一种侦测锗硅残留的方法

摘要

本发明涉及一种半导体制造技术领域，尤其涉及一种侦测锗硅残留的方法，通过在开启刻蚀气体的沉积条件下对硅片进行锗硅沉积形成第一锗硅堆叠后，继续在关闭刻蚀气体的条件下对该硅片再次进行锗硅沉积形成第二锗硅堆叠，并根据第一锗硅堆叠和第二锗硅堆叠的厚度推算出刻蚀气体的刻蚀速率，之后对刻蚀气体的刻蚀速率进行长期的监控，并定出合理的波动范围，即可长期监控以防止沉积锗硅残留的存在；该方法能有效的侦测锗硅沉积工艺在硬掩膜上的残留，从而保证产品的安全。

权利要求

1.一种侦测锗硅残留的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，提供一硅片，所述硅片的表面设置有硬掩膜和锗硅生长区；

步骤S2，在开启刻蚀气体的沉积条件下于所述锗硅生长区形成第一锗硅堆叠；

步骤S3，在关闭所述刻蚀气体的沉积条件下于所述锗硅生长区形成第二锗硅堆叠；

步骤S4，根据所述第一锗硅堆叠和所述第二锗硅堆叠的厚度获取所述刻蚀气体的刻蚀速率；

步骤S5，通过监控所述刻蚀气体的刻蚀速率侦测所述硬掩膜上的锗硅残留；

所述步骤S2具体包括：

S21，将所述硅片传输至沉积腔体中；

S22，在开启所述刻蚀气体的沉积条件下于所述锗硅生长区沉积形成所述第一锗硅堆叠；

S23，将所述硅片移出所述沉积腔体，并对所述第一锗硅堆叠进行量测以获取所述第一锗硅堆叠的厚度。

2.如权利要求1所述的侦测锗硅残留的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：S31，将所述硅片再次传输至所述沉积腔体中；

S22，在关闭所述刻蚀气体的沉积条件下于所述锗硅生长区沉积形成所述第二锗硅堆叠；

S23，将所述硅片移出所述沉积腔体，并对所述第二锗硅堆叠堆叠进行量测以获取所述第二锗硅堆叠的厚度。

3.如权利要求1所述的侦测锗硅残留的方法，其特征在于，所述步骤S2中沉积形成所述第一锗硅堆叠和所述步骤S3中沉积形成所述第二锗硅堆叠的沉积时间相同。

4.如权利要求1所述的侦测锗硅残留的方法，其特征在于，所述硅片为光片或图形片。

5.如权利要求1所述的侦测锗硅残留的方法，其特征在于，所述第一锗硅堆叠和所述第二锗硅堆叠均包括按照从下至上的顺序依次设置的子晶层、锗硅层和硅帽层。

6.如权利要求1所述的侦测锗硅残留的方法，其特征在于，所述硬掩膜的材质为氮化硅。

说明书

一种侦测锗硅残留的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种侦测锗硅残留的方法。

背景技术

[0002] 众所周知，CMOS电路的性能在很大程度上受PMOS的制约，因此，任何技术如果能够把PMOS的性能提高到NMOS的水平都被认为是有利的。在90nm的PMOS中，Intel的工程师将器件的源、漏刻蚀去除，然后重新淀积锗硅层，这样源和漏就会对沟道产生一个压缩应力，从而提高PMOS的传输特性。如图1所示，锗硅源/漏植入致应变技术是将锗硅镶嵌到源漏区，从而在沟道处产生压缩形变，提高PMOS晶体管的载流子迁移率，而载流子迁移率的提高可导致高的驱动电流，提高晶体管性能。

[0003] 在硅(Si)衬底上生长锗硅薄膜，生长应变层的工艺即外延工艺过程，通常如果界面浓度差异过大或者沟槽表面存在缺陷，锗硅将不能形成很好的单晶结构，如图2所示，薄膜中积累的应变(strain)会引起晶面滑移，使界面原子排列错开，应变急剧释放，在薄膜中产生大量缺陷，导致应变弛豫。

[0004] 现有的外延工艺流程主要包括：外延前进行湿法清洗；腔体腐蚀和覆膜；外延生长前的H2烘烤；锗硅沉积。外延生长后，在界面产生缺陷源，严重的缺陷可能延续到锗硅的生长表面。理论上锗硅堆叠沉积的每一层在硬掩膜上都应该具有很高的刻蚀沉积比，从而保证硬掩膜上薄膜的零生长。但是，由于工艺参数以及机台性能的波动，往往会出现硬掩膜上的刻蚀速率下降或者沉积速率的上升，导致刻蚀速率小于生长速率，从而导致硬掩膜上薄膜的生长，带来残留，这是本领域技术人员所不愿看到的。

发明内容

[0005] 针对上述存在的问题，本发明公开了一种侦测锗硅残留的方法，包括如下步骤：

[0006] 步骤S1，提供一硅片，所述硅片的表面设置有硬掩膜和锗硅生长区；

[0007] 步骤S2，在开启刻蚀气体的沉积条件下于所述锗硅生长区形成第一锗硅堆叠；

[0008] 步骤S3，在关闭所述刻蚀气体的沉积条件下于所述锗硅生长区形成第二锗硅堆叠；

[0009] 步骤S4，根据所述第一锗硅堆叠和所述第二锗硅堆叠的厚度获取所述刻蚀气体的刻蚀速率；

[0010] 步骤S5，通过监控所述刻蚀气体的刻蚀速率侦测所述硬掩膜上的锗硅残留。

[0011] 上述的侦测锗硅残留的方法，其中，所述步骤S2具体包括：

[0012] S21，将所述硅片传输至沉积腔体中；

[0013] S22，在开启刻蚀气体的沉积条件下于所述锗硅生长区沉积形成所述第一锗硅堆叠；

[0014] S23，将所述硅片移出所述沉积腔体，并对所述第一锗硅堆叠进行量测以获取所述第一锗硅堆叠的厚度。

[0015] 上述的侦测锗硅残留的方法，其中，所述步骤S3具体包括：

[0016] S31，将所述硅片再次传输至所述沉积腔体中；

[0017] S22，在关闭所述刻蚀气体的沉积条件下于所述锗硅生长区沉积形成所述第二锗硅堆叠；

[0018] S23，将所述硅片移出所述沉积腔体，并对所述第二锗硅堆叠堆叠进行量测以获取所述第二锗硅堆叠的厚度。

[0019] 上述的侦测锗硅残留的方法，其中，所述步骤S2中沉积形成所述第一锗硅堆叠和所述步骤S3中沉积形成所述第二锗硅堆叠的沉积时间相同。

[0020] 上述的侦测锗硅残留的方法，其中，所述硅片为光片或图形片。

[0021] 上述的侦测锗硅残留的方法，其中，所述第一锗硅堆叠和所述第二锗硅堆叠均包括按照从下至上的顺序依次设置的子晶层、锗硅层和硅帽层。

[0022] 上述的侦测锗硅残留的方法，其特征在于，所述硬掩膜的材质为氮化硅。

[0023] 上述发明具有如下优点或者有益效果：

[0024] 本发明公开了一种侦测锗硅残留的方法，通过在开启刻蚀气体的沉积条件下对硅片进行锗硅沉积形成第一锗硅堆叠后，继续在关闭刻蚀气体的条件下对该硅片再次进行锗硅沉积形成第二锗硅堆叠，并根据第一锗硅堆叠和第二锗硅堆叠的厚度推算出刻蚀气体的刻蚀速率，之后通过监控刻蚀气体的刻蚀速率侦测所述硬掩膜上的锗硅残留，从而保证工艺的稳定性，为产品的安全增加了砝码。

附图说明

[0025] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

[0026] 图1是本发明背景技术中锗硅源/漏植入致应变技术的PMOS结构的示意图；

[0027] 图2是本发明背景技术中晶格失配形成位错缺陷的结构示意图；

[0028] 图3是本发明中形成锗硅沉积后的硅片结构示意图；

[0029] 图4是本发明实施例中侦测锗硅残留的方法的流程图。

具体实施方式

[0030] 下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。

[0031] 如图3所示，锗硅沉积可以细分为三个步骤的薄膜生长；步骤一，子晶层的沉积(seed layer deposition)，步骤二，锗硅层的沉积(SiGe bulk layer deposition)，步骤三，硅帽的沉积(Si capping layer deposition)。理论上，子晶层、锗硅层以及硅帽层在硬掩膜上都应该具有很高的刻蚀沉积比，从而保证硬掩膜上薄膜的零生长。但是，由于工艺参数以及机台性能的波动，往往会出现硬掩膜上的刻蚀速率下降或者沉积速率的上升，导致刻蚀速率小于生长速率，从而导致硬掩膜上薄膜的生长，带来残留；这就非常需要一个预警系统或者方法来侦测硬掩膜上薄膜的锗硅残留，从而保证产品的安全。

[0032] 如图4所示，本实施例公开了本发明公开了一种侦测锗硅残留的方法，包括如下步骤：

[0033] 步骤一，提供一硅片，硅片的表面设置有硬掩膜和锗硅生长区；在本发明一个优选的实施例中，该硅片为光片或图形片，且该硅片为经过预处理的硅片，该预处理的硅片根据具体工艺需求可以为进行湿法清洗；腔体腐蚀和覆膜；H2烘烤；优选的，该硬掩膜的材质为氮化硅。

[0034] 步骤二，在开启刻蚀气体的沉积条件下于锗硅生长区形成第一锗硅堆叠；其中，第一锗硅堆叠包括按照从下至上的顺序依次设置的子晶层、锗硅层和硅帽层，由于于硅片上依次沉积该子晶层、锗硅层和硅帽层的步骤为本领域技术人员所熟知，在此便不予赘述。

[0035] 在本发明的一个优选的实施例中，该步骤二具体包括：首先将硅片传输至沉积腔体中；其次在开启刻蚀气体的沉积条件下于锗硅生长区沉积形成第一锗硅堆叠，然后将硅片移出沉积腔体，并对第一锗硅堆叠进行量测以获取第一锗硅堆叠的厚度。

[0036] 步骤三，在关闭刻蚀气体的沉积条件下于锗硅生长区形成第二锗硅堆叠，其中，第二锗硅堆叠包括按照从下至上的顺序依次设置的子晶层、锗硅层和硅帽层。在本发明的实施例中，步骤三中的沉积条件除关闭了刻蚀气体外，其他沉积条件均与步骤二中均相同，且步骤三中沉积形成所述第一锗硅堆叠和上述步骤二中沉积形成第二锗硅堆叠的沉积时间相同。

[0037] 在本发明的一个优选的实施例中，该步骤二具体包括：首先将硅片再次传输至沉积腔体中；其次在关闭刻蚀气体的沉积条件下于锗硅生长区沉积形成第二锗硅堆叠，然后将硅片移出沉积腔体，并对第二锗硅堆叠堆叠进行量测以获取第二锗硅堆叠的厚度。

[0038] 步骤四，根据第一锗硅堆叠和第二锗硅堆叠的厚度获取刻蚀气体的刻蚀速率，假设在上述步骤二和步骤三中，第一锗硅堆叠的厚度计做A，第二锗硅堆叠的厚度计做B，则刻蚀气体的刻蚀速率为(B-2A)/沉积时间，其中沉积时间的单位为秒(S)。

[0039] 步骤五，通过监控刻蚀气体的刻蚀速率侦测硬掩膜上的锗硅残留；对刻蚀气体的刻蚀速率进行长期的监控，并定出合理的波动范围(可根据具体工艺中的经验值设定出该刻蚀速率合理的波动范围)，即可长期监控以防止沉积锗硅残留的存在。

[0040] 在本发明一个优选的实施例中，第一锗硅堆叠和第二锗硅堆叠均包括按照从下至上的顺序依次设置的子晶层、锗硅层和硅帽层。

[0041] 本发明公开了一种侦测锗硅残留的方法，通过在开启刻蚀气体的沉积条件下对硅片进行锗硅沉积形成第一锗硅堆叠后，继续在关闭刻蚀气体的条件下对该硅片再次进行锗硅沉积形成第二锗硅堆叠，并根据第一锗硅堆叠和第二锗硅堆叠的厚度推算出刻蚀气体的刻蚀速率，之后对刻蚀气体的刻蚀速率进行长期的监控，定出合理的波动范围，即可长期监控以防止沉积锗硅残留的存在；该方法能有效的侦测锗硅沉积工艺在硬掩膜上的残留，从而保证产品的安全。

[0042] 本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

[0043] 以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，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方法和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，这并不影响本发明的实质内容。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。