一种高精度外延膜厚监控片及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于半导体制造技术领域，具体设及一种高精度外延膜厚监控片及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 通常的外延为单层外延结构（如图1所示），如需要精确测量外延厚度，则需将低 渗杂的外延层淀积到高渗杂浓度的衬底晶圆片上，使用红外反射测量技术进行测量。红外 反射测量技术为达成良好测量，要求高浓度衬底层的电阻率应小于0.02Q?cm,该是由于 其测试机理是将红外光IR经过迈克耳逊干设仪后入射到娃外延表面，通过对IR分别在外 延表面和衬底表面的反射光形成的干设图样的分析计算外延层厚度。轻渗杂的外延层对于 波长在2. 5到50ym范围内的红外光谱相对是透明的，但重渗杂的基底对于在此范围内福 射起到反射表面的作用，因此红外反射技术可用于确定外延层的厚度。
[0003] 在一般的外延单晶娃生产线，外延工艺机台往往需要使用某一类重渗杂晶圆片进 行外延机台状态的评估，该类晶圆片被称为监控片，负责外延机台的工程师就是通过监控 片来判定机台是否可W继续进行产品生产。
[0004] 外延膜厚监控片使用重渗杂晶圆片，由于此类晶圆渗杂一般是在CZ法制作晶椿 时进行的渗杂，圆片表面的渗杂浓度均匀性一般很难做到很好。监控片表面的渗杂浓度存 在差异越大，外延厚度量测准确定受到的影响就会越大。假设同样的外延厚度，高渗杂浓度 的表面测得的数据会比相对低渗杂浓度表面测得的数据小，该种现象会随着淀积温度的升 高而越发严重。最不理想的情况是淀积膜厚薄的位置衬底表面浓度比淀积膜厚厚的位置衬 底表面浓度更高，该将导致测得的数据与实际的工艺状态相差甚远。也就是说，表面杂质浓 度均匀性差会影响到红外反射测量的准确性，影响到工程师对当前机台状态的判断，导致 产品良率不能有效控制。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种高精度外延膜厚监控片及其制备方法，W克服上述现 有技术存在的缺陷，本发明制备的膜厚监控片的表面渗杂浓度均匀性远远优于CZ法制作 的重渗杂衬底片，增加了试炉膜厚结果的准确性，使监控结果能够真实反应机台工艺状态， 最大程度降低由于监控片监控结果的不准确造成的物料损失，产能降低及产品工艺参数超 标。
[0006] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] 一种高精度外延膜厚监控片的制备方法，包括W下步骤：
[000引步骤一；对使用过的晶圆片的表面进行处理，使其表面呈现裸娃状态，当使用过的 晶圆片表面为裸娃状态时，则不需表面处理；
[0009] 步骤二；对表面呈裸娃状态的晶圆片清洗；
[0010] 步骤S;对经步骤二清洗过的晶圆片进行N型或P型杂质注入；
[0011] 步骤四；将步骤S中注入N型或P型杂质的晶圆片进行高温处理；
[0012] 步骤五：将步骤四得到的晶圆片进行表面处理，使其表面呈现裸娃状态；
[0013] 步骤六：将步骤五得到的晶圆片进行清洗，即得到外延膜厚监控片。
[0014] 进一步地，步骤一中所述的使用过的晶圆片为使用过的氧化膜厚监控片、氮化娃 膜厚监控片、外延膜厚监控片或外延电阻率监控片中的一种。
[0015] 进一步地，步骤二及步骤六中的清洗过程均为；首先于110~120°C下，利用体积 比为3:1~5:1的硫酸/双氧水混合液浸泡3~7分钟，再用去离子水冲洗5~10分钟； 然后于室温下，利用体积比为10:1~50:1的氨氣酸/去离子水混合液浸泡20~60秒，再 用去离子水冲洗5~10分钟；最后于60~80°C下，利用体积比为1:1:5~1:2:10的氨水 /双氧水/去离子水混合液浸泡5~10分钟，再用去离子水冲洗5~10分钟后甩干。
[0016] 进一步地，所述步骤二与步骤=之间还有如下步骤；对步骤二清洗过的晶圆片进 行处理使其生长氧化层，其中氧化层是在干氧或湿氧的气氛下，于常压、750°C~115(TC的 温度下生成的，氧化时间为10~60分钟，当通入干氧时，干氧流量为8~16slm，当通入湿 氧时，湿氧中氧气与氨气的流量比为1:1~1:1.68;步骤S是对经过此步骤的晶圆片进行N 型或P型杂质注入。
[0017] 进一步地，对步骤二清洗过的晶圆片进行处理使其生长厚度为50A~2000A的氧 化层。
[0018] 进一步地，步骤S中进行N型或P型杂质注入时的注入能量为50kev~15化ev，注 入量为2.祀15~7.祀15。
[0019] 进一步地，步骤四中高温处理的温度范围为1150~1250°C。
[0020] 进一步地，步骤一和步骤五中均采用纯氨氣酸对晶圆片表面进行处理，使其表面 呈现裸娃状态。
[0021] 一种高精度外延膜厚监控片的制备方法，包括W下步骤：
[0022] 选择渗棚，<100〉晶向，电阻率为0. 1~lOOohm?cm,已作为氧化膜厚监控片使用 过的晶圆片，晶圆片上生长有1000埃氧化层；
[0023] 步骤一；采用纯氨氣酸对已作为氧化膜厚监控片使用过的晶圆片的表面进行处 理，使其表面呈现裸娃状态；
[0024] 步骤二；对步骤一得到的表面呈裸娃状态的晶圆片清洗；首先于120°C下，利用体 积比为5:1的硫酸/双氧水混合液浸泡5分钟，再用去离子水冲洗5分钟；然后于室温下， 利用体积比为10:1的氨氣酸/去离子水混合液浸泡20秒，再用去离子水冲洗5分钟；最后 于60°C下，利用体积比为1:2:10的氨水/双氧水/去离子水混合液浸泡5分钟，再用去离 子水冲洗5分钟后甩干；
[0025] 对步骤二清洗过的晶圆片进行处理使其生长氧化层，其中氧化层是在干氧气氛 下，于常压、850°C的温度下生成的，氧化时间为40分钟，其中通入干氧的流量为16slm，使 生成的氧化层的厚度为175A;
[0026] 步骤对经步骤二处理的晶圆片进行N型杂质注入，其中，注入杂质为铺，注入 能量为75kev，注入量为3. 2E15;
[0027] 步骤四；将步骤S中注入N型铺杂质的晶圆片于1250°C的温度下进行高温处理； [002引步骤五：采用纯氨氣酸对步骤四得到的晶圆片进行表面处理，使其表面呈现裸娃 状态；
[0029] 步骤六；将步骤五得到的晶圆片进行清洗；首先于120°C下，利用5:1的硫酸/双 氧水混合液浸泡5分钟，再用去离子水冲洗5分钟；然后于室温下，利用10:1的氨氣酸/去 离子水混合液浸泡20秒，再用去离子水冲洗5分钟；最后于120°C下，利用1: 2:10的氨水 /双氧水/去离子水混合液浸泡5分钟，再用去离子水冲洗5分钟后甩干，即得到N型外延 膜厚监控片。
[0030] 一种利用上述制备方法得到的高精度外延膜厚监控片。
[0031] 与现有技术相比，本发明具有W下有益的技术效果：
[0032] 本发明制备的膜厚监控片，可W实现外延膜厚的监控。衬底可W是已作其它用途 使用过的晶圆片，所W作为制备来源的晶圆片的成本可W大大降低。通过对本发明制备的 外延膜厚监控片做方阻测试，方阻测试均匀性在3%W内，说明表面渗杂浓度均匀性良好， 使用常规外延监控片类型0.008~0.02Q?cm晶圆片和本发明制备的膜厚监控片进行对 比，发现制备的膜厚监控片测试的数据与产品实际厚度更接近，尤其是均匀性数据，常规膜 厚监控片测试的均匀性数据较差就使因为监控片本身表面杂质浓度均匀性差，本发明制备 的圆片由于表面浓度是通过注入精确控制，故均匀性较好，本发明可W最准确的监控到外 延炉的状态，最大程度的提升产能和优化工艺，杜绝由于监控片导致的产品异常和产能降 低。
【附图说明】
[0033] 图1为通常的单层外延结构；
[0034] 图2为本发明制备的监控片的方阻测试数据；
[0035] 图3为本发明制备的监控片与常规监控片的膜厚数据对比图；
[0036] 图4为本发明制备的监控片与常规监控片的第一组膜厚数据对比图；
[0037] 图5为本发明制备的监控片与常规监控片的第二组膜厚数据对比图；
[003引图6为本发明制备的监控片与常规监控片的第=组膜厚数据对比图。
【具体实施方式】
[0039] 下面对本发明作进一步详细描述：
[0040] 步骤一：采用纯氨氣酸对使用过的晶圆片（氧化膜厚监控片、氮化娃膜厚监控片、 外延膜厚监控片或外延电阻率监控片，其中使用过的外延膜厚监控片的表面即为裸娃状 态，则不需表面处理）的表面进行处理，使其表面呈现裸娃状态；
[0041] 步骤二；对步骤一得到的表面呈裸娃状态的晶圆片清洗；首先于110~120°c下， 利用体积比为3:1~5:1的硫酸/双氧水混合液浸泡3~7分钟，再用去离子水冲洗5~ 10分钟；然后于室温下，利用体积比为10:1~50:1的氨氣酸/去离子水混合液浸泡20~ 60秒，再用去离子水冲洗5~10分钟；最后于60~80°C下，利用体积比为1:1:5~1:2:10 的氨水/双氧水/去离子水混合液浸泡5~10分钟，再用去离子水冲洗5~10分钟后甩 干；
[0042] 对步骤二清洗过的晶圆片进行处理使其生长氧化层，其中氧化层是在干氧或湿氧 的气氛下，于常压、750°C~115(TC的温度下生成的，氧化时间为10~60分钟，当通入干氧 时，干氧流量为8~16slm，当通入湿氧时，湿氧中氧气与氨气的流量比为1:1~1:1.68,且 生成的氧化层的厚度为50A~2000A;
[0043] 步骤对生长了氧化层的晶圆片进行N型或P型杂质注入，其中，注入能量为 50kev~150kev，注入量为2.祀15~7.祀15 ;
[0044] 步骤四；将步骤S中注入N型或P型杂质的晶圆片于1150~1250°C的温度下进 行高温处理；
[0045] 步骤五：采用纯氨氣酸对步骤四得到的晶圆片进行表面处理，使其表面呈现裸娃 状态；
[0046] 步骤六；将步骤五得到的晶圆片进行清洗；首先于110~120°C下，利用体积比为 3:1~5:1的硫酸/双氧水混合液浸泡3~7分钟，再用去离子水冲洗5~10分钟；然后 于室温下，利用体积比为10:1~50:1的氨氣酸/去离子水混合液浸泡20~60秒，再用去 离子水冲洗5~10分钟；最后于60~80°C下，利用体积比为1:1:5~1:2:10的氨水/双 氧水/去离子水混合液浸泡5~10分钟，再用去离子水冲洗5~10分钟后甩干；即得到外 延膜厚监控片。
[0047] 下面结合实施例对本发明的实施过程作进一步详细说明：
[004引实施例1
[0049] 选择渗棚，<100〉晶向，电阻率为0. 1~lOOohm?cm,已作为氧化膜厚监控片使用 过的晶圆片，晶圆片上生长有1000埃氧化层；
[0050] 步骤一；采用纯氨氣酸对已作为氧化膜厚监控片使用过的晶圆片的表面进行处