CN112466773A - 一种半导体外延厚度的检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体外延厚度的检测方法及装置，所述半导体外延厚度的检测方法包括：在红外检测装置的晶片载台承载面一侧通入保护气体，并以预设压力吹扫晶片载台表面；在所述半导体外延上选定第一测试点和第一测试次数，对所述第一测试点的厚度进行单点重复性测量；在所述半导体外延上选定第二测试点和第二测试次数，对所述第二测试点进行厚度测量。本发明通过公开的一种半导体外延厚度的检测方法，提高所述半导体外延厚度测量的准确性。

Description

一种半导体外延厚度的检测方法及装置

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别涉及一种半导体外延厚度的检测方法及装置。

背景技术

通过傅立叶红外对半导体半导体外延的厚度进行测量，是利用红外光束入射到半导体外延层后又分别从衬底表面和半导体外延层表面反射出来，反射光束在满足一定条件下会发生相互加强或减弱的干涉作用，然后由发生加强或减弱的波长换算出半导体外延层厚度。

在检测过程中，用于测量半导体外延厚度的红外检测装置放置在空气中，受水和二氧化碳等官能团的影响，导致干涉波谱图的形貌有所差异，从而影响最终计算结果，测量的半导体外延厚度不准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体外延厚度的检测方法及装置，通过本发明提供的一种半导体外延厚度的检测方法，可以在不损伤红外检测装置的情况下，提高所述半导体外延厚度的检测精度。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供的一种半导体外延厚度的检测方法，其包括：

在红外检测装置的晶片载台承载面一侧通入保护气体，并以预设压力吹扫晶片载台表面；

在所述半导体外延上选定第一测试点和第一测试次数，对所述第一测试点的厚度进行单点重复性测量；

在所述半导体外延上选定第二测试点和第二测试次数，对所述第二测试点进行厚度测量。

在本发明一实施例中，导体外延厚度的检测方法还包括：在所述晶片载台的承载面一侧设置输入管道，并在输入管道的远离所述红外检测装置的一端设置调压装置。

在本发明一实施例中，所述保护气体的所述预设压力范围为1~20PSI。

在本发明一实施例中，所述保护气体为氮气。

在本发明一实施例中，所述第一测试点为所述半导体外延的中心点。

在本发明一实施例中，对所述第一测试点的厚度进行单点重复性测量包括：

设定所述红外检测装置的扫描次数、镜面校正和测量背景；

将晶片放置在所述晶片载台上，对所述半导体外延的第一测试点处进行重复性测量；

获取所述重复性测量结果。

在本发明一实施例中，所述半导体外延厚度的检测方法还包括：调整所述扫描次数，并获得多个所述重复性测量结果，选定最佳的扫描次数。

在本发明一实施例中，对所述第二测试点进行厚度测量包括：

设定所述红外检测装置的扫描次数、镜面校正和测量背景；

将晶片放置在晶片载台上，对所述半导体外延的第二测试点处进行厚度测量；

获取所述厚度测量的均一性测量结果。

在本发明一实施例中，所述第二测试点包括多个测试点，其数量为8~17个，且所述多个测试点以所述半导体外延中心为中心点均匀排列。

本发明还提供一种半导体外延厚度的检测装置，用于执行所述半导体外延厚度的检测方法，其包括：

红外检测装置，其包括检测装置和数据处理系统，所述检测装置包括晶片载台和红外光源；

输入管道，其一端设置在所述晶片载台的承载面一侧；

调压装置，其与所述输入管道的另一端连接；

气体供应装置，其与所述调压装置连接。

如上所述本发明提供的一种半导体外延厚度的检测方法，通过在所述晶片载台的上方通入所述保护气体，对所述晶片载台上方进行吹扫，避免空气中水、二氧化碳等官能团和其他粒子对测试结果的影响；通过设置所述调压装置精确控制所述保护气体的压力和流量；通过对所述第一测试点的厚度进行单点重复性测量，检测所述红外检测装置的性能，获得所述红外检测装置的最佳检测条件；通过对所述第二测试点进行厚度测量，获得多个测试点的厚度测量值，获取所述半导体外延的均一性。本发明通过公开的一种半导体外延厚度的检测方法及装置，增加了所述半导体外延厚度的检测的准确性。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种半导体外延厚度的检测方法流程图。

图2为一种半导体外延厚度的检测装置框图。

图3为另一种半导体外延厚度的检测装置框图。

图4为部分半导体外延厚度的检测方法具体流程图。

图5为另一部分半导体外延厚度的检测方法具体流程图。

图6为一种扫描次数与重复性测量结果关系图。

图7为一种计算机可读存储介质的框图。

图8为一种电子设备的结构原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在检测半导体外延的厚度时，用于检测半导体外延厚度的红外检测装置一般为傅里叶红外变换光谱分析仪。所述傅里叶红外变换光谱分析仪是干涉型红外光谱仪的典型代表，不同于色散型红外仪的工作原理，它没有单色器和狭缝，利用迈克尔逊干涉仪获得入射光的干涉图，然后通过傅里叶数学变换，把时间域函数干涉图变换为频率域函数图(红外光谱图)。傅里叶变换红外光谱仪主要由迈克尔逊干涉仪和计算机组成。迈克尔逊干涉仪的主要功能是使光源发出的光分为两束后形成一定的光程差，再使之复合以产生干涉，所得到的干涉图函数包含了光源的全部频率和强度信息。用计算机将干涉图函数进行傅里叶变换，就可计算出原来光源的强度按频率的分布。它克服了色散型光谱仪分辨能力低、光能量输出小、光谱范围窄、测量时间长等缺点。它不仅可以测量各种气体、固体、液体样品的吸收、反射光谱等，而且可用于短时间化学反应测量。目前，红外光谱仪在电子、化工、医学等领域均有着广泛的应用。

请参阅图2至图3所示，红外检测装置10上有一晶片载台100，用于放置所述半导体外延。在实际生产过程中，红外检测装置10放置在工厂的生产线上。空气中的水和二氧化碳等官能团对厚度的检测产生影响，导致干涉波谱图的形貌有所差异，从而影响最终计算结果，同时生产环境中的粒子也会厚度的检测产生影响，环境中各种粒子的变化都会影响测试的结果，造成测试结果的误差。

请参阅图1所示，本发明提供一种半导体外延厚度的检测方法，在不损伤红外检测装置10的情况下，提高所述半导体外延厚度的检测精度。所述半导体外延厚度的检测方法包括：

S10：在红外检测装置10的晶片载台100承载面一侧通入保护气体，并以预设压力吹扫晶片载台100表面；

S11：在所述半导体外延上选定第一测试点和第一测试次数，对所述第一测试点的厚度进行单点重复性测量；

S12：在所述半导体外延上选定第二测试点和第二测试次数，对所述第二测试点进行厚度测量。

请参阅图2至图3所示，红外检测装置10的晶片载台100为一开放式载台，红外光源101与晶片载台100之间的区域暴露在空气中，在检测所述半导体外延的厚度时，空气中的水、二氧化碳以及空气中其他的粒子，会对红外检测装置10的入射光束以及反射光束产生影响，对最终获得的所述外延厚度产生影响。

请参阅图1至图3所示，在本发明一实施例中，为减少空气中的水、二氧化碳等官能团和其他粒子对所述外延厚度的影响，在对晶片载台100上通入保护气体之前，所述半导体外延厚度的检测方法还包括：对红外检测装置10进行预处理，所述预处理包括：在红外检测装置10上设置通入所述保护气体的输入管道102，并在输入管道102上设置调压装置103。具体地，在红外检测装置10的晶片载台100的承载面一侧，设置输入管道102，并在输入管道102远离红外检测装置10的一端设置调压装置103，进一步地，设置调压装置103例如为调压表。

请参阅图2至图3所示，在本发明一实施例中，在晶片载台100上方设置输入管道102，输入管道102的一端设置在晶片载台100的承载面一侧，用于提供所述保护气体，对晶片载台100的上方进行吹扫，所述保护气体的吹扫区域包括晶片载台100、晶片载台100和红外光源101之间的空间。

请参阅图2至图3所示，在本发明一实施例中，输入管道102的另一端与调压装置103连接，调压装置103可精确控制输入管道102中所述保护气体吹扫的压力和流量，所述保护气体例如为氮气。所述保护气体将晶片载台100上方的水、二氧化碳等官能团以及离子排出，让晶片载台100以及红外光源101的空间处于保护气体中。

请参阅图2至图3所示，在本发明一实施例中，所述保护气体的压力设置在一定范围内，以保证将晶片载台100以及红外光源101之间空间中的其他粒子排出，同时不会将晶片载体100上的所述半导体外延移位。所述保护气体的压力范围例如为1~20PSI，具体地，例如为10PSI。其中，所述保护气体由测量前提供，在结束测量后停止提供，在所述外延厚度的测量过程中，所述保护气体一直对所述吹扫区域进行吹扫。

请参阅图2所示，在本发明一实施例中，输入管道102的一端设置在晶片载台100的上方，且晶片载台100上方的输入管道102与晶片载台100具有一定的预设距离，所述保护气体由晶片载台100的上方流动至晶片载台100的承载面。本发明对输入管道102与晶片载台100的承载面所呈角度不做限定，在本实施例中，输入管道102的一端与晶片载台100的承载面呈直角，且输入管道102与红外检测装置10的入射光束以及反射光束并不干涉。

请参阅图3所示，在本发明另一实施例中，输入管道102的一端设置在晶片载台100的上方，且输入管道102的一端平行于晶片载台100的承载面。此时，所述保护气体由晶片载台100的一侧流动至晶片载台100的承载面，且输入管道102与红外检测装置10的入射光束以及反射光束并不干涉。

请参阅图3至图4所示，在本发明一实施例中，在所述半导体外延上选定第一测试点和第一测试次数，对所述第一测试点的厚度进行单点重复性测量（步骤S11）具体包括：

S110：选定第一测试点和第一测试次数；

具体地，所述第一测试点例如为所述半导体外延的中心点，所述第一测试次数例如设置为5~20次，进一步地，所述第一测试次数例如为10次。

S111：设定红外检测装置10的扫描次数、镜面校正和测量背景；

具体地，所述扫描次数例如为16~64次，进一步地，所述扫描次数例如为40次。

S112：将晶片20放置在晶片载台100上，对所述半导体外延的第一测试点处进行重复性测量；

具体地，对所述第一测试点的测量次数为第一测试次数。

S113：获取所述重复性测量结果；

具体地，对所述第一测试点的厚度进行单点重复性测量后，红外检测装置10退出测量模式，进入评价界面，对所述重复性测量结果进行计算。

请参阅图4和图6所示，在本发明一实施例中，所述半导体外延厚度的检测方法还包括：调整所述扫描次数，并获得多个所述重复性测量结果，选定最佳的扫描次数。如图6所示，调整红外检测装置10的扫描次数，对所述半导体外延进行单点重复性测量，可获得中心点的多个所述重复性测量结果。当重复性结果最低时的检测条件即为最佳的检测条件，将此时的所述扫描次数作为所述最佳扫描次数。

请参阅图4和图6所示，通过对所述第一测试点的厚度进行单点重复性测量，可检测红外检测装置10的性能，获得红外检测装置10的最佳检测条件。当所述第一测试点的重复性测量值差别较大时，所述扫描次数不是所述最佳扫描次数，且所述扫描区域中的影响粒子未被完全排出，需要调整所述扫描次数和所述保护气体的压力。

请参阅图5所示，在本发明一实施例中，在所述半导体外延上选定第二测试点和第二测试次数，对所述第二测试点进行厚度测量（步骤S11）具体包括：

S120：选定第二测试点和第二测试次数；

具体地，所述第二测试点包括多个测试点，所述第二测试点的数量例如为8Points~17points，进一步地，例如为八点、九点、十七点等；所述第二测试点的排列例如为以所述半导体外延中心为中心点均匀排列，进一步地，例如是十七点正十字、十七点斜十字等图样。

S121：设定所述红外检测装置10的扫描次数、镜面校正和测量背景；

具体地，所述扫描次数例如为16~64次，进一步地，所述扫描次数为所述最佳扫描次数。

S122：将晶片20放置在晶片载台100上，对所述半导体外延的第二测试点处进行厚度测量；

具体地，对所述第二测试点的测量次数为第二测试次数。

S123：获取所述厚度测量的均一性测量结果。

具体地，对所述第二测试点的厚度进行测量后，红外检测装置10退出测量模式，进入评价界面，对获得的多个厚度测量值进行计算。

表一 均匀性测量结果对比表

请参阅表一所示，在本发明一实施例中，获取所述厚度测量的均一性测量结果包括获得多个测试点（第二测试点）的平均值和偏差率。通过本发明提供的所述半导体外延厚度的检测方法，可提高所述半导体外延厚度测量的稳定性和准确性。

请参阅图2至图3所示，本发明还提供一种半导体外延厚度的检测装置，用于执行所述半导体外延厚度的检测方法，所述半导体外延厚度的检测装置包括：

红外检测装置10，其包括检测装置和数据处理系统，所述检测装置包括晶片载台100和红外光源101；所述检测装置用于检测所述半导体外延的厚度，所述数据处理系统用于获得所述重复性测量结果和所述厚度测量结果，并对其进行处理。输入管道102，其一端设置在晶片载台100的承载面一侧；用于提供所述保护气体，并以特定角度和特定压力对晶片载台100上方进行吹扫。调压装置103，其与输入管道102的另一端连接；用于调节所述保护气体的压力和流量，且排出其他粒子，且保证晶片20不被保护气体移动。气体供应装置104，其与调压装置103连接，用于承载所需的所述保护气体。

请参阅图7所示，本实施例还提出一种计算机可读存储介质3，所述计算机可读存储介质3存储有计算机指令30，所述计算机指令30用于使所述半导体外延厚度的检测方法。计算机可读存储介质3可以是，电子介质、磁介质、光介质、电磁介质、红外介质或半导体系统或传播介质。计算机可读存储介质3还可以包括半导体或固态存储器、磁带、可移动计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬磁盘和光盘。光盘可以包括光盘-只读存储器(CD-ROM)、光盘-读/写(CD-RW)和DVD。

请参阅图8所示，本发明还提供一种电子设备，包括处理器40和存储器50，存储器50存储有程序指令，处理器40运行程序指令实现上述的一种半导体外延厚度的检测方法。处理器40可以是通用处理器，包括中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）、网络处理器（Network Processor，简称NP）等；还可以是数字信号处理器（Digital SignalProcessing，简称DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC）、现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，简称FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件；存储器50可能包含随机存取存储器（Random Access Memory，简称RAM），也可能还包括非易失性存储器（Non-VolatileMemory），例如至少一个磁盘存储器。存储器50也可以为随机存取存储器（Random AccessMemory，RAM）类型的内部存储器，处理器40、存储器50可以集成为一个或多个独立的电路或硬件，如：专用集成电路（Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC）。需要说明的是，存储器50中的计算机程序可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，电子设备，或者网络设备等）执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。

以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种半导体外延厚度的检测方法，其特征在于，其至少包括以下步骤：

在红外检测装置的晶片载台承载面一侧通入保护气体，并以预设压力吹扫晶片载台表面；

在所述半导体外延上选定第一测试点和第一测试次数，对所述第一测试点的厚度进行单点重复性测量；

在所述半导体外延上选定第二测试点和第二测试次数，对所述第二测试点进行厚度测量。

2.根据权利要求1所述的一种半导体外延厚度的检测方法，其特征在于，所述半导体外延厚度的检测方法还包括：在所述晶片载台的承载面一侧设置输入管道，并在输入管道的远离所述红外检测装置的一端设置调压装置。

3.根据权利要求1所述的一种半导体外延厚度的检测方法，其特征在于，所述保护气体的所述预设压力范围为1~20PSI。

4.根据权利要求1所述的一种半导体外延厚度的检测方法，其特征在于，所述保护气体为氮气。

5.根据权利要求1所述的一种半导体外延厚度的检测方法，其特征在于，所述第一测试点为所述半导体外延的中心点。

6.根据权利要求1所述的一种半导体外延厚度的检测方法，其特征在于，对所述第一测试点的厚度进行单点重复性测量包括：

设定所述红外检测装置的扫描次数、镜面校正和测量背景；

将晶片放置在所述晶片载台上，对所述半导体外延的第一测试点处进行重复性测量；

获取所述重复性测量结果。

7.根据权利要求6所述的一种半导体外延厚度的检测方法，其特征在于，所述半导体外延厚度的检测方法还包括：调整所述扫描次数，并获得多个所述重复性测量结果，选定最佳的扫描次数。

8.根据权利要求1所述的一种半导体外延厚度的检测方法，其特征在于，对所述第二测试点进行厚度测量包括：

设定所述红外检测装置的扫描次数、镜面校正和测量背景；

将晶片放置在晶片载台上，对所述半导体外延的第二测试点处进行厚度测量；

获取所述厚度测量的均一性测量结果。

9.根据权利要求1所述的一种半导体外延厚度的检测方法，其特征在于，所述第二测试点包括多个测试点，其数量为8~17个，且所述多个测试点以所述半导体外延中心为中心点均匀排列。

10.一种半导体外延厚度的检测装置，用于执行权利要求1至权利要求9任一所述半导体外延厚度的检测方法，其特征在于，其包括：

红外检测装置，其包括检测装置和数据处理系统，所述检测装置包括晶片载台和红外光源；

输入管道，其一端设置在所述晶片载台的承载面一侧；

调压装置，其与所述输入管道的另一端连接；

气体供应装置，其与所述调压装置连接。

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