一种监控Ge离子注入质量的方法技术

技术编号:15725997 阅读:95 留言:0更新日期:2017-06-29 17:30
本发明专利技术公开了一种监控Ge离子注入质量的方法,首先提供一测试样本,其次选择与被监控Ge离子相同原子质量的As离子代替Ge离子,保持其余注入条件不变,对测试样本进行离子注入,然后待高温退火后,量测离子注入层的方块电阻,根据方块电阻的量测值结果,对与被监控Ge离子相同原子质量的As离子注入质量进行判断,等效于对被监控Ge离子注入质量进行判断。由于原子质量相同,导致其在离子注入机中通过磁场分析仪路径和加速路径也相同,从而,在其余注入条件相同的时候,离子注入的深度和角度也应该等同。因此,可以采用监控灵敏度更高的Rs监控方法对Ge离子注入质量进行监控,满足先进工艺对Ge离子注入质量的监测需求。

【技术实现步骤摘要】
一种监控Ge离子注入质量的方法
本专利技术涉及一种半导体制造
的离子注入技术,更具体地,涉及一种监控Ge离子注入质量的方法。
技术介绍
离子注入技术是集成电路制造的关键前工序,是将离子源产生的离子通过加速进入固体表面,原子间碰撞实现掺杂,最终形成所要求达到的各种晶体管。杂质掺杂改变了半导体表面载流子浓度和导电类型,所以对掺杂的离子注入深度、注入角度及注入剂量都应该实行严格监控,才能保证半导体器件正常运行。对离子注入质量的监控方法,根据注入离子的不同,可以分为两种方法,一种方法是采用四探针测试仪量测晶圆离子注入层的方块电阻(Rs),主要适合于硼、磷等第Ⅲ、Ⅴ主族元素的离子注入,当离子注入后会取代硅原子在晶格中的位置,从而可以提供空穴(硼等第Ⅲ主族)或者电子(磷等第Ⅴ主族)等载流子,改变测试硅片的电阻,通过监测电阻的变化,可以间接监测离子注入剂量和注入角度的变化。该种方法监测的灵敏度较高。但是,并不是所有的离子注入都能通过上述方法进行离子注入质量的监控,例如锗、碳等第Ⅳ主族元素,该类离子注入不能提供空穴或电子等载流子,所以,Rs监测方法对于第Ⅳ主族元素的离子注入的监控不适用。于是,对于第Ⅳ主族元素的离子注入的监控,提出了第二种热波(TW)监控方法。其作用原理为:当激光照射到硅衬底上时,会产生热波扩散现象,而此扩散热波将被硅衬底内由离子注入所造成的晶格缺陷所阻挡,会使该区域的局部热密度高于其它区域,使得该区域的硅表面发生热膨胀,从而使得该区域的硅表面曲率发生变化,通过测量探测激光的反射率的变化,可以间接得到晶格的破坏程度。由于晶格的破坏程度与离子注入剂量相关,所以,通过热波方法可以间接的监测锗、碳等第Ⅳ主族元素的离子注入质量。但是,随着时间推移,硅衬底表面修复导致检测数据不准确,这种检测方法的灵敏度不高,因此,越来越难满足先进工艺对离子注入质量的监测需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷,提供一种监控Ge离子注入质量的方法,通过选择与被监控Ge离子相同原子质量的As离子代替Ge离子,采用四探针测试仪量测As离子注入层的方块电阻,等效于对被监控Ge离子注入质量进行监控,从而提高了监控灵敏度,满足先进工艺对Ge离子注入质量的监测需求。为实现上述目的,本专利技术的技术方案如下:一种监控Ge离子注入质量的方法,包括以下步骤:步骤S01:提供一测试样本;步骤S02:选择与被监控Ge离子相同原子质量的As离子代替Ge离子,保持其余注入条件不变,对测试样本进行离子注入;步骤S03:对步骤S02中完成离子注入的测试样本进行高温退火;步骤SO4:量测完成步骤S03的测试样本的离子注入层的方块电阻;步骤S05:根据方块电阻的量测值结果,对与被监控Ge离子相同原子质量的As离子注入质量进行判断,等效于对被监控Ge离子注入质量进行判断。优选地,步骤S04中,采用四探针测试仪量测方块电阻。优选地,步骤S02中,利用离子注入机对测试样本进行离子注入。优选地,所述离子注入机为中电流离子注入机,或高电流离子注入机,或高能离子注入机。优选地,步骤S02中,被监控Ge离子为70Ge,或72Ge,或73Ge,或74Ge,或76Ge。优选地,步骤S02中,所述As离子为70As,或72As,或73As,或74As,或76As。优选地,步骤S02中,所述As离子注入时的能量为10~50KeV。优选地,步骤S02中,所述As离子注入时的剂量为0.5E15~5E15ions/cm2。优选地,步骤S03中,采用快速热处理工艺进行高温退火。`优选地,步骤S01中,所述测试样本为P型(110)硅晶片。从上述技术方案可以看出,本专利技术通过选择与被监控Ge离子相同原子质量的As离子代替Ge离子,保持其余注入条件不变,对测试样本进行离子注入,采用四探针测试仪量测As离子注入层的方块电阻,由于原子质量相同,在离子注入机中通过磁场分析仪路径和加速路径相同,因此,在其余注入条件相同的时候,离子注入的深度和角度也应该等同。从而,可以采用监控灵敏度更高的Rs监控方法对Ge离子注入质量进行监控,满足先进工艺对Ge离子注入质量的监测需求。因此,本专利技术具有显著特点。附图说明图1是本专利技术的一种监控Ge离子注入质量的方法流程图;图2是相同原子质量的离子通过磁场分析仪的路径示意图;图3是采用Rs监控方法的监控灵敏度的示意图;图4是采用TW监控方法的监控灵敏度的示意图。具体实施方式下面结合附图,对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。需要说明的是,在下述的具体实施方式中,在详述本专利技术的实施方式时,为了清楚地表示本专利技术的结构以便于说明,特对附图中的结构不依照一般比例绘图,并进行了局部放大、变形及简化处理,因此,应避免以此作为对本专利技术的限定来加以理解。在以下本专利技术的具体实施方式中,请参阅图1,图1是本专利技术的一种监控Ge离子注入质量的方法流程图。如图1所示,本专利技术的一种监控Ge离子注入质量的方法,包括以下步骤:步骤S01:提供一测试样本。离子注入工艺通常应用于阱注入、轻掺杂源漏、重掺杂源漏等工艺中,测试样本由具体工艺决定,在本实施例中,测试样本为P型(110)硅晶片。步骤S02:选择与被监控Ge离子相同原子质量的As离子代替Ge离子,保持其余注入条件不变,对测试样本进行离子注入。具体地,利用离子注入机对测试样本进行离子注入。离子注入机是用于离子注入工艺的设备,是多个极为复杂精密的子系统的集成。常用的离子注入机可包括中电流离子注入机、高电流离子注入机和高能离子注入机。将测试样品放入离子注入机,对其注入条件进行设定,例如,对用于离子注入的离子源、离子注入剂量及离子注入角度等进行设定。由于原子质量相同,在离子注入机中通过磁场分析仪路径和加速路径相同,因此,在其余注入条件相同的时候,离子注入的深度和角度也应该等同。利用该原理,假设需要监控原子质量为74的锗离子(74Ge)的注入质量,由于不能采用Rs监控方法对锗离子注入进行监控,因此选择与74Ge相同原子质量的74As代替74Ge作为离子源,对测试样本进行离子注入。优选地,74As注入时的能量为10~50KeV,注入剂量为0.5E15~5E15ions/cm2。天然存在的锗元素有五个同位素,分别为70Ge,72Ge,73Ge,74Ge和76Ge,当对其进行离子注入质量监控时,可以选择与其相同原子质量的As离子,即70As,72As,73As,74As,76As。步骤S03:对步骤S02中完成离子注入的测试样本进行高温退火。具体地,可以采用快速热处理工艺进行高温退火,以在被测样本表面形成稳定的掺杂结构。快速热处理工艺的参数根据不同工艺和监控需要进行具体确定。步骤SO4:量测完成步骤S03的测试样本的离子注入层的方块电阻。具体地,使用四探针测试仪量测步骤S03得到的稳定结构的方块电阻(Rs),即Rs监控。Rs监控方法的监测灵敏度较高,能够满足先进工艺对离子注入质量的监测需求。步骤S05:根据方块电阻的量测值结果,对与被监控Ge离子相同原子质量的As离子注入质量进行判断,等效于对被监控Ge离子注入质量进行判断。在该步骤中,由于采用As离子进行离子注入,因此,直接得到的是As离子注入层的方块电阻值。但是,由于原子质量相同,在离本文档来自技高网
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一种监控Ge离子注入质量的方法

【技术保护点】
一种监控Ge离子注入质量的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S01:提供一测试样本;步骤S02:选择与被监控Ge离子相同原子质量的As离子代替Ge离子,保持其余注入条件不变,对测试样本进行离子注入;步骤S03:对步骤S02中完成离子注入的测试样本进行高温退火;步骤SO4:量测完成步骤S03的测试样本的离子注入层的方块电阻;步骤S05:根据方块电阻的量测值结果,对与被监控Ge离子相同原子质量的As离子注入质量进行判断,等效于对被监控Ge离子注入质量进行判断。

【技术特征摘要】
1.一种监控Ge离子注入质量的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S01:提供一测试样本;步骤S02:选择与被监控Ge离子相同原子质量的As离子代替Ge离子,保持其余注入条件不变,对测试样本进行离子注入;步骤S03:对步骤S02中完成离子注入的测试样本进行高温退火;步骤SO4:量测完成步骤S03的测试样本的离子注入层的方块电阻;步骤S05:根据方块电阻的量测值结果,对与被监控Ge离子相同原子质量的As离子注入质量进行判断,等效于对被监控Ge离子注入质量进行判断。2.根据权利要求1所述的一种监控Ge离子注入质量的方法,其特征在于,所述步骤S04中,采用四探针测试仪量测方块电阻。3.根据权利要求1所述的一种监控Ge离子注入质量的方法,其特征在于,所述步骤S02中,利用离子注入机对测试样本进行离子注入。4.根据权利要求3所述的一种监控Ge离子注入质量的方法,其特征在于,所述离子注入机为中电流离子注入机,或高电流离子注入机,或高能离子注入机。...

【专利技术属性】
技术研发人员:王梦慧张立赖朝荣
申请(专利权)人:上海华力微电子有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

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