離子注入的監(jiān)控方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種離子注入的監(jiān)控方法，涉及半導體領域，能夠準確地監(jiān)控離子注入的劑量是否達到預定要求，有效避免襯底的本征電阻波動造成監(jiān)測結果超限的缺陷，提高監(jiān)測準確性，改善了器件的性能和良品率。所述離子注入的監(jiān)控方法包括：a、提供監(jiān)控片，并在監(jiān)控片上形成部分覆蓋的掩膜層；b、進行離子注入制程，對監(jiān)控片進行預定劑量的雜質離子注入，監(jiān)控片上未被掩膜層覆蓋區(qū)域為雜質注入區(qū)域，被掩膜層覆蓋區(qū)域為雜質未注入區(qū)域；c、剝離監(jiān)控片上的掩膜層；d、對監(jiān)控片進行氧化處理；e、分別測試監(jiān)控片上雜質注入區(qū)域和雜質未注入區(qū)域的氧化層厚度，根據(jù)雜質注入區(qū)域和雜質未注入區(qū)域的氧化層厚度比值，監(jiān)測離子注入的雜質劑量。
【專利說明】離子注入的監(jiān)控方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及顯示及半導體領域，尤其涉及一種離子注入的監(jiān)控方法。

【背景技術】
[0002] 離子注入是通過高能離子來轟擊硅片表面，在摻雜窗口處，雜質離子被轟入硅本 體，在其他區(qū)域，雜質離子被硅表面的保護層屏蔽，從而完成區(qū)域性選擇摻雜。離子注入是 半導體制程中十分關鍵的一道工序，在顯示和半導體制造領域，通過離子注入可以在半導 體襯底上形成不同類型的半導體摻雜區(qū)域，這是形成各種器件結構的基礎。
[0003] 在離子注入工藝中，為確保注入雜質后的襯底能夠達到預定的電學性能，對注入 的雜質濃度和深度均有嚴格的要求，為此，通常需要對離子注入工藝進行實時監(jiān)測?，F(xiàn)有離 子注入工藝的監(jiān)控方法是在離子注入完成后，先對監(jiān)測片進行相應的退火處理，激活所注 入的雜質，再通過四探針法測量其電阻，最后根據(jù)電阻判斷注入的雜質濃度是否滿足需求。 然而，該種監(jiān)測方法中，因硅片襯底的本征電阻有較大的波動，影響最終的計算結果，導致 即使使用相同的注入條件和相同的退火條件，不同本征電阻的硅片襯底測試出來的最終結 果也會有較大差異，出現(xiàn)超控和超限（指離子注入后的電阻不能準確監(jiān)控以及超過規(guī)格要 求）的風險較高，監(jiān)測結果的準確性不高。


【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種離子注入的監(jiān)控方法，能夠準確地監(jiān)控 離子注入的劑量是否達到預定要求，并有效避免了現(xiàn)有技術中襯底的本征電阻波動造成 監(jiān)測結果超限的缺陷，提高了監(jiān)測的準確性，從而改善了器件的性能和良品率。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術方案：
[0006] 一種離子注入的監(jiān)控方法，包括：
[0007] a、提供監(jiān)控片，并在所述監(jiān)控片上形成部分覆蓋的掩膜層；
[0008] b、進行離子注入制程，對所述監(jiān)控片進行預定劑量的雜質離子注入，所述監(jiān)控片 上未被所述掩膜層覆蓋區(qū)域為雜質注入區(qū)域，所述監(jiān)控片上被所述掩膜層覆蓋區(qū)域為雜質 未注入區(qū)域；
[0009] c、剝離所述監(jiān)控片上的掩膜層；
[0010] d、對所述監(jiān)控片進行氧化處理；
[0011] e、分別測試所述監(jiān)控片上所述雜質注入區(qū)域和所述雜質未注入區(qū)域的氧化層厚 度，根據(jù)所述雜質注入區(qū)域和所述雜質未注入區(qū)域的氧化層厚度比值，監(jiān)測離子注入的雜 質劑量。
[0012] 可選地，步驟d具體為：在高溫退火爐中進行對所述監(jiān)控片進行氧化處理。
[0013] 具體地，步驟d中，氧化處理的溫度為800?1000°C，氧化處理的時間為1?2h， 氧氣的流量為400?500ml/min。
[0014] 可選地，步驟e中，采用變角X射線光電子能譜的方法測試所述雜質注入區(qū)域和所 述雜質未注入區(qū)域的氧化層厚度。
[0015] 可選地，步驟b中，所述離子注入的雜質離子為B+，或者P+，或者As+。
[0016] 可選地，所述掩膜層為光刻膠層；步驟a中，通過在所述監(jiān)控片上涂覆光刻膠再經 光刻的方法，形成所述掩膜層。
[0017] 可選地，所述監(jiān)控片上所述掩膜層覆蓋區(qū)域與未覆蓋區(qū)域的面積比值為1 :1。 [0018] 本發(fā)明實施例提供一種離子注入的監(jiān)控方法，通過設置監(jiān)控片，使用掩膜層對監(jiān) 控片進行部分遮擋，然后進行離子注入制程的同步監(jiān)控（或者采用與待監(jiān)控離子注入制程 相同的參數(shù)，進行前置監(jiān)控），對監(jiān)控片進行預定劑量的雜質離子注入，去除掩膜層并對監(jiān) 控片進行氧化處理，由于不同劑量的離子注入會產生不同程度的氧化增強作用，因此可通 過測試注入和未注入區(qū)域氧化層厚度的比值，能夠準確地監(jiān)控離子注入的劑量是否達到預 定要求，并有效避免了現(xiàn)有技術中半導體本征電阻波動造成的監(jiān)測結果超限的缺陷，提高 了監(jiān)測的準確性，從而改善了器件的性能和良率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明實施例中提供的離子注入的監(jiān)控方法多晶硅陣列基板上多晶硅薄 膜電阻的測試方法流程圖。

【具體實施方式】
[0020] 本發(fā)明實施例提供一種離子注入的監(jiān)控方法，能夠準確地監(jiān)控離子注入的劑量是 否達到預定要求，并有效避免了現(xiàn)有技術中襯底的本征電阻波動造成監(jiān)測結果超限的缺 陷，提高了監(jiān)測的準確性，從而改善了器件的性能和良品率。
[0021] 下面結合附圖對本發(fā)明實施例進行詳細描述。此處所描述的【具體實施方式】僅僅用 以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0022] 本發(fā)明實施例提供一種離子注入的監(jiān)控方法，如圖1所示，該方法包括：
[0023] a、提供監(jiān)控片，并在監(jiān)控片上形成部分覆蓋的掩膜層；
[0024] 因離子注入中注入的雜質濃度和深度受三方面的因素影響：基質膜層、注入的雜 質離子和離子注入時的參數(shù)，離子注入時的參數(shù)主要包括注入劑量和注入能量，因此可以 理解的是，監(jiān)控片上具有與待監(jiān)控產品進行離子注入時相同的基質膜層，一般而言，該基質 膜層一般為半導體材料。
[0025] 本實施例所述監(jiān)控片的具體數(shù)目可根據(jù)生產需要進行設置，本實施例對此不加限 定。另外，由于襯底材質對形成在其上的膜層組分、結構及膜層質量（例如疏松程度）有影 響，所以優(yōu)選地，不僅基質膜層相同，監(jiān)控片還選用與待監(jiān)控產品的基板相同的材質，來形 成基質膜層。
[0026] 本實施例所述掩膜層在步驟b中要求能夠作為離子注入的遮擋層，因此，所述掩 膜層的材料及厚度根據(jù)此要求確定。一種可選的【具體實施方式】中，選用光刻膠形成所述掩 膜層，步驟a中，具體通過在監(jiān)控片上涂覆光刻膠再經光刻的方法，形成圖形化的掩膜層， 作為離子注入窗口。掩膜層的圖形不做限定，只要掩膜層分布范圍不是全部覆蓋監(jiān)控片即 可，但為計算方便，監(jiān)控片上掩膜層覆蓋區(qū)域與未覆蓋區(qū)域的面積比值一般為1 :1。
[0027] b、進行離子注入制程，對所述監(jiān)控片進行預定劑量的雜質離子注入，所述監(jiān)控片 上未被掩膜層覆蓋區(qū)域為雜質注入區(qū)域，所述監(jiān)控片上被掩膜層覆蓋區(qū)域為雜質未注入區(qū) 域；
[0028] 離子注入時的參數(shù)主要包括注入劑量和注入能量，但本領域人員均知監(jiān)控離子注 入的意義，主要是監(jiān)控離子注入時的注入劑量。
[0029] 本步驟中監(jiān)控片可以與待監(jiān)控產品同步進行離子注入，也可以僅僅采用與待監(jiān)控 產品進行離子注入時相同的參數(shù)，進行前置監(jiān)控?？蛇x地，本步驟b中，所述離子注入的雜 質離子通常為B+，或者P+，或者As+，雜質離子類型可以是η型，也可以是p型。
[0030] C、剝離監(jiān)控片上的掩膜層；
[0031] 掩膜層的形成和剝離方法與材料有關，在此不再詳述。
[0032] d、對監(jiān)控片進行氧化處理；
[0033] 本步驟對氧化處理的具體方式不做限定，可以是本領域所公知的任何方式。一種 可選的具體氧化處理方式如下：在高溫退火爐中進行對所述監(jiān)控片進行氧化處理，具體參 數(shù)如下：氧化處理的溫度為800?1000°C，優(yōu)選950°C;氧化處理的時間為1?2h，優(yōu)選lh ; 氧氣的流量為400350?500ml/min，優(yōu)選450ml/min。
[0034] e、分別測試所述監(jiān)控片上所述雜質注入區(qū)域和所述雜質未注入區(qū)域的氧化層厚 度，根據(jù)所述雜質注入區(qū)域和所述雜質未注入區(qū)域的氧化層厚度比值，監(jiān)測離子注入的雜 質劑量。
[0035] 由于不同劑量的離子注入會產生不同程度的氧化增強作用，并且氧化增強作用是 由于離子本身的高能量轟擊造成的，與選用的襯底無關，因此氧化層厚度包含離子注入的 雜質深度和劑量的信息，并且注入和未注入氧化層的厚度比與離子注入的注入劑量成線性 關系?；诖?，本方案中通過測試注入和未注入區(qū)域氧化層厚度，計算其比值以消除襯底的 影響，從而能夠準確地監(jiān)控離子注入的劑量是否達到預定要求，有效避免了現(xiàn)有技術中半 導體本征電阻波動造成的監(jiān)測結果超限的缺陷，提高了監(jiān)測的準確性從而改善了器件的性 能和良率。
[0036] 可選地，本步驟e中，可以采用變角X射線光電子能譜的方法（變角XPS)測試雜 質注入區(qū)域和雜質未注入區(qū)域的氧化層厚度，但并不限于該方法。
[0037] -種更為具體的實施例中，離子注入時設置的條件為：離子注入的能量為85kv， 離子注入的注入劑量為5E 15/cm2,氧化處理的溫度為950度，時間為1小時，離子注入區(qū)域和 離子未注入區(qū)域的氧化層厚度比值為1. 06,將測試出的氧化層厚度比值與表1中該注入劑 量對應的氧化層厚度比值進行比照，從而判斷離子注入的劑量是否達到預定要求。例如，與 表1中注入劑量為5E 15/cm2對應的氧化層厚度比值為1. 059?1. 061時符合生產要求，本 實施例測試出的氧化層厚度比值為1. 06,在1. 059?1. 061范圍內，因此說明離子注入的劑 量達到了預定要求。下表中示出離子注入的注入劑量與氧化層厚度的對照關系，該表格可 通過預先獲得實驗，主要是通過制作標樣，預先進行測試的方法。
[0038] 表1 :氧化層厚度比值與離子注入的劑量的關系
[0039]

【權利要求】
1. 一種離子注入的監(jiān)控方法，其特征在于，包括： a、 提供監(jiān)控片，并在所述監(jiān)控片上形成部分覆蓋的掩膜層； b、 進行離子注入制程，對所述監(jiān)控片進行預定劑量的雜質離子注入，所述監(jiān)控片上未 被所述掩膜層覆蓋區(qū)域為雜質注入區(qū)域，所述監(jiān)控片上被所述掩膜層覆蓋區(qū)域為雜質未注 入區(qū)域； c、 剝離所述監(jiān)控片上的掩膜層； d、 對所述監(jiān)控片進行氧化處理； e、 分別測試所述監(jiān)控片上所述雜質注入區(qū)域和所述雜質未注入區(qū)域的氧化層厚度， 根據(jù)所述雜質注入區(qū)域和所述雜質未注入區(qū)域的氧化層厚度比值，監(jiān)測離子注入的雜質劑 量。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟d具體為： 在高溫退火爐中進行對所述監(jiān)控片進行氧化處理。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟d中， 氧化處理的溫度為800?1000°C，氧化處理的時間為1?2h，氧氣的流量為400? 500ml/min〇
4. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟e中， 采用變角X射線光電子能譜的方法測試所述雜質注入區(qū)域和所述雜質未注入區(qū)域的 氧化層厚度。
5. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟b中， 離子注入的雜質離子為B+，或者P+，或者As+。
6. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述掩膜層為光刻膠層；步驟a中， 通過在所述監(jiān)控片上涂覆光刻膠再經光刻的方法，形成所述掩膜層。
7. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于， 所述監(jiān)控片上所述掩膜層覆蓋區(qū)域與未覆蓋區(qū)域的面積比值為1 :1。
【文檔編號】H01L21/66GK104091767SQ201410289586
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權日:2014年6月25日
【發(fā)明者】田慧 申請人:京東方科技集團股份有限公司