离子注入能量的监测方法和半导体结构技术

一种离子注入能量的监测方法和半导体结构，所述离子注入能量的监测方法，在半导体衬底上形成第一阻挡层；在所述第一阻挡层上形成半导体材料层；在所述半导体材料层上形成第二阻挡层；在一待监测注入能量下，在第二阻挡层、半导体材料层和第一阻挡层中注入杂质离子，本发明专利技术中通过形成第二阻挡层、半导体材料层和第一阻挡层构成的三明治结构，在注入时，当待监测的注入能量发生偏移时，注入到半导体材料层中的杂质离子减少，更多的杂质离子被注入到第一阻挡层或第二阻挡层中，因而在进行退火后，通过测量所述半导体材料层的电阻值，通过判断测量的电阻值与设定值是否存在差异，若存在差异，则注入的能量存在漂移，从而实现对注入能量的监测。

Monitoring Method of Ion Implantation Energy and Semiconductor Structure

【技术实现步骤摘要】
离子注入能量的监测方法和半导体结构
本专利技术涉及半导体制作领域，尤其涉及一种离子注入能量的监测方法和半导体结构。
技术介绍
离子注入技术是近几十年来在国际上蓬勃发展和广泛应用的一种材料表面改性技术，其基本原理是：用能量为几十到几千keV量级的杂质离子束入射到材料中去，离子束与材料中的原子或分子发生一系列物理的和化学的相互作用，入射离子逐渐损失能量，最后停留在材料中，并引起材料表面成分、结构和性能发生变化，从而优化材料表面性能，或获得某些新的优异性能。此项技术由于其独特而突出的优点，已经在半导体材料掺杂，金属、陶瓷、高分子聚合物等的表面改性上获得了极为广泛的应用，取得了巨大的经济效益和社会效益。离子注入是半导体工艺中的一个重要的工序，对于离子注入来说，剂量、能量和离子注入角度都需要精确的控制，才能保证形成的晶体管的性能符合工艺要求。离子能量的不同将造成离子注入深度改变，从而影响器件的电参数，因此，对离子注入能量的监控非常必要，但是现有尚不存在对注入能量进行监测的有效手段。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是怎样实现对注入能量进行监测。本专利技术提供了一种离子注入能量的监测方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成第一阻挡层；在所述第一阻挡层上形成半导体材料层；在所述半导体材料层上形成第二阻挡层；在一待监测注入能量下，在第二阻挡层、半导体材料层和第一阻挡层中注入杂质离子；进行退火以激活杂质离子；进行退火后，测量所述半导体材料层的电阻值，判断测量的电阻值与设定值是否存在差异，若存在差异，则注入的能量存在漂移。可选的，所述半导体材料层的材料为硅或锗，所述第一阻挡层的材料为氧化硅或氮化硅，所述第二阻挡层的材料为氧化硅、氮化硅或光刻胶。可选的，所述第一阻挡层、半导体材料层和第二阻挡层的厚度的需满足：设定一目标注入能量，所述目标注入能量为待监测注入能量不存在偏移时的注入能量，进行注入时，待监测注入能量小于目标注入能量的杂质离子被保留到第二阻挡层中，待监测注入能量等于目标注入能量的杂质离子被保留到半导体材料层中，待监测注入能量大于目标注入能量的杂质离子被保留到第一阻挡层和/或半导体衬底中。可选的，所述目标注入能量不同时，所述第一阻挡层、半导体材料层和第二阻挡层的厚度不同。可选的，当待监测注入能量偏移目标注入能量时，注入到半导体材料层中的杂质离子减少，更多的杂质离子被注入到第一阻挡层或第二阻挡层中，使得半导体材料层的测量的电阻值与设定值存在差异。可选的，在去除第二阻挡层后，进行退火以激活杂质离子。可选的，所述注入的杂质离子包括硼离子、磷离子、砷离子、铟离子或锑离子中的一种或几种。可选的，测量所述半导体材料层的电阻值采用4探针电阻测量法。可选的，所述设定值为待监测注入能量不存在漂移时，进行离子注入后，测量半导体材料层获得的电阻值，所述待监测注入能量为进行离子注入时离子注入设备中设定的某一注入能量。本专利技术还提供了一种用于前述的离子注入能量的监测的半导体结构，包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底上的第一阻挡层；位于所述第一阻挡层上的半导体材料层；位于所述半导体材料层上的第二阻挡层。与现有技术相比，本专利技术技术方案具有以下优点：本专利技术的离子注入能量的监测方法，在所述半导体衬底上形成第一阻挡层；在所述第一阻挡层上形成半导体材料层；在所述半导体材料层上形成第二阻挡层；在一待监测注入能量下，在第二阻挡层、半导体材料层和第一阻挡层中注入杂质离子，本专利技术中通过形成第二阻挡层、半导体材料层和第一阻挡层构成的三明治结构，在注入时，当待监测的注入能量发生偏移时，注入到半导体材料层中的杂质离子减少，更多的杂质离子被注入到第一阻挡层或第二阻挡层中，因而在进行退火后，通过测量所述半导体材料层的电阻值，通过判断测量的电阻值与设定值是否存在差异，若存在差异，则注入的能量存在漂移，从而实现对注入能量的监测。进一步，所述第一阻挡层、半导体材料层和第二阻挡层的厚度的需满足：设定一目标注入能量，所述目标注入能量为待监测注入能量不存在偏移时的注入能量(所述目标注入能量即为待监测注入能量不存在能量的偏移时所对应的注入能量)，进行注入时，待监测注入能量小于目标注入能量的杂质离子被保留到第二阻挡层中，待监测注入能量等于目标注入能量的杂质离子被保留到半导体材料层中，待监测注入能量大于目标注入能量的杂质离子被保留到第一阻挡层和/或半导体衬底中，从而简便的实现对偏移目标注入能量的杂质离子进行筛选，提高监测的简便性和监测的准确性。进一步，在去除第二阻挡层后，进行退火以激活杂质离子，以防止第二阻挡层中的杂质离子扩散到半导体材料层中影响后续电阻测量的准确性。本专利技术的监测结构能实现对注入能量的监测。附图说明图1-图4为本专利技术实施例离子注入能量的监测过程的结构示意图。具体实施方式如
技术介绍
所言，现有尚不存在对注入能量进行监测的有效手段。为此，本专利技术提供了一种离子注入能量的监测方法和半导体结构，本专利技术的离子注入能量的监测方法，在所述半导体衬底上形成第一阻挡层；在所述第一阻挡层上形成半导体材料层；在所述半导体材料层上形成第二阻挡层；在一待监测注入能量下，在第二阻挡层、半导体材料层和第一阻挡层中注入杂质离子，本专利技术中通过形成第二阻挡层、半导体材料层和第一阻挡层构成的三明治结构，在注入时，当待监测的注入能量发生偏移时，注入到半导体材料层中的杂质离子减少，更多的杂质离子被注入到第一阻挡层或第二阻挡层中，因而在进行退火后，通过测量所述半导体材料层的电阻值，通过判断测量的电阻值与设定值是否存在差异，若存在差异，则注入的能量存在漂移，从而实现对注入能量的监测。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在详述本专利技术实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术的保护范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。图1-图4为本专利技术实施例离子注入能量的监测过程的结构示意图。参考图1，提供半导体衬底200。所述半导体衬底200作为后续工艺的载体。所述半导体衬底200为硅(Si)、锗(Ge)、或硅锗(GeSi)、碳化硅(SiC)；也可以是绝缘体上硅(SOI)，绝缘体上锗(GOI)；或者还可以为其它的材料，例如砷化镓等Ⅲ-Ⅴ族化合物。本实施例中，所述半导体衬底200的材料为硅，具体的，所述半导体衬底200可以为硅晶圆。参考图2，在所述半导体衬底200上形成第一阻挡层201；在所述第一阻挡层201上形成半导体材料层202；在所述半导体材料层202上形成第二阻挡层203。所述第一阻挡层201、半导体材料层202和第二阻挡层203构成三明治结构的监测结构，通过三明治结构能对偏移目标注入能量的杂质离子进行筛选，当待监测注入能量偏移目标注入能量时，注入到半导体材料层202中的杂质离子减少，更多的杂质离子被保留到第一阻挡层201或第二阻挡层202中，使得半导体材料层202的测量的电阻值与设定值存在差异，因而后续在进行退火后，通过测量所述半导体材料层202的电阻值，通过判断测量的电阻值与设定值是否存在差异，若存在差异，则注入的能量存在漂移，从而实现对注入能量的监测。具体的，在进行监测时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离子注入能量的监测方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成第一阻挡层；在所述第一阻挡层上形成半导体材料层；在所述半导体材料层上形成第二阻挡层；在一待监测注入能量下，在第二阻挡层、半导体材料层和第一阻挡层中注入杂质离子；进行退火以激活杂质离子；进行退火后，测量所述半导体材料层的电阻值，判断测量的电阻值与设定值是否存在差异，若存在差异，则注入的能量存在漂移。

【技术特征摘要】
1.一种离子注入能量的监测方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成第一阻挡层；在所述第一阻挡层上形成半导体材料层；在所述半导体材料层上形成第二阻挡层；在一待监测注入能量下，在第二阻挡层、半导体材料层和第一阻挡层中注入杂质离子；进行退火以激活杂质离子；进行退火后，测量所述半导体材料层的电阻值，判断测量的电阻值与设定值是否存在差异，若存在差异，则注入的能量存在漂移。2.如权利要求1所述的离子注入能量的监测方法，其特征在于，所述半导体材料层的材料为硅或锗，所述第一阻挡层的材料为氧化硅或氮化硅，所述第二阻挡层的材料为氧化硅、氮化硅或光刻胶。3.如权利要求1所述的离子注入能量的监测方法，其特征在于，所述第一阻挡层、半导体材料层和第二阻挡层的厚度的需满足：设定一目标注入能量，所述目标注入能量为待监测注入能量不存在偏移时的注入能量，进行注入时，待监测注入能量小于目标注入能量的杂质离子被保留到第二阻挡层中，待监测注入能量等于目标注入能量的杂质离子被保留到半导体材料层中，待监测注入能量大于目标注入能量的杂质离子被保留到第一阻挡层和/或半导体衬底中。4.如权利要求3所述的离子注入能量的监测方法，其特征在于，所述目标注入能量...

【专利技术属性】
技术研发人员：李岩，杨健，马富林，李超，赵强，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32