[发明专利]退火的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种退火的检测方法。

背景技术

在半导体制造中，离子注入会将原子撞击出晶格结构而损伤硅片晶格。 如果注入的剂量很大，被注入层将变成非晶。另外，被注入离子基本不占据 硅的晶格点，而是停留在晶格间隙位置。这些间隙杂质只有经过高温退火过 程才能被激活。退火能够加热被注入硅片，修复晶格缺陷；还能使杂质原子 移动到晶格点，使其激活。杂质的激活与时间和温度有关，时间越长，温度 越高，杂质的激活越充分。

随着，半导体器件尺寸的减小，离子注入的精确越来越难控制，从而需 要利用退火来对离子注入进行调整，尤其在65nm以下工艺中利用退火对离子 注入进行再扩散变的非常重要。然而，退火温度和时间的不同，对器件的影 响很大。图1为在相同条件下进行离子注入后，离子的浓度和深度随退火温 度变化的曲线，如图1所示，C1表示1100℃下的曲线，C2表示1075℃下的 曲线，C3表示1055℃下的曲线，C4表示1025℃下的曲线。在100埃以内， 退火温度对离子注入影响不大，在100埃以上，随着温度的升高，同样深度 下离子浓度越来越大。因为退火给半导体基底或多晶硅内的离子浓度带来很 大影响，因此退火对器件的电阻、漏极饱和点流以及阈值电压也有影响。图2 为在相同的离子注入条件下，有源区内的电阻随退火温度变化的曲线，可以 看出，随着退火温度的升高，有源区内的电阻逐渐减小。图3为在相同的离 子注入条件下，多晶硅内的电阻随退火温度变化的曲线，可以看出，随着退 火温度的升高，多晶硅内的电阻逐渐减小。图4为在相同的离子注入条件下， PMOS晶体管漏极饱和电流随退火温度变化的曲线，可以看出，随着退火温 度的升高，晶体管漏极饱和电流逐渐增大。图5为在相同的离子注入条件下， PMOS晶体管的阈值电压随退火温度变化的曲线，可以看出，随着退火温度 的升高，PMOS晶体管的阈值电压逐渐减小。

从上述可以看出，退火对器件的性能影响很大，因此在半导体制造中需 要对退火进行测试。在2005年6月8日公开的公开号为CN162488A，名称为 “使用离子注入过的晶片监测低温急速热退火工艺”的中国专利中公开了下 列步骤：提供一个含有硅材料的监测晶片，将一些离子注入进硅材料的一定 深度，然后进行急速热退火，接着测量其平面电阻，并在跨晶片允许误差小 于2％范围内测定第一温度。

但是现有的测试方法受离子注入条件等因素的影响，精确度较低，例如 图6所示为现有技术中多次测试得到的离子注入后的半导体基底的电阻值曲 线图，从图6上了可以看出虚线圈起来的点远远偏离了各个点的连线，这样 就很难得到所需的退火与电阻的关系，使测试的精确度变差。图7是对退火 检测方法各次测量值进行一致性评估的曲线图，从图7上也看出有一些点远 远偏离了平均值，超出了允许的范围，同样说明现有技术的检测方法精确度 较差。

发明内容

本发明提供了一种退火的检测方法，提高了退火检测中的精确度。

为了解决上述问题，本发明提供了一种退火的检测方法，包括步骤：提 供至少两个具有牺牲层的半导体基底；对至少两个半导体基底进行离子注入； 对离子注入后的半导体基底进行退火；测量退火后的所述半导体基底的电学 参数。

可选的，所述离子注入的离子为硼离子。

可选的，所述离子注入的能量为5Kev至10Kev，剂量为1E15Atoms/cm²至4E15Atoms/cm²。

可选的，所述的离子注入的能量为5Kev，剂量为1E15Atoms/cm²。

可选的，所述牺牲层的材料为硅的氧化物。

可选的，所述牺牲层的厚度为：20埃至60埃。

可选的，所述退火为快速热退火。

可选的，所述的退火温度为1025℃至1100℃。

可选的，所述提供至少两个具有牺牲层的半导体基底的步骤包括：提供 半导体基底；清洗所述半导体基底；在所述半导体基底上形成牺牲层。

可选的，所述电学参数包括经过离子注入和退火的所述半导体基底的电 阻。