[發(fā)明專利]一種外延工藝腔體溫度校準(zhǔn)的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410174739.4
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103938269A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹威;江潤峰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: C30B25/16
• 分類號: C30B25/16
• 代理公司: 上海天辰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;林彥之

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路中襯底的外延工藝領(lǐng)域，特別涉及一種外延工藝腔體溫度校準(zhǔn)的方法。

背景技術(shù)

外延生長是在在單晶襯底(基片)上生長一層有一定要求的、與襯底晶向相同的單晶層，猶如原來的晶體向外延伸了一段。外延層可以是同質(zhì)外延層(即本征外延層)或異質(zhì)外延層；同質(zhì)外延層為生長外延層和襯底為同一材料，例如在硅(Si)襯底上生長硅(Si)外延層，異質(zhì)外延層為外延生長的薄膜材料和襯底不同，例如在硅(Si)襯底上生長硅鍺(SiGe)外延層。生長外延層有多種方法，但采用最多的是氣相外延工藝。根據(jù)生長方法可以將外延工藝分為兩大類：全外延和選擇性外延。

反應(yīng)中，通常將氫氣(H2)作為載體，攜帶四氯化硅(SiCl4)或三氯氫硅(SiHCl3)、硅烷(SiH4)或二氯氫硅(SiH2Cl2)等進(jìn)入置有硅襯底的反應(yīng)室，在反應(yīng)室進(jìn)行高溫化學(xué)反應(yīng)，使含硅反應(yīng)氣體還原或熱分解，所產(chǎn)生的硅原子在襯底硅表面上外延生長。硅片外延生長時，常需要控制摻雜，以保證控制電阻率。由于本征硅的導(dǎo)電性能很差，其電阻率一般在200ohm-cm以上，通常在外延生長的同時還需要摻入雜質(zhì)氣體來滿足一定的器件電學(xué)性能。雜質(zhì)氣體可以分為N型和P型兩類：常用N型雜質(zhì)氣體包括磷烷(PH3)和砷烷(AsH3)，而P型則主要是硼烷(B2H6)。

在工業(yè)生產(chǎn)中硅片生產(chǎn)通常出現(xiàn)四種缺陷，包括薄霧(haze)，滑移線(slip?line),堆跺層錯(stacking?fault)和穿刺(spike)，這些缺陷的存在對器件性能存在很大影響，可以導(dǎo)致器件漏電流增大甚至器件完全失效而成為致命缺陷。其中，消除這些缺陷的辦法其中一個重要途徑是檢查片內(nèi)工藝溫度分布是否均勻。

在現(xiàn)有外延工藝腔體溫度控制方法中，機(jī)臺通過紅外線溫度計測量溫度，但是紅外線溫度計測量的機(jī)臺溫度值與熱偶測量的機(jī)臺腔體實(shí)際溫度值往往存在偏差,而機(jī)臺腔體實(shí)際溫度的不準(zhǔn)確往往導(dǎo)致外延層的生長存在厚度熱點(diǎn)。原因有以下幾點(diǎn)：首先，紅外線溫度計測量雖采取多點(diǎn)定點(diǎn)測量，但在實(shí)際工藝中測量的位置有限，不能完全反應(yīng)整個腔體的溫度分布梯度情況，同時多點(diǎn)測量費(fèi)時費(fèi)力。其次，檢測不到腔體中存在的熱點(diǎn)；在外延生長過程中，外延同時會淀積在腔體石英鐘罩及氣體管路上，設(shè)備異常時會使腔體某些局部區(qū)域可能覆蓋較厚的外延，造成局部溫度偏差，造成紅外溫度計定點(diǎn)測量不到。此外，腔體局部的溫度偏差會阻礙熱傳導(dǎo)，一方面會造成環(huán)境溫度不均勻，工藝異常，熱點(diǎn)區(qū)域石英外壁外延層脫落，造成工藝腔體污染，同時腔體溫度不均勻會造成石英組件破裂。

因此，紅外線溫度計測量的機(jī)臺溫度值與機(jī)臺腔體實(shí)際溫度值往往存在偏差，即紅外線溫度計測量的溫度值在正常工作溫度范圍內(nèi)，但機(jī)臺腔體的溫度已超過正常的溫度范圍，導(dǎo)致外延層的生長出現(xiàn)厚度熱點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員急需提供一種外延工藝腔體溫度校準(zhǔn)的方法，可及時調(diào)控機(jī)臺腔體溫度，使機(jī)臺腔體溫度保持在正常工作溫度內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)是提供了一種外延工藝腔體溫度校準(zhǔn)的方法，在生產(chǎn)工藝監(jiān)控過程中，可及時調(diào)控機(jī)臺腔體溫度，使機(jī)臺腔體溫度保持在正常工作溫度內(nèi)。

本發(fā)明提供的一種外延工藝腔體溫度校準(zhǔn)的方法，包括：

步驟S01、建立硅本征外延層厚度-機(jī)臺腔體溫度的映射關(guān)系；其中，所述步驟S01具體包括：

步驟S011、提供若干硅襯底，且在各硅襯底上依次形成硅鍺外延層和硅本征外延層；其中，所述各硅本征外延層預(yù)設(shè)為不同的厚度；

步驟S012、針對不同厚度的硅本征外延層，分別記錄熱偶測量機(jī)臺腔體的實(shí)際溫度，進(jìn)而將各硅本征外延層厚度值和機(jī)臺腔體溫度值一一對應(yīng),形成硅本征外延層厚度-機(jī)臺腔體溫度的映射關(guān)系；

步驟S02、生產(chǎn)工藝監(jiān)控過程中，根據(jù)硅本征外延層厚度-機(jī)臺腔體溫度的映射關(guān)系，通過溫度調(diào)節(jié)裝置校準(zhǔn)機(jī)臺腔體的溫度；其中，所述步驟S02具體包括：

步驟S021、通過光學(xué)測量硅本征外延層的厚度分布，檢查硅本征外延層是否存在局部厚度超過預(yù)設(shè)閾值；

步驟S022、若硅本征外延層存在局部厚度超過預(yù)設(shè)閾值，則根據(jù)硅本征外延層厚度-機(jī)臺腔體溫度的映射關(guān)系，通過溫度調(diào)節(jié)裝置校準(zhǔn)機(jī)臺腔體的溫度。

優(yōu)選的，所述步驟S011中，所述硅鍺外延層中鍺濃度為固定值且鍺濃度無梯度分布。

優(yōu)選的，所述硅鍺外延層中鍺濃度為10％。

優(yōu)選的，所述步驟S011中，首先采用烘烤工藝去除所述硅襯底表面的自然氧化層及表面的雜質(zhì)。