本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及一種離子注入測(cè)試樣品的制備方法及測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

離子注入技術(shù)是一種向半導(dǎo)體材料中引入摻雜離子，改變半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能的技術(shù)。離子注入現(xiàn)已在半導(dǎo)體制造中被廣泛應(yīng)用。

離子注入的劑量和射程是離子注入工藝的兩個(gè)重要參數(shù)，對(duì)離子注入的劑量和射程進(jìn)行精確控制是離子注入工藝優(yōu)化的目標(biāo)。其中，不僅要求摻雜離子的峰值濃度控制準(zhǔn)確，還要求摻雜離子濃度分布符合設(shè)計(jì)要求。

對(duì)于平面晶體管而言，通常采用二次離子質(zhì)譜(secondionmassspectroscopy，sims)來(lái)分析摻雜離子注入后在半導(dǎo)體材料內(nèi)的離子濃度分布情況。具體地，sims技術(shù)包括：通過(guò)在半導(dǎo)體表面區(qū)域上照射一次離子而產(chǎn)生二次離子，通過(guò)對(duì)所述二次離子進(jìn)行質(zhì)量分析來(lái)測(cè)定摻雜離子的離子濃度分布。

但是，現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展了鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的3d晶體管技術(shù)，如何對(duì)鰭式場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行離子濃度分布測(cè)量成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種離子注入測(cè)試樣品的制備方法及測(cè)試方法，提高鰭式場(chǎng)效應(yīng)管離子濃度分布的測(cè)量精確度。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種離子注入測(cè)試樣品的制備方法。包括如下步驟：形成半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底包括襯底、凸出于所述襯底的鰭部；在所述鰭部之間的襯底上形成隔離結(jié)構(gòu)，所述鰭部的一部分露出于所述隔離結(jié)構(gòu)，為鰭部第一區(qū)域，所述鰭部的另一部分位于所述隔離結(jié)構(gòu)內(nèi)，為鰭部第二區(qū)域；對(duì)所述鰭部第二區(qū)域進(jìn)行離子摻雜，在所述鰭部第二區(qū)域內(nèi)形成摻雜離子；完成所述離子摻雜工藝后，在所述鰭部第一區(qū)域的側(cè)壁表 面形成第一探測(cè)層，用于提供第一探測(cè)離子，且所述第一探測(cè)離子與所述摻雜離子不同；形成所述第一探測(cè)層后，去除所述隔離結(jié)構(gòu)；去除所述隔離結(jié)構(gòu)后，形成保形覆蓋所述鰭部第一區(qū)域和鰭部第二區(qū)域的第二探測(cè)層，用于提供第二探測(cè)離子，且所述第二探測(cè)離子與所述第一探測(cè)離子、摻雜離子不同；在所述半導(dǎo)體基底表面形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層的頂部高于所述第二探測(cè)層的頂部。

可選的，所述摻雜離子為n型離子或p型離子。

可選的，摻雜離子為n型離子，所述n型離子為砷離子，注入的離子能量為30kev至120kev，注入的離子劑量為1e12至1e14原子每平方厘米；或者，摻雜離子為p型離子，所述p型離子為硼離子，注入的離子能量為5kev至50kev，注入的離子劑量為5e12至5e14原子每平方厘米。

可選的，所述第一探測(cè)層的材料為氮化硅、氮化鈦或氮化鉭，所述第一探測(cè)離子為氮離子。

可選的，形成所述第一探測(cè)層的步驟包括：形成保形覆蓋所述隔離結(jié)構(gòu)表面和所述鰭部第一區(qū)域表面的第一探測(cè)層膜；采用無(wú)掩膜刻蝕工藝，去除所述隔離結(jié)構(gòu)表面和所述鰭部第一區(qū)域頂部的第一探測(cè)層膜，在所述鰭部第一區(qū)域的側(cè)壁表面形成第一探測(cè)層。

可選的，通過(guò)原子層沉積工藝形成所述第一探測(cè)層膜。

可選的，所述原子層沉積工藝的工藝參數(shù)包括：向原子層沉積室內(nèi)通入的前驅(qū)體為含氮的前驅(qū)體，工藝溫度為400攝氏度至600攝氏度，壓強(qiáng)為1毫托至10毫托，前驅(qū)體的氣體流量為1500sccm至4000sccm，沉積次數(shù)為15次至50次。

可選的，所述第二探測(cè)層的材料為氧化硅或氧化鉿，所述第二探測(cè)離子為氧離子。

可選的，形成所述第二探測(cè)層的工藝為原子層沉積工藝。

可選的，所述原子層沉積工藝的工藝參數(shù)包括：向原子層沉積室內(nèi)通入的前驅(qū)體為含氧的前驅(qū)體，前驅(qū)體的氣體流量為500sccm至5000sccm，工藝 溫度為80攝氏度至300攝氏度，壓強(qiáng)為0.1托至20托，沉積次數(shù)為5次至50次。

可選的，所述介質(zhì)層的材料為無(wú)定形硅。

可選的，所述介質(zhì)層高于所述第二探測(cè)層頂部的厚度為至

可選的，對(duì)所述半導(dǎo)體基底進(jìn)行離子摻雜工藝后，在所述鰭部第一區(qū)域的側(cè)壁表面形成第一探測(cè)層之前，還包括：對(duì)所述半導(dǎo)體基底進(jìn)行退火工藝。

可選的，所述退火工藝的工藝參數(shù)包括：退火溫度為950攝氏度至1100攝氏度，工藝時(shí)間為10秒至30秒，壓強(qiáng)為0.4托至1托，反應(yīng)氣體為氧氣，氧氣的氣體流量為0.5每分鐘標(biāo)準(zhǔn)升至2每分鐘標(biāo)準(zhǔn)升。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種離子注入測(cè)試方法，包括：提供前述制備方法所形成的測(cè)試樣品；自所述介質(zhì)層的頂部至所述襯底表面，探測(cè)所述第一探測(cè)離子、第二探測(cè)離子以及所述摻雜離子的信號(hào)，獲得各離子與所述離子位于所述介質(zhì)層內(nèi)深度相關(guān)的濃度變化曲線圖，所述濃度變化曲線圖包括波谷值區(qū)域和波峰值區(qū)域，所述波谷值區(qū)域表示未探測(cè)到離子的區(qū)域，所述波峰值區(qū)域表示離子濃度最大的區(qū)域；通過(guò)所述第一探測(cè)離子的濃度變化曲線圖獲得所述鰭部第一區(qū)域的高度；通過(guò)所述第二探測(cè)離子的濃度變化曲線圖獲得所述鰭部的高度；通過(guò)所述濃度變化曲線圖、鰭部的高度以及鰭部第一區(qū)域的高度，獲得所述摻雜離子在所述鰭部?jī)?nèi)的濃度分布；判斷所述摻雜離子的濃度波峰值區(qū)域是否位于所述鰭部第二區(qū)域內(nèi)，若所述摻雜離子的濃度波峰值區(qū)域未在所述鰭部第二區(qū)域內(nèi)或者僅部分位于所述鰭部第二區(qū)域內(nèi)，根據(jù)摻雜離子的濃度分布，對(duì)離子注入摻雜工藝的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

可選的，采用二次離子質(zhì)譜方法，自所述介質(zhì)層的頂部至所述襯底表面，探測(cè)所述第一探測(cè)離子、第二探測(cè)離子以及所述摻雜離子的信號(hào)，獲得各離子與所述離子位于所述介質(zhì)層內(nèi)深度相關(guān)的濃度變化曲線圖。

可選的，所述二次離子質(zhì)譜方法的探測(cè)面積范圍為50μm×50μm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明在鰭部第一區(qū)域的側(cè)壁表面形成第一探測(cè)層，形成保形覆蓋所述 鰭部第一區(qū)域和鰭部第二區(qū)域的第二探測(cè)層，其中，所述第一探測(cè)層用于提供第一探測(cè)離子，所述第二探測(cè)層用于提供第二探測(cè)離子，且所述第一探測(cè)離子、第二探測(cè)離子和摻雜離子各不相同。在所述半導(dǎo)體基底表面形成介質(zhì)層之后，類(lèi)似平面晶體管，自介質(zhì)層的頂部至襯底表面，探測(cè)所述第一探測(cè)離子、第二探測(cè)離子以及摻雜離子的信號(hào)時(shí)，獲得各離子與所述離子位于所述介質(zhì)層內(nèi)深度相關(guān)的濃度變化曲線圖，且通過(guò)所述第一探測(cè)離子的濃度變化曲線圖獲得所述鰭部第一區(qū)域的高度(能探測(cè)到第一探測(cè)離子的介質(zhì)層深度范圍)，通過(guò)所述第二探測(cè)離子的濃度變化曲線圖獲得所述鰭部的高度(能探測(cè)到第二探測(cè)離子的介質(zhì)層深度范圍)，從而可以通過(guò)所述濃度變化曲線圖、鰭部的高度以及鰭部第一區(qū)域的高度，直觀且精確地獲得所述摻雜離子在所述鰭部?jī)?nèi)的濃度分布，并可以根據(jù)摻雜離子的濃度分布，對(duì)離子注入摻雜工藝的進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而提高半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能。

附圖說(shuō)明

圖1至圖7是本發(fā)明離子注入測(cè)試樣品的制備方法一實(shí)施例中各步驟對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明離子注入測(cè)試中離子與所述離子位于介質(zhì)層內(nèi)深度相關(guān)的濃度變化曲線圖。

具體實(shí)施方式

對(duì)于finfet晶體管包括作為溝道區(qū)的鰭部。所述鰭部中摻雜有離子，屬于三維離子結(jié)構(gòu)，二次離子質(zhì)譜(secondionmassspectroscopy，sims)適于測(cè)量平面樣品，難以對(duì)三維樣品的摻雜離子濃度分布進(jìn)行測(cè)試。

現(xiàn)有技術(shù)主要借助工藝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(technologycomputeraideddesign，tcad)工具，分析得到鰭部?jī)?nèi)從鰭部頂部至底部的摻雜離子濃度分布。但由于tcad的模擬分析存在固有誤差，得到的摻雜離子濃度分布精確度較低。

為了解決所述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種離子注入測(cè)試樣品的制備方法，包括：形成半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底包括襯底、凸出于所述襯底的鰭部；在所述鰭部之間的襯底上形成隔離結(jié)構(gòu)，所述鰭部的一部分露出于所述隔離 結(jié)構(gòu)，為鰭部第一區(qū)域，所述鰭部的另一部分位于所述隔離結(jié)構(gòu)內(nèi)，為鰭部第二區(qū)域；對(duì)所述鰭部第二區(qū)域進(jìn)行離子摻雜，在所述鰭部第二區(qū)域內(nèi)形成摻雜離子；完成所述離子摻雜工藝后，在所述鰭部第一區(qū)域的側(cè)壁表面形成第一探測(cè)層，用于提供第一探測(cè)離子，且所述第一探測(cè)離子與所述摻雜離子不同；形成所述第一探測(cè)層后，去除所述隔離結(jié)構(gòu)；去除所述隔離結(jié)構(gòu)后，形成保形覆蓋所述鰭部第一區(qū)域和鰭部第二區(qū)域的第二探測(cè)層，用于提供第二探測(cè)離子，且所述第二探測(cè)離子與所述第一探測(cè)離子、摻雜離子不同；在所述半導(dǎo)體基底表面形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層的頂部高于所述第二探測(cè)層的頂部。

本發(fā)明在鰭部第一區(qū)域的側(cè)壁表面形成第一探測(cè)層，形成保形覆蓋所述鰭部第一區(qū)域和鰭部第二區(qū)域的第二探測(cè)層，其中，所述第一探測(cè)層用于提供第一探測(cè)離子，所述第二探測(cè)層用于提供第二探測(cè)離子，且所述第一探測(cè)離子、第二探測(cè)離子和摻雜離子各不相同。在所述半導(dǎo)體基底表面形成介質(zhì)層之后，類(lèi)似平面晶體管，自介質(zhì)層的頂部至襯底表面，探測(cè)所述第一探測(cè)離子、第二探測(cè)離子以及摻雜離子的信號(hào)時(shí)，獲得各離子與所述離子位于所述介質(zhì)層內(nèi)深度相關(guān)的濃度變化曲線圖，且通過(guò)所述第一探測(cè)離子的濃度變化曲線圖獲得所述鰭部第一區(qū)域的高度(能探測(cè)到第一探測(cè)離子的介質(zhì)層深度范圍)，通過(guò)所述第二探測(cè)離子的濃度變化曲線圖獲得所述鰭部的高度(能探測(cè)到第二探測(cè)離子的介質(zhì)層深度范圍)，從而可以通過(guò)所述濃度變化曲線圖、鰭部的高度以及鰭部第一區(qū)域的高度，直觀且精確地獲得所述摻雜離子在所述鰭部?jī)?nèi)的濃度分布，并可以根據(jù)摻雜離子的濃度分布，對(duì)離子注入摻雜工藝的進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而提高半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1至圖7是本發(fā)明離子注入測(cè)試樣品的制備方法一實(shí)施例中各步驟對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖。

參考圖1，形成半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底包括襯底100、凸出于所述襯底100的鰭部110。

所述襯底100為后續(xù)形成器件提供工藝平臺(tái)

所述襯底100的材料為硅、鍺、鍺化硅、碳化硅、砷化鎵或鎵化銦，所述襯底100還能夠?yàn)閾诫s有雜質(zhì)的單晶硅；相應(yīng)地，所述鰭部110的材料包括硅、鍺、鍺化硅、碳化硅、砷化鎵或鎵化銦。本實(shí)施例中，所述襯底100為硅襯底，所述鰭部110的材料為硅。

具體地，形成所述半導(dǎo)體基底的步驟包括：提供初始基底，在所述基底上形成圖形化的硬掩膜層200，所述硬掩膜層200的形貌、尺寸及位置與后續(xù)形成的鰭部的形貌、尺寸及位置相同；以所述硬掩模層200為掩膜，刻蝕所述初始基底，形成若干分立的凸起，刻蝕后的初始基底作為襯底100，位于所述襯底100表面的凸起作為鰭部110。

本實(shí)施例中，所述鰭部110的頂部尺寸小于底部尺寸。在其他實(shí)施例中，所述鰭部的側(cè)壁還能夠與襯底表面相垂直，即所述鰭部的頂部尺寸等于底部尺寸。

本實(shí)施例中，所述硬掩膜層200的材料為氮化硅，后續(xù)在進(jìn)行平坦化工藝時(shí)，所述硬掩膜層200表面能夠作為平坦化工藝的停止位置，還能夠起到保護(hù)所述鰭部110頂部的作用，且所述硬掩膜層200還能夠在后續(xù)離子注入工藝中起到掩膜層的作用。

在其他實(shí)施例中，在初始基底上形成硬掩膜層之前，本發(fā)明制備方法還可以包括：在所述初始基底上形成氧化層，所述氧化層作為所述硬掩膜層的緩沖層，用于減小所述硬掩膜層與所述鰭部之間的應(yīng)力，消除所述鰭部頂部硅的位錯(cuò)形成。

需要說(shuō)明的是，在形成所述鰭部110之后，本發(fā)明制備方法還可以包括：在所述鰭部110表面形成線性氧化層101，用于修復(fù)所述鰭部110。

在刻蝕所述初始基底形成所述鰭部110的過(guò)程中，刻蝕工藝容易在所述鰭部110表面形成凸出的棱角或使表面具有缺陷，這容易影響鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的器件性能。

因此，本實(shí)施例對(duì)所述鰭部110進(jìn)行氧化處理以在所述鰭部110表面形成線性氧化層101。在氧化處理過(guò)程中，由于所述鰭部110凸出的棱角部分的 比表面更大，更容易被氧化，后續(xù)去除所述線性氧化層101之后，不僅所述鰭部110表面的缺陷層被去除，且凸出棱角部分也被去除，使所述鰭部110的表面光滑，晶格質(zhì)量得到改善，避免所述鰭部110頂角尖端放電問(wèn)題，有利于改善鰭式場(chǎng)效應(yīng)管的性能。

所述氧化處理可以采用氧等離子體氧化工藝、或者硫酸和過(guò)氧化氫的混合溶液氧化工藝。所述氧化處理還會(huì)對(duì)所述襯底100表面進(jìn)行氧化，因此，所述線性氧化層101還位于所述襯底100表面。本實(shí)施例中，采用issg(原位蒸汽生成，in-situstreamgeneration)氧化工藝對(duì)所述鰭部110進(jìn)行氧化處理，形成所述線性氧化層101。

本實(shí)施例中，所述鰭部110的材料為硅。相應(yīng)的，所述線性氧化層101的材料為氧化硅。

參考圖2，在所述鰭部110之間的襯底100上形成隔離結(jié)構(gòu)102，所述鰭部110的一部分露出于所述隔離結(jié)構(gòu)102，為鰭部第一區(qū)域111，所述鰭部110的另一部分位于所述隔離結(jié)構(gòu)102內(nèi)，為鰭部第二區(qū)域112。

所述隔離結(jié)構(gòu)102用于對(duì)相鄰器件之間起到隔離作用，所述隔離結(jié)構(gòu)102的材料可以為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。本實(shí)施例中，所述隔離結(jié)構(gòu)102的材料為氧化硅。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中，所述隔離結(jié)構(gòu)102是淺溝槽隔離層，但不限于淺溝槽隔離層。

具體地，形成所述隔離結(jié)構(gòu)102的步驟包括：在所述鰭部110表面形成隔離膜，所述隔離膜還覆蓋所述硬掩膜層200表面，所述隔離膜的頂部高于所述硬掩膜層200頂部；平坦化所述隔離膜直至露出所述硬掩膜層200表面；回刻蝕去除部分厚度的所述隔離膜以形成所述隔離結(jié)構(gòu)102。

所述隔離膜的材料與所述鰭部110以及襯底100的材料不同，且所述隔離膜的材料為易于被去除的材料，使得后續(xù)回刻蝕去除部分厚度的所述隔離膜的工藝不會(huì)對(duì)所述鰭部110造成損傷。所述隔離膜的材料可以為非晶碳、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氧化硅或碳氮氧化硅，形成所述隔離膜的工藝可以為化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積或原子層沉積工藝。

本實(shí)施例中，所述隔離膜的材料為氧化硅，形成所述隔離膜的工藝為化學(xué)氣相沉積工藝。相應(yīng)的，所述隔離結(jié)構(gòu)102的材料為氧化硅。

本實(shí)施例中，采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝平坦化所述隔離膜直至露出所述掩膜層200表面；采用干法刻蝕工藝、濕法刻蝕工藝，或干法刻蝕工藝和濕法刻蝕工藝相結(jié)合的工藝，回刻蝕去除部分厚度的所述隔離膜以形成所述隔離結(jié)構(gòu)102。

形成所述隔離結(jié)構(gòu)102后，所述鰭部110的一部分露出于所述隔離結(jié)構(gòu)102，為鰭部第一區(qū)域111，所述鰭部110的另一部分位于所述隔離結(jié)構(gòu)102內(nèi)，為鰭部第二區(qū)域112。

需要說(shuō)明的是，在去除部分厚度的所述隔離膜的過(guò)程中還去除所述鰭部第一區(qū)域111表面的線性氧化層101。

參考圖3，對(duì)所述鰭部第二區(qū)域112進(jìn)行離子摻雜，在所述鰭部第二區(qū)域112內(nèi)形成摻雜離子。

所述離子摻雜用于在所述鰭部第二區(qū)域112內(nèi)形成防穿通區(qū)，避免后續(xù)在所述鰭部第一區(qū)域111內(nèi)形成的源區(qū)和漏區(qū)之間發(fā)生穿通現(xiàn)象。

具體地，對(duì)所述鰭部第二區(qū)域112進(jìn)行離子摻雜的步驟包括：以所述硬掩膜層200為掩膜，對(duì)所述半導(dǎo)體基底進(jìn)行離子摻雜工藝，向所述隔離結(jié)構(gòu)102內(nèi)注入摻雜離子，且在離子橫向擴(kuò)散的作用下，所述摻雜離子還橫向擴(kuò)散進(jìn)所述鰭部第二區(qū)域112內(nèi)，在所述鰭部第二區(qū)域112內(nèi)形成所述摻雜離子。

本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體基底用于形成n型器件或p型器件。相應(yīng)的，所述摻雜離子可以為n型離子或p型離子。

當(dāng)所述摻雜離子為n型離子時(shí)，所述n型離子為砷離子，注入的離子能量為30kev至120kev，注入的離子劑量為1e12至1e14原子每平方厘米；當(dāng)所述摻雜離子為p型離子時(shí)，所述p型離子為硼離子，注入的離子能量為5kev至50kev，注入的離子劑量為5e12至5e14原子每平方厘米。

需要說(shuō)明的是，對(duì)所述半導(dǎo)體基底進(jìn)行離子注入摻雜工藝后，還包括：對(duì)所述半導(dǎo)體基底進(jìn)行退火工藝，促進(jìn)所述摻雜離子橫向擴(kuò)散進(jìn)所述鰭部第 二區(qū)域112內(nèi)。

本實(shí)施例中，所述退火工藝的工藝參數(shù)包括：退火溫度為950攝氏度至1100攝氏度，工藝時(shí)間為10秒至30秒，壓強(qiáng)為0.4托至1托，反應(yīng)氣體為氧氣，氧氣的氣體流量為0.5每分鐘標(biāo)準(zhǔn)升至2每分鐘標(biāo)準(zhǔn)升。

還需要說(shuō)明的是，在所述鰭部110內(nèi)形成摻雜離子并進(jìn)行退火工藝后，去除所述硬掩膜層200。

本實(shí)施例中，采用濕法刻蝕工藝去除所述硬掩膜層200。所述濕法刻蝕工藝所采用的溶液為磷酸。

參考圖4，完成所述離子摻雜工藝后，在所述鰭部第一區(qū)域111的側(cè)壁表面形成第一探測(cè)層103，所述第一探測(cè)層103用于提供第一探測(cè)離子，且所述第一探測(cè)離子與所述摻雜離子不同。

此處所述第一探測(cè)離子為對(duì)所述第一探測(cè)層103進(jìn)行測(cè)試分析時(shí)形成的探測(cè)離子。例如，在二次離子質(zhì)譜方法中，對(duì)所述第一探測(cè)層103進(jìn)行離子照射形成第一探測(cè)離子。

在離子注入測(cè)試過(guò)程中，通過(guò)探測(cè)所述第一探測(cè)離子的濃度，可以獲取所述鰭部第一區(qū)域111的高度l。

具體地，形成所述第一探測(cè)層103的步驟包括：形成保形覆蓋所述隔離結(jié)構(gòu)102表面和所述鰭部第一區(qū)域111表面的第一探測(cè)層膜；采用無(wú)掩膜刻蝕工藝，去除所述隔離結(jié)構(gòu)102表面和所述鰭部第一區(qū)域111頂部的第一探測(cè)層膜，在所述鰭部第一區(qū)域111的側(cè)壁表面形成第一探測(cè)層103。

本實(shí)施例中，通過(guò)原子層沉積工藝形成所述第一探測(cè)層膜。所述原子層沉積工藝的工藝參數(shù)包括：向原子層沉積室內(nèi)通入的前驅(qū)體為含氮的前驅(qū)體，工藝溫度為400攝氏度至600攝氏度，壓強(qiáng)為1毫托至10毫托，前驅(qū)體的氣體流量為1500sccm至4000sccm，沉積次數(shù)為15次至50次。

其中，當(dāng)所述工藝溫度低于400攝氏度時(shí)，容易導(dǎo)致每次沉積工藝的沉積速度過(guò)慢，從而導(dǎo)致所述第一探測(cè)層膜的厚度較薄，或者需要增加工藝時(shí)間以達(dá)到目標(biāo)厚度值，從而降低所述第一探測(cè)層膜的形成效率；當(dāng)所述工藝 溫度高于600攝氏度時(shí)，容易導(dǎo)致所述前驅(qū)體的熱分解，從而引入類(lèi)似化學(xué)氣相沉積的現(xiàn)象，進(jìn)而影響所述第一探測(cè)層膜的純度和臺(tái)階覆蓋性，最終降低所述第一探測(cè)層103的形成質(zhì)量。

基于所述設(shè)定的工藝溫度，將腔室壓強(qiáng)、氣體流量和沉積次數(shù)設(shè)定在合理范圍值內(nèi)，避免類(lèi)似化學(xué)氣相沉積的現(xiàn)象發(fā)生，從而保證所述第一探測(cè)層膜的高純度和良好臺(tái)階覆蓋性，進(jìn)而提高所述第一探測(cè)層103的形成質(zhì)量。

所述第一探測(cè)層103的材料可以為氮化硅、氮化鈦或氮化鉭。本實(shí)施例中，所述第一探測(cè)層103的材料為氮化硅。相應(yīng)的，所述第一探測(cè)離子為氮離子。

需要說(shuō)明的是，所述第一探測(cè)離子與所述摻雜離子不同，從而在離子注入測(cè)試過(guò)程中可以區(qū)分所述第一探測(cè)離子與所述摻雜離子，獲得所述鰭部第一區(qū)域111的高度l。

參考圖5，形成所述第一探測(cè)層103后，去除所述隔離結(jié)構(gòu)102(如圖4所示)。

所述隔離結(jié)構(gòu)102與所述鰭部第二區(qū)域112具有相同的摻雜離子，為了避免在離子注入測(cè)試過(guò)程中，所述隔離結(jié)構(gòu)102內(nèi)的摻雜離子對(duì)所述鰭部第二區(qū)域111內(nèi)的摻雜離子濃度產(chǎn)生干擾，在形成所述第一探測(cè)層103后，去除所述隔離結(jié)構(gòu)102。

本實(shí)施例中，去除所述隔離結(jié)構(gòu)102的濕法刻蝕工藝。所述隔離結(jié)構(gòu)102的材料為氧化硅，所述濕法刻蝕工藝所采用的溶液為氫氟酸。

需要說(shuō)明的是，所述線性氧化層101(如圖4所示)的材料為氧化硅，在濕法刻蝕去除所述隔離結(jié)構(gòu)102的同時(shí)，還去除所述線性氧化層101。

參考圖6，去除所述隔離結(jié)構(gòu)102(如圖4所示)后，形成保形覆蓋所述鰭部第一區(qū)域111和鰭部第二區(qū)域112的第二探測(cè)層104，所述第二探測(cè)層104用于提供第二探測(cè)離子，且所述第二探測(cè)離子與所述第一探測(cè)離子、摻雜離子不同。

此處所述第二探測(cè)離子為對(duì)所述第二探測(cè)層104進(jìn)行測(cè)試分析時(shí)形成的 探測(cè)離子。例如，在二次離子質(zhì)譜方法中，對(duì)所述第二探測(cè)層104進(jìn)行離子照射形成第二探測(cè)離子。

在離子注入測(cè)試過(guò)程中，通過(guò)探測(cè)所述第二探測(cè)離子的濃度，可以獲取所述鰭部110的高度h。

本實(shí)施例中，形成所述第二探測(cè)層104的步驟包括：形成保形覆蓋所述襯底100、鰭部第一區(qū)域111、鰭部第二區(qū)域112以及第一探測(cè)層103的第二探測(cè)層104。

本實(shí)施例中，形成所述第二探測(cè)層104的工藝為原子層沉積工藝。所述原子層沉積工藝的工藝參數(shù)包括：向原子層沉積室內(nèi)通入的前驅(qū)體為含氧的前驅(qū)體，前驅(qū)體的氣體流量為500sccm至5000sccm，工藝溫度為80攝氏度至300攝氏度，壓強(qiáng)為0.1托至20托，沉積次數(shù)為5次至50次。

其中，當(dāng)所述工藝溫度低于80攝氏度時(shí)，容易導(dǎo)致每次沉積工藝的沉積速度過(guò)慢，從而導(dǎo)致所述第二探測(cè)層104的厚度較薄，或者需要增加工藝時(shí)間以達(dá)到目標(biāo)厚度值，從而降低所述第二探測(cè)層104的形成效率；當(dāng)所述工藝溫度高于300攝氏度時(shí)，容易導(dǎo)致所述前驅(qū)體的熱分解，從而引入類(lèi)似化學(xué)氣相沉積的現(xiàn)象，進(jìn)而影響所述第二探測(cè)層104的純度和臺(tái)階覆蓋性，最終降低所述第二探測(cè)層104的形成質(zhì)量。

基于所述設(shè)定的工藝溫度，將腔室壓強(qiáng)和沉積次數(shù)設(shè)定在合理范圍值內(nèi)，避免類(lèi)似化學(xué)氣相沉積的現(xiàn)象發(fā)生，從而保證所述第二探測(cè)層104的高純度和良好臺(tái)階覆蓋性，進(jìn)而提高所述第二探測(cè)層104的形成質(zhì)量。

所述第二探測(cè)層104的材料可以為氧化硅或氧化鉿。本實(shí)施例中，所述第二探測(cè)層104的材料為氧化硅。相應(yīng)的，所述第二探測(cè)離子為氧離子。

需要說(shuō)明的是，所述第二探測(cè)離子與所述摻雜離子、第一探測(cè)離子不同，從而在離子注入測(cè)試過(guò)程中可以區(qū)分所述三種離子，獲得所述鰭部110的高度h。

參考圖7，在所述半導(dǎo)體基底表面形成介質(zhì)層105，所述介質(zhì)層105的頂部高于所述第二探測(cè)層104的頂部。

在離子注入測(cè)試過(guò)程中，從所述介質(zhì)層105的頂部至所述襯底100表面同時(shí)探測(cè)所述摻雜離子、第一探測(cè)離子和第二探測(cè)離子，分別獲得各離子與所述離子位于所述介質(zhì)層105內(nèi)深度相關(guān)的濃度變化曲線圖，并通過(guò)所述濃度變化曲線圖獲得所述摻雜離子在所述鰭部110內(nèi)的濃度分布。

具體地，形成所述介質(zhì)層105的步驟包括：在所述鰭部110之間襯底100上形成介質(zhì)膜，所述介質(zhì)膜覆蓋所述第二探測(cè)層104和所述鰭部110，且所述介質(zhì)膜的頂部高于所述第二探測(cè)層104的頂部；通過(guò)平坦化工藝，研磨去除高于所述第二探測(cè)層104頂部的部分介質(zhì)膜，形成所述介質(zhì)層105。

本實(shí)施例中，所述介質(zhì)層105的材料為無(wú)定形硅。

需要說(shuō)明的是，經(jīng)所述平坦化工藝后，所述介質(zhì)層105的頂部已經(jīng)平坦化，可以滿足后續(xù)的二次離子質(zhì)譜分析的要求。

還需要說(shuō)明的是，所述介質(zhì)層105表面至所述第二探測(cè)層104頂部具有厚度d，所述厚度d不宜過(guò)厚，也不宜過(guò)薄。當(dāng)所述厚度d過(guò)厚時(shí)，在離子注入測(cè)試過(guò)程中，需要花費(fèi)較多時(shí)間才能探測(cè)到所述第一探測(cè)離子和第二探測(cè)離子，從而降低測(cè)試效率；當(dāng)所述厚度d過(guò)薄時(shí)，難以提供初次探測(cè)到所述第一探測(cè)離子和第二探測(cè)離子的緩沖時(shí)間。為此，本實(shí)施例中，所述厚度d為至

相應(yīng)地，結(jié)合參考圖7和圖8，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種離子注入測(cè)試方法，用于獲得摻雜離子在所述鰭部110內(nèi)的濃度分布。圖8示出了本發(fā)明離子注入測(cè)試中離子與所述離子位于介質(zhì)層內(nèi)深度相關(guān)的濃度變化曲線圖。所述測(cè)試方法包括：

根據(jù)前述離子注入測(cè)試樣品的制備方法，獲得測(cè)試樣品(如圖7所示)；

自所述介質(zhì)層105的頂部至所述襯底100表面，探測(cè)所述第一探測(cè)離子、第二探測(cè)離子以及所述摻雜離子的信號(hào)，獲得各離子與所述離子位于所述介質(zhì)層105內(nèi)深度相關(guān)的濃度變化曲線圖(如圖8所示)，所述濃度變化曲線圖包括波谷值區(qū)域和波峰值區(qū)域，所述波谷值區(qū)域表示未探測(cè)到離子的區(qū)域，所述波峰值區(qū)域表示離子濃度最大的區(qū)域；

通過(guò)第一探測(cè)離子的濃度變化曲線圖獲得所述鰭部第一區(qū)域111的高度 l；

通過(guò)所述第二探測(cè)離子的濃度變化曲線圖獲得所述鰭部110的高度h；

通過(guò)所述濃度變化曲線圖、鰭部110的高度h以及鰭部第一區(qū)域111的高度l，獲得所述摻雜離子在所述鰭部110內(nèi)的濃度分布；

判斷所述摻雜離子的濃度波峰值區(qū)域a是否位于所述鰭部第二區(qū)域112內(nèi)，若所述摻雜離子的濃度波峰值區(qū)域a未在所述鰭部第二區(qū)域112內(nèi)或者僅部分位于所述鰭部第二區(qū)域112內(nèi)，根據(jù)摻雜離子的濃度分布，對(duì)離子注入摻雜工藝的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

本實(shí)施例中，采用二次離子質(zhì)譜方法，自所述介質(zhì)層的頂部至所述襯底表面，探測(cè)所述第一探測(cè)離子、第二探測(cè)離子以及所述摻雜離子的信號(hào)，獲得各離子與所述離子位于所述介質(zhì)層內(nèi)深度相關(guān)的濃度變化曲線圖。通過(guò)所述二次離子質(zhì)譜方法可探測(cè)并分析得到50μm×50μm的面積范圍內(nèi)的摻雜離子濃度分布。

以下結(jié)合圖8，對(duì)所述濃度變化曲線圖以及判斷所述摻雜離子的濃度波峰值區(qū)域a是否位于所述鰭部第二區(qū)域112內(nèi)的原理做具體說(shuō)明，x軸代表介質(zhì)層105深度，y軸代表隨所述介質(zhì)層105深度變化而引起的離子濃度變化。其中，曲線300為所述第二探測(cè)離子隨所述介質(zhì)層105深度變化的離子濃度變化曲線；曲線400為所述第一探測(cè)離子隨所述介質(zhì)層105深度變化的離子濃度變化曲線；曲線500為所述摻雜離子隨所述介質(zhì)層105深度變化的離子濃度變化曲線。

本實(shí)施例中，所述離子注入測(cè)試主要分為三個(gè)階段。

第一階段：自所述介質(zhì)層105頂部開(kāi)始進(jìn)行離子探測(cè)，由于在所述介質(zhì)層105的頂部至所述第二探測(cè)層104頂部的介質(zhì)層第一深度范圍i內(nèi)，只有所述介質(zhì)層105的材料，因此無(wú)法探測(cè)到所述摻雜離子、第一探測(cè)離子以及第二探測(cè)離子，即在所述介質(zhì)層第一深度范圍i內(nèi)，所述摻雜離子、第一探測(cè)離子以及第二探測(cè)離子的離子濃度均為零，也就是說(shuō)，均位于波谷值區(qū)域。

第二階段：自所述第二探測(cè)層104頂部位置繼續(xù)向下進(jìn)行離子探測(cè)，由于所述鰭部第一區(qū)域111側(cè)壁表面形成有第一探測(cè)層103，所述鰭部110和所 述第一探測(cè)層103表面形成有第二探測(cè)層104，且所述第一探測(cè)離子為氮離子，所述第二探測(cè)離子為氧離子，因此當(dāng)探測(cè)信號(hào)自所述第二探測(cè)層104頂部對(duì)應(yīng)的介質(zhì)層105位置繼續(xù)向下探測(cè)時(shí)，所述氮離子和所述氧離子的離子濃度開(kāi)始逐漸增加，且在所述鰭部第一區(qū)域111對(duì)應(yīng)的介質(zhì)層第二深度范圍ii內(nèi)均能探測(cè)到所述氮離子和所述氧離子。

需要說(shuō)明的是，由于所述第一探測(cè)層103僅形成于所述鰭部第一區(qū)域111的側(cè)壁表面，所述氮離子僅在所述鰭部第一區(qū)域111對(duì)應(yīng)的介質(zhì)層第二深度范圍ii內(nèi)可以被探測(cè)到，即在所述鰭部第一區(qū)域111對(duì)應(yīng)的介質(zhì)層第二深度范圍ii內(nèi)具有離子濃度，因此，所述介質(zhì)層第二深度范圍ii可以表征所述鰭部第一區(qū)域111的高度l。

第三階段：自所述鰭部第一區(qū)域111的底部位置繼續(xù)向下進(jìn)行離子探測(cè)，由于所述鰭部110和所述第一探測(cè)層103表面形成有第二探測(cè)層104，所述第二探測(cè)離子為氧離子，因此當(dāng)探測(cè)信號(hào)自所述鰭部第一區(qū)域111底部對(duì)應(yīng)的介質(zhì)層105位置繼續(xù)向下探測(cè)，直至所述襯底100表面，在所述鰭部第二區(qū)域112對(duì)應(yīng)的介質(zhì)層第三深度范圍iii仍能探測(cè)到所述氧離子。此外，根據(jù)前述離子注入測(cè)試樣品的制備方法，對(duì)所述鰭部第二區(qū)域112進(jìn)行離子(n型或p型離子)摻雜后，摻雜離子被注入進(jìn)所述鰭部第二區(qū)域112內(nèi)，且所述摻雜離子位于靠近所述鰭部第一區(qū)域111的部分鰭部第二區(qū)域112內(nèi)，也就是說(shuō)，所述摻雜離子可在所述介質(zhì)層第三深度范圍iii內(nèi)被探測(cè)到。

需要說(shuō)明的是，所述襯底100的材料與所述第二探測(cè)層104的材料不同，因此，當(dāng)探測(cè)信號(hào)達(dá)到所述襯底100表面時(shí)，所述氧離子無(wú)法被探測(cè)到，也就是說(shuō)，所述氧離子僅在所述鰭部110對(duì)應(yīng)的介質(zhì)層第四深度范圍iv內(nèi)可以被探測(cè)到，即在所述鰭部110對(duì)應(yīng)的介質(zhì)層第四深度范圍iv內(nèi)具有離子濃度，因此，所述介質(zhì)層第四深度范圍iv可以表征所述鰭部110的高度h。

因此，通過(guò)所述濃度變化曲線圖、鰭部110的高度h以及鰭部第一區(qū)域111的高度l，獲得所述摻雜離子在所述鰭部110內(nèi)的濃度分布，并根據(jù)判斷所述摻雜離子的濃度波峰值區(qū)域a是否位于所述介質(zhì)層第三深度范圍iii內(nèi)，判斷所述摻雜離子的濃度波峰值區(qū)域a是否位于所述鰭部第二區(qū)域112內(nèi)。

需要說(shuō)明的是，所述鰭部第二區(qū)域112內(nèi)的摻雜離子用于在所述鰭部第二區(qū)域112內(nèi)形成防穿通區(qū)，避免所述鰭部第一區(qū)域111內(nèi)的源區(qū)和漏區(qū)之間發(fā)生穿通現(xiàn)象，因此，在理想狀態(tài)下，所述摻雜離子僅位于所述鰭部第二區(qū)域112內(nèi)。

當(dāng)所述摻雜離子的濃度波峰值區(qū)域a未在所述介質(zhì)層第三深度范圍iii內(nèi)或者僅部分位于所述介質(zhì)層第三深度范圍iii內(nèi)，即表征未在所述鰭部第二區(qū)域112內(nèi)或者僅部分位于所述鰭部第二區(qū)域112內(nèi)時(shí)，說(shuō)明所述摻雜離子還可以位于所述鰭部第一區(qū)域111內(nèi)，而所述鰭部第一區(qū)域111為不期望注入摻雜離子的區(qū)域，從而容易對(duì)半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能產(chǎn)生不良影響。因此，可根據(jù)摻雜離子的實(shí)際濃度分布，對(duì)離子注入摻雜工藝的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而提高半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能。

本發(fā)明在鰭部第一區(qū)域的側(cè)壁表面形成第一探測(cè)層，形成保形覆蓋所述鰭部第一區(qū)域和鰭部第二區(qū)域的第二探測(cè)層，其中，所述第一探測(cè)層用于提供第一探測(cè)離子，所述第二探測(cè)層用于提供第二探測(cè)離子，且所述第一探測(cè)離子、第二探測(cè)離子和摻雜離子各不相同。在所述半導(dǎo)體基底表面形成介質(zhì)層之后，類(lèi)似平面晶體管，自介質(zhì)層的頂部至襯底表面，探測(cè)所述第一探測(cè)離子、第二探測(cè)離子以及摻雜離子的信號(hào)時(shí)，獲得各離子與所述離子位于所述介質(zhì)層內(nèi)深度相關(guān)的濃度變化曲線圖，且通過(guò)所述第一探測(cè)離子的濃度變化曲線圖獲得所述鰭部第一區(qū)域的高度(能探測(cè)到第一探測(cè)離子的介質(zhì)層深度范圍)，通過(guò)所述第二探測(cè)離子的濃度變化曲線圖獲得所述鰭部的高度(能探測(cè)到第二探測(cè)離子的介質(zhì)層深度范圍)，從而可以通過(guò)所述濃度變化曲線圖、鰭部的高度以及鰭部第一區(qū)域的高度，直觀且精確地獲得所述摻雜離子在所述鰭部?jī)?nèi)的濃度分布，并可以根據(jù)摻雜離子的濃度分布，對(duì)離子注入摻雜工藝的進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而提高半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。