[发明专利]使用X-射线特征谱对SiGe薄膜进行定量分析的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路工艺方法，尤其涉及一种使用X-射线特征谱对SiGe(锗硅)薄膜进行定量分析的方法。

背景技术

目前，在集成电路工艺领域，对于SiGe薄膜的成分测定和质量保证监控通常直接利用SIMS(二次离子质谱仪)进行深度与原子百分比的测定，测量准确度高，但由于SIMS机器昂贵，普及程度低以及测量成本高，在只能委外分析的情况下，如需要对生产线进行定期检测，工艺成本将会激增。

此外，X-射线特征谱(EDS)在原理上和对其它材料(不包括SiGe薄膜)的定量分析中，已经证明这是一个稳定，可靠的技术。在可探测的范围内，其精度不亚于SIMS定量分析。

所以在现有的TEM(透射电镜)/EDS(X-射线色散谱仪)中，使用X-射线特征谱对SiGe薄膜进行定量分析，是对SiGe薄膜项目和X-射线特征谱对材料定量分析的技术空白进行填补。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种使用X-射线特征谱对SiGe薄膜进行定量分析的方法，该方法填补了SiGe薄膜项目和X-射线特征谱对材料定量分析的技术空白，该方法过程简单、可操作性强，大大降低了生产费用，并提高效率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种使用X-射线特征谱对SiGe薄膜进行定量分析的方法，包含以下步骤：

(1)使用化学气相沉积SiGe标准多层渐变薄膜作为标准样品；

(2)使用二次离子质谱仪测定标准样品的成分，并作为SiGe的X-射线特征谱分析中的标准成分；

(3)对SiGe标准多层渐变薄膜进行多点的等厚度X-射线特征谱定量分析，参照步骤(2)中二次离子质谱仪测定的标准成分数据，获得其Si，Ge的X-射线特征谱与SiGe厚度的关系；

(4)将化学气相沉积工艺完成后的SiGe薄膜制成透射电镜样品，进行多点的等厚度X-射线特征谱定量分析，根据步骤(3)得到的SiGe标准多层渐变薄膜X-射线特征谱与SiGe厚度的关系，使用定量分析公式及系数修正，最终获得工艺SiGe薄膜的Si，Ge原子百分比与厚度的关系。

步骤(1)中所述SiGe标准多层渐变薄膜为八层SiGe薄膜，每层的成分比不同，Ge的原子百分比范围从0.1at％-35at％，每层厚度为400埃。

步骤(3)中采用斜线取点法来增加定量分析精度。

步骤(4)中所述定量分析公式及系数为：

工艺SiGe薄膜：C_Si/C_Ge＝K_SiGe I_si/I_Ge

SiGe标准多层渐变薄膜：C_Si/C_Ge＝K_SiGe I_si/I_Ge

其中，C_si，C_Ge是Si，Ge的定量成分；I_si，I_Ge是Si，Ge X-射线特征谱的积分强度；系数K_SiGe是SiGe的Cliff-Lorimer因子，从SiGe标准多层渐变薄膜X-射线特征谱的实验数据中获得。所述系数K_SiGe是ZAF因子的函数，也可以从理论计算中获得，Z：原子序数，A：X-射线吸收，F：X-射线荧光辐射。

步骤(3)和步骤(4)中所述进行多点的等厚度的X-射线特征谱定量分析采用20点的等厚度的X-射线特征谱定量分析。

和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明在现有的TEM(透射电镜)/EDS(X-射线色散谱仪)的基础上，发展一套定量分析方法，以用于SiGe的成分分析，部分代替原来利用SIMS的分析方法。本发明是对SiGe薄膜项目和X-射线特征谱对材料定量分析的技术空白进行填补。本发明方法过程简单、可操作性强，在保持测量精度的基础上对生产线上SiGe薄膜工艺进行定期监控。而且分析周期短，分析费用相对较低，从而大大降低了生产费用，并提高效率。

附图说明

图1是本发明SIMS成分标定与等厚度X-射线特征谱定量分析对比的示意图；

图2是本发明的SiGe标准多层渐变薄膜TEM样品的示意图；

图3是本发明中采用斜线取点法对SiGe标准多层渐变薄膜TEM样品进行EDS定量分析的示意图；

图4是本发明中SiGe标准多层渐变薄膜的Si，Ge的X-射线特征谱(标准特征谱)的示意图；