CN108109933A - 离子注入工艺的监控方法 - Google Patents
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Abstract
一种离子注入工艺的监控方法包括：提供衬底，在衬底上形成第一氧化层；在第一氧化层上形成多晶硅层，对多晶硅层进行光刻与刻蚀，形成多个间隔设置的多晶硅区域、连接于多个多晶硅区域一端的第一多晶硅及连接多个多晶硅区域另一端的第二多晶硅，多晶硅区域的宽度沿预定方向依次增大；进行光刻及离子注入使得第一多晶硅形成饱和掺杂N型多晶硅、第二多晶硅形成注入掺杂P型多晶硅；在多晶硅区域及第一氧化层上形成绝缘层，对绝缘层进行光刻与蚀刻，形成对应多晶硅区域的多个开口，多个开口的宽度随着多晶硅区域的间距的增大而依次增大；利用多个开口以注入角度对多个多晶硅区域进行离子注入；进行热退火，激活注入的离子；及连接测试电压进行测试。
Description
【技术领域】
本发明涉及半导体器件制造工艺技术领域，特别地，涉及一种离子注入工艺的监控方法。
【背景技术】
在半导体器件的制作过程中，经常需要使用离子注入工艺，但是如果不对离子注入工艺的注入角度等参数进行有效监控，可能会导致制造的半导体器件不符合工艺标准，而如何对离子注入工艺的参数进行有效监控为业界的一个重要课题。
有鉴于此，有必要提供一种离子注入工艺的监控方法，以解决现有技术存在的上述问题。
【发明内容】
本发明的其中一个目的在于为解决上述问题而提供一种离子注入工艺的监控方法。
一种离子注入工艺的监控方法，其包括如下步骤：
提供衬底，在所述衬底上形成第一氧化层；
在所述第一氧化层上形成多晶硅层，对所述多晶硅层进行光刻与刻蚀，形成多个间隔设置的多晶硅区域、连接于所述多个多晶硅区域一端的第一多晶硅及连接所述多个多晶硅区域另一端的第二多晶硅，所述多晶硅区域的宽度沿预定方向依次增大；
进行光刻及离子注入使得所述第一多晶硅形成饱和掺杂N型多晶硅、所述第二多晶硅形成注入掺杂P型多晶硅；
在所述多晶硅区域及所述第一氧化层上形成绝缘层，对所述绝缘层进行光刻与蚀刻，形成对应所述多晶硅区域的多个开口，所述多个开口的宽度随着所述多晶硅区域的间距的增大而依次增大；
利用所述多个开口以注入角度对所述多个多晶硅区域进行离子注入；
进行热退火，激活注入的离子；
将所述饱和掺杂N型多晶硅与所述注入掺杂P型多晶硅连接测试电压进行测试。
在一种实施方式中，所述方法还包括以下步骤：形成连接所述饱和掺杂N型多晶硅的第一金属引线及连接所述注入掺杂P型多晶硅的第二金属引线，所述测试电压经由所述第一金属引线与所述第二金属引线连接至所述饱和掺杂N型多晶硅与所述注入掺杂P型多晶硅。
在一种实施方式中，所述饱和掺杂N型多晶硅连接所述测试电压的低电位，所述注入掺杂P型多晶硅连接所述测试电压的高电位。
在一种实施方式中，所述注入的离子为N型时，连接所述测试电压后，所述饱和掺杂N型多晶硅与所述注入掺杂P型多晶硅之间形成断路。
在一种实施方式中，所述注入的离子为P型时，所述饱和掺杂N型多晶硅与所述注入掺杂P型多晶硅之间短路。
在一种实施方式中，所述监控方法还包括以下步骤：通过测量所述饱和掺杂N型多晶硅与所述注入掺杂P型多晶硅之间的并联的二极管的击穿电压计算二极管的数量以获知所述注入角度。
在一种实施方式中，所述监控方法还包括以下步骤：通过测量所述饱和掺杂N型多晶硅与所述注入掺杂P型多晶硅之间的并联的二极管的击穿电压以及正向导通压降的变化计算所述注入离子的能量与剂量。
在一种实施方式中，在所述衬底上形成第一氧化层的步骤包括：在所述衬底上生长所述第一氧化层，所述衬底为硅衬底，所述第一氧化层的生长温度在800摄氏度到1300摄氏度的范围内，所述第一氧化层的厚度在0.01um到3um的范围内。
在一种实施方式中，在所述第一氧化层上形成多晶硅层的步骤包括：在所述第一氧化层上生长所述多晶硅层，所述多晶硅层的生长温度在400摄氏度到1000摄氏度的范围内，所述多晶硅层的厚度在0.01um到1um的范围内，所述多晶硅层为本征的多晶硅层。
在一种实施方式中，所述绝缘层为采用化学气相沉积方式形成的第二氧化层。
相较于现有技术，本发明离子注入工艺的监控方法能够有效实现离子注入角度、注入离子及/或注入剂量等参数进行监控，改善器件不符合工艺标准的问题。
特别是，在一种实施方式中，本发明离子注入工艺的监控方法可以实现不同注入离子、注入角度及注入能量/剂量等的有效监控，不需要使用其他图形就可以实现多种参数的有效监控，效率较高、成本较低。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明一较佳实施方式的离子注入工艺的监控方法的流程图。
图2-图12是图1所示离子注入工艺的监控方法的各步骤及相关监控原理示意图。
【具体实施方式】
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1是本发明一较佳实施方式的离子注入工艺的监控方法的流程图。所述离子注入工艺的监控方法包括以下步骤S1-S8。
步骤S1，请参阅图2，提供衬底，在所述衬底上形成第一氧化层。所述衬底为硅衬底，所述步骤S1可以包括：在所述衬底上生长所述第一氧化层的步骤。所述第一氧化层的生长温度在800摄氏度到1300摄氏度的范围内，所述第一氧化层的厚度在0.01um到3um的范围内。
步骤S2，请参阅图3及图4，其中图3为平面图，图4为沿线A-A的剖面图，在所述第一氧化层上形成多晶硅层，对所述多晶硅层进行光刻与刻蚀，形成多个间隔设置的多晶硅区域、连接于所述多个多晶硅区域一端的第一多晶硅及连接所述多个多晶硅区域另一端的第二多晶硅，所述多晶硅区域的宽度沿预定方向依次增大。所述步骤S2中，可以在所述第一氧化层上生长所述多晶硅层，所述多晶硅层的生长温度在400摄氏度到1000摄氏度的范围内，所述多晶硅层的厚度在0.01um到1um的范围内，所述多晶硅层为本征的多晶硅层，即近似绝缘层。
步骤S3，请参阅图5，图5为平面图，进行光刻及离子注入使得所述第一多晶硅形成饱和掺杂N型多晶硅、所述第二多晶硅形成注入掺杂P型多晶硅。在变更实施方式中，也可以使得所述第二多晶硅形成饱和掺杂N型多晶硅、所述第一多晶硅形成注入掺杂P型多晶硅。
步骤S4，请参阅图6，在所述多晶硅区域及所述第一氧化层上形成绝缘层，对所述绝缘层进行光刻与蚀刻，形成对应所述多晶硅区域的多个开口，所述多个开口的宽度随着所述多晶硅区域的间距的增大而依次增大(即沿所述预定方向依次增大)。所述绝缘层可以采用化学气相沉积方式形成，其可以为第二氧化层，材料可以是氧化硅。
步骤S5，请参阅图7，利用所述多个开口以注入角度A对所述多个多晶硅区域进行离子注入。具体地，请参阅图8，图8是离子能够注入到所述多晶硅区域的临近条件示意图，所述注入角度A需大于等于所述临近角度a，其中tan(a)＝m/h，所述m为所述开口的宽度，所述h为所述第二氧化层高出所述多晶硅区域的高度。进一步地，请参阅图9，当所述注入角度A变小，则将有更多的多晶硅区域被注入了离子。请参阅图10，当所述注入角度A变大，则较少的多晶硅区域被注入了离子。
步骤S6，进行热退火，激活注入的离子。具体地，可以采用热退火或者激光退火的方式来激活注入所述多晶硅区域的离子。
步骤S7，请参阅图11，形成连接所述饱和掺杂N型多晶硅的第一金属引线及连接所述注入掺杂P型多晶硅的第二金属引线。
步骤S8，将所述饱和掺杂N型多晶硅与所述注入掺杂P型多晶硅连接测试电压进行测试。具体地，所述步骤S8中，所述测试电压经由所述第一金属引线与所述第二金属引线连接至所述饱和掺杂N型多晶硅与所述注入掺杂P型多晶硅。
具体地，所述步骤S8中，所述测试电压可以为直流电压，所述饱和掺杂N型多晶硅可以连接所述测试电压的低电位，所述注入掺杂P型多晶硅连接所述测试电压的高电位。当所述注入的离子为N型时，连接所述测试电压后，所述饱和掺杂N型多晶硅与所述注入掺杂P型多晶硅之间的等效电路图如图12所示，所述多个二极管均反偏，所述饱和掺杂N型多晶硅与所述注入掺杂P型多晶硅之间近似断路。相反地，当所述注入的离子为P型时，所述饱和掺杂N型多晶硅与所述注入掺杂P型多晶硅之间相当于短路。
进一步地，所述监控方法还包括以下步骤：通过测量所述饱和掺杂N型多晶硅与所述注入掺杂P型多晶硅之间的并联的二极管的击穿电压计算二极管的数量以获知所述预定角度。
更进一步地，所述监控方法还包括以下步骤：通过测量所述饱和掺杂N型多晶硅与所述注入掺杂P型多晶硅之间的并联的二极管的击穿电压以及正向导通压降的变化计算所述注入离子的能量与剂量。
相较于现有技术，本发明离子注入工艺的监控方法能够有效实现离子注入角度、注入离子及/或注入剂量等参数进行监控，改善器件不符合工艺标准的问题。
特别是，本发明可以实现不同注入离子、注入角度及注入能量/剂量等的有效监控，不需要使用其他图形就可以实现多种参数的有效监控，效率较高、成本较低。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种离子注入工艺的监控方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
提供衬底，在所述衬底上形成第一氧化层；
在所述第一氧化层上形成多晶硅层，对所述多晶硅层进行光刻与刻蚀，形成多个间隔设置的多晶硅区域、连接于所述多个多晶硅区域一端的第一多晶硅及连接所述多个多晶硅区域另一端的第二多晶硅，所述多晶硅区域的宽度沿预定方向依次增大；
进行光刻及离子注入使得所述第一多晶硅形成饱和掺杂N型多晶硅、所述第二多晶硅形成注入掺杂P型多晶硅；
在所述多晶硅区域及所述第一氧化层上形成绝缘层，对所述绝缘层进行光刻与蚀刻，形成对应所述多晶硅区域的多个开口，所述多个开口的宽度随着所述多晶硅区域的间距的增大而依次增大；
利用所述多个开口以注入角度对所述多个多晶硅区域进行离子注入；
进行热退火，激活注入的离子；
将所述饱和掺杂N型多晶硅与所述注入掺杂P型多晶硅连接测试电压进行测试。
2.如权利要求1所述的离子注入工艺的监控方法，其特征在于：所述方法还包括以下步骤：形成连接所述饱和掺杂N型多晶硅的第一金属引线及连接所述注入掺杂P型多晶硅的第二金属引线，其中，所述测试电压经由所述第一金属引线与所述第二金属引线连接至所述饱和掺杂N型多晶硅与所述注入掺杂P型多晶硅。
3.如权利要求1所述的离子注入工艺的监控方法，其特征在于：所述饱和掺杂N型多晶硅连接所述测试电压的低电位，所述注入掺杂P型多晶硅连接所述测试电压的高电位。
4.如权利要求1所述的离子注入工艺的监控方法，其特征在于：所述注入的离子为N型时，连接所述测试电压后，所述饱和掺杂N型多晶硅与所述注入掺杂P型多晶硅之间形成断路。
5.如权利要求1所述的离子注入工艺的监控方法，其特征在于：所述注入的离子为P型时，所述饱和掺杂N型多晶硅与所述注入掺杂P型多晶硅之间短路。
6.如权利要求1所述的离子注入工艺的监控方法，其特征在于：所述监控方法还包括以下步骤：通过测量所述饱和掺杂N型多晶硅与所述注入掺杂P型多晶硅之间的并联的二极管的击穿电压计算二极管的数量以获知所述注入角度。
7.如权利要求1所述的离子注入工艺的监控方法，其特征在于：所述监控方法还包括以下步骤：通过测量所述饱和掺杂N型多晶硅与所述注入掺杂P型多晶硅之间的并联的二极管的击穿电压以及正向导通压降的变化计算所述注入离子的能量与剂量。
8.如权利要求1所述的离子注入工艺的监控方法，其特征在于：在所述衬底上形成第一氧化层的步骤包括：在所述衬底上生长所述第一氧化层，所述衬底为硅衬底，所述第一氧化层的生长温度在800摄氏度到1300摄氏度的范围内，所述第一氧化层的厚度在0.01um到3um的范围内。
9.如权利要求1所述的离子注入工艺的监控方法，其特征在于：在所述第一氧化层上形成多晶硅层的步骤包括：在所述第一氧化层上生长所述多晶硅层，所述多晶硅层的生长温度在400摄氏度到1000摄氏度的范围内，所述多晶硅层的厚度在0.01um到1um的范围内，所述多晶硅层为本征的多晶硅层。
10.如权利要求1所述的离子注入工艺的监控方法，其特征在于：所述绝缘层为采用化学气相沉积方式形成的第二氧化层。
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