一种离子注入工艺的精确控制方法技术

本发明专利技术公开了一种离子注入工艺的精确控制方法，包括选取半导体晶片上后续离子注入区域中至少两个不同特征的关键尺寸进行测量，建立后续离子注入的剂量与不同特征的关键尺寸之间的对应数学关系，通过数据库对不同特征的关键尺寸进行分析，得到后续离子注入的剂量，通过离子注入机剂量控制系统控制后续离子注入时在半导体晶片上的扫描速度，自动调节注入剂量，从而可精确控制单枚晶片的注入剂量补偿，可为相关产品的漏电率问题提供解决方案，并可稳定和提高先进制程的良率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件制造
，更具体地，涉及一种离子注入工艺的精确控制方法。
技术介绍
在半导体器件制造的逻辑制程中，先进制程节点对离子注入剂量精度的要求更加严格。在使用相同注入程式的情况下，离子注入阻隔层会影响当层实际注入剂量。轻掺杂漏极(LDD)层次在逻辑制程中的主要作用，是改善热载流子注入及浅沟道效应，因此，该层次对产品电性参数有很大的影响。业界通常采用先进制程控制系统(APC)根据前层多晶硅栅极尺寸(CD)量测值，来对离子注入剂量进行监控及精确优化。目前，业界通常采用一维模型，在进行多晶硅栅极尺寸测量时，随机抽取数枚(例如2-3枚)晶片进行测量，并在该数枚晶片的量测平均值基础上，求得晶片所在组(例如6枚或者25枚等)的量测平均值，即为这个晶片分组的平均栅极尺寸(CD)。然后通过数据库分析，确认所在的补偿范围区间和后续离子注入制程的剂量系数，并对后续多道轻掺杂漏极(LDD)制程的工艺菜单剂量乘以此系数，得到最终补偿的新的离子注入工艺菜单。然而，上述方法仅采用单一的一维参数模型制定后续多道轻掺杂漏极制程的剂量系数，其未考虑到后续其他制程对轻掺杂漏极层次的影响。并且，通常采用以组为单位的分组方式进行剂量补偿，无法对单枚晶片的情况进行确认，因而具有较大的风险性。此外，采用上述方法还需要准备大量现存的已知工艺菜单，否则无法进行后续离子注入，其工作量巨大，且生产效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种离子注入工艺的精确控制方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种离子注入工艺的精确控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤01：提供一半导体晶片，选取所述半导体晶片上后续离子注入区域中至少两个不同特征的关键尺寸进行测量；步骤02：建立后续离子注入的剂量与所述不同特征的关键尺寸之间的对应数学关系，通过数据库对所述不同特征的关键尺寸进行分析，得到后续离子注入的剂量；步骤03：将上步骤得到的后续离子注入的剂量输入离子注入机剂量控制系统；步骤04：通过离子注入机剂量控制系统控制后续离子注入时在所述半导体晶片上的扫描速度，以自动调节后续离子注入的剂量。优选地，步骤01中，在所述半导体晶片的正常作业过程中，于相应的站点测量不同特征的关键尺寸。优选地，所述不同特征的关键尺寸包括栅极尺寸、侧墙膜厚和/或掩蔽膜厚。优选地，步骤02中，所述后续离子注入的剂量与所述不同特征的关键尺寸之间的对应数学关系满足：Dn＝aX+bY+cZ…式中Dn为后续离子注入的剂量，n为正整数，表示不同层次离子注入的序列，a、b、c为系数，X、Y、Z表示不同特征的关键尺寸。优选地，针对不同的产品和流程，所述系数a、b、c的取值范围不同。优选地，所述系数a、b、c的取值方法为：根据不同产品的最终测试数据，通过数据库进行相关性和敏感度分析，得出对应产品和对应离子注入层次的相关a、b、c值。优选地，所述最终测试数据包括电性参数和良率。优选地，所述栅极尺寸为必选的关键尺寸。优选地，步骤04中，所述扫描速度与后续离子注入的剂量之间的对应数学关系满足：扫描速度＝束流大小×扫描经过次数/后续离子注入的剂量/晶片宽度其中，束流大小和扫描经过次数由基准工艺菜单决定，晶片宽度为所述半导体晶片的尺寸。从上述技术方案可以看出，本专利技术通过半导体晶片建立二维或二维以上模型，确定半导体晶片的关键尺寸偏差与后续离子注入剂量之间的综合函数，并在后续离子注入过程中由离子注入机剂量控制系统通过控制扫描速度，自动调节注入剂量，从而可精确控制单枚晶片的注入剂量补偿；本专利技术为相关产品的漏电率问题提供了解决方案，并稳定和提高了先进制程的良率。附图说明图1是本专利技术一较佳实施例的一种离子注入工艺的精确控制方法逻辑示意图；图2是一种离子注入机剂量控制系统的结构原理图；图3是离子注入工艺的一种扫描方法示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本专利技术的实施方式时，为了清楚地表示本专利技术的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本专利技术的限定来加以理解。本专利技术的一种离子注入工艺的精确控制方法，可通过以下步骤来实现：步骤01：提供一半导体晶片，选取所述半导体晶片上后续离子注入区域中至少两个不同特征的关键尺寸进行测量；步骤02：建立后续离子注入的剂量与所述不同特征的关键尺寸之间的对应数学关系，通过数据库对所述不同特征的关键尺寸进行分析，得到后续离子注入的剂量；步骤03：将上步骤得到的后续离子注入的剂量输入离子注入机剂量控制系统；步骤04：通过离子注入机剂量控制系统控制后续离子注入时在所述半导体晶片上的扫描速度，以自动调节后续离子注入的剂量。在以下本专利技术的具体实施方式中，请参阅图1，图1是本专利技术一较佳实施例的一种离子注入工艺的精确控制方法逻辑示意图。如图1所示，以在半导体晶片上进行多道轻掺杂漏极(LDD)离子注入作业为例，本专利技术的一种离子注入工艺的精确控制方法，可包括以下逻辑流程：框S01：晶片作业。在半导体晶圆上进行正常作业，形成半导体晶片。框S02：特征区域关键尺寸测量。在所述半导体晶片的正常作业过程中，选取每枚半导体晶片上后续多道轻掺杂漏极(LDD)离子注入区域中至少两个不同特征的关键尺寸，并于相应的站点对选取的不同特征区域中不同特征的关键尺寸进行测量。与现有技术不同的是，本专利技术是对每枚晶片都进行测量，只有这样才能精确控制单枚晶片的注入剂量补偿。这些不同特征的关键尺寸例如包括多晶硅栅极尺寸(Poly CD)、侧墙膜厚(SPA-1OCD THK)；根据不同的工艺流程，注入工艺前的掩蔽膜厚(Screen THK)也可成为选取的特征的关键尺寸。也就是说，可在多晶硅栅极尺寸、侧墙膜厚以及掩蔽膜厚等参数中，选取其中的两个或以上进行测量。框S03：数据库分析。建立后续离子注入的剂量与所述不同特征的关键尺寸之间的对应数学关系，将上述测量得到的所述不同特征的关键尺寸数据输入数据库，通过数据库进行分析，可得到后续离子注入的剂量。所述数据库用以存储、分析后续注入所需要的剂量(Dose)。其中，所述后续离子注入剂量与所述不同特征的关键尺寸之间的对应数学关系满足：Dn＝aX+bY+cZ…式中Dn为后续离子注入的剂量，单位统一为原子数每平方厘米(atoms/cm2)；n为正整数，表示不同层次离子注入的序列；a、b、c为系数，其通常的取值范围可为-10E18～10E18；针对不同的工艺产品和流程，所述系数a、b、c的取值范围可不同；X、Y、Z表示不同特征的关键尺寸，单位统一为埃所述系数a、b、c的取值方法为：根据不同产品的最终测试数据，例如：电性参数WAT，良率CP等，通过数据库进行相关性和敏感度分析，得出对应产品和对应离子注入层次的相关a、b、c值，即多少单位的某个参数能够影响另一个多少单位的参数。也就是说，系数a、b、c分别是由相关性和敏感度分析所引入的一个相关因子。上述后续离子注入剂量与各不同特征的关键尺寸之间的对应数学关系成立的原理是：在工艺流程中，前后工艺之间存在着相互影响；因此可以通过数据库中储存的理想或优选的数据，得出相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子注入工艺的精确控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤01：提供一半导体晶片，选取所述半导体晶片上后续离子注入区域中至少两个不同特征的关键尺寸进行测量；步骤02：建立后续离子注入的剂量与所述不同特征的关键尺寸之间的对应数学关系，通过数据库对所述不同特征的关键尺寸进行分析，得到后续离子注入的剂量；步骤03：将上步骤得到的后续离子注入的剂量输入离子注入机剂量控制系统；步骤04：通过离子注入机剂量控制系统控制后续离子注入时在所述半导体晶片上的扫描速度，以自动调节后续离子注入的剂量。

【技术特征摘要】
1.一种离子注入工艺的精确控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤01：提供一半导体晶片，选取所述半导体晶片上后续离子注入区域中至少两个不同特征的关键尺寸进行测量；步骤02：建立后续离子注入的剂量与所述不同特征的关键尺寸之间的对应数学关系，通过数据库对所述不同特征的关键尺寸进行分析，得到后续离子注入的剂量；步骤03：将上步骤得到的后续离子注入的剂量输入离子注入机剂量控制系统；步骤04：通过离子注入机剂量控制系统控制后续离子注入时在所述半导体晶片上的扫描速度，以自动调节后续离子注入的剂量。2.根据权利要求1所述的离子注入工艺的精确控制方法，其特征在于，步骤01中，在所述半导体晶片的正常作业过程中，于相应的站点测量不同特征的关键尺寸。3.根据权利要求1或2所述的离子注入工艺的精确控制方法，其特征在于，所述不同特征的关键尺寸包括栅极尺寸、侧墙膜厚和/或掩蔽膜厚。4.根据权利要求1所述的离子注入工艺的精确控制方法，其特征在于，步骤02中，所述后续离子注入的剂量与所述不同特征的关键尺寸之间的对应数学关系满足：Dn＝aX+bY+...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓尚上，赖朝荣，苏俊铭，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31