本发明专利技术公开了一种SiGe监控片的制备方法，包括如下步骤：1)至少设计一组光栅图形；2)将步骤一所述的光栅图形定义在衬底上，并刻蚀所述衬底形成由多个规则排列的沟槽构成的光栅图形；3)在所述衬底上淀积具有特定含量的SiGe薄膜，形成具有光栅图形的SiGe薄膜；4)采用光刻工艺，在所述SiGe薄膜光栅图形的沟槽底部中间保留光刻胶，形成光刻胶光栅图形。采用本发明专利技术的方法所制成的锗硅监控片，对pre-bake引起的晶格失配而造成的光学特性变化有很高的敏感度，可以准确而方便的监控pre-bake工艺的变化。本发明专利技术还公开了一种锗硅薄膜的监控方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种SiGe监控片的制备方法。本专利技术还涉及一种监控SiGe薄膜的方法。
技术介绍
Si是目前大规模生产的半导体器件最主要的材料之一，它具有原材料制备简便， 自然界含量丰富，具有半导体特性等基本特性而被用于制备半导体器件。但是对于高频高速应用，Si的禁带宽度较宽，载流子的迁移速度受到制约。因此人们通常引入一些其它元素形成Si的合金来减低禁带宽度，提高载流子的迁移速度，Ge是其中最重要和主要的材料之一。Ge具有和Si类似的晶体结构，与Si形成合金工艺容易实现且匹配性高。同时Ge的引入可以有效地降低禁带宽度，实现高速器件的应用，SiGe的合金器件很容易和常规的Si器件进行工艺整合，因此SiGe器件是很常用的一种应用于高速和高频通信的器件。工艺上SiGe薄膜主要通过外延生长实现，表征SiGe薄膜的参数主要有薄膜厚度， Ge含量，Ge分布等。SiGe薄膜生长前，通常需要在吐的钝化环境下对硅片进行预处理，使表面的自然氧化层去除并得到干净的硅单晶表面，此过程称为预烘烤(pre-bake)工艺。Pre-bake工艺的好坏会直接影响形成的SiGe薄膜与Si衬底的界面，如果有自然氧化层残留就有缺陷不能长成单晶，表面Si晶格存在缺陷就很容易形成晶格失配而产生应力释放导致无法形成完美的应变单晶SiGe薄膜，薄膜的电学特性会大幅度减弱。但如何表征Pre-bake工艺的好坏，目前业界通常只能通过监控缺陷和最后产品的性能进行判断，同时在线监控只能监控设备的参数不使之波动，无法监控最终形成的 SiGe薄膜的特性变化。而缺陷检测通常需要使用低倍放大镜作光学检测，用人眼检测是否具有规则形状的的黑点(比如100面为三角形，111面为矩形)。这种方法只能抽检然后通过统计方法来推测实际缺陷数，依赖于做检测的工程师或操作工的个人经验，无法实现自动客观的检测，不具备可生产性。Pre-bake工艺的好坏对SiGe薄膜的光学性能也会有影响，光学性能会因为晶格匹配和应变改变而变化，光子在不同pre-bake工艺产生的不同界面晶格处的碰撞和散射会发生变化。但通常这种变化非常微弱，无法通过平面薄膜直接表征。而拉曼光谱等方法虽然可以通过光子和晶格的碰撞散射来探测到晶格的变化情况，但是测量设备成本很高，而且需要测量人员具有很强的光学和固体学技术和理论知识，进行模型建立和校准，另外需要很强的数学分析能力对测量数据进行以及解读拉曼光谱的能力，而这种专业技术人员非常少，因此此种方法通常只适合在一些大的科研院所和高校进行科研，并不适合进行生产。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种SiGe监控片的制备方法，所提供的SiGe监控片能对SiGe薄膜生长之前Pre-bake工艺的结果进行监控。为解决上述技术问题，本专利技术的SiGe监控片的制备方法，包括如下步骤1)至少设计一组光栅图形；2)将步骤一的光栅图形定义在衬底上，并刻蚀所述衬底形成由多个规则排列的沟槽构成的光栅图形；3)在衬底上淀积具有特定含量的SiGe薄膜，形成SiGe薄膜光栅图形；4)采用光刻工艺，在所述SiGe薄膜光栅图形中沟槽底部中间保留光刻胶，形成光刻胶光栅图形。本专利技术还公开了一种SiGe薄膜监控的方法，包括如下步骤1)取至少一具标准含量的SiGe监控片、一具标准含量上限的SiGe监控片和一具标准含量下限的SiGe监控片；2)测量光线分别照射步骤一中SiGe监控片的光栅图形区，获得反射与衍射光谱， 分别得到三种含量SiGe监控片的反射与衍射强度；3)以步骤二中得到的反射与衍射强度作为监控标准，监控所生成的具有光栅图形的SiGe薄膜。本专利技术的SiGe监控片的制备方法中，通过对称底刻蚀形成光栅，然后进行SiGe薄膜的沉积，然后再进行光刻，通过在SiGe光栅中再形成光刻胶的光栅，通过测量衍射光谱和反射光谱，可以得到性噪比较平面薄膜高的多的对比度。可以精确监控到相同Ge含量， 浓度分布，厚度，只有pre-bake工艺变化的SiGe薄膜的差别。此方法不受SiGe薄膜成长方式的影响，对pre-bake引起的晶格失配而造成的光学特性变化有很高的敏感度，可以准确而方便的监控pre-bake工艺的变化。同时制备和测量方法都比较简便，可以大幅度降低半导体厂商对SiGe工艺的监控成本，提高工艺控制能力。附图说明下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明图1为本专利技术的SiGe监控片制备流程示意图；图2为本专利技术的监控方法流程示意图；图3为本专利技术的SiGe监控片制备流程中形成光栅图形后的结构示意图；图4为本专利技术的SiGe监控片制备流程中淀积SiGe薄膜后的结构示意图；图5为采用本专利技术的SiGe监控片制备方法所制备的一具体SiGe监控片结构示意图；图6为本专利技术的一个实例结构示意图和反射谱示意图。 具体实施例方式本专利技术的SiGe监控片的制备方法，该SiGe监控片用于监控SiGe薄膜的含量，包括如下步骤(见图1)1)至少设计一组光栅图形；该光刻图形可为规则排列的线条图形，也可为规则排列的方框状点阵图形。光栅图形的空间周期为0. 1 100微米，优选为1 20微米。2)将步骤一的光栅图形定义在衬底(可为硅衬底)上，并刻蚀衬底形成具有台阶差的光栅图形(见图3)；即为形成由多个规则排列的沟槽构成的光栅图形。3)在衬底上淀积具有特定含量的SiGe薄膜，形成SiGe薄膜光栅图形；4)采用光刻工艺，在所述SiGe薄膜光栅图形中沟槽底部的中间保留光刻胶，形成光刻胶光栅图形(见图4)。光刻胶的宽度可为沟槽底部宽度的1/3至2/3左右。上述步骤中，步骤二之前还可先在衬底上淀积介质层，在刻蚀工艺中依次刻蚀介质层和衬底；在刻蚀完成后可以不去除介质层，也可以去除介质层。如不去除介质层，可直接采用选择性生长工艺或非选择性生长工艺淀积SiGe薄膜。图5为带介质层的衬底上采用选择性生长工艺淀积SiGe薄膜的SiGe监控片结构示意图。介质层选用常见的材料，如氧化硅、氮化硅或含Si，0，N, C等的化合物，可以是一层，也可以是多层。介质层的厚度为 10埃 1微米。步骤二中衬底的刻蚀深度可为50埃 10微米，优选为2000 5000埃。采用上述方法所制备的监控片进行监控的方法，包括如下步骤(见图2)1)取至少一具标准含量的SiGe监控片、一具标准含量上限的SiGe监控片和一具标准含量下限的SiGe监控片；2)探测光线分别照射步骤一中三种SiGe监控片的光栅图形区，获得反射与衍射光谱，分别得到三种含量SiGe监控片的反射与衍射强度。探测光波长为100 10000纳米， 优选为350 1000纳米。探测衍射光级数为1级以上，优选为5级以上。探测光波长大于光栅图形的空间周期。3)以步骤二中得到的反射与衍射强度作为监控标准，监控所生产的具有台阶差的 SiGe薄膜。实际试验可知，以图6所示的结构的SiGe监控片为例，Per-bake工艺的温度不同， 反射和衍射光谱中Rl至R5段的反射强度和衍射强度就会有明显的起伏。以13% Ge含量，800A厚度，Ge浓度分布为矩形的Si/Ge薄膜，基准pre-bake温度下缺陷数约为数千个/硅片，而改变100度左右可以使缺陷减少到数百个，此时反射谱中 R1、R2、R3、R4和R5的比值有超过20%的变化，而传统本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王雷，孟鸿林，
申请(专利权)人：上海华虹NEC电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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