[发明专利]一种多晶硅炉管工艺中控片的改进结构及其制备方法和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件加工工艺中控片的结构及其制备方法和使用方法，尤其涉及一种多晶硅炉管工艺中控片的改进结构及其制备方法和使用方法。

背景技术

在半导体的制造工艺中，为了保证炉管工艺的质量，在炉管工艺中需要使用控片对炉管内的工艺产品的颗粒数以及膜厚进行监控。

在现有的技术中，对于半导体结构中多晶硅的淀积是采用低压化学气相淀积的炉管进行工艺，在多晶硅炉管工艺中的控片一般采用硅-氧化硅的结构。该结构的制备方式如下：在硅衬底基片1’上使用热氧化的方法生长一层100纳米左右的二氧化硅2’层，形成的结构如图1所示。这样的结构使得控片与产品片表面性质相同，对反应气体有相同的吸附速度，从而能够保持控片与产品片的膜厚一致。

控片在后续的清洗过程中，采用的是氢氟酸来清洗硅片表面的二氧化硅层，由于，氢氟酸对于二氧化硅的刻蚀速度很快，因此，在对控片进行清洗时，及其容易发生硅衬底表面直接暴露于酸液中的情况，从而导致硅衬底表面的破坏。而该破坏在后续对控片重复使用时的氧化硅生长过程中会被加剧，通常在进行了5次的清洗之后，同一批控片中就有将近一般数量的控片因其硅衬底被破坏，导致其前值超出规格，而无法使用。

因此，为了降低控片的报废率和成本，提高控片的重复使用率，需要对控片的结构或者工艺方法作出相应的调整。

中国专利（授权公告号：CN1270366C）公开了一种半导体制程的晶圆控片的形成方法。在该发明的实施例中，首先提供一晶圆底材。然后，形成一氧化层于晶圆底材上。接着，形成一非晶硅层于氧化层上。之后，进行一离子植入制程以掺杂非晶硅与氧化层。其次，进行一回火制程以形成一晶圆控片。在回火制程后，可进行一量测程序以测定方块电阻值（Rs），并进行日程监控。另一方面，当日程监控完成后，湿法去除控片晶圆底材上的非晶硅层与氧化层，晶圆控片可以重复使用，降低日程监控成本。该专利虽然公开了一种控片的重复使用方法，但该方法针对的并不是多晶硅炉管工艺中的控片。

中国专利（公开号：CN102789965A）公开了一种晶圆控片重复利用的方法，包括：提供利用过的晶圆控片，所述利用过的晶圆控片表面形成有外延层；去除所述外延层；在去除所述外延层后，在低温条件下形成覆盖所述晶圆控片的保护层；去除所述保护层，形成新的晶圆控片。该专利中并没有解决控片上的氧化膜在清洗时破坏硅衬底表面的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种多晶硅炉管工艺中控片的改进结构及其制备方法和使用方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案为：

一种多晶硅炉管工艺中的控片，其中，所述控片包括一硅衬底，所述硅衬底的上表面覆盖有一层保护层，所述保护层的上表面覆盖有二氧化硅薄膜；

其中，所述保护层为在湿法去除所述二氧化硅薄膜的溶液中的刻蚀速率小于二氧化硅薄膜的刻蚀速率的薄膜。

所述的多晶硅炉管工艺中的控片，其中，所述湿法去除所述二氧化硅薄膜的溶液为氢氟酸；所述保护层为氮化硅薄膜。

所述的多晶硅炉管工艺中的控片，其中，所述氮化硅薄膜的厚度为20-100纳米。

所述的多晶硅炉管工艺中的控片，其中，所述二氧化硅薄膜的厚度为10-20纳米。

一种应用所述的控片进行多晶硅炉管工艺的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

步骤1、对所述控片进行炉管工艺前的前值测量；

步骤2、判断所述前值是否超出所述炉管工艺的规定；若所述前值超出所述炉管工艺的规定，则进行步骤3；若所述前值未超出所述炉管工艺的规定，则进行步骤6；

步骤3、去除位于所述控片的硅衬底之上的所述二氧化硅薄膜和保护层；

步骤4、制备保护层完全覆盖所述硅衬底的上表面；

步骤5、制备二氧化硅薄膜覆盖所述保护层的上表面，形成所述控片的结构，并对所述控片进行步骤1中的所述测量；

步骤6、对所述控片进行所述多晶硅炉管工艺，在所述多晶硅炉管工艺完成后，于所述控片的所述二氧化硅薄膜上形成一层多晶硅层；

步骤7、去除所述多晶硅层和所述二氧化硅薄膜，并进行步骤4、步骤5。

一种所述的多晶硅炉管工艺中的控片的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

于一硅衬底的上表面上制备一保护层；

于所述保护层上表面上制备二氧化硅薄膜；

其中，所述保护层为在湿法去除所述二氧化硅薄膜的溶液中的刻蚀速率小于二氧化硅薄膜的刻蚀速率的薄膜。