[发明专利]一种离子注入机钨金属污染的监控方法

说明书

本发明提出一种离子注入机钨金属污染的监控方法，包括下列步骤：测量BF2+的质谱分析曲线，并获取所述BF2+质谱分析曲线的最大束流值；测量WF++的质谱分析曲线，并获取所述WF++质谱分析曲线的最大束流值；计算所述WF++质谱分析曲线的最大束流值与所述BF2+质谱分析曲线的最大束流值的比值，从而得到在BF2+注入时钨金属污染的比例。本发明提出的离子注入机钨金属污染的监控方法，与通常电感耦合等离子体分析仪(ICPMS)量测控片的金属含量来对金属钨进行监控的方法相比，可以较快完成金属污染监控，节省时间、无需消耗控片晶圆、测试稳定性好，能够更好，更快的对离子注入机进行金属钨监控，降低监控成本。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，且特别涉及一种离子注入机钨金属污染的监控方法。

背景技术

随着集成电路技术的发展，需要更小的特征图形尺寸和更近的电路器件间距。传统热扩散对先进集成电路的生产有所限制。其所受限之处在于横向扩散、超浅结、粗劣的掺杂控制、表面污染的干涉以及位错的产生。

离子注入技术则克服了扩散的上述限制，同时也提供了额外的优势。离子注入过程中没有侧向扩散，工艺在接近室温下进行，杂质原子被置于晶圆表面的下面，同时使得宽范围浓度的掺杂成为可能。有了离子注入，可以对晶圆内掺杂的位置和数量进行更好的控制。因此，离子注入技术在半导体制造技术中占有重要的地位。扩散是一个化学过程，而离子注入是一个物理过程。离子注入工艺采用气态和固态的杂质源材料。在离子注入过程中，掺杂原子被离化、分离、加速(获取动能)，形成离子束流，扫过晶圆。杂质原子对晶圆进行物理轰击，进入晶圆表面并在表面以下停止。

离子注入机是用于离子注入工艺的设备，是多个极为复杂精密的子系统的集成。通常分为气体系统、电机系统、真空系统、控制系统和最重要的射线系统。射线系统又包含了离子源、萃取电极、质谱仪、加速系统、注入系统及终端分析系统。掺杂物质在离子源电离后通过萃取电极及质谱仪筛选后，在加速系统加速后注入到终端晶圆上。在离子注入工艺中，原子数量(注入剂量)是由离子束流密度(每平方厘米面积上的离子数量)和注入时间来决定的。通过测量离子电流可严格控制剂量。

离子束流在经过多个系统后，难免会带有金属杂质离子污染物，这些金属污染物可能随着离子束流最终注入到晶圆中，造成晶圆的金属污染，对最终集成电路产品品质造成影响。特别是一些COMS图像传感器等器件，对金属污染的要求非常高。严重的金属污染会造成产品的良率损失。目前离子注入机的离子源腔、灯丝、阴极等组件材质通常为金属钨，因此钨的金属污染在注入机中较为常见。

目前对离子注入机通常通过电感耦合等离子体分析仪(ICPMS)量测控片的金属含量来对金属钨进行监控，但ICPMS测试存在测试时间较长、成本高、容易受控片品质影响、测试稳定性较差等缺点，如何准确及时的监控金属钨污染是一个难题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明目的在于克服现有监控技术存在的上述缺陷，提供一种离子注入机钨金属污染的监控方法。通过离子注入机的质谱仪和法拉第电流探测器直接测量WF++的质谱分析曲线和BF2+的质谱分析曲线，由于注入剂量是由注入束流大小与注入时间决定，取两个质谱分析曲线的最大束流值进行比较，可以得出在BF2+注入时钨金属污染的比例，达到实时监控钨金属污染的目的。

为了达到上述目的，本发明提出一种离子注入机钨金属污染的监控方法，包括下列步骤：

测量BF2+的质谱分析曲线，并获取所述BF2+质谱分析曲线的最大束流值；

测量WF++的质谱分析曲线，并获取所述WF++质谱分析曲线的最大束流值；

计算所述WF++质谱分析曲线的最大束流值与所述BF2+质谱分析曲线的最大束流值的比值，从而得到在BF2+注入时钨金属污染的比例。

进一步的，所述BF2+离子束流的原子量设定为49±0.5，能量范围为10到35KeV，束流大小范围为3到15mA。