改善鍺矽發射極多晶矽摻雜擴散均一性的方法
2023-05-04 21:09:46 1
專利名稱：改善鍺矽發射極多晶矽摻雜擴散均一性的方法
技術領域：
本發明涉及半導體集成電路製造領域，特別是涉及一種改善鍺矽發射極多晶矽摻雜擴散均一性的方法。
背景技術：
多晶矽摻雜工藝在半導體中的應用非常普遍，可以說只要是MOS器件幾乎都不得不有這部分工藝。然而，由於多晶矽中的晶粒尺寸較大，同時摻雜雜質在晶粒中的擴散速度與在晶界中的擴散速度有很大的差別，因此，摻雜後的擴散在多晶矽中的分布極不均勻。對於普通的MOS器件，由於有柵氧層的阻擋，後續在退火作用後，這種擴散的不均勻性對器件的特性影響不會太大，但是在特殊器件的製備工藝中，這種擴散的不均勻性就會明顯地影響器件性能的穩定性。在鍺矽工藝中，發射極一般是利用多晶矽摻雜製成，從而獲得較大的電流放大係數β。然而，為了保證多晶矽在爐管中厚度一致的要求，在爐管的不同位置需要設定不同的溫度，由此導致在爐管的不同位置多晶矽的晶粒尺寸出現差別，從而導致後續多晶矽摻雜後擴散的不均勻性，如圖1所示，EB結(發射區/基區)中的擴散結深不穩定，最終導致發射極短路電流放大係數β的穩定性出現了問題。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種改善鍺矽發射極多晶矽摻雜擴散均一性的方法，它可以確保鍺矽器件發射極短路放大係數的穩定性。為解決上述技術問題，本發明的改善鍺矽發射極多晶矽摻雜擴散均一性的方法，該方法在低壓化學氣相澱積多晶娃時，米用了 590 620°C的低溫。較佳的，在完成多晶矽澱積後，在關閉反應氣體的同時，對多晶矽進行退火處理。本發明通過低溫澱積多晶矽，並在澱積完成後加入退火步驟，改善了鍺矽發射極多晶矽摻雜後，雜質的擴散均一性，從而確保了鍺矽發射極短路電流放大係數的穩定性。
圖1是用現有工藝製備的錯娃發射極多晶娃中，晶粒尺寸大小不一，慘雜後雜質擴散不均勻的示意圖。圖中，圈表示晶粒，箭頭表示摻雜雜質的擴散方向。圖2是本發明實施例低溫澱積而成的多晶矽中，摻雜雜質的擴散示意圖。圖中，圓圈表不晶粒，箭頭表不慘雜雜質的擴散方向。圖3是本發明實施例低溫澱積形成的多晶矽膜與普通多晶矽膜的短路電流放大係數β的實驗值對比圖。
具體實施例方式為對本發明的技術內容、特點與功效有更具體的了解，現結合圖示的實施方式，詳述如下:
本實施例通過以下工藝步驟來改善鍺矽發射極多晶矽摻雜後的擴散均一性:首先，在爐管中用低壓化學氣相沉積方法澱積多晶矽時，將爐管的平均溫度設定為590 620°C的低溫，壓力設定在300 800毫託。如此澱積後形成的多晶矽膜層中，晶粒的尺寸小而均一，在摻雜後，雜質的擴散就主要通過晶界來完成，如圖2所示，由於雜質較少通過晶粒來擴散，因此，雜質在多晶矽中的擴散速度基本上相同，從而能夠得到較為穩定的EB結結深和短路電流放大係數β，且β的值也會比較高，如圖3所示，低溫澱積形成的多晶矽膜的β值比普通多晶矽膜的β值有明顯的提高，並且從長期的數據來看，穩定性也有較大的提聞。然後，在完成多晶矽澱積，關閉反應氣體的同時，再增加一個退火步驟，即通過調整爐管內各位置的溫度梯度，對多晶矽進行退火處理。退火的起始溫度設定為前步低溫澱積多晶娃的最聞反應溫度，壓力設定為50 800暈託。由於多晶娃中的晶粒尺寸和溫度相關，且晶粒尺寸會在高反應溫度下繼續變化，所以通過退火的方法可以使爐管內不同位置的多晶矽晶粒尺寸比較接近，從而使爐管內不同位置多晶矽中的摻雜雜質得到均勻的擴散，最終保證了放大係數β的穩定性。
權利要求
1.改善鍺矽發射極多晶矽摻雜擴散均一性的方法，其特徵在於，在低壓化學氣相澱積多晶矽時，採用590 620°C的低溫。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，澱積多晶矽時，壓力值設定為300 800暈託。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，還包括步驟:完成多晶矽澱積後，在關閉反應氣體的同時，對多晶矽進行退火處理。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，退火的起始溫度為低溫澱積多晶矽時的最高反應溫度。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，退火時，壓力設定為50 800毫託。
全文摘要
本發明公開了一種改善鍺矽發射極多晶矽摻雜擴散均一性的方法，該方法在進行低壓化學氣相澱積多晶矽時，將爐管平均溫度設定為590～620℃的低溫。該方法通過低溫澱積多晶矽，改善了鍺矽發射極多晶矽摻雜後，雜質的擴散均一性，從而確保了鍺矽發射極短路電流放大係數的穩定性。
文檔編號H01L21/223GK103177940SQ20111044272
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月26日 優先權日2011年12月26日
發明者劉繼全, 孫勤, 陳帆 申請人:上海華虹Nec電子有限公司