外延生长设备及其温度控制方法技术

本发明专利技术提供了一种外延生长设备及其温度控制方法，属于半导体制造技术领域

【技术实现步骤摘要】
外延生长设备及其温度控制方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种外延生长设备及其温度控制方法
。

技术介绍

[0002]硅片的生产通常需要经过拉晶
、
成型
、
抛光
、
清洗
、
外延等流程
。
随着集成电路行业的飞速发展，对衬底的要求也越来越高，比如外延层的厚度
、
平坦度
、
电阻率及表面颗粒
(particle)
等方面
。
[0003]硅片的外延生长工艺是半导体芯片制造过程中的一个重要工艺，该工艺是指在一定条件下，在经抛光的硅片上再生长一层电阻率和厚度可控
、
无晶体原生粒子
(Crystal Originated Particles
，
COP)
缺陷且无氧沉淀的外延层
。
硅片的外延生长主要包括真空外延沉积
、
气相外延沉积以及液相外延沉积等生长方法，其中以气相外延沉积的应用最为广泛
。
[0004]气相外延生长设备一般包括：上部石英钟罩，下部石英钟罩，进气口，排气口以及安装部件
。
上部石英钟罩和下部石英钟罩围设成的反应腔室中，设置有用于放置硅片的基座
、
基座支撑杆以及硅片支撑杆
。
在将硅片输入到反应腔室内并载置在该反应腔室内的基座上后，由设置在基座上侧的上加热模组和设置在基座下侧的下加热模组对硅片进行加热，并将原料气体供给到该硅片的表面上，由此进行气相外延生长，将通过气相外延生长得到的外延片输出到反应腔室外
。
在生长过程中，基座支撑杆起到固定基座以及带动基座转动的作用，以使得外延生长能够在基底上均匀进行
。
[0005]在实际的外延生长过程中，若外延层沉积温度发生变化，外延片会出现滑移，并且平坦度和电阻率等参数均会发生变化，影响产品品质，但现有技术无法有效地对外延生长的温度进行控制
。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种外延生长设备及其温度控制方法，能够对外延生长的温度进行控制，保证外延产品的品质
。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案是：
[0008]一种外延生长设备的温度控制方法，所述外延生长设备包括：
[0009]上部石英钟罩和下部石英钟罩，所述上部石英钟罩和所述下部石英钟罩围设形成反应腔室；
[0010]位于所述反应腔室内
、
用于放置硅片的基座；
[0011]位于所述反应腔室内的加热模组，所述加热模组包括设置在所述基座上方的上加热模组和设置在所述基座下方的下加热模组；
[0012]其特征在于，所述温度控制方法包括：
[0013]利用温度测量组件获取所述硅片的上表面的温度和所述基座的温度；
[0014]利用功率测量组件获取所述加热模组的功率；
[0015]根据所述硅片上表面的温度
、
所述基座的温度和所述加热模组的功率，判断是否执行清洁步骤，对所述上部石英钟罩和
/
或下部石英钟罩进行清洁
。
[0016]一些实施例中，在执行所述清洁步骤后，所述方法还包括：
[0017]根据所述硅片上表面的温度和所述基座的温度对所述加热模组的热发射率进行调整
。
[0018]一些实施例中，所述根据所述硅片上表面的温度
、
所述基座的温度和所述加热模组的功率，判断是否执行清洁步骤包括：
[0019]在所述上表面的温度与所述基座的温度之间的差值大于预设阈值，且所述加热模组的总功率呈上升趋势时，判断执行所述清洁步骤；
[0020]其中，所述加热模组的总功率呈上升趋势为：相邻两次外延生长阶段中，第二次外延生长阶段中加热模组的总功率大于第一次外延生长阶段中加热模组的总功率；和
/
或，相邻两次腔室清洁阶段中，第二次腔室清洁阶段中加热模组的总功率大于第一次腔室清洁阶段中加热模组的总功率
。
[0021]一些实施例中，所述根据所述硅片上表面的温度和所述基座的温度对所述加热模组的热发射率进行调整包括：
[0022]在所述上表面的温度大于所述基座的温度时，升高所述上加热模组的热发射率；在所述上表面的温度小于所述基座的温度时，升高所述下加热模组的热发射率
。
[0023]一些实施例中，所述清洁步骤包括：
[0024]在所述硅片移出所述反应腔室后，对所述反应腔室进行吹扫；
[0025]对所述反应腔室进行升温，升温至
1160
‑
1180℃
；
[0026]对所述反应腔室进行氢气烘烤；
[0027]将刻蚀气体输送至所述反应腔室对待清洁的石英钟罩进行刻蚀；
[0028]对所述反应腔室进行吹扫，将刻蚀的产物排出所述反应腔室；
[0029]对所述反应腔室进行冷却
。
[0030]本专利技术实施例还提供了一种外延生长设备，包括：
[0031]上部石英钟罩和下部石英钟罩，所述上部石英钟罩和所述下部石英钟罩围设形成反应腔室；
[0032]位于所述反应腔室内
、
用于放置硅片的基座；
[0033]位于所述反应腔室内的加热模组，所述加热模组包括设置在所述基座上方的上加热模组和设置在所述基座下方的下加热模组；
[0034]所述外延生长设备还包括：
[0035]温度测量组件，用于获取所述硅片的上表面的温度和所述基座的温度；
[0036]功率测量组件，用于获取所述加热模组的功率；
[0037]控制单元，用于根据所述硅片上表面的温度
、
所述基座的温度和所述加热模组的功率，判断是否执行清洁步骤，对所述上部石英钟罩和
/
或下部石英钟罩进行清洁
。
[0038]一些实施例中，所述控制单元还用于在执行所述清洁步骤后，根据所述硅片上表面的温度和基座的温度对所述加热模组的热发射率进行调整
。
[0039]一些实施例中，所述控制单元具体用于在所述上表面的温度与所述基座的温度之
间的差值大于预设阈值，且所述加热模组的总功率呈上升趋势时，判断执行所述清洁步骤；
[0040]其中，所述加热模组的总功率呈上升趋势为：相邻两次外延生长阶段中，第二次外延生长阶段中加热模组的总功率大于第一次外延生长阶段中加热模组的总功率；和
/
或，相邻两次腔室清洁阶段中，第二次腔室清洁阶段中加热模组的总功率大于第一次腔室清洁阶段中加热模组的总功率
。
[0041]一些实施例中，所述控制单元具体用于在所述上表面的温度大于所述基座的温度时，对所述下石英钟罩进行清洁；在所述上表面的温度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种外延生长设备的温度控制方法，所述外延生长设备包括：上部石英钟罩和下部石英钟罩，所述上部石英钟罩和所述下部石英钟罩围设形成反应腔室；位于所述反应腔室内
、
用于放置硅片的基座；位于所述反应腔室内的加热模组，所述加热模组包括设置在所述基座上方的上加热模组和设置在所述基座下方的下加热模组；其特征在于，所述温度控制方法包括：利用温度测量组件获取所述硅片的上表面的温度和所述基座的温度；利用功率测量组件获取所述加热模组的功率；根据所述硅片上表面的温度
、
所述基座的温度和所述加热模组的功率，判断是否执行清洁步骤，对所述上部石英钟罩和
/
或下部石英钟罩进行清洁
。2.
根据权利要求1所述的外延生长设备的温度控制方法，其特征在于，在执行所述清洁步骤后，所述方法还包括：根据所述硅片上表面的温度和所述基座的温度对所述加热模组的热发射率进行调整
。3.
根据权利要求1所述的外延生长设备的温度控制方法，其特征在于，所述根据所述硅片上表面的温度
、
所述基座的温度和所述加热模组的功率，判断是否执行清洁步骤包括：在所述上表面的温度与所述基座的温度之间的差值大于预设阈值，且所述加热模组的总功率呈上升趋势时，判断执行所述清洁步骤；其中，所述加热模组的总功率呈上升趋势为：相邻两次外延生长阶段中，第二次外延生长阶段中加热模组的总功率大于第一次外延生长阶段中加热模组的总功率；和
/
或，相邻两次腔室清洁阶段中，第二次腔室清洁阶段中加热模组的总功率大于第一次腔室清洁阶段中加热模组的总功率
。4.
根据权利要求2所述的外延生长设备的温度控制方法，其特征在于，所述根据所述硅片上表面的温度和所述基座的温度对所述加热模组的热发射率进行调整包括：在所述上表面的温度大于所述基座的温度时，升高所述上加热模组的热发射率；在所述上表面的温度小于所述基座的温度时，升高所述下加热模组的热发射率
。5.
根据权利要求1所述的外延生长设备的温度控制方法，其特征在于，所述清洁步骤包括：在所述硅片移出所述反应腔室后，对所述反应腔室进行吹扫；对所述反应腔室进行升温，升温至
1160
‑
118...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁鹏欢，王力，林楠，喻璠，
申请(专利权)人：西安奕斯伟硅片技术有限公司，
类型：发明
国别省市：