外延温度测试监控结构制造技术

本实用新型专利技术提供的外延温度测试监控结构，包括:一半导体衬底；监控窗口，由所述半导体衬底的表面形成，所述监控窗口具有特征尺寸大小分别相等的第二开口和用于间隔所述第二开口的第二间距区，所述第二间距区与所述第二开口的表面具有台阶差；测试结构，采用外延工艺在所述监控窗口上形成，所述测试结构具有第三开口和位于所述第三开口间的第三间距区，所述第三开口和第三间距区的图形数据为沿外延畸变的方向的数据。本实用新型专利技术通过所述外延温度测试监控结构使外延温度的监控简单高效、操作性强，可迅速有效地监控外延温度，以减少由于温度偏差导致的产品风险。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

Epitaxial temperature test monitoring structure

Including the extension of the temperature test system, the utility model provides a semiconductor substrate; monitoring window, formed by the surface of the semiconductor substrate, wherein the monitoring window has the characteristics of size equal to second for respectively opening and the second opening of the second interval spacing area, the surface of the second region and the second spacing the opening has a step difference; the test structure is formed in the monitor window by epitaxy process, the test structure has a third opening and the third opening is located between the third space area, data graphic data the third opening and third spacing area as the direction of the distortion along the extension. The utility model through the extension of temperature testing and monitoring the monitoring structure of the epitaxial temperature is simple with high efficiency, strong operability, can effectively monitor the epitaxial temperature to reduce the temperature caused by the deviation of product risk.

【技术实现步骤摘要】

本技术属于半导体制造工艺
，尤其涉及一种外延温度测试监控结构。
技术介绍
集成电路制造工艺中，外延工艺（Epitaxy）是指在具有一定晶向的衬底上、在一定的条件下采用化学气相沉积等方法，沿着衬底原来的结晶轴方向，生长出导电类型、电阻率、厚度、晶格结构、完整性等参数都符合产品结构要求的新单晶体层的过程，这层单晶体层叫做外延层。根据晶体学平面生长的平面异性，新生长的单晶体层必须严格沿着衬底的原有结晶轴方向依次排序生长。在外延层形成的前道工艺中，埋层(NBL或BL)退火过程中因氧化引起的表面不连续状态也会在外延淀积时向上传播，外延淀积完成后形成的外延层表面出现的不连续位置相对外延层下的埋层不连续位置发生图形变形，此图形变形称为外延畸变（Patterndistortion）。外延畸变受衬底晶向、生长温度、生长速率、生长源、气体选择、外延设备和腔体温度等影响。在实际的外延工艺中，对于<111>晶向的硅单晶衬底，定位面一般取<100>方向，在平行于定位面的横向发生外延漂移（Patternshift）的同时也存在畸变，但横向主要体现为外延漂移，而纵向主要体现为外延畸变。外延畸变随着外延温度的增加而减少，而且外延温度越高，加工温度的波动对外延畸变的影响越大。外延淀积过程中，温度的检测均是通过热电偶检测外延炉管内的温度，并反馈到温度控制系统，温度控制系统再通过加热板进行加热功率多少的控制。热电偶是根据热电效应原理进行温度测量的，热电偶测量的基本原理是两种不同成分的材质导体两端接合组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。其中，两种不同成分的材质导体均为热电极，直接用作测量介质温度的、温度较高的一端叫做工作端（也称为测量端），与显示仪表或配套仪表连接的、温度较低的另一端叫做冷端（也称为补偿端），显示仪表或配套仪表会指出热电偶所产生的热电势。然后热电偶产生的热电势通过温度控制系统转换成被测介质的温度。由于热电偶的材料一般都比较贵重，而工作端到显示仪表或配套仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用延伸导线把热电偶的冷端延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端。但需要指出的是，热电偶延伸导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端上，其本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度对测温的影响，这个修正值因工艺水平、设备型号、热电偶材料等不同，存在较大的误差，校准只是相对的。特别是在半导体制造过程中，对外延炉管的保养、维修后均需要对设备的恒温区进行验证，常规的方法是使用专用的基座，基座不同位置上面安装热电偶测出温度，测出温度差异后，通过温度控制系统对加热板进行输出功率调整，调整温度合格后，再将专用基座拆出，才开始工艺参数如膜厚、电阻率的验证。其过程复杂，成本较高，再加上热电偶误差、温控参数设置误差等因素，外延的实际温度存在不准确性。外延工艺一般采用标准热电偶定期的校准来减少热电偶间的误差。由于热电偶间的差别，通常还会出现显示温度和实际温度不一致的情况，会增加工作条件选错的风险。由于热电偶工作端的损耗，热磁效应不敏感，再加上补偿导线修正的误差，外延工艺的温度会出现波动，可能会出现长时间处于偏高或者偏低的情况，也可能热电偶功能会出现持续衰减，如果未在热电偶检测周期发现温度的变化，将会对产品质量造成风险。外延工艺中通常监控的外延厚度、电阻率在温度偏差较小的情况下无法出现报警，如果在产品参数上也不能及时调整，将会造成大批量产品的质量异常。为了避免热电偶检测周期内出现热电偶不能及时监控外延温度变化的问题，一般只有采用增加热电偶校准和更换热电偶的频率来减少温度偏差的风险，但由于热电偶更换频繁成本较高，热电偶校准过程复杂，所以对成本和产能影响很大。在特定的外延条件下，对于半导体制造中极为重要的外延工艺，特别在高温工艺中，温度的误差往往不能超过5度。温度的轻微变化对外延畸变量影响非常明显，研究外延畸变和温度变化的关系，已成为本领域技术人员需要解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种外延温度测试监控结构，使外延温度的监控简单高效、操作性强，可迅速有效地监控外延温度，以减少由于温度偏差导致的产品风险。为了解决上述问题，本技术提供一种外延温度测试监控结构，包括：一半导体衬底；监控窗口，由所述半导体衬底的表面形成，所述监控窗口具有特征尺寸大小分别相等的第二开口和用于间隔所述第二开口的第二间距区，所述第二间距区与所述第二开口的表面具有台阶差；测试结构，采用外延工艺在所述监控窗口上形成，所述测试结构具有第三开口和位于所述第三开口间的第三间距区，所述第三开口和第三间距区的图形数据为沿外延畸变的方向的数据。进一步的，形成所述监控窗口之前，在所述半导体衬底上还形成有一介质层，在所述介质层中具有监控结构窗口，所述监控结构窗口包括第一开口和位于所述第一开口间的第一间距区，所述第一开口的特征尺寸大小相等且暴露出所述半导体衬底的表面，所述介质层存在的区域形成的所述第一间距区的特征尺寸大小相等。进一步的，形成所述监控结构窗口之后，所述第一开口中暴露出的半导体衬底的表面上还具有氧化层。进一步的，去除所述氧化层和介质层之后，再形成有所述监控窗口。进一步的，所述第二开口对应于所述第一开口的位置处，所述第二间距区对应于所述第一间距区的位置处。进一步的，所述第二开口至少具有两个。进一步的，所述第二开口的特征尺寸大小和第二间距区的特征尺寸大小具有相同值。进一步的，所述监控窗口沿所述第三开口和第三间距区发生外延畸变的方向排列。进一步的，所述测试结构的厚度为1μm～100μm。进一步的，每次所述外延工艺的温度变更后所形成的外延温度测试监控结构中，所述图形数据为不同。由上述技术方案可见，本技术公开的外延温度测试监控结构，包括：一半导体衬底；监控窗口，由所述半导体衬底的表面形成，所述监控窗口具有特征尺寸大小分别相等的第二开口和用于间隔所述第二开口的第二间距区，所述第二间距区与所述第二开口的表面具有台阶差；测试结构，采用外延工艺在所述监控窗口上形成，所述测试结构具有第三开口和位于所述第三开口间的第三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外延温度测试监控结构，其特征在于，包括:一半导体衬底；监控窗口，由所述半导体衬底的表面形成，所述监控窗口具有特征尺寸大小分别相等的第二开口和用于间隔所述第二开口的第二间距区，所述第二间距区与所述第二开口的表面具有台阶差；测试结构，采用外延工艺在所述监控窗口上形成，所述测试结构具有第三开口和位于所述第三开口间的第三间距区，所述第三开口和第三间距区的图形数据为沿外延畸变的方向的数据。

【技术特征摘要】
1.一种外延温度测试监控结构，其特征在于，包括:
一半导体衬底；
监控窗口，由所述半导体衬底的表面形成，所述监控窗口具有特征尺寸大
小分别相等的第二开口和用于间隔所述第二开口的第二间距区，所述第二间距
区与所述第二开口的表面具有台阶差；
测试结构，采用外延工艺在所述监控窗口上形成，所述测试结构具有第三
开口和位于所述第三开口间的第三间距区，所述第三开口和第三间距区的图形
数据为沿外延畸变的方向的数据。
2.如权利要求1所述的外延温度测试监控结构，其特征在于：形成所述监
控窗口之前，在所述半导体衬底上还形成有一介质层，在所述介质层中具有监
控结构窗口，所述监控结构窗口包括第一开口和位于所述第一开口间的第一间
距区，所述第一开口的特征尺寸大小相等且暴露出所述半导体衬底的表面，所
述介质层存在的区域形成的所述第一间距区的特征尺寸大小相等。
3.如权利要求2所述的外延温度测试监控结构，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨彦涛，蒋敏，何金祥，李小锋，王柁华，苏兰娟，
申请(专利权)人：杭州士兰集成电路有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33