8英寸薄层硅外延片的均匀性控制方法

8英寸(1英寸=2.54 cm)薄层硅外延片的不均匀性是制约晶圆芯片良率水平的瓶颈之一.研究了硅外延工艺过程中影响薄外延层厚度和电阻率均匀性的关键因素,在保证不均匀性小于3％的前提下,外延层厚度和电阻率形成中间低、边缘略高的“碗状”分布可有效提高晶圆的良率水平.通过调整生长温度和氢气体积流量可实现外延层厚度的“碗状”分布,但调整温区幅度不得超过滑移线的温度门槛值.通过提高边缘温度来提高边缘10 mm和6 mm的电阻率,同时提高生长速率以提高边缘3 mm的电阻率,获得外延层电阻率的“碗状”分布,8英寸薄层硅外延片的的边缘离散现象得到明显改善,产品良率也有由原来的94％提升至98.5％,进一步提升了8英寸薄层硅外延片产业化良率水平.     

平板式外延炉大尺寸硅外延层的均匀性调控

硅外延层是在硅单晶抛光衬底上采用化学气相沉积方法生长的一层单晶硅薄膜。本实验以150 mm的大尺寸硅抛光片为衬底生长高均匀性外延层，结合傅里叶变换红外线光谱分析（FT-IR）、电阻率测试仪等测试设备对外延层电学参数进行了分析。对平板式外延炉的流场、热场与厚度、电阻率均匀性的相互作用规律进行了研究，最终制备出表面质量良好、片内和片间不均匀性小于1%的外延层。     

衬底去边宽度对高阻厚层硅外延片参数的影响

硅外延片的参数受衬底以及外延层两方面影响,研究了衬底背面SiO2层边缘去除宽度(简称去边宽度)对高阻厚层硅外延片参数的影响.对比0、0.3和0.5 mm三种去边宽度硅外延片的参数发现,去边宽度对外延层厚度不均匀性没有影响,对外延层电阻率不均匀性影响巨大,外延层电阻率不均匀性与衬底去边宽度呈正比.衬底去边宽度也会影响外延片的外观、表面颗粒以及滑移线.进一步研究了去边宽度对后续制备MOS管在晶圆片内击穿电压分布的影响,发现去边宽度越宽,晶圆片内MOS管击穿电压差越大.综合考虑外延片及其制备器件参数,选择0.3 mm为制备高阻厚层硅外延片的最佳去边宽度,可以获得优良的外延片参数及器件特性.     

单片式外延炉在硅外延生产中的应用

使用单片式外延炉生产的硅外延材料具有良好的厚度和电阻率均匀性。该外延炉具有良好的系统气密性、较大的生产能力、大直径外延(150～300mm)加工能力、较广阔的应用范围等优点,已经成为国际上硅外延片生产的发展主流。利用单片炉的各种优点,在150～200mm重掺砷和P型衬底上外延、150mmBiCMOS薄层外延、150mmSiGe和SOI外延等领域进行了生产应用。将所得性能参数和批式外延炉性能参数进行比较,获得的性能参数试验结果在原有基础上得到了很大的提高。实验研究结果应用于实际批量生产。     

快速恢复外延二极管用150mm高均匀性硅外延材料的制备

利用PE3061D型平板式外延炉,在150mm的重掺As的硅单晶衬底上采用化学气相沉积(CVD)方法制备参数可控且高均匀性的外延层,通过聚光灯、原子力显微镜(AFM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、汞探针电容-电压测试仪(Hg CV)等测试设备分别研究了外延层的表面形貌、微粗糙度、厚度、电阻率以及均匀性参数。采用了基座浅层包硅技术、周期性滞留层杂质稀释技术、高温快速二次本征生长技术、温场流场调控技术等新型工艺技术,使外延层厚度满足(15±2%)μm,电阻率满足(15±2%)Ω·cm的设计要求,片内厚度和电阻率不均匀性达到<2%的水平。制备的硅外延材料应用于FRED的试产,击穿电压高于125V,晶圆的成品率达到90%以上,满足了120VFRED器件使用要求,实现了自主可控。     

功率VDMOS器件用硅外延材料研制

文章阐述了硅功率VDMOS器件的基本原理和器件结构,也展现了作为电力电子器件其广阔的应用领域,提出了功率VDMOS器件对硅外延材料的要求和发展方向。依据功率器件对外延片的要求,通过优化外延工艺程序和优化外延工艺参数,消除或减弱了自掺杂对电阻率均匀性的影响,消除了过渡区对厚度均匀性的影响,也较好地控制了外延层中的结构缺陷...     

用于先进CMOS电路的150mm硅外延片外延生长

随着大规模和超大规模集成电路特征尺寸向亚微米、深亚微米发展,下一代集成电路对硅片的表面晶体完整性和电学性能提出了更高的要求.与含有高密度晶体原生缺陷的硅抛光片相比,硅外延片一般能满足这些要求.该文报道了应用于先进集成电路的150mm P/P+CMOS硅外延片研究进展.在PE2061硅外延炉上进行了P/P+硅外延生长.外延片特征参数,如外延层厚度、电阻率均匀性,过渡区宽度及少子产生寿命进行了详细表征.研究表明:150mm P/P+CMOS硅外延片能够满足先进集成电路对材料更高要求,     

6英寸高均匀性P型硅外延片的工艺研究

主要进行了6英寸(152.4 mm)高均匀性P型硅外延片的生产工艺研究。利用PE-2061S型桶式外延炉,在重掺硼的硅衬底上化学气相沉积P/P+型硅外延层。通过流场调节工艺、基座包硅工艺、变流量解吸工艺、两步生长工艺等关键工艺的改进,对非主动掺杂效应进行了有效抑制,利用FTIR(傅里叶变换红外线光谱分析)、C-V(电容-电压测试)、SRP(扩展电阻技术)等测试方法对外延层的电学参数以及过渡区形貌进行了测试,得到结晶质量良好、厚度不均匀性<1%、电阻率不均匀性<1.5%的6英寸P型高均匀性硅外延片,各项参数均可以达到器件的使用要求。     

SiH_4－O_2体系LPCVD SiO_2薄膜的工艺及其应用

本文研究了ＳｉＨ４—Ｏ２体系ＬＰＣＶＤＳｉＯ２的工艺及设备。为了得到厚度均匀性好的薄膜，改进了反应气体的进气方式和装片舟的结构，获得了每炉１００片、直径为１００ｍｍ的硅片的膜厚不均匀性≤士５％的结果。     

150mm掺P硅衬底外延层的制备及性能表征

为适应肖特基二极管降低正向导通电压和制造成本的需要,采用150mm的掺P硅抛光片为衬底,通过化学气相沉积制备高阻硅外延层。利用傅里叶变换红外线光谱、电容-电压测试等方法对外延电学参数进行了测试和分析。对平板式外延炉的流场、热场与硅外延层厚度、电阻率均匀性的关系进行了研究。在此基础上采用周期变化的气流在外延层生长前反复吹扫腔体,进一步降低了非主动掺杂的不良影响,结合优化的流场和热场条件,最终制备出表面质量优、均匀性好的外延层,满足了厚度和电阻率不均匀性都小于1.0%的目标需求。采用该外延材料制备的肖特基二极管的正向导通电压降低了17.1%,显著减小了功耗,具备了良好的应用前景。