监控集成电路制造中离子注入工艺的方法技术

本发明专利技术涉及一种监控集成电路制造中离子注入工艺的方法，所述方法包括以下步骤：提供一需要进行离子注入工艺的半导体衬底和该离子注入工艺所允许形成的非晶层的厚度值范围；对上述的半导体衬底进行所述离子注入工艺后，于所述半导体衬底上形成器件区域和测试区域；获取所述测试区域中形成的离子注入区域的第二厚度值，并将该第二厚度值与所述厚度值范围进行比较，以判断是否继续该半导体衬底的后续工艺。由于本发明专利技术方法中的测试区域是与器件结构在同一离子注入工艺中同时形成的，因此其能够客观反应采用离子注入工艺所形成的器件结构的真实情况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种监控方法，尤其涉及一种。
技术介绍
在集成电路中，尤其是在超大规模集成电路中的主要器件是金属-氧化物-半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,简称 MOS 晶体管)。随着集成电路制造工艺的飞速发展，同时以摩尔定律为依据，集成电路特征尺寸正在不断缩小，所伴随而来的是对掺杂工艺的要求也更加苛刻，这种苛刻从一方面就体现在需要精确控制掺杂离子的深度和浓度。通过调节注入离子的能量和数量可以精确控制掺杂的深度和浓度。尤其是，当需要超浅结和特殊形状的杂质浓度分布时，离子注入掺杂可保证其精确度和重复性。离子注入具有杂质分布准直性好(即横向扩展小)的优势，有利于获得精确的浅结掺杂，可提高电路的集成度和成品率。另外，离子注入工艺能够在任意所需的温度下进行，并可满足高纯度的工艺需求，以避免有害物质进入半导体器件中，因此，可以提高半导体器件的性能。可见，离子注入工艺已成为大规模和超大规模集成电路生产中的一项不可或缺的技术。正是由于离子注入工艺具有这些优势，目前在40纳米以下的工艺中离子注入工艺被大量使用，其根据作用的不同可分为几十道不同的注入工艺，其中，每一道都有不同的离子注入能量和剂量，如何监控工艺的稳定性，如何保证每一道离子注入工艺都达到预期效果就显得尤为关键。目前，在集成电路的生产过程中，对离子注入工艺的监控都是采用线下(offline)的方式进行，大多是通过热波分析法或者测量光片(bare wafer)的方块电阻来监控离子注入的工艺，该方法的缺陷在于测试的硅片和产品硅片之间是相互独立的，在一部分情况下测试硅片并不能完全真正体现产品硅片上的客观情况，另外，热波分析法对硅片是有损测试，测试完毕硅片就不能再重复使用，需要进行报废，因此，该方法会导致生产的效益不闻等问题。中国专利(CN103151281A)公开了一种离子注入工艺的监测方法，该监测方法使用一监测晶圆作为监测样本，对一确定参数的离子注入工艺进行监测，包括:以所述监测晶圆为衬底，制作一外延层；在该外延层上进行离子注入工艺，离子注入的深度小于该外延层厚度；测量该经离子注入之后的外延层方块电阻；根据上述外延层方块电阻，计算离子在外延层中的注入状态；根据外延层与衬底的一换算关系，得出该次离子注入工艺相对该监测晶圆的离子注入状态。该专利采用的是监测晶圆和产品晶圆分离的监控方法，也就是线下监控方法，这样虽然通过监测晶圆的监测数据来换算得到离子注入工艺的状态，但是其相对于产品晶圆会不可避免的产生误差，并不能完全真实地反应产品晶圆的离子注入工艺状态。中国专利(CN101225506B)公开了一种监测离子注入状态的方法，包括:在监测晶圆上沉积外延层，用于制作P/N结；用测量机器测量监测晶圆的薄层电阻值；对监测晶圆进行离子注入；用测量机器测量监测晶圆的薄层电阻值；计算两次测量的薄层电阻值的差值。该专利所公开的离子注入监测的方法同样是采用了另设的监测晶圆，由于采用另设的监测晶圆在反应客观的工艺状态时或多或少会与在线生产的产品晶圆存在一定的误差，因此该方法仅能够在一定程度上监测同一台离子注入设备的工作稳定性或不同离子注入设备的工作状态一致性，而并不能客观的反应在线生产的产品晶圆上离子注入工艺的状态。因此，在目前的集成电路生产中，提供一个能在线监控(inline monitor)离子注入工艺，并且在监控时对产品硅片无损的监控方法就显得具有很大的现实意义。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术提供一种。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案为:一种，其中，所述方法包括以下步骤:提供一需要进行离子注入工艺的半导体衬底和该离子注入工艺所允许形成的非晶层的厚度值范围；对上述的半导体衬底进行所述离子注入工艺后，于所述半导体衬底上形成器件区域和测试区域；获取所述测试区域中形成的离子注入区域的第二厚度值，并将该第二厚度值与所述厚度值范围进行比较，以判断是否继续该半导体衬底的后续工艺。所述的，其中，若所述第二厚度值在所述厚度值范围内时，则继续对所述半导体衬底进行后续的生产工艺；若所述第二厚度值不在所述厚度值范围内时，则停止对所述半导体衬底进行后续的生产工艺。所述的，其中，所述厚度范围包括一上限值和一下限值；当所述第二厚度值大于所述上限值时，将所述半导体衬底进行报废操作；当所述第二厚度值小于所述下限值时，对所述半导体衬底重新进行所述离子注入工艺；当所述第二厚度值等于所述下限值、或等于所述上限值、或大于所述下限值且小于所述上限值时，则对所述半导体衬底继续进行后续生产工艺。所述的，其中，采用光学椭偏仪对所述测试区域进行量测，以获取所述非晶层的第二厚度值。所述的，其中，所述方法还包括:在进行所述离子注入工艺之前，根据工艺需求于一版图上设置若干测试区域图案，以利用所述版图对所述半导体衬底进行离子注入工艺；其中，每个所述测试区域图案均对应一种离子注入工艺。所述的，其中，每个所述测试区域图案的面积为 50umX50um ?IOOumX lOOum。上述技术方案具有如下优点或有益效果:本专利技术通过预先在版图设计时定义出对应于不同离子注入工艺的不同测试图案区域的分布位置，然后在产品硅片的正常流片生产过程中的每一个离子注入工艺中保证产品硅片上的半导体器件制备区域和测试图案区域的都进行相同的离子注入工艺，然后对测试图案区域进行光学椭偏仪的检测，并拟合获得离子注入而导致的非晶层厚度，通过该厚度和预先设定的允许厚度范围进行比较，从而确定产品硅片是否需要进行报废或者重新离子注入或者继续进行后续工艺。这样就可以在线监测每一步的离子注入工艺，如果当离子注入工艺中出现问题就可以及时发现，并进行相应的弥补，并且通过本专利技术的监控方法能够较为客观真实地反映在线生产中的离子注入工艺效果。【附图说明】参考所附附图，以更加充分的描述本专利技术的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本专利技术范围的限制。图1是本专利技术方法实施例中的在线监控离子注入工艺流程示意图；图2?图5是本专利技术方法实施例中在产品硅片上同时形成有源区和第一测试图案区域的分步结构示意图；图6?图9是本专利技术方法实施例中在产品硅片上同时形成源漏区和第二测试图案区域的分布结构示意图；图10是本专利技术方法实施例中对某一离子注入工艺的长期监控示意图。【具体实施方式】本专利技术提供一种，尤其是一种在线的，可用于技术节点为大于等于130nm、90nm、65/55nm、45/40nm、32/28nm等的工艺中；本专利技术同时可用于Logic、Memory、RF、HV等技术平台中。由于在集成电路的制造过程中，会存在多次的离子注入工艺，而在每一次的离子注入工艺完成之后，根据离子注入工艺中所注入离子的能量，会在集成电路的有源区内形成一定深度的非晶层结构，该非晶层结构的厚度是否在一个合适的限值内决定着集成电路的形成是否能够满足要求。本专利技术正是以上述客观事时为基础，通过在每一次的离子注入工艺后都对其内部的晶格进行在线的光学测量，根据光学测量所获得的光谱拟合出离子注入工艺所形成的非晶层的厚度，并将该厚度与日常所监控的由同一种离子注入工艺所形成的非晶层的厚度作比较，以决定是否需要进行对应离子注入工艺的返工或者直接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种监控集成电路制造中离子注入工艺的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：?提供一需要进行离子注入工艺的半导体衬底和该离子注入工艺所允许形成的非晶层的厚度值范围；?对上述的半导体衬底进行所述离子注入工艺后，于所述半导体衬底上形成器件区域和测试区域；?获取所述测试区域中形成的离子注入区域的第二厚度值，并将该第二厚度值与所述厚度值范围进行比较，以判断是否继续该半导体衬底的后续工艺。

【技术特征摘要】
1.一种监控集成电路制造中离子注入工艺的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: 提供一需要进行离子注入工艺的半导体衬底和该离子注入工艺所允许形成的非晶层的厚度值范围； 对上述的半导体衬底进行所述离子注入工艺后，于所述半导体衬底上形成器件区域和测试区域； 获取所述测试区域中形成的离子注入区域的第二厚度值，并将该第二厚度值与所述厚度值范围进行比较，以判断是否继续该半导体衬底的后续工艺。2.如权利要求1所述的监控集成电路制造中离子注入工艺的方法，其特征在于， 若所述第二厚度值在所述厚度值范围内时，则继续对所述半导体衬底进行后续的生产工艺； 若所述第二厚度值不在所述厚度值范围内时，则停止对所述半导体衬底进行后续的生产工艺。3.如权利要求1所述的监控集成电路制造中离子注入工艺的方法，其特征在于，所述厚度值范围包括一上限值和一下限值； 当所述第二厚度值大于所述上限值时，将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑宁波，贺忻，雷通，
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：