[發(fā)明專利]離子注入測試樣品的制備方法及測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610079576.0
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN107036856B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周飛
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司;中芯國際集成電路制造(北京)有限公司
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N33/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 高靜;吳敏

一種離子注入測試樣品的制備方法及測試方法，所述制備方法包括：提供襯底以及凸出于襯底的鰭部；在鰭部之間的襯底上形成隔離結(jié)構(gòu)，鰭部的一部分露出于隔離結(jié)構(gòu)，為鰭部第一區(qū)域，另一部分位于隔離結(jié)構(gòu)內(nèi)，為鰭部第二區(qū)域；在鰭部第二區(qū)域內(nèi)形成摻雜離子；在鰭部第一區(qū)域側(cè)壁形成用于提供第一探測離子的第一探測層；去除隔離結(jié)構(gòu)；形成保形覆蓋鰭部且用于提供第二探測離子的第二探測層；形成頂部高于第二探測層頂部的介質(zhì)層。本發(fā)明自介質(zhì)層頂部至襯底表面，探測三種離子，獲得各離子與位于介質(zhì)層內(nèi)深度相關(guān)的濃度變化曲線圖，通過第一探測離子獲得鰭部第一區(qū)域高度，通過第二探測離子獲得鰭部高度，從而獲得摻雜離子在鰭部內(nèi)的濃度分布。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及一種離子注入測試樣品的制備方法及測試方法。

背景技術(shù)

離子注入技術(shù)是一種向半導(dǎo)體材料中引入摻雜離子，改變半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能的技術(shù)。離子注入現(xiàn)已在半導(dǎo)體制造中被廣泛應(yīng)用。

離子注入的劑量和射程是離子注入工藝的兩個重要參數(shù)，對離子注入的劑量和射程進(jìn)行精確控制是離子注入工藝優(yōu)化的目標(biāo)。其中，不僅要求摻雜離子的峰值濃度控制準(zhǔn)確，還要求摻雜離子濃度分布符合設(shè)計(jì)要求。

對于平面晶體管而言，通常采用二次離子質(zhì)譜(Second Ion Mass Spectroscopy，SIMS)來分析摻雜離子注入后在半導(dǎo)體材料內(nèi)的離子濃度分布情況。具體地，SIMS技術(shù)包括：通過在半導(dǎo)體表面區(qū)域上照射一次離子而產(chǎn)生二次離子，通過對所述二次離子進(jìn)行質(zhì)量分析來測定摻雜離子的離子濃度分布。

但是，現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展了鰭式場效應(yīng)管的3D晶體管技術(shù)，如何對鰭式場效應(yīng)管進(jìn)行離子濃度分布測量成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種離子注入測試樣品的制備方法及測試方法，提高鰭式場效應(yīng)管離子濃度分布的測量精確度。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種離子注入測試樣品的制備方法。包括如下步驟：形成半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底包括襯底、凸出于所述襯底的鰭部；在所述鰭部之間的襯底上形成隔離結(jié)構(gòu)，所述鰭部的一部分露出于所述隔離結(jié)構(gòu)，為鰭部第一區(qū)域，所述鰭部的另一部分位于所述隔離結(jié)構(gòu)內(nèi)，為鰭部第二區(qū)域；對所述鰭部第二區(qū)域進(jìn)行離子摻雜，在所述鰭部第二區(qū)域內(nèi)形成摻雜離子；完成所述離子摻雜工藝后，在所述鰭部第一區(qū)域的側(cè)壁表面形成第一探測層，用于提供第一探測離子，且所述第一探測離子與所述摻雜離子不同；形成所述第一探測層后，去除所述隔離結(jié)構(gòu)；去除所述隔離結(jié)構(gòu)后，形成保形覆蓋所述鰭部第一區(qū)域和鰭部第二區(qū)域的第二探測層，用于提供第二探測離子，且所述第二探測離子與所述第一探測離子、摻雜離子不同；在所述半導(dǎo)體基底表面形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層的頂部高于所述第二探測層的頂部。

可選的，所述摻雜離子為N型離子或P型離子。

可選的，摻雜離子為N型離子，所述N型離子為砷離子，注入的離子能量為30Kev至120Kev，注入的離子劑量為1E12至1E14原子每平方厘米；或者，摻雜離子為P型離子，所述P型離子為硼離子，注入的離子能量為5Kev至50Kev，注入的離子劑量為5E12至5E14原子每平方厘米。

可選的，所述第一探測層的材料為氮化硅、氮化鈦或氮化鉭，所述第一探測離子為氮離子。

可選的，形成所述第一探測層的步驟包括：形成保形覆蓋所述隔離結(jié)構(gòu)表面和所述鰭部第一區(qū)域表面的第一探測層膜；采用無掩膜刻蝕工藝，去除所述隔離結(jié)構(gòu)表面和所述鰭部第一區(qū)域頂部的第一探測層膜，在所述鰭部第一區(qū)域的側(cè)壁表面形成第一探測層。

可選的，通過原子層沉積工藝形成所述第一探測層膜。

可選的，所述原子層沉積工藝的工藝參數(shù)包括：向原子層沉積室內(nèi)通入的前驅(qū)體為含氮的前驅(qū)體，工藝溫度為400攝氏度至600攝氏度，壓強(qiáng)為1毫托至10毫托，前驅(qū)體的氣體流量為1500sccm至4000sccm，沉積次數(shù)為15次至50次。