CN102087953A - 量测外延设备腔体温度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种量测外延设备腔体温度的方法，包括：生长氧化层；离子注入；在外延设备腔体内进行退火工艺处理；经氧化层全剥处理并测量预定的方块电阻分布；根据测得的方块电阻阻值及温度与电阻关系获取对应的温度分布，来量测外延设备的温度。上述量测外延设备腔体温度的方法，采用注入离子并在外延设备腔体内退火，测量预定的方块电阻分布，然后获取对应温度分布，获取了外延设备腔体内各个区域的整体温度分布，从而能更全面地监控外延设备腔体的温度。
Description
【技术领域】
本发明涉及半导体工艺，尤其涉及一种量测外延设备腔体温度的方法。
【背景技术】
目前，外延设备的温度测试主要有两种，一种是使用高温红外线测温，通过石英罩特殊的观测点，来测试指定区域的温度；一种是采用热电阻，将温感电阻放置在外延腔体的规定位置进行温度测量。这两种方法测量外延腔体的温度只能抽测几个位置的温度，无法准确测量外延腔体内所有区域的温度分布。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种能准确测量外延腔体内所有区域温度分布的量测外延设备腔体温度的方法。
一种量测外延设备腔体温度的方法，包括：
生长氧化层；
离子注入；
在外延设备腔体内进行退火工艺处理；
经氧化层全剥处理并测量预定的方块电阻分布；
根据测得的方块电阻阻值及温度与电阻关系获取对应的温度分布，来量测外延设备的温度。
优选地，所述晶圆为P型片。
优选地，所述晶圆衬底电阻率为15～25欧姆·厘米。
优选地，所述氧化层厚度为
优选地，所述离子注入的能量为80千电子伏，剂量为每平方厘米6×1013个原子。
优选地，所述退火工艺的退火温度为1070℃～1150℃。
优选地，所述温度与电阻关系采用拟合曲线的方法获得。
优选地，所述测量方块电阻阻值分布采用4探针法，测49点。
上述量测外延设备腔体温度的方法，采用在晶圆上注入离子并在外延设备腔体内退火，去掉所有的氧化层后再测量预定的方块电阻分布然后获取对应的温度分布，获取了外延设备腔体内各个区域的整体温度分布，从而比较准确的测量出外延设备腔体内所有区域的温度分布，能更全面地监控外延设备腔体的温度；且采用在没有掺杂的晶圆上注入离子，再在外延设备腔体中进行退火工艺处理，则晶圆的方块电阻只受外延设备的影响，测量方块电阻阻值更加准确，则获得对应的温度值也更加准确，获取的外延设备腔体温度的分布也更加准确。
另外，采用稳定的注入条件，使温度与电阻线性关系固定，测量的温度的可信度和准确度高，且操作简单、数据全面。
【附图说明】
图1为一实施例中一种量测外延设备腔体温度的方法流程图；
图2为一实施例中温度与方块电阻阻值对应关系图；
图3为一实施例中晶圆各个区域温度分布图。
【具体实施方式】
图1为一实施例中一种量测外延设备腔体温度的方法流程图，包括如下步骤：
步骤S10，生长氧化层。
准备一晶圆，使用衬底电阻率为15～25欧姆·厘米(ohm·cm)的P型片，然后在该晶圆上生长氧化层。氧化层厚度可为
本实施例中，氧化层厚度为
步骤S20，离子注入。
在生长了氧化层的晶圆上进行离子注入。因在高阻衬底上注入P+离子，在高温过程中P+离子激活释放出电子e-，温度越高释放出的电子e-越多，方块电阻阻值越低。一个实施例中，进行P+离子注入时，能量为80千电子伏(KeV)，剂量/浓度为每平方厘米6×1013个原子，且注入的均匀性要好。
步骤S30，在外延设备腔体内进行退火工艺处理。
注入离子后，对晶圆在外延设备腔体内进行高温退火工艺处理，退火温度为1070℃～1150℃。在退火工艺处理中，注入的离子随温度的不同，激活程度不同，则释放出的电子e-数量不同，晶圆方块电阻值不同。
步骤S40，经氧化层全剥处理并测量预定的方块电阻分布。
测量预定的方块电阻具体过程是：先对生长的氧化层进行全部去掉处理，可以采用蚀刻工艺处理。然后测量预定的方块电阻阻值，采用4探针法，测49点，从而得出方块电阻的分布。
步骤S50，根据测得的方块电阻阻值及温度与电阻关系获取对应的温度分布，来量测外延设备的温度。获得预定的方块电阻阻值分布后，根据测得方块电阻阻值及温度与电阻关系得出对应的温度分布，从而获得了晶圆各个区域的温度分布。
其中，温度与电阻关系是通过在试验条件固定的前提下，得出大量的实验数据，再通过温度拉偏或曲线拟合的方法找出温度与电阻的线性关系，这样任何温度都有唯一的方块电阻阻值与之对应。在保证注入条件稳定的情况下，最终的预定的方块电阻阻值只与实际温度有关，且呈一固定线性关系。并且，需要保证此线性关系具有重复性。因此，定期测量晶圆方块电阻阻值可以起到校准温度的效果。
这样采用在没有掺杂的晶圆上注入离子的方法，再经过退火处理工艺，方块电阻阻值变化只受外延腔体设备及退火温度的影响，测量的准确度较高。
图2为一实施例中温度与方块电阻阻值对应关系图。本实施例中，可以看出1150℃对应的方块电阻阻值为510欧姆，通过曲线拟合的方法，拟合的曲线方程为y＝-1.31x+2022.6。图3为一实施例中晶圆各个区域的温度分布图，可以看出晶圆方块电阻阻值的均匀性反映出晶圆各个区域的温度分布。
上述量测外延设备腔体温度的方法，采用在晶圆上注入离子并在外延设备腔体内退火，去掉所有的氧化层后再测量预定的方块电阻分布然后获取对应的温度分布，获取了外延设备腔体内各个区域的整体温度分布，从而比较准确的测量出外延设备腔体内所有区域的温度分布，能更全面地监控外延设备腔体的温度；且采用在没有掺杂的晶圆上注入离子，再在外延设备腔体中进行退火工艺处理，则晶圆的方块电阻只受外延设备的影响，测量方块电阻阻值更加准确，则获得对应的温度值也更加准确，获取的外延设备腔体温度的分布也更加准确。
另外，采用稳定的注入条件，使温度与电阻线性关系固定，测量的温度的可信度和准确度高，且操作简单、数据全面。
另外，上述量测外延设备腔体温度的方法，操作标准，可以作为一项长期的工艺监控项目，适合用于大生产的设备。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种量测外延设备腔体温度的方法，包括：
生长氧化层；
离子注入；
在外延设备腔体内进行退火工艺处理；
经氧化层全剥处理并测量预定的方块电阻分布；
根据测得的方块电阻阻值及温度与电阻关系获取对应的温度分布，来量测外延设备的温度。
2.根据权利要求1所述的量测外延设备腔体温度的方法，其特征在于：所述晶圆为P型片。
3.根据权利要求2所述的量测外延设备腔体温度的方法，其特征在于：所述晶圆衬底电阻率为15～25欧姆·厘米。
4.根据权利要求1所述的量测外延设备腔体温度的方法，其特征在于：所述氧化层厚度为
5.根据权利要求1所述的量测外延设备腔体温度的方法，其特征在于：所述离子注入的能量为80千电子伏，剂量为每平方厘米6×1013个原子。
6.根据权利要求1所述的量测外延设备腔体温度的方法，其特征在于：所述退火工艺的退火温度为1070℃～1150℃。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的量测外延设备腔体温度的方法，其特征在于：所述温度与电阻关系采用拟合曲线的方法获得。
8.根据权利要求1所述的量测外延设备腔体温度的方法，其特征在于：所述测量方块电阻阻值分布采用4探针法，测49点。
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