[发明专利]一种改善离子注入监控的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺技术领域，特别涉及一种改善离子注入监控的方法。

背景技术

随着半导体制造技术的不断发展，对离子注入机的工艺稳定性和均匀性有了更高的要求。有效地监控离子注入机的稳定性和均匀性，准确地反映离子注入机的状况，对保持现有半导体制造工艺的稳定性和对新工艺的研发具有重要意义。

现有的对离子注入晶圆的稳定性和均匀性这些工艺质量的评估方法中，一种方法是采用热波探测仪(TW)来检测注入后晶圆的表面损伤。但这种检测手段只能表征晶圆表面的状况，对注入到内部的离子状况无法监控，因而具有一定的局限性；另一种常用的监控方法是对离子注入后的晶圆在进行高温退火后，采用四探针测试仪量测晶圆离子注入层的方块电阻(RS)。离子注入层的方块电阻是半导体材料的一个重要电学参数，其定义为表面为正方形的半导体薄层，在平行于正方形边的电流方向所呈现的电阻，当离子注入剂量不足时，方块电阻值较高；反之，剂量过大时则方块电阻值较低。在采用方块电阻监控离子注入的过程中，有以下三个方面的因素影响了监控的准确性：

(1)、监控片表面形貌好坏会影响四探针的测量，一方面是监控片本身的形貌会有不同程度的凹凸或形成自然氧化层，另一方面，监控片在注入过程中表面被损伤。

(2)、对于高能离子注入机和中电流以上的离子注入机，由于其注入能量较高，掺杂原子会注入到离晶圆表面较深的位置，在退火后表面掺杂原子的浓度较低，导致其导电性容易受到影响。在这种情况下，如果使用四探针测试仪普通的探针头进行量测，就会发生无法准确量测到晶圆的RS的现象，导致对RS量测的不敏感，测量不准确。目前的解决方法是采用测头较尖的一种探针头，来替代普通的探针头量测接受高能和中电流以上离子注入晶圆的RS。这种测头较尖的探针头相对普通探针头来说，价格昂贵且使用寿命较短，仅约为两个月。在增加量测成本的同时，还会造成量测机台维护频率的增加。而且，使用这种测头较尖的探针头时，也很容易因为被量测的离子注入机的工作不稳定，或因处于此探针头的使用寿命后期造成的量测性能不稳定，而导致晶圆量测结果超出规格，造成对离子注入机状态的误判而宕机。

(3)、在离子注入后的离子激活和退火工艺中，存在一定的剂量损失。当离子注入剂量较小时，对监控的影响会更加严重。

由于存在上述的影响因素，从而导致监控不准的现象，使得离子注入机的正常运行造成了干扰，并进一步影响了机台的产能。

发明内容

本发明的目的是提供了一种改善离子注入监控的方法，准确地监控离子注入机的稳定性和均匀性，避免因量测不准问题造成宕机而影响产能现象的发生。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种改善离子注入监控的方法，包括：

对监控片进行氧化，在所述监控片的表面生长氧化层；

对表面具有所述氧化层的监控片进行离子注入；

对离子注入后的所述监控片进行杂质激活退火；

去除退火后的所述监控片表面的氧化层；

测量所述监控片的方块电阻。

其中，所述氧化层的厚度为10nm～1μm。

其中，所述氧化层的厚度的均匀性小于0.5％。

其中，所述对离子注入后的所述监控片进行杂质激活退火，包括：

对完成离子注入的所述监控片采用水平炉管或快速热处理设备进行杂质激活退火，退火温度为900℃～1150℃，退火时间为10s～30min，退火气氛为在N₂、O₂或N₂与O₂的混合气体下进行退火。

其中，所述去除退火后的所述监控片表面的氧化层，包括：

采用缓冲氧化硅腐蚀液或HF溶液去除所述氧化层，所述缓冲氧化硅腐蚀液为NH₄F和HF的混合液，NH₄F和HF的体积比为7:1。

其中，采用所述缓冲氧化硅腐蚀液或所述HF溶液去除所述氧化层的时间大于2min。

其中，在所述去除退火后的所述监控片表面的氧化层和所述测量所述监控片的方块电阻之间，还包括：

对所述监控片进行清洗。

其中，所述对所述监控片进行清洗，包括:

用去离子水对所述监控片清洗2min～10min；

用H₂O₂与NH₄OH的混合溶液对所述监控片进行清洗1min～5min；

去离子水对所述监控片清洗2min～10min。