[發(fā)明專(zhuān)利]基于模擬方式獲得外延平坦度的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810837465.0
• 申請(qǐng)日: 2018-07-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110852021A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王華杰;曹共柏;林志鑫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海新昇半導(dǎo)體科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/30
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/30;H01L21/66
• 代理公司: 上海光華專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 羅泳文

本發(fā)明提供一種基于模擬方式獲得外延平坦度的方法，包括：1）提供第一襯底，在預(yù)設(shè)參數(shù)條件下，于第一襯底上生長(zhǎng)外延層；2）測(cè)量外延層的第一實(shí)際厚度，并對(duì)外延層進(jìn)行模擬以獲得外延層外延模擬厚度；3）提供第二襯底，測(cè)量第二襯底的第二實(shí)際厚度，并對(duì)第二襯底進(jìn)行模擬以獲得第二襯底的襯底模擬厚度；以及4）將外延模擬厚度與襯底模擬厚度進(jìn)行疊加以獲得模擬疊加厚度，對(duì)模擬疊加厚度進(jìn)行平坦度參數(shù)計(jì)算，獲得在預(yù)設(shè)參數(shù)條件下生長(zhǎng)的外延層的平坦度預(yù)測(cè)參數(shù)。本發(fā)明通過(guò)模擬方式直接預(yù)測(cè)襯底外延后平坦度的優(yōu)劣，從而可以對(duì)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(shí)可節(jié)省外延使用機(jī)時(shí)、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，特別是涉及一種基于模擬方式獲得外延平坦度的方法。

背景技術(shù)

外延生長(zhǎng)是在單晶襯底(基片)上生長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(diǎn)，外延生長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)和利用物理反應(yīng)的外延生長(zhǎng)；按生長(zhǎng)過(guò)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(zhǎng)通常采用化學(xué)氣相沉積方法，其在拋光硅晶圓上再生長(zhǎng)一層單晶硅薄膜，實(shí)現(xiàn)對(duì)硅晶圓表面質(zhì)量以及導(dǎo)電性能的改善調(diào)控。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(píng)價(jià)。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(jì)算出該基準(zhǔn)線與最高點(diǎn)與最低點(diǎn)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(gè)局部區(qū)域(Site)，每個(gè)局部區(qū)域(Site)對(duì)應(yīng)一個(gè)局部平整度值(SFQR)，再選出其中較大值來(lái)評(píng)價(jià)整個(gè)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(guò)程的影響，一方面也會(huì)受襯底拋光晶圓的影響。目前外延片平坦度量測(cè)主要安排在襯底實(shí)際外延后進(jìn)行，如圖3所示，首先，對(duì)晶圓進(jìn)行拋光處理，在拋光后的晶圓上生長(zhǎng)外延層，最后采用平坦度測(cè)量設(shè)備對(duì)外延層進(jìn)行平坦度檢測(cè)。由于平坦度檢測(cè)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(huì)浪費(fèi)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(fèi)的外延片的平坦度檢測(cè)方法實(shí)屬必要。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于模擬方式獲得外延平坦度的方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中平坦度檢測(cè)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(huì)浪費(fèi)大量的原料資源及設(shè)備資源的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種基于模擬方式獲得外延平坦度的方法，所述方法包括：1)提供第一襯底，在預(yù)設(shè)參數(shù)條件下，于所述第一襯底上生長(zhǎng)外延層；2)測(cè)量所述外延層的第一實(shí)際厚度，并對(duì)所述外延層進(jìn)行模擬以獲得所述外延層外延模擬厚度；3)提供第二襯底，測(cè)量所述第二襯底的第二實(shí)際厚度，并對(duì)所述第二襯底進(jìn)行模擬以獲得所述第二襯底的襯底模擬厚度；以及4)將所述外延模擬厚度與所述襯底模擬厚度進(jìn)行疊加以獲得模擬疊加厚度，對(duì)所述模擬疊加厚度進(jìn)行平坦度參數(shù)計(jì)算，獲得在所述預(yù)設(shè)參數(shù)條件下生長(zhǎng)的外延層的平坦度預(yù)測(cè)參數(shù)。

可選地，于所述第一襯底上生長(zhǎng)外延層的方法包括化學(xué)氣相沉積法。