处理外延片的方法和装置以及检测外延片的方法与流程

本申请总体涉及半导体领域，更具体地，本申请涉及一种处理外延片的方法和装置，以及一种检测外延片的方法。

背景技术：

1、随着半导体技术的飞速发展，人们对集成电路中的硅片的质量提出了更高的要求。总体来说，人们期望硅片的晶格缺陷越小越好，从而能够尽可能地降低杂质含量对半导体器件造成的损害。事实上，硅片中的晶格会产生许多缺陷，体微缺陷(bulk microdefect，bmd)是一种与硅片中的氧沉淀相关的缺陷。体微缺陷是直拉硅中最重要的缺陷，作为硅片对芯片影响的关键参数，体微缺陷将会影响芯片的最终良率。体微缺陷可能是任何缺陷，包括氧沉淀、空隙、夹杂物、滑移线等。体微缺陷具有多重作用。一方面，它具有本征吸杂、增强硅片机械强度的优点；另一方面，如果体微缺陷数量过多、尺寸过大，又会导致硅片的弯曲翘曲。因此，在实际应用中，需要合理地控制好体微缺陷密度。

技术实现思路

1、本申请的实施例提供了一种处理外延片的方法和装置，以及一种检测外延片的方法，旨在至少部分地能够克服现有技术中存在的上述和/或其他潜在的问题。

2、在本申请的第一方面，提供了一种处理外延片的衬底的方法。该方法包括：在第一工艺下，对该衬底进行退火达第一时间，以控制该衬底的体微缺陷密度，以及在第二工艺下，使该衬底生长出外延层，其中该第二工艺的温度高于该第一工艺的温度。

3、利用本申请的实施例，通过低温退火可以使体微缺陷形核长大，避免小尺寸体微缺陷直接在外延高温生长过程中被消除，这样有助于控制体微缺陷密度的均匀性。

4、在一种实现方式中，该衬底包括晶锭或者硅片。利用这种方式，可以对多种方式的衬底的体微缺陷密度进行改进。

5、在一种实现方式中，该第一工艺的退火温度选自700℃至900℃的范围。利用这种方式，通过在合适的温度下进行退火，可以使体微缺陷密度达到期望的范围。

6、在一种实现方式中，该第一时间选自3小时至8小时的范围。利用这种方式，可以确保得到期望要求的体微缺陷密度。

7、在一种实现方式中，该第一工艺的退火在包括纯ar2、纯h2和纯n2中的一种或多种的环境中进行。利用这种方式，第一工艺可以在成本可控的环境下进行。

8、在一种实现方式中，该第一工艺的退火在立式退火炉中进行，并且该第二工艺在外延设备中进行。利用这种方式，可以使退火过程中的金属污染被最大程度地降低。同时，为了避免退火过程中加热外延片面内温度不均匀的问题，可以调整外延片的承载基座的升降速率，或增加升降承载基座的过程中温度稳定的步骤，或者调整退火时升降温速率，从而避免温度陡然上升或下降。

9、在本申请的第二方面，提供了一种处理外延片的方法。该外延片包括衬底和外延层，该方法包括：在第一时间内对该外延片进行退火，该退火的温度为第一温度，在第二时间内对该外延片进行退火，该退火的温度为高于该第一温度的第二温度，其中该第一温度、该第二温度、该第一时间和该第二时间基于调节函数来确定，该调节函数指示退火的该温度和时间的关联性。利用这种方式，通过调节函数，可以使外延片适配不同的工艺过程。

10、在一种实现方式中，该第一温度、该第二温度、该第一时间和该第二时间基于热预算值进行调节，该热预算值根据工艺温度和时间的积分并通过该调节函数来确定。利用这种方式，通过对热预算值的补偿，可以使外延片适配不同的工艺过程。

11、在一种实现方式中，该方法还包括：在该退火步骤之前，获取该外延片的第一体微缺陷密度；以及在该退火步骤之后，获取该外延片的第二体微缺陷密度。利用这种方式，可以检测外延片的体微缺陷密度的变化。

12、在一种实现方式中，该第一温度选自500℃至900℃的范围。在一种实现方式中，该第二温度选自900℃至1200℃的范围。利用这种方式，可以确保外延片先在低温下后在高温下退火，从而有助于提升外延片的体微缺陷密度。

13、在一种实现方式中，该调节包括：确定第一热预算值，该第一热预算值表示该外延片进行体微缺陷生长的理想热预算值；确定第二热预算值，该第二热预算值是根据该外延片的在衬底制造厂生产过程中热处理工艺来确定的；以及基于该第一热预算值和该第二热预算值，确定该第一时间、该第二时间、该第一温度和该第二温度。利用这种方式，通过对工艺时间和温度的灵活调节，实现对热预算值的补偿，这样有利于使硅片发挥更好的性能。

14、在一种实现方式中，基于该第一热预算值和该第二热预算值包括：确定该第一热预算值和该第二热预算值的差值。

15、在本申请的第三方面，提供了一种处理外延片的装置。该装置用于执行根据本申请的第二方面的方法。

16、在本申请的第四方面，提供了一种检测外延片的方法，该外延片使用根据本申请的第二方面的方法来处理，该方法包括：在该处理之前，获取该外延片的第一体微缺陷密度；使用根据本申请的第二方面的方法来处理该外延片；以及在该处理之后，获取该外延片的第二体微缺陷密度。

17、本申请的以上和其它方面在下面多个实施例的描述中会更加简明易懂。

技术特征：

1.一种处理外延片的衬底的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底包括晶锭或者硅片。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述第一工艺的退火温度选自700℃至900℃的范围。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述第一时间选自3小时至8小时的范围。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述第一工艺的所述退火在包括纯ar2、纯h2和纯n2中的一种或多种的环境中进行。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述第一工艺的所述退火在立式退火炉中进行，并且所述第二工艺在外延设备中进行。

7.一种处理外延片的方法，所述外延片包括衬底和外延层，所述方法包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一温度、所述第二温度、所述第一时间和所述第二时间基于热预算值进行调节，所述热预算值根据工艺温度和时间的积分并通过所述调节函数来确定。

9.根据权利要求7至8中任一项所述的方法，还包括：

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中所述第一温度选自500℃至900℃的范围。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其中所述第二温度选自900℃至1200℃的范围。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法，其中所述调节包括：

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述基于所述第一热预算值和所述第二热预算值包括：确定所述第一热预算值和所述第二热预算值的差值。

14.一种处理外延片的装置，用于执行根据权利要求7至13中任一项所述的方法。

15.一种检测外延片的方法，所述外延片使用根据权利要求7至13中任一项所述的方法来处理，所述方法包括：

技术总结
本申请的实施例提供处理外延片的方法和装置以及检测外延片的方法图该外延片包括衬底和外延层。该方法包括：在第一工艺下，对外延片衬底进行退火达第一时间，以控制该衬底的体微缺陷密度。方法还包括：在第二工艺下，使衬底生长外延层，第二工艺的温度高于第一工艺的温度。此外，处理外延片的另一种方法包括：在第一时间内对该外延片进行退火，退火的温度为第一温度，在第二时间内对该外延片进行退火，退火的温度为高于该第一温度的第二温度，第一温度、第二温度、第一时间和第二时间基于调节函数来确定，该调节函数指示退火的该温度和时间的关联性。利用本申请的实施例，可以调节体微缺陷密度和均匀性。

技术研发人员：王晓,于源源,温雅楠,汪军
受保护的技术使用者：华为技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15