一种合金薄膜成分的测试方法与流程

    专利2026-08-24  8


    本发明涉及集成电路芯片制造领域,具体涉及一种合金薄膜成分的测试方法。


    背景技术:

    1、随着集成电路芯片的快速发展,合金在一些方面的特性比单独的材料比较好,例如合金的抗腐蚀性好、导电性高及耐磨性高等优点,越来越多的电子元器件的制做过程中需要使用二元合金的材料。因合金的材料配置不同,其特性会直接受影响,因此在进行集成电路制做过程中,需要精确表征具有负载效应的薄膜成分,可完善双极互补金属氧化物半导体(bicmos)工艺流程上的薄膜制造,减少晶圆生长过程中芯片不达标而导致良率不高的返工问题,节约生产成本。在相关技术中,因晶体管器件制造的需要,一般在外延制造晶体管中百nm2面积的硅锗合金薄膜的时候,会在晶片边缘留存一个400μm2的sims表征窗口,用以对外延硅锗合金薄膜的硅组分进行表征测试,且由于二次离子质谱(secondary ionmass spectroscopy,sims)的剥离参数的设定性质,这个窗口几乎无法再缩小。然而,仅采用sims表征锗组分无法反映晶体管内气相外延薄膜的全部参数,尤其是硅锗合金薄膜的成分。这对了解器件薄膜材料内部的能带结构是不利的,且由于气相外延薄膜中存在的尺寸负载效应,往往导致大面积尺寸的硅锗合金薄膜中的锗组分会小于纳米级尺寸的硅锗合金薄膜。外延硅锗合金薄膜前驱体气体硅烷与锗烷的特征气相扩散长度(~10-100μm,取决于外延生长温度),这个尺寸往往是大于当前硅锗合金薄膜的长度而小于sims留观窗口的长度。因此,传统的400μm2的sims测试窗口已无法满足晶体管器件中硅锗合金薄膜材料真实的晶格常数与锗组分的表征。

    2、因此,如何提供一种能准确获取半导体器件中具有负载效应合金薄膜的成分,是目前亟需解决的技术问题。


    技术实现思路

    1、鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明提供一种合金薄膜成分的测试方法,以解决上述技术问题中的至少之一。

    2、为达到上述目的及其他相关目的,本申请提供的技术方案如下。

    3、根据本申请实施例的一个方面,提供了一种合金薄膜成分的测试方法,包括:

    4、提供衬底,在所述衬底上形成材料相同且相互独立的合金薄膜第一区块和多个合金薄膜第二区块,所述合金薄膜第二区块之间的距离小于合金薄膜的特征扩散长度,多个所述合金薄膜第二区块呈阵列分布;

    5、对各个所述合金薄膜第二区块进行光学表征,得到对应的光谱数据,再根据多个所述光谱数据获取目标光谱数据,并基于所述目标光谱数据确定所述合金薄膜第一区块的成分;

    6、其中,多个所述合金薄膜第二区块的总面积等于所述合金薄膜第一区块的面积。

    7、于本发明的一实施例中,在衬底上形成材料相同且相互独立的合金薄膜第一区块和多个合金薄膜第二区块,包括:在所述衬底上形成掩膜窗口;以所述掩膜窗口为框架,在所述掩膜窗口之间进行外延生长,形成合金薄膜;对所述衬底上的掩膜窗口进行蚀刻,得到所述合金薄膜第一区块及多个所述合金薄膜第二区块。

    8、于本发明的一实施例中,在所述衬底上形成掩膜窗口;包括:在所述衬底上形成掩膜层;对所述掩膜层进行图形化处理,得到所述掩膜窗口。

    9、于本发明的一实施例中,对所述掩膜层进行图形化处理,得到所述掩膜窗口,包括:在所述掩膜层上形成保护层;对所述保护层进行激光图形绘制,得到窗口保护层;以所述窗口保护层为掩膜,对所述掩膜层进行蚀刻,将所述窗口保护层去除,得到所述掩膜窗口。

    10、于本发明的一实施例中,对所述保护层进行激光图形绘制之后,还包括:对所述窗口保护层进行烘烤。

    11、于本发明的一实施例中,根据多个所述光谱数据确定目标光谱数据,包括:对多个所述光谱数据进行积分叠加,得到所述目标光谱数据。

    12、于本发明的一实施例中,基于所述目标光谱数据确定所述合金薄膜第一区块的成分,包括:对所述目标光谱数据进行分析,得到所述合金薄膜第一区块的成分。

    13、本申请提供一种合金薄膜成分的测试方法,该方法包括:提供衬底,在衬底上形成材料相同且相互独立的合金薄膜第一区块和多个合金薄膜第二区块,合金薄膜第二区块之间的距离小于合金薄膜的特征扩散长度,多个合金薄膜第二区块的总面积等于合金薄膜第一区块的面积;对各个合金薄膜第二区块进行光学表征,得到对应的光谱数据,并根据多个光谱数据获取目标光谱数据,基于目标光谱数据确定合金薄膜第一区块的成分。本申请通过对多个具有负载效应的合金薄膜窗口进行光学表征,以获取多个合金薄膜窗口的光谱数据,并对多个光谱数据确定相同面积待测合金薄膜窗口的成分,通过该过程测试待测合金薄膜窗口的成分,测试过程不仅简单,测试成本低,可以进行重复测试,且不损伤待测合金薄膜窗口。

    14、应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本发明。



    技术特征:

    1.一种合金薄膜成分的测试方法,其特征在于,包括:

    2.如权利要求1所述的合金薄膜成分的测试方法,其特征在于,在所述衬底上形成材料相同且相互独立的合金薄膜第一区块和多个合金薄膜第二区块,包括:

    3.如权利要求2所述的合金薄膜成分的测试方法,其特征在于,在所述衬底上形成掩膜窗口;包括:

    4.如权利要求3所述的合金薄膜成分的测试方法,其特征在于,对所述掩膜层进行图形化处理,得到所述掩膜窗口,包括:

    5.如权利要求4所述的合金薄膜成分的测试方法,其特征在于,对所述保护层进行激光图形绘制之后,还包括:对所述窗口保护层进行烘烤。

    6.如权利要求1所述的合金薄膜成分的测试方法,其特征在于,根据多个所述光谱数据确定目标光谱数据,包括:

    7.如权利要求6所述的合金薄膜成分的测试方法,其特征在于,基于所述目标光谱数据确定所述合金薄膜第一区块的成分,包括:


    技术总结
    本申请提供一种合金薄膜成分的测试方法,该方法包括:提供衬底,在衬底上形成材料相同且相互独立的合金薄膜第一区块和多个合金薄膜第二区块,合金薄膜第二区块之间的距离小于合金薄膜的特征扩散长度;对各个合金薄膜第二区块进行光学表征,得到对应的光谱数据,并根据多个光谱数据获取目标光谱数据,基于目标光谱数据确定合金薄膜第一区块的成分。本申请通过对多个具有负载效应的合金薄膜窗口进行光学表征,以获取多个合金薄膜窗口的光谱数据,并对多个光谱数据确定相同面积待测合金薄膜窗口的成分,通过该过程测试待测合金薄膜窗口的成分,测试过程不仅简单,测试成本低,可以进行重复测试,且不损伤待测合金薄膜窗口。

    技术研发人员:钱坤,张培建,易孝辉,唐新悦
    受保护的技术使用者:中国电子科技集团公司第二十四研究所
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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