硼磷共掺杂硅基薄膜中硼和磷含量的检测方法及装置与流程

本发明涉及半导体，具体涉及一种硼磷共掺杂硅基薄膜中硼和磷含量的检测方法及装置。

背景技术：

1、在半导体领域，硼磷共掺杂硅基薄膜（如硼磷硅玻璃bpsg）作为一种重要的介质材料，广泛应用于半导体集成电路制造中，主要用作金属前介质（pmd）层、平坦化层和钝化层。

2、硼磷共掺杂硅基薄膜中硼和磷的含量直接影响薄膜的关键物理化学性质，包括刻蚀速率、回流特性、吸湿性、薄膜应力以及离子俘获能力等。因此，在半导体制造工艺中，精确检测硼磷共掺杂硅基薄膜中的硼和磷含量，对于工艺监控和器件良率保障具有重要意义。

3、然而，现有检测硼磷共掺杂硅基薄膜中的硼和磷含量的方案，整体检测成本偏高、现场检测便捷性不足。

技术实现思路

1、本发明要解决的问题是：在对硼磷共掺杂硅基薄膜中的硼和磷含量检测的过程中，降低检测成本并提高检测的便捷性。

2、为解决上述问题，本发明实施例提供了一种硼磷共掺杂硅基薄膜中硼和磷含量的检测方法，所述方法包括：将包含硼磷共掺杂硅基薄膜的待测晶圆置于刻蚀溶液中进行刻蚀；测量刻蚀前后所述硼磷共掺杂硅基薄膜的厚度，获得厚度变化量；基于所述厚度变化量确定所述硼磷共掺杂硅基薄膜中磷和硼含量的比值。

3、在一种可能的实施例中，所述方法还包括：在刻蚀前，预先建立刻蚀速率与硼和磷含量比值之间的对应关系模型；

4、所述基于所述厚度变化量确定所述硼磷共掺杂硅基薄膜中磷和硼含量的比值，包括：基于所述厚度变化量确定刻蚀速率，并将所确定刻蚀速率输入至所述对应关系模型，获得所述硼磷共掺杂硅基薄膜中磷和硼含量的比值。

5、在一种可能的实施例中，所述对应关系模型为：

6、y=kv；

7、其中，y表示硼磷共掺杂硅基薄膜中磷和硼含量的比值；k为比例系数，v为刻蚀速率。

8、在一种可能的实施例中，所述方法还包括：在所述硼磷共掺杂硅基薄膜中磷和硼含量的比值超出预设比值范围时，基于所述刻蚀速率调整硼或磷的含量并按照调整后的含量形成新待测晶圆。

9、在一种可能的实施例中，所述对应关系模型是采用如下方法确定的：获取多组具有已知硼和磷含量比值的硼磷共掺杂硅基薄膜标准样片；将各标准样片分别置于所述刻蚀溶液中在相同条件下进行刻蚀，测量各标准样片刻蚀前后的厚度并确定刻蚀速率；以各组标准样片的已知硼含量、已知磷含量及测得的刻蚀速率作为标定数据，拟合建立所述对应关系模型。

10、在一种可能的实施例中，所述刻蚀在设定温度下进行，所述设定温度为15～35℃。

11、在一种可能的实施例中，所述待测晶圆为经过回流工艺处理后的晶圆。

12、在一种可能的实施例中，所述刻蚀溶液为缓冲氧化物刻蚀液。

13、在一种可能的实施例中，所述硼磷共掺杂硅基薄膜为硼磷硅玻璃。

14、本发明实施例还提供了一种硼磷共掺杂硅基薄膜中硼和磷含量的检测装置，所述装置包括：操作单元，适于将包含硼磷共掺杂硅基薄膜的待测晶圆置于刻蚀溶液中进行刻蚀；测量单元，适于测量刻蚀前后所述硼磷共掺杂硅基薄膜的厚度，获得厚度变化量；确定单元，适于基于所述厚度变化量确定所述硼磷共掺杂硅基薄膜中硼和磷的含量。

15、与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

16、应用本发明的方案，通过将包含硼磷共掺杂硅基薄膜的待测晶圆置于刻蚀溶液中进行刻蚀，进而可以测量刻蚀前后所述硼磷共掺杂硅基薄膜的厚度，获得厚度变化量，后续能够基于所述厚度变化量确定所述硼磷共掺杂硅基薄膜中磷和硼含量的比值。整个检测过程，所使用的主要设备为刻蚀溶液槽和膜厚测量仪器，均为半导体产线上的常规设备，无需配备昂贵的sims、xrf或ftir等专用分析设备，大幅降低了设备采购和维护成本。并且，检测流程简单，仅需“测厚—刻蚀—测厚—计算”四个步骤即可完成检测，取样和测试流程简便，能快速获得刻蚀速率数据以反推硼磷含量比值的变化，适合在生产线上的高频在线（in-line）监控，相较于需要将晶圆移出产线送至专用设备检测的sims和xrf方法，本发明可显著缩短检测周期，提高监控频率。另外，刻蚀速率对硼和磷量变化非常敏感，微小的掺杂比例波动会引起明显的速率差，更易于捕捉前道工艺漂移，实现早期预警。刻蚀速率监控直接关联湿法清洗/刻蚀工序的选择比和均匀性，监控刻蚀速率本质上是在监控产品实际承受的工艺行为，比单纯测量成分含量更具工程指导意义。当刻蚀速率出现异常时，可反向定位化学气相沉积（cvd）工序中硅烷、磷烷、硼烷等源气体流量的问题，并按"先调硼再调磷"的顺序优化工艺窗口，为cvd工艺调节硼磷共掺杂硅基薄膜中硼和磷含量提供依据。

1.一种硼磷共掺杂硅基薄膜中硼和磷含量的检测方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的硼磷共掺杂硅基薄膜中硼和磷含量的检测方法，其特征在于，还包括：

3.如权利要求2所述的硼磷共掺杂硅基薄膜中硼和磷含量的检测方法，其特征在于，所述对应关系模型为：

4.如权利要求3所述的硼磷共掺杂硅基薄膜中硼和磷含量的检测方法，其特征在于，还包括：

5.如权利要求2所述的硼磷共掺杂硅基薄膜中硼和磷含量的检测方法，其特征在于，所述对应关系模型是采用如下方法确定的：

6.如权利要求1至5任一项所述的硼磷共掺杂硅基薄膜中硼和磷含量的检测方法，其特征在于，所述刻蚀在设定温度下进行，所述设定温度为15～35℃。

7.如权利要求1至5任一项所述的硼磷共掺杂硅基薄膜中硼和磷含量的检测方法，其特征在于，所述待测晶圆为经过回流工艺处理后的晶圆。

8.如权利要求1至5任一项所述的硼磷共掺杂硅基薄膜中硼和磷含量的检测方法，其特征在于，所述刻蚀溶液为缓冲氧化物刻蚀液。

9.如权利要求1至5任一项所述的硼磷共掺杂硅基薄膜中硼和磷含量的检测方法，其特征在于，所述硼磷共掺杂硅基薄膜为硼磷硅玻璃。

10.一种硼磷共掺杂硅基薄膜中硼和磷含量的检测装置，其特征在于，包括：