專利名稱：改善鍺硅膜層厚度均一性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種改善在硅片上淀積的鍺硅膜層的厚度均一性的方法。
背景技術(shù)：
鍺硅是繼硅和砷化鎵之后的一種重要的半導(dǎo)體材料，它具有優(yōu)于純硅的良好特性，且工藝上可與硅兼容，同時(shí)，鍺硅的成本低于砷化鎵，但采用鍺硅制作出來(lái)的器件和電路的性能卻幾乎可以達(dá)到砷化鎵等化合物半導(dǎo)體器件和電路的水平，因此，鍺硅技術(shù)已經(jīng)成為新一代微電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)是研究最多的一種鍺硅器件，以NPN結(jié)構(gòu)的器件為例，其工藝流程一般是:先在光片上生長(zhǎng)一層N型外延層，作為發(fā)射極(collector);然后刻蝕溝槽，并用介質(zhì)層填充，形成STI (淺溝槽隔離)，將有源區(qū)(AA)隔離；接著在有源區(qū)生長(zhǎng)一層P型的鍺硅單晶作為基區(qū)(base)，在隔離區(qū)生長(zhǎng)多晶，然后在單晶區(qū)域打開(kāi)一個(gè)窗口，并填充摻雜的N型多晶硅，形成一個(gè)NPN的類似三極管的結(jié)構(gòu)。對(duì)于PNP結(jié)構(gòu)的器件，只要在上述方法中，將N型材料與P型材料交換即可形成，工作原理不變。鍺硅膜層生長(zhǎng)的質(zhì)量(包括鍺硅膜的厚度、厚度均一性、摻雜濃度等)對(duì)器件的性能至關(guān)重要。由于熱預(yù)算的影響(thermal budget),—般鍺娃膜層的生長(zhǎng)都是在大約550 750°C的低溫下進(jìn)行的，所以反應(yīng)動(dòng)力學(xué)在鍺硅膜的生長(zhǎng)過(guò)程中起主導(dǎo)作用，鍺硅膜的厚度主要受溫度因素影響。在圖形片上，由于有源區(qū)的面積非常小，一般在1%以下，其熱量傳導(dǎo)可以比較迅速均勻地分布于整片硅片的區(qū)域，鍺硅膜厚度的面內(nèi)均一性(WIWNU)通?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整位于外延反應(yīng)腔的上部和下部的內(nèi)、外圈加熱燈的功率配比來(lái)達(dá)到較好的硅片面內(nèi)厚度均一性，如圖1所示。但是，對(duì)于有些產(chǎn)品，為了降低成本，會(huì)直接在集電極(Collector區(qū))的硅光片上淀積鍺硅層來(lái)作為基區(qū)(Base區(qū))，由于其實(shí)際的有源區(qū)為整片硅片，其熱量傳導(dǎo)情況與圖形片上完全不一樣，這樣的話，通過(guò)調(diào)整加熱燈的功率配比就比較難改善鍺硅膜層厚度的均一性，而鍺硅膜面內(nèi)厚度均勻性較差，可能會(huì)導(dǎo)致硅片中心與邊緣的電流放大系數(shù)差別較大，無(wú)法滿足器件的設(shè)計(jì)規(guī)格，并影響到良率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種改善鍺硅膜層厚度均一性的方法，它可以提高半導(dǎo)體產(chǎn)品的電性參數(shù)的面內(nèi)均一性。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的改善鍺硅膜層厚度均一性的方法，該方法在常規(guī)的鍺硅膜低溫外延生長(zhǎng)工藝中，在生長(zhǎng)鍺硅膜之前的任意一個(gè)或多個(gè)連續(xù)的步驟中，用常溫氣體吹承載硅片的基座，所述常溫氣體中不含有能夠刻蝕所述基座的氣體。本發(fā)明通過(guò)在生長(zhǎng)鍺硅膜前，先用大量的常溫氣體吹硅片基座，提高了硅片上熱量分布的均勻性，從而有效改善了后續(xù)淀積的鍺硅膜層厚度的面內(nèi)均一性，進(jìn)而提高了產(chǎn)品電性參數(shù)的面內(nèi)均一性和良率。此外，本發(fā)明無(wú)需另外增設(shè)氣體管路，因此不僅應(yīng)用方便,而且不會(huì)額外增加工藝成本。


圖1是在反應(yīng)腔內(nèi)，在硅片上低溫外延生長(zhǎng)鍺硅膜層的現(xiàn)有工藝示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例改善硅光片上淀積的鍺硅膜層厚度均一性的方法示意圖。圖3是采用本發(fā)明實(shí)施例的方法前后，在硅光片上生長(zhǎng)的鍺硅膜層的厚度對(duì)比圖。圖4是采用本發(fā)明實(shí)施例的方法前后，在硅光片上生長(zhǎng)鍺硅膜層后，測(cè)出的晶圓的電流放大系數(shù)對(duì)比圖(改善前后各取兩片晶圓測(cè)試)。
具體實(shí)施例方式為對(duì)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效有更具體的了解，現(xiàn)結(jié)合圖示的實(shí)施方式，詳述如下:以在硅光片上低溫外延生長(zhǎng)鍺硅膜為例，為了改善生長(zhǎng)的鍺硅膜層的厚度均一性，本實(shí)施例在鍺硅膜層生長(zhǎng)之前的任意步驟中，增加以下步驟:用大量的處于常溫下的氣體(例如，氫氣或者氮?dú)猓荒苁呛蓄愃坡然瘹涞纫卓涛g基座材料的氣體)，吹向承載娃片的基座，如圖2所不。該常溫氣體的流量要遠(yuǎn)大于鍺硅膜生長(zhǎng)時(shí)的反應(yīng)源氣體的流量，一般可以控制在20 50升/分鐘。通常溫氣體時(shí)，反應(yīng)腔內(nèi)的壓力與鍺硅膜外延生長(zhǎng)時(shí)反應(yīng)腔內(nèi)的壓力保持一致，并在5 800T之間。常溫氣體的流通管路可以使用現(xiàn)有的管路，即為了在清除反應(yīng)腔壁的鍺硅膜過(guò)程中保護(hù)基座底部不被刻蝕氣體損傷所設(shè)的管路。上述步驟可以在生長(zhǎng)鍺硅膜層前的任意一個(gè)步驟或多個(gè)連續(xù)的工藝步驟中進(jìn)行，但不可以在多個(gè)不連續(xù)的工藝步驟中穿插進(jìn)行，以避免溫度變化過(guò)于頻繁而影響效果。在現(xiàn)有的硅光片鍺硅膜低溫外延生長(zhǎng)工藝中，引入上述方法后，基座的溫度分布得到了明顯改善，從而改善了硅片的面內(nèi)溫度分布，進(jìn)而改善了淀積在硅片上的鍺硅膜層的厚度的面內(nèi)均一性，如圖3所示(圓圈部位)，硅片邊緣的鍺硅膜厚度明顯增加，淀積鍺硅膜后的硅片的電流放大系數(shù)也得到明顯改善，工藝窗口更寬，如圖4所示。另外，需要說(shuō)明的是，上述方法可以適用于所有反應(yīng)溫度在500 800°C之間的鍺硅膜低溫外延生長(zhǎng)工藝，包括圖形片上的鍺硅膜生長(zhǎng)工藝。
權(quán)利要求
1.改善鍺硅膜層厚度均一性的方法，其特征在于，在常規(guī)的鍺硅膜低溫外延生長(zhǎng)工藝中，在生長(zhǎng)鍺硅膜之前的任意一個(gè)或多個(gè)連續(xù)的步驟中，用常溫氣體吹承載硅片的基座，所述常溫氣體中不含有能夠刻蝕所述基座的氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述常溫氣體的流量大于生長(zhǎng)鍺硅膜時(shí)的反應(yīng)源氣體的流量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述常溫氣體的流量為20 50升/分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，反應(yīng)腔的壓力為5 800托。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述常溫氣體為氫氣或氮?dú)狻?br> 全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種改善鍺硅膜層厚度均一性的方法，該方法在常規(guī)的鍺硅膜低溫外延生長(zhǎng)工藝中，在生長(zhǎng)鍺硅膜前的任意一個(gè)或多個(gè)連續(xù)的工藝步驟中，用常溫氣體吹承載硅片的基座，所述常溫氣體中不含有能夠刻蝕所述基座的氣體。本發(fā)明通過(guò)用大量常溫氣體吹硅片基座，提高了硅片上熱量分布的均勻性，有效改善了后續(xù)生長(zhǎng)的鍺硅膜層厚度的面內(nèi)均一性，從而提高了產(chǎn)品電性參數(shù)的面內(nèi)均一性和良率。
文檔編號(hào)H01L21/20GK103137444SQ20111038843
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者錢志剛, 季偉 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司