CN110416044A - 离子注入转角监控方法及离子注入机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于半导体器件离子注入工艺中离子注入转角的监控方法，包括依次连续对五片硅片执行预设角度相同，预设转角不同的离子注入；测量获得各硅片的热波值；将测得的各硅片注入转角和热波值形成V曲线；若V曲线符合设计标准，则执行生产作业；若V曲线不符合设计标准，则离子注入机进行角度校准后重复执行上述步骤。本发明能弥补现有技术无法检测离子注入转角，无法准确获得离子注入机是否需要校准导致注入剂量不均匀的缺陷，从而提高产能效率。

Description

离子注入转角监控方法及离子注入机
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种用于半导体器件离子注入工艺中离子注入转角监控方法。本发明还涉及一种用于半导体器件离子注入工艺的离子注入机。
背景技术
作为半导体器件制造工艺里重要的一个环节，离子注入工艺的主要要求包括其均匀性、可重复性、能量纯度和注入角度的确性等等。传统热扩散由于其横向扩散、超浅结、粗劣的掺杂控制、表面污染的干涉以及位错的产生等缺陷对先进集成电路的生产有所限制。
而离子注入技术则有效克服了上述限制，同时还提供了额外的优势。离子注入过程中没有侧向扩散，工艺在接近室温下进行，杂质原子被置于晶圆表面的下面，同时使得宽范围浓度的掺杂成为可能。有了离子注入，可以对晶圆内掺杂的位置和数量进行更好的控制。因此，离子注入技术在现代集成电路制造过程中占有重要的地位。扩散是一个化学过程，而离子注入是一个物理过程。离子注入工艺采用气态和固态的杂质源材料。在离子注入过程中，掺杂原子被离化、分离、加速(获取动能)，形成离子束流，扫过晶圆。杂质原子对晶圆进行物理轰击，进入晶圆表面并在表面以下停止。
离子注入机是用于离子注入工艺的设备，是多个极为复杂精密的子系统的集成。通常分为气体系统、电机系统、真空系统、控制系统和最重要的射线系统。射线系统又包含了离子源、萃取电极、质谱仪、加速系统、注入系统及终端分析系统。掺杂物质在离子源电离后通过萃取电极及质谱仪筛选后，在加速系统加速后注入到终端晶圆上。在离子注入工艺中，原子数量(注入剂量)是由离子束流密度(每平方厘米面积上的离子数量)和注入时间来决定的。通过测量离子电流可严格控制剂量。
随着半导体技术的迅猛发展和器件尺寸的持续减小，实现大规模集成电路所面临的现实挑战是如何达到精确的工艺控制，其中包括能够精确控制和测量离子注入的角度，以及建立有效的方法和标准来评价离子注入角度偏差对晶体管性能的影响。只有做到对注入角度的精确控制才能真正提高片间和片内的注入均一性。
离子注入角度的准确监控是需要对注入角度和注入转角同时进行监控。目前Varian高电流和中电流离子注入机只能对离子注入角度进行监控，对注入过的硅片进行V曲线测量，但对注入转角无法监控。因此，如何准确及时地监控离子的注入转角显得尤为重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于半导体器件离子注入制造工艺能对离子注入转角进行监控的监控方法。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种用于半导体器件离子注入制造工艺能对离子注入转角进行监控的离子注入机。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于半导体器件离子注入制造工艺的离子注入转角监控方法，包括以下步骤：
S1，依次连续对五片硅片执行预设角度相同，预设转角不同的离子注入；
S2，测量获得各硅片的热波值；
S3，以注入转角作为横坐标，热波值作为纵坐标，将步骤S1测得的各硅片注入转角和热波值形成V曲线；
S4，若V曲线符合设计标准，则执行生产作业；
若V曲线不符合设计标准，则离子注入机进行角度校准后返回上述步骤S1重新执行各步骤。
进一步改进所述的离子注入转角监控方法，所述离子注入机是Varian高电流及中电流离子注入机。
进一步改进所述的离子注入转角监控方法，实施步骤S1时，硅片采用高精度硅片(accuracy wafer)。
进一步改进所述的离子注入转角监控方法，实施步骤S1时，注入离子为P型离子，例如硼离子。
进一步改进所述的离子注入转角监控方法，实施步骤S1时，注入能量为大于等于预设能量阈值，剂量为大于等于预设剂量阈值。
其中，预设能量阈值为50KeV，预设剂量阈值为1x104离子/cm2。
进一步改进所述的离子注入转角监控方法，实施步骤S1时，预设角度为35.3°。
进一步改进所述的离子注入转角监控方法，实施步骤S1时，预设转角为356°、358°、0°、2°和4°。
本发明提供一种用于半导体器件离子注入制造工艺的离子注入机，该离子注入机采用以下方式对其离子注入转角进行监控；
依次连续对五片硅片执行预设角度相同，预设转角不同的离子注入；
测量获得各硅片的热波值；
以注入转角作为横坐标，热波值作为纵坐标，将测得的各硅片注入转角和热波值形成V曲线；
若V曲线符合设计标准，则执行生产作业；
若V曲线不符合设计标准，则离子注入机进行角度校准后再依次连续对五片硅片执行上述设计标准判断。
进一步改进所述的离子注入机，所述离子注入机是Varian高电流及中电流离子注入机。
进一步改进所述的离子注入机，所述硅片是高精度硅片(accuracy wafer)。
进一步改进所述的离子注入机，注入离子为P型离子，例如硼离子。
进一步改进所述的离子注入机，对硅片执行离子注入时，注入能量为大于等于预设能量阈值，剂量为大于等于预设剂量阈值。
进一步改进所述的离子注入机，预设能量阈值为50KeV，预设剂量阈值为1x104离子/cm2。
进一步改进所述的离子注入机，所述预设角度为35.3°。
进一步改进所述的离子注入机，对连续五片硅片进行离子注入时，所述预设转角为356°、358°、0°、2°和4°。
目前Varian高电流和中电流离子注入机只能对离子注入角度进行监控，对注入过的硅片进行V曲线测量，但对注入转角无法监控。因此，如何准确及时地监控离子的注入转角显得尤为重要。当离子注入角度为0°(即离子注入角度为水平方向)时，高精度硅片的热波值是最小的，其他注入角度(不论变大或者变小)得到热波(Thermal Wave，TW)数值均会变大。本发明通过高精度硅片(accuracy wafer)的热波(Thermal Wave，TW)数值与离子注入角度及注入转角的关系，连续测量至少5片源种为P型离子，满足注入能量阈值和注入剂量阈值，预设注入角度，注入转角分别不同的硅片热波值，得到其V曲线，达到实时监控离子注入机台离子注入转角的目的。本发明能弥补现有技术的离子注入角度检测中不能检测注入转角，现有技术的监控离子注入机无法准确获得是否需要校准，进而导致晶片中注入剂量不均匀的缺陷，从而提高产能效率。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明的流程示意图。
图2是X方向的V曲线示意图。
图3是Y方向的V曲线示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本发明的其他优点与技术效果。本发明还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离发明总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，本发明提供一种用于半导体器件离子注入制造工艺的离子注入转角监控方法第一实施例，包括以下步骤：
S1，依次连续对五片高精度硅片执行预设角度相同，预设转角不同的离子注入；
S2，测量获得各硅片的热波值；
S3，以注入转角作为横坐标，热波值作为纵坐标，将步骤S1测得的各硅片注入转角和热波值形成V曲线；
S4，若V曲线符合设计标准，则执行生产作业；
若V曲线不符合设计标准，则离子注入机进行角度校准后返回上述步骤S1重新执行各步骤。
本发明提供一种用于半导体器件离子注入制造工艺的离子注入转角监控方法第二实施例，包括以下步骤：
S1，采用离子注入机是Varian高电流及中电流离子注入机，依次连续对五张高精度硅片执行预设角度相同，预设转角不同的硼离子注入；
S2，测量获得各硅片的热波值；
S3，以注入转角作为横坐标，热波值作为纵坐标，将步骤S1测得的各硅片注入转角和热波值形成V曲线；
S4，若V曲线符合设计标准，则执行生产作业；
若V曲线不符合设计标准，则离子注入机进行角度校准后返回上述步骤S1重新执行各步骤。
本发明提供一种用于半导体器件离子注入制造工艺的离子注入转角监控方法第三实施例，包括以下步骤：
S1，采用离子注入机是Varian高电流及中电流离子注入机，依次连续对五张高精度硅片执行注入角度为35.3°，注入转角分别为356°、358°、0°、2°和4°，注入能量为50KeV，注入剂量为1x104离子/cm2，的硼离子注入；
S2，测量获得各硅片的热波值；
S3，以注入转角作为横坐标，热波值作为纵坐标，将步骤S1测得的各硅片注入转角和热波值形成V曲线；
S4，若V曲线符合设计标准，则执行生产作业；
若V曲线不符合设计标准，则离子注入机进行角度校准后返回上述步骤S1重新执行各步骤。
本发明提供一种用于半导体器件离子注入制造工艺的离子注入机第一实施例，该离子注入机采用以下方式对其离子注入转角进行监控；
依次连续对五片高精度硅片执行预设角度相同，预设转角不同的离子注入；
测量获得各硅片的热波值；
以注入转角作为横坐标，热波值作为纵坐标，将测得的各硅片注入转角和热波值形成V曲线；
若V曲线符合设计标准，则执行生产作业；
若V曲线不符合设计标准，则离子注入机进行角度校准后再依次连续对五片硅片执行上述设计标准判断。
本发明提供一种用于半导体器件离子注入制造工艺的离子注入机第二实施例，该离子注入机采用以下方式对其离子注入转角进行监控；
采用离子注入机是Varian高电流及中电流离子注入机，依次连续对五片高精度硅片执行预设角度相同，预设转角不同的硼离子注入；
测量获得各硅片的热波值；
以X方向注入转角作为横坐标，热波值作为纵坐标，将测得的各硅片注入转角和热波值形成V曲线；
若V曲线符合设计标准，则执行生产作业；
若V曲线不符合设计标准，则离子注入机进行角度校准后再依次连续对五片硅片执行上述设计标准判断。
本发明提供一种用于半导体器件离子注入制造工艺的离子注入机第三实施例，该离子注入机采用以下方式对其离子注入转角进行监控；
采用离子注入机是Varian高电流及中电流离子注入机，依次连续对五片高精度硅片执行注入角度为35.3°，注入转角分别为356°、358°、0°、2°和4°，注入能量为50KeV，注入剂量为1x104离子/cm2，的硼离子注入；测量获得各硅片的热波值；
以X方向注入转角作为横坐标，热波值作为纵坐标，将测得的各硅片注入转角和热波值形成V曲线；
若V曲线符合设计标准，则执行生产作业；
若V曲线不符合设计标准，则离子注入机进行角度校准后再依次连续对五片硅片执行上述设计标准判断。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种离子注入转角监控方法，用于半导体器件离子注入制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1，依次连续对五片硅片执行预设角度相同，预设转角不同的离子注入；
S2，测量获得各硅片的热波值；
S3，以注入转角作为横坐标，热波值作为纵坐标，将步骤S1测得的各硅片注入转角和热波值形成V曲线；
S4，若V曲线符合设计标准，则执行生产作业；
若V曲线不符合设计标准，则离子注入机进行角度校准后返回上述步骤S1重新执行各步骤。
2.如权利要求1所述的离子注入转角监控方法，其特征在于：所述离子注入机是Varian高电流及中电流离子注入机。
3.如权利要求1所述的离子注入转角监控方法，其特征在于：实施步骤S1时，硅片采用高精度硅片(accuracy wafer)。
4.如权利要求3所述的离子注入转角监控方法，其特征在于：实施步骤S1时，注入离子为P型离子。
5.如权利要求4所述的离子注入转角监控方法，其特征在于：实施步骤S1时，注入能量为大于等于预设能量阈值，剂量为大于等于预设剂量阈值。
6.如权利要求5所述的离子注入转角监控方法，其特征在于：预设能量阈值为50KeV，预设剂量阈值为1x104离子/cm2。
7.如权利要求5所述的离子注入转角监控方法，其特征在于：实施步骤S1时，预设角度为35.3°。
8.如权利要求6所述的离子注入转角监控方法，其特征在于：实施步骤S1时，预设转角为356°、358°、0°、2°和4°。
9.一种离子注入机，用于半导体器件离子注入制造工艺，其特征在于：该离子注入机采用以下方式对其离子注入转角进行监控；
依次连续对五硅片执行预设角度相同，预设转角不同的离子注入；
测量获得各硅片的热波值；
以注入转角作为横坐标，热波值作为纵坐标，将测得的各硅片注入转角和热波值形成V曲线；
若V曲线符合设计标准，则执行生产作业；
若V曲线不符合设计标准，则离子注入机进行角度校准后再依次连续对五片硅片执行上述设计标准判断。
10.如权利要求9所述的离子注入机，其特征在于：所述离子注入机是Varian高电流及中电流离子注入机。
11.如权利要求9所述的离子注入机，其特征在于：所述硅片是高精度硅片(accuracywafer)。
12.如权利要求11所述的离子注入机，其特征在于：注入离子为P型离子。
13.如权利要求12所述的离子注入机，其特征在于：对硅片执行离子注入时，注入能量为大于等于预设能量阈值，剂量为大于等于预设剂量阈值。
14.如权利要求13所述的离子注入机，其特征在于：预设能量阈值为50KeV，预设剂量阈值为1x104离子/cm2。
15.如权利要求13所述的离子注入机，其特征在于：所述预设角度为35.3°。
16.如权利要求15所述的离子注入机，其特征在于：对连续五张硅片进行离子注入时，所述预设转角为356°、358°、0°、2°和4°。
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