离子注入异常的检测结构及其制备方法，以及检测方法技术

本发明专利技术提供的离子注入异常的检测结构及其制备方法，以及检测方法中，包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括依次层叠的底层半导体层、埋氧层及顶层半导体层，所述半导体衬底包括第一区域和第二区域；所述第一区域的顶层半导体层中具有多个离子注入区域，所述第二区域的底层半导体层中具有与所述多个离子注入区域一一对应的监测点，相互对应的所述离子注入区域和所述监测点采用同一步离子注入工艺形成。本发明专利技术中，确定形成的器件中是否存在离子注入沟道效应，并能准确确定是在进行哪一步的离子注入时发生的离子注入沟道效应，从而为后续改善工艺条件提供参考，提高器件的性能。

Detection structure of ion implantation anomaly, preparation method and detection method thereof

Detection of the structure and preparation method of the invention provides the abnormal ion implantation, and the detection method includes: a semiconductor substrate, the semiconductor substrate includes a sequentially stacked bottom semiconductor layer, a buried oxide layer and the semiconductor layer at the top, the semiconductor substrate includes a first region and a second region; a semiconductor layer at the top of the first region the area has a plurality of ion implantation, the bottom layer of the semiconductor region has second monitoring points corresponding to the region and the plurality of ion implantation region and the monitoring points with the same step ion implantation process to form the corresponding ion injection. In the invention, determine whether the channel effects exist in the formation of ion implanted devices, and can accurately determine the effect of ion channel is in ion which step into the injection, so as to provide reference for further improve the process, improve the performance of the device.

【技术实现步骤摘要】
离子注入异常的检测结构及其制备方法，以及检测方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种离子注入异常的检测结构及其检测方法。
技术介绍
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。由于机器异常、工艺设计缺陷等因素，导致离子注入过程中的注入离子的能量、剂量或角度等产生偏差。此外，离子注入沟道效应也会影响器件的电性参数，离子注入沟道是指注入的离子沿着晶格沟道遂穿到不应注入离子区域的现象。当不应注入离子的区域有离子掺杂时，就会产生电性偏差导致器件出现漏电，短路等失效现象。现有技术中，通常采用二次离子质谱分析(SIMS)对半导体器件的离子注入异常进行检测，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。SIMS具有很高的灵敏度，可达到ppm甚至ppb的量级。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，工艺设计是否达到了预期目标。随着技术的不断进步，半导体器件尺寸越来越小，从而对离子注入的精确性要求越来越高，因此，对SIMS的检测精度要求也越来越高。然而，对于生长在SOI衬底上的器件，由于SOI衬底中间具有埋氧层，所以部分离子注入出现离子注入沟道效应时会直接将离子注入到埋氧层内，导致器件漏电。并且，由于埋氧层的绝缘性质，现有技术难以通过SIMS进行离子或元素探测来验证离子注入沟道效应，更不可能确定是哪一步离子注入工艺异常导致的。因此，本领域亟需专利技术一种检测离子注入异常的检测结构以及检测方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种离子注入异常的检测结构及其制备方法，以及检测方法，以解决现有技术中难以确定器件结构中是否确定离子注入沟道效应，并确定哪一层的离子注入引起的。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种离子注入异常的检测结构，包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括依次层叠的底层半导体层、埋氧层及顶层半导体层，所述半导体衬底包括第一区域和第二区域；所述第一区域的顶层半导体层中具有多个离子注入区域，所述第二区域的底层半导体层中具有与所述多个离子注入区域一一对应的监测点，相互对应的所述离子注入区域和所述监测点采用同一步离子注入工艺形成。可选的，所述第二区域位于所述半导体衬底的切割道中。可选的，所述第一区域中形成有PMOS晶体管和/或NMOS晶体管。可选的，所述监测点上形成有层间介质层。可选的，所述底层半导体层的材料为硅、锗或锗硅中的一种。可选的，所述顶层半导体层的材料为硅、锗或锗硅中的一种。相应的，本专利技术还提供一种离子注入异常检测结构的制备方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括依次层叠的底层半导体层、埋氧层及顶层半导体层，所述半导体衬底包括第一区域和第二区域；选择性刻蚀所述第二区域的顶层半导体层及埋氧层，暴露所述第二区域的部分底层半导体层；依次在所述第一区域的顶层半导体层中形成多个离子注入区域，并在所述第二区域的底层半导体层中形成与所述多个离子注入区域一一对应的多个监测点，相互对应的所述离子注入区域和所述监测点采用同一步离子注入工艺形成。可选的，所述第二区域位于所述半导体衬底的切割道中。可选的，还包括：在所述第一区域中形成PMOS晶体管和/或NMOS晶体管。可选的，依次在所述第一区域的顶层半导体层中形成多个离子注入区域，并在所述第二区域的底层半导体层中形成与所述多个离子注入区域一一对应的多个监测点的步骤包括：在所述第一区域和第二区域上形成光阻，所述光阻暴露出一部分所述第一区域和一部分所述第二区域的底层半导体层，同时对暴露的所述第一区域和暴露的所述底层半导体层进行离子注入，分别形成相互对应的一个所述离子注入区域和一个所述监测点；去除所述光阻。可选的，还包括：形成所述多个监测点之后，在所述第二区域上覆盖层间介质层，将所述多个监测点与所述第一区域隔离。本专利技术的另一面，还提供一种离子注入异常的检测方法，包括：提供根据上述的离子注入异常的检测方法得到的检测结构；去除所述第二区域的顶层半导体层及埋氧层，暴露出所述第二区域的底层半导体层；对所述多个监测点进行二次离子质谱分析。可选的，还包括：对所述第一区域进行电性分析，将电性分析异常的半导体衬底中的第二区域的多个监测点与电性分析正常的半导体衬底中的第二区域的多个监测点进行一一对比，确定离子注入异常的工艺。与现有技术相比，本专利技术提供的离子注入异常的检测结构及其检测方法中，在半导体衬底的第一区域的顶层半导体层中形成多个离子注入区域，以形成器件结构，而在第二区域的底层半导体层中形成一一对应的多个监测点。将第二区域中的顶层半导体层和埋氧层去除，对多个监测点进行质谱分析，确定形成的器件中是否存在离子注入沟道效应的现象，并能够确定是在进行哪一步的离子注入时发生的离子注入引起的，从而为后续改善工艺条件提供参考，提高器件的性能。此外，本专利技术提供的离子注入异常的检测结构及其检测方法中，所述监测点上形成有层间介质层，使得多个监测点与第一区域中的离子注入区域绝缘隔离。附图说明图1为本专利技术一实施例中的离子注入异常的检测的方法流程图；图2为本专利技术一实施例中的半导体衬底的结构示意图；图3为本专利技术一实施例中的形成隔离结构的示意图；图4为本专利技术一实施例中形成浅沟槽隔离结构的结构示意图；图5为本专利技术一实施例中对第二区域进行刻蚀的结构示意图；图6为本专利技术一实施例中进行离子注入的结构示意图；图7为本专利技术一实施例中形成多个监测点的结构示意图；图8为本专利技术一实施例中形成检测结构的结构示意图；图9为本专利技术一实施例中对监测点进行二次离子质谱分析的示意图。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的离子注入异常的检测结构及其制备方法，以及检测方法进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术，而仍然实现本专利技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制。为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本专利技术由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。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且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。本专利技术的核心思想在于，提供的离子注入异常的检测结构及其制备方法，以及检测方法中，在半导体衬底的第一区域的顶层半导体层中形成多个离子注入区域，以形成器件结构，而在第二区域的底层半导体层中形成与多个离子注入区域一一对应的监测点，并且，多个监测点与第一区域中的离子注入区域绝缘隔离。将第二区域中的顶层半导体层和埋氧层去除，对多个监测点进行质谱分析，确定形成的器件中是否存在离子注入沟道效应的现象，并能够确定是在进行哪一步的离子注入时发生的离子注入引起的，从而为后续改善工艺条件提供参考，提高器件的性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子注入异常的检测结构，其特征在于，包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括依次层叠的底层半导体层、埋氧层及顶层半导体层，所述半导体衬底包括第一区域和第二区域；所述第一区域的顶层半导体层中具有多个离子注入区域，所述第二区域的底层半导体层中具有与所述多个离子注入区域一一对应的监测点，相互对应的所述离子注入区域和所述监测点采用同一步离子注入工艺形成。

【技术特征摘要】
1.一种离子注入异常的检测结构，其特征在于，包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括依次层叠的底层半导体层、埋氧层及顶层半导体层，所述半导体衬底包括第一区域和第二区域；所述第一区域的顶层半导体层中具有多个离子注入区域，所述第二区域的底层半导体层中具有与所述多个离子注入区域一一对应的监测点，相互对应的所述离子注入区域和所述监测点采用同一步离子注入工艺形成。2.如权利要求1所述的离子注入异常的检测结构，其特征在于，所述第二区域位于所述半导体衬底的切割道中。3.如权利要求1所述的离子注入异常的检测结构，其特征在于，所述第一区域中形成有PMOS晶体管和/或NMOS晶体管。4.如权利要求1所述的离子注入异常的检测结构，其特征在于，所述监测点上形成有层间介质层。5.如权利要求1所述的离子注入异常的检测结构，其特征在于，所述底层半导体层的材料为硅、锗或锗硅中的一种。6.如权利要求1所述的离子注入异常的检测结构，其特征在于，所述顶层半导体层的材料为硅、锗或锗硅中的一种。7.一种离子注入异常检测结构的制备方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括依次层叠的底层半导体层、埋氧层及顶层半导体层，所述半导体衬底包括第一区域和第二区域；选择性刻蚀所述第二区域的顶层半导体层及埋氧层，暴露所述第二区域的部分底层半导体层；依次在所述第一区域的顶层半导体层中形成多个离子注入区域，并在所述第二区域的底层半导体层中形成与所述多个离子注入区域一一对应的多个监测点，相互对应的所述离子注入区域和所述监测点采用同一步离子注入工艺形成。...

【专利技术属性】
技术研发人员：史江北，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31