[發(fā)明專利]一種外延層結(jié)深染色的校正方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110178386.1
• 申請日: 2011-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN102853789A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張濤
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華碧檢測技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G01B15/00
• 分類號(hào): G01B15/00;G01B7/26
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種晶圓外延層結(jié)深的測量方法，特別涉及一種測量晶圓外延層結(jié)深測量條件參數(shù)的校正方法。

背景技術(shù)

外延層是指在單晶襯底上生長一層跟襯底具有相同晶格排列的單晶材料，外延層可以是同質(zhì)外延層(Si/Si)，也可以是異質(zhì)外延層(SiGe/Si或者SiC/Si等)。由于新生單晶層的晶向取決于襯底，由襯底向外延伸而成，故名“外延層”。外延生長之所以重要，在于外延層中的雜質(zhì)濃度可以方便地通過控制反應(yīng)氣流中的雜質(zhì)含量加以調(diào)節(jié)，而不依賴于襯底中的雜質(zhì)種類與摻雜水平。

由于外延層中進(jìn)行了雜質(zhì)摻雜(P型或N型)，所以雜質(zhì)濃度和硅襯底的摻雜濃度存在差異，外延層與硅襯底之間存在一個(gè)雜質(zhì)濃度的過渡界面，我們稱之為“結(jié)”，而它的深度我們稱之為“結(jié)深”。在工藝過程中如果我們想對(duì)外延層的“結(jié)深”進(jìn)行工藝監(jiān)控，一般最常見的手段是以下兩種：

方法1：使用二次離子質(zhì)譜來進(jìn)行外延層結(jié)深的測量，測定原理：材料經(jīng)由帶有能量的入射離子轟擊而產(chǎn)生二次離子，二次離子經(jīng)加速后進(jìn)入二次離子質(zhì)譜分析系統(tǒng)運(yùn)用電、磁場的偏轉(zhuǎn)將離子按不同質(zhì)量分開，而達(dá)到成份分析的目的。二次離子強(qiáng)度經(jīng)過轉(zhuǎn)換可得到元素的濃度，而離子轟擊時(shí)間，可轉(zhuǎn)換成雜質(zhì)分布深度。所以可以對(duì)外延層的結(jié)深進(jìn)行測量，得到非常精確的深度值。但是該方法的最大缺點(diǎn)是代價(jià)較高。由于SIMS的機(jī)臺(tái)費(fèi)用高，達(dá)數(shù)百萬美元，目前除了大型Fab外，在少數(shù)第三方實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析的費(fèi)用很高，對(duì)一些小型Design?House的設(shè)計(jì)企業(yè)，負(fù)擔(dān)過重。(論文引自：二次離子質(zhì)譜的深度分辨本領(lǐng)，朱怡崢，桂東，陳嬪，馬農(nóng)農(nóng)，韓象明，查良鎮(zhèn)，信息產(chǎn)業(yè)部電子第四十六研究院，天津300192，TN304，A)

方法2：使用結(jié)染色的化學(xué)腐蝕方法，進(jìn)行結(jié)深的確認(rèn)，使用的是業(yè)界常用的HF∶HNO₃＝1∶100的結(jié)染色液，由于不同雜質(zhì)摻雜濃度區(qū)域的硅被結(jié)染色液腐蝕的速率存在差異，雜質(zhì)濃度高的區(qū)域被結(jié)染色液刻蝕速率快；而雜質(zhì)濃度低的區(qū)域被結(jié)染色液刻蝕速率慢，所以可以在截面上顯現(xiàn)出界線，用掃描電子顯微鏡進(jìn)行直接測量。但該方法存在一個(gè)最大的缺點(diǎn)是：結(jié)染色液的染色時(shí)間控制問題，如果時(shí)間太長，該染色的腐蝕界面就會(huì)向下擴(kuò)散，人為地加深了外延層的結(jié)深，擾亂我們進(jìn)行的外延層結(jié)深的工藝監(jiān)控。(論文引自：DopantDelineation：Novel?Technique?For?Silicon?Dopant?ImplantationDefects?Identification，Ng?Sea?Chooi?and?Ng?Jou?Ching?IntelTechnology?Sdn.Bhd.Proceedings?of?9th?IPFA?2002，Singapore)

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有測量外延層結(jié)深方法成本高或者精度低的問題，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案：

一種外延層結(jié)深染色的校正方法，包括以下步驟：

A、使用外延片晶圓制備出多份截面樣品，并保證樣品截面不被污染；

B、將截面樣品浸泡入結(jié)染色液，選取一組時(shí)間條件進(jìn)行浸泡；

C、把不同染色時(shí)間的截面樣品放入掃描電子顯微鏡中進(jìn)行深度測量，得出不同深度值并記錄；

D、使用擴(kuò)展電阻儀測出不同染色時(shí)間的截面樣品外延層結(jié)的深度值，并記錄；

E、對(duì)比掃描電子顯微鏡測量的結(jié)深值與擴(kuò)展電阻儀測量的外延層結(jié)深值，選取兩種測量方法誤差最小的時(shí)間值作為最優(yōu)時(shí)間值，該最優(yōu)時(shí)間值即為校正出的最適合的染色時(shí)間。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟B中的染色液為HF∶HNO₃＝1∶100的混合溶液。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述HF的濃度為49％，所述HNO₃的濃度為79％。

作為本發(fā)明的又一種優(yōu)選方案，所述步驟B中選取的時(shí)間為45S、60S、75S、90S、120S、150S、180S。

本發(fā)明帶來的有益效果是：

1、本發(fā)明測量方法成本低，只有二次離子質(zhì)譜儀測量方法的十分之一；

2、本發(fā)明測量方法測量的結(jié)深精度高，誤差小于5％；

3、本發(fā)明測量方法操作簡便，速度快，測量產(chǎn)品的量越大，測量效率越高。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。

該最優(yōu)實(shí)施例針對(duì)在P型襯底(濃度E16)上的濃度為E19的P+型外延層結(jié)深進(jìn)行測量。