CN117878001A - 一种n离子注入监测方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种N离子注入监测方法，应用于离子注入监测技术领域，其中包括S1、提供一晶圆，并将晶圆置于待检测机台上，预设N离子注入剂量值，对待监控机台上晶圆进行N离子注入；S2、对晶圆进行退火处理，使用刻蚀液对晶圆表面的绝缘层进行腐蚀；S3、使用测试仪器量测晶圆电阻，以获得对应的电阻值，获得晶圆电阻与N离子注入剂量之间的关系。通过预设N离子注入剂量值，对待监控机台上晶圆进行N离子注入，然后对晶圆进行退火处理，对晶圆表面的绝缘层进行腐蚀；使用测试仪器量测晶圆电阻，获得晶圆电阻与N离子注入剂量之间的关系，可有效适用于现有硅衬底晶圆N注入的激活温度，并对N离子注入的计量及时反馈，时效性高。
Description
技术领域
本申请涉及离子注入监测技术领域，具体涉及一种N离子注入监测方法。
背景技术
制造金属化物半导体(MOS)器件的方法发展的已经很成熟。制作工艺中，会以P型或N型杂质掺杂硅衬底。在离子注入工艺中，监视离子注入从而确保正确数量的离子数量被注入到硅衬底中。
离子注入是半导体制备过程中对半导体材料进行离子掺杂的方式，可完成P阱注入、N阱注入、P+区注入、N+区注入等离子掺杂工艺，在半导体制造过程中具有十分重要的作用。离子注入具有以下优点：1、纯度高：离子是通过磁分析器选出来的；2、均匀度好：同一平面均匀度一般可保证在±3％；3、能够精确控制注入剂量和深度；4、温度较低，不会发生热缺陷；5、能够利用光刻胶或无定形碳薄膜等材料作为掩膜板进行选择性区域注入。
在IC生产线上，基于离子注入在半导体制备过程中的重要性，对离子注入剂量的检测也就显得非常重要。目前离子注入剂量的检测大致有以下几种：扩展电阻探针(SRP)法、热波(TW)法、二次离子质谱仪(SIMS)法及四探针(FPP)法。
扩展电阻探针法是用两个精对准的探针压在测试面上，两探针上施加电压，探针以一定的步距移动，每次移动探测一次电阻，将扩展电阻曲线转换为载流子浓度曲线，最后得到离子注入剂量。
热波法是利用激光聚焦材料表面检测被测材料的光反射率，通过光反射率的变化量可计算出热波值，离子注入会在被测材料内部产生大量的晶格缺陷，热波值与晶格缺陷数量存在一定的对应关系，即可实现对离子注入剂量的间接检测。
二次离子质谱仪是在磁场中用加速离子轰击被测材料表面，溅射出包含被测材料和掺杂离子的二次离子，在真空腔中利用质谱仪收集并分析二次离子的类型及浓度即可测得离子注入剂量。
在6寸SIC日常生产过程中，现有硅衬底晶圆无法承载N注入激活温度(约1500℃以上)，硅衬底晶圆的熔点在1420°左右，因此无法承载。高温N无监视器监控手段，室温N需要量测热波，但热波与时间有关，且只能做室温N注入监控，为能够高效监控N离子注入情况，提出一种N离子注入监测方法。
发明内容
有鉴于此，本说明书实施例提供一种N离子注入监测方法，有效对N离子的注入情况进行监控。
本说明书实施例提供以下技术方案：一种N离子注入监测方法，包括
S1、提供一晶圆，并将晶圆置于待检测机台上，预设N离子注入剂量值，对待监控机台上晶圆进行N离子注入，形成反型层；
S2、对晶圆进行退火处理，使用刻蚀液对晶圆表面的绝缘层进行腐蚀；
S3、使用测试仪器量测晶圆电阻，以获得所述同一注入条件下对应的电阻值，获得晶圆电阻与N离子注入剂量之间的关系。
可选地，S1中，在进行N离子注入之前对晶圆进行打标。
可选地，S1中，对打标后的晶圆进行清洗处理。
可选地，S2中，所述退火热处理的温度为1150摄氏度，退火时间为15秒。
可选地，S2中，所述刻蚀液为浓度10％的氢氟酸溶液，对晶圆腐蚀300秒。
可选地，S2中，所述刻蚀液为缓冲氧化物刻蚀液，对晶圆腐蚀300秒。
可选地，所述晶圆电阻与N离子注入剂量之间呈线性关系。
可选地，所述晶圆为掺铝注入硅衬底晶圆。
可选地，S1中，使用SPM、SC1和SC2依次对晶圆进行清洗硅屑，其中所述SPM为硫酸：双氧水的质量比为5：1，所述SC1为氨水：双氧水：水的质量比为1：4：20，所述SC2为盐酸：双氧水：水的质量比为1：2：10。
可选地，S3中，所述测量仪器为四探针测量仪。
与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：
本申请通过预设N离子注入剂量值，对待监控机台上晶圆进行N离子注入，然后对晶圆进行退火处理，对晶圆表面的绝缘层进行腐蚀；使用测试仪器量测晶圆电阻，获得晶圆电阻与N离子注入剂量之间的关系，可有效适用于现有硅衬底晶圆无法承载N注入激活温度并对N离子注入的计量及时反馈，时效性高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本申请一种N离子注入监测方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外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与应用，在没有背离本申请的精神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。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践。
制造金属化物半导体(MOS)器件的方法发展的已经很成熟。制作工艺中，会以P型或N型杂质掺杂硅衬底。在离子注入工艺中，监视离子注入从而确保正确数量的离子数量被注入到硅衬底中。
离子注入是半导体制备过程中对半导体材料进行离子掺杂的方式，可完成P阱注入、N阱注入、P+区注入、N+区注入等离子掺杂工艺，在半导体制造过程中具有十分重要的作用。离子注入具有以下优点：1、纯度高：离子是通过磁分析器选出来的；2、均匀度好：同一平面均匀度一般可保证在±3％；3、能够精确控制注入剂量和深度；4、温度较低，不会发生热缺陷；5、能够利用光刻胶或无定形碳薄膜等材料作为掩膜板进行选择性区域注入。
在IC生产线上，基于离子注入在半导体制备过程中的重要性，对离子注入剂量的检测也就显得非常重要。目前离子注入剂量的检测大致有以下几种：扩展电阻探针(SRP)法、热波(TW)法、二次离子质谱仪(SIMS)法及四探针(FPP)法。
扩展电阻探针法是用两个精对准的探针压在测试面上，两探针上施加电压，探针以一定的步距移动，每次移动探测一次电阻，将扩展电阻曲线转换为载流子浓度曲线，最后得到离子注入剂量。
热波法是利用激光聚焦材料表面检测被测材料的光反射率，通过光反射率的变化量可计算出热波值，离子注入会在被测材料内部产生大量的晶格缺陷，热波值与晶格缺陷数量存在一定的对应关系，即可实现对离子注入剂量的间接检测。
二次离子质谱仪是在磁场中用加速离子轰击被测材料表面，溅射出包含被测材料和掺杂离子的二次离子，在真空腔中利用质谱仪收集并分析二次离子的类型及浓度即可测得离子注入剂量。
在6寸SIC日常生产过程中，现有硅衬底晶圆无法承载N注入激活温度(约1500℃以上)，硅衬底晶圆的熔点在1420°左右，因此无法承载。高温N无监视器监控手段，室温N需要量测热波，但热波与时间有关，且只能做室温N注入监控，为能够高效监控N离子注入情况，提出一种N离子注入监测方法。
基于此，本说明书实施例提出了一种N离子注入监测方法：包括
步骤一、提供一晶圆，并将晶圆置于待检测机台上，预设N离子注入剂量值，对待监控机台上晶圆进行N离子注入，形成反型层；
步骤二、对晶圆进行退火处理，使用刻蚀液对晶圆表面的绝缘层进行腐蚀；
步骤三、使用测试仪器量测晶圆电阻，以获得所述同一注入条件下对应的电阻值，获得晶圆电阻与N离子注入剂量之间的关系。
通过预设N离子注入剂量值，对待监控机台上晶圆进行N离子注入，然后对晶圆进行退火处理，对晶圆表面的绝缘层进行腐蚀；使用测试仪器量测晶圆电阻，获得晶圆电阻与N离子注入剂量之间的关系，可有效适用于现有硅衬底晶圆无法承载N注入激活温度并对N离子注入的计量及时反馈，时效性高。
本申请实施例，步骤一中，在进行N离子注入之前对晶圆进行打标,对进行下一步工艺的晶圆进行编码区分，打标具体工艺为采用常见激光打标设备进行点阵式激光打标。
本申请实施例，步骤一中，对打标后的晶圆进行清洗处理，使用激光打标后，晶圆表面会产生硅屑，清洗去除硅屑保证晶圆表面的洁净度。使用SPM、SC1和SC2依次对晶圆进行清洗硅屑，其中所述SPM为硫酸：双氧水的质量比为5：1，所述SC1为氨水：双氧水：水的质量比为1：4：20，所述SC2为盐酸：双氧水：水的质量比为1：2：10。
形成反型层后，通过主族元素不同，进行电子中和，量测铝离子的浓度来实现N元素电阻的监控。
本申请实施例，步骤二中，所述退火热处理的温度为1150摄氏度，退火时间为15秒。
本申请实施例，步骤二中，所述刻蚀液为浓度10％的氢氟酸溶液，对晶圆腐蚀300秒，可有效对晶圆表面因退火处理产生的掩蔽层进行清除，提高电阻测量的准确性。
另一种实施方式，步骤二中，所述刻蚀液为缓冲氧化物刻蚀液，对晶圆腐蚀300秒，可有效对晶圆表面因退火处理产生的掩蔽层进行清除，提高电阻测量的准确性。
本申请实施例，所述晶圆电阻与N离子注入剂量之间呈线性关系。
本申请实施例，所述晶圆为掺铝注入硅衬底晶圆。
本申请实施例，步骤三中，所述测量仪器为四探针测量仪。
本申请通过预设N离子注入剂量值，对待监控机台上晶圆进行N离子注入，然后对晶圆进行退火处理，对晶圆表面的绝缘层进行腐蚀；使用测试仪器量测晶圆电阻，获得晶圆电阻与N离子注入剂量之间的关系，可有效适用于现有硅衬底晶圆无法承载N注入激活温度并对N离子注入的计量及时反馈，时效性高。
本说明书中，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于后面说明的实施例而言，描述比较简单，相关之处参见前述实施例的部分说明即可。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种N离子注入监测方法，其特征在于：包括
S1、提供一晶圆，并将晶圆置于待检测机台上，预设N离子注入剂量值，对待监控机台上晶圆进行N离子注入，形成反型层；
S2、对晶圆进行退火处理，使用刻蚀液对晶圆表面的绝缘层进行腐蚀；
S3、使用测试仪器量测晶圆电阻，以获得所述同一注入条件下对应的电阻值，获得晶圆电阻与N离子注入剂量之间的关系。
2.根据权利要求1所述的一种N离子注入监测方法，其特征在于：S1中，在进行N离子注入之前对晶圆进行打标。
3.根据权利要求2所述的一种N离子注入监测方法，其特征在于：S1中，对打标后的晶圆进行清洗处理。
4.根据权利要求1所述的一种N离子注入监测方法，其特征在于：S2中，所述退火热处理的温度为1150摄氏度，退火时间为15秒。
5.根据权利要求4所述的一种N离子注入监测方法，其特征在于：S2中，所述刻蚀液为浓度10％的氢氟酸溶液，对晶圆腐蚀300秒。
6.根据权利要求4所述的一种N离子注入监测方法，其特征在于：S2中，所述刻蚀液为缓冲氧化物刻蚀液，对晶圆腐蚀300秒。
7.根据权利要求4所述的一种N离子注入监测方法，其特征在于：所述晶圆电阻与N离子注入剂量之间呈线性关系。
8.根据权利要求4所述的一种N离子注入监测方法，其特征在于：所述晶圆为掺铝注入硅衬底晶圆。
9.根据权利要求3所述的一种N离子注入监测方法，其特征在于：S1中，使用SPM、SC1和SC2依次对晶圆进行清洗硅屑，其中所述SPM为硫酸：双氧水的质量比为5：1，所述SC1为氨水：双氧水：水的质量比为1：4：20，所述SC2为盐酸：双氧水：水的质量比为1：2：10。
10.根据权利要求1所述的一种N离子注入监测方法，其特征在于：S3中，所述测量仪器为四探针测量仪。。
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