[发明专利]改善低能量离子植入下的片电阻量测值稳定性的方法

说明书

本发明关于一种改善离子植入下的片电阻量测值稳定性的方法，特别是指一种应用于半导体制程中的改善低能量离子植入下的片电阻量测值稳定性的方法。

随着科技的进步，半导体产业已从以往的次微米(Sub Micron)时代进入现今的深次微米(Sub Half Micron)时代，同时半导体产品体积也有渐趋缩小化的趋势，为达此目的则必须同时藉由半导体产品结构的设计与制程上两者良好的搭配。众所皆知的半导体制程中的扩散制程技术中，其中低能量离子植入(Low EnergyIon Implantation)与快速加热程序(Rapid Thermal Process Spike Anneal，RTPSpike Anneal)的配合即是为了满足半导体产品缩小化的要求。

简言之，此低能量离子植入与快速加热程序(RTP Spike Anneal)的配合即是藉由低能量离子植入方式将+3价或+5价离子打入纯硅晶层(Bare SiliconLayer)中，再经由一快速加热程序(RTP Spike Anneal)将该纯硅晶层中因离子植入时遭受破坏的晶格结构予以修复。然而，当这项制程技术要被应用在生产时，首先要考虑到片电阻量测值(Resistance，Rs)的均匀性(Uniformity)与重复性(Repeatability)，倒是这项技术却存在着片电阻量测值的均匀性与重复性不佳的缺点。为达到片电阻量测值的良好的均匀性与重复性，亦有相关研究在快速加热程序时，藉由加入少量氧气以在纯硅晶层上方经化学反应形成一化学氧化层(Chemical Oxide Layer)以达到很好趋势，但是藉由加入少量氧气的方式将会影响离子扩散深度，而快速加热程序时间太长的话，亦会造成纯硅晶层中的离子向外扩散。显然地，此项技术存在着无法提升半导体制程良率的问题。

如上所述，传统作法的缺点在于：

为达到低能量离子植入与快速加热程序(RTP Spike Anneal)配合的要求，将存在片电阻量测值的均匀性与重复性不佳的问题；以及

在快速加热程序(RTP Spike Anneal)中，由于离子向外扩散，致使片电阻量测值随时间下降，进而导致半导体制程良率低的问题。

因此，本发明鉴于传统技术的缺点失，经悉心地试验，并一本锲而不舍的研究精神，终于开发出本发明的“改善低能量离子植入下的片电阻量测值稳定性的方法”。

本发明的主要目的，即在于提供一种可有效改善低能量离子植入下的片电阻量测值稳定性的方法。

本发明的次要目的，即在于提供一种可完成半导体制程中的低能量离子植入制程。

本发明的又一目的，即在于提供一种可提升半导体制程良率的低能量离子植入制程。

为达上述目的，本发明提供一种改善低能量离子植入(Low EnergyImplantation)下的片电阻量测值(Resistance，Rs)稳定性的方法，藉此以达到发明目的。其方法是可应用于一半导体制程的一纯硅晶层(Bare Silicon Layer)中，其中该方法的步骤可包括：

(a)藉由低能量离子植入方式将离子打入此纯硅晶层中；(b)经由一清洗与氧化步骤以保护芯片表面与延缓表面状态随时间改变的速度；以及(c)经由加热程序以修复遭受破坏的纯硅晶层晶格结构。

依据上述构想，其中该离子可为一砷(As)离子。

依据上述构想，其中该纯硅晶层上方具有一自然氧化层(Native OxideLayer)。

依据上述构想，其中该步骤(b)的该清洗与氧化步骤包括：

b1)经由稀氢氟酸(Dilute Hydrofluoric Acid，Dilute HF)清洗以除去该纯硅晶层上方的该自然氧化层；

b2)经由稀氢氯酸(Dilute Hydrochloric Acid，Dilute HCl)清洗以除去该纯硅晶层表面的污染物；以及

b3)经由臭氧水(O3 Water)浸洗以在该纯硅晶层上方形成一化学氧化层(Chemical Oxide Layer)。

依据上述构想，其中该加热程序可为一快速加热程序(Rapid Thermal ProcessSpike Anneal，RTP Spike Aneal)。

依据上述构想，其中该快速加热程序是快速持续升温至一温度后则立即冷却至室温。