一种富硼层和硼硅玻璃层的快速无损椭偏测试方法技术

本发明专利技术提供一种富硼层和硼硅玻璃层的快速无损椭偏测试方法，具体地，所述制备方法包括：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；基于第一性原理，得到样品A富硼层主要成分的光学性质，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、样品A富硼层富硼层的厚度、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。本发明专利技术具有快速、无损、准确测量的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种富硼层和硼硅玻璃层的快速无损椭偏测试方法
本专利技术涉及测量领域，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。
技术介绍
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。一般在扩散过程中采用高温原位氧化来去除BRL。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。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。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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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：(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；(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。(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。在另一优选例中，所述的步骤b还包括：建立SiB6晶体模型。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。在另一优选例中，所述A片的制备步骤包括：(I)采用标准的RCA法清洗双面抛光硅片；(II)HF水溶液去除双面抛光硅片表面原生氧化层；(III)对硅片进行硼扩散处理，制得含有富硼层的样品；(IV)用HF水溶液去除样品的硼硅玻璃层得到A片。在另一优选例中，所述B片的制备步骤包括：(i)采用标准的RCA法清洗双面抛光硅片；(ii)HF水溶液去除双面抛光硅片表面原生氧化层；(iii)对硅片进行硼扩散处理制得含有富硼层的样品即B片。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。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。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。在另一优选例中，所述HF水溶液的为8-15vt％的HF水溶液。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。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。在另一优选例中，所述硼源是BBr3。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。应理解，在本专利技术范围内中，本专利技术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。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。图3为实施例2中，样品不同位置的BRL层对应的n曲线图。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。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。具体实施方式本专利技术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。术语：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专利技术所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。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。一种富硼层和硼硅玻璃层的快速无损椭偏测试方法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：(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；(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(专利技术人能否将步骤b详细描述一番，进而作为专利技术点)(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。A片的制备步骤包括：(I)采用标准的RCA法清洗双面抛光硅片；(II)HF水溶液去除双面抛光硅片表面原生氧化层；(III)对硅片进行硼扩散处理，制得含有富硼层的样品；(IV)用HF水溶液去除样品的硼硅玻璃层得到A片。其中，所述HF水溶液的为8-15vt％的HF水溶液。B片的制备的制备步骤包括：(i)采用标准的RCA法清洗双面抛光硅片；(ii)HF水溶液去除双面抛光硅片表面原生氧化层；(iii)对硅片进行硼扩散处理制得含有富硼层的样品即B片。其中，所述HF水溶液的为8-15vt％的HF水溶液。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。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。本专利技术的的椭偏测试方法，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。本专利技术的主要优点包括:(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。(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。(3)通过拟合得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种富硼层和硼硅玻璃层的快速无损椭偏测试方法，其特征在于，所述椭偏测试方法包括步骤：(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；(b)基于第一性原理密度泛函方法，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；(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。

【技术特征摘要】
1.一种富硼层和硼硅玻璃层的快速无损椭偏测试方法，其特征在于，所述椭偏测试方法包括步骤：(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；(b)基于第一性原理密度泛函方法，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；(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。2.如权利要求1所述的椭偏测试方法，其特征在于，所述A片的制备步骤包括：(I)采用标准的RCA法清洗双面抛光硅片；(II)HF水溶液去除双面抛光硅片表面原生氧化层；(III)对硅片进行硼扩散处理，制得含有富硼层的样品；(IV)用HF水溶液去除样品的硼硅玻璃层得到A片。3.如权利要求1所述的椭偏测试方法，其特征在于，所述B片的制备步骤包括：(i)采用标准的RCA法清洗双面抛光硅片；(ii)HF水溶液去除双面抛光硅片表面原生氧化层；(ii...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾俞衡，叶继春，廖明墩，王丹，闫宝杰，杨熹，高平奇，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33