[发明专利]监控锗硅外延反应腔设备参数变化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用来监控半导体器件制造设备参数变化的方法，尤其涉及一种监控锗硅外延反应腔设备参数变化的方法。

背景技术

锗硅外延工艺和普通的外延工艺不一样，采用的是低温工艺。而低温状态下的锗硅工艺对温度特别敏感，温度的微小波动都会引起工艺的明显变化。另外，锗硅外延工艺与普通外延工艺相比，引入了一种新的气体锗烷。锗烷气体的变化，除对锗硅薄膜的锗含量产生影响，对其它工艺特性也有明显影响(例如，锗烷的掺入对锗硅工艺的淀积速率影响很大)，进而影响半导体器件的工作性能。

由于半导体器件工作的需要，实际产品制造时的工艺程序比较复杂，温度的变化和锗烷掺杂量的变化比较大而且多。换言之，一旦测量后发现工艺参数飘掉后，我们无法直接判断是什么原因导致结果的异常。鉴于锗硅工艺的这些特性，对设备温度和锗烷流量变化的监控就显得非常重要。而锗硅外延反应腔设备本身和常用的软件对设备关键参数的监控也达不到工艺的要求，故只能通过大量工艺实验调试程序，使调试后的程序淀积出我们需要的膜。这种情况下，我们可以通过工艺调试将膜厚调到目标值，但是往往比较难查出导致膜厚变化的根本原因。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种监控锗硅外延反应腔设备参数变化的方法，利用锗硅淀积程序和膜厚测试程序的配合，对设备温度和锗烷流量的变化及时监控，通过膜厚的变化反映出设备参数的变化，利于发现工艺参数变化的根本原因，以恢复设备的初始状态。

为解决上述技术问题，本发明提供一种监控锗硅外延反应腔设备参数变化的方法，包括如下步骤：(1)编辑锗硅淀积程序时将淀积分为不同的步数，每一步淀积的每一层膜不一样，或掺入锗烷，或不掺入锗烷；(2)编辑对应的膜厚测量程序，不掺锗烷的层次监控设备温度，掺锗烷的层次监控锗烷流量；(3)对设备温度、锗烷流量拉偏，画出不同层膜厚随温度、锗烷流量的变化曲线；(4)当测量结果异常时，根据上述膜厚随温度、锗烷流量的变化曲线更改温度、锗烷流量参数，将每一层膜厚调整至目标值。

步骤(1)中，编辑锗硅淀积程序时将淀积分为三步，第一步不掺入锗烷，第二步掺入锗烷，第三步不掺入锗烷。

在步骤(3)和步骤(4)中，测量膜厚时只测中间点的数据。

用来监控的硅片选用的是裸硅衬底片。

和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明利用锗硅外延工艺本身对温度和锗烷流量这些参数的敏感性开发一种方法来监控设备参数的变化，并且可利用测量设备对锗硅膜不同层分别进行测量的特点，在程序开发时编辑不同层次分别对温度和锗烷流量进行监控。通过对锗硅外延工艺的监控对设备的参数实施监控，及时发现导致工艺参数漂移的根本原因，及时掌握设备的变化情况，从而保证工艺的稳定性。

附图说明

图1是本发明监控锗硅外延反应腔设备参数变化的方法中硅的膜厚随设备温度的变化曲线图；

图2是本发明监控锗硅外延反应腔设备参数变化的方法中锗硅膜厚随锗烷流量的变化曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

以下实施例所采用的锗硅外延设备为应用材料公司生产的Centura200，测量设备为KLA F5X。

本发明监控锗硅外延反应腔设备参数变化的方法，具体包括如下步骤：

1、编辑锗硅淀积程序时将淀积分为三步，第一步不掺入锗烷，第二步掺入锗烷，第三步不掺入锗烷。

2、编辑对应的膜厚测量程序，由于第一步淀积出的实际上是单晶硅，与衬底连为一体，测量设备无法测出这一层的膜厚；第二步掺入锗烷气体，其晶格常量和单晶硅不同，测出的厚度变化同时反映了锗烷流量和温度的变化；第三步不掺入锗烷，生长出的是单晶，反映的是设备温度的变化。

3、故意对设备温度拉偏，画出第二层和第三层膜厚随温度的变化曲线(线性关系)，如图1所示；故意对锗烷流量拉偏，画出第二层随锗烷流量的变化曲线(线性关系)，如图2所示；由图1和图2可以看出，Si的厚度与锗硅外延反应腔设备腔体的温度设定以及锗硅厚度与锗烷流量均呈线性关系，当工艺发生漂移时，可根据此曲线调整工艺参数。

4、当测量结果异常时，先看第三层膜厚有无异常，若无则说明温度无异常，若有则根据膜厚与温度的关系更改温度参数，将第三层厚度调到目标值，再判断第二层膜厚有无异常，若无则说明锗烷流量无异常，若有则根据膜厚与锗烷流量的关系更改锗烷流量参数，可采用类似方法将膜厚调整至目标值。

5、不管是在拉偏找膜厚与温度和锗烷流量的关系，还是在通过这个关系调整参数，利用的都只是中间点的数据(即测量膜厚时只测中间点的数据)。