[發(fā)明專利]離子注入轉(zhuǎn)角監(jiān)控方法及離子注入機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910694595.8
• 申請(qǐng)日: 2019-07-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110416044B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李穩(wěn)迪;張立;謝威
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類號(hào): H01J37/244
• 分類號(hào): H01J37/244;H01J37/317;H01L21/67
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 焦天雷

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于半導(dǎo)體器件離子注入工藝中離子注入轉(zhuǎn)角的監(jiān)控方法，包括依次連續(xù)對(duì)五片硅片執(zhí)行預(yù)設(shè)角度相同，預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)角不同的離子注入；測(cè)量獲得各硅片的熱波值；將測(cè)得的各硅片注入轉(zhuǎn)角和熱波值形成V曲線；若V曲線符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，則執(zhí)行生產(chǎn)作業(yè)；若V曲線不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，則離子注入機(jī)進(jìn)行角度校準(zhǔn)后重復(fù)執(zhí)行上述步驟。本發(fā)明能彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法檢測(cè)離子注入轉(zhuǎn)角，無(wú)法準(zhǔn)確獲得離子注入機(jī)是否需要校準(zhǔn)導(dǎo)致注入劑量不均勻的缺陷，從而提高產(chǎn)能效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是涉及一種用于半導(dǎo)體器件離子注入工藝中離子注入轉(zhuǎn)角監(jiān)控方法。本發(fā)明還涉及一種用于半導(dǎo)體器件離子注入工藝的離子注入機(jī)。

背景技術(shù)

作為半導(dǎo)體器件制造工藝?yán)镏匾囊粋€(gè)環(huán)節(jié)，離子注入工藝的主要要求包括其均勻性、可重復(fù)性、能量純度和注入角度的確性等等。傳統(tǒng)熱擴(kuò)散由于其橫向擴(kuò)散、超淺結(jié)、粗劣的摻雜控制、表面污染的干涉以及位錯(cuò)的產(chǎn)生等缺陷對(duì)先進(jìn)集成電路的生產(chǎn)有所限制。

而離子注入技術(shù)則有效克服了上述限制，同時(shí)還提供了額外的優(yōu)勢(shì)。離子注入過(guò)程中沒(méi)有側(cè)向擴(kuò)散，工藝在接近室溫下進(jìn)行，雜質(zhì)原子被置于晶圓表面的下面，同時(shí)使得寬范圍濃度的摻雜成為可能。有了離子注入，可以對(duì)晶圓內(nèi)摻雜的位置和數(shù)量進(jìn)行更好的控制。因此，離子注入技術(shù)在現(xiàn)代集成電路制造過(guò)程中占有重要的地位。擴(kuò)散是一個(gè)化學(xué)過(guò)程，而離子注入是一個(gè)物理過(guò)程。離子注入工藝采用氣態(tài)和固態(tài)的雜質(zhì)源材料。在離子注入過(guò)程中，摻雜原子被離化、分離、加速(獲取動(dòng)能)，形成離子束流，掃過(guò)晶圓。雜質(zhì)原子對(duì)晶圓進(jìn)行物理轟擊，進(jìn)入晶圓表面并在表面以下停止。

離子注入機(jī)是用于離子注入工藝的設(shè)備，是多個(gè)極為復(fù)雜精密的子系統(tǒng)的集成。通常分為氣體系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和最重要的射線系統(tǒng)。射線系統(tǒng)又包含了離子源、萃取電極、質(zhì)譜儀、加速系統(tǒng)、注入系統(tǒng)及終端分析系統(tǒng)。摻雜物質(zhì)在離子源電離后通過(guò)萃取電極及質(zhì)譜儀篩選后，在加速系統(tǒng)加速后注入到終端晶圓上。在離子注入工藝中，原子數(shù)量(注入劑量)是由離子束流密度(每平方厘米面積上的離子數(shù)量)和注入時(shí)間來(lái)決定的。通過(guò)測(cè)量離子電流可嚴(yán)格控制劑量。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展和器件尺寸的持續(xù)減小，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模集成電路所面臨的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)是如何達(dá)到精確的工藝控制，其中包括能夠精確控制和測(cè)量離子注入的角度，以及建立有效的方法和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)價(jià)離子注入角度偏差對(duì)晶體管性能的影響。只有做到對(duì)注入角度的精確控制才能真正提高片間和片內(nèi)的注入均一性。

離子注入角度的準(zhǔn)確監(jiān)控是需要對(duì)注入角度和注入轉(zhuǎn)角同時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。目前Varian高電流和中電流離子注入機(jī)只能對(duì)離子注入角度進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)注入過(guò)的硅片進(jìn)行V曲線測(cè)量，但對(duì)注入轉(zhuǎn)角無(wú)法監(jiān)控。因此，如何準(zhǔn)確及時(shí)地監(jiān)控離子的注入轉(zhuǎn)角顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于半導(dǎo)體器件離子注入制造工藝能對(duì)離子注入轉(zhuǎn)角進(jìn)行監(jiān)控的監(jiān)控方法。

本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于半導(dǎo)體器件離子注入制造工藝能對(duì)離子注入轉(zhuǎn)角進(jìn)行監(jiān)控的離子注入機(jī)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于半導(dǎo)體器件離子注入制造工藝的離子注入轉(zhuǎn)角監(jiān)控方法，包括以下步驟：

S1，依次連續(xù)對(duì)五片硅片執(zhí)行預(yù)設(shè)角度相同，預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)角不同的離子注入；

S2，測(cè)量獲得各硅片的熱波值；

S3，以注入轉(zhuǎn)角作為橫坐標(biāo)，熱波值作為縱坐標(biāo)，將步驟S1測(cè)得的各硅片注入轉(zhuǎn)角和熱波值形成V曲線；

S4，若V曲線符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，則執(zhí)行生產(chǎn)作業(yè)；

若V曲線不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，則離子注入機(jī)進(jìn)行角度校準(zhǔn)后返回上述步驟S1重新執(zhí)行各步驟。

進(jìn)一步改進(jìn)所述的離子注入轉(zhuǎn)角監(jiān)控方法，所述離子注入機(jī)是Varian高電流及中電流離子注入機(jī)。