CN106206334B - 监测晶圆以及金属污染的监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的监测晶圆以及金属污染的监测方法中，监测晶圆包括半导体衬底、金属扩散阻挡层、刻蚀阻挡层以及金属吸附层，所述金属扩散阻挡层形成于所述半导体衬底的一侧，所述刻蚀阻挡层形成于所述金属扩散阻挡层背离所述半导体衬底的一侧，所述金属吸附层形成于所述刻蚀阻挡层背离所述金属扩散阻挡层的一侧。本发明的金属污染的监测方法，提供所述监测晶圆，将所述监测晶圆放入待监测设备内，进行处理后取出，依次使用第一溶解溶液和第二溶解诶溶液处理，得到一监测溶液，测定所述监测溶液中金属的浓度。所述金属扩散阻挡层可以避免金属扩散到半导体衬底的内部，而主要被限制在所述金属吸附层中，从而提高金属浓度监测的可靠性。

Description

监测晶圆以及金属污染的监测方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种监测晶圆以及金属污染的监测方法。
背景技术
在半导体工艺过程中，生产设备中会存在金属污染物，从而影响生产产品的质量，因此，对于金属污染的监测至关重要。而且，随着半导体工艺线宽的逐渐减小,金属污染的监测显得更为重要。现有的金属污染的监测方法中，参考图1所示，采用半导体衬底10进行检测，由于所述半导体衬底10的表面是缺陷空乏区，经过在待测设备中高温处理之后，表面的金属50会迅速向所述半导体衬底10内部的缺陷富集区快速扩散，所述半导体衬底10中的金属50的分布如图1所示，然而，所述半导体衬底10内部的金属难以监测到，因此，现有的金属污染的监测方法检测的金属浓度小于实际浓度，不能保证检测的准确性。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种监测晶圆以及金属污染的监测方法构，能够避免金属扩散到半导体衬底的内部，从而提高监测的可靠性。
为解决上述技术问题，本发明提供一种监测晶圆，其特征在于，包括：
半导体衬底；
金属扩散阻挡层，形成于所述半导体衬底的一侧；
刻蚀阻挡层，形成于所述金属扩散阻挡层背离所述半导体衬底的一侧；以及
金属吸附层，形成于所述刻蚀阻挡层背离所述金属扩散阻挡层的一侧。
可选的，所述金属扩散阻挡层为氧化硅层。
可选的，所述氧化硅层的厚度为
可选的，所述氧化硅层的生长温度为100℃～200℃。
可选的，所述刻蚀阻挡层为氮化硅层。
可选的，所述氮化硅层的厚度为
可选的，所述金属吸附层为多晶硅层。
可选的，所述多晶硅层的厚度为
可选的，监测所述金属吸附层中的金属的浓度的具体步骤为：
作为本发明的另一面，本发明还提供一种金属污染的监测方法，包括：
提供以上所述的监测晶圆；
将所述监测晶圆放入待监测的设备内，对所述监测晶圆进行处理后取出；
使用第一溶解溶液处理所述金属吸附层；
使用第二溶解溶液处理被所述第一溶解溶液处理过的所述金属吸附层，得到一监测溶液；以及
测定所述监测溶液中的金属的浓度。
可选的，所述第一溶解溶液为氢氟酸和过氧化氢的混合溶液。
可选的，所述第二溶解溶液为硝酸和过氧化氢的混合溶液。
可选的，处理所述监测晶圆的温度为500℃-800℃。
与现有技术相比，本发明提供的金属污染的监测方法具有以下优点：
本发明提供的监测晶圆以及金属污染的监测方法中，监测晶圆包括半导体衬底、金属扩散阻挡层、刻蚀阻挡层以及金属吸附层，所述金属扩散阻挡层形成于所述半导体衬底的一侧，所述刻蚀阻挡层形成于所述金属扩散阻挡层背离所述半导体衬底的一侧，所述金属吸附层形成于所述刻蚀阻挡层背离所述金属扩散阻挡层的一侧。本发明的金属污染的监测方法，提供所述监测晶圆，将所述监测晶圆放入待监测设备内，进行处理后取出，依次使用第一溶解溶液和第二溶解诶溶液处理，得到一监测溶液，测定所述监测溶液中金属的浓度。所述金属扩散阻挡层可以避免金属扩散到半导体衬底的内部，而主要被限制在所述金属吸附层中，从而提高金属浓度监测的可靠性。
附图说明
图1为现有技术中金属污染的监测方法的金属在半导体衬底中的分布示意图；
图2为本发明一实施例中制备监测晶圆的流程图；
图3为本发明的监测晶圆的结构图；
图4为本发明中金属污染的监测方法的流程图；
图5为本发明中金属在金属吸附层中的分布示意图；
图6为本发明中使用第一溶解溶液处理之后监测晶圆的结构图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的金属污染的监测方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关***或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于，提供的监测晶圆以及金属污染的监测方法中，监测晶圆包括半导体衬底、金属扩散阻挡层、刻蚀阻挡层以及金属吸附层，所述金属扩散阻挡层形成于所述半导体衬底的一侧，所述刻蚀阻挡层形成于所述金属扩散阻挡层背离所述半导体衬底的一侧，所述金属吸附层形成于所述刻蚀阻挡层背离所述金属扩散阻挡层的一侧。本发明的金属污染的监测方法，提供所述监测晶圆，将所述监测晶圆放入待监测设备内，进行处理后取出，依次使用第一溶解溶液和第二溶解诶溶液处理，得到一监测溶液，测定所述监测溶液中金属的浓度。所述金属扩散阻挡层可以避免金属扩散到半导体衬底的内部，而主要被限制在所述金属吸附层中，从而提高金属浓度监测的可靠性。
具体的，结合上述核心思想，本发明提供的监测晶圆，包括半导体衬底、金属扩散阻挡层、刻蚀阻挡层以及金属吸附层，所述金属扩散阻挡层形成于所述半导体衬底的一侧，所述刻蚀阻挡层形成于所述金属扩散阻挡层背离所述半导体衬底的一侧，所述金属吸附层形成于所述刻蚀阻挡层背离所述金属扩散阻挡层的一侧。制备所述监测晶圆的流程图请参考图2，其包括如下步骤为：
参考图3所示，执行步骤S1，提供一半导体衬底10，所述半导体衬底10上形成一金属刻蚀阻挡层20。
在所述步骤S1中，较佳的，所述金属阻挡层20为氧化硅层，所述氧化硅层的厚底为所述氧化硅层的生长温度为100℃～200℃。。在本实施例中，所述金属扩散阻挡层20用于防止金属经过高温处理后，向所述半导体衬底10的内部扩散。
执行步骤S2，所述金属扩散阻挡层20上形成一刻蚀阻挡层30。
在所述步骤S2中，较佳的，所述刻蚀阻挡层30为氮化硅层，所述氮化硅层的厚底为在本实施例中，所述刻蚀阻挡层30用于防止第一溶解溶液处理时，对所述金属扩散阻挡层20的损坏。所述刻蚀阻挡层30并不限于为氮化硅层，还可以为氮氧化硅层等，只要所述刻蚀阻挡层30的材料不被所述第一溶解溶液损坏，亦在本发明的思想范围之内。
执行步骤S3，所述刻蚀阻挡层30上形成一金属吸附层40。
在所述步骤S3中，较佳的，所述金属吸附层40为多晶硅层，所述多晶硅层的厚底为在本实施例中，所述金属吸附层40具有很好的金属吸附作用，可以将金属限制在其内部，使得检测过程中，金属都能被检测到，保证检测结果的准确性和可靠性。所述金属吸附层400并不限于为多晶硅层，只要所述金属吸附层40的材料可以较好的吸附金属，亦在本发明的思想范围之内。
作为本发明的另一面，本发明还提供一金属污染的检测方法，其流程图参考图4所示。监测方法具体可以包括子步骤S41、S42、S43、S44以及S45。
进行步骤S41，提供以上步骤S1至步骤S3制备的所述监测晶圆。
进行步骤S42，参考图5所示，将所述监测晶圆放入待监测的设备内，在所述待监测的设备内对所述监测晶圆进行处理，后将所述监测晶圆从所述待监测设备中取出。较佳的，处理所述监测晶圆的温度为500℃-800℃。如果所述待监测的设备被金属污染，则所述金属吸附层40内吸附会一定量的金属50，由于所述金属扩散阻挡层20的作用，金属主要被限制在所述金属吸附层40内，而没有扩散到所述半导体衬底10的内部。
进行步骤S43，参考图6所示，使用第一溶解溶液处理所述金属吸附层40，所述金属吸附层40与所述第一溶解溶液反应，形成一很薄的金属吸附层40’。在本实施例中，所述金属吸附层40为多晶硅层，所以，所述第一溶解溶液为氢氟酸和过氧化氢的混合溶液，过氧化氢氧化所述多晶硅形成氧化硅，氢氟酸溶液与氧化硅反应而溶解氧化硅，使得在多晶硅中的金属裸露出来。所述蚀第一溶解溶液并不限于为氢氟酸与过氧化氢的混合溶液，还可以为氢氧化钾溶液等，只要所述第一溶解溶液可以与多晶硅反应，亦在本发明的思想范围之内。
进行步骤S44，使用第二溶解溶液处理所述半导体衬底10，得到溶有金属的监测溶液60。在本实施例中，所要检测的金属为金属铜，所述第二溶解溶液为硝酸和过氧化氢的混合溶液。一部分金属可以溶解在硝酸中，而有些金属不能溶解在硝酸中，可以被过氧化氢氧化之后再溶解在硝酸中，因此，所述金属50大部分都能溶解在所述监测溶液60中。所述第二溶解溶液并不限于为硝酸与过氧化氢的混合溶液，还可以为盐酸与过氧化氢的混合溶液等，只要所述第二溶解溶液可以与金属铜反应，亦在本发明的思想范围之内。
进行步骤S45，测定所述监测溶液60中的金属的浓度。因为所述金属50溶解在所述监测溶液60中，只要测定所述监测溶液60中金属的浓度，就可以得到待监测的设备被金属污染的情况。
综上所述，本发明提供的监测晶圆以及金属污染的监测方法中，监测晶圆包括半导体衬底、金属扩散阻挡层、刻蚀阻挡层以及金属吸附层，所述金属扩散阻挡层形成于所述半导体衬底的一侧，所述刻蚀阻挡层形成于所述金属扩散阻挡层背离所述半导体衬底的一侧，所述金属吸附层形成于所述刻蚀阻挡层背离所述金属扩散阻挡层的一侧。本发明的金属污染的监测方法，提供所述监测晶圆，将所述监测晶圆放入待监测设备内，进行处理后取出，依次使用第一溶解溶液和第二溶解诶溶液处理，得到一监测溶液，测定所述监测溶液中金属的浓度。所述金属扩散阻挡层可以避免金属扩散到半导体衬底的内部，而主要被限制在所述金属吸附层中，从而提高金属浓度监测的可靠性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种监测晶圆，其特征在于，包括：
半导体衬底；
金属扩散阻挡层，形成于所述半导体衬底的一侧，用于阻挡金属扩散至所述半导体衬底中；
刻蚀阻挡层，形成于所述金属扩散阻挡层背离所述半导体衬底的一侧，用于阻挡溶解溶液侵蚀所述金属扩散阻挡层；以及
金属吸附层，形成于所述刻蚀阻挡层背离所述金属扩散阻挡层的一侧，用于吸附金属。
2.如权利要求1所述的监测晶圆，其特征在于，所述金属扩散阻挡层为氧化硅层。
3.如权利要求2所述的监测晶圆，其特征在于，所述氧化硅层的厚度为
4.如权利要求2所述的监测晶圆，其特征在于，所述氧化硅层的生长温度为100℃～200℃。
5.如权利要求1所述的监测晶圆，其特征在于，所述刻蚀阻挡层为氮化硅层。
6.如权利要求5所述的监测晶圆，其特征在于，所述氮化硅层的厚度为
7.如权利要求1所述的监测晶圆，其特征在于，所述金属吸附层为多晶硅层。
8.如权利要求7所述的监测晶圆，其特征在于，所述多晶硅层的厚度为
9.一种金属污染的监测方法，其特征在于，包括：
提供如权利要求1-8中任意一项所述的监测晶圆；
将所述监测晶圆放入待监测的设备内，对所述监测晶圆进行处理后取出；
使用第一溶解溶液处理所述金属吸附层；
使用第二溶解溶液处理被所述第一溶解溶液处理过的所述金属吸附层，得到一监测溶液；以及
测定所述监测溶液中的金属的浓度。
10.如权利要求9所述的金属污染的监测方法，其特征在于，所述第一溶解溶液为氢氟酸和过氧化氢的混合溶液。
11.如权利要求9所述的金属污染的监测方法，其特征在于，所述第二溶解溶液为硝酸和过氧化氢的混合溶液。
12.如权利要求9所述的金属污染的监测方法，其特征在于，处理所述监测晶圆的温度为500℃-800℃。
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