外延腔体温度监控方法
【专利摘要】本发明揭示了一种通过优化外延腔体温度分布改善外延层错的方法，包括：步骤一：提供至少一衬底，所述衬底中具有掺杂元素；步骤二：将所述衬底放入一外延腔体中，在所述衬底表面生长一外延层，通过高温生长外延时激活衬底杂质，在所述生长过程中，所述衬底不转动；步骤三：检测所述外延层的表面方块电阻值的分布情况；步骤四：根据所述表面方块电阻值的分布情况判断所述外延腔体的温度分布情况。根据所述外延腔体的温度分布情况，可以得到所述外延腔体内各区域的温度，从而可以针对所述外延腔体内各区域分别进行调节温度，使得所述外延腔体内各区域的温度保持一致，从而提高在所述外延腔体内生长的外延层的质量，改善滑移线等缺陷。
【专利说明】外延腔体温度监控方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造【技术领域】，特别是涉及一种外延腔体温度监控方法。
【背景技术】
[0002]外延即在硅单晶衬底上沿原来的晶向再生长一层硅单晶薄膜的工艺。硅外延片是制作半导体分立器件的主要材料，因为它既能保证PN结的高击穿电压，又能降低器件的正向压降。硅外延片能让双极性电路(IC)的器件做在有重掺埋层的轻掺外延层上，形成生长的PN结，解决IC的隔离问题，因此它也是IC器件的主要原材料。
[0003]对于半导体器件来说，需要外延层具有完美的晶体结构，然而在实际的外延生长过程中，由于外延腔体内的温度分布不均，会使得生长的外延层中具有滑移线等缺陷，从而影响外延层的晶体结构。例如，当外延腔体内的温度分布不均时，外延生长的晶体的晶格位错，即外延层会出现滑移线的缺陷。因此，确定外延腔体内各区域的温度对于外延片的生产具有非常重要作用，但是，现有技术中并没有精确地检测方法来监控外延腔体内各区域的温度。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，提供一种外延腔体温度监控方法，能够精确地监控外延腔体内各区域的温度。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供一种外延腔体温度监控方法，包括:
[0006]步骤一:提供至少一衬底，所述衬底中具有掺杂元素；
[0007]步骤二:将所述衬底放入一外延腔体中，在所述衬底表面高温下生长一外延层，在所述生长过程中，所述衬底不转动；
[0008]步骤三:检测所述外延层的表面方块电阻值的分布情况；
[0009]步骤四:根据所述表面方块电阻值的分布情况判断所述外延腔体的温度分布情况。
[0010]可选的，采用离子注入的方法将所述掺杂元素注入所述衬底。
[0011]可选的，所述掺杂元素为磷元素。
[0012]可选的，所述离子注入的能量为50keV?IOOkeV,剂量为5 X IO12CnT2?8 X IO14Cm 2O
[0013]可选的，所述外延层包括多个部分，所述外延腔体包括多个与所述部分的位置一一对应的区域，在所述步骤四中:
[0014]如果所述外延层的一部分的表面方块电阻值高于其它所述部分的表面方块电阻值，则所述一部分所对应的所述区域的温度低于其它所述区域的温度；
[0015]如果所述外延层的一部分的表面方块电阻值低于其它所述部分的表面方块电阻值，则所述一部分所对应的所述区域的温度高于其它所述区域的温度。
[0016]可选的，所述外延层的材料为单晶硅。[0017]可选的，所述衬底为硅衬底。
[0018]可选的，在所述步骤三中，采用四探针的方法测量49点的表面方块电阻值，检测所述外延层的表面方块电阻值的分布情况。
[0019]可选的，
[0020]在所述步骤一中，提供两个所述衬底，两个所述衬底的掺杂元素相同；
[0021]在所述步骤二中，将其中一所述衬底以第一位置放入所述外延腔体生长所述外延层，将另一所述衬底以第二位置放入所述外延腔体生长所述外延层；
[0022]在所述步骤三中，检测所述第一外延层的表面方块电阻值的分布情况，并检测所述第二外延层的表面方块电阻值的分布情况；
[0023]在所述步骤四中，根据两个所述衬底的外延层的表面方块电阻值的分布情况判断所述外延腔体的温度分布情况。
[0024]可选的，在所述步骤四中:将所述第一外延层的表面方块电阻值和所述第二外延层的表面方块电阻值对应叠加，并求平均值，得到平均表面方块电阻值分布，根据所述平均表面方块电阻值分布，得到所述外延腔体的温度分布情况。
[0025]与现有技术相比，本发明提供的外延腔体温度监控方法具有以下优点:
[0026]本发明提供的外延腔体温度监控方法中，包括:步骤一:提供至少一衬底，所述衬底中具有掺杂元素；步骤二:将所述衬底放入一外延腔体中，在所述衬底表面生长一外延层，在所述生长过程中，所述衬底不转动；步骤三:检测所述外延层的表面方块电阻值的分布情况；步骤四:根据所述表面方块电阻值的分布情况判断所述外延腔体的温度分布情况。与现有技术相比，根据所述外延腔体的温度分布情况，可以得到所述外延腔体内各区域的温度，从而可以针对所述外延腔体内各区域分别进行调节温度，使得所述外延腔体内各区域的温度保持一致，从而提高在所述外延腔体内生长的外延层的质量，避免或减少外延层中滑移线等缺陷。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为本发明第一实施例中外延腔体温度监控方法的流程图；
[0028]图2-图4为本发明第一实施例中外延腔体温度监控方法的过程中的衬底的结构示意图；
[0029]图5为本发明第一实施例中外延层的俯视图；
[0030]图6为本发明第一实施例中外延腔体的俯视图；
[0031]图7为本发明第二实施例中一衬底以第一位置放入外延腔体的不意图；
[0032]图8为本发明第二实施例中一衬底以第二位置放入外延腔体的示意图。
【具体实施方式】
[0033]下面将结合示意图对本发明的外延腔体温度监控方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
[0034]为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
[0035]在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0036]本发明的核心思想在于，提供一种外延腔体温度监控方法，包括:
[0037]步骤一 SlO:提供至少一衬底，所述衬底中具有掺杂元素；
[0038]步骤二 S20:将所述衬底放入一外延腔体中，在所述衬底表面高温下生长一外延层，同时激活所述衬底的掺杂元素，在所述生长过程中，所述衬底不转动；
[0039]步骤三S30:检测所述外延层的表面方块电阻值的分布情况；
[0040]步骤四S40:根据所述表面方块电阻值的分布情况判断所述外延腔体的温度分布情况。
[0041]与现有技术相比，根据所述外延腔体的温度分布情况，可以得到所述外延腔体内各区域的温度，从而可以 针对所述外延腔体内各区域分别进行调节温度，使得所述外延腔体内各区域的温度保持一致，从而提高在所述外延腔体内生长的外延层的质量，达到消除滑移线的目的。
[0042]以下列举所述外延腔体温度监控方法的几个实施例，以清楚说明本发明的内容，应当明确的是，本发明的内容并不限制于以下实施例，其他通过本领域普通技术人员的常规技术手段的改进亦在本发明的思想范围之内。
[0043]第一实施例
[0044]在本实施例中，采用一个所述衬底进行检测。以下结合图1具体说明本发明提供一种外延腔体温度监控方法。
[0045]首先进行步骤一 S10，提供一衬底，所述衬底中具有掺杂元素。在步骤一 SlO中，可以采用离子注入的方法将所述掺杂元素注入所述衬底。
[0046]如图2所示，先提供一不含所述掺杂元素的衬底100，在本实施例中，所述衬底100为硅衬底，当然，所述衬底100还可以为硅锗衬底、锗衬底等等。
[0047]对所述衬底100进行离子注入，将所述掺杂元素注入到所述衬底100，如图3所示，所述衬底100中的点表示所述掺杂元素。较佳的，所述离子注入的能量为50keV~IOOkeV,例如 60keV、80keV 等等，剂量为 5X IO12CnT2 ~8X 1014cnT2，例如 7X IO1W2^X IO1W2 等等。较佳的，所述掺杂元素为磷元素，磷元素比较容易扩散，此外，所述掺杂元素还可以为硼元素或砷元素等。
[0048]接着，进行步骤二 S20，将所述衬底100放入一外延腔体中，在所述衬底100表面生长一外延层200，如图4所示，在所述生长过程中，在1100°C以上的温度下，所述掺杂元素被激活，所述掺杂元素扩散到所述外延层200中。所述掺杂元素的扩散速度与温度有关，温度越高，所述掺杂元素的扩散速度越快。在本实施例中，在所述生长过程中，所述衬底100不转动，使得在整个所述生长过程中，所述衬底100相对于所述外延腔体的位置是固定不动的，从而使得所述衬底100上受到的温度是固定不变的，使得所述外延层200中各部分的温度不变。
[0049]为了方便说明，在图5中画出了所述外延层200包括4个部分,但是,所述外延层200并不限于包括4个部分，还可以包括2部分、3部分、5部分、6部分，或更多。所述外延层200包括4个部分201、202、203、204，如图6所示，所述外延腔体I包括4个的区域11、12、13、14，所述区域11、12、13、14的位置与所述部分201、202、203、204的位置——对应，当进行所述生长过程时，每一个所述部分对应一个所述区域，例如，所述外延层200包括4个部分201、202、203、204分别依次对应所述部分201、202、203、204。
[0050]较佳的，所述外延层200的材料为单晶硅，与所述衬底100的材料保持一致，有利于所述掺杂元素的扩散。
[0051]随后，进行步骤三S30，检测所述外延层的表面方块电阻值的分布情况。较佳的，可以采用四探针的方法测量49点的表面方块电阻值，此为本领域的普通技术人员可以理解，在此不作赘述。
[0052]最后，进行步骤四S40，根据所述表面方块电阻值的分布情况判断所述外延腔体的温度分布情况。如果所述外延层的一部分的表面方块电阻值高于其它所述部分的表面方块电阻值，则所述一部分所对应的所述区域的温度低于其它所述区域的温度；如果所述外延层的一部分的表面方块电阻值低于其它所述部分的表面方块电阻值，则所述一部分所对应的所述区域的温度高于其它所述区域的温度。
[0053]例如，如果所述部分201的表面方块电阻值高于所述部分202、203、204的表面方块电阻值，则说明所述部分201内的所述磷元素少于所述部分202、203、204内的所述磷元素，所述部分201内的所述磷元素扩散慢，所述区域11的温度低于所述区域12、13、14的温度。
[0054]如果所述部分201的表面方块电阻值低于所述部分202、203、204的表面方块电阻值，则说明所述部分201内的所述磷元素多于所述部分202、203、204内的所述磷元素，所述部分201内的所述磷元素扩散块，所述区域11的温度高于所述区域12、13、14的温度。
[0055]从而，可以根据所述外延腔体的温度分布情况，可以得到所述外延腔体内各区域的温度，从而可以针对所述外延腔体内各区域分别进行调节温度，使得所述外延腔体内各区域的温度保持一致，从而提高在所述外延腔体内生长的外延层的质量。
[0056]第二实施例
[0057]请参阅图7-图8，具体说明本实施例中的外延腔体温度监控方法。在图7-图8中，参考标号表不与图1-图6相同的表述与第一实施方式相同的含义。所述第二实施例的外延腔体温度监控方法与所述第一实施例的外延腔体温度监控方法基本相同，其区别在于:采用两个所述衬底进行检测，因为衬底之间往往存在差异性，所以采用两个所述衬底进行检测，以消除误差或机台的噪音，提高检测的准确度。
[0058]在所述步骤一 SlO中，提供两个所述衬底，两个所述衬底210、220的掺杂元素相同，包括所述掺杂元素的掺杂方法、掺杂剂量等等。虽然所述衬底210、220中的所述掺杂元素的掺杂方法、掺杂剂量相同。
[0059]在所述步骤二 S20中，将其中一所述衬底以第一位置放入所述外延腔体I生长第一外延层210，将另一所述衬底以第二位置放入所述外延腔体生长第二外延层220。
[0060]如图7和图8所示，所述第一位置和第二位置的刻痕(notch)的方向不同，此为本领域的普通技术人员可以理解的，在此不作赘述。在图7中，所述第一外延层210的4个部分211、212、213、214分别对应所述区域11、12、13、14。在图8中，所述第二外延层220的4个部分223、224、221、222分别对应所述区域11、12、13、14。
[0061]在所述步骤三S30中，检测所述第一外延层210的表面方块电阻值的分布情况，例如，所述部分211、212、213、214的表面方块电阻值分别为2.5 Ω.cm、2.6 Ω.cm、2.9 Ω.cm、3.0Ω.cm，所述部分223、224、221、222的表面方块电阻值分别为2.4 Ω.cm、2.7 Ω.cm、2.8 Ω.οπ1λ3.1 Ω.cm。
[0062]在所述步骤四中，根据两个所述衬底的外延层的表面方块电阻值的分布情况判断所述外延腔体的温度分布情况。较佳的，将所述第一外延层的表面方块电阻值和所述第二外延层的表面方块电阻值对应叠加，并求平均值，得到平均表面方块电阻值分布，根据所述平均表面方块电阻值分布，得到所述外延腔体的温度分布情况。
[0063]在本实施例中，由于所述部分211、212、213、214的表面方块电阻值分别为2.5 Ω.cm、2.6Ω.cm、2.9Ω.cm、3.0Ω.cm，所述部分223、224、221、222的表面方块电阻值分别为
2.4Ω.cm、2.7Ω.cm、2.8Ω.cm、3.1 Ω.cm,则所述区域 11、12、13、14 所对应的平均表面方块电阻值分布为:
[0064](2.5 Ω.cm+2.4 Ω.cm) /2、(2.6 Ω.cm+2.7 Ω.cm) /2、(2.8 Ω.cm+2.9 Ω.cm) /2、(3.0 Ω.cm+3.1 Ω.cm) /2
[0065]即平均表面方块电阻值分布为:2.45 Ω.cm、2.65 Ω.cm、2.85 Ω.cm、3.05 Ω.cm
[0066]则说明，所述区域11、12、13、14的温度依次递减，从而可以据此调节各所述区域
的温度。
[0067]本发明的较佳实施例如上所述，但是并不限于上述公开的范围，所述外延腔体温度监控方法并不限于应用于嵌入硅锗等应变诱发器件的制备，只要是由于所述基底不平整而影响后序工艺(特别是后序的膜层)，采用所述氧化-去氧化层处理的方法，对所述基底进行平整化处理。
[0068]本发明提供一种外延腔体温度监控方法，包括:步骤一:提供至少一衬底，所述衬底中具有掺杂元素；步骤二:将所述衬底放入一外延腔体中，在所述衬底表面生长一外延层，在所述生长过程中，所述衬底不转动；步骤三:检测所述外延层的表面方块电阻值的分布情况；步骤四:根据所述表面方块电阻值的分布情况判断所述外延腔体的温度分布情况。与现有技术相比，根据所述外延腔体的温度分布情况，可以得到所述外延腔体内各区域的温度，从而可以针对所述外延腔体内各区域分别进行调节温度，使得所述外延腔体内各区域的温度保持一致，从而提高在所述外延腔体内生长的外延层的质量，避免或减少外延层中滑移线等缺陷。
[0069]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种外延腔体温度监控方法，包括: 步骤一:提供至少一衬底，所述衬底中具有掺杂元素； 步骤二:将所述衬底放入一外延腔体中，在所述衬底表面生长一外延层，在所述生长过程中，所述衬底不转动； 步骤三:检测所述外延层的表面方块电阻值的分布情况； 步骤四:根据所述表面方块电阻值的分布情况判断所述外延腔体的温度分布情况。
2.如权利要求1所述的外延腔体温度监控方法，其特征在于，采用离子注入的方法将所述掺杂元素注入所述衬底。
3.如权利要求2所述的外延腔体温度监控方法，其特征在于，所述掺杂元素为磷元素。
4.如权利要求3所述的外延腔体温度监控方法，其特征在于，所述离子注入的能量为50keV ~IOOkeV,剂量为 5 X IO12CnT2 ~8 X 1014cnT2。
5.如权利要求1所述的外延腔体温度监控方法，其特征在于，所述外延层包括多个部分，所述外延腔体包括多个与所述部分的位置一一对应的区域，在所述步骤四中: 如果所述外延层的一部分的表面方块电阻值高于其它所述部分的表面方块电阻值，则所述一部分所对应的所述区域的温度低于其它所述区域的温度； 如果所述外延层的一部分的表面方块电阻值低于其它所述部分的表面方块电阻值，则所述一部分所对应的所述区域的温度高于其它所述区域的温度。
6.如权利要求1所述的外延腔体温度监控方法，其特征在于，所述外延层的材料为单晶娃。
7.如权利要求1所述的外延腔体温度监控方法，其特征在于，所述衬底为硅衬底。
8.如权利要求1所述的外延腔体温度监控方法，其特征在于，在所述步骤三中，采用四探针的方法测量49点的表面方块电阻值，检测所述外延层的表面方块电阻值的分布情况。
9.如权利要求1-8中任意一项所述的外延腔体温度监控方法，其特征在于， 在所述步骤一中，提供两个所述衬底，两个所述衬底的掺杂元素相同； 在所述步骤二中，将其中一所述衬底以第一位置放入所述外延腔体生长第一外延层，将另一所述衬底以第二位置放入所述外延腔体生长第二外延层； 在所述步骤三中，检测所述第一外延层的表面方块电阻值的分布情况，并检测所述第二外延层的表面方块电阻值的分布情况； 在所述步骤四中，根据两个所述衬底的外延层的表面方块电阻值的分布情况判断所述外延腔体的温度分布情况。
10.如权利要求9所述的外延腔体温度监控方法，其特征在于，在所述步骤四中:将所述第一外延层的表面方块电阻值和所述第二外延层的表面方块电阻值对应叠加，并求平均值，得到平均表面方块电阻值分布，根据所述平均表面方块电阻值分布，得到所述外延腔体的温度分布情况。
【文档编号】H01L21/66GK104022054SQ201410253924
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】曹荣, 史超 申请人:上海先进半导体制造股份有限公司