[發明專利]一種改善離子注入監控的方法

在審

• 申請號: 201611220060.X
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106783687A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 杜龍歡;唐云;孫小虎;羅湘;譚燦健
• 申請（專利權）人: 株洲中車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/66
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 羅滿

技術領域

本發明涉及半導體工藝技術領域，特別涉及一種改善離子注入監控的方法。

背景技術

隨著半導體制造技術的不斷發展，對離子注入機的工藝穩定性和均勻性有了更高的要求。有效地監控離子注入機的穩定性和均勻性，準確地反映離子注入機的狀況，對保持現有半導體制造工藝的穩定性和對新工藝的研發具有重要意義。

現有的對離子注入晶圓的穩定性和均勻性這些工藝質量的評估方法中，一種方法是采用熱波探測儀(TW)來檢測注入后晶圓的表面損傷。但這種檢測手段只能表征晶圓表面的狀況，對注入到內部的離子狀況無法監控，因而具有一定的局限性；另一種常用的監控方法是對離子注入后的晶圓在進行高溫退火后，采用四探針測試儀量測晶圓離子注入層的方塊電阻(RS)。離子注入層的方塊電阻是半導體材料的一個重要電學參數，其定義為表面為正方形的半導體薄層，在平行于正方形邊的電流方向所呈現的電阻，當離子注入劑量不足時，方塊電阻值較高；反之，劑量過大時則方塊電阻值較低。在采用方塊電阻監控離子注入的過程中，有以下三個方面的因素影響了監控的準確性：

(1)、監控片表面形貌好壞會影響四探針的測量，一方面是監控片本身的形貌會有不同程度的凹凸或形成自然氧化層，另一方面，監控片在注入過程中表面被損傷。

(2)、對于高能離子注入機和中電流以上的離子注入機，由于其注入能量較高，摻雜原子會注入到離晶圓表面較深的位置，在退火后表面摻雜原子的濃度較低，導致其導電性容易受到影響。在這種情況下，如果使用四探針測試儀普通的探針頭進行量測，就會發生無法準確量測到晶圓的RS的現象，導致對RS量測的不敏感，測量不準確。目前的解決方法是采用測頭較尖的一種探針頭，來替代普通的探針頭量測接受高能和中電流以上離子注入晶圓的RS。這種測頭較尖的探針頭相對普通探針頭來說，價格昂貴且使用壽命較短，僅約為兩個月。在增加量測成本的同時，還會造成量測機臺維護頻率的增加。而且，使用這種測頭較尖的探針頭時，也很容易因為被量測的離子注入機的工作不穩定，或因處于此探針頭的使用壽命后期造成的量測性能不穩定，而導致晶圓量測結果超出規格，造成對離子注入機狀態的誤判而宕機。

(3)、在離子注入后的離子激活和退火工藝中，存在一定的劑量損失。當離子注入劑量較小時，對監控的影響會更加嚴重。

由于存在上述的影響因素，從而導致監控不準的現象，使得離子注入機的正常運行造成了干擾，并進一步影響了機臺的產能。

發明內容

本發明的目的是提供了一種改善離子注入監控的方法，準確地監控離子注入機的穩定性和均勻性，避免因量測不準問題造成宕機而影響產能現象的發生。

為解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種改善離子注入監控的方法，包括：

對監控片進行氧化，在所述監控片的表面生長氧化層；

對表面具有所述氧化層的監控片進行離子注入；

對離子注入后的所述監控片進行雜質激活退火；

去除退火后的所述監控片表面的氧化層；

測量所述監控片的方塊電阻。

其中，所述氧化層的厚度為10nm～1μm。

其中，所述氧化層的厚度的均勻性小于0.5％。

其中，所述對離子注入后的所述監控片進行雜質激活退火，包括：

對完成離子注入的所述監控片采用水平爐管或快速熱處理設備進行雜質激活退火，退火溫度為900℃～1150℃，退火時間為10s～30min，退火氣氛為在N₂、O₂或N₂與O₂的混合氣體下進行退火。

其中，所述去除退火后的所述監控片表面的氧化層，包括：

采用緩沖氧化硅腐蝕液或HF溶液去除所述氧化層，所述緩沖氧化硅腐蝕液為NH₄F和HF的混合液，NH₄F和HF的體積比為7:1。

其中，采用所述緩沖氧化硅腐蝕液或所述HF溶液去除所述氧化層的時間大于2min。

其中，在所述去除退火后的所述監控片表面的氧化層和所述測量所述監控片的方塊電阻之間，還包括：

對所述監控片進行清洗。

其中，所述對所述監控片進行清洗，包括:

用去離子水對所述監控片清洗2min～10min；

用H₂O₂與NH₄OH的混合溶液對所述監控片進行清洗1min～5min；

去離子水對所述監控片清洗2min～10min。