CN103882401A - 一种监测低温离子注入的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种监测低温离子注入的方法，涉及半导体领域。该方法为：将一硅片从常温冷却至-45℃～-100℃的温度；对所述硅片进行离子注入；采用热波测量所述硅片表面，以获得热波值，根据所述热波值以获取所述硅片表面的损伤程度，从而监测低温离子注入。本发明采用低温离子注入工艺，避免了损伤自我修复的问题，通过测量热波值可以获取离子注入时的温度，在温度为-45℃～-60℃时离子注入效果最佳，可以实时监测低温离子注入的情况，提供了工作效率。

Description

一种监测低温离子注入的方法
技术领域
本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种监测离子注入的方法。
背景技术
离子注入是近些年来在国际上蓬勃发展并获得广泛应用的一种材料表面改进技术，其原理是：用例如能量为100KeV量级的离子束入射到材料中，使离子束与材料中的原子或分子发生一系列物理的和化学的相互作用，入射离子逐渐损失能量，最后停留在材料中，并引起材料的表面成分、结构和性能发生变化，从而优化材料表面的性能，或获得某些新的优异性能。
目前离子注入工艺普遍采用的是常温离子注入，常温注入的环境温度在15℃左右，在注入时，当离子被注入到衬底晶格中，会对衬底晶格造成损伤，同时硅片会因为离子的动能损失转化为热能而升温至50℃～60℃（在环境温度15℃的情况下），导致这种损伤会瞬间自我修复。衬底的温度与损伤的自我修复有很强的关联性，温度越高自我修复能力越强，从而影响了离子注入的效果。
中国专利（CN102943245A）公开了离子注入方法及离子注入机，采用现有离子注入机及离子注入方法进行离子注入，工艺复杂、设备造价高的不足，提供一种离子注入方法和离子注入机，该方法由离子源产生无金属杂质的离子束，由引出缝将纯的无金属杂质的带状离子束引入靶室，离子束向靶片注入无金属杂质的多种离子；该离子注入机由RF电源驱动，天线设置在放电室顶部外，放电室由石英制成，离子束经由引出缝引出，引出系统中离子束经过的通道，由硅材料制成或镶嵌硅材料制成的部件；靶片能在靶室内在垂直于所述的引出缝的长度方向上移动，天线沿着引出缝的长度方向设置。
该专利无需对引出离子束进行分析和整形，使离子注入机的价格降低了50％以上。但并没有解决无法监测离子注入情况的问题。
中国专利（CN101894748B）公开了一种离子注入方法，该方法包括：根据预先指定的离子注入顺序进行离子注入：所述的预先指定的离子注入顺序为：锗离子、砷离子、硼离子、铟离子和碳离子。
该专利通过使用该方法可有效地改善半导体元器件的性能，消除或减少短沟道效应和/或反短沟道效应对半导体元器件性能所产生的不利影响。但并没有解决无法监测离子注入情况的问题。
发明内容
本发明为解决不同于传统常温注入工艺的低温离子注入工艺，在日常使用中无法监测离子注入情况，且可靠性差的问题，从而提供一种监测低温离子注入的方法的技术方案。
本发明所述一种监测低温离子注入的方法，包括下述步骤：
步骤1.将一硅片从常温冷却至-45℃～-100℃的温度；
步骤2.对所述硅片进行离子注入；
步骤3.采用热波测量所述硅片表面，以获得热波值，根据所述热波值以获取所述硅片表面的损伤程度，从而检测低温离子注入。
优选的，步骤1中所述硅片的温度由工艺腔室中的冷却装置或者静电吸盘提供。
优选的，步骤1中所述硅片被冷却60s～65s后，执行步骤2。
优选的，步骤1中将所述硅片冷却至-45℃～-60℃的温度。
优选的，步骤2中对硅片进行离子注入时，工艺腔室的温度保持在-45℃～-60℃。
优选的，步骤3中根据所述硅片表面的损伤程度可以获取离子注入时的温度，以监测低温离子注入。
本发明的有益效果：
本发明采用低温离子注入工艺，避免了损伤自我修复的问题，通过测量热波值可以获取离子注入时的温度，在温度为-45℃～-60℃时离子注入效果最佳，可以实时监测低温离子注入的情况，提供了工作效率。
附图说明
图1为本发明所述一种监测低温离子注入的方法流程图；
图2为使用相同碳注入程式的温度-热波曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
如图1所示，本发明提供一种监测低温离子注入的方法，包括下述步骤：
步骤1.将一硅片静止的放置于工艺腔室中进行冷却，时间为1分钟左右，使硅片从常温冷却至-45℃～-100℃的温度，该温度由冷却装置或者静电吸盘提供；
步骤2.使工艺腔室的温度保持在-45℃～-60℃，对硅片进行离子注入；
步骤3.采用热波测量硅片表面，以获得热波值，根据热波值以获取硅片表面的损伤程度，根据硅片表面的损伤程度可以获取离子注入时的温度，从而监测低温离子注入情况，如表1和图2所示，表1表示碳离子注入时温度和热波的变化关系表。
表1
Figure BDA0000479913590000041
在表1中采用相同特定能量，特定剂量的碳注入条件下，进行不同温度的分批注入后，再进行热波的检测，可知热波值随着温度的降低热波值越高，即硅片损伤程度越到，离子注入的效果越明显。
由图2可知，热波值随着的温度降低而增大，在-45℃到-60℃时热波值增长缓慢，达到损伤饱和。故可以设置温度为-60℃的监控程式，以-60℃条件下的热波值为目标值，-45℃条件下的热波值为控制规格，热波在-45℃～-60℃的温度下进行日常监控的效果最好。
本发明采用的低温离子注入能够降低晶格能进而抑制或消除这种自我修复，加速注入时晶格的瓦解速度。所以，低温能够改变损伤的特性，形成更厚的非晶层及更清晰的非晶层/晶体层界面（amorphous/crystal interface），抑制末端射程损伤(EOR)和杂质的瞬态增强扩散效应（TED）。通过采用热波监测能有效的监控低温注入机台的控温能力，一旦实际温度有漂移，能及时发现并采取纠正措施。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种监测低温离子注入的方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤1.将一硅片从常温冷却至-45℃～-100℃的温度；
步骤2.对所述硅片进行离子注入；
步骤3.采用热波测量所述硅片表面，以获得热波值，根据所述热波值以获取所述硅片表面的损伤程度，从而监测低温离子注入。
2.如权利要求1所述一种监测低温离子注入的方法，其特征在于，步骤1中所述硅片的温度由工艺腔室中的冷却装置或者静电吸盘提供。
3.如权利要求2所述一种监测低温离子注入的方法，其特征在于，步骤1中所述硅片被冷却60s～65s后，执行步骤2。
4.如权利要求1所述一种监测低温离子注入的方法，其特征在于，步骤1中将所述硅片冷却至-45℃～-60℃的温度。
5.如权利要求1所述一种监测低温离子注入的方法，其特征在于，步骤2中对硅片进行离子注入时，工艺腔室的温度保持在-45℃～-60℃。
6.如权利要求1所述一种监测低温离子注入的方法，其特征在于，步骤3中根据所述硅片表面的损伤程度可以获取离子注入时的温度，以监测低温离子注入。
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