CN101188187A - 具有稳定氧化硅层的样品制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有稳定氧化硅层的样品制备方法，可在较短的时间内完成具有稳定薄氧化硅层的测量样品的制备，而且在对膜厚测量仪的稳定性进行监控时，无需添加任何附加装置，而且能得到准确的监控结果。该方法包括以下步骤：在硅衬底上生长一层氧化硅层；在所述氧化硅层上淀积一层钝化层；将制得的硅片在大气中放置2～8天。

Description

具有稳定氧化硅层的样品制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于监控膜厚测量仪器故障发生情况的样品制备方法，尤其涉及一种用于监控膜厚测量仪器故障发生情况的具有稳定氧化硅层的样品制备方法。

背景技术

为了监控膜厚测量仪器是否发生故障，通常以如图1a所示在衬底上生长有薄氧化硅层的硅片作为样品，然后通过对所述薄氧化硅层的膜厚进行稳定性测量的方法来实现的。但是，由于当薄氧化硅层暴露在大气环境时，如图1b所示，该薄氧化硅层的表面会吸收大气中的水汽和有机杂质(在附图中以椭圆表示)而形成自然氧化层，使得薄氧化硅层的膜厚增加，由此影响了薄氧化硅层膜厚的稳定性，从而造成对膜厚测量仪器的稳定性监控结果的不准确。

在现有技术中一般采用以下两种方法来制备具有稳定薄氧化硅层的样品：

第一种方法，参见图2a和图2b，由于膜厚的增加是因为薄氧化硅层表面吸收了大气中的水汽和有机物造成的，因此通过对硅片进行加热的方法，将水汽和有机物进行脱附，从而得到具有稳定膜厚的薄氧化硅层。由于这种方法包括在测量设备中对硅片全面加热(Rudolph)和区域加热(KT)，以及在工艺装置中加热(PVD Degas)，因此存在着如下缺点，即需要对现有的膜厚测量仪器增加加热装置，而且不同的加热温度，会对薄氧化硅层膜厚的稳定性造成较大的影响，从而影响监控结果的准确性。

第二种方法是将生长有薄氧化硅层的硅片在大气中长期放置，因为当薄氧化硅层中的水汽和有机物饱和时，其膜厚将不会再有所增加，这样就可得到可用于监控膜厚测量仪器性能的具有稳定膜厚的薄氧化硅层了。但是这种方法存在如下缺点，即测量样品的制备时间较长，一般需要两三周以上的时间，而且随着净化间内湿度和温度的改变，饱和的薄氧化硅层的厚度也会发生改变，从而使得所得薄氧化硅层的膜厚具有不确定性，影响了对膜厚测量仪器的监控结果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有稳定薄氧化硅层的样品制备方法，可在较短的时间内完成具有稳定薄氧化硅层的测量样品的制备，而且在对膜厚测量仪的故障发生情况进行监控时，无需添加任何附加装置，且能得到准确的监控结果。

为解决上述技术问题，本发明提供一种具有稳定氧化硅层的样品制备方法，该方法包括以下步骤：

在硅衬底上生长一层氧化硅层；

在所述氧化硅层上淀积一层钝化层；

将制得的硅片在大气中放置2～8天。

本发明采用了上述技术方案，具有如下有益效果，即通过在硅片的氧化硅层上再淀积一层钝化层的方法来制备膜厚测量仪器的监控样品，缩短了样品中所述薄氧化硅层的膜厚达到稳定的时间，而且无需增加任何附加装置，简单易行，而且其对膜厚测量仪的稳定性监控结果是准确可信的。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1a是现有技术中含有氧化硅层的样品完成淀积后的结构示意图；

图1b为图1a所示的样品在大气中暴露后的结构示意图；

图2a为含有氧化硅层的样品在大气中暴露后的结构示意图；

图2b为图2a所示的样品被加热后的结构示意图；

图3为本发明所述样品的结构示意图；

图4为在硅片上淀积有钝化层和未淀积钝化层时薄氧化硅层的膜厚一放置天数的对比曲线图。

具体实施方式

参照图3，本发明所述具有稳定薄氧化硅层的样品制备方法包括以下步骤：

首先，在硅衬底上生长一层厚度在40

～300

之间的薄氧化硅层。

然后，在所述薄氧化硅层上淀积一层钝化层，其厚度范围为200～3000

；所述钝化层可以由氮化硅或多晶硅等对于水汽有阻隔作用的材料形成。

最后，将由上两步制得的硅片在大气中放置2～8天的时间。

以上方法缩短了薄氧化硅层的膜厚达到稳定的时间，参见如图4所示的曲线图，在无钝化层时普通氧化硅层随膜厚放置天数的增加而增加，经过6天还未趋于饱和；而对于利用本发明所述的方法，在氧化硅层上淀积有钝化层的样品来说，普通氧化硅层的膜厚随着放置天数的增加缓慢上升，一般只需6天不到的时间就可达到饱和了。

当测量样品中的薄氧化硅层的膜厚达到稳定后，就可对所述稳定的薄氧化硅层的膜厚进行测量，以监控膜厚测量仪器的故障发生情况了。

在一个实施例中，需对椭偏膜厚测量仪器的故障发生情况进行监控，首先在硅衬底上生长一层80

的氧化硅薄膜，然后在氧化硅薄膜之上淀积一层250的增强型等离子体氮化硅(PE-SiN)，随后将硅片在大气中放置6天。在对氧化硅薄膜的膜厚进行测量时，在测量仪器中，输入氧化硅和氮化硅在各波长下的折射率(n)，通过该测量仪器得出的相位差，然后通过以下公式就可以计算出氧化硅和氮化硅的膜厚了：

$d=\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{\π}n\cos \mathrm{\θ}}\mathrm{\δ\Δ}$

其中，d为膜厚、λ为波长、n为折射率、θ为入射角度、δΔ为相位差，这样当波长，折射率，相位差已知，且将入射角度固定时，就可以得出膜厚了。这时，如果所测得的膜厚是稳定的，则可说明该椭偏膜厚测量仪器的性能稳定，没有发生故障，而不用怀疑该监控结果的准确性。

Claims (6)

1.一种具有稳定氧化硅层的样品制备方法，包括：

在硅衬底上生长一层氧化硅层；

其特征在于，还包括：

在所述氧化硅层上淀积一层钝化层；

将制得的硅片在大气中放置2～8天。

2.根据权利要求1所述的具有稳定氧化硅层的样品制备方法，其特征在于，所述氧化硅层的厚度范围为

3.根据权利要求1所述的具有稳定氧化硅层的样品制备方法，其特征在于，所述钝化层的厚度范围为

4.根据权利要求3所述的具有稳定氧化硅层的样品制备方法，其特征在于，所述钝化层为对于水汽有阻隔作用的材料组成。

5.根据权利要求4所述所述的具有稳定氧化硅层的样品制备方法，其特征在于，所述钝化层的材料为氮化硅或多晶硅。

6.根据权利要求1所述的具有稳定氧化硅层的样品制备方法，其特征在于，将所述制得的硅片在大气中放置6天。

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