高电流离子植入机的监控芯片与用其监控充电现象的方法技术

本发明专利技术涉及一种监控高电流离子植入机的充电现象的方法，包括：放置所述监控芯片于所述高电流离子植入机台的一离子植入室中，其中所述监控芯片系由一半导体基底、一氧化层作为隔离层与一多晶硅层作为充电层组成。对所述监控芯片进行一既定条件的离子植入。将所述监控芯片进行回火。测量所述监控芯片上一既定多个位置的阻值。以及，判断所述监控芯片的平均阻值与标准差是否超过一既定标准范围。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体离子植入技术，特别涉及一种适用于高剂量离子植入机用的监控芯片以及用其监控充电现象的方法。在目前的离子植入技术中，趋向于大面积的芯片、高剂量但低能量的植入方式，因此高电流的离子植入机的应用日益广泛。主要的应用在于制作源极/漏极、多晶硅负载或是多晶硅闸极的布植。由于组件缩小，因此接面深度必须精确的控制，而离子植入的能量也随之降低。一般而言，高电流的离子植入通常为束电流高于1mA以上。而目前商用的高电流离子植入机通常可提供15-30mA的N型离子的植入电流，以及6-12mA的P型离子植入电流。在一般的高电流离子植入机的操作中，通常会利用芯片裸片(baredwafer)作为监控芯片(monitor wafer)，来监控机台的线上稳定性，主要侦测离子植入机台的离子植入剂量(dose)是否有偏差，以及机台的条件是否有异常。在一般正常条件下，当离子植入机的植入剂量符合设定值时，测量监控芯片的阻值(Rs)，会得到对应的标准阻值。然而当离子植入机的植入剂量高于或低于标准设定值时，则离子植入后，监控芯片上所量得的阻值也会增高或降低。这样，当监控芯片的阻值不符规格时，线上人员可快速得知离子植入机台的稳定性。而在一般的高电流离子植入机中的设计中，为了阻挡高能量电子，通常设计一偏压电极(bias)作为阻挡的功能，主要阻挡不必要的高能电子。而当此偏压电极的功能异常时，未受阻挡的高能电子会直接植入至产品芯片上，形成充电现象(charging)，而破坏芯片上组件的特性。采用一般的芯片裸片作为高电流离子植入机的监控芯片时，高电流离子植入机的反应室中在离子植入过程中，均将芯片接地。当偏压电极(bias)功能异常，导致高能电子不受阻文件直接被导入芯片上，对一般的芯片裸片而言，电子会直接经由接地导出并不会产生充电现象，然而对于产品芯片而言，高能电子却会因充电现象，对芯片上的组件造成损害。因此，以一般的芯片裸片作为监控芯片时，并无法通过测量离子植入后其阻值变化，而及早得知高电流离子植入机台的偏压电极是否异常。本专利技术的另一个目的在于提供一种利用所述监控片，进行高电流离子植入机台稳定性监控的方法，除了可以监控高电流离子植入机台的植入剂量稳定性外，还可同时监控所述高电流离子植入机的是否产生充电现象。根据本专利技术的一种监控芯片，适用于一高电流离子植入机，包括一半导体基底；一隔离层，位于所述半导体基底的上以及一充电层，位于所述隔离层的上，其中，当一高能电子导入所述监控芯片时，所述高能电子停滞于所述充电层中。所述监控芯片中，半导体基底可以为硅芯片裸片。隔离层可以为氧化物层，厚度可为60--6500，以隔离高能电子，避免直接经由硅基底被接地导出。而充电层可以为多晶硅材料，厚度可为550--4000，当高能电子通入时，使电子停滞于所述材料中，不被接地导出。通过所述监控芯片，依据本专利技术所提出的一种监控高电流离子植入机的充电现象的方法，包括放置所述监控芯片于所述高电流离子植入机台的一离子植入室中；对所述监控芯片进行一既定条件的离子植入；将所述监控芯片进行回火；测量所述监控芯片上一既定多个位置的阻值；以及判断所述既定多个位置的阻值是否超过一既定标准范围。在所述方法中，判断所述既定多个位置的阻值是否超过一既定标准范围，可以将既定多个位置的阻值取平均值与标准差，以判断所述既定多个位置的阻值的平均值与标准差是否超过一既定标准范围。通过所述依据本专利技术的监控芯片与监控高电流离子植入机的充电现象的方法，可以实时反应高电流离子植入机台是否有偏压异常的现象，以实时反应改善，避免损害产品芯片。为了让本专利技术的所述目的、特征、及优点能更明显易懂，以下配合附图，作详细说明如下。参见附图说明图1B，图中所示为以本专利技术的一实施例中的监控芯片作为高电流离子植入机监控芯片的示意图。其中，依据本专利技术的监控芯片20，包括一半导体基底，如芯片裸片(bared wafer)22，而芯片裸片22上，则形成一隔离层，如氧化层(oxide)24，其厚度可介于60～6500，在一较佳实施例中，氧化层24的厚度为1000。而在氧化层24上，则生成一充电层，如多晶硅层(poly-silicon)26，其厚度可介于550～4000，在一较佳实施例中，多晶硅层的厚度为1500。当所述本专利技术的监控芯片20装置于高电流离子植入机时，虽然亦经由线路11接地，然而当高电流离子植入机的偏压异常时，高能电子18受到氧化层24的隔离阻挡，不会直接由接地线路11导出，而停滞于多晶硅层26，形成充电现象(charging)，此时多晶硅层26具有电容的特性，可以留住电子18。也由于多晶硅层26的表面充电现象，使得离子束植入时发散，而植入量减少，因此监控芯片20在离子植入后的阻值会高于标准阻值。另外，由于高能电子充电现象的影响，监控芯片表面上的离子植入均匀性差，使得阻值的标准差提高。也因此，可通过离子植入后的监控芯片的阻值变化，直接得知高电流离子植入机台是否对监控芯片产生充电现象，即，高电流离子植入机台的偏压功能是否有异常现象。接下来以图2详细说明根据本专利技术的一实施例中，利用所述本专利技术的监控芯片20，监控高电流离子植入机的充电现象的方法流程图。在步骤202中放置一监控芯片于所述高电流离子植入机台的一离子植入室中。其中所述监控芯片为所述依据本专利技术的一监控芯片，包括一半导体基底；一隔离层，位于所述半导体基底的上以及一充电层，位于所述隔离层的上，其中，当一高能电子导入所述监控芯片时，所述高能电子停滞于所述充电层中。在较佳情况中，所述监控芯片的半导体基底为芯片裸片(baredwafer)，而隔离层可为氧化层(oxide)，其厚度可介于60～6500，在较佳实施例中，氧化层厚度为1000。而充电层，可为多晶硅层，其厚度可介于550～4000，在较佳实施例中，多晶硅层的厚度为1500。接着进行步骤204对所述监控芯片进行一既定条件的离子植入。其中，离子植入的条件可比照产品片欲进行的离子植入条件，或者为一特定机台条件，以达到最佳的监控灵敏度。在一实施例中，离子植入条件为，砷离子(As)，植入能量80KeV，植入剂量为1.5E15。在另一实施例中，离子植入条件为磷离子(P)，植入能量为30KeV，植入剂量为7E14。然则本专利技术并非以所述条件为限。接着进行步骤206将所述监控芯片进行回火(annealing)。通过回火修补监控芯片上的晶格的伤害，使监控芯片回复稳定状态，完成离子掺杂的程序。接着进行步骤208测量所述监控芯片上一既定多个位置的阻值。在一实施例中，取所述监控芯片表面49个点，分别测量其阻值。然而监控芯片的阻值取样点并非以此为限。得到监控芯片上各处的阻值后，则进行步骤S210判断所述既定多个位置的阻值是否超过一既定标准范围。此时可将监控芯片上49点的阻值取平均值与标准差(standard deviation)，以判断其的阻值的平均值与标准差是否超过一既定标准范围。接着以第1表说明所述本专利技术的一监控芯片20与一般的芯片裸片10依据所述方法进行高电流离子植入机的充电现象监测结果比较。第1表 第1表中的偏压状态，代表高电流离子植入机的偏压功能是否开启，当偏压功能开启时，高能电子会被阻挡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高电流离子植入机的监控芯片，其特征在于，所述监控芯片包括： 一半导体基底； 一隔离层，位于所述半导体基底的上：以及 一充电层，位于所述隔离层的上，其中，当一高能电子导入所述监控芯片时，所述高能电子停滞于所述充电层中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种高电流离子植入机的监控芯片，其特征在于，所述监控芯片包括一半导体基底；一隔离层，位于所述半导体基底的上以及一充电层，位于所述隔离层的上，其中，当一高能电子导入所述监控芯片时，所述高能电子停滞于所述充电层中。2.根据权利要求1所述的监控芯片，其特征在于，所述的半导体基底为硅芯片裸片。3.根据权利要求1所述的监控芯片，其特征在于，所述的隔离层为硅氧化物层。4.根据权利要求3所述的监控芯片，其特征在于，所述的硅氧化物层厚度为60--6500。5.根据权利要求1所述的监控芯片，其特征在于，所述的可充电层为多晶硅层。6.根据权利要求5所述的监控芯片，其特征在于，所述的多晶硅层的厚度为550--4000。7.一种高电流离子植入机的监控芯片，适用于监控一高电流离子植入机的偏压异常，其特征在于，所述监控芯片包括一半导体基底；一氧化物层，位于所述半导体基底的上以及一多晶硅层，位于所述氧化物层的上，其中，当一高能电子导入所述监控芯片时，所述高能电子停滞于所述多晶硅层中。8.根据权利要求7所述的监控芯片，其特征在于，所述的氧化物层厚度为60--6500。9.根据权利要求7所述的监控芯片，其特征在于，所述的多晶硅层的厚度为550--4000。10.一种监控高电流离子植入机的充电现象的方法，其特征在于，所述方法包括放置一监...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁进国，廖晋熥，
申请(专利权)人：旺宏电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]