[發明專利]背離率的計算方法和二次離子質譜分析方法

有效

• 申請號: 201310232003.3
• 申請日: 2013-06-09
• 公開（公告）號: CN104237279B
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發明（設計）人: 史江北;李震遠;鄭曉剛;李愛民;劉競文
• 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: G01N23/225
• 分類號: G01N23/225
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)31237
• 代理人: 屈蘅,李時云

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，特別涉及一種背離率的計算方法和二次離子質譜分析(Secondary Ion Mass Spectroscopy，SIMS)方法。

背景技術

二次離子質譜分析(SIMS)是利用質譜法分析由初級離子入射靶材后所濺射產生的二次離子，從而獲取材料表面或深度剖面元素信息的一種分析方法。

SIMS可以分析包括氫在內的全部元素并能給出同位素的信息，分析化合物組分和分子結構。二次離子質譜具有很高的靈敏度，可達到ppm甚至ppb的量級。在半導體制造業主要用于對限有制程的檢驗和對更先進制程的開發提供數據依據。

半導體制造中離子注入(implant)的精確性將直接影響到產品眾多電性參數的好壞。而離子注入經常會因為機器異常或制程設計缺陷使注入離子的能量、劑量和角度等產生偏差。隨著技術的不斷進步，半導體器件尺寸越來越小對離子注入精確度要求越來越高,因此對SIMS分析精度要求也越來越高。通過SIMS可以直接定性定量的分析離子注入的能量、劑量和角度等信息，從而分析離子注入狀態是否符合要求,制程設計是否達到了預期目標。

SIMS的曲線圖(Profile)能直觀的反映離子密度隨樣品深度的變化情況，所以當離子注入機將離子注入到控片(Control wafer)內，然后同時分析和對比控片與標準樣品(Reference)的SIMS結果可以判斷離子注入機臺目前注入的離子是否存在異常。

離子注入可能出現注入劑量(Dosage)或角度偏斜(Tilt)的異常，業界傳統的分析方法只對離子注入的劑量可接受偏差范圍進行了界定，例如是3％，當劑量偏差大于3％則定義為數據不合格，從而說明注入存在異常。

但是，業界傳統的分析方法對于離子注入的角度偏差所導致的SIMS圖像不一致的情況目前只是根據分析工程師的經驗判斷數據是否合格，沒有嚴格的分析方法加以判斷，所以無法給出量化的參考數據，來指導離子注入機臺的改進方向。

并且，當發現SIMS數據有微小異常時不能充分的肯定離子注入機是否有異常，當SIMS結果發現明顯異常時離子注入機已經出現故障，此時離子注入機所注入的離子勢必會影響到產品的電性參數，并需要耗費更多的精力來復機。

發明內容

本發明的目的在于提供一種背離率的計算方法和二次離子質譜分析方法，以解決現有技術中對離子注入結果分析不全面的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種背離率的計算方法，用于檢測離子注入工藝參數，包括：

提供待測樣品和標準樣品，并將所述待測樣品和標準樣品整合在同一坐標系中；

在保證區域面積和曲率不變的情況下，對所述待測樣品和標準樣品進行高斯平滑處理；

將處理后的待測樣品和標準樣品做點對點除法處理，得到擬合曲線；

在所述擬合曲線中限定可用區域；

由所述可用區域獲得所述背離率；

其中，所述背離率與離子注入角度偏差成正比。

可選的，對于所述的背離率的計算方法，所述點對點除法處理為同一橫坐標所對應的待測樣品的縱坐標除以標準樣品的縱坐標。

可選的，對于所述的背離率的計算方法，結合由所述待測樣品和標準樣品所決定的噪音區域、離子注入濃度相差最大的區域，包括至少95％的離子注入量及所述擬合曲線的縱坐標可用值限定可用區域。

可選的，對于所述的背離率的計算方法，所述擬合曲線的縱坐標值可用值的范圍為0.55～1.45。

可選的，對于所述的背離率的計算方法，在所述可用區域中定義點a、b、c，分別計算a、b兩點和b、c兩點的斜率，并取絕對值最大的一個斜率的絕對值作為背離率。

可選的，對于所述的背離率的計算方法，將所述可用區域沿橫坐標方向三等分分為三個區域，對每個區域中的所有點的坐標取平均值，分別得到a、b、c三點的坐標。

相應的，本發明提供一種二次離子質譜分析方法，包括：

由如上所述的方法算得背離率；

定義所述背離率的限值；

由所述背離率和所述待測樣品和標準樣品的離子注入劑量偏差判斷二次離子質譜數據是否合格。

可選的，對于所述的二次離子質譜分析方法，所述背離率的限值為0.96。

可選的，對于所述的二次離子質譜分析方法，所述待測樣品和標準樣品的離子注入劑量偏差的限值為3％。

可選的，對于所述的二次離子質譜分析方法，所述判斷二次離子質譜數據是否合格包括：