[发明专利]离子注入能量的监测方法和半导体结构

说明书

一种离子注入能量的监测方法和半导体结构，所述离子注入能量的监测方法，在半导体衬底上形成第一阻挡层；在所述第一阻挡层上形成半导体材料层；在所述半导体材料层上形成第二阻挡层；在一待监测注入能量下，在第二阻挡层、半导体材料层和第一阻挡层中注入杂质离子，本发明中通过形成第二阻挡层、半导体材料层和第一阻挡层构成的三明治结构，在注入时，当待监测的注入能量发生偏移时，注入到半导体材料层中的杂质离子减少，更多的杂质离子被注入到第一阻挡层或第二阻挡层中，因而在进行退火后，通过测量所述半导体材料层的电阻值，通过判断测量的电阻值与设定值是否存在差异，若存在差异，则注入的能量存在漂移，从而实现对注入能量的监测。

技术领域

本发明涉及半导体制作领域，尤其涉及一种离子注入能量的监测方法和半导体结构。

背景技术

离子注入技术是近几十年来在国际上蓬勃发展和广泛应用的一种材料表面改性技术，其基本原理是：用能量为几十到几千keV量级的杂质离子束入射到材料中去，离子束与材料中的原子或分子发生一系列物理的和化学的相互作用，入射离子逐渐损失能量，最后停留在材料中，并引起材料表面成分、结构和性能发生变化，从而优化材料表面性能，或获得某些新的优异性能。此项技术由于其独特而突出的优点，已经在半导体材料掺杂，金属、陶瓷、高分子聚合物等的表面改性上获得了极为广泛的应用，取得了巨大的经济效益和社会效益。

离子注入是半导体工艺中的一个重要的工序，对于离子注入来说，剂量、能量和离子注入角度都需要精确的控制，才能保证形成的晶体管的性能符合工艺要求。离子能量的不同将造成离子注入深度改变，从而影响器件的电参数，因此，对离子注入能量的监控非常必要，但是现有尚不存在对注入能量进行监测的有效手段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是怎样实现对注入能量进行监测。

本发明提供了一种离子注入能量的监测方法，包括：

提供半导体衬底；

在所述半导体衬底上形成第一阻挡层；

在所述第一阻挡层上形成半导体材料层；

在所述半导体材料层上形成第二阻挡层；

在一待监测注入能量下，在第二阻挡层、半导体材料层和第一阻挡层中注入杂质离子；

进行退火以激活杂质离子；

进行退火后，测量所述半导体材料层的电阻值，判断测量的电阻值与设定值是否存在差异，若存在差异，则注入的能量存在漂移。

可选的，所述半导体材料层的材料为硅或锗，所述第一阻挡层的材料为氧化硅或氮化硅，所述第二阻挡层的材料为氧化硅、氮化硅或光刻胶。

可选的，所述第一阻挡层、半导体材料层和第二阻挡层的厚度的需满足：设定一目标注入能量，所述目标注入能量为待监测注入能量不存在偏移时的注入能量，进行注入时，待监测注入能量小于目标注入能量的杂质离子被保留到第二阻挡层中，待监测注入能量等于目标注入能量的杂质离子被保留到半导体材料层中，待监测注入能量大于目标注入能量的杂质离子被保留到第一阻挡层和/或半导体衬底中。

可选的，所述目标注入能量不同时，所述第一阻挡层、半导体材料层和第二阻挡层的厚度不同。

可选的，当待监测注入能量偏移目标注入能量时，注入到半导体材料层中的杂质离子减少，更多的杂质离子被注入到第一阻挡层或第二阻挡层中，使得半导体材料层的测量的电阻值与设定值存在差异。

可选的，在去除第二阻挡层后，进行退火以激活杂质离子。

可选的，所述注入的杂质离子包括硼离子、磷离子、砷离子、铟离子或锑离子中的一种或几种。

可选的，测量所述半导体材料层的电阻值采用4探针电阻测量法。