专利名称：一种外延层结深染色的校正方法
技术领域：
本发明涉及一种晶圆外延层结深的測量方法，特别涉及ー种测量晶圆外延层结深测量条件參数的校正方法。
背景技术：
外延层是指在单晶衬底上生长ー层跟衬底具有相同晶格排列的单晶材料，外延层可以是同质外延层(Si/Si),也可以是异质外延层(SiGe/Si或者SiC/Si等)。由于新生单晶层的晶向取决于衬底，由衬底向外延伸而成，故名“外延层”。外延生长之所以重要，在于外延层中的杂质浓度可以方便地通过控制反应气流中的杂质含量加以调节，而不依赖于衬底中的杂质种类与掺杂水平。
由于外延层中进行了杂质掺杂(P型或N型)，所以杂质浓度和硅衬底的掺杂浓度存在差异，外延层与硅衬底之间存在ー个杂质浓度的过渡界面，我们称之为“结”，而它的深度我们称之为“结深”。在エ艺过程中如果我们想对外延层的“结深”进行エ艺监控，一般最常见的手段是以下两种方法I :使用二次离子质谱来进行外延层结深的測量，測定原理材料经由带有能量的入射离子轰击而产生二次离子，二次离子经加速后进入二次离子质谱分析系统运用电、磁场的偏转将离子按不同质量分开，而达到成份分析的目的。二次离子强度经过转换可得到元素的浓度，而离子轰击时间，可转换成杂质分布深度。所以可以对外延层的结深进行測量，得到非常精确的深度值。但是该方法的最大缺点是代价较高。由于SIMS的机台费用高，达数百万美元，目前除了大型Fabタト，在少数第三方实验室进行分析的费用很高，对ー些小型Design House的设计企业,负担过重。(论文引自二次离子质谱的深度分辨本领，朱怡峥，桂东，陈嬪，马农农，韩象明，查良镇，信息产业部电子第四十六研究院，天津300192，TN304, A)方法2 :使用结染色的化学腐蚀方法，进行结深的确认，使用的是业界常用的HF HNO3 = I 100的结染色液，由于不同杂质掺杂浓度区域的硅被结染色液腐蚀的速率存在差异，杂质浓度高的区域被结染色液刻蚀速率快；而杂质浓度低的区域被结染色液刻蚀速率慢，所以可以在截面上显现出界线，用扫描电子显微镜进行直接測量。但该方法存在ー个最大的缺点是结染色液的染色时间控制问题，如果时间太长，该染色的腐蚀界面就会向下扩散，人为地加深了外延层的结深，扰乱我们进行的外延层结深的エ艺监控。(论文引曰DopantDelineation Novel Technique For Silicon Dopant ImplantationDefectsIdentification， Ng Sea Chooi and Ng Jou Ching IntelTechnology Sdn.Bhd.Proceedings of 9th IPFA 2002，Singapore)
发明内容
为了解决现有測量外延层结深方法成本高或者精度低的问题，本发明提出以下技术方案
—种外延层结深染色的校正方法，包括以下步骤A、使用外延片晶圆制备出多份截面样品，并保证样品截面不被污染；B、将截面样品浸泡入结染色液，选取ー组时间条件进行浸泡；C、把不同染色时间的截面样品放入扫描电子显微镜中进行深度測量，得出不同深度值并记录；D、使用扩展电阻仪测出不同染色时间的截面样品外延层结的深度值，并记录；E、对比扫描电子显微镜测量的结深值与扩展电阻仪测量的外延层结深值，选取两种测量方法误差最小的时间值作为最优时间值，该最优时间值即为校正出的最适合的染色时间。
作为本发明的一种优选方案，所述步骤B中的染色液为HF HNO3 = I 100的
混合溶液。作为本发明的另ー种优选方案，所述HF的浓度为49%，所述HNO3的浓度为79%。作为本发明的又一种优选方案，所述步骤B中选取的时间为45S、60S、75S、90S、120S、150S、180S。本发明带来的有益效果是I、本发明测量方法成本低，只有二次离子质谱仪测量方法的十分之一；2、本发明测量方法测量的结深精度高，误差小于5% ；3、本发明测量方法操作简便，速度快，测量产品的量越大，測量效率越高。
具体实施例方式下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。该最优实施例针对在P型衬底(浓度E16)上的浓度为E19的P+型外延层结深进行測量。首先制作多片晶圆截面样品，保持好样品截面的清洁；然后分别用浓度为49%的HF和浓度为79%的HN03按照HF HN03 = I 100制成染色液，将5片截面样品分别浸泡于染色液中，分别浸泡45S、60S、75S、90S和120S，其次分别用扫描电子显微镜和扩展电阻仪分别测量该5片截面样品的结深值，并对两组数据进行对比，最后得出结论浸泡75S的样品的两种测量结深值误差在1%以内，所以使用上述染色液对P型衬底(浓度E16)上的浓度为E19的P+型外延层浸泡75S再进行外延层结深測量可同时保证很快的速度和很高的精度，这样，对此类型的外延层进行结深测量，就大大提高了测量效率，同时降低了测量成本。以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
权利要求
1.ー种外延层结深染色的校正方法，其特征在于该校正方法包括以下步骤 A、使用外延片晶圆制备出多份截面样品，并保证样品截面不被污染； B、将截面样品浸泡入结染色液，选取ー组时间条件进行浸泡； C、把不同染色时间的截面样品放入扫描电子显微镜中进行深度測量，得出不同深度值并记录； D、使用扩展电阻仪测出不同染色时间的截面样品外延层结的深度值，并记录； E、对比扫描电子显微镜测量的结深值与扩展电阻仪测量的外延层结深值，选取两种測量方法误差最小的时间值作为最优时间值，该最优时间值即为校正出的最适合的染色时间。
2.根据权利要求I所述的ー种外延层结深染色的校正方法，其特征在于所述步骤B中的染色液为HF HNO3 = I 100的混合溶液。
3.根据权利要求2所述的ー种外延层结深染色的校正方法，其特征在于所述HF的浓度为49 %，所述HNO3的浓度为79 %。
4.根据权利要求I所述的ー种外延层结深染色的校正方法，其特征在于所述步骤B中选取的时间为 45S、60S、75S、90S、120S、150S、180S。
全文摘要
本发明提供了一种外延层结深染色的校正方法，包括以下步骤A、使用外延片晶圆制备出多份截面样品，并保证样品截面不被污染；B、将截面样品浸泡入结染色液，选取一组时间条件进行浸泡；C、把不同染色时间的截面样品放入扫描电子显微镜中进行深度测量，得出不同深度值并记录；D、使用扩展电阻仪测出不同染色时间的截面样品外延层结的深度值，并记录；E、对比扫描电子显微镜测量的结深值与扩展电阻仪测量的外延层结深值，校正出最适合的染色时间。本发明测量方法成本低，只有二次离子质谱仪测量方法的十分之一；本发明测量方法测量的结深精度高，误差小于5％。
文档编号G01B15/00GK102853789SQ20111017838
公开日2013年1月2日 申请日期2011年6月28日 优先权日2011年6月28日
发明者张涛 申请人:上海华碧检测技术有限公司