CN100474505C - 形成硅外延测试片的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种形成硅外延测试片的方法，包括如下步骤：首先选择测试片，然后进行HF-LAST湿法处理，接着淀积一层掺杂锗硅薄膜，再进行硅外延生长，最后测试外延的膜厚和方块电阻。这种形成硅外延测试片的方法可以使得测试成本降低，而且不会导致外延生长腔体污染，同时现有的测量仪器都支持这种测试片的测量和计算。
Description
技术领域
本发明涉及一种微电子材料的测试方法，尤其涉及一种形成硅外延测试片的方法。
背景技术
在外延膜厚检测中需要硅外延生长在重掺杂的衬底片(0.001—0.01ohm-cm)上，通过重掺杂的硅和轻掺杂的硅的中红外光的反射，得出外延的厚度。由于重掺杂的衬底在外延生长过程中，容易将重掺杂扩散至外延生长腔体内部，造成背景污染，同时重掺杂的衬底背面还有背封以减少外扩，这样一来作为检测片的成本也随之上升。
在测量外延方块电阻时需要使用与生长的外延掺杂类型相反的低掺杂的衬底片(1—20ohm-cm)，通过四探针等方法，测量出方块电阻。但为了追求结果的准确和稳定，衬底片的电阻率范围要求较窄。这样的硅片比普通的测试片价格要昂贵。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种提出一种形成硅外延测试片的方法，使得测试成本降低，而且不会导致外延生长腔体污染，同时现有的测量仪器都支持这种测试片的测量和计算。
为解决上述技术问题，本发明提供一种形成硅外延测试片的方法，包括如下步骤：首先选择测试片，然后进行硅外延生长，最后测量外延的膜厚和电阻率，在选择测试片之后，进行外延生长之前还包括如下步骤：第一步，HF-LAST湿法处理；第二步，淀积一层掺杂锗硅薄膜；所述的硅外延生长是在该锗硅薄膜上直接形成硅外延层。
第一步所述的HF-LAST湿法处理，该步骤将测试片表面的自然氧化膜充分去除。
第二步中所述锗硅薄膜的膜厚为1000埃-5000埃，锗组分的含量为10％-80％。
第二步中所述掺杂锗硅薄膜的掺杂类型与所要监控的外延掺杂类型相反，掺杂浓度为1E15-1E18atom/cm3。
第二步中所述的锗硅薄膜可以用碳锗硅或碳化硅薄膜来代替。
和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1.测试成本降低，原膜厚测试片P+、N+方块电阻测试片P-、N-，现普通测试片+锗硅生长；2.不会导致外延生长腔体污染；3.现有的测量仪器都支持，FTIR(傅立叶红外反射光谱)可以使用cepstrum(对数倒频谱)功能实现膜厚测量计算，椭偏仪(KT UV1280)可以使用LOOK UP N K功能(一种给定不同锗组分下一些系列标准光谱，将实测光谱与理论光谱相比较迭代的方法)实现膜厚测量计算，四探针无需做任何特殊的改变。
附图说明
图1是本发明的硅外延FTIR测试光谱图；
图2是本发明的不同膜厚硅外延椭偏测试光谱图；
图3是本发明的四探针测量方块电阻示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明在一般的测试片(电阻率0.1-100ohm-cm)上生长一层均匀的锗硅薄膜，由于在锗硅层会形成反射，所以可以通过傅立叶变换红外光谱(0.3um-20um)或椭圆偏振光谱(0-0.3um)得出外延的厚度。在锗硅薄膜中掺杂与外延相反类型的掺杂，通过四探针等方法，测量出方块电阻。
这样硅外延测试流程为：
1、普通测试片预备；
2、HF-LAST湿法处理(最后为HF处理，而非纯水冲洗)；
3、淀积一层掺杂锗硅薄膜，该锗硅薄膜可以用碳锗硅或碳化硅薄膜来代替；
4、硅外延生长；
5、膜厚测试；
6、方块电阻测试；
其中，HF-LAST湿法处理这一步骤的作用在于：在生长锗硅薄膜之前将表面自然氧化膜充分去除，使得锗硅薄膜生长在单晶上，以形成单晶的锗硅薄膜。
其中，在普通测试片上淀积一层掺杂锗硅薄膜，其膜厚范围是1000埃-5000埃，锗组分的含量为10％-80％。掺杂类型与所要监控的外延掺杂类型相反，掺杂浓度为1E15-1E18atom/cm3。
在测量膜厚时通过FTIR可测量>0.3um厚度的硅外延层，如图1所示，通过主峰和次峰的距离可以表征硅外延的厚度。
在测量膜厚时通过椭偏仪可测量<0.3um厚度的硅外延层，不同膜厚硅外延椭偏测试光谱如图2所示。
如图3所示，采用本发明方法制备的外延测试片包括硅衬底、锗硅薄膜和硅外延层。在用四探针测量外延方块电阻时，在外面的两个探针通过电流并测量电流，而在里面的两个探针测量电压，通过公式Rs＝4.53V/I可以得出硅外延的方块电阻。
Claims (5)
1、一种形成硅外延测试片的方法，包括如下步骤：首先选择测试片，然后进行硅外延生长，最后测试外延的膜厚和方块电阻，其特征在于，在选择测试片之后，进行外延生长之前还包括如下步骤：第一步，HF-LAST湿法处理；第二步，淀积一层掺杂锗硅薄膜；所述的硅外延生长是在该锗硅薄膜上直接形成硅外延层。
2、如权利要求1所述的形成硅外延测试片的方法，其特征在于，第一步所述的HF-LAST湿法处理，该步骤将测试片表面的自然氧化膜充分去除。
3、如权利要求1所述的形成硅外延测试片的方法，其特征在于，第二步中所述锗硅薄膜的膜厚为1000埃-5000埃，锗组分的含量为10％-80％。
4、如权利要求1所述的形成硅外延测试片的方法，其特征在于，第二步中所述掺杂锗硅薄膜的掺杂类型与所要监控的外延掺杂类型相反，掺杂浓度为1E15-1E18atom/cm3。
5、如权利要求1所述的形成硅外延测试片的方法，其特征在于，第二步中所述的锗硅薄膜可以用碳锗硅或碳化硅薄膜来代替。
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