CN102230790A - 硅锗碳薄膜质量检测方法和半导体器件制造方法 - Google Patents

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黄锦才
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Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
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Abstract

本发明提供了一种硅锗碳薄膜质量检测方法和半导体器件制造方法。根据本发明的硅锗碳薄膜质量检测方法包括：表面粗糙度扫描步骤，用于利用不具有破坏性的表面扫描装置扫描硅锗碳薄膜的表面粗糙度，以获取表示硅锗碳薄膜的表面粗糙度的数据；以及分析步骤，用于对所述表示硅锗碳薄膜的表面粗糙度的数据进行分析，以获取与硅锗碳薄膜质量相关的信息。通过采用根据本发明第一方面所述的硅锗碳薄膜质量检测方法，能够在不具有破坏性的情况下对表面粗糙度进行测量，从而检测硅锗碳薄膜的质量。并且，相对于现有的采用原子力显微镜的方法，本发明速度更快，而且获得的对粗糙度的检测更精确。

Description

硅锗碳薄膜质量检测方法和半导体器件制造方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种检测硅锗碳薄膜质量的方法以及一种采用了该检测硅锗碳薄膜质量的方法的半导体器件制造方法。
背景技术
在现代半导体制造工艺中，硅锗碳(Silicon-Germanium Carbon；SiGe:C)工艺技术已经成为一项很重要的工艺技术，例如其可作为异质结晶体管(HBT)的基础。
对于SiGe:C薄膜工艺，必须很好地控制碳(C)含量的引入，以实现期望的器件性能，这是因为如果在晶体的晶格的空隙位置插入过多的碳原子，则会产生位错(dislocation)。为此，检测SiGe:C薄膜的质量以确保其仍保持为单晶(而不是多晶)是很重要的。并且，由于太高的碳原子流量将引起错误，从而表面会变得粗糙；因此，采用了一种测量薄膜表面粗糙度的方法来检测SiGe:C薄膜的质量。
传统的测量表面粗糙度的方法是采用原子力显微镜(Atomic ForceMicrosopy，AFM)来进行测量。原子力显微镜是一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。它通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。测量期间，它将一对微弱力极端敏感的微悬臂一端固定，另一端的微小针尖接近样品，这时它将与其相互作用，作用力将使得微悬臂发生形变或运动状态发生变化。扫描样品时，利用传感器检测这些变化，就可获得作用力分布信息，从而以纳米级分辨率获得表面结构信息。
但是，这种方法存在一个很严重的问题，即，这种测量方法是一种具有破坏性的测量方法。由此，这就限制了该方法在检测SiGe:C薄膜的质量方面的应用。
因此，希望提出一种能够在不具有破坏性的情况下对表面粗糙度进行测量从而检测SiGe:C薄膜的质量的方法。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的一个目的就是提供一种能够在不具有破坏性的情况下对表面粗糙度进行测量从而检测硅锗碳(SiGe:C)薄膜的质量的方法。
根据本发明第一方面，提供了一种硅锗碳薄膜质量检测方法，该方法包括：表面粗糙度扫描步骤，用于利用不具有破坏性的表面扫描装置扫描硅锗碳薄膜的表面粗糙度，以获取表示硅锗碳薄膜的表面粗糙度的数据；以及分析步骤，用于对所述表示硅锗碳薄膜的表面粗糙度的数据进行分析，以获取与硅锗碳薄膜质量相关的信息。
优选地，在上述检测硅锗碳薄膜质量的方法中，碳含量不大于SiGe薄膜的8％。
优选地，在上述检测硅锗碳薄膜质量的方法中，所述表面扫描装置是光学表面扫描装置。
优选地，在上述检测硅锗碳薄膜质量的方法中，所述表面扫描装置是SP1 TBI光学表面扫描装置。
优选地，在上述检测硅锗碳薄膜质量的方法中，在所述表面粗糙度扫描步骤中，在照射激光并旋转晶圆的同时移动晶圆。
通过采用根据本发明第一方面所述的硅锗碳薄膜质量检测方法，能够在不具有破坏性的情况下对表面粗糙度进行测量，从而检测硅锗碳(SiGe:C)薄膜的质量。并且，相对于现有的采用原子力显微镜的方法，本发明速度更快，而且获得的对粗糙度的检测更精确。此外，由于没有采用昂贵的原子力显微镜这种器材，所以本发明实施例的方法相对于现有技术而已，还降低了生产成本。
根据本发明第二方面，提供了一种采用了根据本发明第一方面所述的硅锗碳薄膜质量检测方法的半导体器件制造方法。
并且，由于采用了根据本发明第一方面所述的硅锗碳薄膜质量检测方法，因此，本领域技术人员可以理解的是，根据本发明第二方面的半导体器件制造方法同样能够实现根据本发明的第一方面的硅锗碳薄膜质量检测方法所能实现的有益技术效果。
并且，优选地，所述半导体器件例如是异质结晶体管。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1示意性地示出了不存在位错时的器件结构；
图2示意性地示出了存在少量位错时的器件结构；
图3示意性地示出了存在大量位错时的器件结构；
图4示意性地示出了根据本发明实施例的硅锗碳薄膜质量检测方法的流程图；
图5示意性地示出了根据本发明实施例的硅锗碳薄膜质量检测方法的原理示意图；以及
图6示意性地示出了根据本发明实施例的硅锗碳薄膜质量检测方法中的晶圆示意图。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
本发明的核心思想是：通过一种不具有破坏性的表面粗糙度扫描方法来代替具有破坏性的原子力显微镜，从而对表面粗糙度进行测量，进而检测硅锗碳(SiGe:C)薄膜的质量。
为了说明，给出图1至图3的示意性示图，图1示意性地示出了不存在位错时的器件结构；图2示意性地示出了存在少量位错时的器件结构；以及图3示意性地示出了存在大量位错时的器件结构。
在图1中，器件的微观结构保持为单晶结构；而在图2所示的图中则出现了位错，并且由于位错而出现了多晶结构；在图3所示的图中存在更多的位错，多晶现象更严重。也就是说，如现有技术中所说明的，希望得到的器件的微观结构能够尽量保持图1所示的单晶。
鉴于此，本发明的一个优选实施例采用了一种不具有破坏性的表面粗糙度扫描方法。
更具体地说，在一个特别的优选实施例中，可采用KLA-tencor公司提供的型号为SP1 TBI的表面扫描装置。该SP1 TBI表面扫描装置可用来进行原子扫描，并且在本发明中可有利地用于表面粗糙度扫描测试。并且，该SP1 TBI表面扫描装置是一种光学表面扫描装置。
以SP1 TBI表面扫描装置为一个具体示例，图5示意性地示出了根据本发明实施例的硅锗碳薄膜质量检测方法的原理示意图。图6示意性地示出了根据本发明实施例的硅锗碳薄膜质量检测方法中的晶圆示意图。
如图5和图6所示，在激光器照射晶圆的同时，晶圆在旋转(参见图5的箭头B及图6)的同时被传递(参见图5的箭头A)，检测器对表面粗糙度进行探测。由此，可以利用一种不具有破坏性的表面粗糙度扫描方法来代替具有破坏性的原子力显微镜，从而对表面粗糙度进行测量，进而检测硅锗碳(SiGe:C)薄膜的质量。
需要说明的是，KLA-tencor公司提供的型号为SP1 TBI的表面扫描装置仅仅是一种具体示例，对于任何熟悉本领域的技术人员而言，可以理解的是，具有同样的光学原理的仪器或者装置同样可以有利地用于本发明。
进一步具体地说，图4示意性地示出了根据本发明实施例的硅锗碳薄膜质量检测方法的流程图。如图4所示，根据本发明实施例的硅锗碳薄膜质量检测方法包括如下步骤：
表面粗糙度扫描步骤S1，用于利用不具有破坏性的表面扫描装置(例如前面提到的KLA-tencor公司提供的型号为SP1 TBI的表面扫描装置)扫描硅锗碳薄膜的表面粗糙度，以获取表示硅锗碳薄膜的表面粗糙度的数据；以及
分析步骤S2，用于对所述表示硅锗碳薄膜的表面粗糙度的数据进行分析，以获取与硅锗碳薄膜质量相关的信息。
并且，本申请人的发明人通过实验有利地发现，申请书中公开的方法尤其适合于碳含量不大于8％时的SiGe薄膜的测量。
此外，由于没有采用昂贵的原子力显微镜这种器材，所以本发明实施例的方法相对于现有技术而已，还降低了生产成本。而且，相对于现有的采用原子力显微镜的方法，本发明速度更快。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种硅锗碳薄膜质量检测方法，其特征在于，包括：
表面粗糙度扫描步骤，用于利用不具有破坏性的表面扫描装置扫描硅锗碳薄膜的表面粗糙度，以获取表示硅锗碳薄膜的表面粗糙度的数据；以及
分析步骤，用于对所述表示硅锗碳薄膜的表面粗糙度的数据进行分析，以获取与硅锗碳薄膜质量相关的信息。
2.根据权利要求1所述的检测硅锗碳薄膜质量的方法，其特征在于，其中碳含量不大于SiGe薄膜的8％。
3.根据权利要求1或2所述的检测硅锗碳薄膜质量的方法，其特征在于，其中所述表面扫描装置是光学表面扫描装置。
4.根据权利要求3所述的检测硅锗碳薄膜质量的方法，其特征在于，其中所述表面扫描装置是SP1 TBI光学表面扫描装置。
5.根据权利要求1或2所述的检测硅锗碳薄膜质量的方法，其特征在于，其中在所述表面粗糙度扫描步骤中，在照射激光并旋转晶圆的同时移动晶圆。
6.一种半导体器件制造方法，其特征在于，其采用了根据权利要求1至5之一所述的检测硅锗碳薄膜质量的方法。
7.根据权利要求6所述的半导体器件制造方法，其特征在于，其中所述半导体器件为异质结晶体管。
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