[發明專利]鍺硅薄膜監控片的制備方法及采用該片進行監控的方法有效

申請號：	201110240913.7	申請日：	2011-08-22
公開（公告）號：	CN102954903A	公開（公告）日：	2013-03-06
發明（設計）人：	王雷	申請（專利權）人：	上海華虹NEC電子有限公司
主分類號：	G01N1/28	分類號：	G01N1/28;G01N33/00;H01L23/544;H01L21/66
代理公司：	上海浦一知識產權代理有限公司 31211	代理人：	孫大為
地址：	201206 上***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	薄膜監控制備方法采用該片進行
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種鍺硅薄膜監控片的制備方法。本發明還涉及一種采用該片進行監控的方法。

背景技術

硅是目前大規模生產的半導體器件最主要的材料之一，它具有原材料制備簡便，自然界含量豐富，具有半導體特性等基本特性而被用于制備半導體器件。

但是對于高頻高速應用，硅的禁帶寬度較寬，載流子的遷移速度受到制約，因此人們通常引入一些其它元素形成硅的合金來減低禁帶寬度，提高載流子的遷移速度。鍺就是其中最重要材料之一。鍺具有和硅類似的晶體結構，與硅形成合金工藝容易實現且匹配性高，同時鍺的引入可以有效地降低禁帶寬度，實現高速器件的應用，同時鍺硅的合金器件很容易和常規的硅器件進行工藝整合，因此鍺硅器件是很常用的一種應用于高速和高頻通信的器件。同時鍺硅為本征半導體，為了實際器件應用，還會進行摻雜形成n型導電或p型導電。另外為了調整薄膜的應力，還會摻雜中性粒子如碳原子。

工藝上鍺硅主要通過外延生長實現，其主要的表征參數有厚度，元素含量，元素分布等。他們直接決定了鍺硅材料的禁帶寬度，摻雜濃度，應力等，都是非常重要的工藝參數。對于鍺硅中各元素含量的測量，通常有兩類方法，一種是通過各種射線或粒子對膜層進行轟擊，然后測量濺射物的組分進行分析，比如次級離子質譜法SIMS等(見圖1)。此種方法精度很高，但是成本也很高，無論樣品的制備還是測量都無法大規模實現高產量的生產，因此通常作為一種科研手段被廣泛使用。

第二類方法是通過測量鍺硅薄膜的光學性質進行表征(見圖2)，比如拉曼譜，反射透射譜，傅氏轉換紅外線光譜分析儀FTIR等。通過標定各元素對應的特征波長，然后通過數值擬合進行解譜得到各成分對應的特征波長出的強度，然后標定各元素的含量。其好處是價格低廉，樣品制備容易，很容易實現大規模高產量。但是其缺陷也很明顯，首先，解譜通常不唯一，有多種可能性，因此極度依賴于解譜工程師的個人經驗，誤差很大；其次，鍺硅具有很強的吸收系數，性噪比很差，因此其平面的光譜的穩定度不好，同時因為強吸收特性，對于不同厚度的鍺硅薄膜，不具有通用性，而且誤差隨膜厚的變化很難控制。因此此類方法通常只作為參考使用，不作為直接判斷的標準。應用到實際生產中時，對于每種鍺硅薄膜都需要進行標定，解譜分析，因此實際效果很不理想。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種鍺硅薄膜監控片的制備方法，其能用于在線監控鍺硅薄膜。

為解決上述技術問題，本發明的鍺硅薄膜監控片的制備方法，包括：

步驟一，將一組具有尺寸變化的測量圖形，形成在光刻掩膜版中；

步驟二，在襯底上淀積鍺硅薄膜；

步驟三，在所述襯底上涂光刻膠，并用步驟一中所述的光刻掩膜版進行曝光，顯影后在所述鍺硅薄膜上形成測量圖形，即為鍺硅薄膜監控片。

本發明還提供一種采用如上所述的鍺硅薄膜監控片監控鍺硅薄膜的方法，包括：

步驟一，制備一組鍺硅薄膜監控片，其中至少包括一片具有標準含量的鍺硅薄膜監控片、一具有最低允許含量的鍺硅薄膜監控片和一具有最高允許含量的鍺硅薄膜監控片，并測量所述鍺硅薄膜監控片中測量圖形的特征尺寸，制成特征尺寸曲線；

步驟二，使用所述特征尺寸曲線作為標準判斷，來監控所生成的鍺硅薄膜的含量是否符合要求。

本發明的鍺硅薄膜監控片，其制備方法簡單，制造成本低。采用該監控片進行鍺硅薄膜的監控，簡單易操作。且所采用的測試圖形特征尺寸信息，能反應出鍺硅薄膜中含量的細微變化，敏感性好。

優選的，所述測量圖形為矩形孔，所述一組測量圖形中的一個測量圖形為由多個尺寸相同的測量圖形組成的矩形孔陣列，所述一組測量圖形為有具有相同寬度，相同空間周期和不同長度的矩形孔陣列組成。

優選的，所述測量圖形為矩形孔，所述一組測量圖形中的一個測量圖形為由多個尺寸相同的測量圖形組成的矩形孔陣列，所述一組測量圖形為有具有相同寬度，相同長度和不同空間周期的矩形孔陣列組成。