一种建立锗硅生长速率拟合模型的方法技术

本发明专利技术涉及一种建立锗硅生长速率拟合模型的方法，所述方法包含以下步骤：S1、提供具有腔体的外延设备；S2、设定工艺参数，向所述腔体内通入工艺气体，在衬底上生长锗硅外延层；S3、获得该工艺参数对应的锗硅外延层的生长速率；S4、改变所述工艺参数，并重复S2至S3步骤，获得改变后的工艺参数下的锗硅外延层的生长速率；S5、根据每一个工艺参数和该工艺参数对应的生长速率，获得关于工艺参数的所述锗硅生长速率拟合模型；本发明专利技术提出的拟合模型能够准确推算锗硅外延层的生长速率，且适用工艺范围更广泛。泛。泛。

【技术实现步骤摘要】
一种建立锗硅生长速率拟合模型的方法


[0001]本专利技术涉及半导体外延设备领域，具体涉及一种建立锗硅生长速率拟合模型的方法。

技术介绍

[0002]硅作为最重要的半导体材料，在信息产业中起着不可替代的作用，但其存在载流子迁移率低和器件速度比较慢等缺点，需要进行外延生长其他材料来解决该问题，其中最常见的外延材料为锗硅材料。为节约成本和时间，通常需要根据实验结果和数据经验计算不同条件下的锗硅外延生长速率。且目前已有的推算生长速率的模型一般认为符合阿伦尼乌斯公式，但是该公式只在一定温度范围内符合实验结果，从而只能适用小范围的工艺条件。
[0003]为了更加精确的推算出锗硅外延生长速率，需要获得考虑多方面因素而得到的更加准确的拟合模型。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种考虑多方面因素的更加准确的锗硅生长速率拟合模型。本专利技术中的锗硅外延层生长速率指的是在硅衬底上的锗硅外延层生长速率，该生长速率受工艺温度、工艺气体等工艺条件影响而波动。
[0005]本专利技术提供的建立锗硅生长速率拟合模型的方法包含以下步骤：
[0006]S1、提供具有腔体的外延设备；
[0007]S2、设定工艺参数，向所述腔体内通入工艺气体，在衬底上生长锗硅外延层；
[0008]S3、获得该工艺参数对应的锗硅外延层的生长速率；
[0009]S4、改变所述工艺参数，并重复S2至S3步骤，获得改变后的工艺参数下的锗硅外延层的生长速率；
[0010]S5、根据每一个工艺参数和该工艺参数对应的生长速率，获得关于工艺参数的所述锗硅生长速率拟合模型；
[0011]其中，所述锗硅生长速率为锗硅外延层在衬底上的生长速率，所述工艺气体包括含硅气体和含锗气体。
[0012]进一步地，所述工艺参数包含：工艺温度、含硅气体的分压、含锗气体的分压。
[0013]进一步地，改变所述工艺参数包括：仅改变工艺温度，保持含硅气体的分压、含锗气体的分压不变，和仅改变含硅气体的分压，保持工艺温度和含锗气体的分压与含硅气体的分压的比例不变。
[0014]进一步地，所述工艺气体还包括载气。
[0015]作为优选例，所述含硅气体包含：SiH4、SiHCl3、SiH2Cl2和SiCl4中的一种或多种。
[0016]作为优选例，所述含锗气体至少包含GeH4和Ge2H6中的一种。
[0017]进一步地，气体的分压可以通过以下方式进行调节：通过调节含硅气体进入腔体
的流量来调节含硅气体在腔体内的分压；通过调节含锗气体进入腔体的流量来调节含锗气体在腔体内的分压。
[0018]进一步地，所述锗硅生长速率拟合模型是锗硅生长速率关于含硅气体的分压、含锗气体的分压和工艺温度相关性的函数。
[0019]进一步地，所述锗硅生长速率拟合模型是：
[0020][0021]其中，GR代表锗硅生长速率，k1、k2、k3为常数，R为摩尔气体常量，Ea为反应激活能，P
Ge
代表含锗气体的分压，P
Si
代表含硅气体的分压。
[0022]作为优选例，在S2步骤之前，还包含对衬底进行烘烤的步骤。
[0023]作为优选例，所述烘烤的步骤为：向腔体内通入氢气，所述烘烤的工艺温度为800℃
‑
1200℃，烘烤的目的是除去衬底表面的水气及残留的碳氧化物。
[0024]作为优选例，所述工艺温度为550℃
‑
750℃。
[0025]进一步地，所述锗硅生长速率拟合模型用于推算所述锗硅生长速率。
[0026]本专利技术提出的拟合模型能够准确推算锗硅外延层的生长速率，适用的工艺温度范围更加广泛。
附图说明
[0027]图1为本专利技术的外延设备机构示意图；
[0028]图2为本专利技术建立拟合模型的流程图；
[0029]图3为本专利技术拟合模型与实际数据的曲线图；
[0030]图4为锗硅外延生长示意图。
具体实施方式
[0031]以下结合附图和具体实施方式对本专利技术提出的一种建立锗硅生长速率拟合模型的方法作进一步详细说明。根据下面说明，本专利技术的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施方式的目的。为了使本专利技术的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
能涵盖的范围内。
[0032]请参阅图1，本专利技术提出的建立锗硅生长速率拟合模型的方法采用如图1所示的外延设备实现，该外延设备包含由石英制的上穹顶116和下穹顶108密封形成的腔体，所述腔体内设置有用于承载衬底104的基座105；腔体的顶部以及底部均设置有加热组件101、测温仪102，加热组件101利用红外辐射方式给腔体内提供热能量，通过控制加热组件101功率以改变腔体内的工艺温度，所述测温仪102用于监控衬底104附近的温度。上述腔体还包括上内衬100、下内衬112、上法兰103和下法兰107，所述上内衬100、下内衬112均为石英制成的
环体，分别设置在上穹顶108、下穹顶116内侧；所述上内衬100设置在下内衬112之上，并在上内衬100、下内衬112的侧方开设有供工艺气体114通过的进气口113和与进气口113相对的排气口106，工艺气体114包含了含有硅、锗元素的气体和载气。其中，所述上穹顶116与上法兰103连接，通过上法兰103将上穹顶116固定在侧壁之上；下穹顶108与下法兰107连接，通过下法兰107将下穹顶108固定在侧壁上。所述基座105下方设有旋转支撑轴109、支撑支架110和销111，所述旋转支撑轴109用于支撑基座105旋转和升降，所述支撑支架110用于在旋转支撑轴109下降时支撑所述销111，从而在传输衬底104时将衬底104与基座105分离。所述基座105四周还设置有预热环115，用于对进入腔体内的工艺气体114预热。
[0033]如图2所示，为本专利技术提出的建立锗硅生长速率拟合模型的方法流程图，所述锗硅生长速率表示锗硅外延层在衬底上的生长速率，该方法包含了以下步骤：
[0034]S1、提供外延设备，该设备的腔体内具有一基座，衬底放置在该基座上；可选的，所述外延设备为图1所示的外延设备；
[0035]S2、设定工艺参数，向所述腔体内通入工艺气体；所述工艺气体包括：含硅气体和含锗气体，所述工艺气体经过高温热解后在衬底表面气相沉积形成锗硅外延层；
[0036]S3、获得该工艺参数对应的锗硅外延层的生长速率；可选的，生长速率通过锗硅外延层的厚度除以沉积时间计算获得；具体地，经过一段时间的外延层生长本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种建立锗硅生长速率拟合模型的方法，所述锗硅生长速率为锗硅外延层在衬底上的生长速率，其特征在于，所述方法包含以下步骤：S1、提供具有腔体的外延设备；S2、设定工艺参数，向所述腔体内通入工艺气体，在衬底上生长锗硅外延层；S3、获得该工艺参数对应的锗硅外延层的生长速率；S4、改变所述工艺参数，并重复S2至S3步骤，获得改变后的工艺参数下的锗硅外延层的生长速率；S5、根据每一个工艺参数和该工艺参数对应的生长速率，获得关于工艺参数的所述锗硅生长速率拟合模型；其中，所述工艺气体包括含硅气体和含锗气体。2.如权利要求1所述的建立锗硅生长速率拟合模型的方法，其特征在于，所述工艺参数包含：工艺温度、含硅气体的分压、含锗气体的分压。3.如权利要求2所述的建立锗硅生长速率拟合模型的方法，其特征在于，改变所述工艺参数包括：仅改变工艺温度，保持含硅气体的分压、含锗气体的分压不变，和仅改变含硅气体的分压，保持工艺温度和含锗气体的分压与含硅气体的分压的比例不变。4.如权利要求1所述的建立锗硅生长速率拟合模型的方法，其特征在于，所述工艺气体还包括载气。5.如权利要求1所述的建立锗硅生长速率拟合模型的方法，其特征在于，所述含硅气体包含：SiH4、SiHCl3、SiH2Cl2和SiCl4中的一种或多种。6.如权利要求1所述的建立锗硅生长速率拟合模型的方法，其特征在于，所述含锗气体至少包含GeH4和Ge2H6中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶斌，李哲，丁科允，
申请(专利权)人：江苏天芯微半导体设备有限公司，
类型：发明
国别省市：