[发明专利]一种监控高温炉管内掺杂浓度的方法

说明书

本发明一种监控高温炉管内掺杂浓度的方法，通过将易于实现的扩散操作融入含有待监控衬底片的MOS结构之中，使测试区域O₁和区域O₂带有不同的掺杂分布，进一步测试MOS结构区域O₂的准静态C‑V特性和高频C‑V特性，区域O₁的准静态C‑V特性和高频C‑V特性并对所测数据进行数据分析计算出MOS结构区域O₁和区域O₂的平带电压值，得到该衬底片区域O₂和区域O₁的平带电压差值ΔVo_FB，将ΔVo_FB代入平带电压差值和离子注入剂量的函数关系便可快速计算出对应的等效离子注入剂量，该等效离子注入剂量即为本次扩散待监控衬底片实际引入的硼离子或磷离子的掺杂浓度。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造中的掺杂监控，具体为一种监控高温炉管内掺杂浓度的方法。

背景技术

半导体集成电路制造中，通常使用扩散的方法调制特定区域的杂质掺杂浓度及结深，以满足产品参数要求。因此，保障在线扩散工艺的硼磷杂质浓度一致性，对产品工艺稳定起到关键作用。特别是对于小线宽产品制程，产品表面掺杂杂质浓度通常较低，如果产品在流片过程中表面被微量硼磷杂质沾污或扩散条件波动均可能导致器件阈值电压及击穿特性发生异常。因此，在流片过程中，防止产品表面被硼磷杂质沾污为重点管控事宜。

通常监控掺杂杂质浓度常用的方法有四探针法及热波仪测试方法。四探针法用于高浓度掺杂测试，通常应用于等效离子注入剂量大于1.0×10¹³ions/cm²的情况。热波仪法用于测试低浓度掺杂测试，其测试原理为通过测试离子注入损伤程度计算离子注入计量，通常应用于测试等效离子注入剂量在1.0×10¹¹ions/cm²～1.0×10¹³ions/cm²的情况。

半导体集成电路生产线通常利用测试MOS结构的CV特性来表征MOS结构栅介质内的电荷情况，其具体结构如图1所示。目前利用该原理检测掺杂的杂质浓度还未见报道。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种监控高温炉管内掺杂浓度的方法，成本低，易操作，测试精度和准确性高，可覆盖半导体集成电路生产线中扩散的工艺监控。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种监控高温炉管内掺杂浓度的方法，包括如下步骤，

步骤1，在待监控衬底片表面生长掩蔽氧化层；

步骤2，光刻生长有掩蔽氧化层的衬底片，使其一半的区域O₁掩蔽氧化层保留，另一半的区域O₂掩蔽氧化层去除；

步骤3，对步骤2得到的衬底片在待监控炉管内作业退火，进行高温炉管内的掺杂；

步骤4，去除衬底片表面的掩蔽氧化层并在全部表面生长栅介质氧化层；

步骤5，在栅介质氧化层表面淀积一层电极，并在电极上进行光刻，刻蚀出测试的图形后进行合金工艺形成待测的MOS结构；

步骤6，分别测试待测的MOS结构区域O₂的准静态C-V特性和高频C-V特性，区域O₁的准静态C-V特性和高频C-V特性，得到对应区域的平带电压值和的差值ΔVo_FB；

步骤7，将ΔVo_FB带入平带电压差值和离子注入剂量的函数关系中，计算出相应的离子注入剂量，得到的离子注入剂量为待监控衬底片高温炉管内的掺杂浓度。

优选的，步骤7中的平带电压差值和离子注入剂量的函数关系按以下步骤求得，