离子注入工艺的监测方法与流程

本申请涉及半导体制造，具体涉及一种离子注入工艺的监测方法。

背景技术：

1、在半导体制造领域中，离子注入工艺主要作用是将某种杂质原子离化变成带电的离子，然后在强电场加速下，使其获得一定的能量后，射入半导体材料的表层内，使之形成一定的杂质分布，从而改变半导体元件的电学性能。其中，离子注入工艺的局限性主要是：会产生缺陷，甚至非晶层，必须经过高温退火加以改善，产生的晶格损伤不易完全消除。

2、通常通过热波(thermal wave，tw)检测/量测来检测离子注入工艺对硅片/晶圆造成的晶格损伤，热波量测是一种检测半导体材料表层(例如硅片表面)损伤程度大小的一种非接触无损的量测方式，其原理为：通过pump laser(泵浦激光器)产生热波聚焦在硅片上，prober laser(探测激光器)在硅片相同位置检测热波(tw)讯号，热波讯号和晶格损伤有关。其中，pump laser造成的直流反射系数(r)和反射系数的调制量两者的比值称为热波(tw)讯号。

3、不同离子质量/能量/剂量注入对硅片的损伤程度不同，经过多次离子注入和快速热退火修复后，控片表面损伤不能完全修复，但tw控片前值(离子注入前，prober laser探测到的硅片表面的热波讯号)与tw控片后值(离子注入后，prober laser探测到的硅片表面的热波讯号)强相关，其中，tw控片前值为离子注入前，prober laser探测到的硅片表面的热波讯号；tw控片后值为离子注入后，prober laser探测到的硅片表面的热波讯号。

4、由于tw控片前值与tw控片后值强相关，为了保证离子注入主机台tw monitor cpk的稳定性，需要保持tw控片前值稳定，但是从目前由于离子注入对硅片表面造成的损伤不能完全依靠快速热退火修复，导致在下一轮监测甚至往后所有轮数的监测中，tw控片前值不稳定。此外，若每轮测试都选择更换硅片，选用新的硅片做离子注入监测，则会造成硅片的浪费，导致测试成本较高。

技术实现思路

1、本申请提供了一种离子注入工艺的监测方法，可以解决目前无法保持tw控片前值稳定、监测成本太高的问题。

2、本申请实施例提供了一种离子注入工艺的监测方法，包括：

3、提供一裸晶圆；

4、通过rtp机台，对所述裸晶圆执行快速热退火工艺，同时在所述裸晶圆表面形成保护层；

5、对形成有所述保护层的晶圆进行热波前值量测，以得到前值量测数据；

6、对形成有所述保护层的晶圆进行离子注入工艺；

7、对形成有所述保护层的晶圆进行热波后值量测，以得到后值量测数据；以及

8、通过对比所述前值量测数据和所述后值量测数据，监测离子注入工艺对所述晶圆表面的损伤。

9、可选的，在所述离子注入工艺的监测方法中，在通过rtp机台，对所述裸晶圆执行快速热退火工艺并形成所述保护层的过程中，工艺温度为1000℃～1100℃。

10、可选的，在所述离子注入工艺的监测方法中，通过rtp机台，对所述裸晶圆执行快速热退火工艺，同时在所述裸晶圆表面形成保护层的步骤包括：

11、往rtp机台的工艺腔室中通入氧气，采用高温氧化工艺在所述裸晶圆的表面形成所述保护层；同时，通过快速热退火工艺修复所述裸晶圆的表面。

12、可选的，在所述离子注入工艺的监测方法中，往rtp机台的工艺腔室中通入氧气，采用高温氧化工艺形成的所述保护层的厚度为

13、可选的，在所述离子注入工艺的监测方法中，所述保护层的材质为二氧化硅。

14、可选的，在所述离子注入工艺的监测方法中，对形成有所述保护层的晶圆进行n型离子注入或者p型离子注入。

15、可选的，在所述离子注入工艺的监测方法中，所述前值量测数据和所述后值量测数据均为热波讯号。

16、可选的，在所述离子注入工艺的监测方法中，在对形成有所述保护层的晶圆表面进行热波后值量测，以得到后值量测数据之后，所述离子注入工艺的监测方法还包括：

17、采用湿法清洗工艺去除所述保护层。

18、可选的，在所述离子注入工艺的监测方法中，使用去除所述保护层之后的裸晶圆继续进行下一轮的离子注入工艺的监测。

19、本申请技术方案，至少包括如下优点：

20、本申请提供一种离子注入工艺的监测方法，包括：提供一裸晶圆；通过rtp机台，对裸晶圆执行快速热退火工艺，同时在裸晶圆表面形成保护层；对晶圆表面进行热波前值量测，以得到前值量测数据；进行离子注入工艺；对晶圆表面进行热波后值量测，以得到后值量测数据；通过对比所述前值量测数据和所述后值量测数据，监测离子注入工艺对晶圆表面的损伤。本申请通过对裸晶圆执行快速热退火工艺，同时在裸晶圆表面形成保护层，从而降低下一轮离子注入监测的测试中由热波前值量测数据不稳定产生的干扰，控制晶圆的前值量测数据的稳定性来保证离子注入主机台tw monitor cpk(process capabilityindex，过程能力指数)的稳定性，以及提升控片(测试用的裸晶圆)循环使用次数，降低了监测成本。

技术特征：

1.一种离子注入工艺的监测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的离子注入工艺的监测方法，其特征在于，在通过rtp机台，对所述裸晶圆执行快速热退火工艺并形成所述保护层的过程中，工艺温度为1000℃～1100℃。

3.根据权利要求2所述的离子注入工艺的监测方法，其特征在于，通过rtp机台，对所述裸晶圆执行快速热退火工艺，同时在所述裸晶圆表面形成保护层的步骤包括：

4.根据权利要求3所述的离子注入工艺的监测方法，其特征在于，往rtp机台的工艺腔室中通入氧气，采用高温氧化工艺形成的所述保护层的厚度为

5.根据权利要求1所述的离子注入工艺的监测方法，其特征在于，所述保护层的材质为二氧化硅。

6.根据权利要求1所述的离子注入工艺的监测方法，其特征在于，对形成有所述保护层的晶圆进行n型离子注入或者p型离子注入。

7.根据权利要求1所述的离子注入工艺的监测方法，其特征在于，所述前值量测数据和所述后值量测数据均为热波讯号。

8.根据权利要求1所述的离子注入工艺的监测方法，其特征在于，在对形成有所述保护层的晶圆表面进行热波后值量测，以得到后值量测数据之后，所述离子注入工艺的监测方法还包括：

9.根据权利要求8所述的离子注入工艺的监测方法，其特征在于，使用去除所述保护层之后的裸晶圆继续进行下一轮的离子注入工艺的监测。

技术总结本申请提供一种离子注入工艺的监测方法，包括：提供一裸晶圆；通过RTP机台，对裸晶圆执行快速热退火工艺，同时在裸晶圆表面形成保护层；对晶圆表面进行热波前值量测，以得到前值量测数据；进行离子注入工艺；对晶圆表面进行热波后值量测，以得到后值量测数据；通过对比所述前值量测数据和所述后值量测数据，监测离子注入工艺对晶圆表面的损伤。本申请通过对裸晶圆执行快速热退火工艺，同时在裸晶圆表面形成保护层，从而降低下一轮离子注入监测的测试中由热波前值量测数据不稳定产生的干扰，控制晶圆的前值量测数据的稳定性来保证离子注入机台的CPK的稳定性，以及提升控片(测试用的裸晶圆)循环使用次数。技术研发人员：周婉利受保护的技术使用者：华虹半导体（无锡）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/27