专利名称:一种监测离子注入角度的方法
技术领域:
本发明涉及半导体制造工艺中的离子注入技术,特别是涉及一种监测 离子注入角度的方法。
背景技术:
离子注入是现代集成电路制造中的一种非常重要的技术,其利用离子 注入机实现半导体的掺杂,即将特定的杂质原子以离子加速的方式注入硅 半导体晶体内改变其导电特性并最终形成晶体管结构。
掺杂杂质的精确定位是保证先进器件最佳运行状态的重要因素。对于 离子注入来说,剂量、能量和离子束角度都需要正确的控制。然而,很久 以来人们只知道剂量和能量控制的重要性,直到最近人们才认识到离子束 角度也会影响器件性能。离子入射角度不同将造成离子注入深度改变而影 响器件的电参数,因此,对离子束入射角度的控制非常必要。在一些先进
工艺中重要的注入层如轻掺杂渗漏(LDD)层或袋(PKT)注入层对离子 注入对角度控制尤其敏感,此时离子束角度误差会对驱动电流(ION)和 截止漏电流(IOFF)造成负面影响。
在传统的批处理式(Batch type)离子注入机中,由于离子注入机自 身用于支撑晶片的靶盘(Disk)被设计为如图1A所示的锅状,离子注入 到晶片时,在晶片中心的入射角与晶片边缘的入射角就会存在一定的差 异。如果靶盘本身或离子束存在偏离,在入射晶片中心时已经不是垂直入 射,这样在晶片边缘的入射角将会变得更大,而这种入射角的偏离在一些 先进工艺中重要的注入层(如LDD, PKT)是不被允许的。因此,需要 定期地监控离子注入的角度以确保其处于设定范围之内。而在现有批处理 式(Batchtype)离子注入机中,并无这样的监测机制去监测离子束在晶片
3上的真实入射角。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提出一种监测离子注入角度 的方法,通过对离子注入角度的准确监测,确保其处于设定范围,从而保 证器件性能,提高晶片的合格率。
为了达到本发明的上述和其他目的,本发明提出一种监测离子注入角 度的方法,其特征在于,包括如下步骤
步骤l、提供监测晶片;
步骤2、在上述监测晶片中,利用离子注入机在预定深度引入预定剂 量的离子,其注入的入射角为0度;
步骤3、量测步骤2中离子注入完成的监测晶片表面被破坏程度,根
据所测图形的对称性,判断入射角度的准确性。
作为优选,步骤3中使用热波仪量测。
作为优选,步骤3中的判断所测图形的对称性的过程包括 步骤31,确定晶片的沟道中心;
步骤32,确定沟道中心沿垂直于沟道的方向到达晶片两端的两条线
段;
步骤33,将第一条线段与第二条线段的长度值相除,而后与1相减 再取绝对值,得到对称值,该对称值与入射角度的准确性成正比。
作为优选,上述步骤1中的监测晶片为N型硅晶片。
作为优选,上述离子为硼离子。
作为优选,上述步骤2中的离子注入机的注入能量范围为50~80千 电子伏,最好是70千电子伏,注入的硼离子的剂量范围为1E13 5E13。
采用本发明的方法,可以在不改变原有设备的基础上,对离子注入角 度进行准确的监测,从而确保离子注入角度处于设定范围,保证器件性能,提高晶片的合格率。
图1A为传统的离子注入机中支撑晶片的靶盘的正面视图; 图IB为传统的离子注入机中支撑晶片的耙盘的侧面视图; 图2为热波仪量测出来的图的对称性的判断方法示意图; 图3为根据本发明的一种监测离子注入角度的方法的示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作更详细的描述。
参见图3, 一种监测离子注入角度的方法,包括如下步骤
步骤l、提供监测晶片,该监测晶片的材料可以是任何适合的材料,
在本实施例中,使用N型硅晶片,例如N型(l IO)硅晶片作为监测晶片, 选用该晶片的原因在于其通道效应较为显著,该监测晶片可以根据实际所 制造的芯片类型决定。
步骤2、在上述监测晶片中,利用离子注入机在预定深度引入预定剂 量的离子。该离子的类型、预定深度和预定剂量可以根据实际所需要的深 度和剂量决定,在本实施例中,引入的是预定剂量的硼离子,其注入深度 由离子注入机的能量决定,该离子注入机的能量范围为50~80千电子伏 (Kev),最好是70千电子伏,引入硼离子的剂量范围为1E13 5E13,最好 是5E13,该硼离子的注入的入射角为0度。采用上述能量和剂量范围的 优点在于,在该能量剂量范围内芯片表面被破坏程度较为合适,若能量剂 量太大,则芯片表面被破坏较严重;若能量剂量太小,则芯片表面被破坏 较轻微,都不利于热波仪的准确量测。
步骤3、用热波仪量测步骤2中离子注入完成的监测晶片表面被破坏 程度,根据热波仪量测出来的图的对称性,判断入射角度的准确性。
参见图2,图中的线段或封闭曲线为等势线,即同一条线段或曲线上 的热波仪量测出来的热波值(Thermal Wave值)是相等的。上述步骤3中判断入射角度的准确性的方法具体如下
步骤31,确定晶片的沟道中心,图二中的线段或封闭曲线为等势线, 而"-"号则表示,等势线外的热波值要小于等势线上的值,距离等势线 越远,则表示热波值越小;而热波值最小处即图二中封闭曲线的对称轴线 (即线段3),热波值最小处表示该处发生了通道效应,表面被破坏程度 最小,即该处就是沟道中心,离子注入角度为"0";
步骤32,确定沟道中心沿基本垂直于沟道的方向到达晶片两端的两 条线段;
步骤33,将第一条线段与第二条线段的长度值相除,而后与l相减 再取绝对值,得到对称值,该对称值与入射角度的准确性成正比。
首先,从晶片量测图的沟道中心(图2所示线段3上的黑点)分别垂 直划线到晶片最左侧和最右侧,得到线段1和线段2;其次,测量线段l 和线段2的长度,用1减去线段1的长度除以线段2的长度的绝对值表示 对称性;最后,根据对称性判断入射角度的准确性,对称性越小,表示入 射角度越准确,对称性越大,表示入射角度偏离越大。
以上描述了本发明的较佳实施例及其效果,当然,本发明还可有其他 实施例,在不背离本发明之精神及实质的情况下,所属技术领域的技术人 员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形 都应属于本发明的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种监测离子注入角度的方法,其特征在于,包括如下步骤步骤1、提供监测晶片;步骤2、在上述监测晶片中,利用离子注入机在预定深度引入预定剂量的离子,其注入的入射角为0度;步骤3、量测步骤2中离子注入完成的监测晶片表面被破坏程度,根据所测图形的对称性,判断入射角度的准确性。
2. 根据权利要求1所述的一种监测离子注入角度的方法,其特征在 于,步骤3中使用热波仪量测。
3. 根据权利要求1所述的一种监测离子注入角度的方法,其特征在 于,步骤3中的判断所测图形的对称性的过程包括步骤31,确定晶片的沟道中心;步骤32,确定沟道中心沿垂直于沟道的方向到达晶片两端的两条线段;步骤33,将第一条线段与第二条线段的长度值相除,而后与1相减 再取绝对值,得到对称值,该对称值与入射角度的准确性成正比。
4. 根据权利要求1所述的一种监测离子注入角度的方法,其特征在 于,上述步骤1中的监测晶片为N型硅晶片。
5. 根据权利要求4所述的一种监测离子注入角度的方法,其特征在 于,上述离子为硼离子。
6. 根据权利要求1所述的一种监测离子注入角度的方法,其特征在 于,上述步骤2中的离子注入机的注入能量范围为50~80千电子伏,注 入的硼离子的剂量范围为1E13 5E13。
全文摘要
本发明涉及一种监测离子注入角度的方法,包括如下步骤步骤1、提供监测晶片;步骤2、在上述监测晶片中,利用离子注入机在预定深度引入预定剂量的离子,其注入的入射角为0度;步骤3、量测步骤2中离子注入完成的监测晶片表面被破坏程度,根据所测图形的对称性,判断入射角度的准确性。采用本发明的方法,可以在不改变原有设备的基础上,对离子注入角度进行准确的监测,从而确保离子注入角度处于设定范围,保证器件性能,提高晶片的合格率。
文档编号H01L21/00GK101651086SQ20081013467
公开日2010年2月17日 申请日期2008年8月15日 优先权日2008年8月15日
发明者王冬晶, 许义全 申请人:和舰科技(苏州)有限公司