[发明专利]一种监测离子注入设备性能的方法

说明书

本发明提供了一种监测离子注入设备性能的方法，其中，提供一待测晶圆，待测晶圆放置离子注入设备的反应腔体中；包括以下步骤：提供一离子束，离子束中包括第一离子以及第二离子；控制离子束的偏转半径使第一离子与第二离子分离，以将第一离子注入晶圆中；检测晶圆中的第二离子的含量是否超过一标准值，并在检测出的含量大于标准值时判断离子设备出现性能故障。其技术方案的有益效果在于，通过在于离子束中掺杂第二离子，进而在控制偏转半径使离子束中的第一离子注入晶圆，而第二离子则不会注入晶圆内若检测到晶圆中的第二离子的含量超过标准值，则说明此时的离子设备存在性能故障，具体表现在离子设备的分析磁场中解析力存在问题。

技术领域

本发明涉及半导体制备领域，尤其涉及一种监测离子注入设备性能的方法。

背景技术

高集成度电路的发展需要更小的特征图形尺寸和更近的电路器件间距。而热扩散对先进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。常用的离子注入可包括中电流离子注入、高电流离子注入和高能离子注入。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。在离子注入的过程中，由于入射离子的碰撞，晶圆晶体结构会受到损伤。修复晶体损伤可以通过对晶圆的加热退火来实现。

离子注入后的晶圆变化可能来自多种因素：离子注入机分析磁场的解析力，产生的束流的均匀性、电压的变化、扫描的变化以及机械系统的问题。这些潜在问题有可能导致比扩散工艺更大的方块电阻的变化。

随着半导体制造技术的不断发展，对离子注入机的工艺稳定性有了更高的要求。如何有效地监控离子注入机，准确地反映离子注入机的状况以及发生故障的原因，对保持现有半导体制造工艺的稳定性和对新工艺的研发具有重要意义。

目前对离子注入工艺质量的评估方法，一种方法是采用热波探测仪(TW)来检测注入后晶圆的表面损伤。但这种检测手段只能表征晶圆表面的状况，对注入离子的类别无法监控，因而具有一定的局限性。另外一种常用的监控方法是对离子注入后的晶圆在进行高温退火后，采用四探针测试仪量测晶圆离子注入层的方块电阻(RS)。影响RS值的原因有多种，如能量，剂量，角度，真空等等。当分析磁场出现问题时，注入的元素也会发生变化，对RS值也会产生影响。因此，RS监控无法直接看出机台哪里有异常，也存在一定局限性。

发明内容

针对现有技术中对离子注入设备的监测存在的上述问题，现提供一种旨在可有效的分析出离子注入设备的性能是否出现故障的方法。

具体技术方案如下：

一种监测离子注入设备性能的方法，其中，提供一待测晶圆，所述待测晶圆放置离子注入设备的反应腔体中；

包括以下步骤：

步骤S1、提供一离子束，所述离子束中包括第一离子以及第二离子；

步骤S2、控制所述离子束的偏转半径使所述第一离子与所述第二离子分离，以将所述第一离子注入所述晶圆中；