CN101329989A - 一种检测离子注入设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种检测离子注入设备的方法。现有技术通过测量在离子注入设备中进行离子注入并退火后的测试晶圆的方块电阻来检测离子注入设备，存在着检测不准的问题。本发明的检测方法先建立一标准注入参数及其对应的氧化层厚度的数据库，其中，该氧化层是在完成标准参数的离子注入后，再进行一预设氧化条件的氧化所生成的；然后在待测离子注入设备中对测试晶圆进行标称注入参数的离子注入；接着对该测试晶圆进行该预设氧化条件的氧化；然后测量所生成的氧化层的厚度并在数据库中查询其所对应的标准注入参数；最后依据查询出的标准注入参数与标称注入参数判断该离子注入设备是否正常。采用本发明的方法可准确检测出离子注入设备是否正常。

Description

一种检测离子注入设备的方法
技术领域
本发明涉及设备的检测方法，特别涉及一种检测离子注入设备的方法。
背景技术
在半导体制造领域，离子注入对半导体器件的电性能起着重要作用，故需对离子注入的状况即离子注入设备的状况(包括注入剂量和注入能量等参数)进行监控，以避免异常状况的出现。
现通常将测试晶圆设置在离子注入设备中进行标称注入参数的离子注入，接着进行退火以消除注入损伤并激活注入杂质，然后测量测试晶圆的注入区域的方块电阻，依据该方块电阻的值和标称注入参数来判断离子注入设备是否异常。
但是上述检测方法存在如下问题：首先，退火温度的波动会对检测的准确性和精度造成影响，严重的情况下会产生将运作正常的离子注入设备判为异常的误判；再者，随着离子注入剂量的减小，该种检测方法的灵敏度(灵敏度＝测量值的变化率÷掺杂剂量的变化率)随之降低，当注入剂量小于5×1013每平方厘米时，该种检测方法的灵敏度已经无法准确反应实际的注入剂量的变化，特别是当注入剂量低于1×1012每平方厘米时，该种检测方法的灵敏度已降至0.1，即此时注入剂量的变化率为10％时，对应的方块电阻的阻值变化率只有1％，此时方块电阻的阻值很难准确反应实际的离子注入剂量。
但在现今的半导体制造中，注入剂量的数量级为1012每平方厘米的小剂量注入已成为必要工序，其广泛应用在阱注入和轻掺杂漏区(LDD)等离子注入中，故现有的通过检测方块电阻的方法已无法满足准确检测出离子注入设备是否异常的需求。
因此，如何提供一种检测离子注入设备的方法以准确检测出离子注入设备的正常与否，实为业界亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种检测离子注入设备的方法，通过所述方法可提高离子注入设备的检测的准确性和灵敏度。
本发明的目的是这样实现的：一种检测离子注入设备的方法，其包括以下步骤：(1)建立一标准注入参数及其对应的氧化层厚度的数据库，其中，该氧化层是在完成该标准参数的离子注入后，再进行一预设氧化条件的氧化所生成的；(2)提供一测试晶圆，并在待测离子注入设备中对该测试晶圆进行标称注入参数的离子注入；(3)对该测试晶圆进行该预设氧化条件的氧化；(4)测量所生成的氧化层的厚度；(5)在该数据库中查询该厚度的氧化层所对应的标准注入参数；(6)依据所查询出的标准注入参数与标称注入参数判断该离子注入设备是否异常。
在上述的检测离子注入设备的方法中，该预设氧化条件为氧化温度1100摄氏度，氧化时间为63秒，氧气流量为4.5升每分钟。
在上述的检测离子注入设备的方法中，该步骤(1)包括以下步骤：(10)提供多片测试晶圆以及一标准注入参数预选范围；(11)在该标准注入参数预选范围内选取不同的标准注入参数；(12)依据所选标准注入参数分别对该多片测试晶圆进行离子注入；(13)对该多片测试晶圆进行预设氧化条件的氧化；(14)测量所生成的氧化层厚度；(15)将标准注入参数及其对应的氧化层厚度存储在一数据库中。
在上述的检测离子注入设备的方法中，该标称注入参数在该标准注入参数预选范围内。
在上述的检测离子注入设备的方法中，该标称注入参数为离子注入设备所显示的注入参数。
在上述的检测离子注入设备的方法中，在步骤(6)中，当所查询出的标准注入参数与标称注入参数相同时，该离子注入设备正常，否则，该离子注入设备异常。
在上述的检测离子注入设备的方法中，该离子注入参数包括注入杂质种类、注入剂量、注入能量和注入角度。
与现有技术中依据在离子注入设备中进行离子注入并退火后的测试晶圆的方块电阻来检测离子注入设备，而无法准确检测出其运作正常与否相比，本发明的检测离子注入设备的方法依据不同的离子注入对测试晶圆的损伤不同，该具有不同损伤的测试晶圆在同等的氧化条件下所生成的氧化层的厚度不同，故先对测试晶圆进行离子注入，然后再进行氧化，依据氧化层的厚度来判断离子注入设备是否正常，如此可确保对离子注入设备检测的准确性和灵敏度。
附图说明
本发明的检测离子注入设备的方法由以下的实施例及附图给出。
图1为本发明的检测离子注入设备的方法的流程图；
图2为本发明的建立标准注入参数及其对应的氧化层厚度的数据库的流程图。
具体实施方式
以下将对本发明的检测离子注入设备的方法作进一步的详细描述。
本发明的检测离子注入设备的方法首先进行步骤S10，建立一标准注入参数及其对应的氧化层厚度的数据库，其中，所述氧化层是在完成所述标准参数的离子注入后，再进行一预设氧化条件的氧化所生成的。
在本实施例中，所述离子注入参数包括注入杂质种类、注入剂量、注入能量和注入角度；所述预设氧化条件为氧化温度1100摄氏度，氧化时间为63秒，氧气流量为4.5升每分钟，所述氧化均在氧化炉中进行。
参见图2，显示了步骤S10的详细流程，所述步骤S10包括以下步骤：首先提供多片测试晶圆以及一标准注入参数预选范围(S100)，其中，所述标准注入参数预选范围中的注入剂量预选范围为1011至1016每平方厘米；接着在所述标准注入参数预选范围内选取不同的标准注入参数(S101)；然后依据所选标准注入参数分别对所述多片测试晶圆进行离子注入(S102)；之后对所述多片测试晶圆进行预设氧化条件的氧化(S103)；接着测量所生成的氧化层厚度(S104)；最后将标准注入参数及其对应的氧化层厚度存储在一数据库中(S105)。
在此，仅以三片P型轻掺杂的测试晶圆和在标准注入参数预选范围中选取的第一、第二和第三标准注入参数为例来叙述上述数据库的建立过程，并不罗列出所有的标准注入参数，其中，该第一标准注入参数为砷注入、注入能量为10千电子伏特、注入剂量为1.1×1012每平方厘米、注入角度为7度，该第二标准注入参数为砷注入、注入能量为10千电子伏特、注入剂量为1.0×1012每平方厘米、注入角度为7度，该第三标准注入参数为砷注入、注入能量为10千电子伏特、注入剂量为9×1011、注入角度为7度；分别对三片测试晶圆上进行第一、第二和第三标准注入参数的离子注入，接着将三片测试晶圆进行预设氧化条件的氧化，之后通过膜厚测试设备分别测得第一、第二和第三标准注入参数所对应的氧化层的厚度分别为104.314埃、98.653埃和92.657埃，然后将第一、第二和第三标准注入参数及其对应的氧化层的厚度104.314埃、98.653埃和92.657埃存储在数据库中。
本发明的检测离子注入设备的方法继续进行步骤S11，提供一测试晶圆。
接着继续步骤S12，在待测离子注入设备中对所述测试晶圆进行标称注入参数的离子注入，其中，所述标称注入参数为离子注入设备所显示的注入参数。
接着继续步骤S13，对所述测试晶圆进行该预设氧化条件的氧化。
接着继续步骤S14，测量所生成的氧化层的厚度。
接着继续步骤S15，在所述数据库中查询所述厚度的氧化层所对应的标准注入参数。
接着继续步骤S16，判断所查询出的标准注入参数与标称注入参数是否一致，若是，则所述离子注入设备正常(步骤S17)，若否，则所述离子注入设备异常(步骤S18)。
需说明的是，当进行P型离子注入时，测试晶圆为N型轻掺杂的晶圆，当进行N型离子注入时，测试晶圆为P型轻掺杂的晶圆。
为进一步凸显本发明的检测方法的对小剂量的离子注入的灵敏度高的优点，现对两正常运作的离子注入设备(例如为第一离子注入设备和第二离子注入设备)进行检测，其中，该第一和第二离子注入设备的标称注入参数分别为第一和第三标准注入参数，首先在该第一和第二离子注入设备中分别对第一和第二测试晶圆进行标称注入参数(即第一和第三标准注入参数)的离子注入，之后对第一和第二测试晶圆均进行预设氧化条件的氧化，接着测量所生成的氧化层的厚度，测得该第一和第二测试晶圆上的氧化层的厚度分别为104.32埃和92.67埃，接着在上述数据库中查询得到厚度为104.32埃和92.67埃所对应的标准注入参数分别为第一和第三标准注入参数(因离子注入、氧化和膜厚测试均存在一定的误差，故取数据库中与该些膜厚最接近的氧化层所对应的标准注入参数)。在上述对两正常运作的离子注入设备进行检测时，本发明的检测的灵敏度已达到0.69(即在注入剂量变化率为10％，氧化层厚度的变化率达到6.9％)，与先前技术中注入剂量低于1×1012每平方厘米时，检测灵敏度只有0.1(即在注入剂量变化率为10％，方块电阻阻值的变化率为1％)相比，本发明的方法更能对离子注入的注入参数的变化作出更灵敏的反应，如此检测者更容易检测出离子注入设备的异常。
综上所述，本发明的检测离子注入设备的方法先建立标准注入参数与氧化层厚度的数据库，然后在离子注入设备中对测试晶圆进行离子注入，再对所述测试晶圆进行氧化处理，并在数据库中查询出氧化层所对应的标准注入参数，最后依据所查询出的标准注入参数和标称注入参数来判断离子注入设备是否异常，如此可确保对离子注入设备检测的准确性和灵敏度。

Claims (7)

1、一种检测离子注入设备的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)建立一标准注入参数及其对应的氧化层厚度的数据库，其中，该氧化层是在完成该标准参数的离子注入后，再进行一预设氧化条件的氧化所生成的；(2)提供一测试晶圆，并在待测离子注入设备中对该测试晶圆进行标称注入参数的离子注入；(3)对该测试晶圆进行该预设氧化条件的氧化；(4)测量所生成的氧化层的厚度；(5)在该数据库中查询该厚度的氧化层所对应的标准注入参数；(6)依据所查询出的标准注入参数与标称注入参数判断该离子注入设备是否异常。
2、如权利要求1所述的检测离子注入设备的方法，其特征在于，该预设氧化条件为氧化温度1100摄氏度，氧化时间为63秒，氧气流量为4.5升每分钟。
3、如权利要求1所述的检测离子注入设备的方法，其特征在于，该步骤(1)包括以下步骤：(10)提供多片测试晶圆以及一标准注入参数预选范围；(11)在该标准注入参数预选范围内选取不同的标准注入参数；(12)依据所选标准注入参数分别对该多片测试晶圆进行离子注入；(13)对该多片测试晶圆进行预设氧化条件的氧化；(14)测量所生成的氧化层厚度；(15)将标准注入参数及其对应的氧化层厚度存储在一数据库中。
4、如权利要求3所述的检测离子注入设备的方法，其特征在于，该标称注入参数在该标准注入参数预选范围内。
5、如权利要求1或4所述的检测离子注入设备的方法，其特征在于，该标称注入参数为离子注入设备所显示的注入参数。
6、如权利要求1所述的检测离子注入设备的方法，其特征在于，在步骤(6)中，当所查询出的标准注入参数与标称注入参数相同时，该离子注入设备正常，否则，该离子注入设备异常。
7、如权利要求1所述的检测离子注入设备的方法，其特征在于，该离子注入参数包括注入杂质种类、注入剂量、注入能量和注入角度。
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