CN105810613B - 高电流注入机台监控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高电流注入机台监控方法，包括：在裸晶上形成一层氧化层；量测氧化层的膜厚；判断膜厚的均匀性是否满足预定要求；如果膜厚的均匀性满足预定要求，则利用高电流注入机台对裸晶执行高电流注入工艺；在高电流注入工艺完成之后对裸晶进行N2退火；测量裸晶的方块电阻值。

Description

高电流注入机台监控方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种高电流注入机台监控方法。
背景技术
在半导体晶圆制造中，注入工艺已逐渐取代传统扩散工艺，在推阱、控制结深的工艺中发挥越来越稳定的作用。与扩散工艺相比，注入工艺的WPH(每小时出片量)更多，结深控制更精准。注入工艺的工艺参数包括能量、剂量和角度。一般地，根据能量与剂量注入工艺可以分为高电流注入工艺、高能注入工艺与中电流注入工艺。
高电流注入工艺的特点是剂量大，掺杂离子的束流大，同时注入能量较小，在10KeV以下，对应的结深也较浅。在晶圆制作过程中，其掺杂位置在源/漏及轻掺杂区域，用以改善器件的饱和电流，另外在晶圆片的多晶硅电阻区域，也会通过此注入工艺调节电阻大小。
在实际生产中，对高电流注入工艺的稳定性需要工艺工程师离线地进行维护。一般地，模拟产品程式低能量、高剂量的特点选定一个离线监控程式，在裸晶中注入并退火后进行方块电阻值(RS)量测，通过方块电阻值长短期的变化趋势对机台的状况进行评估。
现行的离线监控流程在裸晶上进行高电流注入，然后经快速热退火(rapidthermal annealing，RTA)机台退火，退火结束后量测晶圆阻值，结合该参数的长短期趋势判断注入机台的稳定性。
通过方块电阻值监控注入机台，应尽量使得方块电阻值只受注入机台的影响，而对其他外界影响因素不敏感。在注入+快速热退火的组合中，快速热退火起到激活离子使之参与电阻测量的过程，一般地，此退火温度能够保证掺杂离子完全激活，使得离子激活率与温度弱相关，从而减小快速热退火因素对方块电阻值测量结果的影响。
但是高电流注入具有能量低、结深浅的特点，因此在高温纯氮气退火时，掺杂离子的溢出现象非常明显，此时改变温度对溢出现象的影响已经远远大于对离子激活率的影响。同时，由于硅片表面自然氧化层在注入时已被破坏掉，当注入完成后长时间不退火时，也会造成掺杂离子的溢出，必要时需要收紧注入完成至退火开始之间的等待时间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够大大提高稳定性的高电流注入机台监控方法。
为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种高电流注入机台监控方法，包括：在裸晶上形成一层氧化层；量测氧化层的膜厚；判断膜厚的均匀性是否满足预定要求；如果膜厚的均匀性满足预定要求，则利用高电流注入机台对裸晶执行高电流注入工艺；在高电流注入工艺完成之后对裸晶进行N2退火；测量裸晶的方块电阻值。
优选地，所述高电流注入机台监控方法还包括：根据方块电阻值来判断高电流注入机台的状态。
优选地，氧化层的厚度介于和之间。
优选地，氧化层的厚度介于和之间。
优选地，氧化层的厚度为
优选地，在在退火时不使用O2。
优选地，所述高电流注入机台监控方法被用于控制结深的工艺。
优选地，所述高电流注入机台监控方法被用于推阱工艺。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的优选实施例的高电流注入机台监控方法的流程图。
图2示意性地示出了掺杂原子在硅片中的分布示意图。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
高电流注入机台注入时，由于能量低，注入深度有限，结深较浅，因此在随后的退火工艺中，掺杂离子容易溢出晶圆表面，散布到周边环境中，图2是掺杂原子在硅片中的分布示意图。N1、N2、N3分别是掺杂离子在硅基底、自然氧化层及周围环境中的分布数量，在方块电阻值量测中只有N1影响测量结果。对于固定的离线监控程式，由于剂量是不变的，N2、N3的多寡影响到N1的数量，从而间接影响到N1大小。
在监控注入机台稳定性的过程中，应尽量减小其他外界因素对方块电阻值造成的影响，即外界条件对N2、N3的影响应尽量减小，包括RTA退火过程、注入时效等。
图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的高电流注入机台监控方法的流程图。
如图1所示，根据本发明第二优选实施例的高电流注入机台监控方法包括：
第一步骤S1：在裸晶上形成一层氧化层；例如，氧化层的厚度介于和之间；进一步优选地，氧化层的厚度介于和之间。而且最优选地，氧化层的厚度为
第二步骤S2：量测氧化层的膜厚；
第三步骤S3：判断膜厚的均匀性是否满足预定要求；
第四步骤S4：如果膜厚的均匀性满足预定要求，则利用高电流注入机台对裸晶执行高电流注入工艺；
第五步骤S5：在高电流注入工艺完成之后对裸晶进行N2退火；在第五步骤S5中，在退火时不使用O2。
第六步骤S6：测量裸晶的方块电阻值；
第七步骤S7：根据方块电阻值来判断高电流注入机台的状态。
由此，本发明提出在裸晶上长一层氧化层，之后通过量测膜厚，若均匀性满足要求，则进入注入机台注入，然后通过N2退火，最后测量方块电阻值。这种工艺的优点在于退火时不用额外增加O2，稳定性会大大提高，消除其他非注入因素对方块电阻值的量测。
例如，所述高电流注入机台监控方法可被用于控制结深的工艺。或者，所述高电流注入机台监控方法可被用于推阱工艺。
试验表明，在8KeV，1E5剂量条件下，P原子掺杂在硅片表面有氧化层时，其方块电阻值是无氧化层硅片阻值的一半。一般地，掺杂离子在氧化层中的扩散速度低于在硅中的扩散速度，在硅表面预生长一层的氧化层薄膜后，不仅可以延长掺杂离子的注入时效，同时对退火过程中掺杂离子的溢出有明显的抑制作用。
需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，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。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 (6)

1.一种高电流注入机台监控方法，其特征在于包括：
在裸晶上形成一层氧化层；
量测氧化层的膜厚；
判断膜厚的均匀性是否满足预定要求；
如果膜厚的均匀性满足预定要求，则利用高电流注入机台对裸晶执行高电流注入工艺；
在高电流注入工艺完成之后对裸晶进行N2退火；
测量裸晶的方块电阻值；
根据方块电阻值来判断高电流注入机台的状态；
氧化层的厚度介于和之间。
2.根据权利要求1所述的高电流注入机台监控方法，其特征在于，氧化层的厚度介于和之间。
3.根据权利要求1所述的高电流注入机台监控方法，其特征在于，氧化层的厚度为
4.根据权利要求1所述的高电流注入机台监控方法，其特征在于，在退火时不使用O2。
5.根据权利要求1所述的高电流注入机台监控方法，其特征在于，所述高电流注入机台监控方法被用于控制结深的工艺。
6.根据权利要求1所述的高电流注入机台监控方法，其特征在于，所述高电流注入机台监控方法被用于推阱工艺。
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