[發明專利]離子注入工藝的監測試片及監測方法

有效

• 申請號: 200710037671.5
• 申請日: 2007-02-13
• 公開（公告）號: CN101246809A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 朱津泉;戴樹剛
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;H01L21/66;H01L21/265;H01J37/317
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 李文紅

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種離子注入工藝的監測試片及監測方法。

背景技術

離子注入工藝是一種通過向襯底中引入可控制數量的雜質，改變該襯底的電學性能的工藝技術，其在現代半導體制造過程中有著廣泛的應用。離子注入工藝中，為確保注入雜質后的襯底達到預定的電學性能，對注入的雜質濃度和深度均有嚴格的要求，為此，通常需要對離子注入工藝進行實時監測。

現有的對離子注入工藝的監測是利用監測試片實現的，在離子注入完成后，先對監測試片進行相應的退火處理，激活所注入的雜質，然后再利用四探針法檢測其電阻率，判斷注入的雜質濃度和深度是否滿足要求。圖1為現有的四探針法檢測離子注入工藝監測試片的示意圖，在p型(或n型)襯底101內進行n型(或p型)離子注入，形成離子注入層102，在快速熱退火處理后，利用四探針法對其進行檢測，圖中110a和110b分別代表了與負、正電極相連的探針。圖1中所示為離子注入較深、離子注入層102較厚的情況，此時，因離子注入層102與襯底101的雜質類型相反，且探針只會接觸到表面的離子注入層102，測試電流120僅會在離子注入層102內流動，由四探針法測試得到的方塊電阻值可以代表本次離子注入工藝中注入的雜質的情況，實現對離子注入工藝的較為準確的監測。

然而，隨著超大規模集成電路的迅速發展，芯片的集成度越來越高，器件的尺寸越來越小，因器件的高密度、小尺寸引發的各種效應對半導體工藝制作結果的影響也日益突出。以離子注入工藝為例，由于器件尺寸的縮小，結深進一步變淺，利用四探針法對離子注入工藝進行監測出現了一些新的問題。

圖2為現有的四探針法檢測淺結離子注入工藝監測試片的示意圖，如圖2所示，當需要形成淺結時，離子注入較淺，形成的離子注入層201也較薄，在退火后，利用四探針法對其進行測試時，探針易穿過該薄層的離子注入層201到達襯底101中，此時，測試電流220不僅會在離子注入層201內流動，還會在襯底101內流動，這樣，最終測試得到的方塊電阻值實際上是離子注入層201的電阻與襯底101的電阻的并聯值。由于離子注入層201很薄，襯底101較厚，襯底101部分的阻值大小通常可以與離子注入層201的阻值大小相比擬，甚至比其更小，即，測試時該襯底101電阻的并入會明顯影響到最終的方塊電阻測試結果，影響檢測結果的準確性。另外，一方面由于片與片之間襯底的摻雜情況通常不一致，另一方面在同一片內測試的探針也不一定全會接觸到襯底，因此襯底電阻對測試結果的影響大小實際上不能確定，表現為四探針法測試方塊電阻的結果重復性較差，這必然會影響到對離子注入工藝的監測力。

為提高對離子注入工藝的監測力，申請號為200610071458.1的中國專利申請公開了一種評價用晶片(監測試片)，該評價用晶片內具有多個等密度的評價晶體管，通過在離子注入后對這些評價晶體管進行檢測，可以得到評價用晶片內離子注入量的詳細分布情況。利用該評價用晶片對離子注入工藝進行監測可以詳細監測襯底內的離子注入量的分布情況，在一定程度上提高了對離子注入工藝的監測水平，但該評價用晶片的制作復雜，需要多步工藝制作完成，且不能解決上述實現淺結的離子注入工藝時難以監測的問題。

發明內容

本發明提供一種離子注入工藝的監測試片及監測方法，可以提高現有的對淺結離子注入工藝的監測力。

本發明提供的一種離子注入工藝的監測試片，所述試片具有襯底，所述襯底的雜質類型與待監測的離子注入工藝注入的雜質類型相反，其中，所述襯底內還具有預摻雜層，且所述預摻雜層的雜質類型與所述待監測的離子注入工藝注入的雜質類型相同，所述預摻雜層的厚度大于所述待監測的離子注入工藝的注入深度。

其中，所述預摻雜層的雜質濃度小于所述待監測的離子注入工藝注入的雜質濃度。

其中，所述預摻雜層的厚度不小于500

其中，所述待監測的離子注入工藝注入的雜質類型為n型時，預摻雜層的雜質為磷或砷；所述待監測的離子注入工藝注入的雜質類型為p型時，預摻雜層的雜質為硼。

本發明具有相同或相應技術特征的一種離子注入工藝的監測方法，包括：

提供與待監測的離子注入工藝注入的雜質類型相反的襯底；

在所述襯底內進行預摻雜處理形成預摻雜層，且所述預摻雜層的雜質類型與所述待監測的離子注入工藝注的入雜質類型相同，所述預摻雜層的厚度大于所述待監測的離子注入工藝的注入深度；

對已形成預摻雜層的所述襯底進行所述待監測的離子注入；

對已進行所述待監測的離子注入后的襯底進行熱退火處理；