[發明專利]通過離子注入晶片檢測外延爐臺溫場溫度的方法及校正外延爐臺溫場方法

有效

• 申請號: 201310513112.2
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103605388B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 王浩;鄒崇生
• 申請（專利權）人: 上海晶盟硅材料有限公司
• 主分類號: G05D23/24
• 分類號: G05D23/24;H01L21/66
• 代理公司: 上海脫穎律師事務所31259
• 代理人: 李強

技術領域

本發明涉及一種通過離子注入晶片檢測外延爐臺溫場溫度的方法及校正外延爐臺溫場方法。?

背景技術

外延即在硅單晶襯底上沿原來的晶向再生長一層硅單晶薄膜的工藝。硅外延片是制作半導體分立器件的主要材料，因為它既能保證PN結的高擊穿電壓，又能降低器件的正向壓降。硅外延片能讓雙極性電路（IC）的器件做在有重摻埋層的輕摻外延層上，形成生長的PN結，解決IC的隔離問題，因此它也是IC器件的主要原材料。?

外延片的襯底也稱為基板。其主要成分為單晶硅和摻雜劑，摻雜劑依不同的器件設計需要包含N型元素砷(As）、磷(Ph)、銻(Sb)和P型元素硼(B)，根據摻雜濃度的大小還可分為重摻和輕摻。?

對于半導體器件來說，需要外延層具有完美的晶體結構，而且對外延層的厚度、導電類型、電阻率及電阻均勻性等方面均有一定的要求。半導體的電阻率一般隨著溫度、摻雜濃度、磁場強度及光照強度等因素的變化而改變。?

外延層電阻率均勻性是衡量一個外延生產企業實力的重要指標之一，是一種制程能力高低的衡量指標。電阻率均勻性優良會保證后面工藝外延片上的每一個器件電性符合要求。若外延片電阻率均勻性不良，在后續工藝過程中，會大大增加邊緣器件報廢率，增加工藝成本及降低集成電路產品品質。而外延長晶時晶片各點的溫度是影響電阻率均勻性的重要條件之一，大量的實際生產數據和經驗說明越均勻的溫場生產的外延晶片整片電阻率均勻性越好，也越容易控制。?

不同的長晶溫度下，摻雜元素原子及硅原子沉積速率不同，在同一片晶片上表現出來的對外延后整體厚度和阻值均勻性有明顯的影響。并且如果溫度過高，則會造成晶片在長晶過程中碎裂，外延爐臺本身材料融化等問題；若溫度過低，則會導致外延工藝長成多晶硅，失去了半導體的特性。?

未經過溫度校正的同一外延機臺在不同時期或不同機臺不同時期進行外延長晶，即便是設定為同一工藝參數下，所長出的外延結構也有差異，該差異體現在由于實際長晶溫度不同而導致基板與外延層之間的過渡區的寬度有明顯的差異，在客戶端則造成崩潰電壓偏離原來設定值，進而導致后道器件失效。?

因此，確定溫場各處位置的溫度對于外延片的生產具有非常重要作用。常用的一種確定溫場溫度的方法是在溫場內設置測溫儀測量。但這種方法對外延機臺要求較高，生產成本高，同時，也無法在各個點均設置測溫儀，不適合廣泛使用。?

發明內容

本發明的目的之一是為了克服現有技術中的不足，提供一種通過離子注入晶片檢測外延爐臺溫場溫度的方法。?

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案實現：?

通過離子注入晶片檢測外延爐臺溫場溫度的方法，其特征在于，包括步驟，?

A、提供一離子注入晶片；?

B、將離子注入晶片升高至指定溫度T₁，然后降溫至常溫；?

C、檢測離子注入晶片多個點的電阻率ρ；?

D、根據電阻率與溫度的換算關系確定外延爐臺多個點的溫度值。?

優選地是，所述離子注入晶片的離子注入厚度為自晶片表面起不大于2μm。?

優選地是，所述離子選自B⁺、BF₂⁺、P⁺、As⁺、Sb⁺、Ar⁺中的一種。?

優選地是，所述晶片為襯底或外延片。?

優選地是，所述襯底為N型襯底或P型襯底；所述的N型襯底摻雜有砷、磷或銻；所述的P型襯底摻雜有硼。?

優選地是，所述的外延片的外延層為P型或N型；所述的N型外延層摻雜有砷、磷或?銻；所述的P型外延層摻雜有硼。?

優選地是，所述的溫度T₁為1080℃-1200℃。?

優選地是，采用四探針電阻率測量儀測量選定點的電阻率。?

優選地是，所述離子注入晶片為外延片；所述離子注入外延層內，外延層厚度為2μm以上。?

優選地是，步驟B中，離子注入晶片升高至指定溫度T₁，在該溫度T₁保持1-5分鐘。?

優選地是，電阻率與溫度的換算關系為T=1130℃-(ρ-348)/a；T為外延爐臺的溫度，單位是℃；ρ為電阻率，單位是ohm·cm；a為系數，取值為0.5～1.5。?