[發(fā)明專利]外延片的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810835104.2
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN110767531B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王華杰;曹共柏;林志鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 上海新昇半導(dǎo)體科技有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/67
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 羅泳文

本發(fā)明提供一種外延片的制備方法，包括：1）第一襯底上生長外延層；2）測量外延層的第一實際厚度，獲得外延模擬厚度；3）對第二襯底拋光處理，測量其實際厚度，獲得襯底模擬厚度；4）將外延模擬厚度與襯底模擬厚度疊加獲得模擬疊加厚度，進(jìn)行平坦度參數(shù)計算，獲得平坦度預(yù)測參數(shù)；5）判定所述平坦度預(yù)測參數(shù)是否合格；6）若合格，則進(jìn)行實際外延生長，若不合格，則返工處理。本發(fā)明通過模擬方式直接預(yù)測襯底外延后平坦度的優(yōu)劣，并選擇模擬合格的外延片進(jìn)行實際外延，不合格的外延片則可直接返工處理，從而可以對外延片襯底進(jìn)行篩選，提高外延片平坦度性能與良率，同時可節(jié)省外延使用機(jī)時、減少晶片消耗以及外延設(shè)備損耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域及器件模擬領(lǐng)域，特別是涉及一種外延片的制備方法。

背景技術(shù)

外延生長是在單晶襯底(基片)上生長一層有一定要求的、與襯底晶向相同的單晶層的方法。外延生長技術(shù)發(fā)展于20世紀(jì)50年代末60年代初，為了制造高頻大功率器件，需要減小集電極串聯(lián)電阻。生長外延層有多種方法，但采用最多的是氣相外延工藝，常使用高頻感應(yīng)爐加熱，襯底置于包有碳化硅、玻璃態(tài)石墨或熱分解石墨的高純石墨加熱體上，然后放進(jìn)石英反應(yīng)器中，也可采用紅外輻照加熱。為了克服外延工藝中的某些缺點，外延生長工藝已有很多新的進(jìn)展：減壓外延、低溫外延、選擇外延、抑制外延和分子束外延等。外延生長可分為多種，按照襯底和外延層的化學(xué)成分不同，可分為同質(zhì)外延和異質(zhì)外延；按照反應(yīng)機(jī)理可分為利用化學(xué)反應(yīng)的外延生長和利用物理反應(yīng)的外延生長；按生長過程中的相變方式可分為氣相外延、液相外延和固相外延等。

現(xiàn)有的外延片的生長通常采用化學(xué)氣相沉積方法，其在拋光硅晶圓上再生長一層單晶硅薄膜，實現(xiàn)對硅晶圓表面質(zhì)量以及導(dǎo)電性能的改善調(diào)控，進(jìn)而應(yīng)用于IC芯片制造。

外延片性能參數(shù)主要包括平坦度，顆粒度，電阻值，膜厚值，金屬鐵雜質(zhì)含量。跟隨IC芯片晶體管小尺寸化發(fā)展，相應(yīng)硅片的各項參數(shù)要求也越來越高，尤其在表面平坦度、顆粒度方面。

外延片表面平坦度是半導(dǎo)體器件性能的重要影響參數(shù)，平坦度越好，器件良率與性能也越高。晶片平坦度通常采用局部平整度SFQR(Site Front Quadratic Range)參數(shù)進(jìn)行評價。如圖2所示，SFQR是在局部區(qū)域基于厚度值作出基準(zhǔn)線(Reference plane)，計算出該基準(zhǔn)線與最高點與最低點差值L。通常12寸晶圓選用26x8mm作為局部區(qū)域(Site)，將所述12寸晶圓劃分出324個局部區(qū)域(Site)，每個局部區(qū)域(Site)對應(yīng)一個局部平整度值(SFQR)，再選出其中較大值來評價整個晶片，其中，圖1顯示為晶片局部區(qū)域(Site)劃分示意圖，圖2顯示為SFQR定義示意圖。

外延片的平坦度一方面受外延過程的影響，一方面也會受襯底拋光晶圓的影響。良率是評價外延片制造過程能力的一項關(guān)鍵參數(shù)。原料來源，機(jī)臺穩(wěn)定性，并且外延片性能參數(shù)要求也逐漸提高，這些因素導(dǎo)致實際制造過程良率損失問題開始變的顯著。目前外延片平坦度量測主要安排在襯底實際外延后進(jìn)行，如圖3所示，首先，對晶圓進(jìn)行拋光處理并對晶圓進(jìn)行平坦度檢測，在拋光后的晶圓上生長外延層，最后采用平坦度測量設(shè)備對外延層進(jìn)行平坦度檢測，由于對外延層的平坦度檢測是在外延層制作完成后進(jìn)行，不合格的外延片很難再加以利用而造成廢片，會造成外延片生產(chǎn)良率的降低，且會浪費大量的原料資源及設(shè)備資源。

基于以上所述，提供一種可有效提高外延片良率，降低資源損耗及浪費的外延片的平坦度檢測方法實屬必要。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種外延片的制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中平坦度檢測是在外延層制作完成后進(jìn)行，容易造成外延片生產(chǎn)良率的降低，且會浪費大量的原料資源及設(shè)備資源的問題。