PL129134B1 - Process for silicon epitaxial growth - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób osadzania krzemowych warstw epitaksjalnych o rezystywnosci 0,5-r5£2cm i grubosci 3-MOjLim, domieszkowanych borem na podlozu o rezystywnosci 0,003^0,1H cm, domiesz¬ kowanym borem.Dotychczas krzemowe warstwy epitaksjalne osadzone sa metoda redukcji czterochlorku krzemu SiCI4 w wodorze H2 w temperaturze 1160-M 190°C przy szybkosci osadzania 0,8-M,0 /z/min., lub metoda pirolizy sila¬ nu SiH4 w wodorze H2 w temperaturze 1050°-M080°C, przy szybkosci osadzania warstwy 0,2-K),3/zm/min.Krzemowe warstwy epitaksjalne domieszkowane borem osadzane metoda redukcji czterochlorku krzemu SiCU w wodorze H2 na podlozu krzemowym o rezystywnosci <0,112 cm, domieszkowanym borem- charakteryzuja sie malym gradientem koncentracji domieszki w obszarze granicznym podloze-warstwa epitaksjalna. Ten maly gradient koncentracji domieszki powoduje duza róznice miedzy gruboscia metalurgiczna i zlaczowa warstwy epitaksjalnej. Grubosc metalurgiczna warstwy okreslona jest metoda bledów ulozenia podczas, gdy grubosc zlaczowa metoda barwienia szlifu.Przyczyna duzej róznicy miedzy gruboscia metalurgiczna i zlaczowa warstwy epitaksjalnej jest zjawisko autodomieszkowania i dyfuzja domieszki z podloza spowodowana wysoka temperatura procesu osadzania (1160^-1190°C). Natomiast krzemowe warstwy epitaksjalne domieszkowane borem osadzane metoda pirolizy silanu SiH4 w wodorze H2 na podlozu krzemowym o rezystywnosci <0,112 cm, domieszkowanym borem maja duzy gradient koncentracji domieszki w obszarze granicznym podloze-warstwa epitaksjalna i wówczas grubosc zlaczowa jest w przyblizeniu równa grubosci metalurgicznej warstwy. Wada tej metody jest zbyt mala szybkosc osadzania, która w przypadku wytwarzania wartstw epitaksjalnych o gubosciach 3zm (dlugi czas osadzania) powoduje duze zuzycie silanu SiH4, oraz zmniejszenia wydajnosci reaktorów do epitaksji.Celem wynalazku jest wyeliminowanie wad znanych sposobfar* i opracowanie sposobu osadzania warstw epitaksjalnych o duzym gradiencie koncentracji domieszki w obszarze granicznym podloze-warstwa epitaksjalna przez zmniejszenie autodomieszkowania i dyfuzji domieszki z podloza, przy zachowaniu perfekcji krystalogra¬ ficznej warstwy, wymaganej do produkqi elementu/y pólprzewodnikowych w mikroelektronice.Istote wynalazku stanowi wytwarzanie warstwy epitaksjalnej w pierwszym etapie przez osadzanie metoda pirolizy silanu SiH4 w wodorze H2, a nastepnie osadzanie to kontynuowane jest metoda redukcji czterochlorku krzemu SiCI4 w wodorze: H2. Krzemowa warstwa epitaksjalna domieszkowana borem osadzona jest w tempera-129134 \ turze 1100-M 130°C, o grubosci 0,4-K),6/im metoda pirolizy silanu SiH4 w wodorze H2 z szybkoscia 0,8-M,1 //m/min., a nastepnie osadzanie warstwy kontynuowane jest metoda redukcji czterochlorku krzemu SiCI4 w wodorze H2 z szybkoscia 0,5-K),7 //m/min.Sposób wedlug wynalazku zostanie objasniony na przykladzie wykonania procesu osadzania warstwy epitaksjalnej.Krzemowe plytki podlozowe o rezystywnosci <0,ir2cm domieszkowane borem, po umieszczeniu w ko¬ morze reakcyjnej, podgrzewane sa do temperatury 1160-M190°C w atmosferze wodoru H2 i nastepnie trawione sa w mieszaninie wodór H2 - chlorowodór HCI. Po wyplukaniu chlorowodoru HCI z komory reakcyjnej i obnize¬ niu temperatrury wsadu do 1100°-M130°C, osadzana jest warstwa epitaksjalna o grubosci 0,4-K),6 /im z szybko¬ scia 0,8-M,1 /im/min. przez wprowadzenie do komory reakcyjnej silanu SiH4 i zwiazku domieszkujacego. Naste¬ pnie osadzanie warstwy kontynuowane jest z uzyciem czterochlorku krzemu SiCI4/ przy zamknietym doplywie silanu SiH4 do komory reakcyjnej, z szybkoscia 0,5-H),7 /im/min. przez czas potrzebny do otrzymania wymaganej grubosci warstwy epitaksjalnej. Po zakonczeniu procesu osadzania warstwy, wsad studzony jest w atmosferze wodoru H2 i wyjmowany z komory reakcyjnej po wyplukaniu jej azotem N2.Zaleta sposobu osadzania krzemowych warstw epitaksjalnych wedlug wynalazku jest otrzymanie warstw o róznicy grubosci metalurgicznej i zlaczowej <0,6 jum, przy grubosci metalurgicznej warstwy równej 10/im i o dobrej perfekcji krystalograficznej (gestosc bledówulozenia <10 cm"2; gestosc defektów punktowych obser¬ wowanych na mikroskopie w ciemnym polu <20 cm"2).Zastrzezenia patentowe , j 1. Sposób osadzania krzemowych warstw, epitaksjalnych o rezystywnosci 0,&f5f2cm i grubosci 3-rTO jtim, cjbmieszkowanych borem na podlozu o rezystywnosci 0,003-fO,112 cm, domieszkowanym borem, znamien¬ ny tym, ze w pierwszym etapie wytwarza sie warstwe epitaksjalna przez osadzanie metoda pirolizy silanu SiH4 w wodorze H2, a nastepnie osadzanie warstwy kontynuowane jest przez redukcje czterochlorku krzemu SiCI4 w wodorze H2- 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w pierwszym etapie osadza sie warstwe o grubosci 0,4r0,6/im z szybkoscia 0,8-M,1 /zm/min. w temperaturze 1100-M 130°C, a nastepnie osadzanie warstwy kon¬ tynuowane jest z szybkoscia 0,5-K),7 /xm/m'rn. w temperaturze 1100-M 130°C.I PracowniaPoligraficzna UP PRL. Naklad 100 cgz.Cena 100 zl PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe , j 1. Sposób osadzania krzemowych warstw, epitaksjalnych o rezystywnosci 0,&f5f2cm i grubosci 3-rTO jtim, cjbmieszkowanych borem na podlozu o rezystywnosci 0,003-fO,112 cm, domieszkowanym borem, znamien¬ ny tym, ze w pierwszym etapie wytwarza sie warstwe epitaksjalna przez osadzanie metoda pirolizy silanu SiH4 w wodorze H2, a nastepnie osadzanie warstwy kontynuowane jest przez redukcje czterochlorku krzemu SiCI4 w wodorze H2-
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w pierwszym etapie osadza sie warstwe o grubosci 0,4r0,6/im z szybkoscia 0,8-M,1 /zm/min. w temperaturze 1100-M 130°C, a nastepnie osadzanie warstwy kon¬ tynuowane jest z szybkoscia 0,5-K),7 /xm/m'rn. w temperaturze 1100-M 130°C. I PracowniaPoligraficzna UP PRL. Naklad 100 cgz. Cena 100 zl PL