本發(fā)明屬于半導體集成電路設計及制造領域，特別是涉及一種外延層厚度的測量方法。

背景技術：

1、外延技術是在單晶襯底(sub)上生長與單晶襯底具有相同晶格取向的膜層，外延工藝在現(xiàn)代ic中具有重要的作用。外延層(epi)質量優(yōu)于襯底材料(sub)，晶格結構完整性好、缺陷少且摻雜分布均勻，單晶襯底上生長外延層有助于降低器件漏電(leakage)，提高器件性能。

2、bcd工藝中大部分器件(device)均是由外延層承接，外延層厚度的漂移(epi?thkshift)主要會導致器件的擊穿電壓(bv)和絕緣性能(isolation)降低，進而會對器件性能產(chǎn)生影響。

3、業(yè)內現(xiàn)有外延層厚度測試方法主要有兩種：機械切片和傅立葉變換紅外吸收光譜儀(ftir)，bcd產(chǎn)品為促進外延層與襯底間的接觸，采用與襯底相似電阻率、相似晶格結構的外延層，但相似的薄膜結構使得ftir難以進行光譜區(qū)分，目前無方法在線上直接采用ftir測量外延層的厚度，而離線(offline)切片的厚度測量方法，無監(jiān)控的直接性和時效性，外延層厚度的量測成為bcd制程急需解決的問題。

4、應該注意，上面對技術背景的介紹只是為了方便對本申請的技術方案進行清楚、完整的說明，并方便本領域技術人員的理解而闡述的。不能僅僅因為這些方案在本申請的背景技術部分進行了闡述而認為上述技術方案為本領域技術人員所公知。

技術實現(xiàn)思路

1、鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種外延層厚度的測量方法，用于解決現(xiàn)有技術中外延層厚度的量測精度和效率難以兼顧的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種外延層厚度的測量方法，測量方法包括：提供一襯底；通過離子注入工藝在襯底中形成摻雜測試區(qū)；在襯底上形成外延層，外延層與摻雜測試區(qū)具有摻雜濃度差；基于外延層與摻雜測試區(qū)的摻雜濃度差，通過傅立葉變換紅外光譜儀對摻雜測試區(qū)上的外延層進行厚度檢測，以獲得外延層的厚度。

3、可選地，對外延層的厚度檢測在半導體制程的生產(chǎn)線上進行。

4、可選地，外延層的材質與襯底的材質相同，且具有相同的電性摻雜類型和相同數(shù)量級的摻雜濃度。

5、可選地，摻雜測試區(qū)的摻雜濃度為外延層的摻雜濃度的50倍以上。

6、可選地，形成摻雜測試區(qū)時，襯底的電性摻雜類型為p型，p型摻雜的元素為in，電阻率小于或等于0.29ω·cm，摻雜測試區(qū)的離子注入劑量為大于或等于6e16atoms/cm2。

7、可選地，形成摻雜測試區(qū)時，襯底的電性摻雜類型為n型，n摻雜的元素為as，電阻率小于或等于0.28ω·cm，摻雜測試區(qū)的離子注入劑量為大于或等于2e16atoms/cm2。

8、可選地，摻雜測試區(qū)的深度大于或等于1微米。

9、可選地，摻雜測試區(qū)設置于襯底的切割道區(qū)域。

10、可選地，通過多次不同能量的離子注入以在不同深度形成多個摻雜濃度均勻分布的注入?yún)^(qū)，多個注入?yún)^(qū)共同形成摻雜測試區(qū)，以提高摻雜測試區(qū)的摻雜均勻性。

11、可選地，通過傅立葉變換紅外光譜儀對摻雜測試區(qū)上的外延層進行厚度檢測包括步驟：紅外光源向所述外延層表面發(fā)射干涉光線；部分干涉光線在所述外延層表面發(fā)生反射形成第一反射光線，部分干涉光線穿透所述外延層，并在所述測試摻雜區(qū)表面發(fā)生發(fā)射產(chǎn)生第二反射光線；光接收器接收所述第一反射光線和第二反射光線，通過傅里葉變換對信號進行處理，得到透過率或吸光度隨波數(shù)或波長變化的紅外吸收光譜圖，通過對所述紅外吸收光譜圖進行分析獲得所述外延層的厚度。

12、可選地，紅外光源的波長為0.9微米～20微米，入射到外延層的角度為25度～45度。

13、可選地，在對外延層進行厚度檢測前還包括：在外延層和襯底中形成隔離埋層；在外延層中形成隔離結構；在隔離埋層上方的外延層中形成有源區(qū)；其中，隔離埋層、隔離結構和有源區(qū)設置于摻雜測試區(qū)以外的區(qū)域。

14、如上所述，本發(fā)明的外延層厚度的測量方法，具有以下有益效果：

15、本發(fā)明實現(xiàn)了一種可在半導體制程的生產(chǎn)線上直接進行外延層的厚度測量的方法，通過對襯底進行離子注入形成摻雜測試區(qū)，使摻雜測試區(qū)與外延層存在摻雜濃度差，從而滿足傅立葉變換紅外光譜儀(ftir)測試原理。本發(fā)明不需要對晶圓進行切割，可以保留完整的晶圓，從而有效降低測試成本；本發(fā)明可在不損傷晶圓的同時，實現(xiàn)實時且準確的外延層厚度監(jiān)控，大大提升了半導體生產(chǎn)制造的穩(wěn)定性。

技術特征：

1.一種外延層厚度的測量方法，其特征在于，所述測量方法包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的外延層厚度的測量方法，其特征在于：對所述外延層的厚度檢測在半導體制程的生產(chǎn)線上進行。

3.根據(jù)權利要求1所述的外延層厚度的測量方法，其特征在于：所述外延層的材質與所述襯底的材質相同，且具有相同的電性摻雜類型和相同數(shù)量級的摻雜濃度。

4.根據(jù)權利要求1所述的外延層厚度的測量方法，其特征在于：所述摻雜測試區(qū)的摻雜濃度為所述外延層的摻雜濃度的50倍以上。

5.根據(jù)權利要求1所述的外延層厚度的測量方法，其特征在于：形成摻雜測試區(qū)時，所述襯底的電性摻雜類型為p型，p型摻雜的元素為in，電阻率小于或等于0.29ω·cm，所述摻雜測試區(qū)的離子注入劑量為大于或等于6e16atoms/cm2。

6.根據(jù)權利要求1所述的外延層厚度的測量方法，其特征在于：形成摻雜測試區(qū)時，所述襯底的電性摻雜類型為n型，n摻雜的元素為as，電阻率小于或等于0.28ω·cm，所述摻雜測試區(qū)的離子注入劑量為大于或等于2e16atoms/cm2。

7.根據(jù)權利要求1所述的外延層厚度的測量方法，其特征在于：所述摻雜測試區(qū)的深度大于或等于1微米。

8.根據(jù)權利要求1所述的外延層厚度的測量方法，其特征在于：所述摻雜測試區(qū)設置于所述襯底的切割道區(qū)域。

9.根據(jù)權利要求1所述的外延層厚度的測量方法，其特征在于：通過多次不同能量的離子注入以在不同深度形成多個摻雜濃度均勻分布的注入?yún)^(qū)，多個所述注入?yún)^(qū)共同形成摻雜測試區(qū)，以提高所述摻雜測試區(qū)的摻雜均勻性。

10.根據(jù)權利要求1所述的外延層厚度的測量方法，其特征在于：通過傅立葉變換紅外光譜儀對所述摻雜測試區(qū)上的所述外延層進行厚度檢測包括步驟：

11.根據(jù)權利要求10所述的外延層厚度的測量方法，其特征在于：所述紅外光源的波長為0.9微米～20微米，入射到所述外延層的角度為25度～45度。

12.根據(jù)權利要求1所述的外延層厚度的測量方法，其特征在于：在對所述外延層進行厚度檢測前還包括：

技術總結
本發(fā)明提供一種外延層厚度的測量方法，包括：提供一襯底；通過離子注入工藝在襯底中形成摻雜測試區(qū)；在襯底上形成外延層，外延層與摻雜測試區(qū)具有摻雜濃度差；基于外延層與摻雜測試區(qū)的摻雜濃度差，通過傅立葉變換紅外光譜儀對摻雜測試區(qū)上的外延層進行厚度檢測，以獲得外延層的厚度。本發(fā)明實現(xiàn)了一種可在半導體制程的生產(chǎn)線上直接進行外延層的厚度測量的方法，通過對襯底進行離子注入形成摻雜測試區(qū)，使摻雜測試區(qū)與外延層存在摻雜濃度差，從而滿足傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)測試原理。本發(fā)明可在不損傷晶圓的同時，實現(xiàn)實時且準確的外延層厚度監(jiān)控，大大提升了半導體生產(chǎn)制造的穩(wěn)定性。

技術研發(fā)人員：嚴耿昕,曹敏,張凱元,姜俏
受保護的技術使用者：芯恩（青島）集成電路有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/4/28