[发明专利]一种测量籽硅层厚度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量籽硅层厚度的方法，具体涉及在非选择性锗硅外延工艺中籽硅层厚度的测量，属于半导体技术领域。

背景技术

目前，诸如数字无线手机等低价、轻便、个人化的通讯器材以及数字机顶盒、卫星直播、汽车防撞系统、PDA等娱乐信息科技产品迅猛发展，使高速低噪声的射频器件成为无线通信市场中IC制造商竞争的目标。锗硅薄膜材料是一种新的能带工程技术，是新一代的硅基材料，其散热性能优于砷化镓，微波性能与砷化镓相近，而且在工艺上与硅元件制造工艺兼容。因此，锗硅材料在制作微电子及光电子器件方面具有很广阔的应用前景。

在制作异质结双极晶体管(Hetero-junction Bipolar Transistor，HBT)的基区时，需要在单晶硅区生成单晶锗硅层，与单晶硅的基区相比，锗硅降低带隙宽度，增大晶体管的特征截止频率。同时，还需要在单晶硅区两侧的浅沟槽隔离结构区上需要生长多晶锗硅层，该多晶锗硅层用于将单晶锗硅层引出，因此，在制作HBT的基区时需要通过非选择性外延工艺制造。

在公开号为CN101724896的专利中提出了一种非选择性生长锗硅外延的方法，参考图1所示结构，包括以下步骤：在具有单晶硅区101与浅沟槽隔离结构区102的晶圆上，先沉积籽硅层103，再沉积锗硅层104与硅覆盖层105，避免了由于单晶硅区与浅沟槽隔离区由于连续性差而导致的凹槽结构。但是，若籽硅层太薄，则不能改善单晶硅区和浅沟槽隔离结构区生成单晶锗硅层和多晶锗硅层之间的连续性，导致硅化的失败，也会产生器件边缘问题；若籽硅层太厚，不仅浪费原材料，降低生产能力，也会对形成基极集电极结的集电极区掺杂注入增加阻碍。因此，在锗硅外延工艺中需要测量籽硅层的厚度，使之不影响器件性能，也满足单晶硅区和浅沟槽隔离结构区生成单晶锗硅层和多晶锗硅层之间的连续性要求。

现有技术中一般使用二次离子质谱法(Secondary Ion Mass Spectroscopy，SIMS)测量厚度，但是使用SIMS测量厚度时，需要使用聚焦的离子束对材料进行轰击，离子与材料将发生碰撞、散射等运动，产生二次粒子(包括原子、分子、原子团)，并对二次粒子按质荷比实现质谱分离，再收集经过质谱分离的二次离子，则可得出材料的厚度。现有技术中也有使用傅里叶变换红外光谱法(Fourier-Transform Infrared Spectroscopy，FTIR)进行测量：将一束不同波长的红外射线照射到材料的分子上，某些特定波长的红外射线被吸收，形成这一分子的红外吸收光谱。由于每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，据此可以对分子进行结构分析和鉴定，从而也可以得出材料的厚度。此外，也有使用失效分析法进行测量，如扫描电子显微镜法(Scanning Electron Microscopy，SEM)与透射电子显微镜法(Transmission Electron Microscopy，TEM)，但是分别需要电子束与电磁场入射到材料上，再用电子显微镜展示材料的内部。由此看出，以上方法测量厚度时需要特殊的工艺步骤，且这些步骤将会对材料结构、特性产生影响，从而影响器件性能，并且做完测量后的材料不能重复使用，导致了材料的浪费，并且，用扫描电子显微镜法或透射电子显微镜法进行测量时，测量的精度受到电子显微镜分辨率的限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：在非选择性生长锗硅外延工艺中，针对在沉积锗硅工艺之前在浅沟槽隔离结构区沉积一层薄的籽硅层，测量所述籽硅层的厚度。由于不能在器件中直接测量所述籽硅层的厚度，因此只可间接测量，得出生长所需籽硅层厚度的工艺参数，再按照这些工艺参数在器件中生长籽硅层，从而使籽硅层的厚度满足单晶硅区和浅沟槽隔离结构区生成单晶锗硅层和多晶锗硅层之间的连续性要求。

本发明提供一种测量籽硅层厚度的方法，包括以下步骤：(1)在单晶硅衬底上生长一锗硅层；(2)在所述锗硅层上生长一硅覆盖层，并测量硅覆盖层的厚度；(3)在所述硅覆盖层上生长一籽硅层；(4)测量所述硅覆盖层与所述籽硅层的总厚度，再减去步骤(2)中所述硅覆盖层的厚度，即所述籽硅层的厚度。

在上述的测量籽硅层厚度的方法中，步骤(1)包括，用化学气相沉积工艺在所述单晶硅衬底上生长所述锗硅层。

在上述的测量籽硅层厚度的方法中，在步骤(1)中化学气相沉积工艺采用气态锗源和气态硅源，所述气态锗源为气态锗烷，所述气态硅源为气态硅烷。

在上述的测量籽硅层厚度的方法中，步骤(2)包括，用化学气相沉积工艺在所述锗硅层上生长所述硅覆盖层。