一種高精度外延膜厚監控片及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于半導體制造技術領域，具體設及一種高精度外延膜厚監控片及其制備 方法。
【背景技術】
[0002] 通常的外延為單層外延結構（如圖1所示），如需要精確測量外延厚度，則需將低 滲雜的外延層淀積到高滲雜濃度的襯底晶圓片上，使用紅外反射測量技術進行測量。紅外 反射測量技術為達成良好測量，要求高濃度襯底層的電阻率應小于0.02Q?cm,該是由于 其測試機理是將紅外光IR經過邁克耳遜干設儀后入射到娃外延表面，通過對IR分別在外 延表面和襯底表面的反射光形成的干設圖樣的分析計算外延層厚度。輕滲雜的外延層對于 波長在2. 5到50ym范圍內的紅外光譜相對是透明的，但重滲雜的基底對于在此范圍內福 射起到反射表面的作用，因此紅外反射技術可用于確定外延層的厚度。
[0003] 在一般的外延單晶娃生產線，外延工藝機臺往往需要使用某一類重滲雜晶圓片進 行外延機臺狀態的評估，該類晶圓片被稱為監控片，負責外延機臺的工程師就是通過監控 片來判定機臺是否可W繼續進行產品生產。
[0004] 外延膜厚監控片使用重滲雜晶圓片，由于此類晶圓滲雜一般是在CZ法制作晶椿 時進行的滲雜，圓片表面的滲雜濃度均勻性一般很難做到很好。監控片表面的滲雜濃度存 在差異越大，外延厚度量測準確定受到的影響就會越大。假設同樣的外延厚度，高滲雜濃度 的表面測得的數據會比相對低滲雜濃度表面測得的數據小，該種現象會隨著淀積溫度的升 高而越發嚴重。最不理想的情況是淀積膜厚薄的位置襯底表面濃度比淀積膜厚厚的位置襯 底表面濃度更高，該將導致測得的數據與實際的工藝狀態相差甚遠。也就是說，表面雜質濃 度均勻性差會影響到紅外反射測量的準確性，影響到工程師對當前機臺狀態的判斷，導致 產品良率不能有效控制。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于提供一種高精度外延膜厚監控片及其制備方法，W克服上述現 有技術存在的缺陷，本發明制備的膜厚監控片的表面滲雜濃度均勻性遠遠優于CZ法制作 的重滲雜襯底片，增加了試爐膜厚結果的準確性，使監控結果能夠真實反應機臺工藝狀態， 最大程度降低由于監控片監控結果的不準確造成的物料損失，產能降低及產品工藝參數超 標。
[0006] 為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：
[0007] 一種高精度外延膜厚監控片的制備方法，包括W下步驟：
[000引步驟一；對使用過的晶圓片的表面進行處理，使其表面呈現裸娃狀態，當使用過的 晶圓片表面為裸娃狀態時，則不需表面處理；
[0009] 步驟二；對表面呈裸娃狀態的晶圓片清洗；
[0010] 步驟S;對經步驟二清洗過的晶圓片進行N型或P型雜質注入；
[0011] 步驟四；將步驟S中注入N型或P型雜質的晶圓片進行高溫處理；
[0012] 步驟五：將步驟四得到的晶圓片進行表面處理，使其表面呈現裸娃狀態；
[0013] 步驟六：將步驟五得到的晶圓片進行清洗，即得到外延膜厚監控片。
[0014] 進一步地，步驟一中所述的使用過的晶圓片為使用過的氧化膜厚監控片、氮化娃 膜厚監控片、外延膜厚監控片或外延電阻率監控片中的一種。
[0015] 進一步地，步驟二及步驟六中的清洗過程均為；首先于110~120°C下，利用體積 比為3:1~5:1的硫酸/雙氧水混合液浸泡3~7分鐘，再用去離子水沖洗5~10分鐘； 然后于室溫下，利用體積比為10:1~50:1的氨氣酸/去離子水混合液浸泡20~60秒，再 用去離子水沖洗5~10分鐘；最后于60~80°C下，利用體積比為1:1:5~1:2:10的氨水 /雙氧水/去離子水混合液浸泡5~10分鐘，再用去離子水沖洗5~10分鐘后甩干。
[0016] 進一步地，所述步驟二與步驟=之間還有如下步驟；對步驟二清洗過的晶圓片進 行處理使其生長氧化層，其中氧化層是在干氧或濕氧的氣氛下，于常壓、750°C~115(TC的 溫度下生成的，氧化時間為10~60分鐘，當通入干氧時，干氧流量為8~16slm，當通入濕 氧時，濕氧中氧氣與氨氣的流量比為1:1~1:1.68;步驟S是對經過此步驟的晶圓片進行N 型或P型雜質注入。
[0017] 進一步地，對步驟二清洗過的晶圓片進行處理使其生長厚度為50A~2000A的氧 化層。
[0018] 進一步地，步驟S中進行N型或P型雜質注入時的注入能量為50kev~15化ev，注 入量為2.祀15~7.祀15。
[0019] 進一步地，步驟四中高溫處理的溫度范圍為1150~1250°C。
[0020] 進一步地，步驟一和步驟五中均采用純氨氣酸對晶圓片表面進行處理，使其表面 呈現裸娃狀態。
[0021] 一種高精度外延膜厚監控片的制備方法，包括W下步驟：
[0022] 選擇滲棚，<100〉晶向，電阻率為0. 1~lOOohm?cm,已作為氧化膜厚監控片使用 過的晶圓片，晶圓片上生長有1000埃氧化層；
[0023] 步驟一；采用純氨氣酸對已作為氧化膜厚監控片使用過的晶圓片的表面進行處 理，使其表面呈現裸娃狀態；
[0024] 步驟二；對步驟一得到的表面呈裸娃狀態的晶圓片清洗；首先于120°C下，利用體 積比為5:1的硫酸/雙氧水混合液浸泡5分鐘，再用去離子水沖洗5分鐘；然后于室溫下， 利用體積比為10:1的氨氣酸/去離子水混合液浸泡20秒，再用去離子水沖洗5分鐘；最后 于60°C下，利用體積比為1:2:10的氨水/雙氧水/去離子水混合液浸泡5分鐘，再用去離 子水沖洗5分鐘后甩干；
[0025] 對步驟二清洗過的晶圓片進行處理使其生長氧化層，其中氧化層是在干氧氣氛 下，于常壓、850°C的溫度下生成的，氧化時間為40分鐘，其中通入干氧的流量為16slm，使 生成的氧化層的厚度為175A;
[0026] 步驟對經步驟二處理的晶圓片進行N型雜質注入，其中，注入雜質為鋪，注入 能量為75kev，注入量為3. 2E15;
[0027] 步驟四；將步驟S中注入N型鋪雜質的晶圓片于1250°C的溫度下進行高溫處理； [002引步驟五：采用純氨氣酸對步驟四得到的晶圓片進行表面處理，使其表面呈現裸娃 狀態；
[0029] 步驟六；將步驟五得到的晶圓片進行清洗；首先于120°C下，利用5:1的硫酸/雙 氧水混合液浸泡5分鐘，再用去離子水沖洗5分鐘；然后于室溫下，利用10:1的氨氣酸/去 離子水混合液浸泡20秒，再用去離子水沖洗5分鐘；最后于120°C下，利用1: 2:10的氨水 /雙氧水/去離子水混合液浸泡5分鐘，再用去離子水沖洗5分鐘后甩干，即得到N型外延 膜厚監控片。
[0030] 一種利用上述制備方法得到的高精度外延膜厚監控片。
[0031] 與現有技術相比，本發明具有W下有益的技術效果：
[0032] 本發明制備的膜厚監控片，可W實現外延膜厚的監控。襯底可W是已作其它用途 使用過的晶圓片，所W作為制備來源的晶圓片的成本可W大大降低。通過對本發明制備的 外延膜厚監控片做方阻測試，方阻測試均勻性在3%W內，說明表面滲雜濃度均勻性良好， 使用常規外延監控片類型0.008~0.02Q?cm晶圓片和本發明制備的膜厚監控片進行對 比，發現制備的膜厚監控片測試的數據與產品實際厚度更接近，尤其是均勻性數據，常規膜 厚監控片測試的均勻性數據較差就使因為監控片本身表面雜質濃度均勻性差，本發明制備 的圓片由于表面濃度是通過注入精確控制，故均勻性較好，本發明可W最準確的監控到外 延爐的狀態，最大程度的提升產能和優化工藝，杜絕由于監控片導致的產品異常和產能降 低。
【附圖說明】
[0033] 圖1為通常的單層外延結構；
[0034] 圖2為本發明制備的監控片的方阻測試數據；
[0035] 圖3為本發明制備的監控片與常規監控片的膜厚數據對比圖；
[0036] 圖4為本發明制備的監控片與常規監控片的第一組膜厚數據對比圖；
[0037] 圖5為本發明制備的監控片與常規監控片的第二組膜厚數據對比圖；
[003引圖6為本發明制備的監控片與常規監控片的第=組膜厚數據對比圖。
【具體實施方式】
[0039] 下面對本發明作進一步詳細描述：
[0040] 步驟一：采用純氨氣酸對使用過的晶圓片（氧化膜厚監控片、氮化娃膜厚監控片、 外延膜厚監控片或外延電阻率監控片，其中使用過的外延膜厚監控片的表面即為裸娃狀 態，則不需表面處理）的表面進行處理，使其表面呈現裸娃狀態；
[0041] 步驟二；對步驟一得到的表面呈裸娃狀態的晶圓片清洗；首先于110~120°c下， 利用體積比為3:1~5:1的硫酸/雙氧水混合液浸泡3~7分鐘，再用去離子水沖洗5~ 10分鐘；然后于室溫下，利用體積比為10:1~50:1的氨氣酸/去離子水混合液浸泡20~ 60秒，再用去離子水沖洗5~10分鐘；最后于60~80°C下，利用體積比為1:1:5~1:2:10 的氨水/雙氧水/去離子水混合液浸泡5~10分鐘，再用去離子水沖洗5~10分鐘后甩 干；
[0042] 對步驟二清洗過的晶圓片進行處理使其生長氧化層，其中氧化層是在干氧或濕氧 的氣氛下，于常壓、750°C~115(TC的溫度下生成的，氧化時間為10~60分鐘，當通入干氧 時，干氧流量為8~16slm，當通入濕氧時，濕氧中氧氣與氨氣的流量比為1:1~1:1.68,且 生成的氧化層的厚度為50A~2000A;
[0043] 步驟對生長了氧化層的晶圓片進行N型或P型雜質注入，其中，注入能量為 50kev~150kev，注入量為2.祀15~7.祀15 ;
[0044] 步驟四；將步驟S中注入N型或P型雜質的晶圓片于1150~1250°C的溫度下進 行高溫處理；
[0045] 步驟五：采用純氨氣酸對步驟四得到的晶圓片進行表面處理，使其表面呈現裸娃 狀態；
[0046] 步驟六；將步驟五得到的晶圓片進行清洗；首先于110~120°C下，利用體積比為 3:1~5:1的硫酸/雙氧水混合液浸泡3~7分鐘，再用去離子水沖洗5~10分鐘；然后 于室溫下，利用體積比為10:1~50:1的氨氣酸/去離子水混合液浸泡20~60秒，再用去 離子水沖洗5~10分鐘；最后于60~80°C下，利用體積比為1:1:5~1:2:10的氨水/雙 氧水/去離子水混合液浸泡5~10分鐘，再用去離子水沖洗5~10分鐘后甩干；即得到外 延膜厚監控片。
[0047] 下面結合實施例對本發明的實施過程作進一步詳細說明：
[004引實施例1
[0049] 選擇滲棚，<100〉晶向，電阻率為0. 1~lOOohm?cm,已作為氧化膜厚監控片使用 過的晶圓片，晶圓片上生長有1000埃氧化層；
[0050] 步驟一；采用純氨氣酸對已作為氧化膜厚監控片使用過的晶圓片的表面進行處