[发明专利]一种监控Ge离子注入质量的方法

说明书

本发明公开了一种监控Ge离子注入质量的方法，首先提供一测试样本，其次选择与被监控Ge离子相同原子质量的As离子代替Ge离子,保持其余注入条件不变，对测试样本进行离子注入，然后待高温退火后，量测离子注入层的方块电阻，根据方块电阻的量测值结果，对与被监控Ge离子相同原子质量的As离子注入质量进行判断，等效于对被监控Ge离子注入质量进行判断。由于原子质量相同，导致其在离子注入机中通过磁场分析仪路径和加速路径也相同，从而，在其余注入条件相同的时候，离子注入的深度和角度也应该等同。因此，可以采用监控灵敏度更高的Rs监控方法对Ge离子注入质量进行监控，满足先进工艺对Ge离子注入质量的监测需求。

技术领域

本发明涉及一种半导体制造技术领域的离子注入技术，更具体地，涉及一种监控Ge离子注入质量的方法。

背景技术

离子注入技术是集成电路制造的关键前工序，是将离子源产生的离子通过加速进入固体表面，原子间碰撞实现掺杂，最终形成所要求达到的各种晶体管。

杂质掺杂改变了半导体表面载流子浓度和导电类型，所以对掺杂的离子注入深度、注入角度及注入剂量都应该实行严格监控，才能保证半导体器件正常运行。

对离子注入质量的监控方法，根据注入离子的不同，可以分为两种方法，一种方法是采用四探针测试仪量测晶圆离子注入层的方块电阻(Rs)，主要适合于硼、磷等第Ⅲ、Ⅴ主族元素的离子注入，当离子注入后会取代硅原子在晶格中的位置，从而可以提供空穴(硼等第Ⅲ主族)或者电子(磷等第Ⅴ主族)等载流子，改变测试硅片的电阻，通过监测电阻的变化，可以间接监测离子注入剂量和注入角度的变化。该种方法监测的灵敏度较高。

但是，并不是所有的离子注入都能通过上述方法进行离子注入质量的监控，例如锗、碳等第Ⅳ主族元素，该类离子注入不能提供空穴或电子等载流子，所以，Rs监测方法对于第Ⅳ主族元素的离子注入的监控不适用。

于是，对于第Ⅳ主族元素的离子注入的监控，提出了第二种热波(TW)监控方法。其作用原理为：当激光照射到硅衬底上时，会产生热波扩散现象，而此扩散热波将被硅衬底内由离子注入所造成的晶格缺陷所阻挡，会使该区域的局部热密度高于其它区域，使得该区域的硅表面发生热膨胀，从而使得该区域的硅表面曲率发生变化，通过测量探测激光的反射率的变化，可以间接得到晶格的破坏程度。由于晶格的破坏程度与离子注入剂量相关，所以，通过热波方法可以间接的监测锗、碳等第Ⅳ主族元素的离子注入质量。但是，随着时间推移，硅衬底表面修复导致检测数据不准确，这种检测方法的灵敏度不高，因此，越来越难满足先进工艺对离子注入质量的监测需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种监控Ge离子注入质量的方法，通过选择与被监控Ge离子相同原子质量的As离子代替Ge离子,采用四探针测试仪量测As离子注入层的方块电阻，等效于对被监控Ge离子注入质量进行监控，从而提高了监控灵敏度，满足先进工艺对Ge离子注入质量的监测需求。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种监控Ge离子注入质量的方法，包括以下步骤：

步骤S01：提供一测试样本；

步骤S02：选择与被监控Ge离子相同原子质量的As离子代替Ge离子,保持其余注入条件不变，对测试样本进行离子注入；

步骤S03：对步骤S02中完成离子注入的测试样本进行高温退火；

步骤SO4：量测完成步骤S03的测试样本的离子注入层的方块电阻；

步骤S05：根据方块电阻的量测值结果，对与被监控Ge离子相同原子质量的As离子注入质量进行判断，等效于对被监控Ge离子注入质量进行判断。

优选地，步骤S04中，采用四探针测试仪量测方块电阻。