專利名稱：包括可變離子注入條件的半導(dǎo)體工藝評估方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件制造方法，更具體而言，涉及半導(dǎo)體工藝評估方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造工藝中，進行多種測試過程以找出預(yù)期或適宜的工藝條件和/或確定在預(yù)定工藝條件下執(zhí)行的工藝是否是理想的。在測試過程中，可以測量經(jīng)處理的結(jié)構(gòu)的厚度、電阻和/或顆粒。這樣，由于晶片可能在測試過程中受損，所以經(jīng)常存在測試過程不能在其上形成有實際器件的晶片上執(zhí)行的情況。在這種情況下，使用單獨的空白晶片作為測試晶片以用于評估在每個晶片特定位置的工藝。在產(chǎn)品晶片上執(zhí)行工藝之后，可以在測試晶片上執(zhí)行相同的工藝。為了評估產(chǎn)品晶片的處理結(jié)果，在測試晶片上執(zhí)行測試過程。
所處理的測試晶片的數(shù)目會隨著需要測試的工藝數(shù)目的增加而增加。因而，相應(yīng)的半導(dǎo)體芯片的制造成本會增加。特別是，經(jīng)過包括離子注入工藝的一系列工藝的測試晶片通常不能被再次利用。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明某些實施例的半導(dǎo)體工藝評估方法在不同的離子注入條件下利用離子束進行測試半導(dǎo)體襯底(例如，測試晶片)的多重掃描。然后測量在不同的離子注入條件下利用離子束掃描的所述測試半導(dǎo)體襯底的參數(shù)，從而實施所述半導(dǎo)體工藝評估。因此，根據(jù)某些實施例，利用多種離子注入條件在單一晶片上形成確定用于最終產(chǎn)品的最佳和/或預(yù)期的工藝條件的多個測試半導(dǎo)體器件(也稱為“單位器件(unit devices)”)，這能夠使用于工藝評估的晶片的數(shù)目減少或最小化，并能夠減小/最小化評估成本。
根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，半導(dǎo)體工藝評估方法將測試半導(dǎo)體襯底分成多個區(qū)域并在不同的離子注入條件下利用離子束掃描所述區(qū)域。測量在不同的離子注入條件下利用離子束掃描的所述測試半導(dǎo)體襯底的多個區(qū)域的參數(shù)，從而實施所述半導(dǎo)體工藝評估。
所述離子注入條件通過包括離子劑量、摻雜劑類型、離子注入能量、離子注入角度和/或所述測試半導(dǎo)體襯底的刻槽取向的工藝變量中的至少一個而彼此不同。
可以通過離子注入裝置利用靜電掃描方法、機械掃描方法和/或混合掃描方法來執(zhí)行對于所述區(qū)域的掃描。
可以通過改變離子劑量來改變所述離子注入條件，并且，為了改變所述離子劑量，所述方法還可以包括在所述測試半導(dǎo)體襯底的方向上改變所述離子束的掃描速度。
所述離子束的一次掃描的掃描長度可以大于或小于所述測試半導(dǎo)體襯底的直徑。
在其他實施例中，可以通過改變離子劑量來改變所述離子注入條件，并且為了改變所述離子劑量，所述方法還可以包括變速移動所述測試半導(dǎo)體襯底。可以在垂直和/或水平方向上進行所述測試半導(dǎo)體襯底的移動。
對于所述區(qū)域的掃描可以包括在刻槽位于第一位置的狀態(tài)下利用所述離子束掃描所述測試半導(dǎo)體襯底同時在所述測試半導(dǎo)體襯底的第一方向上改變所述離子注入條件，并且在所述刻槽位于第二位置的狀態(tài)下利用所述離子束掃描所述測試半導(dǎo)體襯底同時在所述測試半導(dǎo)體襯底的第二方向上改變所述離子注入條件。
為了將所述刻槽從所述第一位置移動到所述第二位置，可以將所述測試半導(dǎo)體襯底關(guān)于位于所述測試半導(dǎo)體襯底中心的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度。
可選地，可以通過改變離子劑量來改變所述離子注入條件，并且對于所述測試半導(dǎo)體襯底的掃描可以包括在刻槽位于第一位置的狀態(tài)下利用所述離子束掃描所述測試半導(dǎo)體襯底同時在所述測試半導(dǎo)體襯底的第一方向上改變所述離子束的掃描速度，并且在所述刻槽位于第二位置的狀態(tài)下利用所述離子束掃描所述測試半導(dǎo)體襯底同時在所述測試半導(dǎo)體襯底的第二方向上改變所述離子束的掃描速度。為了將所述刻槽從所述第一位置移動到所述第二位置，可以將所述測試半導(dǎo)體襯底關(guān)于位于所述半導(dǎo)體襯底中心的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度。
這些方法還可以包括，在掃描所述測試半導(dǎo)體襯底之后，將所述測試半導(dǎo)體襯底的至少一個區(qū)域分成多個子區(qū)域并在所述子區(qū)域上形成不同的金屬線層。
所述金屬線層可以形成字線、位線、電容器電極、熔絲和/或?qū)щ姾副P。當所述金屬線層形成字線時，所述字線可以根據(jù)所述子區(qū)域具有不同的寬度。
根據(jù)本發(fā)明的其他實施例，半導(dǎo)體工藝評估方法包括在測試半導(dǎo)體襯底的各個所劃分的區(qū)域上形成多個不同的金屬線層，將所述所劃分的區(qū)域的至少一個分成多個子區(qū)域并在不同的離子注入條件下利用離子束掃描所述子區(qū)域。。測量在不同的離子注入條件下利用所述離子束掃描的所述測試半導(dǎo)體襯底的所述多個子區(qū)域的參數(shù)，從而實施所述半導(dǎo)體工藝評估。
所述金屬線層可以形成柵電極層，并且所述區(qū)域的柵電極層可以彼此具有不同的長度。
通過利用所述離子束執(zhí)行對于子區(qū)域的掃描，可以通過掃描離子束在柵電極層之下的所述測試半導(dǎo)體襯底中形成用于控制晶體管閾值電壓的離子注入?yún)^(qū)域，所述晶體管通過柵電極層、源極/漏極區(qū)域、淺離子注入?yún)^(qū)域和/或輕摻雜漏極區(qū)域形成。
根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，因為能夠在給定的測試半導(dǎo)體晶片的各個所劃分的區(qū)域上形成結(jié)構(gòu)和/或工藝條件彼此不同的單位器件，所以能夠利用僅一個半導(dǎo)體晶片或者少量的半導(dǎo)體晶片來執(zhí)行用于為制造半導(dǎo)體器件的多種工藝的多種工藝評估，由此使參數(shù)評估成本減小或最小化。此外，由于能夠通過簡單的方法執(zhí)行各種工藝評估，所以能夠縮短周轉(zhuǎn)時間。


通過參照附圖對其示例性實施例的詳細描述，本發(fā)明的以上和其他特征及優(yōu)點將變得更加明顯，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明某些實施例的半導(dǎo)體工藝評估方法的流程圖；圖2A至2F是示出根據(jù)本發(fā)明某些實施例可以將測試半導(dǎo)體襯底劃分成多種形狀的圖；
圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的靜電掃描方法的視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的圖3的靜電掃描方法的修改版的視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明其他實施例的機械掃描方法的視圖；圖6A至6C是示出根據(jù)本發(fā)明某些實施例利用圖3或4的靜電掃描方法或者圖5的機械掃描方法并通過旋轉(zhuǎn)測試半導(dǎo)體襯底，在測試半導(dǎo)體襯底上形成所劃分的區(qū)域的工藝的順序圖；圖7A至7C是示出根據(jù)本發(fā)明某些實施例在不同的離子注入條件下形成的子區(qū)域上形成金屬線層的示例的圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明其他實施例的半導(dǎo)體工藝評估方法的示意性流程圖；圖9A至9C是示出根據(jù)本發(fā)明某些實施例測試半導(dǎo)體襯底能夠被劃分成的多種區(qū)域以及在所劃分的區(qū)域上形成多種不同金屬線層的圖；以及圖10是表格，示出了根據(jù)圖1至8的方法利用在圖7C中作為示例給出的條件于測試半導(dǎo)體襯底上形成單位器件的情況。
具體實施例方式
下文參照附圖對本發(fā)明做更為充分的描述，附圖中示出了本發(fā)明的示例性實施例。然而，本發(fā)明可以以多種不同的形式實施，而不應(yīng)被解釋為僅限于此處所述的示例性實施例。并且，提供這些公開的實施例是為了使本公開透徹和完整，并且將本發(fā)明的范圍充分傳達給本領(lǐng)域技術(shù)人員。附圖中，為清晰起見可能會夸大層和區(qū)的尺寸和相對尺寸。通篇用相同的附圖標記表示相同的元件。
應(yīng)當理解，當稱一個元件或一層在另一元件或?qū)印吧稀?、“連接到”和/或“耦合到”另一元件或?qū)訒r，它可以直接在、連接到或耦合到另一元件或?qū)由希蛘哌€可以存在插入的元件或?qū)?。相反，當稱一個元件“直接在”、“直接連接到”和/或“直接耦合到”另一元件或?qū)由蠒r，則不存在插入元件或?qū)印Ｈ绱颂幩玫?，術(shù)語“和/或”可以包括一個或多個所列相關(guān)項目的任何及所有組合。
應(yīng)當理解，雖然這里可使用術(shù)語第一、第二、第三等描述各種元件、組件、區(qū)域、層和/或部分，但這些元件、組件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)受限于這些術(shù)語。這些術(shù)語僅用于將一個元件、組件、區(qū)域、層和/或部分與另一區(qū)域、層和/或部所劃分的區(qū)域別開。例如，以下討論的第一元件、組件、區(qū)域、層和/或部分可以在不背離本發(fā)明精神的前提下稱為第二元件、組件、區(qū)域、層和/或部分。
為便于描述，此處可以使用諸如“在...之下”、“下(lower)”、“在...之上”、“上(upper)”等等空間相對性術(shù)語以描述如圖所示的一個元件和/或部件與另一個(些)元件和/或部件之間的關(guān)系。應(yīng)當理解，空間相對性術(shù)語是用來概括除附圖所示取向之外的使用或操作中的器件的不同取向的。例如，如果附圖中的器件翻轉(zhuǎn)過來，被描述為“在”其他元件或部件“之下”的元件將會定向在其他元件或部件的“之上”。這樣，示例性術(shù)語“在...之下”就能夠涵蓋之上和之下兩種取向。器件可以采取其他取向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他取向)，此處所用的空間相對性描述符做相應(yīng)解釋。此外，術(shù)語“在...下面”也表示一層或區(qū)域相對于襯底與另一側(cè)或區(qū)域之間的關(guān)系，如圖所示。
這里所用的術(shù)語僅僅是為了描述特定實施例，并非要限制本發(fā)明。如此處所用的，除非上下文另有明確表述，否則單數(shù)形式“一”和“該”均同時旨在包括復(fù)數(shù)形式。需要進一步理解的是，術(shù)語“包括”、“包含”、“含有”和/或“具有”當在本說明書中使用時，指定了所述特性、整體、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但并不排除一個或多個其他特性、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其組合的存在或增加。
這里參照截面圖描述本發(fā)明的示例性實施例，這些圖為本發(fā)明的理想化實施例(和中間結(jié)構(gòu))的示意圖。因而，舉例來說，由制造技術(shù)和/或公差引起的插圖形狀的變化是可能發(fā)生的。因此，除非此處明確定義，否則本發(fā)明所公開的示例性實施例不應(yīng)被解釋為僅限于此處示出的區(qū)域的特定形狀，而是包括由例如制造引起的形狀偏差在內(nèi)。例如，圖示為矩形的被注入的區(qū)域典型地將具有圓形或曲線的特征和/或在其邊緣處具有注入濃度的梯度而不是從注入到非注入?yún)^(qū)域的兩重變化。類似地，通過注入形成的埋置區(qū)域會導(dǎo)致在埋置區(qū)域與通過其發(fā)生注入的表面之間的區(qū)域中的某種注入。因此，除非此處明確定義，否則附圖所示的區(qū)實質(zhì)上是示意性的，它們的形狀并非要展示器件區(qū)域的精確形狀，也并非要限制本發(fā)明的范圍。
以下參照根據(jù)本發(fā)明實施例的框圖和/或方法和/或設(shè)備(系統(tǒng))的流程示意圖來描述本發(fā)明。應(yīng)理解的是，框圖和/或流程示意圖中的方框以及框圖和/或流程示意圖中方框的組合能夠體現(xiàn)用于實現(xiàn)在框圖和/或流程框或方框中指定的功能/動作的設(shè)備/系統(tǒng)(結(jié)構(gòu))、裝置(功能)和/或步驟(方法)。
還應(yīng)注意的是，在某些可選實現(xiàn)方式中，方框中注釋的功能/動作可以以流程中所示的順序以外的順序發(fā)生。例如，依賴于所包含的功能/動作，所示為連續(xù)的兩個方框可以實際上基本同時執(zhí)行或者諸方框有時可以以相反的順序執(zhí)行。而且，流程圖和/或框圖的給定方框的功能可以分成多個方框并且/或者流程圖和/或框圖的兩個或更多個方框的功能可以至少部分地整合。
除非另行定義，此處使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)都具有本發(fā)明所屬領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所通常理解的同樣的含義。進一步應(yīng)當理解的是，諸如通用詞典中所定義的術(shù)語，除非此處加以明確定義，否則應(yīng)當被解釋為具有與它們在相關(guān)領(lǐng)域的語境中的含義相一致的含義，而不應(yīng)被解釋為理想化的或過度形式化的意義。
本發(fā)明的某些實施例可以源于以下認識，即在常規(guī)的半導(dǎo)體工藝評估方法中，為了評估離子注入工藝，在處理晶片時通過應(yīng)用僅一組工藝條件在一個晶片上形成一個單位器件。因此，通常所使用的晶片數(shù)目與將要測試的離子注入條件的組的數(shù)目相同。對于晶片應(yīng)用不同組的離子注入條件并測試所述晶片。這些條件之一可以與離子束相關(guān)，離子束在均勻的條件下或者如果離子束在固定位置被發(fā)射則在晶片勻速移動的情況下勻速掃描晶片表面從而在晶片表面上注入離子。
而且，本發(fā)明的某些實施例可以源于以下認識，即，當根據(jù)常規(guī)方法進行工藝評估時，測試晶片的數(shù)目隨著所制造的實際晶片的數(shù)目以及所使用的離子注入工藝數(shù)目的增加而增加。此外，當對于與將在離子注入工藝中被測試的多種工藝變量結(jié)合的比如光刻的其他工藝的多種工藝變量的全部進行工藝評估時，工藝評估所需的晶片數(shù)目會指數(shù)性地增加。因而，半導(dǎo)體芯片的制造成本會顯著增大。此外，執(zhí)行測試晶片的工藝評估所需的時間會增加，這會降低生產(chǎn)率。
與之明顯相反，根據(jù)本發(fā)明某些實施例的半導(dǎo)體工藝評估方法，在不同的離子注入條件下利用離子束執(zhí)行測試半導(dǎo)體襯底(例如晶片)的多重掃描。測量在不同離子注入條件下利用離子束掃描的測試半導(dǎo)體襯底的參數(shù)，從而實施半導(dǎo)體工藝評估。因此，可以使用單一測試襯底或者少量的測試襯底來測試大量不同的離子注入條件/參數(shù)。
圖1是根據(jù)本發(fā)明某些實施例的半導(dǎo)體工藝評估方法的流程圖。
參照圖1，在不同離子注入條件下的離子束掃描測試半導(dǎo)體襯底或晶片的多個區(qū)域(方框12)。測試半導(dǎo)體襯底可以被分成多種形狀的多個區(qū)域。半導(dǎo)體襯底可以包括單一元素和/或化合物半導(dǎo)體襯底、比如單晶硅襯底，并且其上可以包括一個或多個外延層和/或其他導(dǎo)電/絕緣層。
圖2A至2F是示出測試半導(dǎo)體襯底10能夠被劃分成的形狀示例的圖。
圖2A、2B和2C示出了測試半導(dǎo)體襯底100被分成三個區(qū)域并且在三種不同的離子注入條件A1、A2和A3下通過離子束掃描這三個區(qū)域的示例。圖2D示出了測試半導(dǎo)體襯底100被分成四個區(qū)域并且在四種不同的離子注入條件A1、A2、A3和A4下通過離子束掃描這四個區(qū)域的示例。圖2E示出了測試半導(dǎo)體襯底100被分成五個區(qū)域并且在五種不同的離子注入條件A1、A2、A3、A4和A5下通過離子束掃描這五個區(qū)域的示例。圖2F示出了測試半導(dǎo)體襯底100被分成九個區(qū)域并且在九種不同的離子注入條件A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8和A9下通過離子束掃描這九個區(qū)域的示例。在圖2A至2F中，附圖標記100a表示刻槽(notch)?？滩?00a的位置與所劃分的區(qū)域之間的關(guān)系不局限于圖2A至2F的示例。也就是說，刻槽100a可以形成在多種位置。此外，所劃分的區(qū)域的數(shù)目和形狀也不局限于圖2A至2F的示例。
通過變化表示離子注入工藝特征的多個工藝變量中的至少一個來改變離子注入條件A1至A9，比如離子劑量、摻雜劑類型、離子注入能量、離子注入角度等等。
為了掃描圖2A至2F的所劃分的區(qū)域，可以使用利用靜電掃描方法、機械掃描方法、混合掃描方法等的多種離子注入裝置。
圖3是根據(jù)本發(fā)明某些實施例的測試半導(dǎo)體裝置的靜電掃描方法的視圖。在這些靜電掃描方法中，測試半導(dǎo)體襯底100被固定在安裝于驅(qū)動軸102上的靜電卡盤(未示出)上，并利用離子束30重復(fù)在X軸方向、即水平方向上的掃描，由此掃描測試半導(dǎo)體襯底100。
參照圖3，為了在離子束30通過具有預(yù)定長度La的狹縫42a掃描測試半導(dǎo)體襯底100時根據(jù)半導(dǎo)體襯底100的所劃分的區(qū)域改變離子劑量，可以改變掃描測試半導(dǎo)體襯底100的離子束的掃描速度。通過圖3中的箭頭52、54和56來表示用于根據(jù)所劃分的區(qū)域改變離子劑量的掃描速度的變化。其中每個箭頭的厚度與相應(yīng)所劃分的區(qū)域中離子束30的掃描速度成比例。當離子束的掃描速度如圖3所示變化時，施加于測試半導(dǎo)體襯底的所劃分的區(qū)域的離子劑量可以變化。
當離子束30通過狹縫42a在X軸方向上掃描測試半導(dǎo)體襯底100時，對應(yīng)于狹縫長度La的一次掃描的掃描長度可以大于測試半導(dǎo)體襯底100的直徑。然而，本發(fā)明不限于這些實施例。也就是說，當離子束30掃描所劃分的區(qū)域時，離子束30的一次掃描的掃描長度可以設(shè)置成小于測試半導(dǎo)體襯底100的直徑。
圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的圖3的靜電掃描方法的修改版本的視圖。參照圖4，使用不同地設(shè)置離子束30的一次掃描長度的離子注入裝置。即，離子注入裝置包括其長度La大于測試半導(dǎo)體襯底100的直徑的狹縫42a以及分別具有小于測試半導(dǎo)體襯底100直徑的一次掃描長度Lb和Lc的狹縫42b和42c。
在圖4中，離子束跨過各狹縫42b和42c的長度Lb和Lc掃描測試半導(dǎo)體襯底。如果需要，如圖4所示，可以設(shè)置不同掃描長度La、Lb和Lc的多種狹縫42a、42b和42c，或者可以設(shè)置其中的至少兩種。當離子束通過選擇性或順序地利用狹縫42a、42b和42c掃描測試半導(dǎo)體襯底100時，離子能夠以預(yù)期的寬度被注入到測試半導(dǎo)體襯底的預(yù)期區(qū)域中。此外，如圖3所示，穿過多個狹縫42a、42b和42c的離子束能夠以不同的掃描速度掃描測試半導(dǎo)體襯底。即，掃描速度可以在X軸方向上變化。當離子束利用圖4的離子注入方法掃描測試半導(dǎo)體襯底100時，能夠通過選擇性地利用適合的狹縫并改變狹縫的位置來有效控制半導(dǎo)體襯底掃描的掃描區(qū)域、掃描位置和/或掃描寬度。在這種情況下，可以利用具有多種狹縫的離子注入裝置。
圖5是根據(jù)本發(fā)明其他實施例的測試半導(dǎo)體裝置的機械掃描方法的視圖。在該機械掃描方法中，離子束30的位置固定，并且在測試半導(dǎo)體襯底100在X或Y軸方向(水平或垂直方向)移動或旋轉(zhuǎn)時，離子束掃描測試半導(dǎo)體襯底100。
參照圖5，為了在離子束30掃描測試半導(dǎo)體襯底100時根據(jù)測試半導(dǎo)體襯底100的所劃分的區(qū)域改變離子劑量，可以改變測試半導(dǎo)體襯底100對于離子束30的相對位置并且可以改變測試半導(dǎo)體襯底100的移動速度。通過箭頭151、152、153、154、155和156表示為了根據(jù)所劃分的區(qū)域改變離子劑量的測試半導(dǎo)體襯底100的水平移動速度的變化。通過箭頭161、162、163、164、165和166表示為了根據(jù)所劃分的區(qū)域改變離子劑量的在垂直方向上測試半導(dǎo)體襯底100的垂直移動速度的變化。在圖5中，由箭頭表示的方向和移動速度可以根據(jù)預(yù)期的離子注入條件而變化。
在圖5中，每個箭頭的厚度與測試半導(dǎo)體襯底100的移動速度成比例。如圖5所示，當測試半導(dǎo)體襯底100的移動速度變化時，可以通過離子束30對測試半導(dǎo)體襯底的所劃分的區(qū)域施加多種離子劑量。
當使用利用了結(jié)合圖3和5的方法的混合掃描方法的離子注入裝置時，可以達到相同的效果。在利用混合掃描方法的離子注入裝置中，離子束可以在一個平面上的第一方向上移動而測試半導(dǎo)體襯底100可以在所述平面上以一角度比如直角與第一方向相交的第二方向上移動，在這期間，離子束掃描測試半導(dǎo)體襯底。
當使用圖3和5的離子注入方法或者結(jié)合了圖3和5的離子注入方法的混合掃描方法時，可以通過結(jié)合測試半導(dǎo)體襯底100的旋轉(zhuǎn)與預(yù)定方向上離子束掃描速度的變化和/或結(jié)合測試半導(dǎo)體襯底100的旋轉(zhuǎn)與預(yù)定方向上測試半導(dǎo)體襯底100的移動速度的變化，在多種不同離子注入條件下形成測試半導(dǎo)體襯底的所劃分的區(qū)域。
圖6A至6C是示出工藝的順序圖，其根據(jù)本發(fā)明某些實施例利用圖3或4的靜電掃描方法或者圖5的機械掃描方法并通過旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體襯底100，在測試半導(dǎo)體襯底100上形成所劃分的區(qū)域。
參照圖6A，首先將測試半導(dǎo)體襯底100劃分成三個區(qū)域并在三種不同的離子注入條件A、B和C下通過離子束掃描這三個區(qū)域。離子注入條件A、B和C通過至少一個工藝變量而彼此不同，所述工藝變量比如是離子劑量、摻雜劑類型、離子注入能量和/或離子注入角度。然后，在箭頭R1所表示的方向上將測試半導(dǎo)體襯底100旋轉(zhuǎn)90度。
參照圖6B，通過將測試半導(dǎo)體襯底100旋轉(zhuǎn)90度，沿圖6B的順時針方向使刻槽100a移動90度至圖6B所示的位置。在該狀態(tài)，將測試半導(dǎo)體襯底100進一步分成三個區(qū)域并在三種不同的離子注入條件a、b和c下通過離子束掃描這三個區(qū)域。離子注入條件a、b和c通過至少一個工藝變量而彼此不同，所述工藝變量比如是離子劑量、摻雜劑類型、離子注入能量和/或離子注入角度。因此，在圖6A中被劃分的三個區(qū)域中的每一個被進一步分成三個區(qū)域。結(jié)果，在測試半導(dǎo)體襯底100上形成在不同離子注入條件下被掃描的九個區(qū)域。然后，在箭頭R2所表示的方向上將測試半導(dǎo)體襯底100旋轉(zhuǎn)90度。
參照圖6C，通過將測試半導(dǎo)體襯底100旋轉(zhuǎn)90度，沿圖6C的順時針方向使刻槽100a移動90度至圖6C所示的位置。在該狀態(tài)，將測試半導(dǎo)體襯底100進一步分成三個區(qū)域并在三種不同的離子注入條件I、II和III下通過離子束掃描這三個區(qū)域。離子注入條件I、II和III通過至少一個工藝變量而彼此不同，所述工藝變量比如是離子劑量、摻雜劑類型、離子注入能量和/或離子注入角度。因而，在測試半導(dǎo)體襯底100上形成在不同離子注入條件下被掃描的九個區(qū)域。
刻槽100a的位置與所劃分的區(qū)域之間的關(guān)系不限于圖6A至6C的示例。可以利用刻槽100a的定位的多種方向來劃分所述區(qū)域。也就是說，可以在多種位置形成刻槽100a。此外，所劃分的區(qū)域的數(shù)目和形狀并不限于圖6A至6C的實施例。
再次參照圖1，在不同的離子注入條件下于測試半導(dǎo)體襯底100上形成多個區(qū)域之后(方框12)，將半導(dǎo)體襯底100的至少一個區(qū)域進一步分成多個子區(qū)域(方框14)。
然后，在不同條件下于子區(qū)域上形成多個金屬線層，使得各個子區(qū)域具有不同的形狀(方框16)。
最后，測量在不同離子注入條件下利用離子束掃描的測試半導(dǎo)體襯底100的多個區(qū)域和/或子區(qū)域的參數(shù)，從而實施半導(dǎo)體工藝評估(方框18)。對應(yīng)于多個區(qū)域和/或子區(qū)域，對于給定的測試半導(dǎo)體襯底100可以使用多種常規(guī)測量技術(shù)。各個參數(shù)的測量技術(shù)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是眾所周知的，此處無需詳細描述。
圖7A至7C是示出根據(jù)本發(fā)明某些實施例在不同離子注入條件下所形成的子區(qū)域上形成金屬線層的示例的圖。
參照圖7A，對應(yīng)于圖2E所示的示例，將測試半導(dǎo)體襯底100分成五個區(qū)域并在五種不同的離子注入條件A1、A2、A3、A4和A5下通過離子束掃描這五個區(qū)域。然后，將測試半導(dǎo)體襯底100進一步分成三個子區(qū)域SUB-1、SUB-2和SUB-3。分別在三種不同的光刻條件P1、Q1和R1下在三個子區(qū)域SUB-1、SUB-2和SUB-3上形成金屬線層。
參照圖7B，也對應(yīng)于圖2E所示的示例，將測試半導(dǎo)體襯底100分成五個區(qū)域并在五種不同的離子注入條件A1、A2、A3、A4和A5下通過離子束掃描這五個區(qū)域。然后，將測試半導(dǎo)體襯底100進一步分成三個子區(qū)域SUB-1、SUB-2和SUB-3。分別在三種不同的光刻條件P2、Q2和R2下在三個子區(qū)域SUB-1、SUB-2和SUB-3上形成金屬線層。
參照圖7C，對應(yīng)于圖2A所示的示例，測試半導(dǎo)體襯底100分成三個區(qū)域并在三種不同的離子注入條件A1、A2和A3下通過離子束掃描這三個區(qū)域。然后，將測試半導(dǎo)體襯底100進一步分成三個子區(qū)域SUB-1、SUB-2和SUB-3。分別在三種不同的光刻條件P3、Q3和R3下在三個子區(qū)域SUB-1、SUB-2和SUB-3上形成金屬線層。
在圖7A、7B和7C中，利用光刻工藝在不同條件下形成的金屬線層可以具有不同的寬度。例如，金屬線層可以對應(yīng)于用于制造半導(dǎo)體器件的字線、位線、電容器電極、熔絲和/或?qū)щ姾副P。當金屬線層是形成柵電極的字線時，可以應(yīng)用不同的光刻條件使得各個子區(qū)域的柵電極具有不同的長度。
在圖1的方法中，在不同離子注入條件下于測試半導(dǎo)體襯底100上形成多個區(qū)域(方框12)之后，將測試半導(dǎo)體襯底100的至少一個區(qū)域進一步分成子區(qū)域，然后在所述子區(qū)域上形成不同的金屬線層。然而，本發(fā)明不限于圖1工藝的這一順序。例如，可以在形成金屬線層之后執(zhí)行離子注入工藝。
圖8是本發(fā)明的其他實施例的示意性流程圖。除了首先在多種不同的光刻條件下于測試半導(dǎo)體襯底上形成金屬線層之外，這些實施例與圖1類似。
分別形成彼此具有不同形狀的多個金屬線層以將測試半導(dǎo)體襯底分成多個區(qū)域(方框82)。
圖9A至9C是示出根據(jù)本發(fā)明某些實施例測試半導(dǎo)體襯底能夠被劃分成的多種區(qū)域以及在所劃分的區(qū)域上形成多種不同金屬線層的圖。參照圖9A至9C，將測試半導(dǎo)體襯底100分成多個不同區(qū)域并在所劃分的區(qū)域上形成多種不同的金屬線層。
參照圖9A，將測試半導(dǎo)體襯底100分成三個區(qū)域并利用不同的光刻條件P1、Q1和R1在這三個區(qū)域上形成三種不同的金屬線層。參照圖9B，將測試半導(dǎo)體襯底100分成三個區(qū)域并利用不同的光刻條件P2、Q2和R2在這三個區(qū)域上形成三種不同的金屬線層。參照圖9C，將測試半導(dǎo)體襯底100分成四個區(qū)域并利用不同的光刻條件P3、Q3、R3和S3在這四個區(qū)域上形成四種不同的金屬線層。
然后，將所劃分的區(qū)域中的至少一個分成多個子區(qū)域(方框84)。為了實現(xiàn)這個目的，可以應(yīng)用圖2A至2F的示例。
接著，在不同的離子注入條件下通過離子束掃描子區(qū)域(方框86)。在這點上，可以利用與圖3至5以及圖6A至6C中所示的示例相似的離子注入條件的多種組合。
例如，方框82的金屬線層可以對應(yīng)于柵電極層、離子注入?yún)^(qū)域、源極/漏極區(qū)域、淺離子注入?yún)^(qū)域和/或輕摻雜漏極區(qū)域，并且可以通過在方框86中執(zhí)行的離子束掃描在柵電極層之下形成?？蛇x地，可以通過在方框86中執(zhí)行的離子束掃描用離子雜質(zhì)來摻雜金屬線層。
因而，可以將通過方框82中的各種方法形成的區(qū)域與通過方框86中的各種方法形成的子區(qū)域結(jié)合，在測試半導(dǎo)體襯底100上形成多種單位器件。然后在方框88中測量參數(shù)。
圖10是表格，示出了根據(jù)參考圖1至8所描述的方法利用在圖7C中作為示例給出的條件于測試半導(dǎo)體襯底上形成單位器件的情況。
參照圖10，可以注意到，傳統(tǒng)上利用用于九種不同條件的九個晶片來制備九個單位器件。然而在本發(fā)明的某些實施例中，利用九種不同的制備條件、僅使用一個晶片來制備九個單位器件。
在以上描述中，應(yīng)用離子注入條件、光刻條件及其組合來作為用于制造單位器件的工藝條件。然而，本發(fā)明不限于這種情況。也就是說，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解的是，可以僅利用一個晶片，將各種其他條件以及不同條件的各種組合用于制造單位器件。
根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，由于可以在一個測試半導(dǎo)體晶片的各個所劃分的區(qū)域上形成彼此具有不同結(jié)構(gòu)并利用不同條件形成的單位器件，所以能夠利用僅一個測試半導(dǎo)體晶片或者少量的測試半導(dǎo)體晶片來執(zhí)行為了用于制造半導(dǎo)體器件的多種工藝而進行的多種工藝評估，由此使評估成本減小或最小化。此外，由于能夠通過簡單的方法執(zhí)行各種工藝評估，所以能夠縮短周轉(zhuǎn)時間。此外，由于能夠容易地執(zhí)行多種工藝評估，所以能夠改善工藝評估效率和/或精度。因而，能夠更容易地實現(xiàn)最新發(fā)展的產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)。
在附圖和說明書中，已經(jīng)公開了本發(fā)明的實施例，盡管使用了特定的術(shù)語，但它們僅在普通和描述性的意義下使用，而并非是處于限制的目的，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求描述。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體工藝評估方法，包括將測試半導(dǎo)體襯底分成多個區(qū)域；在不同的離子注入條件下利用離子束掃描所述區(qū)域；以及測量在不同的離子注入條件下利用所述離子束掃描的所述測試半導(dǎo)體襯底的所述多個區(qū)域的參數(shù)，從而實施所述半導(dǎo)體工藝評估。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述離子注入條件通過包括離子劑量、摻雜劑類型、離子注入能量、離子注入角度和/或所述測試半導(dǎo)體襯底的刻槽取向的工藝變量中的至少一個而彼此不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過離子注入裝置利用靜電掃描方法、機械掃描方法和/或混合掃描方法來執(zhí)行對于所述區(qū)域的掃描。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過改變離子劑量來改變所述離子注入條件，并且，為了改變所述離子劑量，所述方法還包括在所述測試半導(dǎo)體襯底的方向上改變所述離子束的掃描速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述離子束的一次掃描的掃描長度大于所述測試半導(dǎo)體襯底的直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述離子束的一次掃描的掃描長度小于所述測試半導(dǎo)體襯底的直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過改變離子劑量來改變所述離子注入條件，并且為了改變所述離子劑量，所述方法還包括變速移動所述測試半導(dǎo)體襯底。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中在垂直方向上進行所述測試半導(dǎo)體襯底的移動。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中在水平方向上進行所述測試半導(dǎo)體襯底的移動。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對于所述區(qū)域的掃描包括在刻槽位于第一位置的狀態(tài)下，利用所述離子束掃描所述測試半導(dǎo)體襯底同時在所述測試半導(dǎo)體襯底的第一方向上改變所述離子注入條件；以及在所述刻槽位于第二位置的狀態(tài)下，利用所述離子束掃描所述測試半導(dǎo)體襯底同時在所述測試半導(dǎo)體襯底的第二方向上改變所述離子注入條件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中為了將所述刻槽從所述第一位置移動到所述第二位置，將所述測試半導(dǎo)體襯底關(guān)于位于所述測試半導(dǎo)體襯底中心的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過改變離子劑量來改變所述離子注入條件，并且其中對于所述測試半導(dǎo)體襯底的掃描包括在刻槽位于第一位置的狀態(tài)下，利用所述離子束掃描所述測試半導(dǎo)體襯底同時在所述測試半導(dǎo)體襯底的第一方向上改變所述離子束的掃描速度；以及在所述刻槽位于第二位置的狀態(tài)下，利用所述離子束掃描所述測試半導(dǎo)體襯底同時在所述測試半導(dǎo)體襯底的第二方向上改變所述離子束的掃描速度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中為了將所述刻槽從所述第一位置移動到所述第二位置，將所述測試半導(dǎo)體襯底關(guān)于位于所述半導(dǎo)體襯底中心的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括，在掃描所述測試半導(dǎo)體襯底之后，將所述測試半導(dǎo)體襯底的至少一個區(qū)域分成多個子區(qū)域；以及在所述子區(qū)域上形成不同的金屬線層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述金屬線層形成字線、位線、電容器電極、熔絲和/或?qū)щ姾副P。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述金屬線層形成所述字線，并且所述字線根據(jù)所述子區(qū)域具有不同的寬度。
17.一種半導(dǎo)體工藝評估方法，包括在測試半導(dǎo)體襯底的各個所劃分的區(qū)域上形成多個不同的金屬線層；將所述所劃分的區(qū)域的至少一個分成多個子區(qū)域；在不同的離子注入條件下利用離子束掃描所述子區(qū)域；測量在不同的離子注入條件下利用所述離子束掃描的所述測試半導(dǎo)體襯底的多個子區(qū)域的參數(shù)，從而實施所述半導(dǎo)體工藝評估。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述金屬線層形成柵電極層，并且所述區(qū)域的柵電極層彼此具有不同的長度。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中通過利用所述離子束執(zhí)行對于所述子區(qū)域的掃描，通過所述掃描離子束在所述柵電極層之下的測試半導(dǎo)體襯底中形成用于控制晶體管閾值電壓的離子注入?yún)^(qū)域，所述晶體管通過所述柵電極層、源極/漏極區(qū)域、淺離子注入?yún)^(qū)域和/或輕摻雜漏極區(qū)域形成。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中通過利用所述離子束掃描所述子區(qū)域以利用離子雜質(zhì)摻雜所述金屬線層。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述離子注入條件通過包括離子劑量、摻雜劑類型、離子注入能量、離子注入角度和/或所述測試半導(dǎo)體襯底的刻槽取向的工藝變量中的至少一個而彼此不同。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中通過離子注入裝置利用靜電掃描方法、機械掃描方法和/或混合掃描方法來執(zhí)行對于所述子區(qū)域的掃描。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中通過改變離子劑量來改變所述離子注入條件，并且，為了改變所述離子劑量，所述方法還包括在所述測試半導(dǎo)體襯底的方向上改變所述離子束的掃描速度。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述離子束的一次掃描的掃描長度大于所述測試半導(dǎo)體襯底的直徑。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述離子束的一次掃描的掃描長度小于所述測試半導(dǎo)體襯底的直徑。
26.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中通過改變離子劑量來改變所述離子注入條件，并且為了改變所述離子劑量，所述方法還包括變速移動所述測試半導(dǎo)體襯底。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中在垂直方向上進行所述測試半導(dǎo)體襯底的移動。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中在水平方向上進行所述測試半導(dǎo)體襯底的移動。
29.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中對于所述區(qū)域的掃描包括在刻槽位于第一位置的狀態(tài)下，利用所述離子束掃描所述測試半導(dǎo)體襯底同時在所述測試半導(dǎo)體襯底的第一方向上改變所述離子注入條件；以及在所述刻槽位于第二位置的狀態(tài)下，利用所述離子束掃描所述測試半導(dǎo)體襯底同時在所述測試半導(dǎo)體襯底的第二方向上改變所述離子注入條件。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中為了將所述刻槽從所述第一位置移動到所述第二位置，將所述測試半導(dǎo)體襯底關(guān)于位于所述測試半導(dǎo)體襯底中心的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度。
31.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中通過改變離子劑量來改變所述離子注入條件，并且其中對于所述測試半導(dǎo)體襯底的掃描包括在刻槽位于第一位置的狀態(tài)下，利用所述離子束掃描所述測試半導(dǎo)體襯底同時在所述測試半導(dǎo)體襯底的第一方向上改變所述離子束的掃描速度；以及在所述刻槽位于第二位置的狀態(tài)下，利用所述離子束掃描所述測試半導(dǎo)體襯底同時在所述測試半導(dǎo)體襯底的第二方向上改變所述離子束的掃描速度。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中為了將所述刻槽從所述第一位置移動到所述第二位置，將所述測試半導(dǎo)體襯底關(guān)于位于所述半導(dǎo)體襯底中心的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度。
33.一種半導(dǎo)體工藝評估方法，包括在不同的離子注入條件下利用離子束進行測試半導(dǎo)體襯底的多重掃描；以及測量在不同的離子注入條件下利用所述離子束掃描的所述測試半導(dǎo)體襯底的參數(shù)，從而實施所述半導(dǎo)體工藝評估。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述離子注入條件通過包括離子劑量、摻雜劑類型、離子注入能量、離子注入角度和/或所述測試半導(dǎo)體襯底刻槽取向的工藝變量中的至少一個而彼此不同。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述測試半導(dǎo)體襯底是測試半導(dǎo)體晶片。
全文摘要
本發(fā)明的半導(dǎo)體工藝評估方法在不同的離子注入條件下利用離子束進行測試半導(dǎo)體襯底(例如測試晶片)的多重掃描。然后測量在不同的離子注入條件下利用所述離子束掃描的所述測試半導(dǎo)體襯底的參數(shù)，從而實施所述半導(dǎo)體工藝評估。
文檔編號H01L21/00GK1992190SQ20061017128
公開日2007年7月4日 申請日期2006年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月29日
發(fā)明者張圓培, 金承徹, 崔燦承, 金民錫, 金治完, 李善鎔, 河商錄 申請人:三星電子株式會社