[发明专利]通过离子注入晶片检测外延炉台温场温度的方法及校正外延炉台温场方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过离子注入晶片检测外延炉台温场温度的方法及校正外延炉台温场方法。 

背景技术

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。 

外延片的衬底也称为基板。其主要成分为单晶硅和掺杂剂，掺杂剂依不同的器件设计需要包含N型元素砷(As）、磷(Ph)、锑(Sb)和P型元素硼(B)，根据掺杂浓度的大小还可分为重掺和轻掺。 

对于半导体器件来说，需要外延层具有完美的晶体结构，而且对外延层的厚度、导电类型、电阻率及电阻均匀性等方面均有一定的要求。半导体的电阻率一般随着温度、掺杂浓度、磁场强度及光照强度等因素的变化而改变。 

外延层电阻率均匀性是衡量一个外延生产企业实力的重要指标之一，是一种制程能力高低的衡量指标。电阻率均匀性优良会保证后面工艺外延片上的每一个器件电性符合要求。若外延片电阻率均匀性不良，在后续工艺过程中，会大大增加边缘器件报废率，增加工艺成本及降低集成电路产品品质。而外延长晶时晶片各点的温度是影响电阻率均匀性的重要条件之一，大量的实际生产数据和经验说明越均匀的温场生产的外延晶片整片电阻率均匀性越好，也越容易控制。 

不同的长晶温度下，掺杂元素原子及硅原子沉积速率不同，在同一片晶片上表现出来的对外延后整体厚度和阻值均匀性有明显的影响。并且如果温度过高，则会造成晶片在长晶过程中碎裂，外延炉台本身材料融化等问题；若温度过低，则会导致外延工艺长成多晶硅，失去了半导体的特性。 

未经过温度校正的同一外延机台在不同时期或不同机台不同时期进行外延长晶，即便是设定为同一工艺参数下，所长出的外延结构也有差异，该差异体现在由于实际长晶温度不同而导致基板与外延层之间的过渡区的宽度有明显的差异，在客户端则造成崩溃电压偏离原来设定值，进而导致后道器件失效。 

因此，确定温场各处位置的温度对于外延片的生产具有非常重要作用。常用的一种确定温场温度的方法是在温场内设置测温仪测量。但这种方法对外延机台要求较高，生产成本高，同时，也无法在各个点均设置测温仪，不适合广泛使用。 

发明内容

本发明的目的之一是为了克服现有技术中的不足，提供一种通过离子注入晶片检测外延炉台温场温度的方法。 

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现： 

通过离子注入晶片检测外延炉台温场温度的方法，其特征在于，包括步骤， 

A、提供一离子注入晶片； 

B、将离子注入晶片升高至指定温度T₁，然后降温至常温； 

C、检测离子注入晶片多个点的电阻率ρ； 

D、根据电阻率与温度的换算关系确定外延炉台多个点的温度值。 

优选地是，所述离子注入晶片的离子注入厚度为自晶片表面起不大于2μm。 

优选地是，所述离子选自B⁺、BF₂⁺、P⁺、As⁺、Sb⁺、Ar⁺中的一种。 

优选地是，所述晶片为衬底或外延片。 

优选地是，所述衬底为N型衬底或P型衬底；所述的N型衬底掺杂有砷、磷或锑；所述的P型衬底掺杂有硼。 

优选地是，所述的外延片的外延层为P型或N型；所述的N型外延层掺杂有砷、磷或 锑；所述的P型外延层掺杂有硼。 

优选地是，所述的温度T₁为1080℃-1200℃。 

优选地是，采用四探针电阻率测量仪测量选定点的电阻率。 

优选地是，所述离子注入晶片为外延片；所述离子注入外延层内，外延层厚度为2μm以上。 

优选地是，步骤B中，离子注入晶片升高至指定温度T₁，在该温度T₁保持1-5分钟。 

优选地是，电阻率与温度的换算关系为T=1130℃-(ρ-348)/a；T为外延炉台的温度，单位是℃；ρ为电阻率，单位是ohm·cm；a为系数，取值为0.5～1.5。