[发明专利]一种在线监测离子损伤的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，涉及半导体制造中所使用的高能离子工艺，尤其涉及一种在线检测由该高能离子工艺所带来的离子损伤的方法。

背景技术

在半导体制造过程中，经常使用高能量的离子（即高能离子）来实现多种半导体工艺过程，例如，等离子刻蚀、离子注入工艺等，均使用高能离子来作用于晶圆表面。并且，半导体业界已经认识，高能离子工艺虽然具有很多优点并已经广泛使用，但是，其存在的弊端是，高能离子工艺处理后，会给晶圆表面直接带来损伤，并会在晶圆表面残留表面电荷（即表面电荷），该残留表面电荷也可能会带来残留电荷损伤；这些损伤均是直接或间接地有高能离子工艺所导致，因此，在本文中统称为“离子损伤”。

明显地，高能离子工艺所带来的离子损伤会影响所生产的器件的性能稳定性、可靠性等。业界也一直追求减小其离子损伤，例如，中国专利申请号为CN200810207334.0、名称为“减少等离子刻蚀工艺的残留方法”的专利中，提出了减少残留表面电荷，以降低离子损伤。但是，各种各样的减少离子损伤的方法中，是难以完全避免离子损伤的，因此，在高能离子工艺中，如果能够在线检测反映出高能离子工艺的损伤，是可以通过在预定范围内调整工艺参数来减小离子损伤的。

但是，现有技术中，在高能离子工艺实际应用于半导体制造中时，高能离子工艺完成后难以实现在线检测，一般是需要等到整体工艺完成之后、或者等到形成适用于测试机台测试的结构之后，通过对器件结构进行电学参数测试，根据分析异常的电学参数，由电学原理推断是否因工艺中离子能量过高而导致了表面电荷积累等离子损伤，然后再根据分析结果调整工艺。这种方法具有如下缺点：（一）只能在器件结构形成后才可以测量，通过电学参数反推高能离子对晶圆表面的损伤，不能实现直接地在线检测，如果某一高能离子工艺步骤的离子损伤影响大，需要其他许多工艺步骤完成后才可能获知其结果并才可以采取改进措施，明显地，易导致良率降低、成本增高，并且耗时长，无法及时监控离子损伤；（二）高能离子工艺完成后、检测之前，还引入了许多其他工艺步骤，容易导致测试结果不准确，或者难以判断测试结果的不正常是否由于高能离子工艺步骤所导致。

有鉴于此，有必要提出一种直接地在线监测离子损伤的方法。

发明内容

本发明的目的之一在于，实现直接地在线检测高能离子工艺所导致的离子损伤。

本发明的又一目的在于，提高离子损伤的检测准确性，并缩短检测时间、降低检测成本。

为实现以上目的或者其他目的，本发明提供一种在线监测离子损伤的方法，其包括以下步骤：

在晶圆上生成介质层以制备形成测试晶圆；

所述测试晶圆与生产晶圆在基本相同工艺条件下完成高能离子工艺步骤；

测量所述测试晶圆的界面缺陷、和残留表面电荷量和/或表面电压参数；以及

基于所述界面缺陷、和残留表面电荷量和/或表面电压参数判断所述测试晶圆的离子损伤程度，以反映所述生产晶圆在所述高能离子工艺步骤形成的离子损伤。

按照本发明一实施例的在线监测离子损伤的方法，其中，完成所述高能离子工艺步骤中，将所述测试晶圆与所述生产晶圆在同一条件下同时完成所述高能离子工艺步骤。

按照本发明又一实施例的在线监测离子损伤的方法，其中，完成所述高能离子工艺步骤中，模拟所述生产晶圆的高能离子工艺步骤的工艺条件，使所述测试晶圆置于基本同于所述生产晶圆对应的工艺条件下进行高能离子工艺步骤。

在之前所述任一实施例的在线监测离子损伤的方法中，优选地，所述介质层大于或等于500埃。

在之前所述任一实施例的在线监测离子损伤的方法中，优选地，所述高能离子工艺为等离子刻蚀或者离子注入。

在之前所述任一实施例的在线监测离子损伤的方法中，所述高能离子工艺为等离子刻蚀，所述生产晶圆上的介质层被等离子刻蚀以构图形成沟槽。

在之前所述任一实施例的在线监测离子损伤的方法中，优选地，所述测试晶圆上的介质层的材料和/或制备方法分别对应与所述生产晶圆上的介质层的材料和/或制备方法相同。

在之前所述任一实施例的在线监测离子损伤的方法中，优选地，所述测量步骤中所使用的测量设备可以为QUANTOX XP 200。

按照本发明还一实施例的在线监测离子损伤的方法，其中，在完成高能离子工艺步骤之后、测量步骤之前，还包括步骤：

将所述测试晶圆置放一段时间以稳定其残留表面电荷。