[发明专利]晶圆表面电荷量的检测方法和检测装置

说明书

本申请涉及晶圆表面电荷量的检测方法和检测装置。该方法包括：对晶圆的形成有第一介质层的一侧进行离子注入；在晶圆的该一侧上沉积第二介质层，并测量沉积速率；以及基于沉积速率检测晶圆的该一侧表面的电荷量。该方法可以原位地监测晶圆表面的电荷量，无需待器件形成后再通过晶圆可接受性测试来反映由于离子注入而导致的累积电荷，时效性强。

技术领域

本申请涉及半导体制造工艺，具体地，涉及离子注入后晶圆表面电荷量的检测方法和检测装置。

背景技术

离子注入工艺是半导体制造领域中一种重要的掺杂技术。离子注入工艺的步骤包括将原子或分子离子化以形成离子，通过电场对离子进行加速，并利用磁场改变其运动方向，从而控制离子以一定的能量进入晶圆内部，以达到掺杂的目的。

然而，由于采用离子进行掺杂，因此在离子注入之后，晶圆的表面会累积有电荷。这些电荷可能通过已经制造在晶圆表面的电容结构形成电流，从而对晶圆的栅极等结构造成损害。当晶圆表面的累积电荷导致瞬间电流过高时，还会使制造在晶圆上的器件永久性失效。为了防止累积电荷对器件结构造成损害，目前的离子注入机台会加装有电荷中和装置等以中和离子所带的电荷。然而，当电荷中和装置发生异常时，难以检测到该异常情况，并且尚未有非常有效的对晶圆表面最终的电荷累积状态进行监控的方法。

发明内容

本申请提供可至少部分地解决现有技术中存在的上述问题的检测晶圆表面电荷量的方法和装置。

本申请的一个方面提供一种晶圆表面电荷量的检测方法。该方法可以包括：对晶圆的形成有第一介质层的一侧进行离子注入；在晶圆的该一侧上沉积第二介质层，并测量沉积速率；以及基于沉积速率检测晶圆的该一侧表面的电荷量。在一个实施方式中，测量沉积速率的步骤可以包括：测量第二介质层不同位置处的厚度，并基于沉积时间计算不同位置处的沉积速率。在一个实施方式中，该方法还可以包括：在离子注入后，使用电荷中和装置对晶圆的该一侧表面的电荷进行中和。在一个实施方式中，基于沉积速率检测晶圆的该一侧表面的电荷量可以包括：基于电荷中和装置正常工作时的电荷中和率、与正常工作时的电荷中和率对应的目标沉积速率以及沉积速率来检测晶圆的该一侧表面的电荷量。在一个实施方式中，沉积的方法可以包括高深宽比工艺。在一个实施方式中，第一介质层可以包括不连续介质层。在一个实施方式中，第一介质层可以包括氮化物和氧化物中的一种或多种。在一个实施方式中，第二介质层可以包括氧化物。

本申请的另一方面提供一种晶圆表面电荷量的检测装置。该装置可以包括：电荷检测部，用于基于在晶圆的形成有第一介质层的一侧上沉积第二介质层的沉积速率来检测晶圆的该一侧表面的电荷量，其中，晶圆的该一侧的全部或部分在沉积第二介质层之前经过离子注入。在一个实施方式中，电荷检测部还可以用于测量第二介质层不同位置处的厚度，并基于沉积时间计算不同位置处的沉积速率。在一个实施方式中，该装置还可以包括：电荷中和部，用于在离子注入后，对晶圆的该一侧表面的电荷进行中和。在一个实施方式中，电荷检测部还可以用于基于电荷中和部正常工作时的电荷中和率、与正常工作时的电荷中和率对应的目标沉积速率以及沉积速率来检测晶圆的该一侧表面的电荷量。

如上所述的检测方法和检测装置通过在离子注入后的表面沉积介质层，再基于该介质层的沉积速率来反映晶圆表面的累积电荷量，可以原位地监测晶圆表面的电荷情况，无需待器件形成后再通过晶圆可接受性测试(WAT，Wafer Acceptance Test)来反映由于离子注入而导致的累积电荷，时效性强。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施方式的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更加明显。在附图中：

图1是根据本申请示例性实施方式的晶圆表面电荷量的检测方法的流程图；

图2至图4是示出根据本申请示例性实施方式的晶圆表面电荷量的检测方法的工艺示意图；以及

图5是示出根据本申请示例性实施方式的电荷中和装置正常工作时电荷中和率与沉积速率的关系的曲线图。