HCl 进行前抛光处理，具体工艺参数见表 2.
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硅外延片过渡区控制研究
冯丽华
河北普兴电子科技股份有限公司
摘 要：主要对硅外延工艺中影响外延材料过渡区的因素进行 了分析。从外延材料用衬底、HCl 前抛光、赶气时间和对外延材料 过渡区影响方面进行了重点研究，并采用不同衬底材料、工艺条件 进 行 了 对 比 试 验 ，总 结 了 制 备 外 延 材 料 时 在 过 渡 区 控 制 影 响 的 规律。
参考文献 ： [1] 陈鸿 . 快恢复二极管及缓冲层结构特性研究[D]. 华中科技大 学,2009. [2] 李智囊,侯宇 . 外延淀积过程中的自掺杂抑制[J]. 微电子学, 2003(2):118～123 [3] 张伟才,赵权,陶术鹤等 . 厚层硅外延用衬底的边缘处理[J]. 微纳电子技术, 2013(11): 739～742.
对比可见，HCl 前抛光流量为 2slm 时，外延后样品过渡区宽度 3.5μm，而 当 前 抛 光 流 量 改 为 1slm 时 ，SRP 分 析 过 渡 区 宽 度 为 3.1μm，降低 HCl 流量要有利于外延后材料过渡区的控制。
2.1.3 赶气时间对过渡区的影响 外延时使用两种赶气，具体工艺参数见表 3。 当 抛 光 后 赶 气 时 间 为 3 分 钟 时 ，外 延 后 样 品 过 渡 区 宽 度 3.5μm，而 当 赶 气 时 间 改 为 8 分 钟 时 ，SRP 分 析 过 渡 区 宽 度 为 2.5μm，由此可见增加本征后赶气时间在很大程度上可以降低过渡 区宽度。 3 结论 硅外延生长过程中由于受到自掺杂和生长系统内杂质的影 响，外延层过渡区表现的宽度不一致，为了产品电性的一致性，我 们对过渡区通过以下几个方面进行控制，控制衬底电阻率区间、 HCl 前抛光流量及本征后赶气时间，通过以上手段的实施，硅外延 过渡区满足了 8 英寸器件的材料指标要求，外延片出货量大幅度增 加，提升了国产硅外延材料的产业化水平。