專利名稱：一種離子注入的監控方法
技術領域：
本發明涉及半導體制程中的離子注入領域，尤其涉及一種離子注入的監控 方法以防止污染離子注入以及才企測污染原因預防離子污染。
背景技術：
離子注入是半導體制程中十分關鍵的一道工序。離子注入包括不同類型的
離子注入，典型的是N型離子的注入和P型離子的注入。在半導體制程中N型 離子注入中以磷(P)和砷(As)為主，P型離子以硼(B)和銦(In)為主。 離子注入是在密封的反應腔內進行。目前的反應腔多是弧電反應腔，在進行離 子注入時，將離子源和預注入離子的晶圓放入反應腔，然后電離離子，通過電 磁場對離子進行塞選，同時提高塞選的離子能量，最后將其注入晶圓。在通過 電磁場對電離進行塞選時，電磁場是通過荷質比對反應腔內的離子進行塞選。 在進行這種離子塞選的時候，容易將荷質比與預塞選的離子相同的離子誤選中 注入晶圓，這樣便會使注入離子受到其他離子的污染。
在半導體批量制程的過程中，離子注入的反應腔需要進行不同種類的離子
注入。在不同種類離子注入之間，反應腔需要通凈化氣體對反應腔內離子環境 進行凈化，便于進行另外一種離子注入。通常這一凈化氣體選擇惰性氣體，常 用的為氬氣。然而這些凈化氣體也并不可能完全去除反應腔上一次離子注入時 殘留下的離子，這些殘留下的離子就有可能對下一次的離子注入造成污染。
在目前傳統的離子注入檢測方法有方塊電阻(sheet resistance )和熱波 (thermal wave)檢測法。然而這些方法只能測量晶圓的離子注入劑量是否到達 指定參數，不能檢測出注入晶圓的離子是否有其他污染離子以及無法查找污染 原因
發明內容
本發明的目的是在于提供離子注入中防止污染離子注入的方法，以解決目 前離子注入中不能檢測到注入晶圓的離子是否有其他污染離子以及難以檢測污 染原因的問題。
為解決上述問題，本發明的離子注入的監控方法，所涉及的離子注入是在
反應腔中電離注入離子源中的離子對晶圓進行離子注入，該方法包括以下步驟 步驟l:先在離子注入的反應腔內通入測試離子源，并電離測試離子源成若干不 同離子;步驟2:采用離子束質譜分析對反應腔內離子進行測試，得出反應腔的 離子束質量譜圖；步驟3:根據步驟2得出的離子束質量譜圖，當譜圖中有異常 質量峰時，需要去除污染離子后才能進行離子注入，如果沒有異常質量峰則可 直接進行離子注入。其中，注入離子源可作為步驟1中的測試源。在步驟1之 前可先通入氬氣對反應腔進行凈化。步驟3中的異常污染離子的質量峰為測試 離子源電離離子的質量峰以外的離子質量峰。離子注入的反應腔是材料為鉬的 弧電反應腔。
本發明的離子注入的監控方法，通過在離子注入前，采用離子束質譜分析 對測試離子源電離后的反應腔內離子進行質量分析，觀察得出的質量分析譜圖 中是否有異常污染離子的質量峰來判定腔內是否存在污染離子，通過圖中污染 離子的質量峰查找污染原因，預防離子注入時發生離子污染。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明的離子注入的監控方法作進一步詳 細說明。
圖1是反應腔A的離子束質量譜圖。
圖2是反應腔B的離子束質量語圖。
圖3是未進行過碳注入的反應腔B的離子束質量譜圖。
圖4是進行過碳注入的反應腔B的離子束質量譜圖。
具體實施例方式
本發明的實施例以二氟化硼離子(BF2+)的注入為例，二氟化硼離子注入 是在反應腔內電離注入離子源硼化合物，對晶圓進行二氟化硼離子注入。此離
4子注入反應腔以材料為鉬的弧電反應腔為例。為防止注入二氟化硼離子時，受 其他離子污染，在進行離子注入時，實施離子注入的監控。該監控方法包括以
下具體步驟
步驟l:先在離子注入的反應腔內通入測試離子源，并電離測試離子源成若 干不同離子。在進行二氟化硼離子注入時， 一般情況下離子源選取三氟化硼 (BF3)。為更真實^^擬離子注入時的條件，將注入離子源BF3作為測試離子源。 為方便比較測試結果，將測試離子源BF3通入兩個離子注入反應腔，反應腔A 和反應腔B內，并進行電離。通入的離子源的劑量與電離條件均相同。在通入 測試離子源BF3之前可先在兩個反應腔內均通入氬氣這種惰性氣體對反應腔進 行凈化。
步驟2:采用離子束質譜分析對反應腔內離子進行測試，得出反應腔的離子 束質量譜圖。采用離子束對電離測試離子源BF3后的兩個反應腔進行測試。得 出的反應腔A和反應腔B的離子束質量譜圖分別如圖l和圖2所示。從圖1中 鐠圖得出的質量峰有硼離子(B+)的質量峰，對應為質量為11的質量峰；氟離 子(F)的質量峰，對應為質量為19的質量峰；氟化硼離子(BF+)的質量峰， 對應為質量為30的質量峰；二氟化硼(BF2+)離子的質量峰，對應為圖中質量 為49的質量峰。從圖1中的測出的質量峰可知電離測試離子源后的反應腔A內 的離子種類正常。從圖2中同樣存在上述四種離子的質量峰，但是還存在其他 的質量峰，離子質量為16的質量峰，離子質量為46的質量峰，這兩個質量峰 為異常質量峰。
步驟3:根據步驟2得出的離子束質量譜圖，當譜圖中有異常質量峰時，需 要去除污染離子后才能進行離子注入，如果沒有異常質量峰則可直接進行離子 注入。測試結果為圖1譜圖的反應腔A可直接進行二氟化硼離子注入，測試結 果為圖2譜圖的反應腔B,則需要去除反應腔內的污染離子之后才可進行離子注 入。這種污染離子采用通入氬氣凈化氣體是不能直接去除，需要對反應腔進行 重新的維護才可以達到去除反應腔內的污染離子的目的。
反應腔A和反應腔B雖然測試條件一致，且在步驟1之前均通入氬氣進行 凈化，但是測試結果不一樣。從圖2中反應腔B的譜圖的異常質量峰1和2可 推出，離子質量為16的質量峰1可判斷反應腔B內應該存在氧離子，離子質量為46的質量峰2為鉬92 二價正離子(Mo92++ )。反應腔B不同于反應腔A僅 在于在進行監控之前，反應腔B內進行了碳離子的注入(C)。碳離子注入的離 子源釆用二氧化碳(co2)。
當改變反應腔B內的注入離子源，使反應腔B沒有進行C02離子源的碳離 子注入，按照上述監控方法步驟，測出的譜圖如圖3所示，測出的質量峰為正 常質量峰。當不改變反應腔B內的注入離子源，反應腔B內仍進行過C02離子 源的碳離子注入，按照上述監控方法步驟，測出的語圖如圖4所示，仍然出現 了氧離子質量峰1和鉬92 二價正離子的質量峰2,由于反應腔材料金屬鉬存在 質量數為98的同位素，鉬98二價正離子(Mo98++)的荷質比與BF/相同，因 此容易造成BF2+離子注入的離子污染。這樣就查找出了形成污染離子的原因， 為預防BF2+離子注入時發生污染，在進行過碳注入的金屬鉬的弧電反應腔內不 宜再進行BF2+離子注入。
通過該離子注入的監控方法，可有效監測離子注入時反應腔內是否存在異 常離子，防止離子注入時的污染。通過對離子束質量譜圖的還可幫助找出污染 離子形成的原因，有效預防離子注入的污染發生。
權利要求
1、一種離子注入的監控方法，所述離子注入是在反應腔中電離注入離子源中的離子對晶圓進行離子注入，其特征在于，它包括以下步驟步驟1先在離子注入的反應腔內通入測試離子源，并電離測試離子源成若干不同離子；步驟2采用離子束質譜分析對反應腔內離子進行測試，得出反應腔的離子束質量譜圖；步驟3根據步驟2得出的離子束質量譜圖，當譜圖中有異常質量峰時，需要去除污染離子后才能進行離子注入，如果沒有異常質量峰則可直接進行離子注入。
2、 如權利要求1所述的離子注入的監控方法，其特征在于，所述注入離子源可 作為步驟1中測試離子源。
3、 如權利要求1所述的離子注入的監控方法，其特征在于，在步驟l之前可先 通入氬氣對反應腔進行凈化。
4、 如權利要求1所述的離子注入的監控方法，其特征在于，步驟3中所述的異 常污染離子的質量峰為所述測試離子源電離離子的質量峰以外的離子質量峰。
5、 如權利要求1所述的離子注入的監控方法，其特征在于，所述反應腔是材料 為鉬的弧電反應腔。
全文摘要
本發明提供的離子注入的監控方法，用于防止離子注入時的離子污染和分析污染離子的形成原因。該監控方法包括以下步驟1.先在離子注入的反應腔內通入測試離子源，并電離測試離子源成若干不同離子；2.采用離子束質譜分析對反應腔內離子進行測試，得出反應腔的離子束質量譜圖；3.根據步驟2得出的離子束質量譜圖，當譜圖中有異常質量峰時，需要去除污染離子后才能進行離子注入，如果沒有異常質量峰則可直接進行離子注入。根據離子束質量譜圖中的質量峰是否異常來決定是否直接進行離子注入，這樣可有效防止離子注入時的污染，同時離子束質量譜圖的異常質量峰可幫助分析污染離子形成原因，預防離子注入時發生污染。
文檔編號H01L21/00GK101452816SQ200710171570
公開日2009年6月10日 申請日期2007年11月30日 優先權日2007年11月30日
發明者盧莊鴻, 軍 汪, 邢桂寧 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司