[发明专利]晶圆样品分析方法和装置

说明书

本申请提供一种晶圆样品分析方法和装置。该方法应用于二次离子质谱仪，包括：提供晶圆样品，所述晶圆样品至少包括一斜面，所述斜面用于在同一面上暴露衬底、第一保护层和第一掺杂层，其中所述第一保护层形成在所述衬底上，所述第一掺杂层形成在所述第一保护层上；获取所述斜面的斜面图像并分析所述斜面图像，得到所述斜面图像内所述晶圆样品中元素的掺杂深度和掺杂浓度。本申请提供的晶圆样品分析方法和装置解决了现有的分析晶圆中元素的方法存在的分析结果不准确的问题。

技术领域

本申请涉及半导体检测技术，尤其涉及一种晶圆样品分析方法和装置。

背景技术

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆。在晶圆上可以加工制作成各种电路元件结构，形成有特定电性功能的半导体元器件。但是晶圆中Ⅲ族元素和Ⅴ族元素的掺杂对半导体元器件的电性的调节有着决定性的作用，所以在半导体行业中需要检测Ⅲ族元素和Ⅴ族元素在晶圆中的种类、数量和分布等状况。

目前，业内一般是使用二次离子质谱仪(Secondary-ion-mass spectroscope，简称Sims)检测晶圆中Ⅲ族元素和Ⅴ族元素的种类、数量和分布等状况。二次离子质谱仪是是通过高能量的一次离子束轰击样品表面，使样品表面的原子或原子团吸收能量而从表面发生溅射产生二次离子,这些带电离子经过质量分析器后就可以得到关于样品表面信息的图谱。然而，Sims分析是直接在晶圆样品的表面进行离子束轰击，由于样品在Sims分析之前表面会暴露空气中会导致表面污染，表面效应(surface effect)会影响表面讯号的采集，随着离子溅射深度的增加，侧壁效应(sidewall effect)也会逐渐增强，即，离子束轰击部位的侧壁的离子会混合之前已经产生的离子，产生混合离子，在后续分析的过程中混合离子对真实元素掺杂深度的分析较大影响。，因此，现有的分析晶圆样品中元素的方法存在分析结果不准确的问题。

发明内容

本申请提供一种晶圆样品分析方法和装置，用以解决现有技术在分析晶圆样品中的元素时存在的分析结果不准确的问题。

一方面，本申请提供一种晶圆样品分析方法，应用于二次离子质谱仪，包括：

提供晶圆样品，所述晶圆样品至少包括一斜面，所述斜面用于在同一面上暴露衬底、第一保护层和第一掺杂层，其中所述第一保护层形成在所述衬底上，所述第一掺杂层形成在所述第一保护层上；

获取所述斜面的斜面图像并分析所述斜面图像，得到所述斜面图像内所述晶圆样品中元素的掺杂深度和掺杂浓度。

其中一项实施例中，所述衬底包括第一部分和第二部分，其中所述第一部分为单晶硅，所述第二部分为掺杂单晶硅；所述第一保护层形成在所述掺杂单晶硅上。

其中一项实施例中，获取所述斜面的斜面图像并分析所述斜面图像，得到所述斜面图像内所述晶圆样品中元素的掺杂深度和掺杂浓度包括：

根据所述斜面图像确定所述第一保护层沿斜面方向的第一长度；

根据所述斜面图像确定所述掺杂单晶硅沿所述斜面方向的第二长度；

获取所述第一保护层沿垂直于所述衬底方向的厚度，得到第一保护层厚度；

根据所述第一长度、所述第二长度和所述第一保护层厚度确定所述掺杂深度；

根据所述斜面图像确定所述掺杂深度对应的掺杂浓度；

根据所述掺杂深度和所述掺杂深度对应的掺杂浓度绘制分析结果图。

其中一项实施例中，所述晶圆样品还包括第二保护层，所述第二保护层形成在所述第一掺杂层上。

其中一项实施例中，所述第一保护层和所述第二保护层由硅的化合物组成。