乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)結(jié)構(gòu)及檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體制造中乙硼烷質(zhì)量檢 測(cè)結(jié)構(gòu)及檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 磷硅玻璃（PSG)由于具有良好的阻擋濕氣和堿性離子等作用，普遍用于半導(dǎo)體制 造過程中的介電隔離層和鈍化層工藝中。但是，磷硅玻璃在集成電路中的臺(tái)階覆蓋能力有 限，特別是在作為介質(zhì)隔離層使用時(shí)，通常需要通過高溫回流的方式使其平坦化達(dá)到較佳 水平，回流最佳溫度在1000~1200°C之間，此溫度對(duì)于整個(gè)產(chǎn)品制造工藝來說偏高，會(huì)改 變器件結(jié)構(gòu)特征尺寸。為了達(dá)到更好的平坦化效果，降低回流溫度，在先進(jìn)工藝中開發(fā)出 摻硼的磷硅玻璃（BPSG)。與不摻硼的磷硅玻璃相比，摻硼的磷硅玻璃可以使回流溫度降低 100~200°C，并且，摻硼的磷硅玻璃防止離子沾污能力增強(qiáng)，同時(shí)在進(jìn)行等離子刻蝕時(shí)具 有更佳的刻蝕選擇比。
[0003] 摻硼的磷硅玻璃（BPSG)通常采用化學(xué)汽相淀積（CVD)工藝生長(zhǎng)，采用主要成分為 硅烷（SiH4)、乙硼烷（B2H6)、磷烷（PH3)的氣體氧化淀積形成。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，乙硼烷是一種極 不穩(wěn)定的特氣，必須在嚴(yán)格的儲(chǔ)存條件下保存，即便在室溫的情況下，瓶裝的純乙硼烷每月 要分解10~20%，一旦溫度高于室溫達(dá)到40°C以上，乙硼烷會(huì)分解成丁硼烷（B4H1Q)、戊硼 烷（B5H9)、已硼烷（B6H1Q)等高價(jià)硼烷。
[0004] 對(duì)于乙硼燒的質(zhì)量，通常是利用氣相色譜法（GasChromatography，簡(jiǎn)稱GC)或傅 氏轉(zhuǎn)換紅外線光譜分析儀（FourierTransforminfraredspectroscopy，簡(jiǎn)稱FTIR)來檢 測(cè)乙硼烷的化學(xué)分子，從而判斷乙硼烷的含量和分解情況，以此判斷乙硼烷質(zhì)量是否符合 工藝要求。但此檢測(cè)方法費(fèi)用昂貴，時(shí)間較長(zhǎng)，無法形成長(zhǎng)期高頻的監(jiān)控手段。如何結(jié)合半 導(dǎo)體制程，使乙硼烷的檢測(cè)成本更低、監(jiān)控效果更佳是本行業(yè)技術(shù)人員亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有的檢測(cè)方法費(fèi)用昂 貴，時(shí)間較長(zhǎng)的問題。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)方法，包括：
[0007] 提供一半導(dǎo)體襯底；
[0008] 在所述半導(dǎo)體襯底上形成一介質(zhì)層；
[0009] 采用包含乙硼烷的材料在所述介質(zhì)層上形成一摻硼的磷硅玻璃；
[0010] 進(jìn)行回流工藝，形成一乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)結(jié)構(gòu)；
[0011] 檢測(cè)所述乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)結(jié)構(gòu)中是否出現(xiàn)缺陷，以判斷乙硼烷的質(zhì)量是否符合要 求。
[0012] 可選的，在所述的乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)方法中，采用顯微鏡檢測(cè)所述乙硼烷質(zhì)量檢測(cè) 結(jié)構(gòu)正面是否出現(xiàn)空洞，如果出現(xiàn)空洞則推測(cè)所述乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)分層。
[0013] 可選的，在所述的乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)方法中，如果所述乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)結(jié)構(gòu)正面出 現(xiàn)空洞，再對(duì)所述乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行斷面分析，以進(jìn)一步確定所述乙硼烷質(zhì)量檢測(cè) 結(jié)構(gòu)中是否出現(xiàn)分層。
[0014] 可選的，在所述的乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)方法中，如果所述乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)結(jié)構(gòu)中出現(xiàn) 分層，再采用氣相色譜法或傅氏轉(zhuǎn)換紅外線光譜分析儀檢測(cè)所述乙硼烷的成分。
[0015] 可選的，在所述的乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)方法中，所述半導(dǎo)體襯底是顆粒樣片或陪片。
[0016] 可選的，在所述的乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)方法中，所述介質(zhì)層是二氧化硅、氮化硅、氮氧 化硅或多晶硅中的一種或其任意組合。
[0017] 可選的，在所述的乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)方法中，通過化學(xué)氣相淀積工藝在所述介質(zhì)層 上形成摻硼的磷硅玻璃。
[0018] 可選的，在所述的乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)方法中，通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積工藝 在所述介質(zhì)層上形成摻硼的磷硅玻璃。
[0019] 可選的，在所述的乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)方法中，所述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積工藝 采用的化學(xué)氣相源包含硅烷、乙硼烷和磷烷。
[0020] 可選的，在所述的乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)方法中，所述乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)結(jié)構(gòu)中摻硼的磷 硅玻璃的厚度為所述乙硼烷用于制作的產(chǎn)品片中摻硼的磷硅玻璃的厚度的1. 5~3倍。
[0021] 可選的，在所述的乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)方法中，所述摻硼的磷硅玻璃的厚度為 3000~20000A,
[0022] 本發(fā)明還提供一種乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)結(jié)構(gòu)，包括：半導(dǎo)體襯底、介質(zhì)層以及采用包含 乙硼烷的材料形成并經(jīng)過回流的摻硼的磷硅玻璃，所述介質(zhì)層形成于所述半導(dǎo)體襯底上， 所述摻硼的磷硅玻璃形成于所述介質(zhì)層上。
[0023] 可選的，在所述的乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)結(jié)構(gòu)中，所述半導(dǎo)體襯底是顆粒樣片或陪片。
[0024] 可選的，在所述的乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)結(jié)構(gòu)中，所述介質(zhì)層是二氧化硅、氮化硅、氮氧 化硅或多晶硅中的一種或其任意組合。
[0025] 可選的，在所述的乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)結(jié)構(gòu)中，所述乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)結(jié)構(gòu)中摻硼的磷 硅玻璃的厚度為所述乙硼烷用于制作的產(chǎn)品片中摻硼的磷硅玻璃的厚度的1. 5~3倍。
[0026] 可選的，在所述的乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)結(jié)構(gòu)中，所述摻硼的磷硅玻璃的厚度為 3000~20()00A。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)結(jié)構(gòu)及檢測(cè)方法，在介質(zhì)層上淀積 BPSG并回流，再檢測(cè)BPSG中是否存在缺陷進(jìn)而判斷B2H6質(zhì)量，可用于對(duì)B2H6來料及保質(zhì)期 的檢測(cè)，步驟簡(jiǎn)單，成本較低；并且，該檢測(cè)方法可以采用與正式產(chǎn)品的半導(dǎo)體制程一致的 流程，將B2H6對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的影響體現(xiàn)的更加準(zhǔn)確，不受GC或FTIR采樣及分析誤差影響；此 外，利用所述乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)后，還可將摻硼的磷硅玻璃以及介質(zhì)層去除掉， 使得該半導(dǎo)體襯底可以重復(fù)利用，以進(jìn)一步降低成本。
【附圖說明】
[0028] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例的乙硼烷質(zhì)量的檢測(cè)方法的流程示意圖；
[0029] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中半導(dǎo)體襯底的剖面圖；
[0030] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例中形成介質(zhì)層后的剖面圖；
[0031] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例中形成摻硼的磷硅玻璃后未出現(xiàn)缺陷的剖面圖；
[0032] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例中形成摻硼的磷硅玻璃后出現(xiàn)缺陷的俯視圖；
[0033] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例中形成摻硼的磷硅玻璃后出現(xiàn)缺陷的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 在【背景技術(shù)】中已經(jīng)提及，乙硼烷（B2H6)是一種極不穩(wěn)定的特氣，一旦溫度達(dá)到 40°C以上，其會(huì)分解成丁硼烷（BA。)、戊硼烷（B5H9)、已硼烷（B6H1(])等高價(jià)硼烷。發(fā)明人 進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，采用這些質(zhì)量不佳的乙硼烷形成摻硼的磷硅玻璃（BPSG)時(shí)，這些高價(jià)硼烷在 CVD過程中會(huì)出現(xiàn)分子聚集，與襯底的接觸不佳，高溫回流后容易出現(xiàn)分層現(xiàn)象，使器件參 數(shù)失效，影響器件可靠性。
[0035] 為此，本發(fā)明結(jié)合半導(dǎo)體制程的特點(diǎn)，提供一種乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)結(jié)構(gòu)及檢測(cè)方法， 使乙硼烷的檢測(cè)成本更低、監(jiān)控效果更佳。
[0036] 參見圖1所示，本實(shí)施例提供的乙硼烷質(zhì)量的檢測(cè)方法，包括：
[0037] S11 :提供一半導(dǎo)體襯底；
[0038] S12 :在所述半導(dǎo)體襯底上形成一介質(zhì)層；
[0039] S13:采用包含乙硼烷（B2H6)的材料在所述介質(zhì)層上形成一摻硼的磷硅玻璃 (BPSG)；
[0040] S14 :進(jìn)行回流工藝，形成一乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)結(jié)構(gòu)；
[0041] S15 :檢測(cè)所述乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)結(jié)構(gòu)中是否出現(xiàn)缺陷，以判斷乙硼烷的質(zhì)量是否符 合要求。
[0042] 參見圖4所示，本實(shí)施例提供的乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)結(jié)構(gòu)，包括：半導(dǎo)體襯底100、介質(zhì) 層110以及采用包含乙硼烷的材料形成的摻硼的磷硅玻璃120,所述介質(zhì)層110形成于所述 半導(dǎo)體襯底100上，所述摻硼的磷硅玻璃120形成于所述介質(zhì)層110上。
[0043] 以下對(duì)本發(fā)明提出的乙硼烷質(zhì)量檢測(cè)結(jié)構(gòu)及檢測(cè)方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù) 下面說明和權(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、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0044] 結(jié)合圖1和圖2所示，首先，提供一半導(dǎo)體襯底100。所述半導(dǎo)體襯底100可以是 硅襯底，進(jìn)一步的，其可以是N型摻雜的硅襯底，也可以是P型摻雜的硅襯底。為降低生產(chǎn) 成本，可以采用顆粒樣片（檢測(cè)顆粒的樣片）或陪片（擋片）作為所述半導(dǎo)體襯底100,只 要沒有沾污和缺陷即可滿足檢測(cè)要求。
[0045] 結(jié)合圖1和圖3所示，接著，在所述半導(dǎo)體襯底100上形成一介質(zhì)層110。優(yōu)選方 案中，所述介質(zhì)層110與BPSG具有較佳的應(yīng)力匹配效果。更優(yōu)選的，所述介質(zhì)層110的厚 度與所述乙硼烷實(shí)際生產(chǎn)中用于制作的產(chǎn)品的