一种离子注入层阴影效应分析结构的形成方法技术

本发明专利技术公开了一种离子注入层阴影效应分析结构的形成方法，包括：提供一阴影效应测试晶圆，所述阴影效应测试晶圆包括离子注入区和非离子注入区，在阴影效应测试晶圆表面形成厚度沿一X方向呈连续梯度分布的光刻胶层，图形化光刻胶层，以在阴影效应测试晶圆的非离子注入区表面形成多个高度沿X方向呈梯度分布的光刻胶柱。本发明专利技术通过在一片测试晶圆基底的非离子注入区形成具有不同高度的光刻胶柱，可以在一片测试晶圆基底上测试不同高度的光刻胶柱造成的阴影效应，从而降低了阴影效应的分析成本，提高了分析效率，进一步还可得到离子注入时优化的光刻胶层高度，以改善阴影效应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体微电子测试
，更具体地，涉及一种离子注入层阴影效应分析结构的形成方法。
技术介绍
在半导体表面掺杂杂质的方法一般通过热扩散或者离子注入来实现。由于离子注入工艺中没有侧向扩散，且离子注入的注入温度为室温附近，容易对晶圆内掺杂的位置和数量进行良好的控制，因此掺杂工艺大多是采用离子注入来实现的。离子注入层光刻工艺主要用于提供离子注入时的掩蔽层，即使用光刻胶作为离子注入层的掩蔽物，将晶圆上不需要离子注入的区域使用光刻胶进行覆盖掩蔽，而需要离子注入区域的光刻胶则通过显影去除掉。请参阅图1，图1是现有工艺中一种半导体器件的离子注入示意图。如图1所示，当需要对NMOS区域104中的袋状掺杂区103进行离子注入(如图1中箭头方向所示)时，为了防止离子注入到PMOS区域105，可以在PMOS区域105表面上形成一层光刻胶层101来阻挡离子注入。由于在袋状掺杂区103进行离子注入的时候通常都需要倾斜一定的角度θ来进行，而在现有的制造方法中，光刻胶层101通过曝光并显影后，形成的光刻胶层101均呈现柱状结构，其侧面均为竖直的侧面，从而限制了离子注入的倾斜角度范围。因此，其阴影效应(shadow effect)难以避免，导致原本也需要离子注入的区域102无法注入离子。为了克服上述的阴影效应，通常采用的方法有通过减少光刻胶层101的高度，以获得较大的离子入射角度，减小阴影效应。但是，随着器件的特征尺寸进一步的缩小，NMOS区域104和PMOS区域105之间的距离也日益缩短，光刻胶层101的宽度以及高度也随之而缩小，进一步减少光刻胶层101的高r/>度将会导致高强度以及高浓度的离子打穿光刻胶层进入PMOS区域105，或者进入隔离区106，影响隔离区的隔离效果。因而对器件进行离子注入时，评估阴影效应及获得精准的光刻胶层高度非常重要。为了精确确定离子注入时所需光刻胶层的高度，首先需要在测试基底上进行光刻胶层高度的测试。传统方法的过程为：首先提供一批测试晶圆基底，所述测试基底和正规片形成有相同的器件结构及分布，所述测试基底上包括有离子注入区和非离子注入区；在不同的测试基底的非离子注入区上对应分别形成不同高度的光刻胶柱，其中单片测试基底上的光刻胶柱高度相同；使用具有一定倾斜角度入射的离子束对测试基底上的离子注入区进行离子注入；进行后续常规化的工艺，在所述测试基底上形成若干数目的MOS晶体管；最后通过分析测试基底上形成的MOS晶体管的电学性能，包括阈值电压及漏电流；提供预先设定的标准阈值电压和标准漏电流，并将获得的阈值电压与标准的阈值电压比较，将获得的漏电流值与标准漏电流比较，分析因不同高度的光刻胶层造成的阴影效应。上述分析方法需要在不同的测试晶圆基底上形成对应的不同高度光刻胶层，一片测试晶圆做一次离子注入过程只能对应分析一个光刻胶柱高度，测试过程复杂，需要大量的测试晶圆数量，其分析成本较高，而分析效率较低。
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，提供一种离子注入层阴影效应分析结构的形成方法，可在一个测试晶圆上形成具有不同高度的光刻胶柱，以便在一个测试晶圆上测试不同高度光刻胶柱造成的阴影效应。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种离子注入层阴影效应分析结构的形成方法，包括以下步骤：步骤S01：提供一阴影效应测试晶圆，所述阴影效应测试晶圆包括离子注入区和非离子注入区，在所述阴影效应测试晶圆表面形成厚度沿一X方向呈连续梯度分布的光刻胶层；步骤S02：图形化光刻胶层，以在所述阴影效应测试晶圆的非离子注入区表面形成多个高度沿X方向呈梯度分布的光刻胶柱，并暴露出所述阴影效应测试晶圆的离子注入区表面。优选地，步骤S01中，所述光刻胶层的形成方法包括：步骤S011：在所述阴影效应测试晶圆表面涂敷一层光刻胶；步骤S012：利用一光刻胶烘焙装置，通过调节其热板的各热源，使各热源温度沿X方向呈梯度分布,使得热板上的所述阴影效应测试晶圆表面光刻胶烘焙的温度也沿X方向呈梯度变化，从而在烘焙后在所述阴影效应测试晶圆表面形成厚度沿X方向呈连续梯度分布的光刻胶层。优选地，使所述热板的各热源在X方向形成均匀分布。优选地，进行光刻胶烘焙处理时的温度在80摄氏度至150摄氏度之间。优选地，进行光刻胶烘焙处理时的温度在90摄氏度至120摄氏度之间。优选地，所述X方向为所述阴影效应测试晶圆的一径向。优选地，还包括：步骤S03：使用离子束对离子注入区进行离子注入，形成离子掺杂区，并进行后续常规化的工艺，在所述阴影效应测试晶圆上形成多个MOS晶体管。优选地，在进行后续常规化的工艺时，去除所述光刻胶柱。优选地，所述光刻胶柱高度沿X方向上的梯度分布介于120-330nm。优选地，所述光刻胶层的厚度确定方法包括：利用一光刻胶膜厚测试晶圆，采用步骤S011和步骤S012，在所述光刻胶膜厚测试晶圆表面同样形成厚度沿X方向呈连续梯度分布的光刻胶层，对光刻胶膜厚测试晶圆表面不同位置的光刻胶层厚度进行测量，以得到不同位置上光刻胶层的准确厚度，作为所述阴影效应测试晶圆表面对应位置的光刻胶层厚度。从上述技术方案可以看出，本专利技术通过在一片测试晶圆基底的非离子注入区形成具有不同高度的光刻胶柱，可以在一片测试晶圆基底上测试不同高度的光刻胶柱造成的阴影效应，从而降低了阴影效应的分析成本，提高了分析效率，进一步还可得到离子注入时优化的光刻胶层高度，以改善阴影效应。附图说明图1现有工艺中一种半导体器件的离子注入示意图；图2是本专利技术一较佳实施例的一种离子注入层阴影效应分析结构的形成方法流程图；图3-图5是本专利技术一较佳实施例中根据图2的形成方法形成离子注入层
阴影效应分析结构的工艺步骤示意图；图6是本专利技术一较佳实施例中采用的一光刻胶烘焙装置的热板热源分布示意图；图7是图6中热板热源的一温度梯度设定示意图；图8是根据图7中的温度梯度设定得到的光刻胶层膜厚分布示意图。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2，图2是本专利技术一较佳实施例的一种离子注入层阴影效应分析结构的形成方法流程图；同时，请参阅图3-图5，图3-图5是本专利技术一较佳实施例中根据图2的形成方法形成离子注入层阴影效应分析结构的工艺步骤示意图。如图2所示，本专利技术的一种离子注入层阴影效应分析结构的形成方法，包括以下步骤：步骤一：提供一阴影效应测试晶圆，所述阴影效应测试晶圆包括离子注入区和非离子注入区，在所述阴影效应测试晶圆表面形成厚度沿一X方向呈连续梯度分布的光刻胶层。请参阅图3。采用一已形成一定图形结构的阴影效应测试晶圆200为测试基底，所述测试基底200已完成隔离区和栅极结构的工艺，后续工艺在测试基底200上需要形成若干数目的MOS晶体管。测试基底200包括有非离子注入区201和离子注入区202；其中，所述非离子注入区201对应为MOS晶体管的隔离区和栅极结构、或者是其他不需要进行离子注入的电学器件区；所述离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子注入层阴影效应分析结构的形成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S01：提供一阴影效应测试晶圆，所述阴影效应测试晶圆包括离子注入区和非离子注入区，在所述阴影效应测试晶圆表面形成厚度沿一X方向呈连续梯度分布的光刻胶层；步骤S02：图形化光刻胶层，以在所述阴影效应测试晶圆的非离子注入区表面形成多个高度沿X方向呈梯度分布的光刻胶柱，并暴露出所述阴影效应测试晶圆的离子注入区表面。

【技术特征摘要】
1.一种离子注入层阴影效应分析结构的形成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S01：提供一阴影效应测试晶圆，所述阴影效应测试晶圆包括离子注入区和非离子注入区，在所述阴影效应测试晶圆表面形成厚度沿一X方向呈连续梯度分布的光刻胶层；步骤S02：图形化光刻胶层，以在所述阴影效应测试晶圆的非离子注入区表面形成多个高度沿X方向呈梯度分布的光刻胶柱，并暴露出所述阴影效应测试晶圆的离子注入区表面。2.根据权利要求1所述的离子注入层阴影效应分析结构的形成方法，其特征在于，步骤S01中，所述光刻胶层的形成方法包括：步骤S011：在所述阴影效应测试晶圆表面涂敷一层光刻胶；步骤S012：利用一光刻胶烘焙装置，通过调节其热板的各热源，使各热源温度沿X方向呈梯度分布,使得热板上的所述阴影效应测试晶圆表面光刻胶烘焙的温度也沿X方向呈梯度变化，从而在烘焙后在所述阴影效应测试晶圆表面形成厚度沿X方向呈连续梯度分布的光刻胶层。3.根据权利要求2所述的离子注入层阴影效应分析结构的形成方法，其特征在于，使所述热板的各热源在X方向形成均匀分布。4.根据权利要求2所述的离子注入层阴影效应分析结构的形成方法，其特征在于，进行光刻胶烘焙处理时的温度在80摄氏度至150摄氏度之间。5.根据权利要求4所述的离子注入...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘志锋，毛智彪，
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