乙硼烷质量检测结构及检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于半导体制造工艺技术领域，特别涉及一种半导体制造中乙硼烷质量检 测结构及检测方法。
【背景技术】
[0002] 磷硅玻璃（PSG)由于具有良好的阻挡湿气和碱性离子等作用，普遍用于半导体制 造过程中的介电隔离层和钝化层工艺中。但是，磷硅玻璃在集成电路中的台阶覆盖能力有 限，特别是在作为介质隔离层使用时，通常需要通过高温回流的方式使其平坦化达到较佳 水平，回流最佳温度在1000~1200°C之间，此温度对于整个产品制造工艺来说偏高，会改 变器件结构特征尺寸。为了达到更好的平坦化效果，降低回流温度，在先进工艺中开发出 掺硼的磷硅玻璃（BPSG)。与不掺硼的磷硅玻璃相比，掺硼的磷硅玻璃可以使回流温度降低 100~200°C，并且，掺硼的磷硅玻璃防止离子沾污能力增强，同时在进行等离子刻蚀时具 有更佳的刻蚀选择比。
[0003] 掺硼的磷硅玻璃（BPSG)通常采用化学汽相淀积（CVD)工艺生长，采用主要成分为 硅烷（SiH4)、乙硼烷（B2H6)、磷烷（PH3)的气体氧化淀积形成。发明人发现，乙硼烷是一种极 不稳定的特气，必须在严格的储存条件下保存，即便在室温的情况下，瓶装的纯乙硼烷每月 要分解10~20%，一旦温度高于室温达到40°C以上，乙硼烷会分解成丁硼烷（B4H1Q)、戊硼 烷（B5H9)、已硼烷（B6H1Q)等高价硼烷。
[0004] 对于乙硼烧的质量，通常是利用气相色谱法（GasChromatography，简称GC)或傅 氏转换红外线光谱分析仪（FourierTransforminfraredspectroscopy，简称FTIR)来检 测乙硼烷的化学分子，从而判断乙硼烷的含量和分解情况，以此判断乙硼烷质量是否符合 工艺要求。但此检测方法费用昂贵，时间较长，无法形成长期高频的监控手段。如何结合半 导体制程，使乙硼烷的检测成本更低、监控效果更佳是本行业技术人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种乙硼烷质量检测结构，以解决现有的检测方法费用昂 贵，时间较长的问题。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供一种乙硼烷质量检测方法，包括：
[0007] 提供一半导体衬底；
[0008] 在所述半导体衬底上形成一介质层；
[0009] 采用包含乙硼烷的材料在所述介质层上形成一掺硼的磷硅玻璃；
[0010] 进行回流工艺，形成一乙硼烷质量检测结构；
[0011] 检测所述乙硼烷质量检测结构中是否出现缺陷，以判断乙硼烷的质量是否符合要 求。
[0012] 可选的，在所述的乙硼烷质量检测方法中，采用显微镜检测所述乙硼烷质量检测 结构正面是否出现空洞，如果出现空洞则推测所述乙硼烷质量检测结构中出现分层。
[0013] 可选的，在所述的乙硼烷质量检测方法中，如果所述乙硼烷质量检测结构正面出 现空洞，再对所述乙硼烷质量检测结构进行断面分析，以进一步确定所述乙硼烷质量检测 结构中是否出现分层。
[0014] 可选的，在所述的乙硼烷质量检测方法中，如果所述乙硼烷质量检测结构中出现 分层，再采用气相色谱法或傅氏转换红外线光谱分析仪检测所述乙硼烷的成分。
[0015] 可选的，在所述的乙硼烷质量检测方法中，所述半导体衬底是颗粒样片或陪片。
[0016] 可选的，在所述的乙硼烷质量检测方法中，所述介质层是二氧化硅、氮化硅、氮氧 化硅或多晶硅中的一种或其任意组合。
[0017] 可选的，在所述的乙硼烷质量检测方法中，通过化学气相淀积工艺在所述介质层 上形成掺硼的磷硅玻璃。
[0018] 可选的，在所述的乙硼烷质量检测方法中，通过等离子体增强化学气相淀积工艺 在所述介质层上形成掺硼的磷硅玻璃。
[0019] 可选的，在所述的乙硼烷质量检测方法中，所述等离子体增强化学气相淀积工艺 采用的化学气相源包含硅烷、乙硼烷和磷烷。
[0020] 可选的，在所述的乙硼烷质量检测方法中，所述乙硼烷质量检测结构中掺硼的磷 硅玻璃的厚度为所述乙硼烷用于制作的产品片中掺硼的磷硅玻璃的厚度的1. 5~3倍。
[0021] 可选的，在所述的乙硼烷质量检测方法中，所述掺硼的磷硅玻璃的厚度为 3000~20000A,
[0022] 本发明还提供一种乙硼烷质量检测结构，包括：半导体衬底、介质层以及采用包含 乙硼烷的材料形成并经过回流的掺硼的磷硅玻璃，所述介质层形成于所述半导体衬底上， 所述掺硼的磷硅玻璃形成于所述介质层上。
[0023] 可选的，在所述的乙硼烷质量检测结构中，所述半导体衬底是颗粒样片或陪片。
[0024] 可选的，在所述的乙硼烷质量检测结构中，所述介质层是二氧化硅、氮化硅、氮氧 化硅或多晶硅中的一种或其任意组合。
[0025] 可选的，在所述的乙硼烷质量检测结构中，所述乙硼烷质量检测结构中掺硼的磷 硅玻璃的厚度为所述乙硼烷用于制作的产品片中掺硼的磷硅玻璃的厚度的1. 5~3倍。
[0026] 可选的，在所述的乙硼烷质量检测结构中，所述掺硼的磷硅玻璃的厚度为 3000~20()00A。
[0027] 与现有技术相比，本发明的乙硼烷质量检测结构及检测方法，在介质层上淀积 BPSG并回流，再检测BPSG中是否存在缺陷进而判断B2H6质量，可用于对B2H6来料及保质期 的检测，步骤简单，成本较低；并且，该检测方法可以采用与正式产品的半导体制程一致的 流程，将B2H6对产品结构的影响体现的更加准确，不受GC或FTIR采样及分析误差影响；此 外，利用所述乙硼烷质量检测结构进行检测后，还可将掺硼的磷硅玻璃以及介质层去除掉， 使得该半导体衬底可以重复利用，以进一步降低成本。
【附图说明】
[0028] 图1是本发明实施例的乙硼烷质量的检测方法的流程示意图；
[0029] 图2是本发明实施例中半导体衬底的剖面图；
[0030] 图3是本发明实施例中形成介质层后的剖面图；
[0031] 图4是本发明实施例中形成掺硼的磷硅玻璃后未出现缺陷的剖面图；
[0032] 图5是本发明实施例中形成掺硼的磷硅玻璃后出现缺陷的俯视图；
[0033] 图6是本发明实施例中形成掺硼的磷硅玻璃后出现缺陷的剖面图。
【具体实施方式】
[0034] 在【背景技术】中已经提及，乙硼烷（B2H6)是一种极不稳定的特气，一旦温度达到 40°C以上，其会分解成丁硼烷（BA。)、戊硼烷（B5H9)、已硼烷（B6H1(])等高价硼烷。发明人 进一步发现，采用这些质量不佳的乙硼烷形成掺硼的磷硅玻璃（BPSG)时，这些高价硼烷在 CVD过程中会出现分子聚集，与衬底的接触不佳，高温回流后容易出现分层现象，使器件参 数失效，影响器件可靠性。
[0035] 为此，本发明结合半导体制程的特点，提供一种乙硼烷质量检测结构及检测方法， 使乙硼烷的检测成本更低、监控效果更佳。
[0036] 参见图1所示，本实施例提供的乙硼烷质量的检测方法，包括：
[0037] S11 :提供一半导体衬底；
[0038] S12 :在所述半导体衬底上形成一介质层；
[0039] S13:采用包含乙硼烷（B2H6)的材料在所述介质层上形成一掺硼的磷硅玻璃 (BPSG)；
[0040] S14 :进行回流工艺，形成一乙硼烷质量检测结构；
[0041] S15 :检测所述乙硼烷质量检测结构中是否出现缺陷，以判断乙硼烷的质量是否符 合要求。
[0042] 参见图4所示，本实施例提供的乙硼烷质量检测结构，包括：半导体衬底100、介质 层110以及采用包含乙硼烷的材料形成的掺硼的磷硅玻璃120,所述介质层110形成于所述 半导体衬底100上，所述掺硼的磷硅玻璃120形成于所述介质层110上。
[0043] 以下对本发明提出的乙硼烷质量检测结构及检测方法作进一步详细说明。根据 下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化 的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0044] 结合图1和图2所示，首先，提供一半导体衬底100。所述半导体衬底100可以是 硅衬底，进一步的，其可以是N型掺杂的硅衬底，也可以是P型掺杂的硅衬底。为降低生产 成本，可以采用颗粒样片（检测颗粒的样片）或陪片（挡片）作为所述半导体衬底100,只 要没有沾污和缺陷即可满足检测要求。
[0045] 结合图1和图3所示，接着，在所述半导体衬底100上形成一介质层110。优选方 案中，所述介质层110与BPSG具有较佳的应力匹配效果。更优选的，所述介质层110的厚 度与所述乙硼烷实际生产中用于制作的产品的