背离率的计算方法和二次离子质谱分析方法技术

本发明专利技术公开了一种背离率的计算方法及二次离子质谱分析方法。包括提供待测样品和标准样品，并将所述待测样品和标准样品整合在同一坐标系中；在保证区域面积和曲率不变的情况下，对所述待测样品和标准样品进行高斯平滑处理；将处理后的待测样品和标准样品做点对点除法处理，得到拟合曲线；在所述拟合曲线中限定可用区域；由所述可用区域获得所述背离率；获得了与离子注入角度偏差成正比的背离率，从而能够明确判断设备是否需要维护节省了时间和耗材；并能够侦测到离子注入机早期微小的异常并给出改进方向。

【技术实现步骤摘要】
背离率的计算方法和二次离子质谱分析方法
本专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及一种背离率的计算方法和二次离子质谱分析(SecondaryIonMassSpectroscopy，SIMS)方法。
技术介绍
二次离子质谱分析(SIMS)是利用质谱法分析由初级离子入射靶材后所溅射产生的二次离子，从而获取材料表面或深度剖面元素信息的一种分析方法。SIMS可以分析包括氢在内的全部元素并能给出同位素的信息，分析化合物组分和分子结构。二次离子质谱具有很高的灵敏度，可达到ppm甚至ppb的量级。在半导体制造业主要用于对限有制程的检验和对更先进制程的开发提供数据依据。半导体制造中离子注入(implant)的精确性将直接影响到产品众多电性参数的好坏。而离子注入经常会因为机器异常或制程设计缺陷使注入离子的能量、剂量和角度等产生偏差。随着技术的不断进步，半导体器件尺寸越来越小对离子注入精确度要求越来越高,因此对SIMS分析精度要求也越来越高。通过SIMS可以直接定性定量的分析离子注入的能量、剂量和角度等信息，从而分析离子注入状态是否符合要求,制程设计是否达到了预期目标。SIMS的曲线图(Profile)能直观的反映离子密度随样品深度的变化情况，所以当离子注入机将离子注入到控片(Controlwafer)内，然后同时分析和对比控片与标准样品(Reference)的SIMS结果可以判断离子注入机台目前注入的离子是否存在异常。离子注入可能出现注入剂量(Dosage)或角度偏斜(Tilt)的异常，业界传统的分析方法只对离子注入的剂量可接受偏差范围进行了界定，例如是3％，当剂量偏差大于3％则定义为数据不合格，从而说明注入存在异常。但是，业界传统的分析方法对于离子注入的角度偏差所导致的SIMS图像不一致的情况目前只是根据分析工程师的经验判断数据是否合格，没有严格的分析方法加以判断，所以无法给出量化的参考数据，来指导离子注入机台的改进方向。并且，当发现SIMS数据有微小异常时不能充分的肯定离子注入机是否有异常，当SIMS结果发现明显异常时离子注入机已经出现故障，此时离子注入机所注入的离子势必会影响到产品的电性参数，并需要耗费更多的精力来复机。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种背离率的计算方法和二次离子质谱分析方法，以解决现有技术中对离子注入结果分析不全面的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种背离率的计算方法，用于检测离子注入工艺参数，包括：提供待测样品和标准样品，并将所述待测样品和标准样品整合在同一坐标系中；在保证区域面积和曲率不变的情况下，对所述待测样品和标准样品进行高斯平滑处理；将处理后的待测样品和标准样品做点对点除法处理，得到拟合曲线；在所述拟合曲线中限定可用区域；由所述可用区域获得所述背离率；其中，所述背离率与离子注入角度偏差成正比。可选的，对于所述的背离率的计算方法，所述点对点除法处理为同一横坐标所对应的待测样品的纵坐标除以标准样品的纵坐标。可选的，对于所述的背离率的计算方法，结合由所述待测样品和标准样品所决定的噪音区域、离子注入浓度相差最大的区域，包括至少95％的离子注入量及所述拟合曲线的纵坐标可用值限定可用区域。可选的，对于所述的背离率的计算方法，所述拟合曲线的纵坐标值可用值的范围为0.55～1.45。可选的，对于所述的背离率的计算方法，在所述可用区域中定义点a、b、c，分别计算a、b两点和b、c两点的斜率，并取绝对值最大的一个斜率的绝对值作为背离率。可选的，对于所述的背离率的计算方法，将所述可用区域沿横坐标方向三等分分为三个区域，对每个区域中的所有点的坐标取平均值，分别得到a、b、c三点的坐标。相应的，本专利技术提供一种二次离子质谱分析方法，包括：由如上所述的方法算得背离率；定义所述背离率的限值；由所述背离率和所述待测样品和标准样品的离子注入剂量偏差判断二次离子质谱数据是否合格。可选的，对于所述的二次离子质谱分析方法，所述背离率的限值为0.96。可选的，对于所述的二次离子质谱分析方法，所述待测样品和标准样品的离子注入剂量偏差的限值为3％。可选的，对于所述的二次离子质谱分析方法，所述判断二次离子质谱数据是否合格包括：若所述待测样品和标准样品的离子注入剂量偏差大于限值，则二次离子质谱数据不合格，离子注入情况存在异常；若所述待测样品和标准样品的离子注入剂量偏差小于等于限值，背离率大于限值，则二次离子质谱数据不合格，离子注入情况存在异常；若所述待测样品和标准样品的离子注入剂量偏差小于等于限值，背离率小于等于限值，则二次离子质谱数据合格。可选的，对于所述的二次离子质谱分析方法，在将所述待测样品和标准样品整合在同一坐标系中之前，还包括：检测所述标准样品的可靠性。可选的，对于所述的二次离子质谱分析方法，检测所述标准样品的可靠性包括：将与所述标准样品来自同一标准片产生的之前任一合格样品进行比较，判断所述标准样品和所述合格样品的离子注入剂量偏差，若所述标准样品和所述合格样品的离子注入剂量偏差小于等于1％，则认可所述标准样品，反之，调用另一标准样品进行该操作，直至所述标准样品被认可。与现有技术相比，在本专利技术提供的背离率的计算方法及二次离子质谱分析方法中，通过处理待测样品和标准样品，获得了与离子注入角度偏差成正比的背离率，以此作为调整离子注入机台性能的参考数据，省去了大量的重复性SIMS实验，节省了控片的使用，缩短了离子注入机的复机检测时间；并由所述背离率定量的给出了离子注入剂量偏差在限值以内但曲线不一致的分析流程，能有有效的判断出数据是否合格，从而精确的侦测到离子注入机早期微小的异常并给出改进方向。附图说明图1为本专利技术实施例的背离率的计算方法的流程图；图2a-图2f为本专利技术实施例的背离率的计算方法的过程示意图；图3为本专利技术实施例的背离率的计算方法中背离率与离子注入角度偏差的函数关系；图4为本专利技术实施例的二次离子质谱分析方法的流程图。具体实施方式在
技术介绍
中已经提及，目前由于分析方法不彻底的问题，离子注入的角度偏差所导致的SIMS图像不一致的情况不能够得出有效的结果，专利技术人在研究中发现，由离子注入的角度偏差引起的图像波动在一定范围内是可接受的，进而由此深入研究发现离子注入的角度偏差与图像具有一固定关系，称之为背离率，记为K。而在使用背离率后，能够有效的解决SIMS图像出现微小异常时技术人员不易判断该结果是否可以接受的难题。以下结合附图和具体实施例对本专利技术提供的背离率的计算方法和二次离子质谱分析方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。首先请参考图1，本专利技术提供一种用于硅片键合时对准过程中的二次离子质谱分析方法，包括：步骤S101：提供待测样品和标准样品，并将所述待测样品和标准样品整合在同一坐标系中；具体的，所述待测样品和标准样品皆为离子注入后获取的SIMS坐标图像，其表征不同注入深度所对应的离子注入量；步骤S102：在保证区域面积和曲率不变的情况下，对所述待测样品和标准样品进行高斯平滑处理；步骤S103：将处理后的待测样品和标准样品做点对点除法处理，得到拟合曲线；步骤S104：在所述拟合曲线中限定可用区域；步骤S10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种背离率的计算方法，用于检测离子注入工艺参数，其特征在于，包括：提供待测样品和标准样品，并将所述待测样品和标准样品整合在同一坐标系中；在保证区域面积和曲率不变的情况下，对所述待测样品和标准样品进行高斯平滑处理；将处理后的待测样品和标准样品做点对点除法处理，得到拟合曲线；在所述拟合曲线中限定可用区域；由所述可用区域获得所述背离率；其中，所述背离率与离子注入角度偏差成正比。

【技术特征摘要】
1.一种背离率的计算方法，用于检测离子注入工艺参数，其特征在于，包括：提供待测样品和标准样品，并将所述待测样品和标准样品整合在同一坐标系中，所述待测样品和标准样品皆为离子注入后获取的二次离子质谱分析坐标图像；在保证区域面积和曲率不变的情况下，对所述待测样品和标准样品进行高斯平滑处理；将处理后的待测样品和标准样品做点对点除法处理，得到拟合曲线；在所述拟合曲线中限定可用区域，结合由所述待测样品和标准样品所决定的噪音区域、离子注入浓度相差最大的区域，包括至少95％的离子注入量及所述拟合曲线的纵坐标可用值限定可用区域；由所述可用区域获得所述背离率，在所述可用区域中定义点a、b、c，分别计算a、b两点和b、c两点的斜率，并取绝对值最大的一个斜率的绝对值作为背离率；其中，在所述背离率小于等于1时，所述背离率与离子注入角度偏差成正比。2.如权利要求1所述的背离率的计算方法，其特征在于，所述点对点除法处理为同一横坐标所对应的待测样品的纵坐标除以标准样品的纵坐标。3.如权利要求1所述的背离率的计算方法，其特征在于，所述拟合曲线的纵坐标值可用值的范围为0.55～1.45。4.如权利要求1所述的背离率的计算方法，其特征在于，将所述可用区域沿横坐标方向三等分分为三个区域，对每个区域中的所有点的坐标取平均值，分别得到a、b、c三点的坐标。5.一种二次离子质谱分析方法，其特征在于，包括：由如权利要求1～4任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：史江北，李震远，郑晓刚，李爱民，刘竞文，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31