[發明專利]薄膜厚度的監控方法

有效

• 申請號: 201010551355.1
• 申請日: 2010-11-19
• 公開（公告）號: CN102466467A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: 何永根;史運澤
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06;H01L21/66
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種薄膜厚度的監控方法。

背景技術

厚度是薄膜的一個重要參數，通過監控不同批次薄膜樣品的厚度值，并進行比較，是業內判斷工藝機臺是否穩定、以及工藝參數是否滿足需要的一項重要手段。在業界有多種監控薄膜厚度的技術手段，比如，橢圓偏振儀、透射電子顯微鏡、二次質譜儀等。但是利用透射電子顯微鏡和二次質譜儀監控薄膜的厚度需要損壞樣品，所以橢圓偏振儀是一種相對優選的監控方法。但是在有些情況下，比如，薄膜厚度小于300納米的情況下，部分廠家生產的橢圓偏振儀不能精確監控薄膜的厚度，使得不能通過比較不同批次以相同工藝條件制備的薄膜的厚度關系來判斷機臺是否發生漂移，采用其他技術手段可以比較精確地監控薄膜的厚度，但是會破壞薄膜。

與此同時，摻雜技術，比如利用離子注入的方法摻雜，常被用于改善半導體器件的性能，對離子注入的監控，比如注入深度、注入離子的分布等，就變得至關重要，熱波技術被廣泛應用于半導體工業，用于對植入離子的監控。如圖1所示，熱波技術的原理是將激光006(泵浦光)照射至樣品001表面時，產生熱波擴散現象，而此擴散熱波002將被樣品內由離子植入所造成的散亂晶格003(離子植入造成)所阻擋，致使該區之熱密度高于其他區，表面發生熱膨脹進而使樣品的對光的反射率發生變化，而經由入射的氦氖激光005(探測光)的反射率變化程度即可間接測知破壞量，其中004為反射光。

在公布號為US2010235115的美國專利中，對熱波測量的原理及使用范圍有詳細的描述。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種可靠的、非破壞性薄膜厚度的監控方法。為解決上述問題，本發明一種薄膜厚度的監控方法，包含：提供襯底、參考薄膜和參考熱波信號；在所述襯底表面沉積薄膜；對所述薄膜進行摻雜；對摻雜后的薄膜進行熱波測量，得到熱波信號；對比所得到的熱波信號與參考熱波信號，如果所得到熱波信號與所述的參考熱波信號的差的絕對值小于所述參考熱波信號的百分之一，則所得到的薄膜的厚度與參考薄膜厚度相同。

優選地，對薄膜摻雜后，對摻雜薄膜進行退火處理。

優選地，所述薄膜的材料是硅化鍺。

優選地，所述摻雜采用的是離子注入法。

優選地，所述摻雜的離子是n型離子或者p型離子。

優選地，所述摻雜的離子是硼離子、氟化硼離子、磷離子、或者砷離子。

優選地，所述摻雜的注入能量的范圍是500eV～20keV。

優選地，所述摻雜的注入的劑量為1E14～5E15原子/平方厘米。

優選地，所述退火處理采用的是最高溫度值是950～1100℃的尖峰式退火。

優選地，所述退火處理采用的是最高溫度值是1100～1300℃的激光退火。

優選地，所述熱波測量采用的泵浦光的波長是633nm。

優選地，所述熱波測量采用的探測光的波長是488nm。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：本發明所提供的薄膜厚度的監控方法，通過測量并比較薄膜的熱波信號監控不同批次的薄膜的厚度是否相同，從而判斷機臺是否發生偏移、以及所設定的工藝菜單是否滿足需要。此外，本發明所提供的監控方法測量速度快，不破壞樣品。

附圖說明

圖1是熱波技術的原理示意圖；

圖2是本發明所提供的薄膜厚度的監控方法的流程示意圖；

圖3是熱波測量技術原理示意圖；

圖4和圖5為本發明隨提供的薄膜厚度的監控方法的實施例的剖面示意圖；

圖6為熱波測量技術測量薄膜的示意圖；

圖7是本發明一個實施例中，對樣品摻雜后進行熱波測量得到的熱波信號與樣品厚度的關系圖；

圖8是本發明一個實施例中，對樣品摻雜并退火后進行熱波測量得到的熱波信號與樣品厚度的關系圖。

具體實施方式

由背景技術得知，部分橢圓偏振儀在對薄膜進行測量時，對薄膜厚度有一定要求，當厚度太薄或者太厚時，都會出現測量結果與實際厚度相偏離，測量精度降低，或者測量重復性達不到要求，導致測量結果不可信。對此，本發明的發明人創造性地研究了熱波技術測量得到的熱波信號與薄膜的厚度之間的關系，并發現熱波信號與薄膜的厚度之間有相關性，在此，在本發明中提供一種薄膜厚度的監控方法。