[发明专利]形貌测试片及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种形貌测试片及其形成方法。

背景技术

在半导体制造过程中，为控制阈值电压，需要进行离子注入。离子注入的过程是在真空系统中进行的，首先把掺杂原子离子化，再将能量加速后的离子注入至材料的特定区域，注入离子逐渐损失能量，最后停留在材料中，并引起材料表面成分、结构和性能发生变化，从而优化材料表面性能，形成一个具有特殊性质的注入层。

离子注入是否稳定可靠，对器件的性能有着举足轻重的影响。生产中，通常会使用标准监控片来监控离子注入效果，标准监控片的制作流程是：首先，提供一半导体衬底，所述半导体衬底为裸片(bare wafer)；接着，在半导体衬底的预定区域进行监控程式的离子注入，形成掺杂区；接着，进行退火，以激活注入的杂质，形成标准监控片；之后，使用钨探针将掺杂区与外接电路相连进行阻值量测，根据掺杂区的阻值稳定程度来判断离子注入的稳定性。由于每种注入离子都有与之对应的监控程式，所以日常的标准监控片的消耗量十分巨大，导致生产成本较高。

半导体制造领域，后段制程(BEOL)研发过程中需要确认设计工艺是否达到要求，验证方法通常选择在提供的晶圆上进行设计工艺的图形结构制作，通过检测该图形结构来确定设计是否达到要求。所述提供的晶圆称之为形貌测试片(structure wafer)，在后段制程研发过程中需要数量也非常可观。

发明内容

本发明将离子注入后的标准监控片回收再利用，回收处理后作为后段制程的形貌测试片使用，降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种形貌测试片的形成方法，包括：

提供一待回收的标准监控片，所述标准监控片包括一半导体衬底及设置于所述半导体衬底上的掺杂区；

清洗所述标准监控片以去除所述标准监控片上的杂质；

在所述标准监控片上形成一保护层；

研磨所述保护层但不暴露出所述掺杂区，形成形貌测试片。

可选的，在形貌测试片的形成方法中，所述保护层为二氧化硅层。

可选的，在形貌测试片的形成方法中，所述标准监控片是用于离子注入工艺的标准监控片。

可选的，在形貌测试片的形成方法中，所述标准监控片的掺杂区上残留有探测针孔。

可选的，在形貌测试片的形成方法中，所述保护层的厚度大于探测针孔的深度与研磨厚度之和。

可选的，在形貌测试片的形成方法中，清洗所述标准监控片的步骤包括：

使用第一清洗液清洗所述标准监控片；

使用第二清洗液清洗所述标准监控片；以及

使用第三清洗液清洗所述标准监控片。

可选的，在形貌测试片的形成方法中，所述第一清洗液为为氨水与双氧水的混合溶液。

可选的，在形貌测试片的形成方法中，所述第二清洗液为盐酸与双氧水的混合溶液。

可选的，在形貌测试片的形成方法中，所述第三清洗液为稀释的氢氟酸溶液。

根据发明的另一方面，本发明还提供了一种形貌测试片，所述形貌测试片采用上述任一项所述的方法形成。

与现有技术相比，本发明通过对标准监控片进行清洗、形成保护层、再研磨的方法回收标准监控片并再利用为形貌测试片，提高了标准监控片的回收利用率，降低了生产成本。

附图说明

图1是使用后留有针孔的标准监控片的掺杂区的结构示意图；

图2是图1的AA’方向剖面结构示意图；

图3是形成保护层后的标准监控片结构示意放大图；

图4是形貌测试片的结构示意图；

图5是本发明一实施例的形貌测试片的形成方法流程图。

具体实施方式

在背景技术中已经提及，目前标准监控片和形貌测试片的用量很大，导致生产成本较高。基于此，本申请发明人将标准监控片回收并利用为形貌测试片，以降低生产成本。但处理的难点有两个：一是标准监控片经过测量掺杂区后，标准监控片表面已布满了深度约为10微米的探测针孔(图1，图2)。二是探针的主要成分为钨，探测针孔附近会有钨成分的残留污染。现在常用的回收再利用方法是将标准监控片回收，然后进行研磨处理，以去除掺杂区上的探测针孔，之后，将其转化成形貌测试片。这种通过研磨的方法回收再利用标准监控片的方法，会造成一定数量的碎片、划伤等不良，使得标准监控片的利用率不高。