CN117438348B - 外延生长控制方法 - Google Patents

外延生长控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117438348B
CN117438348B CN202311764524.3A CN202311764524A CN117438348B CN 117438348 B CN117438348 B CN 117438348B CN 202311764524 A CN202311764524 A CN 202311764524A CN 117438348 B CN117438348 B CN 117438348B
Authority
CN
China
Prior art keywords
doping
gas
epitaxial growth
concentration
amount
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202311764524.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117438348A (zh
Inventor
吕立平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hico Semiconductor Technology Suzhou Co ltd
Original Assignee
Hico Semiconductor Technology Suzhou Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hico Semiconductor Technology Suzhou Co ltd filed Critical Hico Semiconductor Technology Suzhou Co ltd
Priority to CN202311764524.3A priority Critical patent/CN117438348B/zh
Publication of CN117438348A publication Critical patent/CN117438348A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117438348B publication Critical patent/CN117438348B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/32—Carbides
    • C23C16/325—Silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02529—Silicon carbide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/0257—Doping during depositing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本申请涉及半导体技术领域，具体公开一种外延生长控制方法，包括：选取外延片上的若干测量点；获取前n次外延生长过程中各所述测量点的气体掺杂浓度，n为大于2的整数；根据前n次外延生长过程中各所述测量点的气体掺杂浓度，确定各所述测量点对应的各浓度贡献系数，所述浓度贡献系数为与测量点的气体掺杂浓度相关的因素对测量点的气体掺杂浓度的影响系数；根据各所述测量点对应的各浓度贡献系数，确定外延生长过程中所需的掺杂气体量。通过对在前几次外延生长过程中的数据进行分析，及时调整最新外延生长过程中的掺杂气体量，以提高外延片的浓度均一性，提高良率。

Description

外延生长控制方法
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，特别是涉及一种外延生长控制方法。
背景技术
碳化硅外延是碳化硅半导体产业链中的重要环节，化学气相沉积水平炉是碳化硅外延的关键装备之一，其用于生产碳化硅外延片。
随着技术的飞速发展，对碳化硅外延片的浓度均一性的要求越来越高。然而，由于化学气相沉积水平炉的局限性，其所生产的外延片的浓度均一性较垂直炉更差。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种外延生长控制方法，包括：
选取外延片上的若干测量点；
获取前n次外延生长过程中各所述测量点的气体掺杂浓度，n为大于2的整数；
根据前n次外延生长过程中各所述测量点的气体掺杂浓度，确定各所述测量点对应的各浓度贡献系数，所述浓度贡献系数为与测量点的气体掺杂浓度相关的因素对测量点的气体掺杂浓度的影响系数；
根据各所述测量点对应的各浓度贡献系数，确定外延生长过程中所需的掺杂气体量。
在其中一个实施例中，所述选取外延片上的若干测量点的步骤包括：选取外延片上到外延片的中心点不同距离的若干测量点，在外延片的直径方向上，相邻的两个测量点之间的距离超出预设值。
在其中一个实施例中，在所述外延生长过程中，采用内圈气流和外圈气流；所述测量点的气体掺杂浓度通过下式表示：
其中，为内圈掺杂气体量，/>为外圈掺杂气体量，/>为内圈掺杂气体量对外延片上该测量点的气体掺杂浓度的浓度贡献系数，/>为外圈掺杂气体量对外延片上该测量点的气体掺杂浓度的浓度贡献系数，/>为其他影响因素对外延片上该测量点的气体掺杂浓度的浓度贡献系数。
在其中一个实施例中，所述其他影响因素包括外延生长设备中的配件、外延片的放置位置、一个PM周期内外延生长设备的氮气记忆效应。
在其中一个实施例中，n=3；在所述根据前n次外延生长过程中各所述测量点的气体掺杂浓度，确定各所述测量点对应的各浓度贡献系数的步骤中，采用下式得到各测量点对应的各浓度贡献系数：
其中，为第一次外延生长过程中的内圈掺杂气体量，/>为第一次外延生长过程中的外圈掺杂气体量，/>为第二次外延生长过程中的内圈掺杂气体量，/>为第二次外延生长过程中的外圈掺杂气体量，/>为第三次外延生长过程中的内圈掺杂气体量，/>为第三次外延生长过程中的外圈掺杂气体量，/>为第一次外延生长过程中外延片上任意测量点的气体掺杂浓度值，/>为第二次外延生长过程中外延片上任意测量点的气体掺杂浓度值，/>为第三次外延生长过程中外延片上任意测量点的气体掺杂浓度值。
在其中一个实施例中，在所述根据各所述测量点对应的各浓度贡献系数，确定外延生长过程中所需的掺杂气体量的步骤中，采用下式确定外延生长过程中所需的内圈掺杂气体量和外圈掺杂气体量/>：
其中，为第i个测量点所需的内圈掺杂气体量，/>为第i个测量点所需的内圈掺杂气体量对外延片所需的内圈掺杂气体量的贡献系数，/>为第i个测量点所需的外圈掺杂气体量，/>为第i个测量点所需的外圈掺杂气体量对外延片所需的外圈掺杂气体量的贡献系数，/>为外延片所需浓度的目标值，/>为第一次外延生长过程中外延片的平均浓度值。
在其中一个实施例中，在所述外延生长过程中，采用内圈气流和外圈气流；所述测量点的气体掺杂浓度通过下式表示：
其中，为掺杂气体量，/>为外圈的额外掺杂量，/>为掺杂气体量对外延片上该测量点的气体掺杂浓度的浓度贡献系数，/>为额外掺杂量对外延片上该测量点的气体掺杂浓度的浓度贡献系数，/>为其他影响因素对外延片上该测量点的气体掺杂浓度的浓度贡献系数。
在其中一个实施例中，n=3；在所述根据前n次外延生长过程中各所述测量点的气体掺杂浓度，确定各所述测量点对应的各浓度贡献系数的步骤中，采用下式得到各测量点对应的各浓度贡献系数：
其中，为第一次外延生长过程中的掺杂气体量，/>为第一次外延生长过程中的外圈的额外掺杂量，/>为第二次外延生长过程中的掺杂气体量，/>为第二次外延生长过程中的外圈的额外掺杂量，/>为第三次外延生长过程中的掺杂气体量，/>为第三次外延生长过程中的外圈的额外掺杂量，/>为第一次外延生长过程中外延片上任意测量点的气体掺杂浓度值，/>为第二次外延生长过程中外延片上任意测量点的气体掺杂浓度值，/>为第三次外延生长过程中外延片上任意测量点的气体掺杂浓度值。
在其中一个实施例中，在所述根据各所述测量点对应的各浓度贡献系数，确定外延生长过程中所需的掺杂气体量的步骤中，采用下式确定外延生长过程中所需的掺杂气体量和外圈的额外掺杂气体量/>：
其中，为第i个测量点所需的掺杂气体量，/>为第i个测量点所需的掺杂气体量对外延片所需的掺杂气体量的贡献系数，/>为第i个测量点所需的外圈的额外掺杂量，为第i个测量点所需的外圈的额外掺杂量为外延片所需的外圈的额外掺杂量的贡献系数，为外延片所需浓度的目标值，/>为第一次外延生长过程中外延片的平均浓度。
在其中一个实施例中，所述外圈的额外掺杂量包括n型掺杂时碳的掺杂量或p型掺杂时硅的掺杂量。
本申请实施例提供的外延生长控制方法，首先选取外延片上的若干测量点，然后获取在前n次外延生长过程中各测量点的气体掺杂浓度，进而可以根据获取到的前n次外延生长过程中各所述测量点的气体掺杂浓度，确定各测量点对应的各浓度贡献系数，最后根据各所述测量点对应的各浓度贡献系数，可以确定外延生长过程中所需的掺杂气体量。即，通过对在前几次外延生长过程中的数据进行分析，及时调整最新外延生长过程中的掺杂气体量，以提高外延片的浓度均一性，提高良率。
附图说明
图1为本申请一实施例提供的外延生长控制方法的流程框图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的优选实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本申请的公开内容理解得更加透彻全面。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在一个实施例中，提供了一种外延生长控制方法。
参照图1，本实施例提供的外延生长控制方法包括以下步骤：
步骤S100、选取外延片上的若干测量点；
步骤S300、获取前n次外延生长过程中各所述测量点的气体掺杂浓度，n为大于2的整数；
步骤S500、根据前n次外延生长过程中各所述测量点的气体掺杂浓度，确定各所述测量点对应的各浓度贡献系数，所述浓度贡献系数为与测量点的气体掺杂浓度相关的因素对测量点的气体掺杂浓度的影响系数；
步骤S700、根据各所述测量点对应的各浓度贡献系数，确定外延生长过程中所需的掺杂气体量。
本申请实施例提供的外延生长控制方法，首先选取外延片上的若干测量点，然后获取在前n次外延生长过程中各测量点的气体掺杂浓度，进而可以根据获取到的前n次外延生长过程中各所述测量点的气体掺杂浓度，确定各测量点对应的各浓度贡献系数，最后根据各所述测量点对应的各浓度贡献系数，可以确定外延生长过程中所需的掺杂气体量。即，通过对前几次外延生长过程中的数据进行分析，及时调整最新外延生长过程中的掺杂气体量，以提高外延片的浓度均一性，提高良率。
本实施例中，可以对外延片上各个测量点的数据进行分析，以确定出各个测量点所对应的各浓度贡献系数，进而根据各个测量点所对应的各浓度贡献系数确定出在新的外延生长过程中所需的掺杂气体量。为了保证最终计算结果的可靠性，选取的测量点的数量不宜过少，例如可以至少为五个，且各个测量点的分布尽量均匀。
在步骤S100中，选取外延片上的若干测量点包括：选取外延片上到外延片的中心点不同距离的若干测量点，在外延片的直径方向上，相邻的两个测量点之间的距离超出预设值。即，可以从到外延片的中心点的不同距离处选取若干测量点，例如，对于6寸的碳化硅外延片而言，可以选取到外延片的中心点距离为0mm、13mm、26mm、39mm、50mm、60mm、70mm处的不同测量点，并且在外延片的直径方向上，相邻的两个测量点之间的距离超出预设值，这是由于相邻两个测量点之间的距离较小时，最终的计算结果并不可靠，因此，在选取测量点时，可以使相邻两个测量点之间的间距超出预设值，预设值的大小可以根据实际外延片的大小决定。例如，在上述示例中，相邻的两个测量点之间的距离分别为13mm、13mm、13mm、11mm、10mm、10mm，即，相邻两个测量点之间的距离均在10mm以上。
当确定了外延片上的测量点之后，可以在前几次外延生长过程结束后，测量得到各个测量点的气体掺杂浓度，以便用于后续分析。前几次外延生长过程可以是在不同的外延炉中同步进行，也可以是在同一个外延炉中依次进行。
在目前的碳化硅外延生长过程中，经常会通过对气流进行分类来制备不同尺寸的碳化硅外延片。例如对于6寸以上的碳化硅外延片，气流可以分为内外两组，即，内圈气流和外圈气流，这为外延片的浓厚度的均一化控制提供了思路。
对于外延片上测量点的气体掺杂浓度，可以通过下式表示：
其中，为内圈掺杂气体量，/>为外圈掺杂气体量，/>为内圈掺杂气体量对外延片上该测量点的气体掺杂浓度的浓度贡献系数，/>为外圈掺杂气体量对外延片上该测量点的气体掺杂浓度的浓度贡献系数，/>为其他影响因素对外延片上该测量点的气体掺杂浓度的浓度贡献系数。
其中，所述其他影响因素可以包括外延生长设备中的配件（例如支撑环、支撑盘等）、外延片的放置位置、一个PM周期内外延生长设备的氮气记忆效应。
在获取到前n次外延生长过程中各测量点的气体掺杂浓度之后，结合测量点的气体掺杂浓度的上述表达式，可以计算得到各测量点所对应的各个浓度贡献系数。
本实施例中，n为3，即，选取前三次外延生长过程的数据作为计算依据。
在步骤S500，即所述根据前n次外延生长过程中各所述测量点的气体掺杂浓度，确定各所述测量点对应的各浓度贡献系数的步骤中，采用下式得到各测量点对应的各浓度贡献系数：
其中，为第一次外延生长过程中的内圈掺杂气体量，/>为第一次外延生长过程中的外圈掺杂气体量，/>为第二次外延生长过程中的内圈掺杂气体量，/>为第二次外延生长过程中的外圈掺杂气体量，/>为第三次外延生长过程中的内圈掺杂气体量，/>为第三次外延生长过程中的外圈掺杂气体量，/>为第一次外延生长过程中外延片上任意测量点的气体掺杂浓度值，/>为第二次外延生长过程中外延片上任意测量点的气体掺杂浓度值，/>为第三次外延生长过程中外延片上任意测量点的气体掺杂浓度值。
通过上述公式可以得到外延片上各测量点所对应的各浓度贡献系数。
在其中一个实施例中，在步骤S700，即所述根据各所述测量点对应的各浓度贡献系数，确定外延生长过程中所需的掺杂气体量的步骤中，采用下式确定外延生长过程中所需的内圈掺杂气体量和外圈掺杂气体量/>：
其中，为第i个测量点所需的内圈掺杂气体量，/>为第i个测量点所需的内圈掺杂气体量对外延片所需的内圈掺杂气体量的贡献系数，/>为第i个测量点所需的外圈掺杂气体量，/>为第i个测量点所需的外圈掺杂气体量对外延片所需的外圈掺杂气体量的贡献系数，/>为外延片所需浓度的目标值，/>为第一次外延生长过程中外延片的平均浓度值。
即，可以根据各测量点对应的浓度贡献系数以及外延片所需浓度的目标值等参数计算得到各个测量点所需的内圈掺杂气体量和外圈掺杂气体量。然后再结合各个测量点所需的内圈掺杂气体量对外延片整体所需的内圈掺杂气体量的贡献系数，计算得到外延生长过程中外延片整体所需的内圈掺杂气体量，同样地，结合各个测量点所需的外圈掺杂气体量对外延片整体所需的外圈掺杂气体量的贡献系数，计算得到外延生长过程中外延片整体所需的外圈掺杂气体量。
其中，关于和/>，可以首先设定一个初始值，然后通过计算得到的内外圈掺杂气体量，计算得到该气体量下的理论浓度值，再将其与实际的浓度值进行比对，通过数据拟合对初始值进行修正，得到最终的/>和/>。当然，在不断计算过程中，/>和/>还会得到进一步的修正，以保证计算结果的准确性。
在后续的外延生长过程中，可以采用上述计算得到的内圈掺杂气体量和外圈掺杂气体量，由此可以提高外延片的浓厚度的均一性。
在所述外延生长过程中，在调整外延片浓度均一性时，除了可以调整内外圈的氮气比例之外，还可以通过在外圈添加额外的碳源/硅源来调整外圈的碳硅比。这是由于N/Al的掺杂本质是与C/Si的竞位效应，因此可以通过改变碳硅比来调整掺杂浓度。对于N型掺杂，主要是调整碳的量，对于P型掺杂，主要是调整硅的量。
在该实施例中，所述测量点的气体掺杂浓度可以通过下式表示：
其中，为掺杂气体量，/>为外圈的额外掺杂量，/>为掺杂气体量对外延片上该测量点的气体掺杂浓度的浓度贡献系数，/>为额外掺杂量对外延片上该测量点的气体掺杂浓度的浓度贡献系数，/>为其他影响因素对外延片上该测量点的气体掺杂浓度的浓度贡献系数。
其中，外圈的额外掺杂量可以是n型掺杂时外圈对碳的掺杂量或p型掺杂时外圈对硅的掺杂量。所述其他影响因素可以包括外延生长设备中的配件（例如支撑环、支撑盘等）、外延片的放置位置、一个PM周期内外延生长设备的氮气记忆效应。
在获取到前n次外延生长过程中各测量点的气体掺杂浓度之后，结合测量点的气体掺杂浓度的上述表达式，可以计算得到各测量点所对应的各个浓度贡献系数。
本实施例中，n为3，即，选取前三次外延生长过程的数据作为计算依据。
在步骤S500，即所述根据前n次外延生长过程中各所述测量点的气体掺杂浓度，确定各所述测量点对应的各浓度贡献系数的步骤中，采用下式得到各测量点对应的各浓度贡献系数：
其中，为第一次外延生长过程中的掺杂气体量，/>为第一次外延生长过程中的外圈的额外掺杂量，/>为第二次外延生长过程中的掺杂气体量，/>为第二次外延生长过程中的外圈的额外掺杂量，/>为第三次外延生长过程中的掺杂气体量，/>为第三次外延生长过程中的外圈的额外掺杂量，/>为第一次外延生长过程中外延片上任意测量点的气体掺杂浓度值，/>为第二次外延生长过程中外延片上任意测量点的气体掺杂浓度值，/>为第三次外延生长过程中外延片上任意测量点的气体掺杂浓度值。
通过上述公式可以得到外延片上各测量点所对应的各浓度贡献系数。
在其中一个实施例中，在步骤S700，即所述根据各所述测量点对应的各浓度贡献系数，确定外延生长过程中所需的掺杂气体量的步骤中，采用下式确定外延生长过程中所需的掺杂气体量和外圈的额外掺杂气体量/>：
其中，为第i个测量点所需的掺杂气体量，/>为第i个测量点所需的掺杂气体量对外延片所需的掺杂气体量的贡献系数，/>为第i个测量点所需的外圈的额外掺杂量，为第i个测量点所需的外圈的额外掺杂量为外延片所需的外圈的额外掺杂量的贡献系数，为外延片所需浓度的目标值，/>为第一次外延生长过程中外延片的平均浓度。
即，可以根据各测量点对应的浓度贡献系数以及外延片所需浓度的目标值等参数计算得到各个测量点所需的掺杂气体量和外圈的额外掺杂气体量。然后再结合各个测量点所需的掺杂气体量对外延片整体所需的掺杂气体量的贡献系数，计算得到外延生长过程中外延片整体所需的掺杂气体量，同样地，结合各个测量点所需的外圈的额外掺杂气体量对外延片整体所需的外圈的额外掺杂气体量的贡献系数，计算得到外延生长过程中外延片整体所需的外圈的额外掺杂气体量。
其中，关于和/>，可以首先设定一个初始值，然后通过计算得到的掺杂气体量和外圈的额外掺杂气体量，计算得到该气体量下的理论浓度值，再将其与实际的浓度值进行比对，通过数据拟合对初始值进行修正，得到最终的/>和/>。当然，在不断计算过程中，/>和还会得到进一步的修正，以保证计算结果的准确性。
在后续的外延生长过程中，可以采用上述计算得到的掺杂气体量和外圈的额外掺杂气体量，由此可以提高外延片的浓厚度的均一性。
以下是一个具体示例：
对于6寸碳化硅外延片，气流可分为内外两组，浓度控制采用内外氮气分离。
首先获取前三炉的7个测量点的浓度测试数据。
根据下列公式计算每一测量点的、/>和/>。
推算可得：
其中，为前面第一炉内圈掺杂气体量，为9.048sccm，/>为前面第一炉外圈掺杂气体量，为11.72sccm，/>为前面第二炉内圈掺杂气体量，为9.176sccm，/>为前面第二炉外圈掺杂气体量，为12.04sccm，/>为前面第三炉内圈掺杂气体量，为9.47sccm，/>为前面第三炉外圈掺杂气体量，为12.2sccm，/>为前面第一炉外延片任意测量点所测的浓度值，/>为前面第二炉外延片任意测量点所测的浓度值，/>为前面第三炉外延片任意测量点所测的浓度值。
获得、/>和/>后，通过下式计算得到最新一炉的内外圈掺杂气体量。
其中，为最新一炉所需的内圈掺杂气体量，/>为最新一炉所需的外圈掺杂气体量，/>为第i个测量点所计算得到的最新一炉的所需的内圈掺杂气体，/>为第i个测量点所计算得到的最新一炉的所需的内圈掺杂气体为最新一炉所需的内圈掺杂气体量的贡献系数，/>为第i个测量点所计算得到的最新一炉的所需的外圈掺杂气体，/>为第i个测量点所计算得到的最新一炉的所需的外圈掺杂气体为最新一炉所需的外圈掺杂气体量的贡献系数，/>为外延片所需浓度的目标值，在此是4.5E+15。
根据以往的大量数据集进行修正后，本示例选用如下的和/>。
计算得到，/>。
可通过下述公式计算浓度均一性：
其中为第i个测量点所测量的浓度，/>为该炉外延片的平均浓度，/>为该炉的浓度均一性（或称为浓度均匀性）。
在外延生长的整个流程中，可以循环上述步骤，对外延生长的工艺参数进行实时调控。
对比使用前和使用后的浓度均匀性：
本方法不仅提高了水平炉外延生长的浓度均匀性，更重要的是，降低了浓度变化的极差，极大地提高了稳定性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种外延生长控制方法，其特征在于，包括：
选取外延片上的若干测量点；
获取前n次外延生长过程中各所述测量点的气体掺杂浓度，n为大于2的整数，所述气体掺杂浓度具有若干个影响因素，每个所述影响因素对所述气体掺杂浓度的影响程度通过浓度贡献系数表征；
根据前n次外延生长过程中各所述测量点的气体掺杂浓度、各影响因素以及各个影响因素对应的浓度贡献系数之间的关系，确定各所述测量点对应的各浓度贡献系数，所述浓度贡献系数为与测量点的气体掺杂浓度相关的因素对测量点的气体掺杂浓度的影响系数；
根据各所述测量点对应的各浓度贡献系数，确定外延生长过程中所需的掺杂气体量。
2.根据权利要求1所述的外延生长控制方法，其特征在于，所述选取外延片上的若干测量点的步骤包括：选取外延片上到外延片的中心点不同距离的若干测量点，在外延片的直径方向上，相邻的两个测量点之间的距离超出预设值。
3.根据权利要求1所述的外延生长控制方法，其特征在于，在所述外延生长过程中，采用内圈气流和外圈气流；所述测量点的气体掺杂浓度通过下式表示：
其中，为内圈掺杂气体量，/>为外圈掺杂气体量，/>为内圈掺杂气体量对外延片上该测量点的气体掺杂浓度的浓度贡献系数，/>为外圈掺杂气体量对外延片上该测量点的气体掺杂浓度的浓度贡献系数，/>为其他影响因素对外延片上该测量点的气体掺杂浓度的浓度贡献系数。
4.根据权利要求3所述的外延生长控制方法，其特征在于，所述其他影响因素包括外延生长设备中的配件、外延片的放置位置、一个PM周期内外延生长设备的氮气记忆效应。
5.根据权利要求3所述的外延生长控制方法，其特征在于，n=3；在所述根据前n次外延生长过程中各所述测量点的气体掺杂浓度，确定各所述测量点对应的各浓度贡献系数的步骤中，采用下式得到各测量点对应的各浓度贡献系数：
其中，为第一次外延生长过程中的内圈掺杂气体量，/>为第一次外延生长过程中的外圈掺杂气体量，/>为第二次外延生长过程中的内圈掺杂气体量，/>为第二次外延生长过程中的外圈掺杂气体量，/>为第三次外延生长过程中的内圈掺杂气体量，/>为第三次外延生长过程中的外圈掺杂气体量，/>为第一次外延生长过程中外延片上任意测量点的气体掺杂浓度值，/>为第二次外延生长过程中外延片上任意测量点的气体掺杂浓度值，/>为第三次外延生长过程中外延片上任意测量点的气体掺杂浓度值。
6.根据权利要求5所述的外延生长控制方法，其特征在于，在所述根据各所述测量点对应的各浓度贡献系数，确定外延生长过程中所需的掺杂气体量的步骤中，采用下式确定外延生长过程中所需的内圈掺杂气体量和外圈掺杂气体量/>：
其中，为第i个测量点所需的内圈掺杂气体量，/>为第i个测量点所需的内圈掺杂气体量对外延片所需的内圈掺杂气体量的贡献系数，/>为第i个测量点所需的外圈掺杂气体量，/>为第i个测量点所需的外圈掺杂气体量对外延片所需的外圈掺杂气体量的贡献系数，/>为外延片所需浓度的目标值，/>为第一次外延生长过程中外延片的平均浓度值。
7.根据权利要求1所述的外延生长控制方法，其特征在于，在所述外延生长过程中，采用内圈气流和外圈气流；所述测量点的气体掺杂浓度通过下式表示：
其中，为掺杂气体量，/>为外圈的额外掺杂量，/>为掺杂气体量对外延片上该测量点的气体掺杂浓度的浓度贡献系数，/>为额外掺杂量对外延片上该测量点的气体掺杂浓度的浓度贡献系数，/>为其他影响因素对外延片上该测量点的气体掺杂浓度的浓度贡献系数。
8.根据权利要求7所述的外延生长控制方法，其特征在于，n=3；在所述根据前n次外延生长过程中各所述测量点的气体掺杂浓度，确定各所述测量点对应的各浓度贡献系数的步骤中，采用下式得到各测量点对应的各浓度贡献系数：
其中，为第一次外延生长过程中的掺杂气体量，/>为第一次外延生长过程中的外圈的额外掺杂量，/>为第二次外延生长过程中的掺杂气体量，/>为第二次外延生长过程中的外圈的额外掺杂量，/>为第三次外延生长过程中的掺杂气体量，/>为第三次外延生长过程中的外圈的额外掺杂量，/>为第一次外延生长过程中外延片上任意测量点的气体掺杂浓度值，/>为第二次外延生长过程中外延片上任意测量点的气体掺杂浓度值，/>为第三次外延生长过程中外延片上任意测量点的气体掺杂浓度值。
9.根据权利要求8所述的外延生长控制方法，其特征在于，在所述根据各所述测量点对应的各浓度贡献系数，确定外延生长过程中所需的掺杂气体量的步骤中，采用下式确定外延生长过程中所需的掺杂气体量和外圈的额外掺杂气体量/>：
其中，为第i个测量点所需的掺杂气体量，/>为第i个测量点所需的掺杂气体量对外延片所需的掺杂气体量的贡献系数，/>为第i个测量点所需的外圈的额外掺杂量，/>为第i个测量点所需的外圈的额外掺杂量为外延片所需的外圈的额外掺杂量的贡献系数，/>为外延片所需浓度的目标值，/>为第一次外延生长过程中外延片的平均浓度。
10.根据权利要求7-9任一项所述的外延生长控制方法，其特征在于，所述外圈的额外掺杂量包括n型掺杂时碳的掺杂量或p型掺杂时硅的掺杂量。
CN202311764524.3A 2023-12-21 2023-12-21 外延生长控制方法 Active CN117438348B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311764524.3A CN117438348B (zh) 2023-12-21 2023-12-21 外延生长控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311764524.3A CN117438348B (zh) 2023-12-21 2023-12-21 外延生长控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117438348A CN117438348A (zh) 2024-01-23
CN117438348B true CN117438348B (zh) 2024-04-16

Family

ID=89558665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311764524.3A Active CN117438348B (zh) 2023-12-21 2023-12-21 外延生长控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117438348B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103614779A (zh) * 2013-11-28 2014-03-05 中国电子科技集团公司第五十五研究所 一种提高碳化硅外延片片内n型掺杂浓度均匀性的方法
CN110783218A (zh) * 2019-10-22 2020-02-11 深圳第三代半导体研究院 一种碳化硅外延晶片掺杂浓度三轴型测试方法
CN112014333A (zh) * 2020-10-19 2020-12-01 武汉光谷量子技术有限公司 一种半导体掺杂工艺的表征方法、装置及系统
CN116858854A (zh) * 2023-09-04 2023-10-10 季华实验室 掺杂浓度的修正方法、装置、电子设备及存储介质

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103614779A (zh) * 2013-11-28 2014-03-05 中国电子科技集团公司第五十五研究所 一种提高碳化硅外延片片内n型掺杂浓度均匀性的方法
CN110783218A (zh) * 2019-10-22 2020-02-11 深圳第三代半导体研究院 一种碳化硅外延晶片掺杂浓度三轴型测试方法
CN112014333A (zh) * 2020-10-19 2020-12-01 武汉光谷量子技术有限公司 一种半导体掺杂工艺的表征方法、装置及系统
CN116858854A (zh) * 2023-09-04 2023-10-10 季华实验室 掺杂浓度的修正方法、装置、电子设备及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN117438348A (zh) 2024-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1183578C (zh) 半导体制造方法和半导体制造装置
CN106057650B (zh) 一种ldmos晶体管用硅外延片的制备方法
TWI631438B (zh) 磊晶晶圓之平坦度之控制方法
JP4839646B2 (ja) 炭化珪素半導体の製造方法および炭化珪素半導体の製造装置
CN101399163A (zh) 校正外延反应腔温度的方法
CN110527975B (zh) 一种InGaAsP四元系材料分子束外延生长的定标方法
US7289865B2 (en) Optimization algorithm to optimize within substrate uniformities
CN117438348B (zh) 外延生长控制方法
CN111029250B (zh) 一种实现SiC外延曲线形掺杂分布的方法
TWI751019B (zh) 磊晶晶圓的製造系統及磊晶晶圓的製造方法
CN110085531B (zh) 晶圆温度分布的检测方法
TW202300696A (zh) 單晶圓磊晶生長裝置之控制裝置以及控制方法、以及磊晶晶圓之製造系統
CN114334689A (zh) 热处理机台的温度监测方法及校正方法
US20110052794A1 (en) Vapor-phase growth apparatus and thin-film vapor-phase growth method
JP5960997B2 (ja) 基板ホルダー材料の加工方法とその方法で加工された基板ホルダー
CN112986685A (zh) 单晶硅棒电阻率的测量方法及装置
JP3791667B2 (ja) シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法
JP2020128303A (ja) 炭化珪素エピタキシャル層の厚みの測定方法
CN115838966B (zh) 一种pHEMT器件的分子束外延生长工艺优化方法
JP7251553B2 (ja) 炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法
CN117739838A (zh) 一种直拉单晶硅直径测量方法、装置和直拉单晶硅生长装置
JPH0374839A (ja) ３―５族化合物半導体層の形成方法
JP2727106B2 (ja) 膜形成方法
CN1531045A (zh) 热探针的监控晶圆片的制成方法
JP2011044744A (ja) 炭化珪素半導体

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant