形貌測(cè)試片及其形成方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種形貌測(cè)試片及其形成方法，包括：提供一待回收的標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片，所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片包括一半導(dǎo)體襯底及設(shè)置于所述半導(dǎo)體襯底上的摻雜區(qū)；清洗所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片以去除所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片上的雜質(zhì)；在所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片上形成一保護(hù)層；研磨所述保護(hù)層但不暴露出所述摻雜區(qū)，形成形貌測(cè)試片。通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片進(jìn)行清洗、形成保護(hù)層、再研磨的方法回收標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片并再利用為形貌測(cè)試片，提高了標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片的回收利用率，降低了生產(chǎn)成本。
【專利說(shuō)明】形貌測(cè)試片及其形成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種形貌測(cè)試片及其形成方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在半導(dǎo)體制造過(guò)程中，為控制閾值電壓，需要進(jìn)行離子注入。離子注入的過(guò)程是在 真空系統(tǒng)中進(jìn)行的，首先把摻雜原子離子化，再將能量加速后的離子注入至材料的特定區(qū) 域，注入離子逐漸損失能量，最后停留在材料中，并引起材料表面成分、結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變 化，從而優(yōu)化材料表面性能，形成一個(gè)具有特殊性質(zhì)的注入層。
[0003] 離子注入是否穩(wěn)定可靠，對(duì)器件的性能有著舉足輕重的影響。生產(chǎn)中，通常會(huì)使用 標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片來(lái)監(jiān)控離子注入效果，標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片的制作流程是：首先，提供一半導(dǎo)體襯底，所 述半導(dǎo)體襯底為裸片（bare wafer);接著，在半導(dǎo)體襯底的預(yù)定區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控程式的離子 注入，形成摻雜區(qū)；接著，進(jìn)行退火，以激活注入的雜質(zhì)，形成標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片；之后，使用鎢探 針將摻雜區(qū)與外接電路相連進(jìn)行阻值量測(cè)，根據(jù)摻雜區(qū)的阻值穩(wěn)定程度來(lái)判斷離子注入的 穩(wěn)定性。由于每種注入離子都有與之對(duì)應(yīng)的監(jiān)控程式，所以日常的標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片的消耗量十 分巨大,導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高。
[0004] 半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，后段制程（BE0L)研發(fā)過(guò)程中需要確認(rèn)設(shè)計(jì)工藝是否達(dá)到要求， 驗(yàn)證方法通常選擇在提供的晶圓上進(jìn)行設(shè)計(jì)工藝的圖形結(jié)構(gòu)制作，通過(guò)檢測(cè)該圖形結(jié)構(gòu)來(lái) 確定設(shè)計(jì)是否達(dá)到要求。所述提供的晶圓稱之為形貌測(cè)試片（structure wafer)，在后段制 程研發(fā)過(guò)程中需要數(shù)量也非?？捎^。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明將離子注入后的標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片回收再利用，回收處理后作為后段制程的形貌 測(cè)試片使用，降低生產(chǎn)成本。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種形貌測(cè)試片的形成方法，包括：
[0007] 提供一待回收的標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片，所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片包括一半導(dǎo)體襯底及設(shè)置于所述半 導(dǎo)體襯底上的摻雜區(qū)；
[0008] 清洗所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片以去除所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片上的雜質(zhì)；
[0009] 在所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片上形成一保護(hù)層；
[0010] 研磨所述保護(hù)層但不暴露出所述摻雜區(qū)，形成形貌測(cè)試片。
[0011] 可選的，在形貌測(cè)試片的形成方法中，所述保護(hù)層為二氧化硅層。
[0012] 可選的，在形貌測(cè)試片的形成方法中，所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片是用于離子注入工藝的標(biāo) 準(zhǔn)監(jiān)控片。
[0013] 可選的，在形貌測(cè)試片的形成方法中，所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片的摻雜區(qū)上殘留有探測(cè)針 孔。
[0014] 可選的，在形貌測(cè)試片的形成方法中，所述保護(hù)層的厚度大于探測(cè)針孔的深度與 研磨厚度之和。
[0015] 可選的，在形貌測(cè)試片的形成方法中，清洗所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片的步驟包括：
[0016] 使用第一清洗液清洗所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片；
[0017] 使用第二清洗液清洗所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片；以及
[0018] 使用第三清洗液清洗所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片。
[0019] 可選的，在形貌測(cè)試片的形成方法中，所述第一清洗液為為氨水與雙氧水的混合 溶液。
[0020] 可選的，在形貌測(cè)試片的形成方法中，所述第二清洗液為鹽酸與雙氧水的混合溶 液。
[0021] 可選的，在形貌測(cè)試片的形成方法中，所述第三清洗液為稀釋的氫氟酸溶液。
[0022] 根據(jù)發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提供了一種形貌測(cè)試片，所述形貌測(cè)試片采用上 述任一項(xiàng)所述的方法形成。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片進(jìn)行清洗、形成保護(hù)層、再研磨的方法 回收標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片并再利用為形貌測(cè)試片，提高了標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片的回收利用率，降低了生產(chǎn)成 本。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1是使用后留有針孔的標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片的摻雜區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖2是圖1的AA'方向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖3是形成保護(hù)層后的標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片結(jié)構(gòu)示意放大圖；
[0027] 圖4是形貌測(cè)試片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖5是本發(fā)明一實(shí)施例的形貌測(cè)試片的形成方法流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 在【背景技術(shù)】中已經(jīng)提及，目前標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片和形貌測(cè)試片的用量很大，導(dǎo)致生產(chǎn)成 本較高?；诖?，本申請(qǐng)發(fā)明人將標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片回收并利用為形貌測(cè)試片，以降低生產(chǎn)成本。 但處理的難點(diǎn)有兩個(gè)：一是標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片經(jīng)過(guò)測(cè)量摻雜區(qū)后，標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片表面已布滿了深度 約為10微米的探測(cè)針孔（圖1，圖2)。二是探針的主要成分為鎢，探測(cè)針孔附近會(huì)有鎢成 分的殘留污染?，F(xiàn)在常用的回收再利用方法是將標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片回收，然后進(jìn)行研磨處理，以去 除摻雜區(qū)上的探測(cè)針孔，之后，將其轉(zhuǎn)化成形貌測(cè)試片。這種通過(guò)研磨的方法回收再利用標(biāo) 準(zhǔn)監(jiān)控片的方法，會(huì)造成一定數(shù)量的碎片、劃傷等不良，使得標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片的利用率不高。
[0030] 以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利要 求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非 精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0031] 圖1?圖4是本發(fā)明一實(shí)施例形貌測(cè)試片形成過(guò)程的器件結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是本 發(fā)明一實(shí)施例的形貌測(cè)試片的形成方法流程圖，結(jié)合圖1?圖5,本發(fā)明提供了一種形貌測(cè) 試片的形成方法，包括：
[0032] 步驟S10 :提供一待回收的標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片10,所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片10包括一半導(dǎo)體襯底 11及形成于所述半導(dǎo)體襯底上的摻雜區(qū)12 ;
[0033] 步驟S11 :清洗所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片10以去除所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片10上的雜質(zhì)；
[0034] 步驟S12 :在所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片10上形成一保護(hù)層14 ;
[0035] 步驟S13 :研磨所述保護(hù)層14但不暴露所述摻雜區(qū)12,形成形貌測(cè)試片20。
[0036] 本發(fā)明通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片進(jìn)行清洗以去除標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片10上的雜質(zhì)，然后形成保 護(hù)層并進(jìn)行研磨以使其平坦化，從而將標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片再利用為形貌測(cè)試片，提高了標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控 片的回收利用率，降低了生產(chǎn)成本。
[0037] 下面結(jié)合圖1至圖4詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的形貌測(cè)試片的形成方法。
[0038] 首先，執(zhí)行步驟S10,提供一待回收的標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片10,所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片10包括一半 導(dǎo)體襯底11及設(shè)置于所述半導(dǎo)體襯底11上的摻雜區(qū)12。本實(shí)施例中，所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片10 是離子注入工藝的標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片。利用標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片10進(jìn)行離子注入工藝監(jiān)控時(shí)，使用鎢探針 將摻雜區(qū)12與外接電路相連以進(jìn)行阻值量測(cè)，根據(jù)摻雜區(qū)12的阻值穩(wěn)定程度來(lái)判斷離子 注入的穩(wěn)定性。由于使用了鎢探針，因此所述摻雜區(qū)12上殘留有探測(cè)針孔13,所述探測(cè)針 孔13分布在所述摻雜區(qū)12表面，探測(cè)針孔13的深度通常是10微米左右，造成半導(dǎo)體襯底 11表面凹凸不平，無(wú)法直接作為后段制程的形貌測(cè)試片使用。
[0039] 接著，執(zhí)行步驟S11，清洗所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片10以去除所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片10上的雜 質(zhì)，根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的清洗液，例如，本實(shí)施例中，使用了鎢探針測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片10 的阻值，故，標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片10上具有鎢殘留，為此需要采用去除鎢殘留的清洗液進(jìn)行清洗。優(yōu) 選實(shí)施例中，采用濕法清洗（Wet Clean)工藝，具體地說(shuō)，使用第一清洗液、第二清洗液、第 三清洗液清洗所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片10。所述第一清洗液為氨水與雙氧水的混合溶液即SC1， 通過(guò)氧化和微蝕刻方法來(lái)去除標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片10表面的顆粒物；所述第二清洗液為鹽酸與雙 氧水的混合溶液即SC2,用于溶解堿金屬離子和鋁、鐵及鎂之氫氧化物，另外鹽酸中氯離子 與殘留金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)形成易溶于水溶液的絡(luò)合物，可徹底去除金屬污染物，標(biāo)準(zhǔn) 監(jiān)控片10上的鎢殘留就是通過(guò)第二清洗液去除的；所述第三清洗液為稀釋氫氟酸水溶液 (DHF)，稀釋氫氟酸水溶液被用以去除原生保護(hù)層及SCI和SC2溶液清洗后雙氧水在晶圓表 面上氧化生成的一層化學(xué)保護(hù)層。通過(guò)上述清洗步驟，可以較佳的控制標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片的清潔 度。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，也可以只采用上述清洗液中的一種或者兩種。
[0040] 接著，執(zhí)行步驟S12,在所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片10上形成一保護(hù)層14,所述保護(hù)層14優(yōu) 選為二氧化硅層，由于所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片10表面有探測(cè)針孔13,根據(jù)表面復(fù)制效應(yīng)，二氧 化硅層生長(zhǎng)得并不平坦。所述保護(hù)層14的形成方法可以利用等離子體化學(xué)氣相沉積技 術(shù)（PCVD，Plasma Chemical Vapor Deposition)或低壓化學(xué)氣相沉積技術(shù)（LPCVD，Low Pressure Chemical Vapor Deposition)形成物理特征與娃相近的二氧化娃層，二氧化娃 層的厚度需要考慮到覆蓋探測(cè)針孔的深度，以及留給下一步化學(xué)機(jī)械研磨（CMP)工藝的余 量，即所述保護(hù)層14的厚度大于探測(cè)針孔13的深度與研磨厚度之和。
[0041] 最后，執(zhí)行步驟S23,研磨所述保護(hù)層14但不暴露出所述摻雜區(qū)12,形成形貌測(cè)試 片20。所述研磨方法可以是化學(xué)機(jī)械研磨，以使所述形貌測(cè)試片20的表面平坦化。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明的另一面，還提供一種采用上述方法形成的形貌測(cè)試片20。可利用該 形貌測(cè)試片20進(jìn)行形貌測(cè)試，以確認(rèn)后段制程（BE0L)研發(fā)過(guò)程中設(shè)計(jì)工藝是否達(dá)到要求。 [0043] 綜上所述，本發(fā)明的形貌測(cè)試片及其形成方法，通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片進(jìn)行清洗、形成 保護(hù)層、再研磨的方法回收，并再利用為后段制程的形貌測(cè)試片，提高了標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片的回收 利用率降低了生產(chǎn)成本。
[0044] 上述描述僅是對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述，并非對(duì)本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā) 明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護(hù) 范圍。
【權(quán)利要求】
1. 形貌測(cè)試片的形成方法，其特征在于，包括： 提供一待回收的標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片，所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片包括一半導(dǎo)體襯底及設(shè)置于所述半導(dǎo)體 襯底上的摻雜區(qū)； 清洗所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片以去除所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片上的雜質(zhì)； 在所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片上形成一保護(hù)層； 研磨所述保護(hù)層但不暴露出所述摻雜區(qū)，形成形貌測(cè)試片。
2. 如權(quán)利要求1所述形貌測(cè)試片的形成方法，其特征在于，所述保護(hù)層為二氧化硅層。
3. 如權(quán)利要求1所述形貌測(cè)試片的形成方法，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片是用于離 子注入工藝的標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片。
4. 如權(quán)利要求3所述形貌測(cè)試片的形成方法，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片的摻雜區(qū) 上殘留有探測(cè)針孔。
5. 如權(quán)利要求4所述形貌測(cè)試片的形成方法，其特征在于，所述保護(hù)層的厚度大于探 測(cè)針孔的深度與研磨厚度之和。
6. 如權(quán)利要求1所述形貌測(cè)試片的形成方法，其特征在于，清洗所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片的步 驟包括： 使用第一清洗液清洗所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片； 使用第二清洗液清洗所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片；以及 使用第三清洗液清洗所述標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控片。
7. 如權(quán)利要求6所述形貌測(cè)試片的形成方法，其特征在于，所述第一清洗液為氨水與 雙氧水的混合溶液。
8. 如權(quán)利要求6所述形貌測(cè)試片的形成方法，其特征在于，所述第二清洗液為鹽酸與 雙氧水的混合溶液。
9. 如權(quán)利要求6所述形貌測(cè)試片的形成方法，其特征在于，所述第三清洗液為稀釋的 氫氟酸溶液。
10. -種形貌測(cè)試片，其特征在于，采用如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的方法形成。
【文檔編號(hào)】H01L21/66GK104157587SQ201410390809
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】邱裕明 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司