[发明专利]外延生长后埋层图形漂移量的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体制造外延生长工艺的测量方法，特别涉及一种外延生长后埋层图形漂移量的测量方法，它适用于半导体制造工艺领域。

背景技术

外延工艺是半导体制造工艺中的重要工艺之一，很多器件直接制作在外延层上，外延层质量的好坏直接影响器件性能。形成埋层图形的硅片经外延生长后，外延图形相对于埋层图形会发生位置上的移动，并且严重影响后续的光刻对准精度。因此，需知外延后的漂移信息，使光刻偏套一定的量来补偿外延后图形的漂移量，这样有利于减小元件尺寸、集成电路面积不断缩小。

目前，外延生长后埋层图形漂移量的测量方法通常为磨角染色法。该方法是：待测硅片进行切片，将样片固定到具有一定倾角的磨角器上进行研磨，磨出一个斜面，放入溶液中进行化学腐蚀，因化学反应使样片某区域出现颜色差异，就可利用显微镜对切断面进行测量。此方法的缺点：1）若磨角、染色处理不好，会造成无法测量或测量不准确，还需返工重新处理；2）此种方法步骤繁琐，操作较复杂，且精度不高。目前，常规磨角染色法的测量偏差通常为1μm级，其测量精度只有0.1μm级。

发明内容

为克服传统外延生长后埋层图形漂移量的测量方法的上述缺点，本发明提供了一种外延生长后埋层图形漂移量的测量方法，其测量方法简便、直观，且测量精度大幅提高。

本发明的外延生长后埋层图形漂移量的测量方法，包括以下步骤：

1．利用光刻版A，在硅片上形成埋层图形；

2．将所述有埋层图形的硅片进行退火处理，形成SiO₂层作为保护层；

3．利用光刻版B，对所述有保护层的硅片进行光刻、刻蚀，将同一个埋层图形分为保护区域与未保护区域；

4．生长一外延层；

5．测量埋层图形未保护区域相对于埋层图形保护区域的位移数据，得到外延后埋层图形漂移量。

所述利用光刻版A，在硅片上形成埋层图形的步骤为：硅片RCA清洗；氧化，SiO₂层的厚度为1000±50nm；利用光刻版A进行光刻；刻蚀；RCA清洗；生长10-15nm的SiO₂层；Ａs注入，注入剂量4E15/cm²，能量100keV；去胶。

将所述有埋层图形的硅片进行退火处理，形成SiO₂层作为保护层的步骤为：RCA清洗；退火，退火为20分钟升温到1050℃，1050℃下退火1小时，氢气与氧气合成氧化处理55分钟，再升温到1200℃处理5小时，降温到850℃处理1小时10分钟，退火过程中形成400-500nm的SiO₂层，作为保护层。

利用光刻版B，对所述有保护层的硅片进行光刻、刻蚀，将同一个埋层图形分为保护区域与未保护区域的步骤为：

（1）RCA清洗；涂光刻胶。

（2）利用光刻版B，在所述有保护层的硅片上光刻出大小为1×1mm的窗口，窗口只覆盖同一埋层图形的部分区域，此窗口为保护区域，同一埋层图形上的没有被窗口覆盖的区域为未保护区域；

（3）刻蚀去除未保护区域的保护层；

（4）去除光刻胶。

所述生长一外延层的步骤为：RCA清洗；常规外延工艺，其中，生长温度1200℃，速率08-1.2μm/min，厚度1-30μm，电阻率0.5-50Ω·cm的N型外延层。

所测量埋层图形未保护区域相对于埋层图形保护区域的位移数据，得到外延后埋层图形漂移量的步骤为：使用带有测量功能的光学显微镜直接测量，或经显微镜拍照后进行测量，以埋层图形保护区域的位置为基准，测量出未保护区外延后图形相对于保护区区域的漂移量，即得到外延后埋层图形的漂移量。

所述光刻版A形成埋层图形，所述光刻版B将所述光刻版A形成的埋层图形分为保护区域与未保护区域两个区域。

有益效果：

本发明与常规的外延生长后埋层图形漂移量的测量方法相比，有如下特点：

1）本发明方法经外延生长后，硅片不需再经过其他手段处理，便可直接用光学显微镜或拍照后进行图形处理的方法测量，因此本发明方法简便、直观。

2）本发明方法不需过切片、磨角、染色等人工操作步骤，不同人员操作结果的偏差极小，因此本发明方法的测量步骤简单，可大大减少人为偏差。本发明对同一外延片取3点，每点各测量3次，最大偏差为0.12μm，比常规磨角染色法的最大偏减小了一个数量级。