一种评估离子注入工艺的监测方法技术

本发明专利技术提供了一种评估离子注入工艺的监测方法，包括：提供晶圆衬底，在所述晶圆衬底表面依次形成二氧化硅层和多晶硅层，形成离子注入的陪片；将若干陪片和待检测的正片一同完成离子注入工艺，对所述陪片进行激活退火；对不同陪片刻蚀至不同厚度，获取不同厚度的方阻监测数据；获取相同离子注入工艺条件下的基准样品以及对应的基准方阻值；根据陪片多晶硅层中不同厚度的方阻监测数据与基准方阻值的偏差，评估待检测的正片在相同离子注入工艺条件下不同时间和批次间的偏差及判定结果。本发明专利技术实现了生产现场便捷对离子注入品质的评估与控制，并解决了一些量测所需加工工艺对待检测的正片带来的不利影响。正片带来的不利影响。正片带来的不利影响。

【技术实现步骤摘要】
一种评估离子注入工艺的监测方法


[0001]本专利技术属于半导体制造领域，特别涉及一种评估离子注入工艺的监测方法。

技术介绍

[0002]在半导体制造工艺中，离子注入工艺的稳定性对器件性能有至关重要的影响。为了评估离子注入之后的结果，方阻测量是一个常用的评估方法；但该方法只能笼统地评估离子注入所得的总体影响，无法获得离子注入厚度方向中能量和剂量的影响信息，存在一定的局限性。利用带电极的二氧化硅和多晶复合结构，通过测量离子注入后总体电阻的变化来判定注入能量的影响，但是又无法单独确定各层的电阻来体现注入剂量带来的影响大小。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，提供了一种评估离子注入工艺的监测方法。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括：
[0005]一种评估离子注入工艺的监测方法，包括如下步骤：
[0006]提供晶圆衬底，在所述晶圆衬底表面依次形成二氧化硅层和多晶硅层，形成离子注入的陪片；
[0007]将若干陪片和待检测的正片一同完成离子注入工艺，对所述陪片进行激活退火；
[0008]对不同陪片刻蚀至不同厚度，确认不同陪片的多晶硅厚度并测量对应的方阻，获取不同厚度的方阻监测数据；
[0009]获取相同离子注入工艺条件下的基准样品以及不同厚度的半导体测试材料层对应的基准方阻值；
[0010]根据陪片多晶硅层中不同厚度的方阻监测数据与基准方阻值的偏差，评估待检测的正片在相同离子注入工艺条件下不同时间和批次间的偏差及判定结果。
[0011]进一步的，还包括：采用SRIM仿真获取相同离子注入工艺条件下的峰值浓度的深度Rp，其中多晶硅厚度不小于Rp
×
120％。
[0012]进一步的，所述二氧化硅层通过热氧化或化学气相沉积的方法形成。
[0013]进一步的，所述二氧化硅层厚度为50nm
‑
300nm。
[0014]进一步的，所述陪片进行激活退火具体采用快速热退火或高温炉管退火。
[0015]进一步的，对所述陪片刻蚀至不同厚度，确认多个厚度的多晶硅厚度并测量对应的方阻，获取不同厚度的方阻监测数据具体包括：借助干法刻蚀工艺将所述陪片刻蚀至不同厚度，采用椭偏仪确认多个厚度的多晶硅层厚度并以四探针法测量对应的方阻。
[0016]进一步的，所述陪片刻蚀工艺为反应性离子刻蚀。
[0017]进一步的，还包括：利用二次离子质谱仪SIMS测定样品作为基准样品。
[0018]进一步的，还包括：选取预定的n个厚度元素浓度与仿真结果偏差在
±
10％以内的
样品作为基准样品。
[0019]进一步的，还包括：比较和计算不同批次间同一刻蚀厚度对应方阻值的偏差，设定偏差容许范围来评估离子注入工艺的稳定性；或比较不同注入工艺间的厚度方阻差异，反映离子注入工艺带来的差异。
[0020]本专利技术由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
[0021]本专利技术提出一种评估离子注入工艺的监测方法，提出了一种多晶硅和二氧化硅叠层结构，通过反应性离子刻蚀配合椭偏仪测量刻蚀至预定厚度的多晶掺杂层，获取注入厚度方向的四探针方阻测量值，并且通过不同时间和批次之间的方阻差异，反映离子注入的厚度分布信息，以较为简易地方法实现了相同离子注入工艺的稳定性评估，也能为对比不同离子注入条件差异带来参考。
[0022]本专利技术可以用于硅晶圆通用元素离子注入以及碳化硅晶圆部分元素(如磷等)离子注入工艺稳定性的监测与评估，解决了一些量产测试所需加工工艺对待检测的正片带来的不利影响；能够获取离子注入在不同深度上的性能反馈；同时，二氧化硅绝缘层隔离了晶圆衬底的电阻率对方阻测量的影响。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]图1为本专利技术实施例中评估离子注入工艺的监测方法的简要步骤流程图；
[0025]图2为本专利技术实施例的SRIM仿真分布结果示意图；
[0026]图3为本专利技术实施例的不同陪片的刻蚀厚度示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以下实施例是对本专利技术的解释而本专利技术并不局限于以下实施例。
[0028]实施例：
[0029]请参考图1，图1是本专利技术实施例的评估离子注入工艺的监测方法的简要步骤流程图，需要注意的是，本专利技术的实施方式可以应用于适用的任何场景，本专利技术提供了一种评估离子注入工艺的监测方法，包括：
[0030]步骤S100，提供晶圆衬底，在所述晶圆衬底表面依次形成二氧化硅层和多晶硅层，形成离子注入的陪片；
[0031]步骤S200，将若干陪片和待检测的正片一同完成离子注入工艺，对所述陪片进行激活退火；
[0032]步骤S300，对不同陪片刻蚀至不同厚度，确认不同陪片的多晶硅厚度并测量对应的方阻，获取不同厚度的方阻监测数据；
[0033]步骤S400，获取相同离子注入工艺条件下的基准样品以及不同厚度的半导体测试材料层对应的基准方阻值；
[0034]步骤S500，根据陪片多晶硅层中不同厚度的方阻监测数据与基准方阻值的偏差，评估待检测的正片在相同离子注入工艺条件下不同时间和批次间的偏差及判定结果。
[0035]具体的，执行步骤S100，提供晶圆衬底，在所述晶圆衬底表面形成厚度范围为50nm
‑
300nm的二氧化硅薄膜作为隔离层，所述二氧化硅薄膜采用热氧化或化学气相沉积方法形成；然后在所述隔离层表面形成厚度不小于Rp
×
120％的多晶硅层，所述Rp为离子注入后离子厚度分布仿真结果中的峰值浓度的深度。
[0036]将所述陪片切割或裂片成特定尺寸的小片，分割数量足够多，作为监测用的陪片。
[0037]在本实施例中，所述陪片的尺寸为2cm
‑
6cm的方片。
[0038]在其他实施例中，提供不完整晶圆衬底，在所述不完整晶圆衬底表面依次形成二氧化硅层和多晶硅层，形成离子注入的陪片。
[0039]执行步骤S200，将所述陪片和待检测的正片一同完成离子注入工艺，对所述陪片进行激活退火。
[0040]在本实施例中，采用Al离子，能量960KeV、倾斜角0
°
、剂量1E13/cm
‑2的条件，对陪片和待检测的正片一同完成离子注入工艺。
[0041]在本实施例中，采用Al离子对所述陪片和待检测的正片一同完成离子注入工艺，在其他实施例中，也可以采用其他的元素进行离子注入工艺，在此不做限定。
[0042]完成离子注入工艺后，对所述陪片进行激活退火，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种评估离子注入工艺的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：提供晶圆衬底，在所述晶圆衬底表面依次形成二氧化硅层和多晶硅层，形成离子注入的陪片；将若干陪片和待检测的正片一同完成离子注入工艺，对所述陪片进行激活退火；对不同陪片刻蚀至不同厚度，确认不同陪片的多晶硅厚度并测量对应的方阻，获取不同厚度的方阻监测数据；获取相同离子注入工艺条件下的基准样品以及不同厚度的半导体测试材料层对应的基准方阻值；根据陪片多晶硅层中不同厚度的方阻监测数据与基准方阻值的偏差，评估待检测的正片在相同离子注入工艺条件下不同时间和批次间的偏差及判定结果。2.根据权利要求1所述一种评估离子注入工艺的监测方法，其特征在于，还包括：采用SRIM仿真获取相同离子注入工艺条件下的峰值浓度的深度Rp，其中，多晶硅厚度不小于Rp
×
120％。3.根据权利要求1所述一种评估离子注入工艺的监测方法，其特征在于，所述二氧化硅层通过热氧化或化学气相沉积的方法形成。4.根据权利要求3所述一种评估离子注入工艺的监测方法，其特征在于，所述二氧化硅层厚度为50nm
‑
300nm。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭学仕，任娜，盛况，徐弘毅，
申请(专利权)人：浙江大学杭州国际科创中心，
类型：发明
国别省市：