CN105977181A - 监控离子注入设备品质的方法以及离子注入方法 - Google Patents

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张凌越
朱云
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Abstract

本发明提供了一种监控离子注入设备品质的方法以及离子注入方法。本发明的监控离子注入设备品质的方法包括：第一步骤：选择一个光片为监控晶圆；第二步骤：在炉管中使监控晶圆表面生长氧化物膜厚；第三步骤：采用离子注入设备对生长有氧化物膜厚的监控晶圆执行离子注入；第四步骤：在离子注入之后对监控晶圆进行测试以得到表面电荷的数据；第五步骤：根据得到的表面电荷的数据来判断监控离子注入设备品质。

Description

监控离子注入设备品质的方法以及离子注入方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种监控离子注入设备品质的方法，而且涉及一种采用了该监控离子注入设备品质的方法的离子注入方法。
背景技术
离子注入工艺是半导体制造过程中常用的工艺。基本上，几乎所有集成电路的制造都会用到离子注入工艺。离子注入的原理是，离子是原子或分子经过离子化后形成的，即等离子体；等离子体带有一定量的电荷。可通过电场对离子进行加速，并利用磁场使其运动方向改变，这样就可以控制离子以一定的能量进入晶圆内部达到掺杂的目的。
PFS(Plasma Flood System，也称为淹没式等离子体***或等离子淋浴***)和PFG(Plasma Flood Gun，也称为淹没式等离子体枪或等离子淋浴枪)的功能是产生带负电荷的电子来中和晶圆表面过多的正离子，以此来防止由于正电荷积累导致的晶圆损伤。目前尚无有效直接监控离子注入设备(等离子淋浴***PFS/等离子淋浴枪PFG)的品质的方法。图1示意性地示出了等离子淋浴***PFS的总体结构功能示意图。
产品在等离子淋浴***PFS/等离子淋浴枪PFG状况不好的状况下生产会造成不能产生足够的电子中和晶圆表面的所积累的过多的正离子，从而会造成电荷击穿影响器件的性能并影响最终测试结果，故离子注入过程中对等离子淋浴***PFS/等离子淋浴枪PFG的状况的监控至关重要。
对于离子注入制程机台来说，等离子淋浴***PFS/等离子淋浴枪PFG异常的状况会影响晶圆品质，例如，对于MOS器件而言，如果等离子淋浴***PFS/等离子淋浴枪PFG状态有问题，则MOS器件容易发生栅极氧化层的击穿；具体地，图2中的虚线框示意性地示出了标示了容易发生击穿部位的基本MOS器件截面结构示意图。
目前，尚无有效直接监控晶圆在离子注入中等离子淋浴***PFS/等离子淋浴枪PFG状况的方法。
因此，希望能够提供一种能够有效地监控诸如等离子淋浴***PFS/等离子淋浴枪PFG之类的离子注入设备的品质的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够有效地监控诸如等离子淋浴***PFS/等离子淋浴枪PFG之类的离子注入设备的品质的方法。
为了实现上述技术目的，根据本发明的一方面，提供了一种监控离子注入设备品质的方法，包括：
第一步骤：选择一个光片为监控晶圆；
第二步骤：在炉管中使监控晶圆表面生长氧化物膜厚；
第三步骤：采用离子注入设备对生长有氧化物膜厚的监控晶圆执行离子注入；
第四步骤：在离子注入之后对监控晶圆进行测试以得到表面电荷的数据；
第五步骤：根据得到的表面电荷的数据来判断监控离子注入设备品质。
优选地，在所述监控离子注入设备品质的方法中，所述监控离子注入设备是等离子淋浴***。
优选地，在所述监控离子注入设备品质的方法中，所述监控离子注入设备等离子淋浴枪。
优选地，在所述监控离子注入设备品质的方法中，在第五步骤中，根据表面电荷的数据的变化来判断监控离子注入设备品质。
优选地，在所述监控离子注入设备品质的方法中，所述光片是硅光片。
优选地，在所述监控离子注入设备品质的方法中，所述氧化物膜厚的膜厚为
优选地，在所述监控离子注入设备品质的方法中，在第三步骤中，注入的离子是砷离子。
优选地，在所述监控离子注入设备品质的方法中，在第三步骤中，离子注入时采用的电压为20千伏电压。
优选地，在所述监控离子注入设备品质的方法中，在第三步骤中，离子注入时采用的离子剂量为5E15离子/平方厘米。
通过采用本发明的监控离子注入设备品质的方法，能够及时直接地监测到诸如等离子淋浴***PFS/等离子淋浴枪PFG之类的离子注入设备是否适合晶圆生产的状况。
根据本发明的另一方面，本发明还提供一种采用了上述监控离子注入设备品质的方法的离子注入方法。由此，采用了上述监控离子注入设备品质的方法，因此，本发明的离子注入方法可以及时直接地监测到诸如等离子淋浴***PFS/等离子淋浴枪PFG之类的离子注入设备是否适合晶圆生产的状况，从而提高离子注入的品质以及产生的半导体器件和半导体电路的性能。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1示意性地示出了等离子淋浴***PFS的总体结构功能示意图。
图2示意性地示出了标示了容易发生击穿部位的基本MOS器件截面结构示意图。
图3示意性地示出了根据本发明优选实施例的监控离子注入设备品质的方法的流程图。
图4示意性地示出了根据本发明优选实施例的监控离子注入设备品质的方法得到的表面电荷导致的表面电压值Vs。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
图3示意性地示出了根据本发明优选实施例的监控离子注入设备品质的方法的流程图。例如，所述监控离子注入设备是等离子淋浴***PFS或者等离子淋浴枪PFG。
具体地，如图3所示，根据本发明优选实施例的监控离子注入设备品质的方法包括：
第一步骤S1：选择一个光片(Bare Wafer)为监控晶圆；例如，所述光片是硅光片。
第二步骤S2：在炉管中使监控晶圆表面生长氧化物膜厚；例如，氧化物膜厚的膜厚为
第三步骤S3：在正常半导体制造工艺中，采用诸如等离子淋浴***PFS/等离子淋浴枪PFG之类的离子注入设备对生长有氧化物膜厚的监控晶圆执行离子注入；
例如，在第三步骤S3中，注入的离子是砷离子。而且例如，在第三步骤S3中，离子注入时采用的电压为20千伏电压(KeV)。而且例如，在第三步骤S3中，离子注入时采用的离子剂量为5E15离子/平方厘米。
第四步骤S4：在离子注入之后对监控晶圆进行测试以得到表面电荷的数据。例如，在第四步骤S4中，可以采用QUANTOX工具进行测试以得到表面电荷的数据。
第五步骤S5：根据得到的表面电荷的数据来判断监控离子注入设备品质。例如，表面电荷的数据可以是表面电荷导致的表面电压值Vs(如图4所示)。
具体地，在第五步骤S5中，根据表面电荷的数据的变化来判断监控离子注入设备品质。
例如，图4示意性地示出了根据本发明优选实施例的监控离子注入设备品质的方法得到的表面电荷导致的表面电压值Vs(其中，横坐标表示时间，纵坐标表示表面电压值Vs)。
如图4所示，在曲线的前半段，例如等离子淋浴***PFS打开并持续打开30天(L1)，随后表面电荷的数据发生突然上升(L2)，随后等离子淋浴***PFS关闭，由此表面电荷的数据变得基本保持不变(L3)。
根据本发明优选实施例的监控离子注入设备品质的方法能够及时直接地监测到诸如等离子淋浴***PFS/等离子淋浴枪PFG之类的离子注入设备是否适合晶圆生产的状况。
根据本发明的另一具体实施例，本发明还提供一种采用了根据本发明优选实施例的监控离子注入设备品质的方法的离子注入方法。由此，采用了根据本发明优选实施例的监控离子注入设备品质的方法，因此，本发明的离子注入方法可以及时直接地监测到诸如等离子淋浴***PFS/等离子淋浴枪PFG之类的离子注入设备是否适合晶圆生产的状况，从而提高离子注入的品质以及产生的半导体器件和半导体电路的性能。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种监控离子注入设备品质的方法，其特征在于包括：
第一步骤：选择一个光片为监控晶圆；
第二步骤：在炉管中使监控晶圆表面生长氧化物膜厚；
第三步骤：采用离子注入设备对生长有氧化物膜厚的监控晶圆执行离子注入；
第四步骤：在离子注入之后对监控晶圆进行测试以得到表面电荷的数据；
第五步骤：根据得到的表面电荷的数据来判断监控离子注入设备品质。
2.根据权利要求1所述的监控离子注入设备品质的方法，其特征在于，所述监控离子注入设备是等离子淋浴***。
3.根据权利要求1所述的监控离子注入设备品质的方法，其特征在于，所述监控离子注入设备等离子淋浴枪。
4.根据权利要求1至3之一所述的监控离子注入设备品质的方法，其特征在于，在第五步骤中，根据表面电荷的数据的变化来判断监控离子注入设备品质。
5.根据权利要求1至3之一所述的监控离子注入设备品质的方法，其特征在于，所述光片是硅光片。
6.根据权利要求1至3之一所述的监控离子注入设备品质的方法，其特征在于，所述氧化物膜厚的膜厚为
7.根据权利要求1至3之一所述的监控离子注入设备品质的方法，其特征在于，在第三步骤中，注入的离子是砷离子。
8.根据权利要求1至3之一所述的监控离子注入设备品质的方法，其特征在于，在第三步骤中，离子注入时采用的电压为20千伏电压。
9.根据权利要求1至3之一所述的监控离子注入设备品质的方法，其特征在于，在第三步骤中，离子注入时采用的离子剂量为5E15离子/平方厘米。
10.一种采用了根据权利要求1至9之一所述的监控离子注入设备品质的方法的离子注入方法。
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