CN101383269A - 一种监控片的重复利用方法 - Google Patents

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江瑞星
王焜
李熙
黄茹
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Abstract

本发明公开了一种监控片的重复利用方法，该方法包括：将经过中束流离子注入的监控片进行快速退火，修复监控片表面因离子注入造成的晶格损伤；将修复后的监控片用于中束流离子注入监控。本发明通过对中束流离子注入后的监控片进行快速退火，修复监控片的晶格损伤，即：恢复监控片的表面损伤，使得监控片符合中束流离子注入监控的要求。本发明实现简单，能够有效降低监控片的使用成本。

Description

一种监控片的重复利用方法
技术领域
本发明涉及半导体芯片工艺技术领域，特别是一种监控片的重复利用方法。
背景技术
在半导体晶圆代工行业，中束流注入机用于向监控片注入适量的离子，以制造符合需求的半导体器件。为了确保离子注入剂量符合要求，需要采用监控片进行离子注入剂量的监控，即：将监控片通过中束流注入机，之后测试监控片(Monitor wafer)的表面损伤程度，即热波(TW，Thermal Wave)值，来判断离子注入的剂量是否符合要求。监控片经过离子注入后，会产生晶格损伤，因此，在现有技术中，监控片使用过一次即降级为伪片(Dummy wafer)，不能再次用于离子注入监控，需要使用全新的监控片进行下一次监控，增加了生产成本。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种监控片的重复利用方法，操作简单，节约成本。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种监控片的重复利用方法，该方法包括：
A、将经过中束流离子注入的监控片进行快速退火，修复监控片表面因离子注入造成的晶格损伤；
B、将修复后的监控片用于中束流离子注入监控。
该方法进一步包括步骤C：
设置热波值门限，测量快速退火后的监控片的热波值，并与热波值门限比较，如果热波值高于热波值门限，则对监控片再次进行快速退火；否则，结束当前流程。
步骤C中对监控片再次进行快速退火的温度，高于步骤A中快速退火的温度。
步骤C中对监控片再次进行快速退火恒温时间长于步骤A中快速退火的时间。
步骤A中快速退火的温度为800℃以上。
步骤A中快速退火恒温时间为20秒以上。
所述中束流离子注入能量大于40千伏。
所述中束流离子注入剂量为5.0×1012离子数/平方厘米。
本发明通过对中束流离子注入后的监控片进行快速退火，修复监控片的晶格损伤，使得监控片TW值恢复到TW值门限以内，即：恢复监控片的表面损伤，使得监控片符合中束流离子注入监控的要求。本发明实现简单，能够有效降低监控片的使用成本。
附图说明
图1为本发明监控片的重复利用方法的流程图。
具体实施方式
本发明的基本思想是：将中束流离子注入后的监控片快速退火，以修复监控片的晶格损伤，修复后的监控片符合中束流离子注入监控工艺的要求，能够再次进行中束流离子注入监控，从而达到监控片重复利用、节约生产成本的目的。
下面结合附图对本发明的过程进行详细说明，如图1所示，本发明的方法包括：
步骤101、对监控片进行中束流离子注入。
采用离子注入工艺监控程序进行掺杂，杂质源可为硼(B，Boron)、磷(P，Phosphorus)或砷(As，Arsenic)。所谓中束流离子注入通常用于掺杂浓度适中或较低，但精度控制要求非常重要的掺杂工艺，在半导体器件制造中的具体应用如：栅阀值调整、晕注入等，中束流离子注入的掺杂浓度通常低于1×1016离子数/平方厘米。
本发明中离子注入条件为：注入离子能量≥40KEV，注入剂量为5.0×1012离子数/平方厘米，监控片倾斜角度(Tilt)为7°，监控片旋转角度(Twist)为22°。
步骤102、对监控片进行快速退火，修复监控片表面因中束流离子注入造成的晶格损伤。
晶格损伤修复的原理为：在中束流离子注入过程中，高能离子轰击监控片表面并进入监控片中，与处于晶格位置的硅原子发生碰撞，造成Si-Si共价键损伤，同时掺杂离子随机进入硅原子晶格中；当进行快速退火时，高温产生的能量驱使Si-Si共价键修复，从而达到监控片表面损伤的修复；同时，对于被注入离子替代的Si原子，不能恢复Si-Si共价键，但由于中束流离子注入时离子数目有限，影响很小，退火修复后的监控片表面损伤程度能够满足离子注入监控的要求。
退火过程为：将监控片置于快速退火机台内，快速退火机台在10秒内将温度升至800℃以上，恒温20s以上，对监控片充分退火，以修复监控片的晶格损伤。
采用以上方法，可以回收经过中束流离子注入的监控片，进一步地，对晶格表面完好程度要求较高的工艺，可以通过测量TW值检测退火修复的结果，对于修复后TW值高于TW值门限的监控片，重复步骤2过程、或者提高退火温度、或者延长退火时间使得监控片的晶格损伤修复更好，直至监控片的TW值等于或低于TW值门限，即监控片的表面损伤程度符合工艺要求为止。
测量监控片的TW值，即通过测量监控片表面反射率，确定监控片的TW值，从而确定监控片的表面损伤程度。表1给出了B掺杂或P掺杂时，在未注入离子、注入离子后和修复后监控片TW值的比较。从表1中可以看出，经退火修复后的监控片的TW值小于未注入时的TW值，说明监控片表面损伤经高温退火后已完全恢复，修复后的监控片可以重复利用。
 
未注入TW值 注入后TW值 修复后TW值
B掺杂 110 665 80
P掺杂 110 775 80
表1
此外，本发明的重复性验证数据如表2所示，进行多次退火修复后，监控片的TW值很稳定，未发现大的波动，从而证明本发明技术方案的可靠性。
 
退火后再注入次数 1 2 3 4
监控片1TW值 774.6 772 776.1 777.5
监控片2TW值 772 770.9 773.3 772.4
表2
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1、一种监控片的重复利用方法，其特征在于，该方法包括:
A、将经过中束流离子注入的监控片进行快速退火，修复监控片表面因离子注入造成的晶格损伤；
B、将修复后的监控片用于中束流离子注入监控。
2、根据权利要求1所述的监控片的重复利用方法，其特征在于，该方法进一步包括步骤C:
设置热波值门限，测量快速退火后的监控片的热波值，并与热波值门限比较，如果热波值高于热波值门限，则对监控片再次进行快速退火；否则，结束当前流程。
3、根据权利要求2所述的监控片的重复利用方法，其特征在于，步骤C中对监控片再次进行快速退火的温度，高于步骤A中快速退火的温度。
4、根据权利要求2所述的监控片的重复利用方法，其特征在于，步骤C中对监控片再次进行快速退火恒温时间长于步骤A中快速退火的时间。
5、根据权利要求1所述的监控片的重复利用方法，其特征在于，步骤A中快速退火的温度为800℃以上。
6、根据权利要求1所述的监控片的重复利用方法，其特征在于，步骤A中快速退火恒温时间为20秒以上。
7、根据权利要求1所述的监控片的重复利用方法，其特征在于，所述中束流离子注入能量大于40千伏。
8、根据权利要求1所述的监控片的重复利用方法，其特征在于，所述中束流离子注入剂量为5.0×1012离子数/平方厘米。
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