TW201005846A - An analysis method of wafer's ion implant - Google Patents

Description

201005846 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關於一種觀察晶圓特性的方法，尤指一種供 觀察晶圓離子佈植缺陷之方法。 【先前技術】 在晶圓的製造程序中，將需要摻雜的原子或分子，使 用離子佈植機台變為帶電離子並經由加速過程，獲得能量 ❹而射入晶圓中，並停留在距離晶圓表面的某一深度内，稱 為離子佈植（ion implantation)，由於離子佈植是影響晶 圓品質的一項重要因子，工程師會針對有缺陷的晶圓進行 離子佈植分析，瞭解缺陷的原因是否與離子佈植失敗有 關’而分析的儀器大部分都採用電子顯微鏡。而在分析之 前’必須先準備好分析的樣本，首先工程師先將一片晶圓 折斷成多片晶圓，而將有缺陷的晶圓進行拋光 • 作’接著將有缺陷的晶圓浸泡於化學藥劑中（chemical decoration)，由於晶圓的p形半導體與N形半導體，其離 子佈植之狀態並不相同，所以化學藥劑對於P形半導體與 N形半導體之钕刻深度也不同’使得晶，圓表面呈現不平整 的狀態。最後再將浸泡過化學藥劑的晶圓放在電子顯微鏡 下’觀察晶圓的離子佈植是否成功，如果離子佈植確實失 敗’便會對離子佈植機台的操作參數進行調整。 然而習知的離子佈植分析方法，由於拋光動作以及化 學藥劑蝕刻的步驟，需要花費將近一小時’十分沒有效率， 5 201005846 且由於影響化學藥劑蝕刻的變因很多，例如浸泡時間的控 制不當或是化學藥劑本身的變質等，所以要操作成功並不 十分容易，進而導致分析結果的重現性（repeatability) 不高。此外，摻雜對比（dopant contrast)為一種新的離子 佈植分析方法。但是目前而言，使用效果不良，因為對比 程度太低。 緣是，本發明人有感於上述缺失之可改善，乃特潛心 ^ 研究並配合學理之運用，終於提出一種設計合理且有效改 善上述缺失之本發明。 【發明内容】 鑒於以上之問題，本發明之主要目的為提供一種供觀 察晶圓離子佈植缺陷之方法，可以大幅降低整個分析流程 的時間以及分析結果的重現性接近1 0 0 %。 為了達到上述之目的，本發明係提供一種供觀察晶圓 I 離子佈植缺陷之方法，其步驟包括：將一片晶圓折斷成多 個晶圓片段；挑出有缺陷的晶圓片段，並將有缺陷的晶圓 片段之表面設置絕緣體（insulator);以及使用電子顯微鏡觀 察有缺陷之晶圓片段的離子佈植是否成功。 本發明另提供一種供觀察晶圓離子佈植缺陷之方法， 其步驟包括：取樣一片晶圓；將該晶圓經由分成多片的處 理，形成多個晶圓片段；從該些晶圓片段中，選出具有缺 陷的晶圓片段；於具有缺陷的晶圓片段之上表面設置絕緣 膠帶；以及將設置有絕緣膠帶之晶圓片段放置於電子顯微 201005846 鏡下’藉以觀察晶圓片段之離子佈植狀態。 本發明具有以下有益的效果：由於設置絕緣體於晶圓 片^又之表面疋恨簡單的動作，不像化學藥劑浸泡必需要很 ^經驗的工程師才能每次都能操作成功，由於操作成功率 提升’相對地使得分析結果的重現性接近1 0 0%。另一 方面’由於準備分析的晶圓樣本時不需要進行拋光以及化 學藥劑浸泡，整個分析流程所需花費的時間大幅降低呼 ❹多。 一 【實施方式】 如第一圖所示’本發明係提供一種供觀察晶圓離子佈 植缺陷之方法，其步驟包括： 1首先將片晶圓沿著晶格生長方向折斷 成多片的晶圓片段； S1 02 ··接著’由這些晶圓片段中，挑出有缺陷的 ^片段，並將具有缺陷的晶圓片段之表面貼設一絕緣膠 τ ’如此-來’絲分析離子佈植的樣本已經準備妥當； s 1 ◦ 3 ··最後，使用—電子顯微鏡觀 ^片段之離子佈植是否有成功。而電子顯微鏡的加速電 =圍0 0 0伏特〜3 〇〇〇伏特，而工作距離 範圍設疋在1.5毫米〜8毫米，而根據不同廠牌的電子顯 微鏡，其操作雜亦可能有所職，以 離子佈植的情形為準。 疋地减务出 201005846 在上述的S 1〇 2步驟中，其中該絕緣體還有其他種 類的選擇以及不同的操作方式，以下列舉幾種實施例作為 參考： ’ *(a)如第二圖所示（s 2 〇 1〜S 2 0 3 )，將絕緣膠 帶把具有缺陷之晶圓片段整個包覆住。 ⑴如第三圖所示（s 3 〇 1〜S 3 0 3 )，絕緣體可 使用光_ ’並將光阻劍塗佈於具有缺陷之晶圓片段

u)如第四圖所示（S4〇1〜s4〇3)，絕緣體可 使用介電質材料件，將該介電質材料件設置於有缺陷 的晶圓片段之表面’而介電質材料件可以選用二氧化 石夕、氮化矽或氧化鈦等。 ⑷如第五圖所示（35()1〜85()3)，絕緣體可 使用氧樹酯(EpGxy) ’並將該環氧樹醋設置於具有缺 陷之晶圓片段的表面。

種供觀察晶圓離子佈 如第六圖所示，本發明另提供一 植缺陷之方法，其步驟包括： S 6 0 1 :取樣一片晶圓； S 6 0 2 ··將該晶圓用手折斷成多個晶圓片段； S 6 0 3 :從該些晶圓片段中，選出具有缺陷的晶圓 S 6 0 4 膠帶；以及 於具有缺陷的晶圓片段之上表面貼設絕緣 8 201005846 s 6 ◦ 5 :將設置有绰续搬册 顯奸τ μ 〇 緣膠▼之晶段放置於電子 ^微鏡下，藉讀察晶㈣段之離子佈植狀態。 f上述的S 6 0 2步驟中，其中該晶圓經由分 :r=’還有其他處理方式，以下列舉幾種處理方式 S705)，可以用手 (a)如第七圖所示（$ 7 〇 ] 將晶圓劈開成多個晶圓片段。 ❹ ⑴，第八圖所示（S8〇1〜s8〇5)，可以使用 切割機將晶圓切割成多個晶圓片段。 在上述的S 6 Q 4步驟巾，其+該絕緣膠帶設置 於晶圓片段的方式，如第九圖所示（sgQi〜s9〇 也可取代為：將該絕緣膠帶包覆住具有缺陷的晶 圓片段。 如第十圖所示，本發明為何只需於具有缺陷之晶圓片 =表面設置絕緣體，便能由電子顯微鏡i觀察出晶圓片 &2的離子佈植是否成功，其實是有理論依據的。由於電 子顯微鏡1發射的電子打在晶圓片段2上後，會使得p型 半導體2 1以及N型半導體2 2發射出二次電子 (Secondary de伽n)3、4，而這些二次電子3、*會朝 向電子顯微鏡器1 1移動，當仙器！ i接受到 -次電子3、4後便可產生顯像。^而電子顯微鏡丄打在 絕緣體5的電子幾乎都累積於絕緣體5上，而這些累積於 絕緣體5上的電子會產生強大㈣場效應，進而影響這些 9 201005846

二次電子3、4的移動狀態。由於從n型半導體2 2發射 的一次電子4，需要較大的能量才能到達偵測器1 1，所 以比較容易受到強大電場的影響，導致偏移的情形比較嚴 重，因而使得偵測器1丄接受到由P型半導體2工發射出 來的二次電子3，其數量相較於由N型半導體2 2發射出 來的二次電子4來的多’在顯像上會形成一種明顯的對 比。在電子顯微鏡1下觀察該晶圓片段2，顏色較淺的區 域為P型半導體2 1，而顏色較深的區域為n型半導體2 2 :如果離子分布與正常晶圓相比後，異於正常晶圓，便 表示該晶圓片段2之離子佈植失敗。 (1) 附件一中，引線指出的二個區域，沒有很 明顯的顏色區別，無法得知離子分布的情 形。 (2) 附件二中’引線指出的二個區域，有顏色 深淺的區別，顏色較淺的區域為P型半導 體2 1，而顏色較深的區域為N型半導體

(4)

附件二中’引線指出的二個區域，顏色 淺的區別，比附件二有更明顯的對比。 附件四中’弓丨線指出的二個區域，顏色 淺的區別，比附件二有更明顯的對比。 : = 指出的二個區域，顏色 祕別，相較於附件二至附件四，有 10 201005846 明顯的對比。 (6) 附件六中，引線指出的二個區域，沒有顏 色深淺的區分，無法得知離子分布的情形。 本發明供觀察晶圓離子佈植缺陷之方法，由於設置絕 緣體5於晶圓片段2表面是很簡單的動作，不像化學藥劑 浸泡必需要很有經驗的工程師才能每次都能操作成功，由 於操作成功率提升，相對地使得分析結果的重現性接近1 A 00%。另一方面，由於準備分析樣本時不需要進行拋光 霸 以及化學藥劑浸泡，整個分析流程所需花費的時間大幅 降低許多。 以上所述者，僅為本發明其中的較佳實施例而已，並 非用來限定本發明的實施範圍，即凡依本發明申請專利範 圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。 【圖式簡單說明】 第一圖為本發明供觀察晶圓離子佈植缺陷之方法之第一 _實施例流程圖。 第二圖為本發明供觀察晶圓離子佈植缺陷之方法之第二 實施例流程圖。 第三圖為本發明供觀察晶圓離子佈植缺陷之方法之第三 實施例流程圖。 第四圖為本發明供觀察晶圓離子佈植缺陷之方法之第四 實施例流程圖。 第五圖為本發明供觀察晶圓離子佈植缺陷之方法之第五 11 201005846 實施例流程圖。 圓離子佈植缺陷之方法之第六 圓離子佈植缺陷之方法之第七 第六圖為本發明供觀察晶 貫施例流程圖。 第七圖為本發明供觀察晶 實施例流程圖。 八 第八圖為本發明供觀察晶圓離子佈植缺陷之方法 實施例流程圖。

第九圖為本發明供觀察晶圓離子佈植缺陷之方法之 實施例流程圖。 第十圖為本發明二次電子分難ρ型半導體以U型半 導體朝彳貞測器移動之示意圖。 附件一 ·晶圓表面沒有絕緣體之電子顯像圖。 附件一.晶圓表面貼設絕緣膠帶之電子顯像圖。 附件三：晶圓表面設置環氧樹酯之電子顯像圖。 附件四：包覆著絕緣膠帶的晶圓之電子顯像圖。 附件五：晶圓表面設置光阻劑之電子顯像圖。 附件六.晶圓表面設置另一種光阻劑之電子顯像圖。 【主要元件符號說明】 電子顯微鏡1 偵測器1 1 晶圓片段2 12 201005846 P型半導體2 1 N型半導體2 2 二次電子3 二次電子4 絕緣體5

Claims (1)

1. 201005846 十、申請專利範圍： 1、一種供觀察晶圓離子佈植缺陷之方法，其步驟包 括： 將一片晶圓折斷成多個晶圓片段； 挑出有缺陷的晶圓片段，並將有缺陷的晶圓片段之表 面0又置絕緣體（insulator);以及 使用電子顯微鏡觀察有缺陷之晶圓片段的離子 ❹是否成功。 2、如申請專利範圍第1項所述之供觀察晶圓離子佈 =陷之方法’其中該絕緣體為絕緣膠帶，將該絕 貼叹於有缺陷的晶圓片段之表面。 植缺:之:申第1項所述之供觀察晶圓離子佈 ，，/、巾該絕緣體為絕轉帶，將該絕緣膠帶 匕覆住有缺陷的晶圓片段。 •植二之圍第1項所述之供觀察晶圓離子佈 ,/、m緣體為光阻劑，將該光阻劑塗佈 於有缺陷的晶圓片段之表面。 阳土佈 5、 如申請專利第i項所述之供觀察晶 質材’其中該絕㈣為介電f材料件，將該介Ϊ 、枓件设置於有缺陷的晶圓片段之表面。 電 6、 如申請專利範圍第5項所述 ，方法’其中該介電質材料件圓離子佈 、如申請專利範圍第5項所述之供觀察晶圓離子佈 201005846 植缺陷之方法，其中該介電質材料件為氮化矽。 8、 如申請專利範圍第5項所述之供觀察晶圓離子佈 植缺陷之方法，其中該介電質材料件為氧化鈦。 9、 如申請專利範圍第1項所述之供觀察晶圓離子佈 植缺陷之方法，其中該絕緣體為環氧樹酯（Epoxy)。 1 0、如申請專利範圍第9項所述之供觀察晶圓離子 佈植缺陷之方法，其中該環氧樹酯設置於有缺陷的晶圓片 段之表面。 1 1、如申請專利範圍第1項所述之供觀察晶圓離子 佈植缺陷之方法，其中該電子顯微鏡的加速電壓範圍設定 為一千至三千伏特。 1 2、如申請專利範圍第1項所述之供觀察晶圓離子 佈植缺陷之方法，其中該電子顯微鏡的工作距離範圍設定 為1.5毫米至8毫米。 1 3、一種供觀察晶圓離子佈植缺陷之方法，其步驟 ❿包括： 取樣一片晶圓， 將該晶圓經由分成多片的處理，形成多個晶圓片段； 從該些晶圓片段中，選出具有缺陷的晶圓片段； 於具有缺陷的晶圓片段之上表面設置絕緣膠帶；以及 將設置有絕緣膠帶之晶圓片段放置於電子顯微鏡 下，藉以觀察晶圓片段之離子佈植狀態。 1 4、如申請專利範圍第1 3項所述之供觀察晶圓離 15 201005846 ^佈植缺陷之方法，其中該晶_手折斷成多個晶圓片 1 5、如申請專利範圍第丄3項所述之 :佈植缺陷之方法，其中該晶圓用手劈開成= 、如申請專利範圍第i 3項所述之供觀察 圓離 --- —- 、Ί穴規风曰 缺陷之方法’其中該晶圓使用切割機切割成多個晶 ❹ I專利^圍第1 3項所述之供觀察晶圓離 ==:法，其中該絕緣膠帶貼設於具有缺陷的晶 ;2 L:如申請專利範圍第13項所述之供觀察晶圓離 、"之方法’其中該絕緣膠帶包覆住具有缺陷的晶 圓片段。 16