CN1021528C - 半导体气相外延的减压方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种半导体气相外延的减压方法及系统。方法特征是外延气压在10～500托下进行外延生长，反应后的气体被抽走。系统特征包括出水管、喷水腔组成的水抽气射流循环装置。出水管的喷水嘴在喷水腔内。反应室与排气管间设置了真空压力计、调节截止阀，排气管出气口接入喷水腔。该方法及系统具有降低外延生长温度、抑制自掺杂，提高外延层厚度和电阻率均匀性等效果；并具有气流＞10升/分，压力10～500托能长时间工作，排气量大、耐腐蚀等优点。
Description
本发明涉及一种用于晶体生长的方法及其系统，具体地说，是一种制备半导体外延片的方法及其系统。
目前制备半导体器件的外延片，是硅源气、氢气、掺杂气一起以＞10升/分经射频加热线圈加热分解，淀积在硅片衬底上生成硅外延层，分解后的气体被排出室外。该系统是由硅源气阀门、流量计，氢气阀门、流量计，掺杂气阀门、流量计，总阀门，反应室，套在反应室外围的射频加热线圈，置于反应室内的石英支架、石墨基座，排气管组成。当前虽然外延行家们一致认为，气相外延压力大小是影响半导体外延层各项参数的一个重要因素，但是这种半导体气相外延的方法及其系统，不能方便地实现半导体气相减压外延。
根据上述情况，本发明的目的是提供一种半导体气相外延的减压方法及其系统。
半导体气相减压外延可改善外延层的各项参数。本发明的目的是通过下述方法和系统实现的。
半导体气相外延的减压方法特征是：硅源气、氢气、掺杂气一起在反应室内气压为10～500托下进行外延生长，硅源气反应后的气体由水抽气射流循环装置抽走。
为实现上述方法而专门设计的气相减压外延系统是：由水池、进水管、增压泵、出水管、喷水腔构成的一个水抽气射流循环装置，出水管的喷水嘴在喷水腔内。在反应室与排气管之间设置了真空压力计、调节截止阀。排气管出气口接入喷水腔。
本发明的方法及其系统具有降低外延生长温度，明显地抑制外延
过程中的气相自掺杂，显著地提高外延层厚度和电阻率均匀性，使衬底-外延层之间界面过渡区宽度变窄，图形完整性更好，淀积速率高等效果。并具有以下优点：在气流＞10升/分，反应室内压力为10～500托的条件下能长时间的工作;水抽气射流循环装置可安装在室外，远离反应室，安全可靠，无振动、无噪音;压力可调，压缩比大，排气量大，耐腐蚀;结构简单，安装维护操作简便，成本低。
图1是本发明的原理示意图。
下面结合附图详细描述本发明的最佳实施方案。
参照附图，硅烷气，也可以是四氯化硅、二氯二氢硅，由阀门1、流量计2控制，氢气由阀门3、流量计4控制，n（或P）型掺杂气由阀门5、流量计6控制。经过流量计2、4、6后，互相接通，通过总阀门7进入反应室8的入口处。射频加热线圈9套在反应室8外围中间部位。反应室8内中间部位置有石英支架10，石英支架10上面放置石墨基座11，石墨基座11上能放置外延衬底片进行外延。反应室8的另一头为出气口，在出气口和排气管14之间设置了真空压力计12、调节截止阀13。调节截止阀13也可以设置在流量计2、4、6与反应室8之间。水抽气射流循环装置是由水池15、进水管17、增压泵18、出水管19和喷水腔20组成。出水管19的喷水嘴在喷水腔20内。水池15也可以是水箱，它的侧面有溢水管16。排气管14的出气口接入喷水腔20。
操作过程是先在石墨基座11上放置外延衬底，对反应室8进行密封。然后开动增压泵18，使水池15内的水由进水管17到增压泵18进行增压后，通过出水管19由喷水嘴在喷水腔20内向水池15中高速喷出，起到抽气的作用，这就构成了水抽气射流循环装置。这时打开调节截止阀13，对反应室8进行抽空，真空压力计12可读
出反应室内压力大小。接通射频加热线圈9，对反应室8中间部位包括外延衬底片进行加热。最后打开氢气阀门3，使流量计4的读数为＞10升/分;硅烷气阀门1，使流量计2的读数为0.3升/分;n（或P）型掺杂气阀门5，使流量计6的读数为50毫升/分;同时打开总阀门7，由调节截止阀13控制反应室8内的气压为200托。使硅烷气在反应室8内通过高温区域反应或分解，对外延衬底片进行外延生长，生长时间视外延层要求厚度而定。
Claims (7)
1、一种半导体气相减压外延的减压方法，其中包括硅源气、氢气、掺杂气一起以＞10升/分经射频加热线圈加热分解，淀积在衬底上生成的外延层，本发明的特征在于所述硅源气、氢气、掺杂气一起在10～500托气压下进行外延生长，反应后的气体由水抽气射流循环装置抽走。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述气压是200托。
3、一种使用权利要求1所述方法而专门设计的气相减压外延系统，其中包括阀门〔1〕、流量计〔2〕，阀门〔3〕、流量计〔4〕，阀门〔5〕、计量计〔6〕，反应室〔8〕及套在其外围的射频加热线圈〔9〕、置于其内的石英支架〔10〕、石墨基座〔11〕，排气管〔14〕，本发明的特征在于由水池〔15〕、进水管〔17〕、增压泵〔18〕、出水管〔19〕、喷水腔〔20〕构成的水抽气射流循环装置。出水管〔19〕的喷水嘴在喷水腔〔20〕内，在反应室〔8〕与排气管〔14〕之间设置了真空压力计〔12〕、调节截止阀〔13〕，排气管〔14〕出气口接入喷水腔〔20〕。
4、根据权利要求3所述的气相减压外延系统，其特征在于调节截止阀〔13〕也可以设置在流量计〔2、4、6〕与反应室〔8〕之间。
5、根据权利要求3所述的气相减压外延系统，其特征在于流量计〔2、4、6〕与反应室〔8〕之间可以设置一个总阀门〔7〕。
6、根据权利要求3所述的气相减压外延系统，其特征在于水池〔15〕侧面可以设置一个溢水管〔16〕。
7、根据权利要求4或5所述的气相减压外延系统，其特征在于水池〔15〕侧面可以设置一个溢水管〔16〕。
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