【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及离子注入，尤其涉及一种离子注入剂量和温度同时检测的检测探头制作方法及检测方法。
技术介绍
1、在半导体制造过程中，离子注入用于改变半导体材料的电学性质是一个关键步骤，对于控制杂质的浓度和深度分布至关重要。同时，监控离子注入过程中的剂量和温度对于确保产品质量和工艺控制具有重要意义。然而现有的监控设备往往无法实现同时高精度测量剂量和衬底温度，主要是检测离子注入的剂量。
2、目前的剂量检测方法主要是利用角法拉第杯进行检测。离子源产生的离子经过加速管加速后形成离子束，而离子束进入到离子注入腔之前会通过一个圆形通孔，而法拉第杯则设置在圆形通孔的四周，离子束的截面大于圆形通孔，因此，离子束通过圆形通孔时还有一部分离子会被法拉第杯检测，通过法拉第杯来检测离子束中的离子量，最终得出注入到晶圆内的离子注入量。
3、然后目前的这种离子注入的检测方法还是存在以下不足：
4、1、由于法拉第杯的检测的模式理论上讲还是抽检的方式，因为法拉第杯只是检测了离子束中一小块区域中，因此最终的结果是通过法拉第杯检测的数值在认定离子束离子都是完全均匀分布的前提下计算出离子束的剂量，这种剂量检测方式在大剂量注入工艺时误差影响不大，但是对于高分辨率、小剂量的离子注入时，影响非常大，导致离子注入量不准确，从而影响半导体功率期间的性能。
5、2、由于法拉第杯检测的位置与晶圆之间还有一段距离，因此离子束经过检测后还需要飞行一段距离，而这个飞行过程不确定因素比较多，也容易造成离子状态和数量的不准确，尤其一些工艺还会在注
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的第一个技术问题是：提供一种离子注入剂量和温度同时检测的检测探头制作方法，该制作方法能够制作出方便同时检测离子注入剂量和温度的检测探头，使其检测的剂量更准确。
2、本专利技术所要解决的第二个技术问题是：提供一种离子注入剂量和温度同时检测的检测方法，该检测方法能够在离子注入时同时检测晶圆的注入剂量和温度，检测结果更准确。
3、为解决上述第一个技术问题，本专利技术的技术方案是：一种离子注入剂量和温度同时检测的检测探头制作方法，包括以下步骤：
4、s1、在硅片的正面和背面分别生长出正面绝缘介质薄膜层和背面绝缘介质薄膜层；
5、s2、在正面绝缘介质薄膜层上制作出图形化的下电极层，其中下电极层包括数量相等且成对设置的功能下电极和引脚下电极，所述功能下电极离散分布于硅片的中部，所述引脚下电极位于功能下电极的外部，每个功能下电极和引脚下电极之间连接有下连接线；
6、s3、在功能下电极上沉积出热释电材料薄膜层；
7、s4、在正面绝缘介质薄膜层和热释电材料薄膜层上生长出上电极层；其中上电极层包括数量相等且成对设置的功能上电极和引脚上电极，所述功能上电极位于热释电材料薄膜层的上表面，所述引脚上电极位于正面绝缘介质薄膜层的上表面且离散分布，每个引脚上电极与对应的功能上电极之间连接有上连接线；所述上连接线与下连接线之间相互独立不接触；引脚上电极和引脚下电极相互独立不接触，相互叠置的功能上电极、热释电材料薄膜层和功能下电极构成了探头单体；
8、s5、在背面绝缘介质薄膜层的表面形成光刻胶图形层，该光刻胶图形层具有与热释电材料薄膜层一一对应的图形槽；
9、s6、以光刻胶图形层作为掩膜，从背面对背面绝缘介质薄膜层和硅片进行刻蚀形成与热释电材料薄膜层一一对应的开口槽，开口槽的槽底与正面绝缘介质薄膜层的背面平齐；
10、s7、去除光刻胶图形层和背面绝缘介质薄膜层；
11、s8、真空环境中在硅片的背面固定玻璃片。
12、其中优选的，所述硅片为单晶硅片，所述正面绝缘介质薄膜层和背面绝缘介质薄膜层为氮化硅层或二氧化硅层或氮化硅层和二氧化硅层叠置的组合层。
13、其中优选的，所述下电极层为金、铂、银、铜、钨、钼中的任意一种或者几种的合金，下电极层的厚度为50nm-5um。
14、其中优选的，所述热释电材料薄膜层中的热释电材料为三甘醇硫酸酯及其衍生物、金刚烷胺甲酸盐、聚偏氟乙烯、钽酸锂、铌酸锂、氧化锌、氮化铝、锆钛酸铅（pzt）、钛酸锶钡、钽钪酸铅、铅镁铌钛酸盐中的一种。
15、其中优选的，所述热释电材料薄膜层的厚度为50nm-5um。
16、其中优选的，所述步骤s7采用抛光设备打磨去除背面绝缘介质薄膜层。
17、其中优选的，所述步骤s8中玻璃片的固定方式采用紫外光辅助键合或者阳极键合或者中间层键合技术完成固定。
18、采用了上述技术方案后，本专利技术的效果是：1、本专利技术的检测探头制作方法采用的光刻、刻蚀和薄膜工艺，可以有效与cmos工艺兼容，大批量生产，制造成本效益明显；2、集成度高，通过在同一硅片上集成上电极、下电极和热释电材料薄膜层，实现了剂量和温度的同测，减少了制造过程中的复杂性和成本；3、通过开设了开口槽并利用玻璃片固定形成真空腔室，槽底与正面绝缘介质薄膜层的背面平齐，可有进一步优化敏感区域，确保离子注入时产生的热量能够直接作用在热释电材料上，减少热量的传递，确保上电极和下电极之间因热释电效应而产生的电压稳定，从而提高了每个探头单体的响应速度和灵敏度。
19、为解决上述第二个技术问题，本专利技术的技术方案是：一种离子注入剂量和温度同时检测的检测方法，该检测方法使用了检测装置，所述检测装置包括转换电路板和所述的检测探头，将所述检测探头粘结在转换电路板上形成晶圆托盘，所述转换电路板上设置了与控制器连接的外置接插头；该转换电路板上设置有与引脚上电极、引脚下电极一一对应的有引出电极，每个引出电极与对应的引脚上电极和引脚下电极之间导电连接；晶圆托盘上设置了方便晶圆放置的放置区域，各探头单体共同组成了检测区域，所述检测区域中至少有一部分探头单体处于放置区域以外；
20、该检测方法先将检测装置放置在离子注入机上进行标定，得出功能上电极和功能下电极之间的电压、温度和注入剂量之间的标准对应关系；然后将所述检测装置放置在离子注入机的真空注入腔内并将外置接插头连接控制器，将晶圆放置在放置区域并固定后离子注入机启动，离子束按照设定的扫描路线注入在晶圆上，离子束的扫描区域大于或者等于检测区域使离子注入到晶圆内的同时也注入到了功能上电极内，通过实时的检测功能上电极和功能下电极之间的电压，并根据标准对应关系计算出当前离子注入时的剂量和温度。
21、采用了上述技术方案后，本专利技术的效果是：首先，该检测方法将检测装置直接作为离子注入时的晶托，也就是说晶圆是直接固定在检测探头上，此时的检测区域就是离子注入到晶圆内的最终为止，从而可以避免离子束在飞行过程中的不稳定导致检测结果不准确的情况发生，尽可能的减少了误差；其次，该检测方法利用了上述的检测探头，检测探头使用时，离本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种离子注入剂量和温度同时检测的检测探头制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种离子注入剂量和温度同时检测的检测探头制作方法，其特征在于：所述硅片为单晶硅片，所述正面绝缘介质薄膜层和背面绝缘介质薄膜层为氮化硅层或二氧化硅层或氮化硅层和二氧化硅层叠置的组合层。
3.如权利要求2所述的一种离子注入剂量和温度同时检测的检测探头制作方法，其特征在于：所述下电极层为金、铂、银、铜、钨、钼中的任意一种或者几种的合金，下电极层的厚度为50nm-5um。
4.如权利要求3所述的一种离子注入剂量和温度同时检测的检测探头制作方法，其特征在于：所述热释电材料薄膜层中的热释电材料为三甘醇硫酸酯及其衍生物、金刚烷胺甲酸盐、聚偏氟乙烯、钽酸锂、铌酸锂、氧化锌、氮化铝、锆钛酸铅（PZT）、钛酸锶钡、钽钪酸铅、铅镁铌钛酸盐中的一种。
5.如权利要求4所述的一种离子注入剂量和温度同时检测的检测探头制作方法，其特征在于：所述热释电材料薄膜层的厚度为50nm-5um。
6.如权利要求5所述的一种离子注入剂量和温度同时检测的检测探头
7.如权利要求6所述的一种离子注入剂量和温度同时检测的检测探头制作方法，其特征在于：所述步骤S8中玻璃片的固定方式采用紫外光辅助键合或者阳极键合或者中间层键合技术完成固定。
8.一种离子注入剂量和温度同时检测的检测方法，其特征在于：该检测方法使用了检测装置，所述检测装置包括转换电路板和如权利要求1所述的检测探头，将所述检测探头粘结在转换电路板上形成晶圆托盘，所述转换电路板上设置了与控制器连接的外置接插头；该转换电路板上设置有与引脚上电极、引脚下电极一一对应的有引出电极，每个引出电极与对应的引脚上电极和引脚下电极之间导电连接；晶圆托盘上设置了方便晶圆放置的放置区域，各探头单体共同组成了检测区域，所述检测区域中至少有一部分探头单体处于放置区域以外；
9.如权利要求8所述的一种离子注入剂量和温度同时检测的检测方法，其特征在于：所述检测方法中还包括了自校准方法，当所述检测装置使用一段时间后启动自校准方法；校准时不放入晶圆而直接启动离子注入，此时离子束的扫描区域就会覆盖所有的功能上电极，检测所有功能上电极和对应功能下电极之间的电压；比对放置区域内的探头单体和放置区域外的探头单体的电压差并计算出误差补偿系数，并通过误差补偿系数更新电压、温度和注入剂量之间的对应关系形成更新后的补偿对应关系，之后进行离子注入时利用补偿对应关系计算当前的离子注入时的剂量和温度。
10.如权利要求9所述的一种离子注入剂量和温度同时检测的检测方法，其特征在于：每个引出电极与对应的引脚上电极和引脚下电极之间导电连接的具体方式为焊接、引线键合或导电胶粘接。
...【技术特征摘要】
1.一种离子注入剂量和温度同时检测的检测探头制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种离子注入剂量和温度同时检测的检测探头制作方法，其特征在于：所述硅片为单晶硅片，所述正面绝缘介质薄膜层和背面绝缘介质薄膜层为氮化硅层或二氧化硅层或氮化硅层和二氧化硅层叠置的组合层。
3.如权利要求2所述的一种离子注入剂量和温度同时检测的检测探头制作方法，其特征在于：所述下电极层为金、铂、银、铜、钨、钼中的任意一种或者几种的合金，下电极层的厚度为50nm-5um。
4.如权利要求3所述的一种离子注入剂量和温度同时检测的检测探头制作方法，其特征在于：所述热释电材料薄膜层中的热释电材料为三甘醇硫酸酯及其衍生物、金刚烷胺甲酸盐、聚偏氟乙烯、钽酸锂、铌酸锂、氧化锌、氮化铝、锆钛酸铅（pzt）、钛酸锶钡、钽钪酸铅、铅镁铌钛酸盐中的一种。
5.如权利要求4所述的一种离子注入剂量和温度同时检测的检测探头制作方法，其特征在于：所述热释电材料薄膜层的厚度为50nm-5um。
6.如权利要求5所述的一种离子注入剂量和温度同时检测的检测探头制作方法，其特征在于：所述步骤s7采用抛光设备打磨去除背面绝缘介质薄膜层。
7.如权利要求6所述的一种离子注入剂量和温度同时检测的检测探头制作方法，其特征在于：所述步骤s8中玻璃片的固定方式采用紫外光辅助键合或者阳极键合或...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁桃宝，
申请(专利权)人：江苏晋誉达半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。