一种在线监测离子损伤的方法技术

本发明专利技术提供一种在线监测离子损伤的方法，属于半导体制造技术领域。该方法包括以下步骤：在晶圆上生成介质层以制备形成测试晶圆；所述测试晶圆与生产晶圆在基本相同工艺条件下完成高能离子工艺步骤；测量所述测试晶圆的界面缺陷、和残留表面电荷量和/或表面电压参数；基于所述界面缺陷、和残留表面电荷量和/或表面电压参数判断所述测试晶圆的离子损伤程度，以反映所述生产晶圆在所述高能离子工艺步骤形成的离子损伤。该方法能实现离子损伤的在线监测，效率高、成本低，有利于提高高能离子工艺的产品性能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供，属于半导体制造
。该方法包括以下步骤：在晶圆上生成介质层以制备形成测试晶圆；所述测试晶圆与生产晶圆在基本相同工艺条件下完成高能离子工艺步骤；测量所述测试晶圆的界面缺陷、和残留表面电荷量和/或表面电压参数；基于所述界面缺陷、和残留表面电荷量和/或表面电压参数判断所述测试晶圆的离子损伤程度，以反映所述生产晶圆在所述高能离子工艺步骤形成的离子损伤。该方法能实现离子损伤的在线监测，效率高、成本低，有利于提高高能离子工艺的产品性能。【专利说明】
本专利技术属于半导体制造
，涉及半导体制造中所使用的高能离子工艺，尤其涉及一种在线检测由该高能离子工艺所带来的离子损伤的方法。
技术介绍
在半导体制造过程中，经常使用高能量的离子(即高能离子)来实现多种半导体工艺过程，例如，等离子刻蚀、离子注入工艺等，均使用高能离子来作用于晶圆表面。并且，半导体业界已经认识，高能离子工艺虽然具有很多优点并已经广泛使用，但是，其存在的弊端是，高能离子工艺处理后，会给晶圆表面直接带来损伤，并会在晶圆表面残留表面电荷(即表面电荷)，该残留表面电荷也可能会带来残留电荷损伤；这些损伤均是直接或间接地有高能离子工艺所导致，因此，在本文中统称为“离子损伤”。明显地，高能离子工艺所带来的离子损伤会影响所生产的器件的性能稳定性、可靠性等。业界也一直追求减小其离子损伤，例如，中国专利申请号为CN200810207334.0、名称为“减少等离子刻蚀工艺的残留方法”的专利中，提出了减少残留表面电荷，以降低离子损伤。但是，各种各样的减少离子损伤的方法中，是难以完全避免离子损伤的，因此，在高能离子工艺中，如果能够在线检测反映出高能离子工艺的损伤，是可以通过在预定范围内调整工艺参数来减小离子损伤的。但是，现有技术中，在高能离子工艺实际应用于半导体制造中时，高能离子工艺完成后难以实现在线检测，一般是需要等到整体工艺完成之后、或者等到形成适用于测试机台测试的结构之后，通过对器件结构进行电学参数测试，根据分析异常的电学参数，由电学原理推断是否因工艺中离子能量过高而导致了表面电荷积累等离子损伤，然后再根据分析结果调整工艺。这种方法具有如下缺点:(一)只能在器件结构形成后才可以测量，通过电学参数反推高能离子对晶圆表面的损伤，不能实现直接地在线检测，如果某一高能离子工艺步骤的离子损伤影响大，需要其他许多工艺步骤完成后才可能获知其结果并才可以采取改进措施，明显地，易导致良率降低、成本增高，并且耗时长，无法及时监控离子损伤；(二)高能离子工艺完成后、检测之前，还引入了许多其他工艺步骤，容易导致测试结果不准确，或者难以判断测试结果的不正常是否由于高能离子工艺步骤所导致。有鉴于此，有必要提出一种直接地在线监测离子损伤的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于，实现直接地在线检测高能离子工艺所导致的离子损伤。本专利技术的又一目的在于，提高离子损伤的检测准确性，并缩短检测时间、降低检测成本。为实现以上目的或者其他目的，本专利技术提供，其包括以下步骤: 在晶圆上生成介质层以制备形成测试晶圆； 所述测试晶圆与生产晶圆在基本相同工艺条件下完成高能离子工艺步骤； 测量所述测试晶圆的界面缺陷、和残留表面电荷量和/或表面电压参数；以及基于所述界面缺陷、和残留表面电荷量和/或表面电压参数判断所述测试晶圆的离子损伤程度，以反映所述生产晶圆在所述高能离子工艺步骤形成的离子损伤。按照本专利技术一实施例的在线监测离子损伤的方法，其中，完成所述高能离子工艺步骤中，将所述测试晶圆与所述生产晶圆在同一条件下同时完成所述高能离子工艺步骤。按照本专利技术又一实施例的在线监测离子损伤的方法，其中，完成所述高能离子工艺步骤中，模拟所述生产晶圆的高能离子工艺步骤的工艺条件，使所述测试晶圆置于基本同于所述生产晶圆对应的工艺条件下进行高能离子工艺步骤。在之前所述任一实施例的在线监测离子损伤的方法中，优选地，所述介质层大于或等于500埃。在之前所述任一实施例的在线监测离子损伤的方法中，优选地，所述高能离子工艺为等离子刻蚀或者离子注入。在之前所述任一实施例的在线监测离子损伤的方法中，所述高能离子工艺为等离子刻蚀，所述生产晶圆上的介质层被等离子刻蚀以构图形成沟槽。在之前所述任一实施例的在线监测离子损伤的方法中，优选地，所述测试晶圆上的介质层的材料和/或制备方法分别对应与所述生产晶圆上的介质层的材料和/或制备方法相同。在之前所述任一实施例的在线监测离子损伤的方法中，优选地，所述测量步骤中所使用的测量设备可以为QUANTOX XP 200。按照本专利技术还一实施例的在线监测离子损伤的方法，其中，在完成高能离子工艺步骤之后、测量步骤之前，还包括步骤: 将所述测试晶圆置放一段时间以稳定其残留表面电荷。按照本专利技术再一实施例的在线监测离子损伤的方法，其中，判断所述测试晶圆的离子损伤程度的步骤中，包括将测量的所述界面缺陷、和残留表面电荷量和/或表面电压参数与基础数据进行比较计算。按照本专利技术再又一实施例的在线监测离子损伤的方法，其中，判断所述测试晶圆的离子损伤程度的步骤中，包括将测量的所述界面缺陷、和残留表面电荷量和/或表面电压参数与预定参数值进行比较；如果大于或等于所述预定参数值，则调节高能离子工艺的参数以减小对生产晶圆的离子损伤；如果小于所述预定参数值，则表示高能离子工艺对所述生产晶圆的离子损伤在可接受范围内。本专利技术的技术效果是，利用测试晶圆在与生产晶圆在基本相同工艺条件下完成高能离子工艺步骤，通过方便地测量其参数以准确反映生产晶圆所受的离子损伤，因此，实现了对离子损伤的直接在线监测，缩短了监测时间并降低了监测成本；通过及时获取监测结果，有利于快速准确反映调整工艺参数以使其后批次的生产晶圆免受过大的晶圆损伤，进而有利于提闻闻能尚子工艺的广品性能。【专利附图】【附图说明】从结合附图的以下详细说明中，将会使本专利技术的上述和其他目的及优点更加完全清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。图1是按照本专利技术一实施例的在线监测离子损伤的方法流程示意图。图2是测试晶圆示意图。图3是按照本专利技术又一实施例的在线监测离子损伤的方法流程示意图。【具体实施方式】下文将参考附图更全面地描述本专利技术，附图中示出了本专利技术的优选实施例。但是，本专利技术可以采用许多不同的形式来实施，而不应视为局限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例以使本文公开透彻且完整，它们将充分地将本专利技术的范围传达给本领域技术人员。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度，并且，由于刻蚀引起的圆润等形状特征未在附图中示意出。在本文中，“高能离子”是属于本领域技术人员所理解和定义的范畴，其作用于半导体衬底表面时会导致半导体衬底的表面形成残留表面电荷和缺陷等离子损伤。“高能离子工艺”是应用高能离子来实现对半导体衬底实现物理的或者化学的作用的方法，其包括但不限于等离子刻蚀工艺、离子注入工艺。离子损伤包括高能离子直接地或者间接地作用半导体衬底所带来的各种损伤，例如，界面缺陷、残留电荷损伤等。图1所示为按照本专利技术一实施例的在线监测离子损伤的方法流程示意图。如图1所示，在该实施例中，高能离子工艺为等离子刻蚀，其应用于生产晶圆表面的沟槽的刻蚀。生产晶圆是指在半导体衬底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在线监测离子损伤的方法，其特征在于，包括以下步骤：在晶圆上生成介质层以制备形成测试晶圆；所述测试晶圆与生产晶圆在基本相同工艺条件下完成高能离子工艺步骤；测量所述测试晶圆的界面缺陷、和残留表面电荷量和/或表面电压参数；以及基于所述界面缺陷、和残留表面电荷量和/或表面电压参数判断所述测试晶圆的离子损伤程度，以反映所述生产晶圆在所述高能离子工艺步骤形成的离子损伤。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李晶，
申请(专利权)人：无锡华润上华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：