[发明专利]一种建立锗硅生长速率拟合模型的方法

说明书

本发明涉及一种建立锗硅生长速率拟合模型的方法，所述方法包含以下步骤：S1、提供具有腔体的外延设备；S2、设定工艺参数，向所述腔体内通入工艺气体，在衬底上生长锗硅外延层；S3、获得该工艺参数对应的锗硅外延层的生长速率；S4、改变所述工艺参数，并重复S2至S3步骤，获得改变后的工艺参数下的锗硅外延层的生长速率；S5、根据每一个工艺参数和该工艺参数对应的生长速率，获得关于工艺参数的所述锗硅生长速率拟合模型；本发明提出的拟合模型能够准确推算锗硅外延层的生长速率，且适用工艺范围更广泛。

技术领域

本发明涉及半导体外延设备领域，具体涉及一种建立锗硅生长速率拟合模型的方法。

背景技术

硅作为最重要的半导体材料，在信息产业中起着不可替代的作用，但其存在载流子迁移率低和器件速度比较慢等缺点，需要进行外延生长其他材料来解决该问题，其中最常见的外延材料为锗硅材料。为节约成本和时间，通常需要根据实验结果和数据经验计算不同条件下的锗硅外延生长速率。且目前已有的推算生长速率的模型一般认为符合阿伦尼乌斯公式，但是该公式只在一定温度范围内符合实验结果，从而只能适用小范围的工艺条件。

为了更加精确的推算出锗硅外延生长速率，需要获得考虑多方面因素而得到的更加准确的拟合模型。

发明内容

本发明的目的是提供一种考虑多方面因素的更加准确的锗硅生长速率拟合模型。本发明中的锗硅外延层生长速率指的是在硅衬底上的锗硅外延层生长速率，该生长速率受工艺温度、工艺气体等工艺条件影响而波动。

本发明提供的建立锗硅生长速率拟合模型的方法包含以下步骤：

S1、提供具有腔体的外延设备；

S2、设定工艺参数，向所述腔体内通入工艺气体，在衬底上生长锗硅外延层；

S3、获得该工艺参数对应的锗硅外延层的生长速率；

S4、改变所述工艺参数，并重复S2至S3步骤，获得改变后的工艺参数下的锗硅外延层的生长速率；

S5、根据每一个工艺参数和该工艺参数对应的生长速率，获得关于工艺参数的所述锗硅生长速率拟合模型；

其中，所述锗硅生长速率为锗硅外延层在衬底上的生长速率，所述工艺气体包括含硅气体和含锗气体。

进一步地，所述工艺参数包含：工艺温度、含硅气体的分压、含锗气体的分压。

进一步地，改变所述工艺参数包括：仅改变工艺温度，保持含硅气体的分压、含锗气体的分压不变，和仅改变含硅气体的分压，保持工艺温度和含锗气体的分压与含硅气体的分压的比例不变。

进一步地，所述工艺气体还包括载气。

作为优选例，所述含硅气体包含：SiH4、SiHCl3、SiH2Cl2和SiCl4中的一种或多种。

作为优选例，所述含锗气体至少包含GeH4和Ge2H6中的一种。

进一步地，气体的分压可以通过以下方式进行调节：通过调节含硅气体进入腔体的流量来调节含硅气体在腔体内的分压；通过调节含锗气体进入腔体的流量来调节含锗气体在腔体内的分压。

进一步地，所述锗硅生长速率拟合模型是锗硅生长速率关于含硅气体的分压、含锗气体的分压和工艺温度相关性的函数。

进一步地，所述锗硅生长速率拟合模型是：

其中，GR代表锗硅生长速率，k₁、k₂、k₃为常数，R为摩尔气体常量，Ea为反应激活能，P_Ge代表含锗气体的分压，P_Si代表含硅气体的分压。