CN115602566B - 离子注入机台注入角度监控方法 - Google Patents
离子注入机台注入角度监控方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115602566B CN115602566B CN202211496370.XA CN202211496370A CN115602566B CN 115602566 B CN115602566 B CN 115602566B CN 202211496370 A CN202211496370 A CN 202211496370A CN 115602566 B CN115602566 B CN 115602566B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon wafer
- ion implantation
- angle
- value
- machine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims abstract description 23
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 186
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 186
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 186
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims abstract description 113
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 38
- 238000012887 quadratic function Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 22
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 14
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 12
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 12
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 149
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- -1 boron ions Chemical class 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 4
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical group [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 2
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- CKHJYUSOUQDYEN-UHFFFAOYSA-N gallium(3+) Chemical compound [Ga+3] CKHJYUSOUQDYEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910001449 indium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
- H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
- H01L21/26586—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation characterised by the angle between the ion beam and the crystal planes or the main crystal surface
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
- H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
本发明属于半导体离子注入技术领域，公开了一种离子注入机台注入角度监控方法，包括：选取第一硅晶圆进行湿法清洗，并检测清洗后的第一硅晶圆的表面缺陷点是否合格；将表面缺陷点合格的第一硅晶圆进行外延成长后得到第二硅晶圆；测试第二硅晶圆的晶格损伤是否合格；通过离子注入机台对晶格损伤合格的第二硅晶圆进行不同角度的离子注入，得到第三硅晶圆；测试第三硅晶圆的晶格损伤数据；获取离子注入机台的横/纵轴偏转角，并将晶格损伤数据和横/纵轴偏转角进行二次函数曲线拟合，得到拟合函数曲线；基于拟合函数曲线对离子注入机台的机台角度进行异常监控。本发明提高了离子注入机台注入角度的监控精准性。
Description
技术领域
本申请属于半导体离子注入技术领域，尤其涉及一种离子注入机台注入角度监控方法。
背景技术
在半导体生产制造行业中，离子注入是一种非常精确的向硅晶圆中以特定的角度、能量掺入特定杂质原子剂量的方法，将带电且具有能量的粒子入射到衬底中，达到其所需的电性要求，其中保证离子注入角度的精准极为重要。
图1是现有离子注入机台在对硅晶圆加工过程中，其X轴和Y轴注入角度调节的示意图，晶圆放在压板上按照配置设定的角度完成离子注入，注入角度的偏移会直接影响产品的电性，所以X-tilt/Y-tilt零坐标点的准确性对于离子注入工艺至关重要，需要提出的是注入角度监控对裸硅片的质量要求一致性，不能有较大差异，现有流程对裸硅片的循环利用是通过退火工艺修复晶格损伤，循环退火次数越多损伤程度越大，即机台注入角度监控的准确性越差，通常循环次数为2次，实际生产中使用全新的裸硅片可以准确监控机台的注入角度，但是第二次循环使用就会有很大的误差，由此，如何设计一种高准确性的离子注入机台注入角度监控方法以便于半导体离子注入，成为一亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种离子注入机台注入角度监控方法，以提高半导体制造工艺中离子注入机台注入角度监控的高准确性。
为实现以上发明目的，根据第一方面，采用的技术方案为：
一种离子注入机台注入角度监控方法，包括：选取第一硅晶圆进行湿法清洗，并检测清洗后的所述第一硅晶圆的表面缺陷点是否合格；将表面缺陷点合格的所述第一硅晶圆进行外延成长后得到第二硅晶圆；测试所述第二硅晶圆的晶格损伤是否合格；通过离子注入机台对晶格损伤合格的所述第二硅晶圆进行不同角度的离子注入，得到第三硅晶圆；测试所述第三硅晶圆的晶格损伤数据；获取所述离子注入机台的横/纵轴偏转角，并将所述晶格损伤数据和所述横/纵轴偏转角进行二次函数曲线拟合，得到拟合函数曲线；基于所述拟合函数曲线对所述离子注入机台的机台角度进行异常监控。
本发明进一步设置为：所述基于所述拟合函数曲线对所述离子注入机台的机台角度进行异常监控，具体包括：获取所述拟合函数曲线的目标值；判断所述目标值是否在预设的规格数值内，其中所述规格数值为0.2；若所述目标值在所述预设的规格数值内，则所述离子注入机台的机台角度正常；若所述目标值不在所述预设的规格数值内，则所述离子注入机台的机台角度异常。
本发明进一步设置为：所述第一硅晶圆为P型裸晶硅，其电阻率在1-100Ω·m范围内，所述表面缺陷点的合格规格为＜100ea。
本发明进一步设置为：所述外延成长的实施温度为1100-1150℃，成长厚度为3-8um，外延成长的单晶硅层电阻率为3-5Ω·cm。
本发明进一步设置为：所述横轴偏转角包括-1°、-0.5°、0°、0.5°和1°，所述纵轴偏转角包括-1°、-0.5°、0°、0.5°和1°，所述目标值为所述拟合函数曲线的顶点坐标x值的绝对值。
为实现以上发明目的，根据第二方面，采用的技术方案为：
一种离子注入机台注入角度监控方法，包括：选取第一硅晶圆进行湿法清洗，并检测清洗后的所述第一硅晶圆的表面缺陷点是否合格；将表面缺陷点合格的所述第一硅晶圆进行掺杂有P元素的外延成长后得到第二硅晶圆；通过离子注入机台对所述第二硅晶圆进行不同角度的B元素离子注入，得到第三硅晶圆；对所述第三硅晶圆进行退火后，激活注入的所述B元素离子得到第四硅晶圆；测量所述第四硅晶圆的RS值；获取所述离子注入机台的横/纵轴偏转角，并将所述RS值和所述横/纵轴偏转角进行二次函数曲线拟合，得到拟合函数曲线；基于所述拟合函数曲线对所述离子注入机台的机台角度进行异常监控。
本发明进一步设置为：所述基于所述拟合函数曲线对所述离子注入机台的机台角度进行异常监控，具体包括：获取所述拟合函数曲线的目标值；判断所述目标值是否在预设的规格数值内，其中所述规格数值为0.2；若所述目标值在所述预设的规格数值内，则所述离子注入机台的机台角度正常；若所述目标值不在所述预设的规格数值内，则所述离子注入机台的机台角度异常。
本发明进一步设置为：所述第一硅晶圆为P型裸晶硅，其电阻率在1-100Ω·m范围内，所述表面缺陷点的合格规格为＜100ea。
本发明进一步设置为：所述横轴偏转角包括-1°、-0.5°、0°、0.5°和1°，所述纵轴偏转角包括-1°、-0.5°、0°、0.5°和1°，所述目标值为所述拟合函数曲线的顶点坐标x值的绝对值。
本发明进一步设置为：所述退火的实施温度为900-1100℃，退火时长为10-30s。
综上所述，与现有技术相比，本发明公开了一种离子注入机台注入角度监控方法，通过湿法清洗工艺对第一硅晶圆进行杂质清洗并筛选表面缺陷点合格的第一硅晶圆进行外延成长得到第二硅晶圆，对晶格损伤合格的第二硅晶圆进行不同角度的离子注入得到第三硅晶圆，测试第三硅晶圆的晶格损伤数据后，将离子注入机台的横/纵轴偏转角与晶格损伤数据进行二次函数曲线拟合并得到拟合函数曲线，基于拟合函数曲线对机台角度进行异常监控。即通过上述设计，提高半导体制造工艺中离子注入机台注入角度监控的高准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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他的附图。
图1是本申请提供的离子注入机台的X/Y轴注入角度调节示意图；
图2是本实施例一提供的离子注入机台注入角度监控方法流程图；
图3是本实施例二提供的离子注入机台注入角度监控方法流程图；
图4是本实施例一提供的拟合函数曲线示意图；
图5是本实施例二提供的拟合函数曲线示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
此外，上面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例一
请参考图2，图2为本实施例离子注入机台注入角度监控方法的流程图，包括：
S101，选取第一硅晶圆进行湿法清洗，并检测清洗后的第一硅晶圆的表面缺陷点是否合格。
在本步骤中，通过湿法清洗工艺去除若干个第一硅晶圆的表面杂质，湿法清洗采用去离子水和化学溶剂，辅以超声波、加热或真空等物理条件对硅晶圆表面进行清洗，随后加以湿润再干燥，以去除硅晶圆制造过程中的杂质，杂质包括微颗粒，有机物、金属离子及原生氧化层等，以保持硅晶圆的清洁程度，满足其作为硅衬底的加工及再利用需求。
可选的，第一硅晶圆选取电阻率在1-100Ω·m范围内的P型裸晶硅，以满足半导体离子注入的参数要求。
进一步的，P型裸晶硅包括初始使用硅晶圆、二次再利用硅晶圆、三次再利用硅晶圆及多次再利用硅晶圆等，以实现低成本目的以及验证本实施例离子注入机台注入角度监控的准确性。
在本实施例中，微颗粒缺陷即为硅晶圆的表面缺陷点，表面缺陷点的合格规格为＜100ea，通过缺陷测量设备检测第一硅晶圆的表面缺陷点进而完成对其的初步筛选，以此满足硅晶圆的后续工艺要求。
S102，将表面缺陷点合格的第一硅晶圆进行外延成长后得到第二硅晶圆。
在本步骤中，针对表面缺陷点合格的第一硅晶圆的外延成长掺杂有P元素，以实现晶圆的N型掺杂目的，其中P元素即为磷元素，针对第一硅晶圆的外延成长的实施温度为1100-1150℃，以用于消除离子注入对衬底晶格的损伤，外延成长的成长厚度为3-8um，外延成长的单晶硅层电阻率为3-5Ω·cm，即通过对第一硅晶圆的外延成长工艺，可在有晶格损伤的硅衬底生长一层特定电阻率且晶格损伤极低的单晶硅，以便于离子注入和后续半导体加工需求，以便于硅晶圆的多次再利用。
在一些实施例中，优选的，针对第一硅晶圆的外延成长的实施温度设定为1130℃，外延成长的成长厚度设定为6.0um，外延成长的单晶硅层电阻率为4.5Ω·cm。
在一些实施例中，针对第一硅晶圆的外延成长掺杂亦可为砷元素或锑元素。
S103，测试第二硅晶圆的晶格损伤是否合格。
在本步骤中，采用红外热波探测仪（thermal wave）进行非接触式的测试若干个第二硅晶圆的晶格损伤，在本实施例中，将红外热波探测仪测试的晶格损伤平均值小于1000，偏差值小于1的第二硅晶圆视为晶格损伤合格产品。
S104，通过离子注入机台对晶格损伤合格的第二硅晶圆进行不同角度的离子注入，得到第三硅晶圆。
在本步骤中，设定选取若干个晶格损伤合格的第二硅晶圆，即通过离子注入机台对若干个第二硅晶圆进行相同能量和计量且不同注入角度的离子注入，具体的，所选注入的离子为B元素，即硼离子，以实现晶圆的P型注入，其中离子注入能量为40kev，计量为5E13，以满足衬底的电性要求。
在一些实施例中，离子注入亦可选取为铝离子、镓离子或铟离子。
在本实施例中，离子注入机台的不同注入角度包括横轴偏转角和纵轴偏转角，其中横轴偏转角包括-1°、-0.5°、0°、0.5°和1°，纵轴偏转角包括-1°、-0.5°、0°、0.5°和1°，以便于通过线性数据标定，调整离子注入机台横/纵轴的不同离子注入角度。
S105，测试第三硅晶圆的晶格损伤数据。
在本步骤中，采用红外热波探测仪（thermal wave）进行非接触式的测试经离子注入后的若干个第三硅晶圆的晶格损伤，并统计第三硅晶圆的晶格损伤数据。
S106，获取离子注入机台的横/纵轴偏转角，并将晶格损伤数据和横/纵轴偏转角进行二次函数曲线拟合，得到拟合函数曲线。
需要说明的是，在本实施例中，离子注入机台的横/纵轴亦可用X/Y轴表示。
在本步骤中，拟合函数曲线包括第三硅晶圆的晶格损伤值与离子注入机台的横轴偏转角拟合的X轴参数二次函数曲线，以及第三硅晶圆的晶格损伤值与离子注入机台的纵轴偏转角拟合的Y轴参数二次函数曲线，在X轴参数二次函数曲线中，离子注入机台的纵轴偏转角为0，横轴偏转角选取-1°、-0.5°、0°、0.5°和1°与第三硅晶圆的晶格损伤值进行函数拟合，在Y轴参数二次函数曲线中，离子注入机台的横轴偏转角为0，纵轴偏转角选取-1°、-0.5°、0°、0.5°和1°与第三硅晶圆的晶格损伤值进行函数拟合，以便于分别对离子注入机台的横/纵轴偏转角进行监控，即通过拟合二次函数曲线，通过规律数据化统计精准监控离子注入机台注入角度。
S107，基于拟合函数曲线对离子注入机台的机台角度进行异常监控。
在本步骤中，具体包括：
获取拟合函数曲线的目标值，其中，目标值为拟合函数曲线的顶点坐标x值的绝对值，包括X轴参数二次函数曲线的顶点坐标x值的绝对值和Y轴参数二次函数曲线的顶点坐标x值的绝对值；
判断目标值是否在预设的规格数值内，其中预设的规格数值为0.2；
若目标值在预设的规格数值内，即目标值＜0.2，则离子注入机台的机台角度正常；
若目标值不在预设的规格数值内，则离子注入机台的机台角度异常。
进一步的，结合图4，拟合函数曲线包括X轴参数二次函数曲线和Y轴参数二次函数曲线，通过二次函数曲线的顶点坐标公式可知，两根之和的一半= -b/(2a)就是顶点坐标的横坐标值，是为顶点坐标x值，即通过拟合函数输出的包括X轴参数二次函数和Y轴参数二次函数的顶点坐标x值的绝对值，可清晰获知其与拟合函数的原点坐标偏差，即离子注入机台的横/纵轴偏转角与中心轴0点坐标的偏离值，从而精准快速的得到目标值是否在预设的规格数值内，以此实现对离子注入机台注入角度的高准确性监控。
需要说明的是，在本实施例中，因外部环境造成的红外热波探测仪异常而无法测量时，亦可通过以下方法实现离子注入机台注入角度的高准确性监控，其包括：选取第一硅晶圆进行湿法清洗，并检测清洗后的第一硅晶圆的表面缺陷点是否合格；将表面缺陷点合格的第一硅晶圆进行掺杂有P元素的外延成长后得到第二硅晶圆；通过离子注入机台对第二硅晶圆进行不同角度的B元素离子注入，得到第三硅晶圆；对第三硅晶圆进行退火后，激活注入的B元素离子得到第四硅晶圆；测量第四硅晶圆的RS值；获取离子注入机台的横/纵轴偏转角，并将RS值和横/纵轴偏转角进行二次函数曲线拟合，得到拟合函数曲线；基于拟合函数曲线对离子注入机台的机台角度进行异常监控。
即通过湿法清洗工艺对第一硅晶圆进行杂质清洗并筛选表面缺陷点合格的第一硅晶圆进行外延成长得到第二硅晶圆，对第二硅晶圆进行不同角度的B离子注入得到第三硅晶圆后，对第三硅晶圆进行退火激活其注入的B离子得到第四硅晶圆后测量第四硅晶圆的RS值，将离子注入机台的横/纵轴偏转角与RS值数据进行二次函数曲线拟合并得到拟合函数曲线，基于拟合函数曲线对机台角度进行异常监控。即通过上述设计，提高半导体制造工艺中离子注入机台注入角度监控的高准确性。
综上所述，本发明公开的离子注入机台注入角度监控方法，通过湿法清洗工艺对第一硅晶圆进行杂质清洗并筛选表面缺陷点合格的第一硅晶圆进行外延成长得到第二硅晶圆，对晶格损伤合格的第二硅晶圆进行不同角度的离子注入得到第三硅晶圆，测试第三硅晶圆的晶格损伤数据后，将离子注入机台的横/纵轴偏转角与晶格损伤数据进行二次函数曲线拟合并得到拟合函数曲线，基于拟合函数曲线对机台角度进行异常监控。即通过上述设计，提高半导体制造工艺中离子注入机台注入角度监控的高准确性。
实施例二
本申请实施例提供离子注入机台注入角度监控方法，如图1所示，包括：
S201，选取第一硅晶圆进行湿法清洗，并检测清洗后的第一硅晶圆的表面缺陷点是否合格。
通过湿法清洗工艺去除若干个第一硅晶圆的表面杂质，湿法清洗采用去离子水和化学溶剂，辅以超声波、加热或真空等物理条件对硅晶圆表面进行清洗，随后加以湿润再干燥，以去除硅晶圆制造过程中的杂质，杂质包括微颗粒，有机物、金属离子及原生氧化层等，以保持硅晶圆的清洁程度，满足其作为硅衬底的加工需求。
可选的，第一硅晶圆选取电阻率在1-100Ω·m范围内的P型裸晶硅，以满足半导体离子注入的参数要求。
进一步的，P型裸晶硅包括初始使用硅晶圆、二次再利用硅晶圆、三次再利用硅晶圆及多次再利用硅晶圆等，以实现低成本目的以及验证本实施例离子注入机台注入角度监控的准确性。
在本实施例中，微颗粒缺陷即为硅晶圆的表面缺陷点，表面缺陷点的合格规格为＜100ea，通过缺陷测量设备检测第一硅晶圆的表面缺陷点进而完成对其的初步筛选，以此满足硅晶圆的后续工艺要求。
第一硅晶圆为P型裸晶硅，其电阻率在1-100Ω·m范围内，表面缺陷点的合格规格为＜100ea
S202，将表面缺陷点合格的第一硅晶圆进行掺杂有P元素的外延成长后得到第二硅晶圆。
在本步骤中，针对表面缺陷点合格的第一硅晶圆的外延成长掺杂有P元素，以实现晶圆的N型掺杂目的，其中P元素即为磷元素，针对第一硅晶圆的外延成长的实施温度为1100-1150℃，以用于消除离子注入对衬底晶格的损伤，外延成长的成长厚度为3-8um，外延成长的单晶硅层电阻率为3-5Ω·cm，即通过对第一硅晶圆的外延成长工艺，可在有晶格损伤的硅衬底生长一层特定电阻率且晶格损伤极低的单晶硅，以便于离子注入和后续半导体加工需求，以便于硅晶圆的多次再利用。
在一些实施例中，优选的，针对若干个第一硅晶圆的外延成长的实施温度设定为1130℃，外延成长的成长厚度设定为6.0um，外延成长的单晶硅层电阻率为4.5Ω·cm。
在一些实施例中，针对第一硅晶圆的外延成长掺杂亦可为砷元素或锑元素。
S203，通过离子注入机台对第二硅晶圆进行不同角度的B元素离子注入，得到第三硅晶圆。
在本步骤中，设定选取若干个晶格损伤合格的第二硅晶圆，即通过离子注入机台对若干个第二硅晶圆进行相同能量和计量且不同注入角度的离子注入，具体的，所选注入的离子为B元素，即硼离子，以实现晶圆的P型注入，其中离子注入能量为40kev，计量为5E13，以满足衬底的电性要求。
在一些实施例中，离子注入亦可选取为铝离子、镓离子或铟离子。
在本实施例中，离子注入机台的不同注入角度包括横轴偏转角和纵轴偏转角，其中横轴偏转角包括-1°、-0.5°、0°、0.5°和1°，纵轴偏转角包括-1°、-0.5°、0°、0.5°和1°，以便于通过线性数据标定，调整离子注入机台横/纵轴的不同离子注入角度。
S204，对第三硅晶圆进行退火后，激活注入的B元素离子得到第四硅晶圆。
在本步骤中，退火的实施温度为900-1100℃，退火时长为10-30s，以便于通过退火修复硅晶圆的晶格缺陷，提高硅晶圆质量。
在一些实施例中，退火的实施温度设定为1000℃，退火时长设定为10s。
需要说明的是，结合第一硅晶圆的N型掺杂，对第二硅晶圆的P型注入用以形成PN结。
S205，测量第四硅晶圆的RS值。
在本步骤中，采用四探针电阻率测试仪测量若干个第四硅晶圆的RS值，即测量第四硅晶圆的阻抗值。
S206，获取离子注入机台的横/纵轴偏转角，并将RS值和横/纵轴偏转角进行二次函数曲线拟合，得到拟合函数曲线。
需要说明的是，在本实施例中，离子注入机台的横/纵轴亦可用X/Y轴表示。
在本步骤中，拟合函数曲线包括第四硅晶圆的RS值与离子注入机台的横轴偏转角拟合的X轴参数二次函数曲线，以及第四硅晶圆的RS值与离子注入机台的纵轴偏转角拟合的Y轴参数二次函数曲线，在X轴参数二次函数曲线中，离子注入机台的纵轴偏转角为0，横轴偏转角选取-1°、-0.5°、0°、0.5°和1°与第四硅晶圆的RS值进行函数拟合，在Y轴参数二次函数曲线中，离子注入机台的横轴偏转角为0，纵轴偏转角选取-1°、-0.5°、0°、0.5°和1°与第四硅晶圆的RS值进行函数拟合，以便于分别对离子注入机台的横/纵轴偏转角进行监控，即通过拟合二次函数曲线，通过规律数据化统计精准监控离子注入机台注入角度。
S207，基于拟合函数曲线对离子注入机台的机台角度进行异常监控。
在本步骤中，具体包括：
获取拟合函数曲线的目标值，其中，目标值为拟合函数曲线的顶点坐标x值的绝对值，包括X轴参数二次函数曲线的顶点坐标x值的绝对值和Y轴参数二次函数曲线的顶点坐标x值的绝对值；
判断目标值是否在预设的规格数值内，其中预设的规格数值为0.2；
若目标值在预设的规格数值内，即目标值＜0.2，则离子注入机台的机台角度正常；
若目标值不在预设的规格数值内，则离子注入机台的机台角度异常。
进一步的，结合图5，拟合函数曲线包括X轴参数二次函数曲线和Y轴参数二次函数曲线，通过二次函数曲线的顶点坐标公式可知，两根之和的一半= -b/(2a)就是顶点坐标的横坐标值，是为顶点坐标x值，即通过拟合函数输出的包括X轴参数二次函数和Y轴参数二次函数的顶点坐标x值的绝对值，可清晰获知其与拟合函数的原点坐标偏差，即离子注入机台的横/纵轴偏转角与中心轴0点坐标的偏离值，从而精准快速的得到目标值是否在预设的规格数值内，以此实现对离子注入机台注入角度的高准确性监控。
综上所述，本发明公开的离子注入机台注入角度监控方法，通过湿法清洗工艺对第一硅晶圆进行杂质清洗并筛选表面缺陷点合格的第一硅晶圆进行外延成长得到第二硅晶圆，对第二硅晶圆进行不同角度的B离子注入得到第三硅晶圆，对第三硅晶圆进行退火后激活其注入的B元素离子得到第四硅晶圆，测量第四硅晶圆的RS值后，将离子注入机台的横/纵轴偏转角与RS值数据进行二次函数曲线拟合并得到拟合函数曲线，基于拟合函数曲线对机台角度进行异常监控。即通过上述设计，提高半导体制造工艺中离子注入机台注入角度监控的高准确性。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种离子注入机台注入角度监控方法，其特征在于，包括：
选取第一硅晶圆进行湿法清洗，并检测清洗后的所述第一硅晶圆的表面缺陷点是否合格，所述第一硅晶圆为P型裸晶硅，其电阻率在1-100Ω·m范围内，所述表面缺陷点的合格规格为＜100ea；
将表面缺陷点合格的所述第一硅晶圆进行外延成长后得到第二硅晶圆，所述外延成长的实施温度为1100-1150℃，成长厚度为3-8um，外延成长的单晶硅层电阻率为3-5Ω·cm；
测试所述第二硅晶圆的晶格损伤是否合格；
通过离子注入机台对晶格损伤合格的所述第二硅晶圆进行不同角度的离子注入，得到第三硅晶圆；
测试所述第三硅晶圆的晶格损伤数据；
获取所述离子注入机台的横/纵轴偏转角，并将所述晶格损伤数据和所述横/纵轴偏转角进行二次函数曲线拟合，得到拟合函数曲线；
获取所述拟合函数曲线的目标值，所述目标值为所述拟合函数曲线的顶点坐标x值的绝对值；
判断所述目标值是否在预设的规格数值内，其中所述规格数值为0.2；
若所述目标值在所述预设的规格数值内，则所述离子注入机台的机台角度正常；
若所述目标值不在所述预设的规格数值内，则所述离子注入机台的机台角度异常。
2.如权利要求1所述的离子注入机台注入角度监控方法，其特征在于，所述横轴偏转角包括-1°、-0.5°、0°、0.5°和1°，所述纵轴偏转角包括-1°、-0.5°、0°、0.5°和1°。
3.一种离子注入机台注入角度监控方法，其特征在于，包括：
选取第一硅晶圆进行湿法清洗，并检测清洗后的所述第一硅晶圆的表面缺陷点是否合格；
将表面缺陷点合格的所述第一硅晶圆进行掺杂有P元素的外延成长后得到第二硅晶圆；
通过离子注入机台对所述第二硅晶圆进行不同角度的B元素离子注入，得到第三硅晶圆；
对所述第三硅晶圆进行退火后，激活注入的所述B元素离子得到第四硅晶圆；
测量所述第四硅晶圆的RS值；
获取所述离子注入机台的横/纵轴偏转角，并将所述RS值和所述横/纵轴偏转角进行二次函数曲线拟合，得到拟合函数曲线；
基于所述拟合函数曲线对所述离子注入机台的机台角度进行异常监控。
4.如权利要求3所述的离子注入机台注入角度监控方法，其特征在于，所述基于所述拟合函数曲线对所述离子注入机台的机台角度进行异常监控，具体包括：
获取所述拟合函数曲线的目标值；
判断所述目标值是否在预设的规格数值内，其中所述规格数值为0.2；
若所述目标值在所述预设的规格数值内，则所述离子注入机台的机台角度正常；
若所述目标值不在所述预设的规格数值内，则所述离子注入机台的机台角度异常。
5.如权利要求3所述的离子注入机台注入角度监控方法，其特征在于，所述第一硅晶圆为P型裸晶硅，其电阻率在1-100Ω·m范围内，所述表面缺陷点的合格规格为＜100ea。
6.如权利要求4所述的离子注入机台注入角度监控方法，其特征在于，所述横轴偏转角包括-1°、-0.5°、0°、0.5°和1°，所述纵轴偏转角包括-1°、-0.5°、0°、0.5°和1°，所述目标值为所述拟合函数曲线的顶点坐标x值的绝对值。
7.如权利要求3所述的离子注入机台注入角度监控方法，其特征在于，所述退火的实施温度为900-1100℃，退火时长为10-30s。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211496370.XA CN115602566B (zh) | 2022-11-28 | 2022-11-28 | 离子注入机台注入角度监控方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211496370.XA CN115602566B (zh) | 2022-11-28 | 2022-11-28 | 离子注入机台注入角度监控方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115602566A CN115602566A (zh) | 2023-01-13 |
| CN115602566B true CN115602566B (zh) | 2023-05-09 |
Family
ID=84853323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211496370.XA Active CN115602566B (zh) | 2022-11-28 | 2022-11-28 | 离子注入机台注入角度监控方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115602566B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116936423A (zh) * | 2023-09-18 | 2023-10-24 | 粤芯半导体技术股份有限公司 | 外延机台温度校正方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113838747A (zh) * | 2020-06-23 | 2021-12-24 | 上海先进半导体制造有限公司 | 带外延层的半导体器件及其制作方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100512005B1 (ko) * | 2002-11-28 | 2005-09-02 | 삼성전자주식회사 | 이온주입된 웨이퍼의 오염 탐지 방법 및 장치 |
| TWI305022B (en) * | 2003-12-26 | 2009-01-01 | Mosel Vitelic Inc | Method of monitoring ion implanter |
| CN103646892B (zh) * | 2013-11-29 | 2016-11-16 | 上海华力微电子有限公司 | 离子注入角度监控方法 |
| CN103839858B (zh) * | 2014-03-17 | 2017-06-16 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 离子注入机的工艺能力的监控方法和离子注入方法 |
| CN107403740B (zh) * | 2017-07-31 | 2019-11-22 | 上海华力微电子有限公司 | 一种确定离子注入机注入角度偏差的方法 |
| WO2019222963A1 (en) * | 2018-05-24 | 2019-11-28 | Yangtze Memory Technologies Co., Ltd. | Methods for repairing substrate lattice and selective epitaxy processing |
| CN111243993A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-06-05 | 上海华力集成电路制造有限公司 | 注入机角度监控方法 |
-
2022
- 2022-11-28 CN CN202211496370.XA patent/CN115602566B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113838747A (zh) * | 2020-06-23 | 2021-12-24 | 上海先进半导体制造有限公司 | 带外延层的半导体器件及其制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115602566A (zh) | 2023-01-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN115602566B (zh) | 离子注入机台注入角度监控方法 | |
| US20180108579A1 (en) | Solar cell emitter characterization using non-contact dopant concentration and minority carrier lifetime measurement | |
| CN104425302B (zh) | 半导体器件的缺陷检测方法和装置 | |
| CN110289224B (zh) | 一种精确监控并改善方块电阻量测稳定性的方法 | |
| CN110416044B (zh) | 离子注入转角监控方法及离子注入机 | |
| CN101225506A (zh) | 一种监测离子注入状态的方法 | |
| CN114883213A (zh) | 半导体工艺的集成化监测方法 | |
| CN112002640B (zh) | 监控退火工艺稳定性的方法 | |
| CN103151281B (zh) | 一种离子注入工艺的监测方法 | |
| CN105097584A (zh) | 一种离子注入剂量的检测方法 | |
| CN101996909B (zh) | 半导体器件灰化制程的检测方法和电特性的检测方法 | |
| JP5561245B2 (ja) | 半導体基板の評価方法 | |
| CN108054118A (zh) | 离子注入机束流均匀性的监控方法 | |
| CN116313874B (zh) | 监测外延层电阻率的方法 | |
| CN111243993A (zh) | 注入机角度监控方法 | |
| CN116884891B (zh) | 炉管设备的工艺匹配方法 | |
| CN105097582A (zh) | 一种监测晶圆固定器应力的方法 | |
| CN117059509B (zh) | 改善离子注入监控稳定性的方法 | |
| US9939511B2 (en) | Surface photovoltage calibration standard | |
| Pennella et al. | Non-contact SPV-based method for advanced ion implant process control | |
| CN103887204A (zh) | 一种与激光退火工艺问题相关的排除硅片质量因素的方法 | |
| Boussey | Stripping Hall effect, sheet and spreading resistance techniques for electrical evaluation of implanted silicon layers | |
| CN117878001A (zh) | 一种n离子注入监测方法 | |
| JPH10270517A (ja) | ｐ型シリコンエピタキシャル層のキャリア濃度測定方法 | |
| CN116779464A (zh) | 一种监控氢注入工艺稳定性的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 510700 No. 28, Fenghuang fifth road, Huangpu District, Guangzhou, Guangdong Applicant after: Yuexin Semiconductor Technology Co.,Ltd. Address before: 510700 No. 28, Fenghuang fifth road, Huangpu District, Guangzhou, Guangdong Applicant before: Guangzhou Yuexin Semiconductor Technology Co.,Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |