[發(fā)明專利]使用X-射線特征譜對SiGe薄膜進(jìn)行定量分析的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910057929.7
• 申請日: 2009-09-22
• 公開（公告）號: CN102023172A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳建鋼;吳長亮
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: G01N23/083
• 分類號: G01N23/083;G01N23/223;G01N23/04
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 王函

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路工藝方法，尤其涉及一種使用X-射線特征譜對SiGe(鍺硅)薄膜進(jìn)行定量分析的方法。

背景技術(shù)

目前，在集成電路工藝領(lǐng)域，對于SiGe薄膜的成分測定和質(zhì)量保證監(jiān)控通常直接利用SIMS(二次離子質(zhì)譜儀)進(jìn)行深度與原子百分比的測定，測量準(zhǔn)確度高，但由于SIMS機(jī)器昂貴，普及程度低以及測量成本高，在只能委外分析的情況下，如需要對生產(chǎn)線進(jìn)行定期檢測，工藝成本將會(huì)激增。

此外，X-射線特征譜(EDS)在原理上和對其它材料(不包括SiGe薄膜)的定量分析中，已經(jīng)證明這是一個(gè)穩(wěn)定，可靠的技術(shù)。在可探測的范圍內(nèi)，其精度不亞于SIMS定量分析。

所以在現(xiàn)有的TEM(透射電鏡)/EDS(X-射線色散譜儀)中，使用X-射線特征譜對SiGe薄膜進(jìn)行定量分析，是對SiGe薄膜項(xiàng)目和X-射線特征譜對材料定量分析的技術(shù)空白進(jìn)行填補(bǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種使用X-射線特征譜對SiGe薄膜進(jìn)行定量分析的方法，該方法填補(bǔ)了SiGe薄膜項(xiàng)目和X-射線特征譜對材料定量分析的技術(shù)空白，該方法過程簡單、可操作性強(qiáng)，大大降低了生產(chǎn)費(fèi)用，并提高效率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種使用X-射線特征譜對SiGe薄膜進(jìn)行定量分析的方法，包含以下步驟：

(1)使用化學(xué)氣相沉積SiGe標(biāo)準(zhǔn)多層漸變薄膜作為標(biāo)準(zhǔn)樣品；

(2)使用二次離子質(zhì)譜儀測定標(biāo)準(zhǔn)樣品的成分，并作為SiGe的X-射線特征譜分析中的標(biāo)準(zhǔn)成分；

(3)對SiGe標(biāo)準(zhǔn)多層漸變薄膜進(jìn)行多點(diǎn)的等厚度X-射線特征譜定量分析，參照步驟(2)中二次離子質(zhì)譜儀測定的標(biāo)準(zhǔn)成分?jǐn)?shù)據(jù)，獲得其Si，Ge的X-射線特征譜與SiGe厚度的關(guān)系；

(4)將化學(xué)氣相沉積工藝完成后的SiGe薄膜制成透射電鏡樣品，進(jìn)行多點(diǎn)的等厚度X-射線特征譜定量分析，根據(jù)步驟(3)得到的SiGe標(biāo)準(zhǔn)多層漸變薄膜X-射線特征譜與SiGe厚度的關(guān)系，使用定量分析公式及系數(shù)修正，最終獲得工藝SiGe薄膜的Si，Ge原子百分比與厚度的關(guān)系。

步驟(1)中所述SiGe標(biāo)準(zhǔn)多層漸變薄膜為八層SiGe薄膜，每層的成分比不同，Ge的原子百分比范圍從0.1at％-35at％，每層厚度為400埃。

步驟(3)中采用斜線取點(diǎn)法來增加定量分析精度。

步驟(4)中所述定量分析公式及系數(shù)為：

工藝SiGe薄膜：C_Si/C_Ge＝K_SiGe?I_si/I_Ge

SiGe標(biāo)準(zhǔn)多層漸變薄膜：C_Si/C_Ge＝K_SiGe?I_si/I_Ge

其中，C_si，C_Ge是Si，Ge的定量成分；I_si，I_Ge是Si，Ge?X-射線特征譜的積分強(qiáng)度；系數(shù)K_SiGe是SiGe的Cliff-Lorimer因子，從SiGe標(biāo)準(zhǔn)多層漸變薄膜X-射線特征譜的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中獲得。所述系數(shù)K_SiGe是ZAF因子的函數(shù)，也可以從理論計(jì)算中獲得，Z：原子序數(shù)，A：X-射線吸收，F(xiàn)：X-射線熒光輻射。

步驟(3)和步驟(4)中所述進(jìn)行多點(diǎn)的等厚度的X-射線特征譜定量分析采用20點(diǎn)的等厚度的X-射線特征譜定量分析。

和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明在現(xiàn)有的TEM(透射電鏡)/EDS(X-射線色散譜儀)的基礎(chǔ)上，發(fā)展一套定量分析方法，以用于SiGe的成分分析，部分代替原來利用SIMS的分析方法。本發(fā)明是對SiGe薄膜項(xiàng)目和X-射線特征譜對材料定量分析的技術(shù)空白進(jìn)行填補(bǔ)。本發(fā)明方法過程簡單、可操作性強(qiáng)，在保持測量精度的基礎(chǔ)上對生產(chǎn)線上SiGe薄膜工藝進(jìn)行定期監(jiān)控。而且分析周期短，分析費(fèi)用相對較低，從而大大降低了生產(chǎn)費(fèi)用，并提高效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明SIMS成分標(biāo)定與等厚度X-射線特征譜定量分析對比的示意圖；

圖2是本發(fā)明的SiGe標(biāo)準(zhǔn)多層漸變薄膜TEM樣品的示意圖；

圖3是本發(fā)明中采用斜線取點(diǎn)法對SiGe標(biāo)準(zhǔn)多層漸變薄膜TEM樣品進(jìn)行EDS定量分析的示意圖；

圖4是本發(fā)明中SiGe標(biāo)準(zhǔn)多層漸變薄膜的Si，Ge的X-射線特征譜(標(biāo)準(zhǔn)特征譜)的示意圖；