Способ получения эпитаксиальных слоев кремния Советский патент 1983 года по МПК C30B25/02 C30B29/06 

Изобретение относится к техноло гии полупроводниковых материалов, в частности к способу получения эпитаксиальных слоев кремния. Известен способ получения этипа сиальных слоев кремния осаждением из паро-газовой смеси на легирован ной бором нагретой подложке. Для подавления автолегирования на обра ную сторону подложки предварительн наносят защитный слой, в связи с чем необходима последующая химичес кая или механическая обработка лиц вой стороны подложки. Это усложняе и удорожает технологический процес С целью регулирования концентра ций бора в газовой среде и упрощен процесса предложено после нагревани подложки до рабочей температуры в реакционную камеру вводить пары воды в количестве не более 2 10 мол Предложенный способ не требует нанесения защитного елоя, обратную сторону подложки. В процессе осаждения при указанных условиях обеспечивается равномерньай фон автолегирования. Подложки размещают на поверхности карбидизированного графитового нагревателя, строго на участках, где они были расположены в предыдущем процессе. В зависимости от заданного номинала удельного сопротивления слоев акцепторного типа проводимости концентрация бора в нарастающем слое, обусловленная концентрацией бора в газовой фазе, регулируется за счет изменения коэффициента превращения бора при регулируемом изменении влагосодержания газовой фазы. При наращивании слоев донорного типа проводимости необходимость максимального уменьшения концентрации бора в слое практически требует увеличения мольной концентрации паров води в газовой фазе до 9 . Ю мол.%. Легирование донорными примесями производят любым из известных способов} изменение влагосодержания. не влияет на коэффициент превращения мьошьяка и фосфора. Процесс апитаксиального наращивания ведут преимущественно при 1250с,так как;, при этой температуре не наблюдается ухудшения структу ры нарастающего слоя при концентрациях водяных паров вплоть до 210 мол.%. Наоборот, значительно уменьшается количество дефектов упаковки. Во избежание заметного влияния на скорость роста гидролиза паров четыреххлористого кремния водяные пары следует вводить непосред ственно в реакци,с:1ную каме{)у.Поскольку при температурах 1160 . С водяные при точке росы выше -50° с окисляют кремний, необходимо после процесса роста производить отжиг при С для удаления остатков влаги из газовой фазы. Продолжительность отжига определяется геометрией реактора, расходом водорода и не превышает 1-5 мин, т.е. времени, принятого по существующей технологии. Пример 1. Эпитаксиальные слои кремния акцепторного типа проводимости с удельным сопротивлением 4-5 получают в эпитаксиальной установке вертикального типа на подложках КДБ 0,005 без защиты обратной стороны следующим образом. Подготовленные подложки марки КДБ0,005 устанавливают на карбидизированном графитовом пьедестале, после чего в соответствии с нормами действующей технологии пьедестал с подложками нагревают до температуры по.следних 1250 + 5 С при расходе водорода 2,4 . Затем через испаритель барботажного типа с деионизованной Jвqдoй .(удельное сопротивление 15 мг-Ом),термостатированный при 20 в с, пропускают водород при расходе 40 л/ч, который измеряется по ротаметру. Газовую смесь направляют непосредственно в реактор. Далее в последний подают пары четыреххлористого кремния и производят процесс эпитаксиального наращивания. По окончании процесса подачу водяных паров в реактор прекращают и его продувают водородом при расходе 4 5 нм/ч в течение 1-5 мин при температуре Подложек 1250 + . Пример 2. Эпитаксиальные слои кремния донорного типа проводимости с удельным сопротивлением 0,8 Ом-см получают еле дующим образом. Подготовленные подложки КДБ 0,005 , устанавливают на карбидизированном графитовом, пьедестале, после-чего в соответствии с нормами действующей технологии пьедестал с подложками нагревают до температуры последних 1250 + 5 С при расходе водорода 2 нм/ч. Затем через испаритель бар- ботажного типа с деионизованной водой (удельное сопротивление 415 мгОм), термостатированный при , пропускают водород при расходе 80 л/ч. С целью максимального снижения концентрации бора в слое влагосодержание газовой фазы может быть увеличено; Водяные пары подводят непосредственно в реактор. Далее в последний подают пары четыреххлористого кремния и проводят процесс этипаксиального наращивания. Легирование донорной примесью осуществляют одним из известных методов . По окончании процесса подачу в реактор водяных паро прекра3427557

щают и его продувают водородом при Трудоемкость и себестоимость расходе 4-5 нм/ч в течение 3-7 мин процесса снижаются более чем вдвое при температуре подложек 1250+30 С. по сравнению с известным способом.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭПИТАК- СИАЛЬНЫХ СЛОЕВ КРЕМНИЯ осаждениемих из паро-газовой смеси на легированной бором нагретой подложке, отличающийся тем, что, с целью регулирования концентрации бора в газовой фазе и упропде- ния .процесса, после нагревания подг- ложки до рабочей температуры в /реакционную камеру вводят пары воды В; количестве не .более 2 -Ю"' мол .%.