CN102779769A - 测算半导体器件井区注入离子横向扩散能力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种测算半导体器件井区注入离子横向扩散能力的方法，包括以下步骤：步骤1，建立测试模块，所述模块上的活动区包括由浅沟道隔离隔开的P井区和N井区；步骤2，模拟制程结构，设置井区的钨连接孔；步骤3，进行离子注入，所述P井区或N井区只注入第一道离子；步骤4，对测试模块进行扫描，得到钨连接孔的明暗图。本发明为半导体器件的井区优化提供参考，为良率提升提供了保障，且方法简便易行。

Description

测算半导体器件井区注入离子横向扩散能力的方法
技术领域
本发明属于半导体领域，涉及一种测算离子扩散能力的方法，尤其涉及一种测算半导体器件井区注入离子横向扩散能力的方法。
背景技术
半导体器件井区的优劣对半导体器件起到关键作用，当器件做到55nm以下时，对井区的控制尤其重要。有很多因素会对半导体器件的井区产生影响，如注入离子的剂量，深度，角度，以及离子自身扩散等。而由于缺少对离子自身扩散能力的有效评估方法，所以难以控制其对器件的影响。
注入到井区的离子，在后续晶格修复热退火过程中，会沿着被破坏的晶格扩散，且大多为横向扩散。而离子的横向扩散对器件性能危害很大，比如N型井区的离子在热作用下扩散到P型井区，会严重影响NMOSFET器件的性能。其离子扩散区域将会与PMOSFET产生漏电。
目前针对井区离子的横向扩散，大多通过晶圆验收测试（wafer acceptance test，WAT）以及电性测试进行，由于后续的诸多制程均会对WAT 以及电性测试结果产生影响，很难精确测定其横向扩散能力，而且加长了制程循环时间。
因此本领域的技术人员致力于开发一种能有效测算半导体器件井区注入离子横向扩散能力的方法。
发明内容
鉴于上述现有技术中的问题，本发明所要解决的技术问题是现有的技术缺乏有效测算半导体器件井区注入离子横向扩散能力的方法。
本发明的一种测算半导体器件井区注入离子横向扩散能力的方法，包括以下步骤：
步骤1，建立测试模块，所述模块上的活动区包括由浅沟道隔离隔开的P井区和N井区；
步骤2，模拟制程结构，设置井区的钨连接孔；
步骤3，进行离子注入，所述P井区或N井区只注入第一道离子；
步骤4，对测试模块进行扫描，得到钨连接孔的明暗图。
在本发明的一个较佳实施方式中，所述活动区的大小为20umx50um。
在发明的另一较佳实施方式中，所述浅沟道隔离的底部宽度为200~300nm。
在发明的另一较佳实施方式中，所述步骤3中在所述P井区只注入第一道离子，如果所述步骤4中NMOSFET的钨连接孔明亮则离子扩散到N井区；如果所述步骤4中NMOSFET的钨连接孔灰暗则离子未扩散到N井区。
在发明的另一较佳实施方式中，所述步骤4中应用电子束缺陷扫描仪对测试模块进行扫描。
在发明的另一较佳实施方式中，还包括步骤5，将浅沟道隔离的底部宽度与所述钨连接孔的明暗图进行比较从而得到离子的扩散能力。
本发明通过建立测试模块，模拟实际制程中器件结构，并根据所需调整注入离子的条件。然后应用电子束缺陷扫描仪进行检查，根据测试模块与扫描结果测算井区离子的横向扩散能力，从而为半导体器件的井区优化提供参考，为良率提升提供了保障。本发明是方法简便易行。
附图说明
图1是本发明的实施例的流程图；
图2a是未受到N井区离子扩散影响的钨连接孔亮度示意图；
图2b是为受N井区离子扩散影响的钨连接孔亮度示意图。
具体实施方式
在本发明的实施例的测算半导体器件井区注入离子横向扩散能力的方法中，图1中所示，包括以下步骤：
步骤1，建立测试模块。在模块上划分出不同组别一定面积的活动区（AA），比如大小为20umx50um。在这些AA上，间隔划分P井区与N井区，P井与N井之间由浅沟道隔离（STI）隔开，将STI的底部宽度在实际制程基础上做不同窗口。比如假设实际STI宽度为250nm，那么可以分别做200至300的等分的十个窗口，此种测试模块可以根据需要铺设在晶圆上。确定其他条件前提下，改变想要测算井区离子注入的条件。
步骤2，模拟实际制程结构，设置井区的钨连接孔，并进行适当简化。比如简化成主要有P井区和N井区组成的器件分布与结构。将结构进行简化的目的是去除其他因素的干扰。
步骤3，根据需要调整井区离子注入条件。如选择测算P井第一道离子注入制程的离子横向扩散能力，可以将其他条件按实际制程进行，而P井区只注入第一道离子。
步骤4，应用电子束缺陷扫描仪进行检查。当制程跑到钨连接孔时，应用电子束缺陷扫描仪(E-beam)对测试模块进行扫描。如图2a和2b中所示，其中1为N井区，11为N井区的钨连接孔，2为浅沟道隔离，3为P井区，31为P井区的钨连接孔。正常情况下，如图2a中所示，NMOSFET的钨连接孔31在E-beam正负载条件下为灰暗，而PMOSFET的钨连接孔11为明亮，但是如果P井离子扩散到N井区域，如图2b中所示，则会是NMOSFET的钨连接孔31产生漏电（Leakage）而变为明亮。
步骤5，根据由于这种变化，并结合步骤1安排的STI底部宽度就可以最终得到P井区离子横向扩散的能力。
本发明的实施例通过建立测试模块，模拟实际制程中器件结构，并根据所需调整注入离子的条件。然后应用电子束缺陷扫描仪进行检查，根据测试模块与扫描结果测算井区离子的横向扩散能力，从而为半导体器件的井区优化提供参考，为良率提升提供了保障。本发明是方法简便易行。
本方法可以应用于井区离子注入条件的窗口，从而优化器件性能。测算优化后的器件的leakage问题是否得到了有效解决。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种测算半导体器件井区注入离子横向扩散能力的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，建立测试模块，所述模块上的活动区包括由浅沟道隔离隔开的P井区和N井区；
步骤2，模拟制程结构，设置井区的钨连接孔；
步骤3，进行离子注入，所述P井区或N井区只注入第一道离子；
步骤4，对测试模块进行扫描，得到钨连接孔的明暗图。
2.如权利要求1所述的测算半导体器件井区注入离子横向扩散能力的方法，其特征在于，所述活动区的大小为20umx50um。
3.如权利要求2所述的测算半导体器件井区注入离子横向扩散能力的方法，其特征在于，所述浅沟道隔离的底部宽度为200~300nm。
4.如权利要求1所述的测算半导体器件井区注入离子横向扩散能力的方法，其特征在于，所述步骤3中在所述P井区只注入第一道离子，如果所述步骤4中NMOSFET的钨连接孔明亮则离子扩散到N井区；如果所述步骤4中NMOSFET的钨连接孔灰暗则离子未扩散到N井区。
5.如权利要求1所述的测算半导体器件井区注入离子横向扩散能力的方法，其特征在于，所述步骤4中应用电子束缺陷扫描仪对测试模块进行扫描。
6.如权利要求1所述的测算半导体器件井区注入离子横向扩散能力的方法，其特征在于，还包括步骤5，将浅沟道隔离的底部宽度与所述钨连接孔的明暗图进行比较从而得到离子的扩散能力。
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