CN101661870A - 注入设备的效能决定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的注入设备的效能决定方法，包含：形成杂质阻障层于基板上、形成标靶层于该杂质阻障层上、使用注入设备进行注入工艺以将杂质注入该标靶层、量测该标靶层的至少一电气特性、以及考量该电气特性以便决定该注入设备效能。在本发明的一实施例中，该杂质阻障层为氮化硅层，该标靶层为多晶硅层，该电气特性为该导电多晶硅层的片电阻。

Description

注入设备的效能决定方法
技术领域
本发明关于一种注入设备的效能决定方法，特别是关于一种使用回收晶片的注入设备的效能决定方法。
背景技术
在集成电路元件的制造过程中必须进行许多重要的量测，以便决定已完成的部分电路是否适于后续工艺或是调整工艺。这类量测包含注入浓度量测、电荷储存时间量测以及一般漏电量测。目前已知的量测装置及技术包含使用机械式探针的针测技术，例如广为周知的四点式探测技术。然而，四点式探测技术的探针直接接触裸露硅晶片，因而毁坏硅晶片。量测过的硅晶片仅可作为监控片，或则通过研磨工艺去除被探针接触而毁坏的部分以便回收使用。然而，研磨工艺将硅晶片的厚度减少5-30微米，因此硅晶片的回收次数受限于研磨工艺减少的厚度。
美国专利US 5,914,611揭示一种量测薄膜片电阻及厚度的装置及方法，其使用四点探针啮合基板的薄膜表面，而基板的厚度则由探针与薄膜间的接触点决定。量测设备输出电压波形，其施加电压于探针组件的探针。反相器反置电压并将反置后的电压施加于探针组件的另一探针，由此经由该薄膜表面将电流导入探针组件的探针之间。探针组件的其它二根探针薄膜内的电流产生的电压。相较于其它探针，电流探针的电压较接近零电压，因此容许探针以较高精密度进行量测。量测在每一电压位准下的电压波形产生的电流及内侧探针电压。薄膜的片电阻再通过计算量测电压及电流的最小平方线斜率予以决定，其中薄膜的片电阻正比于最小平方线斜率。
发明内容
本发明提供一种使用回收晶片的注入设备的效能决定方法，该回收晶片具有杂质阻障层及多晶硅层，其可在破坏性电性量测后予以去除。之后，新的杂质阻障层及多晶硅层即可形成于同一片晶片上。
本发明的注入设备的效能决定方法的一实施例，包含形成杂质阻障层于基板上、形成标靶层于该杂质阻障层上、使用注入设备进行注入工艺以将杂质注入该标靶层、量测该标靶层的至少一电气特性、以及考量该电气特性以便决定该注入设备效能。
本发明使用包含杂质阻障层及标靶层的回收晶片监控或决定注入设备效能，量测设备的探针直接接触标靶层且不直接接触硅晶片，且杂质阻障层及标靶层二者在量测之后皆可从该硅晶片上予以去除。因此，该硅晶片可重新沉积新的杂质阻障层及标靶层，以便进行另一次电性量测。由于该硅晶片不须经历研磨工艺，因此厚度不会减少，重复使用次数不受限制。
上文已相当广泛地概述本发明的技术特征及优点，以使下文的本发明详细描述得以获得优选了解。构成本发明的权利要求标的之其它技术特征及优点将描述于下文。
附图说明
通过参照前述说明及下列图示，本发明的技术特征及优点得以获得完全了解。
图1及图2例示本发明的注入设备的效能决定方法的一实施例；以及
图3例示在不同注入剂量下的片电阻的量测平均值与其最小平方线。
【主要元件符号说明】
12       基板
14       杂质阻障层
16       标靶层
18       杂质
20       注入设备
22       四点探针
22a-d    探针
30       电流源
32       电压计
具体实施方式
图1及图2例示本发明的注入设备20的效能决定方法的一实施例。首先，进行沉积工艺以形成杂质阻障层14于基板12(例如新的硅晶片或回收晶片)上，再形成标靶层16于该杂质阻障层14上。在本发明的一实施例中，该杂质阻障层14为氮化硅层，该标靶层16为多晶硅层。该杂质阻障层14的作用在于防止杂质从该标靶层16扩散进入该基板12。
使用该注入设备20进行注入工艺以将杂质18注入该标靶层16，再进行热处理工艺(例如快速热处理工艺)。使用四点探针22量测该标靶层16的电气特性，例如片电阻，其相关于该注入设备20的注入剂量，因而可以用来监控或决定该注入设备20的效能。之后，利用蚀刻工艺去除该杂质阻障层14及该标靶层16，其中该蚀刻工艺可为一湿蚀刻工艺，其蚀刻液包含磷酸。
特而言之，该四点探针22在电性量测时毁坏该标靶层16，该湿蚀刻工艺可去除该基板12上的标靶层16及杂质阻障层14而不会实质地减少该基板12的厚度。因此，新的标靶层16及杂质阻障层14可通过沉积工艺形成于相同的基板12上，以便进行另一注入工艺及片电阻量测。由于该基板12的厚度不会减少，因此其重复使用次数不受限制。
参考图2，导电性多晶硅层16的片电阻量测通过该四点探针22接触该基板12上的多晶硅层16。该四点探针22包含四根呈线性排列的探针22a-d，其中两根外侧探针22a及22d导引电流源30提供的固定电流(I)至该多晶硅层16，而两根内侧探针22b及22c则通过电压计32则量取电流(I)在该标靶层16内产生的电压降。此外，两根内侧探针22b及22c亦用以导引固定电流(I)，而两根外侧探针22a及22d则用以量取电压降。
在电压量测之后，该多晶硅层16的片电阻(Rs)可由下列公式予以计算：
Rs＝kV/I
V代表两根内侧探针22b及22c测得的电压，I为流经该多晶硅层16的电流，k为常数。此公式假设四根探针22a-d等距分隔。
图3例示在不同注入剂量下的片电阻的量测平均值与其最小平方线。图3使用该注入设备20以50KeV的注入能量将不同剂量含砷杂质注入该多晶硅层16之中。注入剂量为一标准剂量(例如1×1015)×注入调整参数(dose trimfactor，DTF)。图中共有五组平均值，各平均值为相同注入参数下五个量测值的平均值，亦即图1例示的步骤共重复执行25次，且每一次DTF循环的注入剂量不同。
下表例示详细的注入参数及量测数据：
  注入调整参数   0.90   0.95   1.02   1.05   1.10
  1073.10   991.71   905.96   869.91   823.58
  1068.60   993.43   908.99   876.77   820.88
  1074.40   993.54   905.84   874.16   821.28
  1057.70   988.80   907.94   873.86   825.56
  1073.70   991.43   903.36   867.73   none
  平均值   1069.50   991.78   906.42   872.49   822.83
  最大值-最小值   16.70   4.74   5.63   9.04   4.68
  标准差   6.98   1.93   2.17   3.62   2.18
五次量测的标准差及近乎呈线性分布的量测数据清楚显示该多晶硅层16的片电阻量测值相当稳定，且适合作为离子注入设备20的效能评估的重要参考。
本发明使用包含该杂质阻障层14及标靶层16的回收晶片监控或决定该注入设备20的效能，量测设备的探针直接接触该标靶层16且不直接接触该基板12，且该杂质阻障层14及标靶层16二者在量测之后皆可从该基板12上予以去除。因此，该基板12可重新沉积新的杂质阻障层14及标靶层16，以便进行另一次电性量测。由于该基板12不须经历研磨工艺，因此厚度不会减少，重复使用次数不受限制。
本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而本发明所属技术领域中普通技术人员应了解，在不背离所附权利要求所界定的本发明精神和范围内，本发明的教示及揭示可作种种的替换及修饰。例如，上文揭示的许多工艺可以不同的方法实施或以其它工艺予以取代，或者采用上述二种方式的组合。
此外，本案的权利范围并不局限于上文揭示的特定实施例的工艺、设备、制造、物质的成份、装置、方法或步骤。本发明所属技术领域中普通技术人员应了解，基于本发明教示及揭示工艺、设备、制造、物质的成份、装置、方法或步骤，无论现在已存在或日后开发者，其与本案实施例揭示者系以实质相同的方式执行实质相同的功能，而达到实质相同的结果，亦可使用于本发明。因此，以下的权利要求用以涵盖用以此类工艺、设备、制造、物质的成份、装置、方法或步骤。

Claims (11)

1、一种注入设备的效能决定方法，包含下列步骤：
形成杂质阻障层于基板上；
形成标靶层于该杂质阻障层上；
使用注入设备进行注入工艺以将杂质注入该标靶层；
量测该标靶层的至少一电气特性；以及
考量该电气特性以便决定该注入设备效能。
2、根据权利要求1的注入设备的效能决定方法，其中该杂质阻障层包含氮化硅。
3、根据权利要求1的注入设备的效能决定方法，其中该标靶层包含多晶硅。
4、根据权利要求1的注入设备的效能决定方法，其在量测该标靶层的至少一电气特性之前，另包含进行热处理工艺。
5、根据权利要求4的注入设备的效能决定方法，其中该热处理工艺为快速热处理工艺。
6、根据权利要求1的注入设备的效能决定方法，其中该电气特性为片电阻。
7、根据权利要求1的注入设备的效能决定方法，其另包含进行蚀刻工艺以去除该基板上的杂质阻障层及标靶层。
8、根据权利要求7的注入设备的效能决定方法，其中该蚀刻工艺为湿蚀刻工艺。
9、根据权利要求8的注入设备的效能决定方法，其中该湿蚀刻工艺使用包含磷酸的蚀刻液。
10、根据权利要求7的注入设备的效能决定方法，其另包含重复上述步骤预定次数，该注入工艺的注入剂量不同，且决定该注入设备效能为考量不同注入剂量下的电气特性。
11、根据权利要求10的注入设备的效能决定方法，其另包含使用最小平方法关联量测的电气特性。
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