專利名稱：校正外延反應(yīng)腔溫度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制造中外延工藝，尤其涉及一種校正外延反應(yīng) 腔溫度的方法。
技術(shù)背景襯底(基座)溫度是硅外延工藝的主要參數(shù)之一，它會(huì)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(zhǔn)確的校正襯底(基座)溫度對獲得穩(wěn)定和重復(fù)的外延工藝很關(guān)鍵。目前用于校正硅 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(jì)；2、使用 離子注入硅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；第二種方法操作復(fù)雜、成本高。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種校正外延反應(yīng)腔溫度的方法，其 具有好的重復(fù)性且成本低。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的校正外延反應(yīng)腔溫度的方法，包括如 下步驟(1) 同時(shí)在一批次的硅片上淀積同步摻雜的多晶硅層或非晶硅層，并 分別測量每個(gè)硅片上多晶硅層或非晶硅層的摻雜量和厚度；(2) 在多晶硅層或非晶硅層上淀積等離子體氧化層；(3) 用等溫差的多個(gè)溫度點(diǎn)，分別對淀積等離子體氧化層后的硅片在
外延反應(yīng)腔中進(jìn)行退火處理；(4) 去除經(jīng)退后處理后的硅片表面的等離子體氧化層；(5) 測量退火處理后多晶硅層或非晶硅層的方塊電阻，并結(jié)合多晶硅 層或非晶硅層的厚度計(jì)算出電阻率；(6) 將不同退火溫度下得到的多晶硅層或非晶硅層的電阻率和參考電 阻率對比，確定校正溫度。本發(fā)明的方法中，利用了同步摻雜多晶硅或非晶硅，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(qiáng)的相關(guān)性，以校正 外延反應(yīng)腔的溫度。該方法重復(fù)性好，方法簡單易行。此外，同步摻雜多 晶硅或非晶硅可以淀積在普通的電阻率控制的襯底片上，而且多晶硅或非 晶硅淀積后的硅片可以通過再生將多晶硅或非晶硅去除，達(dá)到多次使用的 目的，降低成本。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖1為本發(fā)明的方法流程示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的校正外延反應(yīng)腔溫度的方法，利用了同步摻雜多晶硅或非晶 硅，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(qiáng)的相關(guān)性。故先利用穩(wěn)定性好的工藝同時(shí)淀積一批同步摻雜多晶硅層或 非晶硅層(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(gè)原子每立方厘米(a1:om/cm3)， 并通過相應(yīng)的檢測手段監(jiān)控其摻雜量和膜層的厚度;之后在多晶硅層或非
晶硅層上淀積--層低溫等離子體氧化層，用以防止在外延反應(yīng)腔體中退火 時(shí)，多晶硅或非晶硅中的摻雜劑向外擴(kuò)散至腔體中而造成腔體污染；然后 將部分硅片置于外延反應(yīng)腔中，在設(shè)置的不同溫度點(diǎn)下進(jìn)行退火;退火后， 將表面的等離子體氧化層充分去除后，通過方塊電阻測量，得出外延反應(yīng) 腔中不同溫度點(diǎn)下退火后的多晶硅層或非晶硅層的電阻率，與需要校正到 的溫度點(diǎn)下的電阻率相對比，從而確定校正溫度，最后在外延反應(yīng)腔中使 用校正溫度進(jìn)行退火確認(rèn)以檢驗(yàn)該校正溫度。下面是以摻磷的非晶硅為例來說明本發(fā)明的方法(1) 采用低溫非晶硅工藝，在表面有熱生長氧化硅的一批硅片上淀 積厚度約為3000A的同步摻磷的非晶硅層，分別測試不同硅片上非晶硅層 的實(shí)際厚度，摻雜量等；(2) 在非晶硅層上淀積一層低溫等離子體氧化層；這里必須是等離子體氧化層，因?yàn)榈入x子體氧化層的淀積溫度較低(約400度)，故淀積過程中不會(huì)激活多晶硅或非晶硅中的摻雜原子；(3) 將覆蓋有等離子體氧化層的非晶硅薄膜置于外延反應(yīng)腔中，設(shè)置等溫差的不同溫度點(diǎn)(如1050度，1100度和1150度)，分別進(jìn)行退火，且設(shè)置的退火時(shí)間相同，為60秒鐘；(4) 將退火后的硅片上非晶硅層表面的等離子體氧化層去除；(5) 測量上述非晶硅層的方塊電阻，并根據(jù)實(shí)際測量得到該非晶硅 層的厚度，計(jì)算出在不同退火溫度點(diǎn)下的該非晶硅的電阻率；(6) 對比不同退火溫度點(diǎn)下的參考電阻率，用以確定校正溫度，這里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
硅退火，得到的電阻率。具體實(shí)施中，可以用現(xiàn)有技術(shù)中的任何一種方法 校正一參考腔體的溫度，后用步驟(1)所述的同一批次淀積非晶硅的硅 片在該參考腔體中進(jìn)行不同溫度下相同退火時(shí)間的退火處理，得到的非晶 硅的電阻率即為不同溫度下的參考電阻率。例如，三片淀積有厚度為3000A的同步摻磷(摻雜量為1*102°原子每立方厘米)的非晶硅的硅片 G1、G2和G3，分別在外延反應(yīng)腔中進(jìn)行1050度，1100度和1150度下退 火60秒后，得到的G1硅片上非晶硅的電阻率為0.0027歐姆厘米，G2 硅片上非晶硅的電阻率為0.0021歐姆厘米(Q化m)， G3硅片上非晶硅 的電阻率為0. 0015歐姆厘米。而這三個(gè)退火溫度下的參考電阻率分別 為0. 0026歐姆厘米、0. 0020歐姆厘米和0. 0014歐姆厘米。將上述數(shù)據(jù) 進(jìn)行比較，通過下述公式可以計(jì)算出外延反應(yīng)腔中溫度的實(shí)際偏差實(shí)際 偏差溫度二 (退火溫度的平均溫度差/兩個(gè)連續(xù)的退火溫度下非晶硅的電 阻率差)*當(dāng)前測得的電阻率與相同溫度下參考電阻率的差值。根據(jù)上述 計(jì)算公式，參照在三個(gè)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歐姆厘米，外延反應(yīng)腔中的溫度需要減少或增加(50/0.0006) *0. 0001，約為8度，因當(dāng)前測得的電阻率與參考電阻率平 均少0. 0001歐姆厘米時(shí)，故應(yīng)將外延反應(yīng)腔的溫度增加8度以作校正。(7)在校正溫度后，使用步驟(1)中同一批次制備的沒經(jīng)退火處理 的硅片，使用校正后的溫度在外延反應(yīng)腔中進(jìn)行退火，按上述步驟(4) 至步驟(6)的流程來檢驗(yàn)校正后的外延反應(yīng)腔中的溫度。
權(quán)利要求
1、一種校正外延反應(yīng)腔溫度的方法，其特征在于，包括如下步驟(1)同時(shí)在一批次的硅片上淀積同步摻雜的多晶硅層或非晶硅層，并分別測量每個(gè)硅片上多晶硅層或非晶硅層的摻雜量和厚度；(2)在多晶硅層或非晶硅層上淀積低溫等離子體氧化層；(3)用等溫差的多個(gè)溫度點(diǎn)，分別對淀積等離子體氧化層后的硅片在外延反應(yīng)腔中進(jìn)行退火處理；(4)去除經(jīng)退后處理后的硅片表面的等離子體氧化層；(5)測量退火處理后多晶硅層或非晶硅層的方塊電阻，并結(jié)合多晶硅層或非晶硅層的厚度計(jì)算出電阻率；(6)將不同退火溫度下得到的多晶硅層或非晶硅層的電阻率和參考電阻率對比，確定校正溫度。
2、 按照權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，還包括在校正溫度后， 使用步驟(1)中同一批次制備的沒經(jīng)退火處理的硅片，使用校正后的溫度 在外延反應(yīng)腔中進(jìn)行退火，按上述步驟(4)至步驟(6)的流程來檢驗(yàn)校 正后的溫度。
3、 按照權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述硅片在淀積多晶硅 層或非晶硅層之前，淀積有氧化硅層。
4、 按照權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述多晶硅層或非晶硅 層的厚度為1000 5000A。
5、 按照權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述步驟(1)中對所述多晶硅層或非晶硅層進(jìn)行摻雜的摻雜原子為硼、磷和砷中的任一種。
6、按照權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述步驟(1)中對所述多晶硅層或非晶硅層進(jìn)行摻雜的摻雜量為1*1018 3*102。個(gè)原子每立方厘米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種校正外延反應(yīng)腔溫度的方法，包括同時(shí)在一批次的硅片的上淀積同步摻雜的多晶硅層或非晶硅層，并分別測量每個(gè)硅片上多晶硅層或非晶硅層的摻雜量和厚度；在多晶硅層或非晶硅層上淀積等離子體氧化層；用不同溫度點(diǎn)，分別對淀積等離子體氧化層后的硅片在外延反應(yīng)腔中進(jìn)行退火處理；去除經(jīng)退后處理后的硅片表面的等離子體氧化層；測量退火處理后多晶硅層或非晶硅層的方塊電阻，并計(jì)算出該層的電阻率；將不同退火溫度下得到的多晶硅層或非晶硅層的電阻率和參考電阻率對比，確定校正溫度。本發(fā)明的方法具有重復(fù)性好，簡單易行的特點(diǎn)，且可以通過再生將多晶硅去除，硅片可以使用多次，可廣泛應(yīng)用于外延腔的溫度校正。
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(yōu)先權(quán)日2007年9月28日
發(fā)明者徐偉中, 王劍敏 申請人:上海華虹Nec電子有限公司