校正外延反應腔溫度的方法
2023-08-12 15:14:01
專利名稱：校正外延反應腔溫度的方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體製造中外延工藝，尤其涉及一種校正外延反應 腔溫度的方法。
技術背景襯底(基座)溫度是矽外延工藝的主要參數之一，它會直接影響外延層 的電阻率、厚度和摻雜原子在外延層與襯底界面的分布。因此，準確的校正襯底(基座)溫度對獲得穩定和重複的外延工藝很關鍵。目前用於校正矽 外延襯底(基座)溫度的方法主要有1、熱電偶校正直接高溫計；2、使用 離子注入矽片在外延生長室退火，通過退火方塊電阻值來校正溫度。第一 種方法精度差，無法滿足工藝要求；第二種方法操作複雜、成本高。 發明內容本發明要解決的技術問題是提供一種校正外延反應腔溫度的方法，其 具有好的重複性且成本低。為解決上述技術問題，本發明的校正外延反應腔溫度的方法，包括如 下步驟(1) 同時在一批次的矽片上澱積同步摻雜的多晶矽層或非晶矽層，並 分別測量每個矽片上多晶矽層或非晶矽層的摻雜量和厚度；(2) 在多晶矽層或非晶矽層上澱積等離子體氧化層；(3) 用等溫差的多個溫度點，分別對澱積等離子體氧化層後的矽片在
外延反應腔中進行退火處理；(4) 去除經退後處理後的矽片表面的等離子體氧化層；(5) 測量退火處理後多晶矽層或非晶矽層的方塊電阻，並結合多晶矽 層或非晶矽層的厚度計算出電阻率；(6) 將不同退火溫度下得到的多晶矽層或非晶矽層的電阻率和參考電 阻率對比，確定校正溫度。本發明的方法中，利用了同步摻雜多晶矽或非晶矽，在不同溫度下退 火可以得到不同的電阻率，即退火溫度和電阻率有很強的相關性，以校正 外延反應腔的溫度。該方法重複性好，方法簡單易行。此外，同步摻雜多 晶矽或非晶矽可以澱積在普通的電阻率控制的襯底片上，而且多晶矽或非 晶矽澱積後的矽片可以通過再生將多晶矽或非晶矽去除，達到多次使用的 目的，降低成本。
下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明圖1為本發明的方法流程示意圖。
具體實施方式
本發明的校正外延反應腔溫度的方法，利用了同步摻雜多晶矽或非晶 矽，在不同溫度下退火可以得到不同的電阻率，即退火溫度和電阻率有很 強的相關性。故先利用穩定性好的工藝同時澱積一批同步摻雜多晶矽層或 非晶矽層(見圖1)，厚度約為1000 5000A，摻雜原子可以為硼、磷和砷 中的任一種，且摻雜量約為1H4(T 3W(f個原子每立方釐米(a1:om/cm3)， 並通過相應的檢測手段監控其摻雜量和膜層的厚度;之後在多晶矽層或非
晶矽層上澱積--層低溫等離子體氧化層，用以防止在外延反應腔體中退火 時，多晶矽或非晶矽中的摻雜劑向外擴散至腔體中而造成腔體汙染；然後 將部分矽片置於外延反應腔中，在設置的不同溫度點下進行退火;退火後， 將表面的等離子體氧化層充分去除後，通過方塊電阻測量，得出外延反應 腔中不同溫度點下退火後的多晶矽層或非晶矽層的電阻率，與需要校正到 的溫度點下的電阻率相對比，從而確定校正溫度，最後在外延反應腔中使 用校正溫度進行退火確認以檢驗該校正溫度。下面是以摻磷的非晶矽為例來說明本發明的方法(1) 採用低溫非晶矽工藝，在表面有熱生長氧化矽的一批矽片上澱 積厚度約為3000A的同步摻磷的非晶矽層，分別測試不同矽片上非晶矽層 的實際厚度，摻雜量等；(2) 在非晶矽層上澱積一層低溫等離子體氧化層；這裡必須是等離子體氧化層，因為等離子體氧化層的澱積溫度較低(約400度)，故澱積過程中不會激活多晶矽或非晶矽中的摻雜原子；(3) 將覆蓋有等離子體氧化層的非晶矽薄膜置於外延反應腔中，設置等溫差的不同溫度點(如1050度，1100度和1150度)，分別進行退火，且設置的退火時間相同，為60秒鐘；(4) 將退火後的矽片上非晶矽層表面的等離子體氧化層去除；(5) 測量上述非晶矽層的方塊電阻，並根據實際測量得到該非晶矽 層的厚度，計算出在不同退火溫度點下的該非晶矽的電阻率；(6) 對比不同退火溫度點下的參考電阻率，用以確定校正溫度，這裡的參考電阻率通過已知的在參考腔體中在條件下將相同摻雜量的非晶
矽退火，得到的電阻率。具體實施中，可以用現有技術中的任何一種方法 校正一參考腔體的溫度，後用步驟(1)所述的同一批次澱積非晶矽的矽 片在該參考腔體中進行不同溫度下相同退火時間的退火處理，得到的非晶 矽的電阻率即為不同溫度下的參考電阻率。例如，三片澱積有厚度為3000A的同步摻磷(摻雜量為1*102°原子每立方釐米)的非晶矽的矽片 G1、G2和G3，分別在外延反應腔中進行1050度，1100度和1150度下退 火60秒後，得到的G1矽片上非晶矽的電阻率為0.0027歐姆釐米，G2 矽片上非晶矽的電阻率為0.0021歐姆釐米(Q化m)， G3矽片上非晶矽 的電阻率為0. 0015歐姆釐米。而這三個退火溫度下的參考電阻率分別 為0. 0026歐姆釐米、0. 0020歐姆釐米和0. 0014歐姆釐米。將上述數據 進行比較，通過下述公式可以計算出外延反應腔中溫度的實際偏差實際 偏差溫度二 (退火溫度的平均溫度差/兩個連續的退火溫度下非晶矽的電 阻率差)*當前測得的電阻率與相同溫度下參考電阻率的差值。根據上述 計算公式，參照在三個退火溫度下的參考電阻率，可以得知要使電阻率增加或減少0.0001歐姆釐米，外延反應腔中的溫度需要減少或增加(50/0.0006) *0. 0001，約為8度，因當前測得的電阻率與參考電阻率平 均少0. 0001歐姆釐米時，故應將外延反應腔的溫度增加8度以作校正。(7)在校正溫度後，使用步驟(1)中同一批次製備的沒經退火處理 的矽片，使用校正後的溫度在外延反應腔中進行退火，按上述步驟(4) 至步驟(6)的流程來檢驗校正後的外延反應腔中的溫度。
權利要求
1、一種校正外延反應腔溫度的方法，其特徵在於，包括如下步驟(1)同時在一批次的矽片上澱積同步摻雜的多晶矽層或非晶矽層，並分別測量每個矽片上多晶矽層或非晶矽層的摻雜量和厚度；(2)在多晶矽層或非晶矽層上澱積低溫等離子體氧化層；(3)用等溫差的多個溫度點，分別對澱積等離子體氧化層後的矽片在外延反應腔中進行退火處理；(4)去除經退後處理後的矽片表面的等離子體氧化層；(5)測量退火處理後多晶矽層或非晶矽層的方塊電阻，並結合多晶矽層或非晶矽層的厚度計算出電阻率；(6)將不同退火溫度下得到的多晶矽層或非晶矽層的電阻率和參考電阻率對比，確定校正溫度。
2、 按照權利要求l所述的方法，其特徵在於，還包括在校正溫度後， 使用步驟(1)中同一批次製備的沒經退火處理的矽片，使用校正後的溫度 在外延反應腔中進行退火，按上述步驟(4)至步驟(6)的流程來檢驗校 正後的溫度。
3、 按照權利要求l所述的方法，其特徵在於所述矽片在澱積多晶矽 層或非晶矽層之前，澱積有氧化矽層。
4、 按照權利要求l所述的方法，其特徵在於所述多晶矽層或非晶矽 層的厚度為1000 5000A。
5、 按照權利要求l所述的方法，其特徵在於所述步驟(1)中對所述多晶矽層或非晶矽層進行摻雜的摻雜原子為硼、磷和砷中的任一種。
6、按照權利要求l所述的方法，其特徵在於所述步驟(1)中對所述多晶矽層或非晶矽層進行摻雜的摻雜量為1*1018 3*102。個原子每立方釐米。
全文摘要
本發明公開了一種校正外延反應腔溫度的方法，包括同時在一批次的矽片的上澱積同步摻雜的多晶矽層或非晶矽層，並分別測量每個矽片上多晶矽層或非晶矽層的摻雜量和厚度；在多晶矽層或非晶矽層上澱積等離子體氧化層；用不同溫度點，分別對澱積等離子體氧化層後的矽片在外延反應腔中進行退火處理；去除經退後處理後的矽片表面的等離子體氧化層；測量退火處理後多晶矽層或非晶矽層的方塊電阻，並計算出該層的電阻率；將不同退火溫度下得到的多晶矽層或非晶矽層的電阻率和參考電阻率對比，確定校正溫度。本發明的方法具有重複性好，簡單易行的特點，且可以通過再生將多晶矽去除，矽片可以使用多次，可廣泛應用於外延腔的溫度校正。
文檔編號H01L21/20GK101399163SQ20071009410
公開日2009年4月1日 申請日期2007年9月28日 優先權日2007年9月28日
發明者徐偉中, 王劍敏 申請人:上海華虹Nec電子有限公司