CN111243993A - 注入机角度监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种注入机角度监控方法,包括如下:步骤一、提供测试晶圆;如果测试晶圆晶圆为新晶圆,则进行后续步骤三;如果测试晶圆为已用晶圆,则进行后续步骤二;步骤二、对测试晶圆进行去除注入杂质的处理工艺,之后进行后续步骤三;步骤三、采用测试晶圆进行注入机角度监控测试。本发明能实现测试晶圆的循环使用,能有效降低监控成本并同时保证具有极高的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体集成电路制造方法,特别是涉及一种注入机角度监控方法。
背景技术
随着集成电路技术的发展,更小的特征图形尺寸和电路器件间距对集成电路制造工艺提出了越来越严苛的挑战。在突破了传统热扩散工艺对集成电路生产的限制后,离子注入技术以其低温度、高精度、高晶圆产出量(WaferPerHour,WPH)等优点,成为集成电路制造的重要生产工艺之一。由于注入的浓度,深度,表面均匀性分布,会极大地影响器件的实际工作性能,因此对离子注入机性能的监测为保障生产稳定、高效起到了重要作用。
半导体集成电路中,晶圆(wafer)通常由单晶硅片组成,晶圆的(110)面为长程有序单晶硅结构,离子注入过程中,由于wafer中沟道效应(channelingeffect)的存在,注入角度的不同会导致离子注入深度与浓度的变化。为保证离子注入工艺的稳定性,需要以规定的角度将目标离子注入wafer中,因此对机台注入角度的监控(V-curve)是离子注入工艺监控中极为重要的一环,机台注入角度的监控通常是通过测试5片晶圆得到的5个测试结果形成的V型曲线(V-curve)来实现,故简称为V-curve监控。以瓦里安(Varian)离子注入机台为例,V-curve监控一般分为x-tilt即x方向倾斜、y-tilt即y方向倾斜,单项目单次监控需要使用连续的5片wafer,按-1°、-0.5°、0°、0.5°、1°作为不同偏转角度进行离子注入,随后量测5片wafer的热波(ThermalWave,TW)值,画出对应二次函数曲线图,二次函数曲线图中X轴为偏转角度,Y轴为热波值,对二次函数曲线进行拟合能得到对应的二次函数,还能得到二次函数曲线的对称轴,并从而得到二次函数曲线的对称轴相对于Y轴的偏移量,该偏移量即为注入机角度的偏差量,若偏差量绝对值在规格(SPEC)内,监测合格;
若超出SPEC则需要对机台进行相应的调机,之后再进行V-curve监控测试直至偏差量在规格内。
在目前的监控过程中,由于每次V-curve监控测试完成后,前次注入的掺杂离子仍然会一直留在wafer中,如果再次使用会对下次V-curve监控测试过程造成明显干扰,导致监测结果不可信,无法重复循环使用。因此每次进行V-curve监控测试过程都必须使用全新wafer,使用量大,并且利用率低。
如图1所示,是现有注入机角度监控方法中采用新晶圆进行注入机角度监控得到的V型曲线101,图1中X轴为偏转角度,Y轴为热波值;图1中还给出了拟合的二次函数即:
y=221.22x2-14.52x+6743.6
R2=0.9983
可以得到二次函数对应的对称轴为x=0.03;从而得到二次函数曲线的对称轴相对于Y轴的偏移量为Tilt=0.03,Tilt=0.03在图1中有记载。
如图2所示,是现有注入机角度监控方法中采用已用晶圆进行注入机角度监控得到的V型曲线102;图2中还给出了拟合的二次函数即:
y=238.18x2-53.072x+5145.4
R2=0.9943
可以得到二次函数对应的对称轴为x=0.11;从而得到二次函数曲线的对称轴相对于Y轴的偏移量为Tilt=0.11,Tilt=0.11在图2中有记载。Tilt=0.11会大于规格值,故测试不准确,也即当注入机台为正常时,采用已用晶圆进行注入机角度监控会得到不合格的测试结构,故测试不准确。
由上可知,现有方法中,不能采用已用晶圆进行V-curve监控测试,而是每次都采用新晶圆进行V-curve监控测试。如图3所示,是现有注入机角度监控方法中晶圆使用的流程图;可以看出,每次进行V型曲线测试即V-curve监控测试都采用新晶圆,新晶圆测试完成之后会做为已用晶圆报废。而由于V型曲线测试时离子注入机的日常监控测试或者每周测试一次,而由于每次测试都需要采用新晶圆,而且每次测试所需要的晶圆数量为5片这会大大增加晶圆的损耗,最后是晶圆的使用量非常巨大,大大增加了监控成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种注入机角度监控方法,能实现测试晶圆的循环使用,能有效降低监控成本并同时保证具有极高的可靠性。
为解决上述技术问题,本发明提供的注入机角度监控方法包括如下:
步骤一、提供测试晶圆。
如果所述测试晶圆晶圆为新晶圆,则进行后续步骤三。
如果所述测试晶圆为已用晶圆,则进行后续步骤二,所述已用晶圆为已经进行过注入机角度监控测试的晶圆且所述已用晶圆的表面形成有用于注入机角度监控的注入杂质。
步骤二、对所述测试晶圆进行去除注入杂质的处理工艺,之后进行后续步骤三。
步骤三、采用所述测试晶圆进行所述注入机角度监控测试。
进一步的改进是,所述测试晶圆的材料为单晶硅。
进一步的改进是,所述测试晶圆的正面为(110)晶面。
进一步的改进是,步骤二中的处理工艺包括如下分步骤:
步骤21、采用湿氧工艺在所述测试晶圆表面形成氧化层,所述氧化层的厚度要求将所述注入杂质的深度范围内的硅材料全部氧化,使所述注入杂质位于所述氧化层中。
步骤22、去除所述氧化层,以去除所述注入杂质。
进一步的改进是,步骤22中采用湿法刻蚀工艺去除所述氧化层。
进一步的改进是,所述湿法刻蚀工艺的刻蚀液采用稀释氢氟酸。
进一步的改进是,步骤三中所述注入机角度监控测试得到V型曲线,通过所述V型曲线监控测试结果是否合格。
进一步的改进是,步骤一中需要提供五片所述测试晶圆,以得到所述V型曲线所需要的5个测试点。
进一步的改进是,步骤三包括如下分步骤:
步骤31、设定所要监控的所述注入机的注入角度。
步骤32、设置各所述测试晶圆的偏转角度。
步骤33、依次对各偏转角度下的所述测试晶圆进行离子注入。
步骤34、对离子注入后的各所述测试晶圆进行热波测试并得到对应的热波值。
步骤35、根据各所述测试晶圆得到的热波值形成以所述偏置角度为横坐标以及以所述热波值为纵坐标的V型曲线。
进一步的改进是,步骤31中的注入角度为0度。
进一步的改进是,步骤32中的五片所述测试晶圆对应的偏转角度分别为-1°、-0.5°、0°、0.5°和1°。
进一步的改进是,步骤35中还包括对所述V型曲线进行拟合并得到所述V型曲线的对称轴的步骤。
进一步的改进是,所述对称轴和横坐标为0°的Y轴之间的偏移量为所述注入角度的偏差量。
进一步的改进是,如果所述注入角度的偏差量在合格范围内,则所述V型曲线监控测试结果合格。
进一步的改进是,如果所述注入角度的偏差量超出合格范围,则所述V型曲线监控测试结果为不合格。
所述V型曲线监控测试结果不合格时,则调整所述注入机的注入角度,之后重复步骤一至步骤三,直至所述V型曲线监控测试结果合格。
本发明在注入机角度监控过程中,对已用晶圆进行了去除注入杂质的处理工艺,之后再采用已用晶圆进行注入机角度监控测试,这样能采用已用晶圆进行高可靠性的注入机角度监控测试,所以本发明能实现测试晶圆的循环使用,由于每次注入机角度监控测试中需要采用5片测试晶圆,而且注入机台通常需要每天或每周进行一次注入机角度监控测试,故和现有技术相比,本发明能节省大量的新晶圆的投入,故能有效降低监控成本并同时保证具有极高的可靠性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明:
图1是现有注入机角度监控方法中采用新晶圆进行注入机角度监控得到的V型曲线;
图2是现有注入机角度监控方法中采用已用晶圆进行注入机角度监控得到的V型曲线;
图3是现有注入机角度监控方法中晶圆使用的流程图;
图4是本发明实施例注入机角度监控方法的流程图;
图5是本发明实施例注入机角度监控方法中晶圆使用的流程图;
图6是本发明实施例注入机角度监控方法中采用已用晶圆进行注入机角度监控得到的V型曲线。
具体实施方式
如图4所示,是本发明实施例注入机角度监控方法的流程图;本发明实施例注入机角度监控方法包括如下:
步骤一、提供测试晶圆。
本发明实施例中,所述测试晶圆的材料为单晶硅。
所述测试晶圆的正面为(110)晶面。
如果所述测试晶圆晶圆为新晶圆,则进行后续步骤三。
如果所述测试晶圆为已用晶圆,则进行后续步骤二,所述已用晶圆为已经进行过注入机角度监控测试的晶圆且所述已用晶圆的表面形成有用于注入机角度监控的注入杂质。
步骤二、对所述测试晶圆进行去除注入杂质的处理工艺,之后进行后续步骤三。
本发明实施例中,步骤二中的处理工艺包括如下分步骤:
步骤21、采用湿氧工艺在所述测试晶圆表面形成氧化层,所述氧化层的厚度要求将所述注入杂质的深度范围内的硅材料全部氧化,使所述注入杂质位于所述氧化层中。
步骤22、去除所述氧化层,以去除所述注入杂质。较佳选择为,步骤22中采用湿法刻蚀工艺去除所述氧化层。所述湿法刻蚀工艺的刻蚀液采用稀释氢氟酸。
步骤三、采用所述测试晶圆进行所述注入机角度监控测试。
本发明实施例中,步骤三中所述注入机角度监控测试得到V型曲线,通过所述V型曲线监控测试结果是否合格。
步骤一中需要提供五片所述测试晶圆,以得到所述V型曲线所需要的5个测试点。
步骤三包括如下分步骤:
步骤31、设定所要监控的所述注入机的注入角度。例如,步骤31中的注入角度为0度。
步骤32、设置各所述测试晶圆的偏转角度。
较佳为,五片所述测试晶圆对应的偏转角度分别为-1°、-0.5°、0°、0.5°和1°。
步骤33、依次对各偏转角度下的所述测试晶圆进行离子注入。
步骤34、对离子注入后的各所述测试晶圆进行热波测试并得到对应的热波值。
步骤35、根据各所述测试晶圆得到的热波值形成以所述偏置角度为横坐标以及以所述热波值为纵坐标的V型曲线。如图6所示,是本发明实施例注入机角度监控方法中采用已用晶圆进行注入机角度监控得到的V型曲线103。
步骤35中还包括对所述V型曲线进行拟合并得到所述V型曲线的对称轴的步骤。图6中还显示了拟合的二次函数即:
y=392.05x2-27.2x+4884.9
R2=0.9946
可以得到二次函数对应的对称轴为x=0.03;从而得到二次函数曲线的对称轴相对于Y轴的偏移量为Tilt=0.03,Tilt=0.03在图6中有记载,显然,采用已用晶圆得到的偏移量和图1中采用的新晶圆得到的漂移量接近,故采用已用晶圆依然能具有较高的可靠性。
所述对称轴和横坐标为0°的Y轴之间的偏移量为所述注入角度的偏差量。如果所述注入角度的偏差量在合格范围内,则所述V型曲线监控测试结果合格,这样所述注入机台就能进行后续的正常的离子注入工艺,通常为对形成有产品的晶圆进行离子注入。
如果所述注入角度的偏差量超出合格范围,则所述V型曲线监控测试结果为不合格。所述V型曲线监控测试结果不合格时,则调整所述注入机的注入角度,之后重复步骤一至步骤三,直至所述V型曲线监控测试结果合格。
本发明实施例在注入机角度监控过程中,对已用晶圆进行了去除注入杂质的处理工艺,之后再采用已用晶圆进行注入机角度监控测试,这样能采用已用晶圆进行高可靠性的注入机角度监控测试,所以本发明实施例能实现测试晶圆的循环使用。如图5所示,是本发明实施例注入机角度监控方法中晶圆使用的流程图;可以看出,本发明实施例方法仅需提供初次测试时所需要的新晶圆,之后在每次V型曲线测试完成之后,都对已用晶圆进行去除杂质处理的步骤,之后再采用已用晶圆进行V型曲线测试,所以实现了晶圆的循环使用。由于每次注入机角度监控测试中需要采用5片测试晶圆,而且注入机台通常需要每天或每周进行一次注入机角度监控测试,故和现有技术相比,本发明实施例能节省大量的新晶圆的投入,故能有效降低监控成本并同时保证具有极高的可靠性。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明,但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下,本领域的技术人员还可做出许多变形和改进,这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种注入机角度监控方法,其特征在于,包括如下:
步骤一、提供测试晶圆;
如果所述测试晶圆晶圆为新晶圆,则进行后续步骤三;
如果所述测试晶圆为已用晶圆,则进行后续步骤二,所述已用晶圆为已经进行过注入机角度监控测试的晶圆且所述已用晶圆的表面形成有用于注入机角度监控的注入杂质;
步骤二、对所述测试晶圆进行去除注入杂质的处理工艺,之后进行后续步骤三;
步骤三、采用所述测试晶圆进行所述注入机角度监控测试。
2.如权利要求1所述的注入机角度监控方法,其特征在于:所述测试晶圆的材料为单晶硅。
3.如权利要求2所述的注入机角度监控方法,其特征在于:所述测试晶圆的正面为(110)晶面。
4.如权利要求2所述的注入机角度监控方法,其特征在于:步骤二中的处理工艺包括如下分步骤:
步骤21、采用湿氧工艺在所述测试晶圆表面形成氧化层,所述氧化层的厚度要求将所述注入杂质的深度范围内的硅材料全部氧化,使所述注入杂质位于所述氧化层中;
步骤22、去除所述氧化层,以去除所述注入杂质。
5.如权利要求4所述的注入机角度监控方法,其特征在于:步骤22中采用湿法刻蚀工艺去除所述氧化层。
6.如权利要求5所述的注入机角度监控方法,其特征在于:所述湿法刻蚀工艺的刻蚀液采用稀释氢氟酸。
7.如权利要求1所述的注入机角度监控方法,其特征在于:步骤三中所述注入机角度监控测试得到V型曲线,通过所述V型曲线监控测试结果是否合格。
8.如权利要求7所述的注入机角度监控方法,其特征在于:步骤一中需要提供五片所述测试晶圆,以得到所述V型曲线所需要的5个测试点。
9.如权利要求8所述的注入机角度监控方法,其特征在于:步骤三包括如下分步骤:
步骤31、设定所要监控的所述注入机的注入角度;
步骤32、设置各所述测试晶圆的偏转角度;
步骤33、依次对各偏转角度下的所述测试晶圆进行离子注入;
步骤34、对离子注入后的各所述测试晶圆进行热波测试并得到对应的热波值;
步骤35、根据各所述测试晶圆得到的热波值形成以所述偏置角度为横坐标以及以所述热波值为纵坐标的V型曲线。
10.如权利要求9所述的注入机角度监控方法,其特征在于:步骤31中的注入角度为0度。
11.如权利要求9所述的注入机角度监控方法,其特征在于:步骤32中的五片所述测试晶圆对应的偏转角度分别为-1°、-0.5°、0°、0.5°和1°。
12.如权利要求11所述的注入机角度监控方法,其特征在于:步骤35中还包括对所述V型曲线进行拟合并得到所述V型曲线的对称轴的步骤。
13.如权利要求12所述的注入机角度监控方法,其特征在于:所述对称轴和横坐标为0°的Y轴之间的偏移量为所述注入角度的偏差量。
14.如权利要求13所述的注入机角度监控方法,其特征在于:如果所述注入角度的偏差量在合格范围内,则所述V型曲线监控测试结果合格。
15.如权利要求13所述的注入机角度监控方法,其特征在于:如果所述注入角度的偏差量超出合格范围,则所述V型曲线监控测试结果为不合格;
所述V型曲线监控测试结果不合格时,则调整所述注入机的注入角度,之后重复步骤一至步骤三,直至所述V型曲线监控测试结果合格。
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