[發(fā)明專利]檢測離子濃度的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610377362.1
• 申請日: 2016-05-31
• 公開（公告）號: CN107452639B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發(fā)明（設計）人: 李震遠;史江北;安云玲;劉傳軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（天津）有限公司;中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

本發(fā)明提供的檢測離子濃度的方法，包括：提供半導體襯底，在半導體襯底的表面形成陣列分布的測試墊，測試墊中具有摻雜離子，且相鄰測試墊之間的間隔均相等；采用二次離子質(zhì)譜分析半導體襯底，在陣列分布的測試墊中掃描呈方形的第一區(qū)域，第一區(qū)域的邊長大于測試墊的邊長，且小于陣列分布的測試墊的總長度；收集第二區(qū)域中的摻雜離子以及半導體襯底的二次離子信號，第二區(qū)域為位于第一區(qū)域中呈方形的區(qū)域，第二區(qū)域的邊長大于測試墊的邊長，且第二區(qū)域至少完全覆蓋一個測試墊；對二次離子信號中的半導體襯底的信號進行修正，得到摻雜離子的含量。本發(fā)明中，采用陣列分布的測試墊，離子束掃描的范圍可擴大，降低檢測的難度，提高檢測的精度。

技術領域

本發(fā)明涉及半導體集成制造技術領域，特別涉及一種檢測離子濃度的方法。

背景技術

半導體制造中摻雜離子的精確性將直接影響到產(chǎn)品眾多電性參數(shù)的好壞。由于機器異常、工藝設計缺陷等因素，導致外延生長過程中摻雜離子的濃度等產(chǎn)生偏差。現(xiàn)有技術中，通常采用二次離子質(zhì)譜分析(SIMS)對半導體器件的摻雜離子進行檢測，SIMS可以分析包括氫在內(nèi)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(jié)構(gòu)。SIMS具有很高的靈敏度，可達到ppm甚至ppb的量級。通過SIMS可以直接定性定量的分析摻雜離子的濃度信息，從而分析摻雜離子狀態(tài)是否符合要求，工藝設計是否達到了預期目標。隨著技術的不斷進步，半導體器件尺寸越來越小，從而對離子注入的精確性要求越來越高，

通常，在外延生長的同時，在半導體襯底上形成用于進行SIMS測試的測試墊，對測試墊中的摻雜離子進行二次離子質(zhì)譜分析。然而，由于測試墊的尺寸越來越小，在二次離子質(zhì)譜分析的過程中，需要的電流很低，束斑很小的離子束，使得離子束轟擊的區(qū)域要對準測試墊，并不能掃描到測試墊之外的區(qū)域，以保證分析準確性。因此，對二次離子質(zhì)譜分析的設備和操作人員的技術都提出了較苛刻的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種檢測離子濃度的方法，解決現(xiàn)有技術中摻雜離子濃度的檢測精度不高的問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種檢測離子濃度的方法，包括：

提供半導體襯底，在所述半導體襯底的表面形成陣列分布的測試墊，所述測試墊中具有摻雜離子，且相鄰所述測試墊之間的間隔均相等；

采用二次離子質(zhì)譜分析所述半導體襯底，在所述陣列分布的測試墊中掃描呈方形的第一區(qū)域，所述第一區(qū)域的邊長大于所述測試墊的邊長，且小于所述陣列分布的測試墊的總長度；

收集第二區(qū)域中的摻雜離子以及半導體襯底的二次離子信號，所述第二區(qū)域為位于所述第一區(qū)域中呈方形的區(qū)域，所述第二區(qū)域的邊長大于所述測試墊的邊長，且所述第二區(qū)域至少完全覆蓋一個所述測試墊；

對所述二次離子信號中的半導體襯底的信號進行修正，得到所述摻雜離子的含量。

可選的，對所述二次離子信號中的半導體襯底的信號進行修正的步驟包括：

采用二次離子質(zhì)譜分析所述半導體襯底中無摻雜離子的第三區(qū)域，獲取單位面積的所述第三區(qū)域的半導體襯底的二次離子信號K；

將所述第二區(qū)域的半導體襯底的信號減去S×K/S’，S為所述第二區(qū)域覆蓋的所述間隔的總面積，S’為所述第二區(qū)域的面積。

可選的，在所述半導體襯底的表面形成m行p列的所述測試墊，所述測試墊呈正方形形狀，m，p為大于等于2的正整數(shù)。

可選的，所述測試墊的邊長為500nm～2000nm。

可選的，所述第一區(qū)域為邊長L1的正方形，所述第二區(qū)域為邊長L2的正方形，S’＝L2²。