技术领域
[0001] 本
发明涉及测量领域，具体地，涉及一种应用于富硼层和硼硅玻璃层的快速无损椭偏测试方法。
背景技术
[0002] 富硼层(BRL)和Si的
热膨胀系数不一样，在高温推进及降温过程中，高厚度的BRL层就会在硅表面诱生
缺陷，使
硅片载流子的寿命急剧降低。因此，在扩散过程中有效控制BRL层的厚度及彻底去除BRL层非常重要。
[0003] 一般在扩散过程中采用高温原位
氧化来去除BRL。
[0004] 准确知道BRL的厚度有利于后氧化工艺的控制。现表征BRL层厚度常采用透射
电子显微镜(TEM)、扫描显微镜(SEM)、电化学-电容(ECV)等方法来表征，进而获得其厚度并研究其相关的性质。但上述方法会破坏样品，制样麻烦，费时较长且测试
费用昂贵。同时，相对于传统方法，椭偏法还可以获得BRL层、硼硅玻璃层的光学参数(n、k)，光学参数可以反映
薄膜材料的性质。
[0005] 此外，硼硅玻璃层(硼硅玻璃层)也无法通过常规方法进行快速分析测试。不利于后继工艺的处理。
[0006] 综上，本领域迫切需要开发一种兼具快速测量、测量
精度高等功能的应用于富硼层和硼硅玻璃层的快速无损椭偏测试方法。
发明内容
[0007] 本发明的目的是开发一种兼具快速测量、准确测量等功能的应用于富硼层和硼硅玻璃层的快速无损椭偏测试方法。
[0008] 本发明的第一方面提供一种应用于富硼层和硼硅玻璃层的快速无损椭偏测试方法，所述椭偏测试方法包括步骤：
[0009] (a)采用椭偏分析仪测试样品A，得到样品A的Ψ(A)-λ曲线、采用椭偏分析仪测试样品B，得到样品B的Ψ(B)-λ曲线；
[0010] (b)基于第一性原理
密度泛函方法，CASTEP计算得到样品A富硼层中，SiB6晶体的光学性质，并导出富硼层不同波段对应的折射率和吸光系数曲线、结合椭偏的数值分析，求解得到样品A富硼层的厚度、折射率和
消光系数。
[0011] (c)将样品A富硼层的厚度、折射率和消光系数带入样品B的Ψ(B)-λ曲线，通过拟合分析得到样品B硼硅玻璃层的厚度、折射率和消光系数。
[0012] 在另一优选例中，所述的步骤b还包括：建立SiB6晶
体模型。
[0013] 在另一优选例中，所述的步骤b还包括：
迭代拟合实测BRL层的Ψ-λ曲线。
[0014] 在另一优选例中，所述A片的制备步骤包括：
[0015] (I)采用标准的RCA法清洗双面
抛光硅片；
[0016] (II)HF
水溶液去除双面抛光硅片表面原生氧化层；
[0017] (III)对硅片进行硼扩散处理，制得含有富硼层的样品；
[0018] (IV)用HF水溶液去除样品的硼硅玻璃层得到A片。
[0019] 在另一优选例中，所述B片的制备步骤包括：
[0020] (i)采用标准的RCA法清洗双面抛光硅片；
[0021] (ii)HF水溶液去除双面抛光硅片表面原生氧化层；
[0022] (iii)对硅片进行硼扩散处理制得含有富硼层的样品即B片。
[0023] 在另一优选例中，所述的硼扩散处理包括步骤：预沉积、和推进。
[0024] 在另一优选例中，所述的预沉积包括：将除双面抛光硅片表面原生氧化层的硅片放入扩散炉内进行加热，并通入氮气和硼源。
[0025] 在另一优选例中，所述的预沉积处理中，加热
温度为700-900℃、沉积时间为10-60分钟、氮气的流量为1400-1600sccm、硼源的流量为50-90sccm。
[0026] 在另一优选例中，所述HF水溶液的为8-15vt％的HF水溶液。
[0027] 在另一优选例中，所述椭偏分析仪的
光源选自下组：卤钨灯的白光源、氙放电灯的白光源、
激光器的单色光源或其组合。
[0028] 在另一优选例中，所述的硼源选自下组：B2H6、BBr3、BCl3、BN、H3BO3或其组合。
[0029] 在另一优选例中，所述硼源是BBr3。
[0030] 在另一优选例中，所述硼扩散处理后，富硼层硼
原子浓度＞1020atoms/cm3。
[0031] 应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如
实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
附图说明
[0032] 图1为实施例1中，BRL层厚度对应的Ψ-λ曲线图，即Ψ(A)-λ曲线图。
[0033] 图2为实施例1中，BRL层对应的n和k图，其中，n是折射率、k是消光系数。
[0034] 图3为实施例2中，样品不同
位置的BRL层对应的n曲线图。
[0035] 图4为实施例3中，BRL层和BSG层厚度对应的Ψ-λ曲线图，即Ψ(B)-λ曲线图。
[0036] 图5为实施例3中，BSG层对应的n和k图，其中，n是折射率、k是消光系数。
具体实施方式
[0037] 本
发明人经过广泛而深入的研究，首次开发了一种兼具快速测量、准确测量等功能的应用于富硼层和硼硅玻璃层的快速无损椭偏测试方法。通过椭偏分析仪分别对样品A和样品B进行分析，得到Ψ(A)-λ和Ψ(B)-λ，基于第一性原理，拟合分析，得到样品A富硼层的厚度、折射率和消光系数、样品B硼硅玻璃层的厚度、折射率和消光系数。
[0038] 术语：
[0039] 除非另有定义，否则本文中所用的全部技术与科学术语均如本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0040] 术语“推进”意为：硼源沉积后，硅片表面硼原子浓度高而硅片体内硼原子浓度低，硼原子由于浓度差作用从表面向体内进行扩散的行为。
[0041] 一种富硼层和硼硅玻璃层的快速无损椭偏测试方法
[0042] 一种富硼层和硼硅玻璃层的快速无损椭偏测试方法包括步骤：
[0043] (a)采用椭偏分析仪测试样品A，得到样品A的Ψ(A)-λ曲线、采用椭偏分析仪测试样品B，得到样品B的Ψ(B)-λ曲线；
[0044] (b)基于第一性原理密度泛函方法，CASTEP计算得到样品A富硼层中，SiB6晶体的光学性质，并导出富硼层不同波段对应的折射率和吸光系数曲线、结合椭偏的数值分析，求解得到样品A富硼层的厚度、折射率和消光系数(发明人能否将步骤b详细描述一番，进而作为发明点)
[0045] (c)将样品A富硼层的厚度、折射率和消光系数带入样品B的Ψ(B)-λ曲线，通过拟合分析得到样品B硼硅玻璃层的厚度、折射率和消光系数。
[0046] A片的制备步骤包括：
[0047] (I)采用标准的RCA法清洗双面抛光硅片；
[0048] (II)HF水溶液去除双面抛光硅片表面原生氧化层；
[0049] (III)对硅片进行硼扩散处理，制得含有富硼层的样品；
[0050] (IV)用HF水溶液去除样品的硼硅玻璃层得到A片。
[0051] 其中，所述HF水溶液的为8-15vt％的HF水溶液。
[0052] B片的制备的制备步骤包括：
[0053] (i)采用标准的RCA法清洗双面抛光硅片；
[0054] (ii)HF水溶液去除双面抛光硅片表面原生氧化层；
[0055] (iii)对硅片进行硼扩散处理制得含有富硼层的样品即B片。
[0056] 其中，所述HF水溶液的为8-15vt％的HF水溶液。
[0057] 硼扩散处理包括步骤：预沉积、和推进，其中所述的硼源选自下组：B2H6、BBr3、BCl3、BN、H3BO3或其组合，更佳地，所述的硼源是BBr3，所述硼扩散处理后，富硼层硼原子浓度＞1020atoms/cm3，所述椭偏分析仪的光源选自下组：卤钨灯的白光源、氙放电灯的白光源、激光器的单色光源或其组合。
[0058] 预沉积包括：将除双面抛光硅片表面原生氧化层的硅片放入扩散炉内进行加热，并通入氮气和硼源。所述的预沉积处理中，加热温度为700-900℃、沉积时间为10-60分钟、氮气的流量为1400-1600sccm、硼源的流量为50-90sccm。
[0059] 本发明的的椭偏测试方法，具体地，所述的椭偏测试方法具有快速准确监控BRL的厚度和性质，避免引入晶格缺陷，有利于及时了解沉积层的性质和厚度，为精确控制硼扩散的分布曲线提供指导。
[0060] 本发明的主要优点包括:
[0061] (1)能够快速测定样品A富硼层的厚度、折射率和消光系数；样品B硼硅玻璃层的厚度、折射率和消光系数。
[0062] (2)通过测试富硼层的厚度、硼硅玻璃层的厚度，有利于指导后续推进和后氧化工艺，进而精确控制硼扩散的分布曲线。
[0063] (3)通过拟合得出富硼层和硼硅玻璃层的折射率(n)和吸光系数(K)值，能够间接反映薄膜的组分和性质。
[0064] (4)通过测试富硼层和硼硅玻璃层的厚度，控制BBr3源的量，避免生成过厚的富硼层，造成晶格缺陷，降低器件的性能。
[0065] (5)本发明的测试方法对样品伤害小且价格低廉。
[0066] (6)本发明的测试方法能够对样品进行全面的扫描。
[0067] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下面实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。
[0068] 实施例1：
[0069] 首先将硅片采用标准的RCA法清洗干净，用体积分数为10％的HF水溶液去除表面原生氧化层；接着，将扩散炉升温到800℃，将清洗的硅片放置到
石英舟，然后将载有硅片的石英舟放置到扩散炉中进行硼源沉积、推进过程；取出样品，用体积分数为10％的HF水溶液去除表面的硼硅玻璃层，氮气吹干后进行椭偏测试，拟合富硼层(BRL)对应的n和k值。
[0070] 如图1和图2所示，其中，图1为BRL层厚度对应的Ψ-λ曲线图，即Ψ(A)-λ曲线图。图2为BRL层对应的n和k图，其中，n是折射率、k是消光系数。
[0071] 实施例2：
[0072] 首先将硅片采用标准的RCA法清洗干净，用体积分数为10％的HF水溶液去除表面原生氧化层；接着，将扩散炉升温到800℃，将清洗的硅片放置到石英舟，然后将载有硅片的石英舟放置到扩散炉中进行硼源沉积、推进过程；取出样品，用体积分数为10％的HF水溶液去除表面的硼硅玻璃层，氮气吹干后进行椭偏测试，测试样品对
角线上不同厚度的富硼层，拟合不同厚度及其对应的n值。
[0073] 如图3所示，其中，图3是样品不同位置的BRL层对应的n曲线图，由图3可知，由于硼扩散的不均匀，不同位置的BRL层的光学性质并不相同，反映在其n、k值上有显著的差异。
[0074] 实施例3：
[0075] 首先将硅片切成4*4cm2的方
块，样品采用标准的RCA法清洗干净，用体积分数为10％的HF水溶液去除表面原生氧化层；接着，将扩散炉升温到800℃，样品放置到扩散炉中进行B源沉积、推进、无后氧化过程；取出样品，氮气吹干后，将样品沿对角线分成对称的两个样品A和B，把样品A用体积分数为10％的HF水溶液去除表面的硼硅玻璃层，B样品不用HF处理，进行椭偏测试，拟合富硼层、硼硅玻璃层厚度分别为22.3nm和116.7nm及硼硅玻璃层对应的n和k。
[0076] 如图4和图5所示，其中，图4是BRL层和BSG层厚度对应的Ψ-λ曲线图，即Ψ(B)-λ曲线图，图5是BSG层对应的n和k图，其中，n是折射率、k是消光系数。
[0077] 由图4以及图5可知：通过本
申请的方法，可以很好地拟合BRL/BSG叠层薄膜的椭偏曲线，并从中提取出BSG层的n、k值。
[0078] 在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或
修改，这些等价形式同样落于本申请所附
权利要求书所限定的范围。
