[發明專利]一種用于監測離子注入劑量的方法

無效

• 申請號: 201110265264.6
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102446783A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 俞柳江
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;H01L21/265
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術領域

本發明一般涉及一種半導體制備技術領域，更確切的說，本發明涉及一種用于監測鍺離子或碳離子注入劑量的方法。

背景技術

在半導體器件的制備工藝過程中，芯片是批量進行處理的，在同一晶圓上形成大量復雜器件。隨著超大規模集成電路的迅速發展，在芯片的集成度越來越高的同時，芯片尺寸也愈來愈小。同時，對于芯片制造的工藝要求也越來越高。

在半導體器件的制備工藝中，注入是一道很重要的工藝模組，會使用在阱注入，輕摻雜源漏，重摻雜源漏等工藝之中。隨著芯片制造工藝的需求，注入的劑量要求越來越精確，對注入劑量的日常監測也變得越來越重要。

通常，對于離子注入的日常監測流程如圖1所示，首先對測試硅片進行注入，然后通過爐管加熱使得注入離子激活，接下來用濕法刻蝕以及清洗工藝去除硅片表面的氧化層和雜質，最后利用四探針方法測量注入后硅片的電阻。對于硼、磷等三五族元素，在爐管激活后會取代硅原子在晶格中的位置，從而可以提供空穴（硼等三族元素）或者電子（磷等五族元素）等載流子，改變測試硅片的電阻，不同注入劑量的離子，激活后測試硅片的電阻也有差別，通過監測電阻的變化，可以間接監測注入劑量是否穩定，是否有變化。

但是，并不是所有的離子注入都能通過圖1所示的方法進行監測的，例如鍺、碳等離子注入，由于鍺、碳與硅一樣，都屬于四族原子，所以在爐管注入激活后，并不能提供空穴或電子等載流子，所以測試硅片的電阻并不隨注入劑量的變化而改變，因此不能采用圖1所示的方法監測注入劑量是否穩定。

通常，工藝線上采用熱波（Thermal?Wave）的方法對鍺、碳等四族元素進行監測，其原理如圖2所示，將泵激光（Pump?Laser，633nm的激光）照射至硅襯底上，會產生熱波擴散現象，而此擴散熱波將被硅襯底內由離子注入所造成的晶格缺陷所阻擋，會使該區域的局部熱密度高于其他區域，使得該區域的硅表面發生熱膨脹，從而使得該區域的硅表面曲率發生變化，通過測量探測激光（Probe?Laser，488nm的激光）的反射率的變化，可以間接得到晶格的破壞程度。由于晶格的破壞程度與離子的注入劑量相關，所以通過熱波方法，可以間接的監測鍺、碳等離子注入的劑量是否穩定。但是，采用熱波的方法，很難精確的監測注入劑量，也越來越難滿足先進工藝對注入劑量的監測需求。

發明內容

本發明針對以上問題，利用在注入后的硅襯底上生長二氧化硅薄膜，由于離子注入會引起硅襯底的晶格損傷，所以會直接影響硅與二氧化硅的界面態密度，在二氧化硅薄膜生長完成后，通過電荷泵（Charge?Pump）的方法測量界面態密度，從而達到監測注入劑量的目的。由于電荷泵是比較精確的測量方法，因此，本方法提高了工藝線上對注入劑量的監測精度。

本發明的上述目的是通過以下技術方案實現的：

一種用于監測離子注入劑量的方法，其包括以下步驟：

步驟A、在測試硅片中進行離子注入；??

步驟B、在注入有所述離子的測試硅片上生長二氧化硅薄膜；

步驟C、在二氧化硅薄膜上進行一層摻雜的多晶硅薄膜的生長；

步驟D、通過電荷泵方法，對二氧化硅薄膜和測試硅片之間的界面態密度進行測量；

步驟E、根據界面態密度變化監測注入劑量。

所述的一種用于監測離子注入劑量的方法，其中，所述注入離子為鍺離子或碳離子。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明優點將會變得更明顯。在全部附圖中相同的標記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點在于示出本發明的主旨。

圖1是對硼、磷等三五族元素注入劑量的監測方法流程圖；

圖2是熱波方法監測注入劑量的原理示意圖；

圖3利用界面態密度的測量方法監測離子注入劑量的流程圖。

具體實施方式

下面結合示意圖和具體操作實施例對本發明作進一步說明。