專(zhuān)利名稱(chēng)：離子束電荷量控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，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(chēng)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1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#^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1011<:111-2到諸如源/漏極的低電阻區(qū) 所用的10"cm—2。某些特殊的應(yīng)用要求劑量大于10"cm—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)離子注入時(shí)，采用劑 量均勻的地毯式注入方式，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(mǎn)電荷211 而使晶片表面局部帶電。在半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中，由于很多工藝步驟，例如離子注入、等離子刻蝕或化學(xué)氣相淀積等工藝，都需要借助帶電粒子進(jìn)行，晶片帶電是經(jīng)常發(fā) 生的現(xiàn)象。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，靠近絕緣層的襯底區(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(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)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。 該方法在襯底中形成由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(zhuān)利號(hào)為ZL02154880.3的中國(guó)專(zhuān)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 注入能量的均勾度來(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。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(kāi)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特定劑量的電子；沿著所述開(kāi)闊區(qū)域和狹長(zhǎng)區(qū)域測(cè)量復(fù)數(shù)個(gè)方塊電阻值；根據(jù)所述復(fù)數(shù)個(gè)方塊電阻值的變化趨勢(shì)調(diào)整所述加入電子的劑量。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。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)i或的寬度為1 mm 200mm 。所述開(kāi)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(chēng)分布。若所述開(kāi)闊區(qū)域的方塊電阻值小于所述狹縫區(qū)域的方塊電阻值，則增大 電子的加入劑量；電子的加入劑量。所述方塊電阻值的數(shù)量為15 50個(gè)。測(cè)量方塊電阻之前，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，并向反應(yīng)室內(nèi)部加入適量的電子。離子注入的過(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 硅襯底表面。轟擊到硅襯底表面的離子進(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，從而削弱了晶片表面狹縫區(qū)域的離子注入能量，減少了狹縫區(qū)域的離子 注入劑量，使平原區(qū)和峽谷區(qū)的離子注入均勻程度不一致，導(dǎo)致平原區(qū)和峽 谷區(qū)的襯底方塊電阻不同。通過(guò)向反應(yīng)室中加入適量電子，對(duì)離子束中的正 電荷和絕緣層表面積累的正共同起到中和作用。那么離子束中的電荷電勢(shì)會(huì) 有所降低，在絕緣層積累的電荷將減少，對(duì)離子束的排斥作用減弱，峽谷區(qū) 的離子注入強(qiáng)度增加，從而縮小了平原區(qū)和峽谷區(qū)離子注入均勻程度的差異。 加入電子的量決定了平原區(qū)和峽谷區(qū)離子注入的均勻性差異程度，而這種差 異可以用襯底方塊電阻的變化表征。本發(fā)明的方法在對(duì)測(cè)試晶片離子注入的 過(guò)程結(jié)束后，通過(guò)測(cè)量平原區(qū)和峽谷區(qū)的方塊電阻的變化趨勢(shì)，確定離子束 中加入電子的量與襯底表面離子注入均勻度之間的關(guān)系，進(jìn)而通過(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)值的工藝參數(shù)， 確保離子注入達(dá)到良好的效果。 附困說(shuō)明通過(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(xiàn)的剖面示意圖；圖4C為圖4A所示示意圖沿A-A'線(xiàn)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圖； 圖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； 圖7為本發(fā)明的方法沿晶片表面徑向測(cè)量方阻的示意圖； 圖8A為當(dāng)電子加入量過(guò)小時(shí)測(cè)得的方阻沿徑向的變化示意圖； 圖8B為當(dāng)電子加入量過(guò)大時(shí)測(cè)得的方阻沿徑向的變化示意圖； 圖8C為當(dāng)電子加入量適宜時(shí)測(cè)得的方阻沿徑向的變化示意圖。
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)域技術(shù)人員可以在不 違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類(lèi)似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施 的限制。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(lài)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。雜質(zhì)離子對(duì)晶片進(jìn)行物理轟擊， 進(jìn)入表面并在表面以下停下。注入的雜質(zhì)離子會(huì)使晶片表面的方塊電阻發(fā)生 改變離化過(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。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，從而削弱了晶片表面狹縫區(qū)域的離子注入 能量，減少了狹縫區(qū)域的離子注入劑量，使平原區(qū)和峽谷區(qū)的離子注入均勻 程度不一致，導(dǎo)致平原區(qū)和峽谷區(qū)的襯底方塊電阻不同。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，而這種差異可以用襯底方塊電阻的變 化表征。本發(fā)明的方法在對(duì)測(cè)試晶片離子注入的過(guò)程結(jié)束后，通過(guò)測(cè)量平原 區(qū)和峽谷區(qū)的方塊電阻的變化趨勢(shì)，確定離子束中加入電子的量與襯底表面 方塊電阻之間的關(guān)系，進(jìn)而通過(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，本發(fā)明的方 法為了獲得電子加入量與離子注入均勻性之間的關(guān)系，首先提供一測(cè)試晶片， 在測(cè)試晶片表面形成測(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(chēng)為平原區(qū)，以及狹長(zhǎng)區(qū) 域，在此簡(jiǎn)稱(chēng)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20A 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瑒澐譃樯鲜鰠^(qū)域，即能夠保證晶片表面具有一個(gè)大面積的平
原區(qū)IIO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)110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^:絕鄉(xiāng)彖層200的面積與AA區(qū)域 的面積大致相等。在A(yíng)A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(xiàn)的剖面示意圖；圖4C為圖4A所示 示意圖沿A-A，線(xiàn)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IOO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可以是氧化硅或氮化硅等材料，也可以是其它絕緣材料。 平原區(qū)IIO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 (本圖為示 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)，離子進(jìn)入平原區(qū)110下 面的襯底內(nèi)部，在隨后的退火過(guò)程中離子和硅離子形成共價(jià)^:從而改變平原 區(qū)110下面襯底的方塊電子的阻值，使平原區(qū)110下面的襯底具有特定阻值 的方塊電阻RS。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200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)的正電荷電勢(shì)，該電勢(shì)會(huì)對(duì)包括眾多正電荷212 的離子束起到越來(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的移動(dòng)和離子注入，使峽谷區(qū)120離子注入的濃度下降，與平原區(qū)IIO相
比離子注入的濃度存在差異。平原區(qū)IIO相比峽谷區(qū)120，襯底的方塊電阻也 因而存在差異。圖6B為向離子束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 注入特定量的電子。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?？傮w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)絕緣層200 之間的峽谷區(qū)120的離子注入濃度得到提高，從而縮小了峽谷區(qū)120與平原 區(qū)IIO之間離子注入濃度之間的差異，因此方塊電阻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之間方塊電阻的變化趨 勢(shì)來(lái)確定加入電子的量是否合適。離子注入過(guò)程結(jié)束后，需進(jìn)行IOO(TC以上 的快速熱退火，其目的是使注入的離子修復(fù)共價(jià)鍵，然后進(jìn)行方塊電阻測(cè)試。 圖7為本發(fā)明的方法沿晶片表面徑向測(cè)量方阻的示意圖，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，沿晶片的直徑方向， 從晶片平原區(qū)110頂端300開(kāi)始，沿直徑方向，從平原區(qū)110逐漸進(jìn)入峽谷 區(qū)120，每隔一定距離測(cè)量一次襯底表面的方塊電阻，直至晶片直徑方向的另 一端，也就是底端400。中間取不少于15個(gè)點(diǎn)測(cè)量襯底表面的方塊電阻。也 就是測(cè)量過(guò)程會(huì)獲得不少于15個(gè)方塊電阻值。將這些方塊電阻值放入坐標(biāo)中 進(jìn)行分析可以繪制成一條方塊電阻值RS沿直徑方向變化的曲線(xiàn)。通過(guò)上述曲 線(xiàn)可以確定襯底表面方塊電阻與離子束中加入電子的量之間的關(guān)系，進(jìn)而確 定離子束中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。圖8A為當(dāng)電子加入量過(guò)小時(shí)測(cè)得的方阻沿徑向的變化示意圖，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，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。由圖中可以看出，沿直徑方向平原區(qū)向峽 谷區(qū)過(guò)渡時(shí)，方塊電阻RS的值增加，亦即峽谷區(qū)的方塊電阻值要大于平原區(qū)
的方塊電阻值。這說(shuō)明電子加入量過(guò)小，絕緣層表面的電場(chǎng)對(duì)離子束的排斥 作用還是比較大的，使離子束對(duì)峽谷區(qū)的注入量無(wú)法得到提高，峽谷區(qū)襯底 中離子注入濃度較小，導(dǎo)致山夾谷區(qū)的方塊電阻大于平原區(qū)的方塊電阻。圖8B為當(dāng)電子加入量過(guò)大時(shí)測(cè)得的方阻沿徑向的變化示意圖，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，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" 表示平原區(qū)向峽谷區(qū)的過(guò)渡位置。由圖中可以看出，沿直徑方向平原區(qū)向峽 谷區(qū)過(guò)渡時(shí)，方塊電阻RS的值減小。亦即峽谷區(qū)的方塊電阻值要小于平原區(qū) 的方塊電阻值。這說(shuō)明電子加入量過(guò)大，電子過(guò)度地中和了絕緣層表面的正 電荷，絕緣層表面的正電荷電勢(shì)過(guò)低甚至出現(xiàn)了負(fù)電荷電勢(shì)，使絕緣層表面 的電場(chǎng)對(duì)離子束的吸引作用大大增強(qiáng)，離子束對(duì)峽谷區(qū)的注入量得到提高， 峽谷區(qū)襯底中離子注入濃度增加，大于平原區(qū)襯底中注入的離子濃度，導(dǎo)致 峽谷區(qū)的方塊電阻小于平原區(qū)的方塊電阻。圖8C為當(dāng)電子加入量適宜時(shí)測(cè)得的方阻沿徑向的變化示意圖，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，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)的方塊電阻值是趨于一致的，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)量方塊電阻。 若得到如圖8A所示的曲線(xiàn)則需重新制作測(cè)試圖形，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(xiàn)則需重新制作測(cè)試圖形， 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(xiàn)。 此時(shí)加入電子的量便為合適的量。將上述加入電子的量作為工藝參數(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(kāi)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特定劑量的電子；沿著所述開(kāi)闊區(qū)域和狹長(zhǎng)區(qū)域測(cè)量復(fù)數(shù)個(gè)方塊電阻值；根據(jù)所述復(fù)數(shù)個(gè)方塊電阻值的變化趨勢(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(kāi)闊區(qū)域和狹長(zhǎng)區(qū)域?yàn)?相通的連續(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(chēng)分布。
8、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于若所述開(kāi)闊區(qū)域的方塊電阻值小于所述狹縫區(qū)域的方塊電阻值，則增大 電子的加入劑量；若所述開(kāi)闊區(qū)域的方塊電阻值大于所述狹縫區(qū)域的方塊電阻值，則減小 電子的加入劑量。
9、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述方塊電阻值的數(shù)量為 15~50個(gè)。
10、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于測(cè)量方塊電阻之前，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(kāi)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，包括提供一半導(dǎo)體晶片作為測(cè)試用試片；在所述晶片表面形成測(cè)試圖形；向具有所述圖形的晶片表面注入雜質(zhì)離子并加入特定劑量的電子；測(cè)量所述晶片表面不同區(qū)域的復(fù)數(shù)個(gè)方塊電阻值；根據(jù)所述復(fù)數(shù)個(gè)方塊電阻值的變化趨勢(shì)調(diào)整所述電子的加入劑量。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)C23C14/54GK101153383SQ20061011690
公開(kāi)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