计量系统及使用计量系统的测量方法技术方案

一种厚度测量的方法，包括在半导体衬底内形成注入区。在半导体衬底的注入区上形成半导体层。在半导体衬底的注入区内产生调制自由载流子。在半导体层和在其中带有调制自由载流子的半导体衬底的注入区上提供探针光束。检测自半导体层和注入区反射的探针光束以确定半导体层的厚度。本发明专利技术实施例涉及计量系统及使用计量系统的测量方法。

【技术实现步骤摘要】
计量系统及使用计量系统的测量方法
本专利技术实施例涉及计量系统及使用计量系统的测量方法。
技术介绍
许多半导体器件的制造包括在半导体衬底上形成沉积层。沉积层具有受控制的组合和厚度。测量在半导体衬底上形成的沉积层的厚度已得以实践。用于此种层的厚度控制的测量技术被期望具有高精确度、简单、能够在短时间内测量且唯一地确定层厚度。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，提供了一种用于厚度测量的方法，包括：在半导体衬底中形成注入区；在所述半导体衬底的所述注入区上形成半导体层；在所述半导体衬底的所述注入区中产生调制自由载流子；在所述半导体层和所述半导体衬底的所述注入区上提供探针光束，在所述半导体衬底的所述注入区中具有所述调制自由载流子；以及检测从所述半导体层和所述注入区反射的所述探针光束以确定所述半导体层的厚度。根据本专利技术的另一实施例，还提供了一种用于厚度测量的方法，包括：掺杂半导体衬底以在所述半导体衬底中形成掺杂区；退火所述掺杂区；在所述半导体衬底的所述掺杂区上生长半导体层；光调所述半导体衬底的所述掺杂区；在所述半导体层和光调的所述掺杂区上提供探针光束；以及根据从所述半导体层和光调的所述掺杂区反射的所述探针光束的干涉信息评估所述半导体层的厚度。根据本专利技术的又一实施例，还提供了一种计量系统，包括：注入装置，配置为在半导体衬底中形成注入区；沉积装置，配置为在所述半导体衬底的所述注入区上形成半导体层；以及计量装置，所述计量装置包括：光调源，配置为在所述半导体衬底的所述注入区中产生调制自由载流子；探针源，配置为在所述半导体层和所述注入区上提供探针光束；以及探测器，配置为检测从所述半导体层和所述注入区反射的所述探针光束以确定所述半导体层的厚度。附图说明当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳地理解本专利技术的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或减小。图1是根据一些实施例的计量系统的框图。图2是根据一些实施例的评估在半导体衬底上形成的半导体层的厚度的方法流程图。图3A至图3C是根据一些实施例的在各个阶段制造半导体样本的方法的截面图。图4是根据一些实施例的图1中的计量装置和图3C中的半导体样本的示意图。图5A至图5E是根据一些实施例的使用图3中的半导体样本制造半导体器件的方法的各个阶段的截面图。图6是一些实施例中的图5E中的半导体器件的透视图。具体实施方式以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件以直接接触的方式形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术可在各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。而且，为了便于描述，在此可以使用诸如“在…下方”、“在…下面”、“下”、“在…之上”、“上”等空间相对术语以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，并且在此使用的空间相对描述符可以同样地作出相应的解释。本专利技术的实施例提供了一种计量系统和使用该计量系统评估在半导体衬底上形成的半导体层的厚度的一些方法。下面在评估在硅衬底上形成的硅层的情况下讨论这些实施例。本领域内普通技术人员中其中之一将意识到，本专利技术的实施例可施加到具有其他材料的其他半导体层和衬底。图1是根据一些实施例的计量系统100的框图，图2是根据一些实施例的评估在半导体衬底210上形成的半导体层220的厚度的方法流程图，且图3A至且3C是根据一些实施例的制造半导体样本200的方法在各个阶段的截面图。可施加计量系统100以评估在半导体衬底210上形成的半导体层220的厚度。参考图3A。提供了半导体衬底210。在一些实施例中，半导体衬底210包括未掺杂的块状硅。可使用适用于形成半导体器件的其他材料。可将其他材料，例如，Ⅲ族元素、Ⅴ族元素或其组合，用于半导体衬底210。例如，硅锗(SiGe)和砷化镓(GaAs)也可用于半导体衬底210。在一些实施例中，半导体衬底210的材料具有小于约6eV的带隙，且主张的范围并不在此方面受限。例如，Si的带隙大约是1.12eV，SiGe的带隙大约是1.12eV至1.86eV，GaAs的带隙大约是1.43eV且氮化镓(GaN)的带隙大约是3.5eV。参考图2和图3A。在操作10中，在半导体衬底210中形成注入区212。在一些实施例中，注入区212是掺杂区。换言之，半导体衬底210被掺杂以在其中形成掺杂区。在离子注入工艺中将掺杂剂作为离子注入半导体衬底210。在一些离子注入工艺中，离子束在半导体衬底210上方被光栅扫描。离子束中的一些离子被引进半导体衬底210的晶格结构。离子注入工艺的持续时间和密度(即半导体样本的总暴露)控制产生的掺杂剂的浓度。在注入工艺中使用的离子能量控制注入的深度。浓度和深度均是确定离子注入工艺的整体效果的因素。对于n型注入区，注入区212可使用n型掺杂剂掺杂，例如磷(P)或砷(As)。对于p型注入区，注入区212可使用p型掺杂剂掺杂，例如硼(B)，且主张的范围并不在此方面受限。参考图1和图3A。计量系统100包括注入装置110、沉积装置120和计量装置130。注入装置110被配置为在半导体衬底210中形成注入区212。在一些实施例中，注入装置110包括电离固体、液体或气体的离子源，提取这些离子的静电提取场，加速器装置，分析装置(在分析装置中，根据离子质量分开这些离子)和扫描装置以在目标上均匀地分配离子。取决于加速器孔径、磁体和它们各自的接地的布置，可使用三种配置(后分析配置、前分析配置和带有后加速的后分析配置)。在后分析配置的情况下，离子在质量分离前被加速至基本完全能量。因此，源(source)具有高电压且被远程控制，而其他部分接地且可直接访问。此配置还具有较大磁体以处理高离子能量以及改变磁体电流和带有变化能量的聚焦条件。离子束取决于加速器电压，导致高能量下的高电流。在前分析配置中，离子以大约15至40kV的能量被提取，然后被分析，且被加速至其预期能量。磁体可保持较小，且通过加速器电压的判断易进行能量变化(例如，注入控制剖面)。离子流对能量变化并不敏感。源的电力、冷却、真空和数据控制与分析部分电隔离。在带有后加速的后分析配置情况下，对于能量范围中的附加增长，通过在高电压上放置目标提供第二加速阶段。参考图1、图2和图3A。可通过在腔室内快速加热和冷却半导体衬底210执行离子注入操作后的掺杂剂活化。如图2的操作15所示，工艺是对半导体衬底210的注入区212的退火。在一些实施例中，图1的计量系统100可还包括退火装置115以对半导体衬垫210的注入区212退火。所属退火装置115可以是快速热退火设备或退火炉。在退火工艺中，掺杂剂离子扩散远离半导体衬底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于厚度测量的方法，包括：在半导体衬底中形成注入区；在所述半导体衬底的所述注入区上形成半导体层；在所述半导体衬底的所述注入区中产生调制自由载流子；在所述半导体层和所述半导体衬底的所述注入区上提供探针光束，在所述半导体衬底的所述注入区中具有所述调制自由载流子；以及检测从所述半导体层和所述注入区反射的所述探针光束以确定所述半导体层的厚度。

【技术特征摘要】
2016.01.29 US 15/010,9351.一种用于厚度测量的方法，包括：在半导体衬底中形成注入区；在所述半导体衬底的所述注入区上形成半导体层；在所述半导体衬底的所述注入区中产生调制自由载流子；在所述半导体层和所述半导体衬底的所述注入区上提供探针光束，在所述半导体衬底的所述注入区中具有所述调制自由载流子；以及检测从所述半导体层和所述注入区反射的所述探针光束以确定所述半导体层的厚度。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述半导体衬底和所述半导体层由相同的材料形成。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述半导体衬底的介电常数和所述半导体层的介电常数具有小于10-2的差异。4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：退火所述半导体衬底的所述注入区。5.根据权利要求1所述的方法，其中，通过使用外延工艺形成所述半导体层。6.根据权利要求1所述的方法，其中，产生所述调制自由载流子包括：提供泵浦光束；将所述泵浦光束调制成调制泵浦光束；和引导所...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪英杰，游明华，林逸宏，张哲荣，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71