一種監(jiān)測(cè)離子注入角度的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種監(jiān)測(cè)離子注入角度的方法，包括：提供監(jiān)測(cè)晶圓，所述監(jiān)測(cè)晶圓包括半導(dǎo)體襯底以及形成于所述半導(dǎo)體襯底正面的溝槽以及覆蓋所述溝槽底部以及側(cè)壁和所述半導(dǎo)體襯底表面的多晶硅層，其中，所述多晶硅層未進(jìn)行摻雜；對(duì)所述多晶硅層進(jìn)行沿一個(gè)方向的傾斜離子注入，其中，定義所述傾斜離子注入方向與豎直方向的銳角夾角為注入角度α；去除未摻雜多晶硅層，并測(cè)量位于所述溝槽底部的被去除的未摻雜多晶硅層的寬度w，以及位于所述溝槽側(cè)壁上的剩余摻雜多晶硅層的高度h；以公式計(jì)算所述注入角度α。根據(jù)本發(fā)明的方法，提供監(jiān)測(cè)晶圓通過(guò)非電學(xué)方法監(jiān)測(cè)離子注入角度，該方法簡(jiǎn)單，易操作，分析周期短，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
【專利說(shuō)明】
-種監(jiān)測(cè)離子注入角度的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體而言設(shè)及一種監(jiān)測(cè)離子注入角度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 離子注入是現(xiàn)代集成電路制造中的一種非常重要的技術(shù)，其利用離子注入機(jī)實(shí)現(xiàn) 半導(dǎo)體的滲雜，即將特定的雜質(zhì)原子W離子加速的方式注入娃半導(dǎo)體晶體中改變其導(dǎo)電特 性并最終形成晶體管結(jié)構(gòu)。
[0003] 滲雜雜質(zhì)的精確定位是保證先進(jìn)器件最佳運(yùn)行狀態(tài)的重要因素。對(duì)于離子注入來(lái) 說(shuō)，劑量、能量和離子注入角度都需要精確的控制，才能保證形成的半導(dǎo)體器件的性能符合 工藝要求，離子注入角度不同將造成離子注入深度改變而影響器件的電參數(shù)，因此，對(duì)離子 注入角度實(shí)行精確的控制非常必要。 W04] 傳統(tǒng)的傾斜離子注入的注入角度的監(jiān)測(cè)方法一般通過(guò)對(duì)9片晶圓進(jìn)行 TW(thermal wave)熱波測(cè)量或者退火后片電阻Rs測(cè)量，進(jìn)而繪制V-曲線來(lái)定義注入角度 的波動(dòng)和如何糾正。然而上述方法分析周期長(zhǎng)，操作復(fù)雜，不能直接而準(zhǔn)確的對(duì)注入角度進(jìn) 行監(jiān)測(cè)。 陽(yáng)0化]因此，有必要提出一種新的監(jiān)測(cè)方法，W解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，運(yùn)將在【具體實(shí)施方式】部分中進(jìn) 一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的 關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0007] 為了克服目前存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種監(jiān)測(cè)離子注入角度的方法，包括：
[0008] 提供監(jiān)測(cè)晶圓，所述監(jiān)測(cè)晶圓包括半導(dǎo)體襯底W及形成于所述半導(dǎo)體襯底正面的 溝槽W及覆蓋所述溝槽底部W及側(cè)壁和所述半導(dǎo)體襯底表面的多晶娃層，其中，所述多晶 娃層未進(jìn)行滲雜；
[0009] 對(duì)所述多晶娃層進(jìn)行沿一個(gè)方向的傾斜離子注入，其中，定義所述傾斜離子注入 方向與豎直方向的銳角夾角為注入角度a ;
[0010] 去除未滲雜多晶娃層，并測(cè)量位于所述溝槽底部的被去除的未滲雜多晶娃層的寬 度W，W及位于所述溝槽側(cè)壁上的剩余滲雜多晶娃層的高度h ;
[0011] W公式計(jì)算所述注入角度a，其中所述公式為：
[0012]
[0013] 進(jìn)一步，采用稀釋的氨水溶液刻蝕去除所述未滲雜多晶娃層。
[0014] 進(jìn)一步，所述溝槽的深寬比大于等于1。
[0015] 進(jìn)一步，所述W的值小于等于溝槽的寬度。
[0016] 進(jìn)一步，所述h的值小于等于溝槽的深度。
[0017] 進(jìn)一步，所述監(jiān)測(cè)晶圓的制作步驟包括：
[0018] 提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底的表面上形成硬掩膜層；
[0019] 依次刻蝕所述硬掩膜層和所述半導(dǎo)體襯底，W形成溝槽；
[0020] 去除剩余的所述硬掩膜層；
[0021] 在所述溝槽的底部和側(cè)壁W及所述半導(dǎo)體襯底的表面上形成多晶娃層，所述多晶 娃層未進(jìn)行滲雜。
[0022] 進(jìn)一步，所述硬掩膜層包括自下而上的氧化物層和氮化物層的疊層。
[0023] 進(jìn)一步，，采用熱氧化法形成所述氧化物層。
[0024] 進(jìn)一步，所述氮化物層為氮化娃層。
[0025] 綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的方法，提供監(jiān)測(cè)晶圓通過(guò)非電學(xué)方法監(jiān)測(cè)離子注入角度， 該方法簡(jiǎn)單，易操作，分析周期短，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
【附圖說(shuō)明】
[00%] 本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā) 明的實(shí)施例及其描述，用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。
[0027] 附圖中：
[0028] 圖1A-1D示出了本發(fā)明所使用監(jiān)測(cè)晶圓的制作步驟依次實(shí)施所獲得器件的剖面 示意圖；
[0029] 圖2A-2C示出了本發(fā)明的監(jiān)測(cè)離子注入角度的方法依次實(shí)施對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)晶圓的剖 面示意圖；
[0030] 圖3示出了注入角度a與W和h的關(guān)系圖；
[0031] 圖4示出了本發(fā)明的監(jiān)測(cè)離子注入角度的方法依次實(shí)施的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)W便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然 而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明可W無(wú)需一個(gè)或多個(gè)運(yùn)些細(xì)節(jié)而得W 實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn) 行描述。
[0033] 應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明能夠W不同形式實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于運(yùn)里提出的 實(shí)施例。相反地，提供運(yùn)些實(shí)施例將使公開(kāi)徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給 本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸W及相對(duì)尺寸可能被夸大。自始至終 相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0034] 應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為"在…上V'與…相鄰V嘴接到"或"禪合到"其它元 件或?qū)訒r(shí)，其可W直接地在其它元件或?qū)由?、與之相鄰、連接或禪合到其它元件或?qū)?，或?可W存在居間的元件或?qū)?。相反，?dāng)元件被稱為"直接在…上"、"與…直接相鄰"、"直接連接 到"或"直接禪合到"其它元件或?qū)訒r(shí)，則不存在居間的元件或?qū)?。?yīng)當(dāng)明白，盡管可使用術(shù) 語(yǔ)第一、第二、第=等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，運(yùn)些元件、部件、區(qū)、層和/或 部分不應(yīng)當(dāng)被運(yùn)些術(shù)語(yǔ)限制。運(yùn)些術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)區(qū)分一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分與另一 個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)之下，下面討論的第一元件、部件、 區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、區(qū)、層或部分。 陽(yáng)03引空間關(guān)系術(shù)語(yǔ)例如"在…下"、"在…下面"、"下面的"、"在…之下"、"在…之上"、"上 面的"等，在運(yùn)里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個(gè)元件或特征與其它元 件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)明白，除了圖中所示的取向W外，空間關(guān)系術(shù)語(yǔ)意圖還包括使用和操 作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉(zhuǎn)，然后，描述為"在其它元件下面"或 "在其之下"或"在其下"元件或特征將取向?yàn)樵谄渌蛱卣?上"。因此，示例性術(shù)語(yǔ) "在…下面"和"在…下"可包括上和下兩個(gè)取向。器件可W另外地取向（旋轉(zhuǎn)90度或其它 取向）并且在此使用的空間描述語(yǔ)相應(yīng)地被解釋。
[0036] 在此使用的術(shù)語(yǔ)的目的僅在于描述具體實(shí)施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使 用時(shí)，單數(shù)形式的"一"、"一個(gè)"和"所述/該"也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚指出 另外的方式。還應(yīng)明白術(shù)語(yǔ)"組成"和/或"包括"，當(dāng)在該說(shuō)明書(shū)中使用時(shí)，確定所述特征、 整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個(gè)或更多其它的特征、整數(shù)、步驟、操 作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)"和/或"包括相關(guān)所列項(xiàng)目的任 何及所有組合。
[0037] 為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟，W便闡釋本發(fā)明提出 的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了運(yùn)些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可W 具有其他實(shí)施方式。
[0038] 示例性實(shí)施例
[0039] 下面將參照?qǐng)D1A-1D、圖2A-2C、圖3和圖4對(duì)本發(fā)明的監(jiān)測(cè)離子注入角度的方法 做詳細(xì)描述。
[0040] 首先，執(zhí)行步驟401，提供監(jiān)測(cè)晶圓，所述監(jiān)測(cè)晶圓包括半導(dǎo)體襯底W及形成于所 述半導(dǎo)體襯底正面的溝槽W及覆蓋所述溝槽底部W及側(cè)壁和所述半導(dǎo)體襯底表面的多晶 娃層，其中，所述多晶娃層未進(jìn)行滲雜。
[0041] 示例性地，參考圖1A-1D對(duì)監(jiān)測(cè)晶圓的一種制作方式做進(jìn)一步描述。
[0042] 如圖IA所示，提供半導(dǎo)體襯底100。半導(dǎo)體襯底100可W是W下所提到的材 料中的至少一種：娃、絕緣體上娃（SOI)、絕緣體上層疊娃（SSOI)、絕緣體上層疊錯(cuò)化娃 (S-SiGeOI)、絕緣體上錯(cuò)化娃（SiGeOI) W及絕緣體上錯(cuò)（GeOI)等。作為一個(gè)實(shí)例，所述半 導(dǎo)體襯底100為娃襯底。
[0043] 接著，如圖IB所示，在所述半導(dǎo)體襯底100的表面上形成硬掩膜層。示例性地，所 述硬掩膜層包括自下而上的氧化物層101和氮化物層102的疊層。可選地，所述氧化物層 101為娃氧化物層?？蛇x用化學(xué)氣相沉積、磁控瓣射、熱氧化等方法形成所述娃氧化物層。 本實(shí)施例中，較佳地采用熱氧化法形成所述氧化物層?？蛇x地，所述氮化物層102為氮化娃 層?？刹捎帽绢I(lǐng)域技術(shù)人員熟知的任何沉積方法形成所述氮化物層，例如，等離子化學(xué)氣相 沉積法等。
[0044] 值得一提的是，盡管圖IB中示出了在半導(dǎo)體襯底100的正反兩面均形成有硬掩膜 層，但是可W想到的是，只在預(yù)定形成溝槽的一面形成硬掩膜層即可。
[0045] 接著，如圖IC所示，依次刻蝕所述硬掩膜層和所述半導(dǎo)體襯底100, W形成溝槽 103。
[0046] 可采用任何適合的刻蝕方法進(jìn)行所述刻蝕，例如濕法刻蝕或干法刻蝕，干法蝕刻 工藝包括但不限于：反應(yīng)離子蝕刻巧IE)、離子束蝕刻、等離子體蝕刻或者激光切割。最 好通過(guò)一個(gè)或者多個(gè)RIE步驟進(jìn)行干法蝕刻。濕蝕刻法能夠采用氨氣酸溶液，例如緩沖 氧化物蝕刻劑化uffer oxide etchant (BOE))或氨氣酸緩沖溶液化uffer solution of hy化ofluoric acid度HF))?？蛇x地，在溝槽103刻蝕過(guò)程中，控制溝槽的深寬比大于等于 Io
[0047] 去除剩余的硬掩膜層，可采用濕法清洗的方法，在此不作寶述。
[0048] 接著，如圖ID所示，在所述溝槽103的底部和側(cè)壁W及所述半導(dǎo)體襯底100的表 面上形成多晶娃層104,所述多晶娃層104未進(jìn)行滲雜。
[0049] 多晶娃層104的形成方法可選用低壓化學(xué)氣相淀積（LPCVD)工藝。形成所述多晶 娃層的工藝條件包括：反應(yīng)氣體為硅烷（SiH4)，所述硅烷的流量范圍可為100~200立方 厘米/分鐘（seem)，如ISOsccm ;反應(yīng)腔內(nèi)溫度范圍可為700~750攝氏度；反應(yīng)腔內(nèi)壓力 可為250~350毫毫米隸柱（mTorr)，如SOOmTorr ;所述反應(yīng)氣體中還可包括緩沖氣體，所 述緩沖氣體可為氮?dú)饣痚)或氮?dú)?，所述氮?dú)夂偷獨(dú)獾牧髁糠秶蔀?~20升/分鐘（Slm)， 女日 8slm、IOslm 或 15slm。
[0050] 通過(guò)上述步驟可獲得監(jiān)測(cè)晶圓。
[0051] 接著，執(zhí)行步驟402,對(duì)所述多晶娃層進(jìn)行沿一個(gè)方向的傾斜離子注入，其中，定義 所述傾斜離子注入方向與豎直方向的銳角夾角為注入角度a。
[0052] 可在常規(guī)離子注入制程進(jìn)行之前，通過(guò)監(jiān)測(cè)晶圓對(duì)注入角度a進(jìn)行監(jiān)測(cè)，W保證 后續(xù)離子注入制程的可控性和注入角度的精確性。
[0053] 如圖2A所示，執(zhí)行注入角度為a的離子注入之后，監(jiān)測(cè)晶圓20上的多晶娃層部 分未被滲雜形成未滲雜多晶娃層104b，部分被滲雜形成滲雜多晶娃層104a。滲雜離子可W 采用半導(dǎo)體領(lǐng)域常用的離子，例如BF2。
[0054] 接著，執(zhí)行步驟403,去除未滲雜多晶娃層，并測(cè)量位于所述溝槽底部的被去除的 未滲雜多晶娃層的寬度W，W及位于所述溝槽側(cè)壁上的剩余滲雜多晶娃層的高度h。 陽(yáng)化5] 示例性地，使用未滲雜多晶娃層對(duì)滲雜多晶娃層和半導(dǎo)體襯底具有高刻蝕選擇比 的溶液，來(lái)去除所述為滲雜多晶娃層。本實(shí)施例中，較佳地使用稀釋的氨水溶液去除所述未 滲雜多晶娃層。
[0056] 溝槽的深寬比影響離子注入的深度和范圍，在一個(gè)示例中，如圖2B所示，去除未 滲雜的多晶娃層之后，測(cè)量位于所述溝槽底部的被去除的未滲雜多晶娃層的寬度W，W及位 于所述溝槽側(cè)壁上的剩余滲雜多晶娃層的高度h，在本示例中，寬度W小于溝槽的寬度，而 由于溝槽側(cè)壁上的滲雜多晶娃層全部剩余，故高度h與溝槽的深度相等。
[0057] 在另一示例中，如圖2C所示，溝槽底部的未滲雜多晶娃層被全部去除，因此寬度 W近似等于溝槽的寬度，位于所述溝槽側(cè)壁上的剩余滲雜多晶娃層的高度h小于溝槽的深 度。
[0058] 接著，執(zhí)行步驟404, W公式計(jì)算所述注入角度a。
[0059] 如圖3所示，注入角度a與前述步驟中定義的寬度W和高度h之間的關(guān)系可W用 正切表示，進(jìn)而推導(dǎo)獲得注入角度a的計(jì)算公式：
[0060]
[0061] 通過(guò)將在步驟403中測(cè)量所得到的寬度W值和高度h值代入上述公式，即可獲得 注入角度a的值，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)離子注入角度的監(jiān)測(cè)。
[0062] 綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的方法，提供監(jiān)測(cè)晶圓通過(guò)非電學(xué)方法監(jiān)測(cè)離子注入角度， 該方法簡(jiǎn)單，易操作，分析周期短，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
[0063] 本發(fā)明已經(jīng)通過(guò)上述實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于 舉例和說(shuō)明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人 員可W理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可W做出更多種的 變型和修改，運(yùn)些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍W內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由 附屬的權(quán)利要求書(shū)及其等效范圍所界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種監(jiān)測(cè)離子注入角度的方法，包括： 提供監(jiān)測(cè)晶圓，所述監(jiān)測(cè)晶圓包括半導(dǎo)體襯底W及形成于所述半導(dǎo)體襯底正面的溝槽 W及覆蓋所述溝槽底部W及側(cè)壁和所述半導(dǎo)體襯底表面的多晶娃層，其中，所述多晶娃層 未進(jìn)行滲雜； 對(duì)所述多晶娃層進(jìn)行沿一個(gè)方向的傾斜離子注入，其中，定義所述傾斜離子注入方向 與豎直方向的銳角夾角為注入角度α ; 去除未滲雜多晶娃層，并測(cè)量位于所述溝槽底部的被去除的未滲雜多晶娃層的寬度W， W及位于所述溝槽側(cè)壁上的剩余滲雜多晶娃層的高度h ; W公式計(jì)算所述注入角度α，其中所述公式為2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用稀釋的氨水溶液刻蝕去除所述未滲 雜多晶娃層。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述溝槽的深寬比大于等于1。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述W的值小于等于溝槽的寬度。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述h的值小于等于溝槽的深度。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)晶圓的制作步驟包括： 提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底的表面上形成硬掩膜層； 依次刻蝕所述硬掩膜層和所述半導(dǎo)體襯底，W形成溝槽； 去除剩余的所述硬掩膜層； 在所述溝槽的底部和側(cè)壁W及所述半導(dǎo)體襯底的表面上形成多晶娃層，所述多晶娃層 未進(jìn)行滲雜。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述硬掩膜層包括自下而上的氧化物層 和氮化物層的疊層。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，采用熱氧化法形成所述氧化物層。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述氮化物層為氮化娃層。
【文檔編號(hào)】H01L21/66GK105845591SQ201510023599
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2015年1月16日
【發(fā)明人】朱紅波, 陳勇, 吳兵, 秦宏志
【申請(qǐng)人】中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司