CN111276390A - 多晶硅薄膜的制备方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多晶硅薄膜的制备方法及系统，能在沉积多晶硅薄膜时，监控反应气体流量过冲值和/或反应气体流量爬升速度(即反应气体的流量从0升到目标流量所需的时间)，且在发现监控到的反应气体流量过冲值和/或反应气体流量爬升速度不符合要求(即出现异常)时，能及时停止多晶硅薄膜的沉积工艺。因此，本发明的技术方案能够更早地发现有问题的晶圆，进而直接停止多晶硅薄膜的沉积，并将有问题的晶圆报废，由此省去后续的工艺和测试步骤，提高效率，并降低成本。

Description

多晶硅薄膜的制备方法及系统
技术领域
本发明涉及集成电路制造技术领域，特别涉及一种多晶硅薄膜的制备方法及系统。
背景技术
多晶硅薄膜作为一种重要的半导体薄膜材料早已引起人们的重视，目前已广泛应用于集成电路和各种电子器件的制造，且由于其特有的导电特性、优良的力学性能、良好的半导体工艺兼容性，是较为理想的结构层材料，因此多晶硅薄膜作为微机电系统(MEMS)中的基本结构材料尤其得到广泛的应用。
例如，现有的MEMS麦克风产品一般会使用为掺杂多晶硅薄膜作为振膜，该掺杂多晶硅薄膜的主要工艺指标有厚度、颗粒、电阻(RS)和应力(Stress)，常规工艺较少监控电阻和应力，但在麦克风等MEMS产品中这两项数据至关重要，这会对MEMS产品的性能具有较大影响。因此在MEMS产品的多晶硅薄膜生产制作中对工艺精确性和稳定性要求非常高。
现有技术方案，通常采用调整温度或者厚度的方法来匹配所需的多晶硅薄膜的电阻和应力值，在形成多晶硅薄膜的过程中，监控参数通常有温度、压力、气体流量和时间。但是，在制程设计时，当要求MEMS产品的多晶硅薄膜的电阻(RS)在850Ω～950Ω之间，应力在60Mpa～75Mpa时，若采用现有的炉管技术调整和常规工艺参数(温度/压力/气体流量/时间等)监控，最终形成的多晶硅薄膜的电阻和应力与对应的目标值偏差均在5％～10％之间，导致MEMS产品的良率难以提高，甚至不能满足要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多晶硅薄膜的制备方法及系统，能够及时发现沉积的多晶硅薄膜不符合要求，从而避免因基于不符合要求的多晶硅薄膜制作产品而造成的各种成本，以提高最终产品的良率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种多晶硅薄膜的制备方法，包括：将至少一片晶圆放入到相应的沉积设备的反应腔室中，并在所述晶圆上开始沉积多晶硅薄膜，监控反应气体流量过冲值和/或反应气体从0升到目标流量的反应气体流量爬升速度，当所述反应气体流量过冲值和/或所述反应气体流量爬升速度符合要求时，继续沉积所述多晶硅薄膜，直至获得所需的多晶硅薄膜；当所述反应气体流量过冲值和/或反应气体的流量爬升速度不符合要求时，当所述反应气体流量过冲值和/或反应气体的流量爬升速度不符合要求时，停止相应的工艺制程。
可选地，当监控到所述反应气体流量过冲值和/或反应气体流量爬升速度不符合要求时，立即停止所述多晶硅薄膜的沉积制程，并进一步对所述晶圆进行报废或重工的处理。
可选地，在所述晶圆上沉积多晶硅薄膜的整个阶段中，还监控包括工艺压力、工艺温度、气体流量和工艺时间在内的至少一种工艺参数。
可选地，所述多晶硅薄膜为非掺杂的多晶硅薄膜或者掺杂的多晶硅薄膜。
可选地，所述的多晶硅薄膜的制备方法还包括：收集利用所述沉积设备沉积多晶硅薄膜的相关历史数据，并根据所述相关历史数据，获得反应气体流量过冲值和/或反应气体流量爬升速度与多晶硅薄膜的性能参数之间的关系；以及，根据所述关系以及所需的多晶硅薄膜的目标性能参数，判断当前监控到的所述反应气体流量过冲值和/或所述反应气体流量爬升速度是否符合要求。
可选地，所述多晶硅薄膜的性能参数包括电学参数、力学参数、热学参数和耦合参数中的至少一种；所述电学参数包括电阻和/或电导率；力学参数包括应力和/或杨氏模量；热学参数包括热导率；耦合参数包括电阻温度系数、热膨胀系数和压阻系数中的至少一种。
可选地，根据所述相关历史数据，获得反应气体流量过冲值和/或反应气体流量爬升速度与多晶硅薄膜的电阻和/或应力之间的关系。
可选地，所述的多晶硅薄膜的制备方法还包括：在所述晶圆上开始沉积多晶硅薄膜之前，先根据所述关系和所需的多晶硅薄膜的目标性能参数，调整控制所述反应气体所对应的送气装置的相关参数，以调整在所述晶圆上开始沉积多晶硅薄膜时的反应气体流量过冲值和/或反应气体流量爬升速度。
基于同一发明构思，本发明还提供一种用于实现本发明所述的多晶硅薄膜的制备方法的系统，包括：
具有反应腔室和送气装置的沉积设备，所述送气装置用于向所述反应腔室中通入反应气体，所述反应腔室用于承载至少一片晶圆，并使得所述反应气体能在相应的晶圆上沉积多晶硅薄膜；
监控装置，用于在所述晶圆上开始沉积多晶硅薄膜时，监控反应气体流量过冲值和/或反应气体从0升到目标流量的反应气体流量爬升速度，以当所述反应气体流量过冲值和/或所述反应气体流量爬升速度符合要求时，所述沉积设备能继续在所述晶圆上沉积所述多晶硅薄膜，直至获得所需的多晶硅薄膜，当所述反应气体流量过冲值和/或反应气体的流量爬升速度不符合要求时，所述沉积设备能停止所述多晶硅薄膜的沉积。
可选地，所述的系统还包括历史数据收集与分析装置，用于收集利用所述沉积设备沉积多晶硅薄膜的相关历史数据，并根据所述相关历史数据，获得反应气体流量过冲值和/或反应气体流量爬升速度与多晶硅薄膜的性能参数之间的关系；所述监控装置根据所述关系以及所需的多晶硅薄膜的目标性能参数，判断当前监控到的所述反应气体流量过冲值和/或所述反应气体流量爬升速度是否符合要求
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
1、能在沉积多晶硅薄膜时，监控反应气体流量过冲值和/或反应气体流量爬升速度(即反应气体的流量从0升到目标流量所需的时间)进行监控，且在发现监控到的反应气体流量过冲值和/或反应气体流量爬升速度不符合要求(即出现异常)时，能及时停止多晶硅薄膜的沉积工艺。因此，本发明的技术方案能够更早地发现有问题的晶圆，进而直接停止多晶硅薄膜的沉积，并将有问题的晶圆报废，由此省去后续的工艺和测试步骤，提高效率，并降低成本。
2、能通过收集和分析历史批次晶圆上沉积多晶硅薄膜的相关数据，得到反应气体流量过冲值和/或反应气体的流量爬升速度与多晶硅薄膜的性能之间的关系，进而在当前需要沉积多晶硅薄膜之前，先调整所述反应气体所对应的送气装置的相关参数，进而调整当前开始沉积多晶硅薄膜后的反应气体流量过冲值和/或反应气体流量爬升速度，使其尽可能地符合当前对多晶硅薄膜的性能要求；此外，当前沉积多晶硅薄膜时监控到的反应气体流量过冲值和/或反应气体流量爬升速度，还可以用作在后批次晶圆上沉积多晶硅薄膜的工艺条件调整的参考依据，以用于改善后批次晶圆上沉积的多晶硅薄膜的性能，使其尽可能地符合相应的多晶硅薄膜性能要求。
附图说明
图1是本发明一实施例的多晶硅薄膜的制备方法的流程示意图；
图2是本发明一实施例的多晶硅薄膜的制备方法中的MFC设备的状态示意图；
图3是本发明一实施例的多晶硅薄膜的制备方法中的某种反应气体的流量随时间变化的曲线示意图；
图4是本发明一实施例的用于实现本发明的多晶硅薄膜的制备方法的系统的结构示意图。
图5是本发明另一实施例的多晶硅薄膜的制备方法的流程示意图；
图6是本发明另一实施例的用于实现本发明的多晶硅薄膜的制备方法的系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的技术方案作进一步详细说明。根据下面说明，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。此外，本申请文件中的“和/或”的含义是二选一或者二者兼具；“反应气体流量过冲值(MFC peak)”的含义是沉积设备的送气装置的反应气体送气管路上的质量流量计(MFC)等阀门打开瞬间所产生的流量过冲值(over shoot)；“反应气体的爬升速度”的含义是反应气体从0达到目标流量的流量爬升速度，也就是反应气体的流量从0至工艺配方中设定的流量值所需要时间。
发明人研究发现，沉积多晶硅薄膜的初期工艺阶段中的反应气体流量过冲值(MFCpeak)以及反应气体的爬升速度(MFC ramp)均对最终形成的多晶硅薄膜的性能有很大的影响。其中，表面粗糙度(roughness)是多晶硅薄膜的电阻和应力的微观下表征之一，通过AFM(Atomic Force Microscope，即原子力显微镜)观察和对比大量的多晶硅薄膜制品发现，MFC peak和MFC ramp在合理范围内的多晶硅薄膜制品的多晶硅薄膜的表面粗糙度的平均值和单位面积方差均优于MFC peak和MFC ramp不在合理范围内的多晶硅薄膜制品。由此说明，MFC peak和MFC ramp会对最终形成的多晶硅薄膜的电阻值和应力值有很大影响。
基于此，本发明提出一种多晶硅薄膜的制备方法，其核心思想是：把沉积多晶硅薄膜的开始阶段中的反应气体流量过冲值(MFC peak)和/或反应气体的流量从0上升到目标流量的反应气体流量爬升速度(MFC ramp)作为多晶硅薄膜沉积工艺的关键参数之一，当发现该参数不符合要求时，可以立即停止多晶硅薄膜沉积工艺。本发明的技术方案能够更早地发现有问题的晶圆，进而直接停止多晶硅薄膜的沉积，并将有问题的晶圆报废，由此省去后续的工艺和测试步骤，提高效率，并降低成本。
请参考图1，本发明一实施例提供一种多晶硅薄膜的制备方法，包括以下步骤：
S11，将至少一片晶圆放入到相应的沉积设备的反应腔室中，并在所述晶圆上开始沉积多晶硅薄膜。具体地，请参考图2和图3，沉积设备例如是炉管等设备，将晶圆放入到沉积设备的反应腔室中后，使得反应腔室内的工艺环境(例如真空度、温度等)达到未通气前要求的多晶硅薄膜沉积环境，然后打开送气装置的反应气体输送管道上的阀门，以向所述反应腔室内通入反应气体，由此进入制备多晶硅薄膜的初期工艺阶段(即多晶硅薄膜沉积的初期阶段)，在该工艺阶段中，打开反应气体输送管道上的阀门后，反应气体的流量在这个阶段会从0快速上升到目标流量，耗时非常短，例如为1s～20s，因此在这个阶段会产生一反应气体流量过冲值MFC peak(对应该阶段的某一瞬间有大量反应气体突然涌入反应腔室内)和反应气体流量爬升速度MFC ramp(即反应气体的流量从0上升到目标流量所耗的时间)，且MFC peak和MFC ramp可以通过气体质量流量计MFC的监测结果来得到。待反应气体的流量达到目标流量后就进入了多晶硅薄膜沉积的稳定工艺阶段了。
S12，打开送气装置的反应气体输送管道上的阀门后立即监控反应气体流量过冲值MFC peak和/或反应气体流量爬升速度MFC ramp。
S13，根据经验或者该沉积设备沉积多晶硅薄膜的历史数据等，来判断反应气体流量过冲值MFC peak和/或反应气体流量爬升速度MFC ramp是否符合要求。
S14，当所述反应气体流量过冲值和/或所述反应气体流量爬升速度符合要求时，继续沉积所述多晶硅薄膜，直至获得所需的多晶硅薄膜，之后可以执行步骤S15：将沉积好多晶硅薄膜的晶圆送入到后续的测试步骤或者器件制作制程(即后续的工艺)中，后续的测试步骤例如包括测试多晶硅薄膜的电阻、应力等参数的步骤，后续的器件制作制程例如包括在多晶硅薄膜上继续沉积其他薄膜，和/或，对沉积的多晶硅薄膜进行相应的光刻和刻蚀。
S16，当所述反应气体流量过冲值和/或反应气体的流量爬升速度不符合要求时，立即停止所述多晶硅薄膜的沉积，之后可以执行步骤S17：对该晶圆进行报废处理或者进行重工处理，以阻止该晶圆进入后续的测试步骤和器件制作制程(即后续的制作工艺)中。
此外，需要说明的是，在本实施例的多晶硅薄膜的制备方法中，并不是仅仅监控反应气体流量过冲值MFC peak和/或反应气体流量爬升速度MFC ramp，还要监控包括工艺压力、工艺温度、气体流量和工艺时间在内的至少一种常规的工艺参数。也就是说，本实施例的多晶硅薄膜的制备方法，实质上是在现有的监控方式下增加对反应气体流量过冲值MFCpeak和/或反应气体流量爬升速度MFC ramp的监控。
本实施例提供的多晶硅薄膜的制备方法，适用于各种通过化学气相沉积工艺制备多晶硅薄膜的工艺，所述化学气相沉积工艺包括低压化学气相沉积(LPCVD)工艺、常压化学气相沉积工艺、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺、快速热化学气相沉积(RTCVD)工艺等，不仅可以用于制备非掺杂的多晶硅薄膜，还可以用于制备掺杂的多晶硅薄膜。其中制备非掺杂的多晶硅薄膜时所采用的反应气体例如是硅烷SiH4等含硅的反应气体，制备掺杂的多晶硅薄膜可以采用原位掺杂的方法，在向沉积设备的反应腔中通入例如硅烷SiH4等含硅的反应气体的同时，还通入磷烷PH3、砷烷AsH3或硼B2H6等含有掺杂元素的反应气体。当器件所需的多晶硅薄膜为掺杂的多晶硅薄膜时，还可以先通过本实施例提供的多晶硅薄膜的制备方法来制备出非掺杂的多晶硅薄膜，然后再用扩散或注入的方法向非掺杂的多晶硅薄膜中掺入所需的杂质，以获得所需的掺杂的多晶硅薄膜，由此，避免掺杂的含量对多晶硅薄膜的沉积速率、均匀性等产生不良影响。当需要制作MEMS麦克风等MEMS器件所需的多晶硅振膜时，可以先利用本实施例提供的多晶硅薄膜的制备方法在晶圆上沉积好非掺杂的多晶硅薄膜后，然后再用扩散或注入的方法向非掺杂的多晶硅薄膜中掺入所需的杂质，以获得该MEMS器件所需的掺杂的多晶硅薄膜。
作为一种示例，当产品所需的多晶硅薄膜在掺杂和退火后的目标性能参数包括：电阻为750Ω～850Ω，应力为65Mpa～75Mpa时，应用本实施例提供的多晶硅薄膜的制备方法来制备该多晶硅薄膜的过程中，将工艺压力控制在250mtorr～290mtorr的范围内，工艺温度控制在530℃～585℃的范围内，反应气体流量过冲值MFC peak在60sccm～140sccm的范围内会符合要求，反应气体的流量爬升速度MFC ramp在1s～20s的范围内(即反应气体的流量从0上升到工艺配方中设定的目标流量所需的时间需要在1s～20s的范围内)会符合要求，通过控制沉积时间，可以使得最终获得的多晶硅薄膜的膜厚度控制在760nm～860nm范围内。在对沉积的多晶硅薄膜进行相应的掺杂后，采用1100℃～1200℃的温度进行快速退火处理，退火处理时间为30s，退火后对多晶硅薄膜的电阻进行测试，发现该多晶硅薄膜的电阻在750Ω～850Ω范围内，当进一步去除晶圆衬底并对多晶硅薄膜进行应力测试，发现该多晶硅薄膜的应力在65Mpa～75Mpa范围内。
请参考图4，本实施例还提供一种用于实现本实施例所述的多晶硅薄膜的制备方法的系统，包括：具有反应腔室(未图示)和送气装置(未图示)的沉积设备100，以及，监控装置101。其中，所述送气装置用于向所述反应腔室中通入反应气体，所述反应腔室用于承载至少一片晶圆，并使得所述反应气体能在相应的晶圆上沉积多晶硅薄膜。监控装置101用于在所述晶圆上开始沉积多晶硅薄膜时，监控反应气体流量过冲值MFC peak和/或反应气体从0升到目标流量的反应气体流量爬升速度MFC ramp，当所述反应气体流量过冲值和/或所述反应气体流量爬升速度符合要求时，使得所述沉积设备100能继续在所述晶圆上沉积所述多晶硅薄膜，直至获得所需的多晶硅薄膜；当所述反应气体流量过冲值和/或反应气体的流量爬升速度不符合要求时，能使得所述沉积设备停止所述多晶硅薄膜的沉积。
可选地，所述监控装置101包括气体质量流量计MFC，所述气体质量流量计MFC用于监控反应气体流量过冲值MFC peak和/或反应气体的流量爬升速度MFC ramp。进一步地，所述监控装置101还可以用于监控包括工艺压力、工艺温度、气体流量和工艺时间在内的至少一种常规的工艺参数。
可选地，所述系统还包括报警装置，当监控装置101监测到反应气体流量过冲值MFC peak和/或反应气体流量爬升速度MFC ramp等工艺参数不符合要求(即出现异常)时，所述报警装置可以及时报警，使得相关人员及时调整相关的工艺条件，或者，停止多晶硅薄膜沉积工艺并对沉积设备进行机台保养。
可以理解的是，沉积设备100和监控装置101可以合并在一个大模块中实现，例如监控装置101集成在所述沉积设备100的控制系统中。或者，沉积设备100和监控装置101中的任意一个可以被拆分成多个模块(即单元)。或者，沉积设备100和监控装置101中的一个装置的至少部分功能可以与另外一个的至少部分功能相结合，并在一个相应的模块中实现。此外，沉积设备100和监控装置101中的至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(ASIC)，或可以以对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式的适当组合来实现。或者，沉积设备100和监控装置101中的至少一个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该程序被计算机运行时，可以执行相应模块的功能。
本实施例的多晶硅薄膜的制备方法及系统，能在沉积多晶硅薄膜时，监控反应气体流量过冲值和/或反应气体流量爬升速度(即反应气体的流量从0升到目标流量所需的时间)进行监控，且在发现监控到的反应气体流量过冲值和/或反应气体流量爬升速度不符合要求(即出现异常)时，能及时停止多晶硅薄膜的沉积工艺。因此，本实施例的技术方案能够更早地发现有问题的晶圆，进而直接停止多晶硅薄膜的沉积，并将有问题的晶圆报废，由此省去后续的工艺和测试步骤，提高效率，并降低成本。
此外，由于半导体器件的制作通常都是按批次来批量生产的，前一批次产品的相关工艺数据和性能测试数据等均可以作为后一批次产品制作的参考，因此本发明的另一实施例还提供一种多晶硅薄膜的制备方法，可以根据收集的历史数据来判断当前监控到的MFC peak和/或MFC ramp是否符合要求，以及，将本次监控到的MFC peak和/或MFC ramp作为后一批次产品制造的参考数据。具体地，请参考图5，本发明另一实施例还提供一种多晶硅薄膜的制备方法，包括：
S21，收集沉积设备制备多晶硅薄膜的相关历史数据，分析这些相关历史数据，可以得到MFC peak和/或MFC ramp与多晶硅薄膜的性能参数之间的关系。具体地，可以收集一沉积设备(例如炉管等)制备多晶硅薄膜的相关历史数据，所述相关历史数据包括工艺配方、监控数据、最终制得的多晶硅薄膜的性能参数等，所述多晶硅薄膜的性能参数包括几何结构参数、电学参数、力学参数、热学参数和耦合参数中的至少一种；所述几何结构参数包括晶粒尺寸和/或厚度，所述电学参数包括电阻和/或电导率；力学参数包括应力和/或杨氏模量；热学参数包括热导率；耦合参数包括电阻温度系数、热膨胀系数和压阻系数中的至少一种。
S22，分析所收集的相关历史数据，以获得反应气体流量过冲值MFC peak和/或反应气体从0达到目标流量的反应流量爬升速度MFC ramp与多晶硅薄膜的性能参数之间的关系，具体地，例如获得反应气体流量过冲值MFC peak和/或反应气体的流量爬升速度MFCramp与多晶硅薄膜的电阻Rs和/或应力Stress之间的关系。
S23，在当前制备多晶硅薄膜的初期工艺阶段，实时监控反应气体流量过冲值MFCpeak和/或反应气体的流量爬升速度MFC ramp。具体地过程请参考上述实施例的步骤S11和步骤S12，在此不再赘述。
S24，可以根据之前在步骤S22中分析得到的反应气体流量过冲值MFC peak和/或反应气体从0达到目标流量的流量爬升速度MFC ramp与多晶硅薄膜的性能参数之间的关系，来判断当前监测到的反应气体流量过冲值MFC peak和/或反应气体的流量爬升速度MFCramp是否符合要求，即是否和所需的多晶硅薄膜的目标性能参数相匹配。
S25，若是，则继续以当前的状态输送反应气体，继续沉积所述多晶硅薄膜，直至获得所需的多晶硅薄膜，之后可以执行步骤S15：将沉积好多晶硅薄膜的晶圆送入到后续的测试步骤或者器件制作制程中，后续的器件制作制程例如包括在多晶硅薄膜上继续沉积其他薄膜，和/或，对沉积的多晶硅薄膜进行相应的光刻和刻蚀。
S26，若否，则可以立即停止所述多晶硅薄膜的沉积，之后可以执行步骤S17：对该晶圆进行报废处理或者进行重工处理。
S27，将步骤S23的监控结果、S24的判断结果以及当前批次的产品制作完成后的性能测试结果均保存并为后续批次产品的制作提供参考，例如当监控到当前批次的MFC peak和MFC ramp均符合要求时，后续批次的产品的多晶硅薄膜的沉积可以采用相同的工艺配方设置，当监控到当前批次的MFC peak或者MFC ramp不符合要求时，在进行后续批次的产品的多晶硅薄膜的沉积之前，可以调整相应的工艺参数，调整控制反应气体输气管道上的电子阀门的参数，以尽可能的使得后续批次的产品的多晶硅薄膜的沉积时的MFC peak和MFCramp符合要求，以最终使得后续批次的产品的多晶硅薄膜的性能参数达到要求。
其中，在每批次制备多晶硅薄膜的整个工艺阶段，还可以实时监控包括工艺时间以及化学气相机台的反应腔室中的工艺压力、工艺温度、气体流量等参数在内的工艺参数，并根据所需的多晶硅薄膜的目标性能参数，来适应性调整相关工艺参数。
本实施例提供的多晶硅薄膜的制备方法，也适用于各种通过化学气相沉积工艺制备未掺杂的或掺杂的多晶硅薄膜的工艺。
请参考图5，本实施例还提供一种用于实现本实施例所述的多晶硅薄膜的制备方法的系统，包括沉积设备100、历史数据收集与分析装置102和监控装置101。
其中，沉积设备100用于装载相应的晶圆、流通相应的反应气体以及利用所述反应气体在所述晶圆上沉积多晶硅薄膜。所述沉积设备100可以是实现低压化学气相沉积(LPCVD)工艺、常压化学气相沉积工艺、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺或快速热化学气相沉积(RTCVD)工艺等的任意合适的机台，例如是用于实现低压化学气相沉积(LPCVD)工艺的炉管，沉积设备100不仅可以用于制备非掺杂的多晶硅薄膜，还可以用于制备掺杂的多晶硅薄膜。其中当沉积设备100用于制备非掺杂的多晶硅薄膜时，所采用的反应气体例如是硅烷SiH4等含硅的反应气体，当沉积设备100用于制备掺杂的多晶硅薄膜时，可以实现原位掺杂的方法，具体地在向沉积设备的反应腔中通入例如硅烷SiH4等含硅的反应气体的同时，还通入磷烷PH3、砷烷AsH3或硼B2H6等含有掺杂元素的反应气体。
历史数据收集与分析装置102用于收集沉积设备100上制备多晶硅薄膜的相关历史数据，并通过分析所述相关历史数据等手段来根据所述相关历史数据，获得反应气体流量过冲值MFC peak和/或反应气体的流量爬升速度MFC ramp与多晶硅薄膜的性能参数之间的关系。
监控装置101用于在每次利用所述沉积设备100制备多晶硅薄膜的初期工艺阶段，监控反应气体流量过冲值MFC peak和/或反应气体的流量爬升速度MFC ramp，并将相关监控的结果提供给所述历史数据收集与分析装置101，且根据所述历史数据收集与分析装置102中得到的所述关系以及所需的多晶硅薄膜的目标性能参数，判断当前的所述反应气体流量过冲值MFC peak和/或反应气体的流量爬升速度MFC ramp是否符合所述目标性能参数要求的多晶硅薄膜的制备要求。作为一种示例，监控装置101还能够用于在每次利用所述沉积设备100制备多晶硅薄膜的整个工艺阶段中监控和调整工艺压力、工艺温度、气体流量和工艺时间在内的至少一种工艺参数。
可以理解的是，历史数据收集与分析装置102可以和监控装置101、沉积设备100合并在一个大模块中实现，也可以被拆分成多个模块(即单元)来实现。或者，至少部分功能可以与监控装置101、沉积设备100的至少部分功能相结合，并在一个相应的模块中实现。此外，历史数据收集与分析装置102可以至少被部分地实现为硬件电路，或者，至少被部分地实现为计算机程序模块，当该程序被计算机运行时，可以执行相应模块的功能。
本实施例的多晶硅薄膜的制备方法及系统，能通过收集和分析历史批次晶圆上沉积多晶硅薄膜的相关数据，得到反应气体流量过冲值和/或反应气体的流量爬升速度与多晶硅薄膜的性能之间的关系，进而在当前需要沉积多晶硅薄膜之前，先调整所述反应气体所对应的送气装置的相关参数，进而调整当前开始沉积多晶硅薄膜后的反应气体流量过冲值和/或反应气体流量爬升速度，使其尽可能地符合当前对多晶硅薄膜的性能要求；此外，当前沉积多晶硅薄膜时监控到的反应气体流量过冲值和/或反应气体流量爬升速度，还可以用作在后批次晶圆上沉积多晶硅薄膜的工艺条件调整的参考依据，以用于改善后批次晶圆上沉积的多晶硅薄膜的性能，使其尽可能地符合相应的多晶硅薄膜性能要求。简单来说就是，本实施例的多晶硅薄膜的制备方法及系统，相比上一实施例来说，能够通过总结历史经验来改进后续产品的生产，因此可以提高产品良率。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种多晶硅薄膜的制备方法，其特征在于，包括：将至少一片晶圆放入到相应的沉积设备的反应腔室中，并在所述晶圆上开始沉积多晶硅薄膜，监控反应气体流量过冲值和/或反应气体从0升到目标流量的反应气体流量爬升速度，当所述反应气体流量过冲值和/或所述反应气体流量爬升速度符合要求时，继续沉积所述多晶硅薄膜，直至获得所需的多晶硅薄膜；当所述反应气体流量过冲值和/或反应气体的流量爬升速度不符合要求时，停止相应的工艺制程。
2.如权利要求1所述的多晶硅薄膜的制备方法，其特征在于，当监控到所述反应气体流量过冲值和/或反应气体流量爬升速度不符合要求时，立即停止所述多晶硅薄膜的沉积制程，并进一步对所述晶圆进行报废或重工的处理。
3.如权利要求1所述的多晶硅薄膜的制备方法，其特征在于，在所述晶圆上沉积多晶硅薄膜的整个阶段中，还监控包括工艺压力、工艺温度、气体流量和工艺时间在内的至少一种工艺参数。
4.如权利要求1所述的多晶硅薄膜的制备方法，其特征在于，所述多晶硅薄膜为非掺杂的多晶硅薄膜或者掺杂的多晶硅薄膜。
5.如权利要求1所述的多晶硅薄膜的制备方法，其特征在于，还包括：收集利用所述沉积设备沉积多晶硅薄膜的相关历史数据，并根据所述相关历史数据，获得反应气体流量过冲值和/或反应气体流量爬升速度与多晶硅薄膜的性能参数之间的关系；以及，根据所述关系以及所需的多晶硅薄膜的目标性能参数，判断当前监控到的所述反应气体流量过冲值和/或所述反应气体流量爬升速度是否符合要求。
6.如权利要求5所述的多晶硅薄膜的制备方法，其特征在于，所述多晶硅薄膜的性能参数包括电学参数、力学参数、热学参数和耦合参数中的至少一种；所述电学参数包括电阻和/或电导率；力学参数包括应力和/或杨氏模量；热学参数包括热导率；耦合参数包括电阻温度系数、热膨胀系数和压阻系数中的至少一种。
7.如权利要求5或6所述的多晶硅薄膜的制备方法，其特征在于，根据所述相关历史数据，获得反应气体流量过冲值和/或反应气体流量爬升速度与多晶硅薄膜的电阻和/或应力之间的关系。
8.如权利要求5所述的多晶硅薄膜的制备方法，其特征在于，还包括：在所述晶圆上开始沉积多晶硅薄膜之前，先根据所述关系和所需的多晶硅薄膜的目标性能参数，调整所述反应气体所对应的送气装置的相关参数，以调整在所述晶圆上开始沉积多晶硅薄膜时的反应气体流量过冲值和/或反应气体流量爬升速度。
9.一种用于实现权利要求1～8中任一项所述的多晶硅薄膜的制备方法的系统，其特征在于，包括：
具有反应腔室和送气装置的沉积设备，所述送气装置用于向所述反应腔室中通入反应气体，所述反应腔室用于承载至少一片晶圆，并使得所述反应气体能在相应的晶圆上沉积多晶硅薄膜；
监控装置，用于在所述晶圆上开始沉积多晶硅薄膜时，监控反应气体流量过冲值和/或反应气体从0升到目标流量的反应气体流量爬升速度，以当所述反应气体流量过冲值和/或所述反应气体流量爬升速度符合要求时，所述沉积设备能继续在所述晶圆上沉积所述多晶硅薄膜，直至获得所需的多晶硅薄膜，当所述反应气体流量过冲值和/或反应气体的流量爬升速度不符合要求时，所述沉积设备能停止所述多晶硅薄膜的沉积。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括历史数据收集与分析装置，用于收集利用所述沉积设备沉积多晶硅薄膜的相关历史数据，并根据所述相关历史数据，获得反应气体流量过冲值和/或反应气体流量爬升速度与多晶硅薄膜的性能参数之间的关系；所述监控装置根据所述关系以及所需的多晶硅薄膜的目标性能参数，判断当前监控到的所述反应气体流量过冲值和/或所述反应气体流量爬升速度是否符合要求。
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