侦测金属离子沾污的方法技术

一种侦测金属离子沾污的方法，包括：提供待测的沉积腔室和晶圆；利用所述待测的沉积腔室在晶圆表面形成检测层；在所述检测层表面形成籽晶层；形成位于所述籽晶层表面的半导体层；观察形成半导体层后的晶圆的晶向组织，当所述晶向组织中存在尖角状或圆棍状时，则待测的沉积腔室受到金属离子沾污。对金属离子进行侦测得到的结果更为快速准确，后续形成的半导体器件的性能优越。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种侦测金属离子沾污的方法。
技术介绍
在半导体制造工艺中，金属离子被称作可移动离子污染物，在半导体材料中有很强的可移动性，会造成氧化物-多晶硅栅结构缺陷、PN结漏电流增加、少数载流子寿命减少、阈值电压的改变，对器件的良率和可靠性有严重的危害。现有技术的化学气相沉积腔室中，尤其是常压化学气相沉积腔室中常会受到金属离子沾污的困扰，影响后续形成的半导体器件的性能。因此，现有技术中，每隔一定的时间就需要对化学气相沉积腔室进行金属离子沾污的侦测，检测所述化学气相沉积腔室中的金属离子沾污的程度，决定是否需要对化学气相沉积腔室进行清洁。现有技术中，对化学气相沉积腔室进行金属离子沾污的侦测主要包括如下步骤：提供晶圆；通过待检测腔室在晶圆表面形成氧化层；在形成有氧化层的晶圆上选取多个测试点，一般选5个，然后利用TXRF元素分析仪(TotalX-rayFluorescence)对上述测试点进行成分检测。然而，化学气相沉积腔室经过现有手段对金属离子进行侦测后，形成的半导体器件的性能仍然有待提高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是对金属离子进行侦测得到的结果更为快速准确，后续形成的半导体器件的性能优越。为解决上述问题，本专利技术提供一种侦测金属离子沾污的方法，包括：提供待测的沉积腔室和晶圆；利用所述待测的沉积腔室在晶圆表面形成检测层；在所述检测层表面形成籽晶层；形成位于所述籽晶层表面的半导体层；观察形成半导体层后的晶圆的晶向组织，当所述晶向组织中存在尖角状或圆棍状时，则沉积腔室受到金属离子沾污。可选的，所述检测层的材料为氧化硅。可选的，形成所述检测层的反应气体包括C2H2Cl2，反应温度为600摄氏度-1200摄氏度。可选的，所述检测层的厚度为800埃-1500埃。可选的，所述籽晶层的材料包括硅或锗。可选的，所述籽晶层采用的前驱气体包括乙硅烷，形成籽晶层时的压力为70帕-90帕，温度为380摄氏度-450摄氏度，反应时间为4分钟-10分钟。可选的，所述半导体层的材料为III-V族化合物。可选的，所述半导体层的材料为锗硅。可选的，所述半导体层采用的反应气体包括SiH4和GeH4，形成所述半导体层的工艺参数包括：压力为70帕-90帕，温度为380摄氏度-450摄氏度，反应时间为60分钟-120分钟。可选的，还包括：对形成半导体层后的晶圆进行颗粒物检测，获取颗粒物的位置，在颗粒物所在的位置观察晶圆的晶向组织。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：利用待测的沉积腔室在晶圆表面形成检测层后，若待测的沉积腔室被金属离子沾污，那么形成的检测层中必定含有金属离子，后续形成半导体层时，所述金属离子也可以充当籽晶的作用，即用于形成半导体层的材料会以籽晶层和金属离子为基础进行沉积。由于金属离子会影响到用于形成半导体层的材料在某一方向上的生长速率，最终影响到半导体层的晶向组织。因而可以通过观察形成半导体层后的晶圆的晶向组织，判断沉积腔室是否受到金属离子沾污。本专利技术的实施例中，无需再通过选取测试点进行成分检测，对金属离子进行侦测得到的结果更为快速准确，后续形成的半导体器件的性能优越。进一步，籽晶层采用的前驱气体包括乙硅烷，由于乙硅烷的分解速度比硅烷快，反应更活泼，可以在较短的时间内形成籽晶层，用作后续作为半导体层生长的基础。附图说明图1-图3是本专利技术实施例的半导体器件的形成过程的剖面结构示意图；图4是以籽晶层为晶核形成晶体时的的晶向组织示意图；图5-图6是以金属离子为晶核形成晶体时的晶向组织示意图；图7是本专利技术实施例中对晶圆进行颗粒物检测的示意图。具体实施方式正如
技术介绍
所述，现有技术形成的半导体器件的性能仍然有待提高。经过进一步分析发现，之所以现有技术形成的半导体器件的性能存在问题，是由于用于形成半导体器件的化学气相沉积腔室被金属离子污染，但现有手段通过采样的方式进行TXRF元素分析时，测试的点的数量较少，通常只测试5点，当测试的多个点的位置正好位于没有金属离子污染处时，得到的检测结果不准确。而且，TXRF元素分析仪(TotalX-rayFluorescence)只能达到1010atoms/cm2的精度，难以侦测到更小量的金属离子，因此，即使TXRF元素分析仪(TotalX-rayFluorescence)显示没有金属离子超标，但实际上仍然存在金属污染的可能性。进一步的，本专利技术的实施例中提供了一种侦测金属离子沾污的方法，利用金属离子对后续生长的半导体层的晶向产生影响的特性，通过观察半导体层的微观组织来判断是否有金属离子沾污现象。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。请参考图1，提供待测的沉积腔室(未图示)和晶圆100。所述待测的沉积腔室为需要侦测是否有金属离子沾污的腔室。所述金属离子来源于晶圆传送过程中使用的容器、或夹持工具，或来源于其他外界环境，若没有及时对沉积腔室内的金属离子进行清理，所述金属离子会在沉积过程中落入晶圆表面，导致后续形成的半导体器件内原本不该含有金属离子的层中沉积有金属离子，影响所述半导体器件的阈值电压、漏电流等，影响所述半导体器件的性能。为避免后续形成的半导体器件受金属离子的影响，需要定期对沉积腔室尤其是常压化学气相沉积(APCVD)进行侦测，判断所述沉积腔室是否被金属离子沾污。本专利技术的实施例中，所述沉积腔室为常压化学气相沉积的炉管基台，至少每周需要对上述炉管基台进行侦测，判断所述炉管基台是否被金属离子沾污。所述晶圆100用于为后续检测提供基础。为使后续检测结果准确，所述晶圆100为裸片(barewafer)。在本专利技术的实施例中，还包括：在形成检测层前，对所述晶圆100表面进行清洁处理，例如冲洗或吹气，去除所述晶圆100表面的污染物。请继续参考图1，利用所述待测的沉积腔室在晶圆100表面形成检测层101。经研究发现，当待测的沉积腔室内被金属离子污染时，在形成检测层101的过程中，则所述待测的沉积腔室内的部分金属离子则必然会落入晶圆100表面，因此形成的检测层101内必然含有部分金属离子。因此，只需对检测层101进行金属离子检测，即可判断出待测的沉积腔室内是否被金属离子污染。所述检测层101用于后续判断待测的沉积腔室内是否被金属离子污染。所述检测层101的形成工艺为沉积工艺。本专利技术的实施例中，所述检测层101的材料为氧化硅，形成所述氧化硅采用的反应气体包括氧化性能较强的C2H2Cl2(1,2-二氯乙烯)，反应温度为600摄氏度-1200摄氏度，例如，反应温度为750摄氏度、800摄氏度、1000摄氏度或1100摄氏度。经研究发现，当检测层101的厚度为800埃-1500埃时，尤其是900埃-1300埃时，后续更容易检测，且检测结果更为准确。本专利技术的实施例中，为便于后续检测，形成的检测层101的厚度为1000埃。需要说明的是，在本专利技术的其他实施例中，所述检测层101的材料还可以为其他材料，例如氧化锗、氮化硅、氮氧化硅等。只要能够在待测的沉积腔室形成一个膜层，且在形成该膜层时不会引入金属离子即可。请参考图2，所述检测层101表面形成籽晶层103。所述籽晶层103用于为后续形成半导体层提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种侦测金属离子沾污的方法，其特征在于，包括：提供待测的沉积腔室和晶圆；利用所述待测的沉积腔室在晶圆表面形成检测层；在所述检测层表面形成籽晶层；形成位于所述籽晶层表面的半导体层；观察形成半导体层后的晶圆的晶向组织，当所述晶向组织中存在尖角状或圆棍状时，则待测的沉积腔室受到金属离子沾污。

【技术特征摘要】
1.一种侦测金属离子沾污的方法，其特征在于，包括：提供待测的沉积腔室和晶圆；利用所述待测的沉积腔室在晶圆表面形成检测层；在所述检测层表面形成籽晶层；形成位于所述籽晶层表面的半导体层；观察形成半导体层后的晶圆的晶向组织，当所述晶向组织中存在尖角状或圆棍状时，则待测的沉积腔室受到金属离子沾污。2.如权利要求1所述的侦测金属离子沾污的方法，其特征在于，所述检测层的材料为氧化硅。3.如权利要求2所述的侦测金属离子沾污的方法，其特征在于，形成所述检测层的反应气体包括C2H2Cl2，反应温度为600摄氏度-1200摄氏度。4.如权利要求1所述的侦测金属离子沾污的方法，其特征在于，所述检测层的厚度为800埃-1500埃。5.如权利要求1所述的侦测金属离子沾污的方法，其特征在于，所述籽晶层的材料包括硅或锗。6.如权利要求1所述的侦测金属离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：方文斌，沈建飞，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31