CN105304472A - 一种控制制程等离子体损伤的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种控制制程等离子体损伤的方法，通过在对进行离子注入和退火工艺后的晶圆衬底的表面进行电性测试以获取晶圆衬底表面的第一电阻值后，继续对晶圆衬底进行待评估的高能等离子体制程，以于晶圆衬底的上表面形成沉积薄膜，并于移除沉积薄膜后；再次对晶圆衬底的表面进行电性测试以获取晶圆衬底表面的第二电阻值；之后根据该第二电阻值与第一电阻值的差值评估该晶圆衬底的等离子体损伤；该方法可以监控晶圆衬底在高能等离子体制程中的等离子体损伤，及早发现并控制异常，减少影响，并提升等离子体制程水平。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种控制制程等离子体损伤的方法。
背景技术
在半导体工业中，化学气相沉积和刻蚀工艺的制程中采用高能等离子体(plasma)工艺已经非常普遍，在这些制程中，高能等离子体虽然是提高制程条件的关键因素，但由此造成的衬底结构(substratestructure)的等离子体损伤(plasmadamage)也是一个广泛存在的问题。
目前，等离子体损伤仅仅能在晶圆结构的最后步骤中进行测量，并没有早期的检测和控制方法以有效控制制程等离子体损伤，衬底结构的等离子体损伤会改变器件的电性，这种消极的影响可能仅仅在最后的晶圆可接受性测试(waferacceptancetest，简称WAT)和最后的功能测试(functiontest，CP)中才能被检测到。到目前为止，并没有早期的有效的方法去监测在晶圆衬底上进行高密度等离子体(HDP)制程的等离子体影响，但是一旦异常出现，其影响将是巨大的，这是本领域技术人员所不愿意看到的。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明公开一种控制制程等离子体损伤的方法，包括如下步骤：
提供一晶圆衬底；
向所述晶圆衬底进行离子注入工艺后，对所述晶圆衬底进行退火工艺；
对所述晶圆衬底的表面进行电性测试以获取所述晶圆衬底表面的第一电阻值；
对所述晶圆衬底进行待评估的高能等离子体制程，以于所述晶圆衬底的上表面形成沉积薄膜；
移除所述沉积薄膜；
继续对所述晶圆衬底的表面进行电性测试以获取所述晶圆衬底表面的第二电阻值；
根据所述第二电阻值与第一电阻值的差值评估所述晶圆衬底的等离子体损伤。
上述的控制制程等离子体损伤的方法，其中，所述离子注入工艺所采用的离子为磷离子。
上述的控制制程等离子体损伤的方法，其中，所述退火工艺为快速热退火工艺(RapidThermalAnnealing，简称RTA)。
上述的控制制程等离子体损伤的方法，其中，所述待评估的高能等离子体制程为高密度等离子体化学气相沉积制程(HighDensityPlasmaCVD)。
上述的控制制程等离子体损伤的方法，其中，所述沉积薄膜为氧化层。
上述的控制制程等离子体损伤的方法，其中，采用湿法清洗的方式移除所述氧化层。
上述的控制制程等离子体损伤的方法，其中，利用氢氟酸进行所述湿法清洗以去除所述氧化层。
上述的控制制程等离子体损伤的方法，其中，所述氧化层的材质为二氧化硅。
上述的控制制程等离子体损伤的方法，其中，所述晶圆衬底为测试晶圆。
上述发明具有如下优点或者有益效果：
本发明公开了一种控制制程等离子体损伤的方法，通过在对进行离子注入和退火工艺后的晶圆衬底的表面进行电性测试以获取晶圆衬底表面的第一电阻值后，对晶圆衬底进行待评估的高能等离子体制程，以于晶圆衬底的上表面形成沉积薄膜，并于移除沉积薄膜后；再次对晶圆衬底的表面进行电性测试以获取晶圆衬底表面的第二电阻值；之后根据该第二电阻值与第一电阻值的差值评估该晶圆衬底的等离子体损伤；该方法可以监控晶圆衬底在高能等离子体制程中的等离子体损伤，及早发现并控制异常，减少影响，并提升等离子体制程水平。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1是本发明实施例中控制制程等离子体损伤的方法的流程图；
图2～5是本发明实施例中控制制程等离子体损伤的方法的流程结构示意图；
图6a是本发明实施例中未注入离子的硅晶体结构示意图；
图6b是本发明实施例中未注入离子的硅晶体结构受到等离子体损伤后的结构示意图；
图7a是本发明实施例中注入离子的硅晶体结构示意图；
图7b是本发明实施例中注入离子的硅晶体结构受到等离子体损伤后的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。
如图1所示，本实施例涉及一种控制制程等离子体损伤的方法，包括如下步骤：
步骤一，提供一晶圆衬底1，如图2所示，在本发明的实施例中，该晶圆衬底1为未形成任何器件结构的空白晶圆(blankwafer)。
在本发明一个优选的实施例中，该晶圆衬底1为测试晶圆。
步骤二，如图3所示，向晶圆衬底1进行离子注入工艺，并对已注入离子的晶圆衬底1进行退火工艺。
在本发明一个优选的实施例中，该离子注入工艺所采用的离子为磷(P)离子。
在本发明一个优选的实施例中，上述退火工艺为快速热退火工艺。
步骤三，对晶圆衬底1的表面进行电性测试以获取晶圆衬底1表面的第一电阻值，由于该获取晶圆衬底1表面的第一电阻值的步骤可以采用本领域技术人员所熟知的方式，在此便不予赘述。
步骤四，如图4所示，对晶圆衬底1进行待评估的高能等离子体制程，以于晶圆衬底的上表面形成相应制程的沉积薄膜2(不同的待评估的高能等离子体制程，其于晶圆衬底的上表面形成的沉积薄膜不同)。
在本发明的一个优选的实施例中，该待评估的高能等离子体制程为高密度等离子体化学气相沉积制程，则该步骤四具体为：采用高密度等离子体化学气相沉积的方式于晶圆衬底1的上表面沉积氧化物，以于晶圆衬底1的上表面形成氧化层，即该沉积薄膜为氧化层，在本发明的实施例中，该氧化层为二氧化硅层。
步骤五，如图5所示，移除沉积薄膜2，在本发明一个优选的实施例中，采用湿法清洗(wetclean)的方式移除沉积薄膜2(氧化层)。
在本发明一个优选的实施例中，利用氢氟酸(HF)进行湿法清洗以去除沉积薄膜2(氧化层)。
步骤六，继续对晶圆衬底1的表面进行电性测试以获取晶圆衬底1表面的第二电阻值。
步骤七，根据第二电阻值与第一电阻值的差值评估晶圆衬底1在待评估的高能等离子体制程中所受到的等离子体损伤，其中第二电阻值与第一电阻值的差值越大，该晶圆衬底所受到的等离子体损伤越严重。
在本发明的实施例中，通过分析整片晶圆所有采样点电阻值变量(该电阻值变量为等离子体制程后的电阻值和等离子体制程前的电阻值的差值)的均值并与正常均值的比较，可以判断整片晶圆的平均受损程度，如表1所示。此外通过分析采样点之间的电阻值差异和分布，可以找到晶圆受损的异常区域。
表1
下面结合附图对本发明的原理做进一步的阐述：
如图6a所示，晶圆的Si晶体结构为单晶结构，如果被HDP高能离子流损伤，单晶结构会被破坏，形成不定型Si，如图6b所示。但是由于纯Si是绝缘体，因此难以通过电性测试出异常。本方法通过离子注入工艺于晶圆衬底中注入磷(P)离子，并通过快速热退火工艺修复Si的结构，形成规则的单晶结构；并由于P原子的占位生成自由电子，如图7a所示。自由电子的产生使得晶圆表面导电性上升，电阻下降。此时可以测试在HDP制程前晶圆衬底的导电电性。经过HDP制程后，由于HDP的高能离子流和高功率能量的轰击，单晶结构被破坏后，自由电子消失，晶圆表面的导电性下降，如图7b所示。被损伤得越大，晶格破坏越严重，自由电子消失量越多，导电性下降幅度越大。然后通过HF(氢氟酸)去除HDP沉积的SiO2膜。使被HDPSiO2覆盖的晶圆表面曝露。通过测试最终的晶圆表面电阻，并计算表面电阻的减少量可以评估出受损伤的程度。
综上，本发明公开了一种控制制程等离子体损伤的方法，通过在对进行离子注入和退火工艺后的晶圆衬底的表面进行电性测试以获取晶圆衬底表面的第一电阻值后，对晶圆衬底进行待评估的高能等离子体制程，以于晶圆衬底的上表面形成沉积薄膜，并于移除沉积薄膜后；再次对晶圆衬底的表面进行电性测试以获取晶圆衬底表面的第二电阻值；之后根据该第二电阻值与第一电阻值的差值评估该晶圆衬底的等离子体损伤；该方法可以监控晶圆衬底在高能等离子体制程中的等离子体损伤，及早发现并控制异常，减少影响，并提升等离子体制程水平。
本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (9)
1.一种控制制程等离子体损伤的方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供一晶圆衬底；
向所述晶圆衬底进行离子注入工艺后，对所述晶圆衬底进行退火工艺；
对所述晶圆衬底的表面进行电性测试以获取所述晶圆衬底表面的第一电阻值；
对所述晶圆衬底进行待评估的高能等离子体制程，以于所述晶圆衬底的上表面形成沉积薄膜；
移除所述沉积薄膜；
继续对所述晶圆衬底的表面进行电性测试以获取所述晶圆衬底表面的第二电阻值；
根据所述第二电阻值与第一电阻值的差值评估所述晶圆衬底的等离子体损伤。
2.如权利要求1所述的控制制程等离子体损伤的方法，其特征在于，所述离子注入工艺所采用的离子为磷离子。
3.如权利要求1所述的控制制程等离子体损伤的方法，其特征在于，所述退火工艺为快速热退火工艺。
4.如权利要求1所述的控制制程等离子体损伤的方法，其特征在于，所述待评估的高能等离子体制程为高密度等离子体化学气相沉积制程。
5.如权利要求1所述的控制制程等离子体损伤的方法，其特征在于，所述沉积薄膜为氧化层。
6.如权利要求5所述的控制制程等离子体损伤的方法，其特征在于，采用湿法清洗的方式移除所述氧化层。
7.如权利要求6所述的控制制程等离子体损伤的方法，其特征在于，利用氢氟酸进行所述湿法清洗以去除所述氧化层。
8.如权利要求5～7任一项所述的控制制程等离子体损伤的方法，其特征在于，所述氧化层的材质为二氧化硅。
9.如权利要求1所述的控制制程等离子体损伤的方法，其特征在于，所述晶圆衬底为测试晶圆。
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