一种外延工艺腔体温度校准的方法技术

本发明专利技术公开了一种外延工艺腔体温度校准的方法，属于半导体集成电路中衬底的外延工艺领域，首先建立硅本征外延层厚度-机台腔体温度的映射关系，在生产工艺监控过程中，检查硅本征外延层是否存在局部厚度超过预设阈值，进而通过温度调节装置校准机台腔体温度。本发明专利技术提供的方法简单高效，适用于工业生产中硅片温度的日常监控，可提高温度控制精度，此外还可有效探测机台内是否出现腔体污染或石英组件破裂等问题；另外，本发明专利技术提供的外延膜层结构，通过设置固定的锗浓度，在进行光学测量膜层厚度时，可以更清晰的分清各外延层之间的界面，使测量外延层厚度更加容易同时精准。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，属于半导体集成电路中衬底的外延工艺领域，首先建立硅本征外延层厚度-机台腔体温度的映射关系，在生产工艺监控过程中，检查硅本征外延层是否存在局部厚度超过预设阈值，进而通过温度调节装置校准机台腔体温度。本专利技术提供的方法简单高效，适用于工业生产中硅片温度的日常监控，可提高温度控制精度，此外还可有效探测机台内是否出现腔体污染或石英组件破裂等问题；另外，本专利技术提供的外延膜层结构，通过设置固定的锗浓度，在进行光学测量膜层厚度时，可以更清晰的分清各外延层之间的界面，使测量外延层厚度更加容易同时精准。【专利说明】
本专利技术涉及半导体集成电路中衬底的外延工艺领域，特别涉及。
技术介绍
外延生长是在在单晶衬底(基片)上生长一层有一定要求的、与衬底晶向相同的单晶层，犹如原来的晶体向外延伸了一段。外延层可以是同质外延层(即本征外延层)或异质外延层；同质外延层为生长外延层和衬底为同一材料，例如在娃(Si)衬底上生长娃(Si)外延层，异质外延层为外延生长的薄膜材料和衬底不同，例如在硅(Si)衬底上生长硅锗(SiGe)外延层。生长外延层有多种方法，但采用最多的是气相外延工艺。根据生长方法可以将外延工艺分为两大类:全外延和选择性外延。反应中，通常将氢气(H2)作为载体，携带四氯化硅(SiC14)或三氯氢硅(SiHC13)、硅烷(SiH4)或二氯氢硅(SiH2C12)等进入置有硅衬底的反应室，在反应室进行高温化学反应，使含娃反应气体还原或热分解，所产生的娃原子在衬底娃表面上外延生长。娃片外延生长时，常需要控制掺杂，以保证控制电阻率。由于本征硅的导电性能很差，其电阻率一般在200ohm-cm以上，通常在外延生长的同时还需要掺入杂质气体来满足一定的器件电学性能。杂质气体可以分为N型和P型两类:常用N型杂质气体包括磷烷(PH3)和砷烷(AsH3)，而P型则主要是硼烷(B2H6)。在工业生产中硅片生产通常出现四种缺陷，包括薄雾(haze)，滑移线(slipline),堆跺层错(stacking fault)和穿刺(spike),这些缺陷的存在对器件性能存在很大影响，可以导致器件漏电流增大甚至器件完全失效而成为致命缺陷。其中，消除这些缺陷的办法其中一个重要途径是检查片内工艺温度分布是否均匀。在现有外延工艺腔体温度控制方法中，机台通过红外线温度计测量温度，但是红外线温度计测量的机台温度值与热偶测量的机台腔体实际温度值往往存在偏差，而机台腔体实际温度的不准确往往导致外延层的生长存在厚度热点。原因有以下几点:首先，红外线温度计测量虽采取多点定点测量，但在实际工艺中测量的位置有限，不能完全反应整个腔体的温度分布梯度情况，同时多点测量费时费力。其次，检测不到腔体中存在的热点；在外延生长过程中，外延同时会淀积在腔体石英钟罩及气体管路上，设备异常时会使腔体某些局部区域可能覆盖较厚的外延，造成局部温度偏差，造成红外温度计定点测量不到。此外，腔体局部的温度偏差会阻碍热传导，一方面会造成环境温度不均匀，工艺异常，热点区域石英外壁外延层脱落，造成工艺腔体污染，同时腔体温度不均匀会造成石英组件破裂。因此，红外线温度计测量的机台温度值与机台腔体实际温度值往往存在偏差，即红外线温度计测量的温度值在正常工作温度范围内，但机台腔体的温度已超过正常的温度范围，导致外延层的生长出现厚度热点。本领域技术人员急需提供，可及时调 控机台腔体温度，使机台腔体温度保持在正常工作温度内。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术是提供了，在生产工艺监控过程中，可及时调控机台腔体温度，使机台腔体温度保持在正常工作温度内。本专利技术提供的，包括:步骤S01、建立硅本征外延层厚度-机台腔体温度的映射关系；其中，所述步骤SOl具体包括:步骤S011、提供若干硅衬底，且在各硅衬底上依次形成硅锗外延层和硅本征外延层；其中，所述各硅本征外延层预设为不同的厚度；步骤S012、针对不同厚度的硅本征外延层，分别记录热偶测量机台腔体的实际温度，进而将各硅本征外延层厚度值和机台腔体温度值一一对应，形成硅本征外延层厚度-机台腔体温度的映射关系；步骤S02、生产工艺监控过程中，根据硅本征外延层厚度-机台腔体温度的映射关系，通过温度调节装置校准机台腔体的温度；其中，所述步骤S02具体包括:步骤S021、通过光学测量硅本征外延层的厚度分布，检查硅本征外延层是否存在局部厚度超过预设阈值；步骤S022、若硅本征外延层存在局部厚度超过预设阈值，则根据硅本征外延层厚度-机台腔体温度的映射关系，通过温度调节装置校准机台腔体的温度。优选的，所述步骤SOll中，所述硅锗外延层中锗浓度为固定值且锗浓度无梯度分布。优选的，所述硅锗外延层中锗浓度为10%。优选的，所述步骤SO11中，首先采用烘烤工艺去除所述硅衬底表面的自然氧化层及表面的杂质。优选的，所述步骤S022中，校准机台温度后检查所述机台腔体内是否被污染或/和石英组件是否破裂。优选的，所述硅锗外延层的掺杂浓度高于硅本征外延层的掺杂浓度。优选的，沉积所述硅锗外延层的工艺温度为750°C。优选的，沉积所述硅锗外延层的工艺温度为800°C。优选的，沉积所述硅本征外延层的时间为200S。优选的，沉积所述硅锗外延层和硅本征外延层的工艺为化学气相沉积工艺。与现有技术相比，本专利技术提供的外延工艺腔体温度校准的方法，首先建立硅本征外延层厚度-机台腔体温度的映射关系，在生产工艺监控过程中，检查硅本征外延层是否存在局部厚度超过预设阈值，进而通过温度调节装置校准机台腔体温度。本专利技术提供的方法简单高效，适用于工业生产中硅片温度的日常监控，使机台腔体温度的保持在工作温度内。此外，还可有效探测机台内是否出现腔体污染或石英组件破裂等问题；另外，本专利技术提供的外延膜层结构，通过设置固定的锗浓度，在进行光学测量膜层厚度时，可以更清晰的分清各外延层之间的界面，使测量外延层厚度更加容易同时精准。【专利附图】【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的外延工艺腔体温度校准的方法的步骤流程图；图2为本专利技术提供的外延膜层的一较佳具体实施例结构示意图。其中，1、娃衬底；2、娃锗外延层；3、娃本征外延层。【具体实施方式】为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施方式作进一步地详细描述。本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。图1为本专利技术提供的外延工艺腔体温度校准的方法的步骤流程图。如图1所示，本专利技术具体实施例提供的，包括:步骤S01、建立硅本征外延层厚度-机台腔体温度的映射关系；其中，所述步骤SOl具体包括:步骤S011、提供若干硅衬底，且在各硅衬底上依次形成硅锗外延层和硅本征外延层；其中，所述各硅本征外延层预设为不同的厚度；步骤S012、针对不同厚度的硅本征外延层，分别记录热偶测量机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外延工艺腔体温度校准的方法，其特征在于，包括：步骤S01、建立硅本征外延层厚度‑机台腔体温度的映射关系；其中，所述步骤S01具体包括：步骤S011、提供若干硅衬底，且在各硅衬底上依次形成硅锗外延层和硅本征外延层；其中，所述各硅本征外延层预设为不同的厚度；步骤S012、针对不同厚度的硅本征外延层，分别记录热偶测量机台腔体的实际温度，进而将各硅本征外延层厚度值和机台腔体温度值一一对应,形成硅本征外延层厚度‑机台腔体温度的映射关系；步骤S02、生产工艺监控过程中，根据硅本征外延层厚度‑机台腔体温度的映射关系，通过温度调节装置校准机台腔体温度；其中，所述步骤S02具体包括：步骤S021、通过光学测量硅本征外延层的厚度分布，检查硅本征外延层是否存在局部厚度超过预设阈值；步骤S022、若硅本征外延层存在局部厚度超过预设阈值，则根据硅本征外延层厚度‑机台腔体温度的映射关系，通过温度调节装置校准机台腔体温度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹威，江润峰，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31