[发明专利]一种用于监测离子注入剂量的方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及一种半导体制备技术领域，更确切的说，本发明涉及一种用于监测锗离子或碳离子注入剂量的方法。

背景技术

在半导体器件的制备工艺过程中，芯片是批量进行处理的，在同一晶圆上形成大量复杂器件。随着超大规模集成电路的迅速发展，在芯片的集成度越来越高的同时，芯片尺寸也愈来愈小。同时，对于芯片制造的工艺要求也越来越高。

在半导体器件的制备工艺中，注入是一道很重要的工艺模组，会使用在阱注入，轻掺杂源漏，重掺杂源漏等工艺之中。随着芯片制造工艺的需求，注入的剂量要求越来越精确，对注入剂量的日常监测也变得越来越重要。

通常，对于离子注入的日常监测流程如图1所示，首先对测试硅片进行注入，然后通过炉管加热使得注入离子激活，接下来用湿法刻蚀以及清洗工艺去除硅片表面的氧化层和杂质，最后利用四探针方法测量注入后硅片的电阻。对于硼、磷等三五族元素，在炉管激活后会取代硅原子在晶格中的位置，从而可以提供空穴（硼等三族元素）或者电子（磷等五族元素）等载流子，改变测试硅片的电阻，不同注入剂量的离子，激活后测试硅片的电阻也有差别，通过监测电阻的变化，可以间接监测注入剂量是否稳定，是否有变化。

但是，并不是所有的离子注入都能通过图1所示的方法进行监测的，例如锗、碳等离子注入，由于锗、碳与硅一样，都属于四族原子，所以在炉管注入激活后，并不能提供空穴或电子等载流子，所以测试硅片的电阻并不随注入剂量的变化而改变，因此不能采用图1所示的方法监测注入剂量是否稳定。

通常，工艺线上采用热波（Thermal Wave）的方法对锗、碳等四族元素进行监测，其原理如图2所示，将泵激光（Pump Laser，633nm的激光）照射至硅衬底上，会产生热波扩散现象，而此扩散热波将被硅衬底内由离子注入所造成的晶格缺陷所阻挡，会使该区域的局部热密度高于其他区域，使得该区域的硅表面发生热膨胀，从而使得该区域的硅表面曲率发生变化，通过测量探测激光（Probe Laser，488nm的激光）的反射率的变化，可以间接得到晶格的破坏程度。由于晶格的破坏程度与离子的注入剂量相关，所以通过热波方法，可以间接的监测锗、碳等离子注入的剂量是否稳定。但是，采用热波的方法，很难精确的监测注入剂量，也越来越难满足先进工艺对注入剂量的监测需求。

发明内容

本发明针对以上问题，利用在注入后的硅衬底上生长二氧化硅薄膜，由于离子注入会引起硅衬底的晶格损伤，所以会直接影响硅与二氧化硅的界面态密度，在二氧化硅薄膜生长完成后，通过电荷泵（Charge Pump）的方法测量界面态密度，从而达到监测注入剂量的目的。由于电荷泵是比较精确的测量方法，因此，本方法提高了工艺线上对注入剂量的监测精度。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于监测离子注入剂量的方法，其包括以下步骤：

步骤A、在测试硅片中进行离子注入；  

步骤B、在注入有所述离子的测试硅片上生长二氧化硅薄膜；

步骤C、在二氧化硅薄膜上进行一层掺杂的多晶硅薄膜的生长；

步骤D、通过电荷泵方法，对二氧化硅薄膜和测试硅片之间的界面态密度进行测量；

步骤E、根据界面态密度变化监测注入剂量。

所述的一种用于监测离子注入剂量的方法，其中，所述注入离子为锗离子或碳离子。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是对硼、磷等三五族元素注入剂量的监测方法流程图；

图2是热波方法监测注入剂量的原理示意图；

图3利用界面态密度的测量方法监测离子注入剂量的流程图。

具体实施方式

下面结合示意图和具体操作实施例对本发明作进一步说明。