[发明专利]监控集成电路制造中离子注入工艺的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种监控方法，尤其涉及一种监控集成电路制造中离子注入工艺的方法。

背景技术

在集成电路中，尤其是在超大规模集成电路中的主要器件是金属-氧化物-半导体场效应晶体管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，简称MOS晶体管）。

随着集成电路制造工艺的飞速发展，同时以摩尔定律为依据，集成电路特征尺寸正在不断缩小，所伴随而来的是对掺杂工艺的要求也更加苛刻，这种苛刻从一方面就体现在需要精确控制掺杂离子的深度和浓度。

通过调节注入离子的能量和数量可以精确控制掺杂的深度和浓度。尤其是，当需要超浅结和特殊形状的杂质浓度分布时，离子注入掺杂可保证其精确度和重复性。离子注入具有杂质分布准直性好（即横向扩展小）的优势，有利于获得精确的浅结掺杂，可提高电路的集成度和成品率。另外，离子注入工艺能够在任意所需的温度下进行，并可满足高纯度的工艺需求，以避免有害物质进入半导体器件中，因此，可以提高半导体器件的性能。可见，离子注入工艺已成为大规模和超大规模集成电路生产中的一项不可或缺的技术。

正是由于离子注入工艺具有这些优势，目前在40纳米以下的工艺中离子注入工艺被大量使用，其根据作用的不同可分为几十道不同的注入工艺，其中，每一道都有不同的离子注入能量和剂量，如何监控工艺的稳定性，如何保证每一道离子注入工艺都达到预期效果就显得尤为关键。

目前，在集成电路的生产过程中，对离子注入工艺的监控都是采用线下（off line）的方式进行，大多是通过热波分析法或者测量光片（bare wafer）的方块电阻来监控离子注入的工艺，该方法的缺陷在于测试的硅片和产品硅片之间是相互独立的，在一部分情况下测试硅片并不能完全真正体现产品硅片上的客观情况，另外，热波分析法对硅片是有损测试，测试完毕硅片就不能再重复使用，需要进行报废，因此，该方法会导致生产的效益不高等问题。

中国专利（CN103151281A）公开了一种离子注入工艺的监测方法，该监测方法使用一监测晶圆作为监测样本，对一确定参数的离子注入工艺进行监测，包括：以所述监测晶圆为衬底，制作一外延层；在该外延层上进行离子注入工艺，离子注入的深度小于该外延层厚度；测量该经离子注入之后的外延层方块电阻；根据上述外延层方块电阻，计算离子在外延层中的注入状态；根据外延层与衬底的一换算关系，得出该次离子注入工艺相对该监测晶圆的离子注入状态。该专利采用的是监测晶圆和产品晶圆分离的监控方法，也就是线下监控方法，这样虽然通过监测晶圆的监测数据来换算得到离子注入工艺的状态，但是其相对于产品晶圆会不可避免的产生误差，并不能完全真实地反应产品晶圆的离子注入工艺状态。

中国专利（CN101225506B）公开了一种监测离子注入状态的方法，包括：在监测晶圆上沉积外延层，用于制作P/N结；用测量机器测量监测晶圆的薄层电阻值；对监测晶圆进行离子注入；用测量机器测量监测晶圆的薄层电阻值；计算两次测量的薄层电阻值的差值。该专利所公开的离子注入监测的方法同样是采用了另设的监测晶圆，由于采用另设的监测晶圆在反应客观的工艺状态时或多或少会与在线生产的产品晶圆存在一定的误差，因此该方法仅能够在一定程度上监测同一台离子注入设备的工作稳定性或不同离子注入设备的工作状态一致性，而并不能客观的反应在线生产的产品晶圆上离子注入工艺的状态。

因此，在目前的集成电路生产中，提供一个能在线监控（inline monitor）离子注入工艺，并且在监控时对产品硅片无损的监控方法就显得具有很大的现实意义。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种监控集成电路制造中离子注入工艺的方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案为：

一种监控集成电路制造中离子注入工艺的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

提供一需要进行离子注入工艺的半导体衬底和该离子注入工艺所允许形成的非晶层的厚度值范围；

对上述的半导体衬底进行所述离子注入工艺后，于所述半导体衬底上形成器件区域和测试区域；

获取所述测试区域中形成的离子注入区域的第二厚度值，并将该第二厚度值与所述厚度值范围进行比较，以判断是否继续该半导体衬底的后续工艺。

所述的监控集成电路制造中离子注入工艺的方法，其中，

若所述第二厚度值在所述厚度值范围内时，则继续对所述半导体衬底进行后续的生产工艺；

若所述第二厚度值不在所述厚度值范围内时，则停止对所述半导体衬底进行后续的生产工艺。