TW201705226A - 半導體晶圓之製造方法及半導體晶圓之評價方法 - Google Patents

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Abstract

本發明是提供一種半導體晶圓之製造方法，包含以非破壞且非接觸評價離子植入處理後、回復熱處理後等的半導體晶圓的步驟。半導體晶圓之製造方法是包含：向半導體晶圓的表面照射離子，施以離子植入處理；以及將被判定為已進行以預先設定範圍內的離子植入量的離子植入的半導體晶圓，交付至下一步驟；其中在上述離子植入處理與上述下一步驟之間，更包含在上述離子植入處理後的半導體晶圓的上述表面進行光致發光測定；以及上述判定，是基於上述光致發光測定的測定結果進行。

Description

半導體晶圓之製造方法及半導體晶圓之評價方法
本發明是關於半導體晶圓之製造方法及半導體晶圓之評價方法。
在用於製造半導體裝置的半導體晶圓的表面照射各種離子而植入離子的技術(被稱為離子植入處理、離子佈植(ion implantation)、離子注入等)，是被廣泛地施行著。
針對已被離子植入的半導體晶圓，先前曾施行以下的評價。
(1)藉由四探針法進行電阻率測定，根據測定的電阻率求出植入的摻雜物離子量，藉此評價離子植入處理造成的摻雜物離子的植入量(亦被稱為「劑量」)的方法；(2)在測定對象試樣製作肖特基電極，進行C-V測定(電容-電壓測定)，根據測定結果求出植入的摻雜物離子量，藉此評價離子植入處理造成的摻雜物離子的劑量的方法；(3)藉由二次離子質量分析法(SIMS)，評價藉由離子植入而植入的離子的劑量的方法(例如參考專利文獻1)。
【先行技術文獻】
【專利文獻】
【專利文獻1】特開平7-245275號公報
在離子植入處理，通常在離子植入裝置預先進行劑量的設定。然而在實際的製程，由於各種要因，不一定會以如設定的劑量進行離子植入。在此，一旦將成為劑量不足或劑量過多的半導體晶圓交付至下一步驟(例如半導體晶圓出貨前的清洗、將裝置形成到半導體晶圓的步驟等)，所得的半導體晶圓、半導體裝置等會在最終的製品出貨前檢查被判定為不良品。如此，產生花費時間、費用等且施以各種處理但最終卻成為不良品之類的浪費。
又，公認在已被離子植入的半導體晶圓，會產生離子植入造成的傷害(結晶度的無序化等)。因此，一般會在離子植入後進行用以回復傷害的回復熱處理。然而，一旦將此回復熱處理造成的傷害的回復不充分的半導體晶圓交付至下一步驟，會發生同樣的浪費。
因此，在實際的製程，在製造線設置評價(所謂的線上監控(in-line monitoring))離子植入處理後的半導體晶圓的步驟，如果可以將被判定為已以如同所設定、或接近所設定值的劑量進行離子植入的半導體晶圓交付至下一步驟，就不會發生上述的浪費而可以以良好的產能來量產半導體晶圓、半導體裝置等。同樣地，在實際的製程，在製造線設置評價(線上監控)在離子植入處理後已被施以回復熱處理的半導體晶圓的步 驟，如果可以將被判定為傷害已回復至製品所容許程度的半導體晶圓交付至下一步驟，就不會發生上述的浪費而可以以良好的產能來量產半導體晶圓、半導體裝置等。
又，藉由進行那樣的線上監控，將劑量不足的半導體晶圓暫且從製造線取出，進行用以補足不足的劑量的追加的離子植入後送回製造線，藉此減低在半導體晶圓製造、半導體裝置製造等的不良品率，亦變得可能。同樣地，將傷害回復不充分的半導體晶圓暫且從製造線取出，施以追加的回復熱處理後送回製造線，藉此減低在半導體晶圓製造、半導體裝置製造等的不良品率，亦變得可能。
用以進行如上述的線上監控的評價方法，是以不破壞測定對象試樣(離子植入後、回復熱處理後等的半導體晶圓)、且不接觸測定對象試樣的方法(非破壞‧非接觸法)為佳。然而，由於前述之先前曾進行的評價方法均會破壞測定對象試樣、或是若不使分析機器(例如探針等)接觸測定對象試樣就無法實施，而難以應用於線上監控。
因此本發明的目的是提供一種半導體晶圓之製造方法，包含以非破壞且非接觸評價(線上監控)離子植入處理後、回復熱處理後等的半導體晶圓的步驟。
本案諸位發明人不斷地精心研究的結果，獲得了以下先前未曾得知的見解：藉由非破壞且非接觸的手法之光致發光(photoluminescence；以下亦記載為「PL」)測定所得到的測定結果，是與藉由離子植入處理植入的離子的劑量、回復熱 處理後殘存的傷害的程度等有良好的相關。基於上述見解，本案諸位發明人進一步不斷地研究的結果，完成了本發明。
亦即，上述目的是藉由下列手段達成。
[1]一種半導體晶圓之製造方法，包含：向半導體晶圓的表面照射離子，施以離子植入處理；以及將被判定為已進行以預先設定範圍內的離子植入量的離子植入的半導體晶圓，交付至下一步驟；其中在上述離子植入處理與上述下一步驟之間，更包含在上述離子植入處理後的半導體晶圓的上述表面進行光致發光測定；以及上述判定，是基於上述光致發光測定的測定結果進行。
[2]如[1]所述之半導體晶圓之製造方法，其包含在上述離子植入處理後的半導體晶圓，施以用以回復離子植入造成的傷害的回復熱處理，在上述回復熱處理後進行上述光致發光測定。
[3]如[1]或[2]所述之半導體晶圓之製造方法，上述測定結果為光致發光強度。
[4]如[1]至[3]任一項所述之半導體晶圓之製造方法，上述光致發光強度是在上述半導體晶圓表面的全面或局部區域測定的光致發光強度。
[5]一種半導體晶圓之製造方法，包含：向半導體晶圓的表面照射離子，施以離子植入處理；在上述離子植入處理後的半導體晶圓，施以用以回復離子植入造成的傷害的回復熱處理；以及將被判定為已回復至預先設定的水準的半導體晶圓，交付 至下一步驟；其中在上述回復熱處理與上述下一步驟之間，更包含在上述離子植入處理後的半導體晶圓的上述表面進行光致發光測定；以及上述判定，是基於上述光致發光測定的測定結果進行。
[6]如[5]所述之半導體晶圓之製造方法，上述測定結果為光致發光強度。
[7]如[1]至[6]任一項所述之半導體晶圓之製造方法，其中被植入的上述離子是選自摻雜物離子、氬離子及碳離子所組成之族群。
[8]如[1]至[7]任一項所述之半導體晶圓之製造方法，其中上述半導體晶圓是矽晶圓。
[9]一種半導體晶圓之評價方法，為已被施以離子植入處理的半導體晶圓之評價方法，其中上述離子植入處理是藉由向半導體晶圓表面照射離子而進行；以及在上述離子植入處理後的半導體晶圓的上述表面進行光致發光測定，基於該測定結果評價在上述離子植入處理的離子植入量。
[10]如[9]所述之半導體晶圓之評價方法，其中進行上述光致發光測定的半導體晶圓，是在上述離子植入處理後，已施以用以回復離子植入造成的傷害的回復熱處理的半導體晶圓。
[11]一種半導體晶圓之評價方法，其中評價對象的半導體晶圓，是已藉由向半導體晶圓表面照射離子而被施以離子植入處理、且已在該離子植入處理後被施以用以 回復離子植入造成的傷害的回復熱處理的半導體晶圓；以及在上述回復熱處理後的半導體晶圓的上述表面進行光致發光測定，基於該測定結果評價上述回復熱處理造成的傷害的回復的程度。
[12]如[9]至[11]任一項所述之半導體晶圓之評價方法，其中被植入的上述離子是選自摻雜物離子、氬離子及碳離子所組成之族群。
[13]如[9]至[12]任一項所述之半導體晶圓之評價方法，其中上述半導體晶圓是矽晶圓。
根據本發明，藉由線上監控可以評價離子植入造成的劑量、回復熱處理造成的傷害的回復等，藉此量產高品質的半導體晶圓、半導體裝置等成為可能。
1‧‧‧雷射光源
2‧‧‧半透明鏡
3‧‧‧光致發光檢測器
4‧‧‧自動對焦用檢測器
5‧‧‧帶通濾光器
6‧‧‧輸入計
7‧‧‧輸出計
8‧‧‧表面散射光檢測器
10‧‧‧測定裝置
【第1圖】是基於強激發顯微光致發光法的測定裝置的示意圖。
【第2圖】是顯示針對n型矽晶圓，為了評價實際劑量而作成的標準線的具體例。
【第3圖】是顯示在示於後述的具體例的p型矽晶圓中的硼離子的離子植入處理後及回復熱處理後，得到的映像影像。
【第4圖】是顯示針對p型矽晶圓，為了評價實際劑量而作成的標準線的具體例。
【第5圖】是顯示在示於後述的具體例的p型矽晶圓中的 氬離子的離子植入處理後及回復熱處理後，得到的映像畫面。
【用以實施發明的形態】
本發明的一樣態相關的半導體晶圓之製造方法，包含：向半導體晶圓的表面照射離子，施以離子植入處理；以及將被判定為已進行以預先設定範圍內的離子植入量的離子植入的半導體晶圓，交付至下一步驟；其中在上述離子植入處理與上述下一步驟之間，更包含在上述離子植入處理後的半導體晶圓的上述表面進行光致發光測定；以及上述判定，是基於上述光致發光測定的測定結果進行。
本發明的其他的一樣態相關的半導體晶圓之評價方法，為已被施以離子植入處理的半導體晶圓之評價方法，其中上述離子植入處理是藉由向半導體晶圓表面照射離子而進行；以及在上述離子植入處理後的半導體晶圓的上述表面進行光致發光測定，基於此測定結果評價在上述離子植入處理的離子植入量。
本發明的其他的一樣態相關的半導體晶圓之製造方法，包含：向半導體晶圓的表面照射離子，施以離子植入處理；在上述離子植入處理後的半導體晶圓，施以用以回復離子 植入造成的傷害的回復熱處理；以及將被判定為已回復至預先設定的水準的半導體晶圓，交付至下一步驟；其中在上述回復熱處理與上述下一步驟之間，更包含在上述離子植入處理後的半導體晶圓的上述表面進行光致發光測定；以及上述判定，是基於上述光致發光測定的測定結果進行。
本發明的其他的一樣態相關的半導體晶圓之評價方法，其中評價對象的半導體晶圓，是已藉由向半導體晶圓表面照射離子而被施以離子植入處理、且已在此離子植入處理後被施以用以回復離子植入造成的傷害的回復熱處理的半導體晶圓；以及在上述回復熱處理後的半導體晶圓的上述表面進行光致發光測定，基於此測定結果評價上述回復熱處理造成的傷害的回復的程度。
上述的製造方法及評價方法，均包含藉由PL測定來評價已施以離子植入處理的半導體晶圓，PL測定是非破壞且非接觸的手法。藉此，可以以非破壞且非接觸評價藉由離子植入處理而植入的離子的劑量、在回復熱處理後殘存的傷害的程度。
以下，針對本發明的半導體晶圓之製造方法及半導體晶圓之評價方法，更詳細地說明。
[評量對象半導體晶圓]
評量對象半導體晶圓例如為矽晶圓。不過，評量對象半導體晶圓並未限定於矽晶圓，而可以是一般用於製作裝置的各種半導體晶圓。
半導體晶圓的導電型，可以是p型、亦可以是n型。評量對象半導體晶圓無論是任何的導電型的半導體晶圓，根據本發明，仍可以以非破壞且非接觸評價離子植入造成的劑量、在回復熱處理後殘存的傷害的程度。另外，評量對象半導體晶圓的尺寸可以是例如直徑200mm、300mm、450mm，但比其大或小皆可，而未特別限定。
[離子植入處理]
離子植入處理，是藉由向半導體晶圓的表面照射離子而進行。離子植入處理，只要是藉由已知的離子植入裝置進行即可。作為植入植入於半導體晶圓表面的離子，可列舉一般植入於半導體晶圓的各種離子，例如為摻雜物離子(硼(B)離子、磷(P)離子、砷(As)離子、銻(Sb)離子等)、氬離子、碳離子、矽離子、鍺離子、氫離子、氦離子、氧離子、氮離子、氟離子等。又，亦可以在半導體晶圓表面照射簇團(cluster)離子。簇團離子，指的是由原子、分子等的集合體(簇團)構成的離子，藉由照射簇團離子，可以藉由一次的離子照射而將複數種離子植入於半導體晶圓。作為一例，藉由照射將含碳及摻雜物元素二者的化合物離子化後的簇團離子，可以藉由一次的照射將碳離子與摻雜物離子植入於半導體晶圓。
在離子植入處理，一般在離子植入裝置預先進行劑量(以下，記載為「設定劑量」)的設定。設定劑量例如若是植入摻雜物離子，則可按照所欲的電阻率設定。又，各種離子的設定劑量，只要按照藉由離子植入而用來賦予半導體晶圓的性質(例如吸氣能力)、改質的程度來設定即可。不過如前所述， 設定劑量與在離子植入處理的實際的離子植入量(以下，亦稱為「實際劑量」)，不一定會一致。因此，在本發明的一樣態相關的製造方法，是藉由測定PL而評價實際劑量，將被判定為已進行以預先設定範圍內的離子植入量的離子植入的半導體晶圓，交付至下一步驟。如前述，藉此可以防止如前所述的浪費的發生。進一步，減低最終被判定為不良品的半導體晶圓、半導體裝置等的比例(不良品率)亦變得可能。此外，如前述，藉由將在劑量不足的半導體晶圓進行追加的離子植入後送回製造線，可以減低不良品率。
針對藉由PL測定的實際劑量評價，會進一步在後文敘述。
[回復熱處理]
在上述離子植入處理，一般在半導體晶圓中，持有能量的離子與構成半導體晶圓的原子(例如矽晶圓中的矽原子)碰撞，會發生結晶度無序化的現象(傷害的發生)。此傷害是可以藉由熱處理(回復熱處理)而回復。回復熱處理可以在900℃以上、1200℃以下的溫度進行10秒以上、1小時以下程度。另外在本說明書，關於回復熱處理等的各種處理所記載的溫度，是設為進行相關處理的氣氛溫度。回復熱處理亦可包含在不同熱處理條件的二次以上的熱處理。回復熱處理可使用例如RTA(Rapid Thermal Annealing；快速熱退火)爐、RTO(Rapid Thermal Oxidation；快速熱氧化)爐等的急速升降溫熱處理裝置、批次式熱處理裝置(直式熱處理裝置、橫式熱處理裝置)等。不過，例如在設定劑量與實際劑量有大幅差異的情況，即使以先前預定的熱處理條件進行回復熱處理，仍可能會發生未將傷害回復 至製品所容許的水準的情況。又，因為先前預定的熱處理條件不適當、進行回復熱處理的氣氛內的內部的溫度不均等，亦可能會發生未將傷害回復至製品所容許的水準的情況。在此，在本發明的一樣態相關的製造方法，藉由PL測定評價回復熱處理後的傷害，將被判定為已回復至預先設定的水準的半導體晶圓，交付至下一步驟。如前述，藉此可以防止如前所述的浪費。進一步，減低最終被判定為不良品的半導體晶圓、半導體裝置等的比例(不良品率)亦變得可能。此外，如前述，藉由將在傷害回復不足的半導體晶圓暫且從製造線取出、進行追加的回復熱處理後送回製造線，可以減低在半導體晶圓製造、半導體裝置製造等的不良品率。
針對藉由PL測定的傷害回復評價，會進一步在後文敘述。
[根據光致發光(PL)測定的實際劑量評價、傷害回復評價]
在本發明，是在已施以上述的離子植入處理、回復熱處理等的半導體晶圓之上述離子植入處理中被離子照射的表面，進行PL測定。根據本案諸位發明人得出的嶄新見解，在實際劑量與PL強度之間、以及在傷害程度與PL強度之間，可見到以下的相關。
(1)有實際劑量愈多而PL強度變高的情況、與實際劑量愈多而PL強度降低的情況。例如，對比n型矽晶圓與p型矽晶圓，n型有成為前者的傾向，p型有成為後者的傾向。
(2)含有的傷害愈多，PL強度有下降的傾向。
因此在本發明，是利用上述相關，在一樣態是使用藉由PL測定得到的PL強度的值，可以進行實際劑量評價、傷害回 復評價等。又，在另一樣態，是藉由目視或已知的影像解析軟體來解析顯示PL強度的面內分布的映像(mapping)影像，藉此可以進行實際劑量評價、傷害回復評價等。
上述評價的具體樣態在後文進一步敘述。不過後述的具體樣態為例示，本發明並未被限定於這些樣態，基於PL測定的測定結果而進行實際劑量評價、傷害回復評價等的各種樣態，均包含於本發明。
<PL測定的測定方法>
在本發明的PL測定，只要是一般進行的各種PL測定即可。從操作的簡便性的觀點，是以藉由不需要溫度控制的室溫光致發光法(室溫PL法)進行PL測定為佳。以矽晶圓為例，在室溫PL法，藉由從試樣晶圓表面入射、能量大於矽的能帶間隙的激發光，在表面附近發生的電子電洞對(即為載子)是一邊向晶圓內部擴散一邊發光而持續消滅。此發光被稱為能帶端發光，顯示在室溫(例如20~30℃)的波長為約1.15μm的發光強度。因此，作為PL強度，因為只要測定波長950nm以上的光強度就可以從激發光分離，高感度的測定就變得可能。根據這一點，是以測定能帶端發光強度作為PL強度為佳。
可用於藉由室溫PL法的PL強度的測定的一例，可列舉基於強激發顯微光致發光法的測定方法。強激發顯微光致發光法是指藉由可見光雷射激發矽中的載子，進而測出被激發的載子直接在能帶間隙再結合之時發生的發光(能帶端發光)強度的方法。第1圖是基於強激發顯微光致發光法的測定裝置的示意圖，在同一圖，10為測定裝置、1為雷射光源、2為半透明鏡、 3為光致發光檢測器、4為自動對焦用檢測器、5為帶通濾光器、6為輸入計、7為輸出計、8為表面散射光檢測器、W為測定對象試樣(半導體基板)。測定對象試樣W是被載置於未圖示的X‧Y載台上，在X‧Y載台的作動下，激發雷射光在晶圓面的X方向、Y方向掃描。藉此可以在評價對象半導體晶圓表面的面內各部測定PL強度。PL測定，是可在評價對象試樣表面的全面進行、亦可以在局部區域進行。在一樣態，用於實際劑量評價、傷害回復評價等的測定結果，可以是在評價對象試樣表面的全面的各部分測定的PL強度的平均值。在其他的一樣態，用於上述評價的測定結果，可以是在評價對象試樣表面的局部區域測定的PL強度(在這個區域的一處測定的PL強度或是在這個區域的二處以上的複數個處所測定的PL強度的平均值)。又，不藉由PL強度的數值，而是藉由目視或已知的影像解析軟體來解析顯示PL強度的面內分布的映像影像(例如藉由比較濃淡程度與預先準備好的標準試樣之映像影像的濃淡)，藉此評價實際劑量、傷害回復等的程度亦可。作為上述的標準試樣，可使用半導體晶圓，此半導體晶圓是已被施以與以下試樣相同的處理：藉由已知的評價方法(在此處的評價方法可以是伴隨有破壞、接觸等的方法，其一例可列舉為前述的先前的評價法)，已被確認為已注入所需量的離子、傷害已回復至製品所容許的程度等的試樣。或者是，若為藉由預先被確認為設定劑量與實際劑量無大幅不同的離子植入處理條件來進行離子植入後的試樣，亦可將這樣的試樣作為標準試樣使用，將設定劑量用來製作標準線。另外，上述映像影像是將PL強度的高~低分配為例如黑~白的輝度(明暗的程度)，藉由 映像影像的明暗來顯示PL強度的高低。
而在PL測定，在測定對象試樣表面照射激發光，測出藉由此激發光激發的電子電洞對(載子)再結合之時產生的發光。在一般性的PL測定，會進行鈍化處理而將即將被激發光照射的評價對象試樣表面不活性化，作為用以提升測定感度的前處理。作為這樣的鈍化處理，一般是進行熱處理等的已知的處理。在本發明，在一樣態亦可施以那樣的鈍化處理。不過，在回復熱處理後進行PL測定的情況，由於回復熱處理可兼用為鈍化處理，亦可在回復熱處理後不進行鈍化處理而進行PL測定，從步驟的簡略化、短時間化等的觀點，是以在回復熱處理後不進行鈍化處理而進行PL測定為佳。
<實際劑量評價的具體樣態>
在一樣態，準備如前所述的標準試樣，藉由與進行此標準試樣的PL測定獲得的測定結果對比，可以進行實際劑量評價、傷害回復評價等。例如，若準備已藉由回復熱處理將傷害回復至可視為不對PL強度造成影響的程度之試樣來作為標準試樣，以標準試樣測定的PL強度，可說是與實際劑量有極為良好的相關。因此，在一樣態，與上述標準試樣同樣，將已藉由回復熱處理將傷害回復至可視為不對PL強度造成影響的程度之半導體晶圓(評價對象晶圓)的PL強度，與以上述標準試樣測定的PL強度對比，評價對象晶圓的PL強度若在以上述標準試樣測定的PL強度±X的範圍內，可判定為與標準試樣同樣的實際劑量。在此，上述的X是考慮製品所要求的品質下，而可任意設定。以愈是要求高品質的製品而將X值設定為愈小值為佳。
又，在其他的一樣態，準備二個、較好為三個以上劑量不同的標準試樣，作為如前述的標準試樣，測定這些標準試樣的PL強度，使用從已測定的值作成的標準線，從上述評價對象晶圓的PL強度評價實際劑量亦可。另外，在本發明的實際劑量的評價，並未限定於求得劑量的具體數值，亦包含評價為劑量在某個範圍內。又，並未要求到求得實際植入於評價對象晶圓的離子量的正確值，只要可評價預定的實際劑量即可。
在離子植入處理後且回復熱處理前的半導體晶圓，一般大多含有離子植入造成的傷害，因此PL測定的測定結果有強烈受到傷害的影響的傾向。為了減低那樣的傷害的影響，用以評價實際劑量的PL測定，是以在回復熱處理後進行為佳。
在一樣態，標準線亦可以如下所述作成。
對劑量不同的複數個試樣施以在同條件的回復熱處理後，測定PL強度。回復熱處理造成的傷害的回復的程度，不一定限於在晶圓面內為均一，亦有可視為充分回復的區域與回復不均一、不充分或不均一且不充分的區域在晶圓面內共存的情況。這些區域，例如可在藉由PL測定獲得的映像影像中判別。具體例在後文敘述。在這樣的情況，是使用可視為藉由回復熱處理使傷害充分回復的局部區域中的PL強度來作成標準線。藉此，由於可減低傷害的影響而作成標準線，可以提升藉由標準線的實際劑量的評價的可靠度。
另外，在上述任何樣態，標準線可以是藉由已知的擬合法(fitting method)作線形近似的直線、亦可以是藉由已知的擬合法作曲線近似的曲線。
<傷害回復評價的具體樣態>
如前所述，在半導體晶圓作離子植入造成的傷害含有得愈多，PL強度有降低的傾向。因此，在一樣態，可如下所述評價傷害回復。
準備預先被確認為藉由離子植入處理的實際劑量為同水準的半導體晶圓作為試樣。另外，實際劑量為同水準，是可以藉由例如前述關於標準試樣所敘述的手法來確認。對這些試樣，以不同條件施以回復熱處理後，進行PL測定。其次，使用這些試樣製作半導體裝置，實施對製品進行的評價。將藉此被判定為可作為製品出貨的試樣的PL強度，採用為用以判定為傷害已回復至預先設定的水準的閥值，而可以進行實際的傷害回復評價。
在以上，已分別針對實際劑量評價及傷害回復評價分別作說明，但是在本發明，亦可以針對同一個半導體晶圓，一併進行實際劑量的評價及傷害回復評價。
[對上述評價後的半導體晶圓施以的下一步驟]
在本發明的半導體晶圓之製造方法，藉由以上說明的評價被判定為已以預先設定的範圍內的離子植入量進行離子植入的半導體晶圓、被判定為藉由回復熱處理已將傷害回復至預先設定的水準的半導體晶圓等，是被交付至下一步驟。
又，已被藉由本發明的半導體晶圓之評價方法來評價在離子植入處理的離子植入量的半導體晶圓、已被評價回復熱處理造成的傷害的回復程度的半導體晶圓等亦是，評價的結果是被判定為可交付至下一步驟者，可以交付至下一步驟。在此，判定為可以交付至下一步驟的判定基準，是按照製品所要求的品 質來設定即可，並無特別限定。
作為下一步驟，並無特別限定，可列舉例如半導體晶圓出貨前的清洗、將裝置形成到半導體晶圓的步驟等一般對半導體晶圓實施的各種處理。針對相關的下一步驟，可以無任何限制而應用已知技術。
另外如前所述，對於上述評價的結果未被判定為可交付至下一步驟的半導體晶圓，可實施、且以實施追加的離子植入步驟、追加的回復熱處理為佳。
根據以上說明的本發明的半導體晶圓之製造方法及半導體晶圓之評價方法，量產高品質的半導體晶圓、半導體裝置等就變得可能。還有，如前所述而減低不良品率亦變得可能。
【實施例】
以下，出示具體例而進一步地說明本發明。不過本發明並未被限於以下的具體例。
另外，在以下記載的PL強度是以相對值顯示，單位為任意單位(arbitrary unit：a.u.)。
又，在以下實施的離子植入處理，是已預先被確認為設定劑量與實際劑量無大幅不同的離子植入處理。
在以下的PL測定，是使用Nanometrics公司製的PL測定裝置SiPHER，作為示於第1圖的裝置，以500μm間距進行能帶端光致發光的發光強度映像測定。只要未特別記載，PL測定的測定結果是利用波長532nm的光源作為測定雷射而得到的結果。
1.回復熱處理的不同造成的PL強度變化的確認
(1)離子植入對象試樣的準備
準備複數個直徑200mm的p型的矽晶圓(電阻：約10Ω‧cm)。
(2)離子植入處理
使用市售的離子植入裝置，以複數個矽晶圓的各自不同的設定劑量(包含不植入離子的水準)，植入示於表1的離子(氬離子、硼離子或碳離子)。
(3)離子植入處理後的PL測定
在上述(2)的離子植入處理後的矽晶圓，對在離子植入處理照射氬離子後的表面施以鈍化處理(熱處理)後，在同表面進行PL測定。
(4)回復熱處理
對上述(3)之後的各矽晶圓，在橫式熱處理爐以1000℃、30分鐘施以回復熱處理。
(5)回復熱處理後的PL測定
在上述(4)的回復熱處理後的矽晶圓之以上述(2)的離子植入處理照射氬離子後的表面，進行PL測定。另外，由於上述(4)的回復熱處理可兼用為鈍化處理，在此未進行進一步的鈍化處理。針對以下記載的回復熱處理後的PL測定亦同。
在以上的PL測定，在各矽晶圓的上述表面的全面測定的PL強度的平均值，是示於表1。
如表1所示，在無離子植入的水準1，在回復熱處理前後的PL強度無變化。相對於此，在植入離子的水準2~5，回復熱處理後的PL強度，是高於回復熱處理前的PL強度。又，對比植入氬離子的水準2與水準3，回復熱處理後的PL強度則是劑量少的水準2顯示比水準3高的值。我們認為水準2由於藉由劑量少於水準3的離子植入而發生的傷害較少，PL強度會成為高於施以相同的回復熱處理的水準3，此外，在水準5，由於回復熱處理後的PL強度是與無離子植入的水準1的PL強度為相同的值，亦可確認在水準5是藉由回復熱處理而使傷害回復到離子植入前的狀態。
根據以上的結果，可以確認可藉由PL強度評價傷害回復的程度。
2.用來評價實際劑量的標準線的作成例1
(1)離子植入對象試樣的準備
準備複數個直徑200mm的n型的矽晶圓(電阻：約10Ω‧cm)。
(2)離子植入處理
使用市售的離子植入裝置，對複數個矽晶圓分別以示於表2的不同的設定劑量，植入磷離子。
(3)回復熱處理
對上述(2)之後的各矽晶圓，在RTA爐以1000℃、30秒施以熱處理(熱處理1)。
其後，在下列的PL測定後，在橫式熱處理爐以1000℃、 10分鐘施以熱處理(熱處理2)。
(4)回復熱處理後的PL測定
在上述(3)的熱處理1後、熱處理2後，分別在以上述(2)的離子植入處理照射氬離子後的表面，進行PL測定。PL測定是使用波長532nm的光源、波長830nm的光源作為測定雷射而分別進行。
在以上的PL測定，將在各矽晶圓的上述表面的全面測定的PL強度的平均值(測定雷射波長：532nm)示於表2。在第2圖，是將示於表2的結果繪圖，顯示藉由最小平方法作線形近似的近似直線(標準線的作成)。
針對近似式，判斷為相關係數R的平方R2愈接近1，近似式的可靠度愈高。示於第2圖的線形近似的近似式，其每一個的相關係數R的平方R2都在0.9以上，可判斷為可靠度高。
3.用來評價實際劑量的標準線的作成例2
除了使用直徑200mm的p型的矽晶圓(電阻：約10Ω‧cm)作為施以離子植入處理及回復熱處理的矽晶圓，並以示於表3的設定劑量而作硼離子的離子植入以外，與上述2.同樣地進行各種處理及PL測定。PL測定是以測定雷射波長532nm、830nm分別實施。第3圖是顯示在熱處理2後，以雷射波長830nm進行PL測定而得到的映像影像(500μm×500μm見方)。
與上述2.同樣，將在各矽晶圓的離子照射後的表面 的全面測定的PL強度的平均值(測定雷射波長：532nm)示於表3。
另外，在熱處理2後的PL測定中所得到之示於第3圖的映像影像(500μm×500μm見方)，影像左下的150μm×150μm見方的區域(以下，亦記載為「選擇區域」)，其影像的濃淡不均比其他區域少、或是比其他區域亮(白)。在同一影像，是顯示愈暗(黑)則PL強度愈低、愈亮(白)則PL強度愈高。如前述，我們認為由於傷害愈多則PL強度變得愈低，上述的150μm×150μm見方的選擇區域，其傷害的回復程度優於其他區域、或更均一地回復。因此，亦求出在上述選擇區域的PL強度的平均值(測定雷射波長：532nm)，為示於表3的值。
在第4圖，是將示於表3的結果繪圖，顯示藉由最小平方法作線形近似的近似直線(標準線的作成)。
如前述，針對近似式，判斷為相關係數R的平方R2愈接近1，近似式的可靠度愈高。示於第4圖的線形近似的近似式，其每一個的相關係數R的平方R2都在0.8以上，可判斷為可靠度高。還有，與藉由熱處理1後的PL強度得到的近似式比較，從熱處理2後的PL強度得到的近似式的相關係數的平方R2更接近1，從在熱處理2後的選擇區域之PL強度得到的近似式的相關係數的平方R2為1，據此可以確認：愈是減低傷害的影響，愈是可以提高標準線的可靠度。尤其是從在 熱處理2後的選擇區域之PL強度得到的近似式，其相關係數的平方R2為1，可視為幾乎未包含傷害的影響。因此，我們認為：針對某個劑量，從熱處理1、熱處理2等之後測定的PL強度，減去以此近似式為標準線計算出的PL強度後的PL強度的差值，是反映幾乎不含離子植入造成的影響之殘存於熱處理1、熱處理2等之後所殘存的傷害的影響。在一樣態，基於這樣的差值，可以判定在回復熱處理後殘存的傷害的程度。另外在上述的例子，標準線的相關係數的平方R2為1，但並未限定於這個例子。
5.PL測定時的測定雷射波長的研究
針對上述1.的水準1~3，在回復熱處理後變更測定雷射波長進行PL測定，藉此得到的映像影像示於第5圖。
第5圖上欄是藉由在測定雷射波長830nm的PL測定而得到的映像影像，下欄是藉由在測定雷射波長532nm的PL測定而得到的映像影像。
若對比示於第5圖的映像影像的上欄與下欄，下欄是呈現反差較大的影像。反差較大是意味著：即使是些微的傷害的差異、離子植入量的差異等，亦可高感度地檢測出，即是測定感度高。測定雷射波長若不同，測定深度(光的進入長度)就不同。我們認為在測定雷射波長830nm的PL測定的評價結果是還包含比藉由上述1.的離子植入處理而受到離子植入處理還要深的區域的影響；相對於此，我們認為在測定雷射波長532nm的PL測定的評價結果是受到那麼深的區域的影響小或是不含其影響。本案諸位發明人演繹而得知：在測定雷射波長532nm的PL 測定的評價結果是較為反映受到離子植入的區域的狀態，此為具有上述不同的理由。根據此結果，本案諸位發明人認為：藉由使用具有的光的進入長度為比較接近受到離子植入的區域的深度之雷射光來進行PL測定，更高感度測定就成為可能。
【產業上的可利用性】
本發明可利用於半導體晶圓的製造領域及半導體裝置的製造領域

Claims (13)

  1. 一種半導體晶圓之製造方法，包含：向半導體晶圓的表面照射離子，施以離子植入處理；以及將被判定為已進行以預先設定範圍內的離子植入量的離子植入的半導體晶圓，交付至下一步驟；其中在上述離子植入處理與上述下一步驟之間，更包含在上述離子植入處理後的半導體晶圓的上述表面進行光致發光測定；以及上述判定，是基於上述光致發光測定的測定結果進行。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之半導體晶圓之製造方法，其包含在上述離子植入處理後的半導體晶圓，施以用以回復離子植入造成的傷害的回復熱處理，在上述回復熱處理後進行上述光致發光測定。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之半導體晶圓之製造方法，上述測定結果為光致發光強度。
  4. 如申請專利範圍第1至3項任一項所述之半導體晶圓之製造方法，上述光致發光強度是在上述半導體晶圓表面的全面或局部區域測定的光致發光強度。
  5. 一種半導體晶圓之製造方法，包含：向半導體晶圓的表面照射離子，施以離子植入處理；在上述離子植入處理後的半導體晶圓，施以用以回復離子植入造成的傷害的回復熱處理；以及將被判定為已回復至預先設定的水準的半導體晶圓，交付至下一步驟；其中 在上述回復熱處理與上述下一步驟之間，更包含在上述離子植入處理後的半導體晶圓的上述表面進行光致發光測定；以及上述判定，是基於上述光致發光測定的測定結果進行。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之半導體晶圓之製造方法，上述測定結果為光致發光強度。
  7. 如申請專利範圍第1至6項任一項所述之半導體晶圓之製造方法，其中被植入的上述離子是選自摻雜物離子、氬離子及碳離子所組成之族群。
  8. 如申請專利範圍第1至7項任一項所述之半導體晶圓之製造方法，其中上述半導體晶圓是矽晶圓。
  9. 一種半導體晶圓之評價方法，為已被施以離子植入處理的半導體晶圓之評價方法，其中上述離子植入處理是藉由向半導體晶圓表面照射離子而進行；以及在上述離子植入處理後的半導體晶圓的上述表面進行光致發光測定，基於該測定結果評價在上述離子植入處理的離子植入量。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之半導體晶圓之評價方法，其中進行上述光致發光測定的半導體晶圓，是在上述離子植入處理後，已施以用以回復離子植入造成的傷害的回復熱處理的半導體晶圓。
  11. 一種半導體晶圓之評價方法，其中評價對象的半導體晶圓，是已藉由向半導體晶圓表面照射 離子而被施以離子植入處理、且已在該離子植入處理後被施以用以回復離子植入造成的傷害的回復熱處理的半導體晶圓；以及在上述回復熱處理後的半導體晶圓的上述表面進行光致發光測定，基於該測定結果評價上述回復熱處理造成的傷害的回復的程度。
  12. 如申請專利範圍第9至11項任一項所述之半導體晶圓之評價方法，其中被植入的上述離子是選自摻雜物離子、氬離子及碳離子所組成之族群。
  13. 如申請專利範圍第9至12項任一項所述之半導體晶圓之評價方法，其中上述半導體晶圓是矽晶圓。
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