專利名稱：離子束電荷量控制方法
離子束電荷量控制方法技術(shù)領(lǐng)域束發(fā)明涉及豐導(dǎo)休制造技米領(lǐng)城，特別涉及一種離子?xùn)|的電荷特性檢測(cè) 方法。
技術(shù)背景隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件為了達(dá)到更快的運(yùn)算速度、 更大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量以及更多的功能，半導(dǎo)體晶片朝向更高的元件密度、高集成度方向發(fā)展，CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管)器件的柵極特征尺寸 已經(jīng)進(jìn)入深亞微米階段，柵極長(zhǎng)度變得越來(lái)越細(xì)且長(zhǎng)度變得較以往更短。為 了獲得較好的電學(xué)特性，例如載流子遷移率、閾值電壓和驅(qū)動(dòng)電流，通常需 要在器件的特定區(qū)域進(jìn)行雜質(zhì)離子注入，例如向MOS晶體管的源極區(qū)和漏極 區(qū)注入N型或P型雜質(zhì)。為避免短溝效應(yīng)，還需對(duì)源極區(qū)和漏極區(qū)的延伸區(qū)域 進(jìn)行輕摻雜，通常稱為延伸摻雜，以使源/漏結(jié)區(qū)變淺。圖l為對(duì)MOS器件的 源/漏極區(qū)進(jìn)行延伸摻雜的剖面示意圖。圖2為對(duì)MOS器件的源/漏極區(qū)進(jìn)行重 摻雜的剖面示意圖。如圖l所示，在半導(dǎo)體襯底100上形成柵極140之后，注入 雜質(zhì)離子形成延伸摻雜區(qū)域120和130。然后，如圖2所示，在柵極140兩側(cè)形 成側(cè)墻(offset spacer ) 141,采用自對(duì)準(zhǔn)工藝，在源極區(qū)和漏極區(qū)執(zhí)行重?fù)诫s 形成源極121和漏極131。對(duì)于NMOS器件而言，n型雜質(zhì)離子為磷(P+)或砷 (As);對(duì)于PMOS器件而言，p型雜質(zhì)離子主要為硼(B+)。對(duì)于65nm以下的工藝節(jié)點(diǎn)，離子注入劑量和均勻性需要得到很好的控制。 在離子注入中，電離的雜質(zhì)原子經(jīng)靜電場(chǎng)加速注射到晶片表面，通過(guò)測(cè)量離 子電流可以嚴(yán)格控制注入劑量，通過(guò)控制靜電場(chǎng)可以控制雜質(zhì)離子的穿透深 度。注入工藝所用的劑量范圍從很輕摻雜的10"cm^到諸如源/漏極的低電阻區(qū) 所用的1016cm—2,某些特殊的應(yīng)用要求注入劑量大于1018cm-2 。在對(duì)整個(gè)晶片進(jìn)行注入時(shí)，離子注入系統(tǒng)首先將含有注入物質(zhì)的氣體送 入反應(yīng)室，硅工藝中常用的氣體有BF3、 AsH3和PH3; GaAs工藝中常用的氣體 為SiH4和H2。圖3為離子注入時(shí)在晶片表面積累電荷的剖面示意圖。如圖3所 示，在放電腔室將氣體激發(fā)為帶電離子212,帶電離子212通常為帶正電的離 子。在電極的作用下帶電離子212形成離子束。在許多情況下，硅襯底表面具
有的一個(gè)或多個(gè)材料層，例如二氧化硅或光刻膠等。當(dāng)離于注入時(shí)，暴露在硅片表面的材料，例如光刻膠或氧化層200都是絕緣體，離子轟擊硅片表面時(shí) 會(huì)發(fā)射出二次電子，使這些層充滿電荷211而使晶片表面帶電。晶片表面絕緣層上聚集的電荷會(huì)建立起空間電場(chǎng)，隨著離子注入過(guò)程的 推移，聚集正電荷的絕緣層會(huì)隨著電荷聚集量的增加而對(duì)離子束產(chǎn)生越來(lái)越 強(qiáng)的排斥作用。這樣，靠近絕緣層的村底區(qū)域注入的離子數(shù)量便會(huì)減少，從 而使硅片表面離子注入的均勻程度下降。此外，MOS晶體管薄的柵極氧化層 極易因多晶硅或金屬層表面?zhèn)鲗?dǎo)的電荷產(chǎn)生的隧道電流所損壞，造成器件的 良率降低。申請(qǐng)?zhí)枮?2156342.X的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了 一種在晶片處理和器件制 造、特別是等離子體和離子注入工藝期間晶片表面出現(xiàn)的電荷的檢測(cè)方法。 該方法在村底中形成由MOS晶體管和MOS電容器組成的檢測(cè)電路。檢測(cè)電路 將聚集在晶片上的電荷傳送給一個(gè)電荷收集極板，通過(guò)讀取極板上的電荷來(lái) 獲得電荷量。該方法雖然能夠檢測(cè)晶片表面的帶電電荷，但并未給出如何消 除離子束的正電荷對(duì)晶片的充電現(xiàn)象。而且該方法需要在襯底上形成單獨(dú)的 器件結(jié)構(gòu)作為電荷檢測(cè)電路，占用了芯片面積，提高了工藝復(fù)雜程度和制造 成本。另 一篇專利號(hào)為ZL02154880.3的中國(guó)專利中，介紹了 一種用與扼制襯底 電荷積累的離子束輻照裝置和方法，該方法通過(guò)在電子回旋加速器共振 (ECR)離子產(chǎn)生裝置中采用調(diào)制射頻功率輸出的方式建立ECR放電，獲得能 量可調(diào)的電子，通過(guò)改變調(diào)制頻率控制加入電子的能量，從而達(dá)到控制離子 束中電子的能量，降低或調(diào)整離子束在襯底表面的電荷電勢(shì)的積累。雖然該 方法能夠通過(guò)調(diào)整調(diào)制頻率得到具有合適的電荷電勢(shì)的離子束，其目的是降 低離子束的電荷電勢(shì)并維持一個(gè)合適的離子狀態(tài)。但是該方法并沒(méi)有解決如 何確定加入電子的劑量與襯底表面離子注入均勻度之間的關(guān)系問(wèn)題，以及如 何通過(guò)控制加入電子的劑量使離子注入的均勻度達(dá)到最佳。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種離子束電荷量控制方法，能夠通過(guò)監(jiān)測(cè)離子注入能量的均勻度來(lái)確定晶H上加入電子的劑量是否達(dá)到最佳并相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)整。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的一種離子束電荷量控制方法，用于正式 生產(chǎn)前的試片測(cè)試，包括在反應(yīng)室內(nèi)提供一半導(dǎo)體晶片作為測(cè)試試片；在所述試片表面形成絕緣層，所述絕緣層之間具有間隔，將所述試片表 面分為開闊區(qū)域和狹長(zhǎng)區(qū)域?qū)λ鲈嚻M(jìn)行離子束注入并向所述離子束中加入電子；向所述試片表面、沿著所述開闊區(qū)域和狹長(zhǎng)區(qū)域發(fā)射復(fù)數(shù)個(gè)光束并測(cè)量 復(fù)數(shù)個(gè)光反射率；根據(jù)所述反射率的變化趨勢(shì)調(diào)整所述加入電子的劑量。根據(jù)本發(fā)明的方法，形成所述絕緣層的步驟包括在所述試片表面淀積絕緣物質(zhì)；涂布光刻膠并圖案化所述光刻膠形成絕緣層掩膜圖形； 刻蝕未被所述掩膜圖形覆蓋的絕緣層并去除所述光刻膠。 根據(jù)本發(fā)明的方法，所述絕緣物質(zhì)為氧化硅或氮化硅。所述絕緣層的厚度為20A 30000A。所述狹長(zhǎng)區(qū)域的寬度為lmm 200mm。所述開闊區(qū)域和狹長(zhǎng)區(qū)域?yàn)橄嗤ǖ倪B續(xù)區(qū)域。所述連續(xù)區(qū)域沿所述試片的直徑方向?qū)ΨQ分布。 根據(jù)本發(fā)明的方法，若所述開闊區(qū)域的光反射率小于所述狹長(zhǎng)區(qū)域的光反射率，則增加電子的加入削量；若所述開闊區(qū)域的光反射率大于所述狹長(zhǎng)區(qū)域的光反射率，則減小電子的加入劑量。 根據(jù)本發(fā)明的方法，所述光為激光。根據(jù)本發(fā)明的方法，測(cè)量反射率之后，所述方法還包括對(duì)試片進(jìn)行退火的步驟。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的離子?xùn)|電荷量控制方法首先在測(cè)試晶片(試片)上形成特定布 局的絕緣層，該絕緣層之間具有間隔，將試片表面劃分成開闊區(qū)域，即面積 較大的區(qū)域(以下簡(jiǎn)稱平原區(qū))；和絕緣層之間的狹長(zhǎng)區(qū)域(以下簡(jiǎn)稱峽谷區(qū))。 然后采用實(shí)際離子注入的工藝條件對(duì)試片進(jìn)行離子注入，并向離子束中加入 適量的電子。離子注入過(guò)程中，離子束在整個(gè)晶片范圍內(nèi)進(jìn)行地毯式注入。 其中的帶正電的離子不斷地轟擊絕緣層和襯底表面。轟擊到襯底表面的離子 會(huì)破壞襯底表面的晶格結(jié)構(gòu)，而轟擊到絕緣層表面的離子在絕緣層表面不斷
積累正電荷而使絕緣層帶正電。隨著離子注入過(guò)程的推移，帶正電的絕緣層 對(duì)離子束產(chǎn)生越來(lái)越強(qiáng)的排斥作用，從而削弱了峽谷區(qū)的離子注入能量，使 平原區(qū)和峽谷區(qū)襯底表面晶格的破壞程度不同，導(dǎo)致平原區(qū)和峽谷區(qū)對(duì)光的 反射率不同。通過(guò)加入適量電子，對(duì)離子束中的正電荷和絕緣層表面積累的 正電荷共同起到中和作用。那么離子束中的正電荷電勢(shì)會(huì)有所降低，在絕緣 層表面積累的正電荷將減少，對(duì)離子束的排斥作用減弱，使峽谷區(qū)的離子轟 擊能量增加。峽谷區(qū)表面晶格的破壞程度與平原區(qū)表面晶格的破壞程度之間 的差異會(huì)改變。加入電子的量決定了這種差異的變化趨勢(shì)。本發(fā)明的方法在 對(duì)測(cè)試晶片進(jìn)行離子注入之后，通過(guò)向平原區(qū)和峽谷區(qū)表面發(fā)射激光并測(cè)量 反射率，來(lái)測(cè)量晶格破壞程度的變化趨勢(shì)，從而確定離子束中加入電子的量 與晶格破壞程度之間的關(guān)系，進(jìn)而確定加入電子的劑量與襯底表面離子注入 能量均勻度之間的關(guān)系。通過(guò)調(diào)整加入電子的劑量使離子束和絕緣層表面達(dá) 到一個(gè)合適的電荷電勢(shì)水平，獲得最佳的離子注入能量均勻度。為后續(xù)正式 晶片的生產(chǎn)提供了準(zhǔn)確和有價(jià)值的電子加入劑量參數(shù)，確保離子注入達(dá)到良 好的效果。此外，在測(cè)量反射率之后，本發(fā)明的方法還可對(duì)試片進(jìn)行退火， 以修復(fù)被破壞的晶格，從而可以重復(fù)使用上述本發(fā)明的方法進(jìn)行測(cè)試。


通過(guò)附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說(shuō)明，本發(fā)明的上述及 其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同 的部分。并未刻意按比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。在附圖中， 為清楚明了，放大了層和區(qū)域的厚度。圖1為對(duì)MOS器件的源/漏極區(qū)進(jìn)行延伸摻雜的剖面示意圖；圖2為對(duì)MOS器件的源/漏極區(qū)進(jìn)行重?fù)诫s的剖面示意圖；圖3為離子注入時(shí)在晶片表面積累電荷的剖面示意圖；圖4A為本發(fā)明方法在測(cè)試晶片上形成的絕緣層圖形示意圖；圖4B為圖4A所示示意圖沿B-B，線的剖面示意圖；圖4C為圖4A所示示意圖沿A-A，線的剖面示意圖；圖5為離子束在圖4B所示位置注入的情形的示意6A為離子束在圖4C所示位置注入的情形的示意圖；圖6B為向圖6A所示離子束中加入電子的情形的示意圖7為本發(fā)明的方法沿晶片表面直徑方向測(cè)量光反射率的示意圖； 圖8A為當(dāng)電子加入量過(guò)小時(shí)測(cè)得的光反射率沿直徑方向的變化示意圖； 閨8B為當(dāng)電子加入量過(guò)大時(shí)測(cè)得的光反射率沿直徑方向的變化示意圖； 圖8C為當(dāng)電子加入量適宜時(shí)測(cè)得的光反射率沿直徑方向的變化示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖 對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā) 明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域^支術(shù)人員可以在不 違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施 的限制。離子化的過(guò)程發(fā)生在通有源蒸氣的離化反應(yīng)腔中。該反應(yīng)腔保持約10—3托 的低壓。反應(yīng)腔內(nèi)部的氣體從熱燈絲(陰極)和金屬極板(陽(yáng)極)之間流過(guò)。 相對(duì)于金屬極板而言，燈絲維持一個(gè)大的負(fù)電位，其表面被加熱到可以發(fā)射 電子的溫度。帶負(fù)電的電子被反應(yīng)腔中的陽(yáng)極所吸引而向陽(yáng)極加速運(yùn)動(dòng)。電 子從燈絲運(yùn)動(dòng)到陽(yáng)極的過(guò)程中與雜質(zhì)源分子碰撞，產(chǎn)生包含大量雜質(zhì)分子所 包含元素形成的正離子束。離子注入工藝是半導(dǎo)體制造技術(shù)中的重要工藝。為便于使用和控制，離 子注入大多采用氣態(tài)源，將氣態(tài)摻雜物原子離化產(chǎn)生離子。離子注入是一個(gè) 物理過(guò)程，也就是說(shuō)注入動(dòng)作不依賴于雜質(zhì)與晶片材料的反應(yīng)。摻雜原子被 離化、分離、加速形成離子束流，掃過(guò)晶片，對(duì)晶片表面進(jìn)行物理轟擊，破 壞襯底表面晶格結(jié)構(gòu)，使離子注入后襯底表面的粗糙度增加，使入射光產(chǎn)生 漫反射，從而使反射率降低，且離子轟擊的能量越強(qiáng)，光反射率越低。在許多情況下，晶片表面具有在一個(gè)或多個(gè)絕緣材料層，例如二氧化硅、 氮化硅或光刻膠。利用光刻工藝在硅片表面形成絕緣層圖形，然后將硅片置 于離子注入反應(yīng)腔室內(nèi)，當(dāng)離子轟擊硅片表面時(shí)，高強(qiáng)度束流攜帶大量正電 荷使晶片表面的絕緣層帶電:，離子注入的過(guò)程中，離予束在整個(gè)晶片范圍內(nèi)進(jìn)行地毯式注入。其中的 帶正電的離子不斷地轟擊絕緣層和襯底表面。轟擊到襯底表面的離子破壞晶 格結(jié)構(gòu)并進(jìn)入襯底內(nèi)部，而轟擊到絕緣層表面的離子在絕緣層表面釋放出二
次電子并不斷積累正電荷而^f吏絕^彖層帶正電。隨著離子注入過(guò)禾呈的4,移，帶 正電的絕緣層對(duì)離子束產(chǎn)生越來(lái)越強(qiáng)的排斥作用，從而削弱了晶片表面絕緣 層之間峽谷區(qū)的離子轟擊能量，使平原區(qū)和峽谷區(qū)的晶格破壞程度不 一致， 導(dǎo)致平原區(qū)和峽谷區(qū)的光反射率不同。本發(fā)明的離子束電荷量控制方法首先在測(cè)試晶片上形成特定布局的絕緣層圖形，該絕緣層圖形將晶片表面劃分成"平原區(qū)"，即面積較大的區(qū)域；和 "峽谷區(qū)"，即狹長(zhǎng)區(qū)域。然后采用實(shí)際離子注入的工藝條件對(duì)測(cè)試晶片進(jìn)行 離子注入，并向離子束中加入適量的電子。加入電子的量決定了平原區(qū)和峽 谷區(qū)離子注入能量均勻性的差異程度，而這種差異可以用光反射率的變化表 征。本發(fā)明的方法在對(duì)試片進(jìn)行離子注入之后，通過(guò)向平原區(qū)和峽谷區(qū)發(fā)射 激光并測(cè)量光反射率的變化趨勢(shì)，確定加入電子的量與襯底表面晶格破壞程 度之間的關(guān)系，進(jìn)而確定加入電子的量與離子注入能量均勻度之間的關(guān)系， 通過(guò)調(diào)整加入電子的劑量使離子束和絕緣層表面達(dá)到 一 個(gè)合適的電荷電勢(shì)水 平，獲得最佳的離子注入能量均勻度。為后續(xù)正式晶片的生產(chǎn)提供了準(zhǔn)確和 有價(jià)值的加入電子劑量工藝參數(shù)，確保離子注入達(dá)到良好的效果。下面結(jié)合 圖4至圖8對(duì)本發(fā)明的方法進(jìn)行更為詳細(xì)的說(shuō)明。圖4A為本發(fā)明方法在測(cè)試晶片上形成的絕緣層圖形示意圖，所述示意圖 只是實(shí)例，在此不應(yīng)過(guò)多限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。如圖4所示，在試片表面 形成測(cè)試圖形。測(cè)試圖形為特定形狀的絕緣層布局，其目的是將晶片表面劃 分為具有較大面積的區(qū)域，在此簡(jiǎn)稱為平原區(qū)，以及狹長(zhǎng)區(qū)域，在此簡(jiǎn)稱峽 谷區(qū)。例如，晶片表面覆蓋的絕緣層200將晶片表面分為平原區(qū)110和峽谷 區(qū)120。形成絕緣層200的方法采用常規(guī)光刻、刻蝕工藝即可。首先在晶片表 面淀積一層絕緣層，其材料為氧化硅或氮化硅，可采用化學(xué)氣相淀積(CVD) 的方法，厚度可以在20 30000A之間。然后涂布光刻膠，通過(guò)曝光、顯影形 成所需圖形，再以上述圖形為掩膜，刻蝕暴露部分的絕緣層，除去光刻膠后 便形成了絕緣層200。絕緣層200的形狀并沒(méi)有嚴(yán)格的要求，只要能夠?qū)⒕?劃分為上述區(qū)域，即能夠保證晶片表面具有一個(gè)大面積的平原區(qū)110和一個(gè) 狹長(zhǎng)的峽谷區(qū)120。絕緣層200的位置優(yōu)選為在接近晶片半圓的位置將晶片表 面劃分平原區(qū)IIO和峽谷區(qū)120。峽谷區(qū)120之間的寬度優(yōu)選為lmm 200mm。 在此需要說(shuō)明的是，峽谷區(qū)120也可以為多個(gè)，可以視正式晶片有源區(qū)(AA) 的分布情況而定，即應(yīng)該使絕緣層200的面積與AA區(qū)域的面積大致相等。 在AA區(qū)域較密集時(shí)可設(shè)置2-5個(gè)峽谷區(qū)。圖4B為圖4A所示示意圖沿B-B，線的剖面示意圖；圖4C為圖4A所示 示意圖沿A-A，線的剖面示意圖；所述示意圖只是實(shí)例，在此不應(yīng)過(guò)多限制本 發(fā)明保護(hù)的范圍。如圖4B和4C所示，襯底100可以是整體半導(dǎo)體襯底，例 如單晶、多晶或非晶結(jié)構(gòu)的硅(Si)或硅鍺(SiGe)，混合的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(例 如碳化硅、砷化鎵、磷化鎵、銻化銦、磷化銦、砷化銦、砷化鎵或銻化鎵)。 也可以是絕緣層上有半導(dǎo)體的襯底，例如絕緣體上硅(SOI),本發(fā)明以硅襯 底為例。絕緣層200可以是氣化硅或氮化硅等材料，也可以是其它絕緣材料。 平原區(qū)110和峽谷區(qū)120分別由絕緣層200劃分確定，并 一起作為測(cè)試圖形。圖5為離子束在圖4B所示位置注入的情形的示意圖，所述示意圖只是實(shí) 例，在此不應(yīng)過(guò)多限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。在反應(yīng)室中對(duì)晶片表面進(jìn)行離子 注入操作。晶片表面包括絕緣區(qū)200、平原區(qū)IIO以及峽谷區(qū)120 (本圖未示 出)。氣態(tài)源的分子被電離后分解為帶正電的離子212，眾多離子212在電場(chǎng) 的作用下形成密度均勻且向晶片表面高速移動(dòng)的離子束，對(duì)晶片表面進(jìn)行轟 擊。當(dāng)離子束轟擊到硅襯底IOO表面平原區(qū)110時(shí)，離子轟擊平原區(qū)110表 面的襯底，改變了襯底表面的粗糙程度，使平原區(qū)IIO表面襯底具有特定阻 值的光反射率。當(dāng)離子束轟擊到絕緣層200時(shí)，絕緣材料不能傳導(dǎo)電荷，因 此隨著時(shí)間的推移離子束會(huì)在絕緣層200表面積累電荷。圖6A為離子束在圖4C所示位置注入的情形的示意圖，所述示意圖只是 實(shí)例，在此不應(yīng)過(guò)多限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。如圖6A所示，襯底100的表面 包括絕緣層200,和絕緣層2()0之間的峽谷區(qū)120,以及平原區(qū)(圖中未示出)。 隨著離子注入過(guò)程的推移，離子束不斷向絕緣層200表面積累正電荷211，使 絕緣層200表面具有越來(lái)越強(qiáng)的正電勢(shì)，該正電勢(shì)會(huì)對(duì)包括眾多正電荷212 的離子?xùn)|起到越來(lái)越強(qiáng)的排斥作用，阻礙離子束向絕緣層200之間的峽谷區(qū) 120的轟擊，使峽谷區(qū)120的離子轟擊能量下降，與平原區(qū)UO相比，表面粗 糙程度存在差異，導(dǎo)致平原區(qū)IIO和峽谷區(qū)120襯底表面對(duì)光的反射率存在 差異。圖6B為向反應(yīng)室中加入電子的情形的示意圖，所述示意圖只是實(shí)例，在 此不應(yīng)過(guò)多限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。為了降低上述絕緣層200表面電場(chǎng)的作
用造成的離子注入濃度的差異，本發(fā)明的方法在離子注入過(guò)程中向反應(yīng)室中加入特定量的電子。注入的電子213會(huì)在空間電場(chǎng)的作用下向絕緣層200和 離子束移動(dòng)，從而中和絕緣層200表面積累的正電荷，同時(shí)還會(huì)對(duì)離子束中 的正離子其到一定程度的中和作用。總體表現(xiàn)為加入電子213之后，絕緣層 200表面的正電荷電勢(shì)下降，對(duì)離子束的排斥作用降低。離子束對(duì)峽谷區(qū)120 的離子注入能量得到提高，從而縮小了峽谷區(qū)120與平原區(qū)UO之間表面粗 糙度之間的差異，因此光反射率之間的差異也隨之縮小。本發(fā)明的方法通過(guò)測(cè)量平原區(qū)IIO和峽谷區(qū)120之間光反射率的變化趨 勢(shì)來(lái)確定加入電子的量是否合適。圖7為本發(fā)明的方法沿晶片表面直徑方向 測(cè)量光反射率的示意圖，所述示意圖只是實(shí)例，在此不應(yīng)過(guò)多限制本發(fā)明保 護(hù)的范圍。如圖7所示，離子注入過(guò)程結(jié)束后，從晶片平原區(qū)110頂端300 開始，沿晶片的直徑方向，從平原區(qū)IIO逐漸進(jìn)入峽谷區(qū)120,每隔一定距離 發(fā)射激光束并測(cè)量一次襯底表面的光反射率，直至晶片直徑方向的另一端， 也就是底端400。中間取不，、于15個(gè)點(diǎn)，向試片發(fā)射激光并測(cè)量襯底表面的 光反射率。即測(cè)量過(guò)程會(huì)獲得不少于15個(gè)光反射率值。將這些反射率值放入 坐標(biāo)中進(jìn)行分析可以得到一條反射率值沿直徑方向變化的曲線。通過(guò)上述曲 線可以確定離子束中加入電子的量與村底表面粗糙度之間的關(guān)系，進(jìn)而確定 加入電子的量與離子注入能量之間的關(guān)系，通過(guò)調(diào)整加入電子的劑量使離子 束和絕緣層表面達(dá)到一個(gè)合適的電荷電勢(shì)水平，獲得最佳的離子注入能量均 勻度。圖8A為當(dāng)電子加入量過(guò)小時(shí)測(cè)得的光反射率沿直徑方向的變化示意圖， 所述示意圖只是實(shí)例，在此不應(yīng)過(guò)多限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。如圖8A所示， 并結(jié)合圖7，橫坐標(biāo)表示晶片直徑方向，坐標(biāo)原點(diǎn)"0"表示晶片頂端，"1" 表示晶片底端。"1/2"表示平原區(qū)向峽谷區(qū)的過(guò)渡位置。由圖8A可以看出， 平原區(qū)向峽谷區(qū)沿直徑方向過(guò)渡時(shí)，光反射率的值呈增加趨勢(shì)。亦即平原區(qū) 的光反射率小于峽谷區(qū)的光良射率。這說(shuō)明平原區(qū)表面的粗糙程度大于峽谷 區(qū)表面的粗糙程度，峽谷區(qū)的離子注入能量偏低，絕緣層表面的正電場(chǎng)對(duì)離 子束的排斥作用還是比較大的，說(shuō)明電子加入量過(guò)小。圖8B為當(dāng)電子加入量過(guò)大時(shí)測(cè)得的光反射率沿直徑方向的變化示意圖， 所述示意圖只是實(shí)例，在此不應(yīng)過(guò)多限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。如圖8B所示， 并結(jié)合圖7,橫坐標(biāo)表示晶片直徑方向，坐標(biāo)原點(diǎn)"0"表示晶片頂端，"1"表示晶片底端，"1/2"表示平原區(qū)向峽谷區(qū)的過(guò)渡位置。由圖8A可以看出，平原區(qū)向峽谷區(qū)沿直徑方向過(guò)渡時(shí)，光反射率的值呈下降趨勢(shì)。亦即平原區(qū) 的光反射率大于峽谷區(qū)的光反射率。這說(shuō)明平原區(qū)表面的粗糙程度小于峽谷 區(qū)的表面粗糙程度。由于電予加入量過(guò)大，電子過(guò)度地中和了絕緣層表面的 正電荷，絕緣層表面的正電勢(shì)過(guò)低甚至出現(xiàn)了負(fù)電勢(shì)，使絕緣層表面的電場(chǎng) 對(duì)離子束的排斥作用大大降低，增加了離子束對(duì)峽谷區(qū)的注入能量，導(dǎo)致平 原區(qū)表面的粗糙程度小于峽谷區(qū)表面的粗糙程度。圖8C為當(dāng)電子加入量適宜時(shí)測(cè)得的光反射率沿直徑方向的變化示意圖， 所述示意圖只是實(shí)例，在此不應(yīng)過(guò)多限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。如圖8C所示， 并結(jié)合圖7，橫坐標(biāo)表示晶片直徑方向，坐標(biāo)原點(diǎn)"0"表示晶片頂端，'T， 表示晶片底端，"1/2"處表示平原區(qū)向峽谷區(qū)的過(guò)渡位置。由圖中可以看出， 當(dāng)加入了合適劑量的電子時(shí)，平原區(qū)和峽谷區(qū)的光反射率是趨于一致的，沒(méi) 有明顯的變化。這說(shuō)明加入了合適劑量的電子時(shí)，電子對(duì)離子束和絕緣層表 面積累的正電荷的中和作用達(dá)到了 一個(gè)平衡的中間狀態(tài)，使得平原區(qū)和峽谷 區(qū)表面的離子注入能量趨于 一致，離子注入的均勻性達(dá)到最佳狀態(tài)。在離子注入過(guò)程中，通過(guò)加入一定量的電子，注入結(jié)束后測(cè)量光反射率。 若得到如圖8A所示的曲線，則對(duì)試片進(jìn)行退火以修復(fù)受損晶格，重復(fù)上述本 發(fā)明的方法并加大加入電子的量。反之若得到如圖8B所示的曲線，則在退火 后重復(fù)上述本發(fā)明的方法并減小加入電子的量，直至獲得如圖8C所示的曲 線。此時(shí)加入電子的量便為合適的量。將上述加入電子的劑量作為工藝參數(shù) 應(yīng)用于后續(xù)正式晶片的生產(chǎn)可確保離子注入得到良好的均勻度。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的 限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任 何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用 上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾， 或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容， 依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何筒單修改、等同變化及修飾， 均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種離子束電荷量控制方法，用于正式生產(chǎn)前的試片測(cè)試，包括在反應(yīng)室內(nèi)提供一半導(dǎo)體晶片作為測(cè)試試片；在所述試片表面形成絕緣層，所述絕緣層之間具有間隔，將所述試片表面分為開闊區(qū)域和狹長(zhǎng)區(qū)域；對(duì)所述試片進(jìn)行離子束注入并向所述離子束中加入電子；向所述試片表面、沿著所述開闊區(qū)域和狹長(zhǎng)區(qū)域發(fā)射復(fù)數(shù)個(gè)光束并測(cè)量復(fù)數(shù)個(gè)光反射率；根據(jù)所述反射率的變化趨勢(shì)調(diào)整所述加入電子的劑量。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于形成所述絕緣層的步驟包括 在所述試片表面淀積絕緣物質(zhì)；涂布光刻膠并圖案化所述光刻膠形成絕緣層掩膜圖形； 刻蝕未被所述掩膜圖形覆蓋的絕緣層并去除所述光刻膠。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述絕緣物質(zhì)為氧化硅或氮化硅。
4、 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述絕緣層的厚度為 20A 30000A。
5、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述狹長(zhǎng)區(qū)域的寬度為 lmm 200mm。
6、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述開闊區(qū)域和狹長(zhǎng)區(qū)域?yàn)橄嗤ǖ倪B續(xù)區(qū)域。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述連續(xù)區(qū)域沿所述試片的 直徑方向?qū)ΨQ分布。
8、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于若所述開闊區(qū)域的光反射率小于所述狹長(zhǎng)區(qū)域的光反射率，則增加電子 的加入劑量；的加入劑量。
9、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述光為激光。
10、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于測(cè)量反射率之后，所述方 法還包括對(duì)試片進(jìn)行退火的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種離子束電荷量控制方法，用于正式生產(chǎn)前的試片測(cè)試，包括在反應(yīng)室內(nèi)提供一半導(dǎo)體晶片作為測(cè)試試片；在所述試片表面形成絕緣層，所述絕緣層將所述試片表面分為開闊區(qū)域和狹長(zhǎng)區(qū)域；對(duì)所述試片執(zhí)行離子束注入并向所述離子束中加入電子；向所述試片表面、沿著所述開闊區(qū)域和狹長(zhǎng)區(qū)域發(fā)射復(fù)數(shù)個(gè)光束并測(cè)量復(fù)數(shù)個(gè)光反射率；根據(jù)所述反射率的變化趨勢(shì)調(diào)整所述加入電子的劑量。本發(fā)明的離子束電荷量控制方法能夠通過(guò)監(jiān)測(cè)離子注入的均勻度來(lái)確定晶片上加入電子的劑量是否達(dá)到最佳并相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)整。
文檔編號(hào)C23C14/54GK101153382SQ20061011684
公開日2008年4月2日 申請(qǐng)日期2006年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月30日
發(fā)明者朱津泉 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司