[发明专利]薄膜厚度的监控方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种薄膜厚度的监控方法。

背景技术

厚度是薄膜的一个重要参数，通过监控不同批次薄膜样品的厚度值，并进行比较，是业内判断工艺机台是否稳定、以及工艺参数是否满足需要的一项重要手段。在业界有多种监控薄膜厚度的技术手段，比如，椭圆偏振仪、透射电子显微镜、二次质谱仪等。但是利用透射电子显微镜和二次质谱仪监控薄膜的厚度需要损坏样品，所以椭圆偏振仪是一种相对优选的监控方法。但是在有些情况下，比如，薄膜厚度小于300纳米的情况下，部分厂家生产的椭圆偏振仪不能精确监控薄膜的厚度，使得不能通过比较不同批次以相同工艺条件制备的薄膜的厚度关系来判断机台是否发生漂移，采用其他技术手段可以比较精确地监控薄膜的厚度，但是会破坏薄膜。

与此同时，掺杂技术，比如利用离子注入的方法掺杂，常被用于改善半导体器件的性能，对离子注入的监控，比如注入深度、注入离子的分布等，就变得至关重要，热波技术被广泛应用于半导体工业，用于对植入离子的监控。如图1所示，热波技术的原理是将激光006(泵浦光)照射至样品001表面时，产生热波扩散现象，而此扩散热波002将被样品内由离子植入所造成的散乱晶格003(离子植入造成)所阻挡，致使该区之热密度高于其他区，表面发生热膨胀进而使样品的对光的反射率发生变化，而经由入射的氦氖激光005(探测光)的反射率变化程度即可间接测知破坏量，其中004为反射光。

在公布号为US2010235115的美国专利中，对热波测量的原理及使用范围有详细的描述。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种可靠的、非破坏性薄膜厚度的监控方法。为解决上述问题，本发明一种薄膜厚度的监控方法，包含：提供衬底、参考薄膜和参考热波信号；在所述衬底表面沉积薄膜；对所述薄膜进行掺杂；对掺杂后的薄膜进行热波测量，得到热波信号；对比所得到的热波信号与参考热波信号，如果所得到热波信号与所述的参考热波信号的差的绝对值小于所述参考热波信号的百分之一，则所得到的薄膜的厚度与参考薄膜厚度相同。

优选地，对薄膜掺杂后，对掺杂薄膜进行退火处理。

优选地，所述薄膜的材料是硅化锗。

优选地，所述掺杂采用的是离子注入法。

优选地，所述掺杂的离子是n型离子或者p型离子。

优选地，所述掺杂的离子是硼离子、氟化硼离子、磷离子、或者砷离子。

优选地，所述掺杂的注入能量的范围是500eV～20keV。

优选地，所述掺杂的注入的剂量为1E14～5E15原子/平方厘米。

优选地，所述退火处理采用的是最高温度值是950～1100℃的尖峰式退火。

优选地，所述退火处理采用的是最高温度值是1100～1300℃的激光退火。

优选地，所述热波测量采用的泵浦光的波长是633nm。

优选地，所述热波测量采用的探测光的波长是488nm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明所提供的薄膜厚度的监控方法，通过测量并比较薄膜的热波信号监控不同批次的薄膜的厚度是否相同，从而判断机台是否发生偏移、以及所设定的工艺菜单是否满足需要。此外，本发明所提供的监控方法测量速度快，不破坏样品。

附图说明

图1是热波技术的原理示意图；

图2是本发明所提供的薄膜厚度的监控方法的流程示意图；

图3是热波测量技术原理示意图；

图4和图5为本发明随提供的薄膜厚度的监控方法的实施例的剖面示意图；

图6为热波测量技术测量薄膜的示意图；

图7是本发明一个实施例中，对样品掺杂后进行热波测量得到的热波信号与样品厚度的关系图；

图8是本发明一个实施例中，对样品掺杂并退火后进行热波测量得到的热波信号与样品厚度的关系图。

具体实施方式

由背景技术得知，部分椭圆偏振仪在对薄膜进行测量时，对薄膜厚度有一定要求，当厚度太薄或者太厚时，都会出现测量结果与实际厚度相偏离，测量精度降低，或者测量重复性达不到要求，导致测量结果不可信。对此，本发明的发明人创造性地研究了热波技术测量得到的热波信号与薄膜的厚度之间的关系，并发现热波信号与薄膜的厚度之间有相关性，在此，在本发明中提供一种薄膜厚度的监控方法。