CN103177940A - 改善锗硅发射极多晶硅掺杂扩散均一性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改善锗硅发射极多晶硅掺杂扩散均一性的方法，该方法在进行低压化学气相淀积多晶硅时，将炉管平均温度设定为590～620℃的低温。该方法通过低温淀积多晶硅，改善了锗硅发射极多晶硅掺杂后，杂质的扩散均一性，从而确保了锗硅发射极短路电流放大系数的稳定性。

Description

改善锗硅发射极多晶硅掺杂扩散均一性的方法

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种改善锗硅发射极多晶硅掺杂扩散均一性的方法。

背景技术

多晶硅掺杂工艺在半导体中的应用非常普遍，可以说只要是MOS器件几乎都不得不有这部分工艺。然而，由于多晶硅中的晶粒尺寸较大，同时掺杂杂质在晶粒中的扩散速度与在晶界中的扩散速度有很大的差别，因此，掺杂后的扩散在多晶硅中的分布极不均匀。对于普通的MOS器件，由于有栅氧层的阻挡，后续在退火作用后，这种扩散的不均匀性对器件的特性影响不会太大，但是在特殊器件的制备工艺中，这种扩散的不均匀性就会明显地影响器件性能的稳定性。在锗硅工艺中，发射极一般是利用多晶硅掺杂制成，从而获得较大的电流放大系数β。然而，为了保证多晶硅在炉管中厚度一致的要求，在炉管的不同位置需要设定不同的温度，由此导致在炉管的不同位置多晶硅的晶粒尺寸出现差别，从而导致后续多晶硅掺杂后扩散的不均匀性，如图1所示，EB结(发射区/基区)中的扩散结深不稳定，最终导致发射极短路电流放大系数β的稳定性出现了问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种改善锗硅发射极多晶硅掺杂扩散均一性的方法，它可以确保锗硅器件发射极短路放大系数的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明的改善锗硅发射极多晶硅掺杂扩散均一性的方法，该方法在低压化学气相淀积多晶硅时，采用了590～620℃的低温。

较佳的，在完成多晶硅淀积后，在关闭反应气体的同时，对多晶硅进行退火处理。

本发明通过低温淀积多晶硅，并在淀积完成后加入退火步骤，改善了锗硅发射极多晶硅掺杂后，杂质的扩散均一性，从而确保了锗硅发射极短路电流放大系数的稳定性。

附图说明

图1是用现有工艺制备的锗硅发射极多晶硅中，晶粒尺寸大小不一，掺杂后杂质扩散不均匀的示意图。图中，圈表示晶粒，箭头表示掺杂杂质的扩散方向。

图2是本发明实施例低温淀积而成的多晶硅中，掺杂杂质的扩散示意图。图中，圆圈表示晶粒，箭头表示掺杂杂质的扩散方向。

图3是本发明实施例低温淀积形成的多晶硅膜与普通多晶硅膜的短路电流放大系数β的实验值对比图。

具体实施方式

为对本发明的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现结合图示的实施方式，详述如下：

本实施例通过以下工艺步骤来改善锗硅发射极多晶硅掺杂后的扩散均一性：

首先，在炉管中用低压化学气相沉积方法淀积多晶硅时，将炉管的平均温度设定为590～620℃的低温，压力设定在300～800毫托。如此淀积后形成的多晶硅膜层中，晶粒的尺寸小而均一，在掺杂后，杂质的扩散就主要通过晶界来完成，如图2所示，由于杂质较少通过晶粒来扩散，因此，杂质在多晶硅中的扩散速度基本上相同，从而能够得到较为稳定的EB结结深和短路电流放大系数β，且β的值也会比较高，如图3所示，低温淀积形成的多晶硅膜的β值比普通多晶硅膜的β值有明显的提高，并且从长期的数据来看，稳定性也有较大的提高。

然后，在完成多晶硅淀积，关闭反应气体的同时，再增加一个退火步骤，即通过调整炉管内各位置的温度梯度，对多晶硅进行退火处理。退火的起始温度设定为前步低温淀积多晶硅的最高反应温度，压力设定为50～800毫托。由于多晶硅中的晶粒尺寸和温度相关，且晶粒尺寸会在高反应温度下继续变化，所以通过退火的方法可以使炉管内不同位置的多晶硅晶粒尺寸比较接近，从而使炉管内不同位置多晶硅中的掺杂杂质得到均匀的扩散，最终保证了放大系数β的稳定性。

Claims (5)

1.改善锗硅发射极多晶硅掺杂扩散均一性的方法，其特征在于，在低压化学气相淀积多晶硅时，采用590～620℃的低温。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，淀积多晶硅时，压力值设定为300～800毫托。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括步骤：完成多晶硅淀积后，在关闭反应气体的同时，对多晶硅进行退火处理。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，退火的起始温度为低温淀积多晶硅时的最高反应温度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，退火时，压力设定为50～800毫托。

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