一种半导体器件中饱和电流性能的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体器件制造领域，尤其涉及一种半导体器件中饱和电流性能的控制方法。
【背景技术】
[0002]离子注入是一种离子掺杂工艺，通过该工艺可以将高能量离子掺杂至衬底中以获取理想的掺杂浓度和结深。
[0003]由于离子注入工艺是一种不均衡的工艺制程，注入的元素不受扩散系数、溶解度和相位平衡约束条件影响，当衬底材料变为平衡状态后，注入元素在一种规定的分布中扩散。离子注入的过程中，会在衬底表面逐渐形成并积累正电荷，这会阻断后续离子继续注入到衬底中，如果不将这些正电荷进行去除，会导致饱和电流的表现异常。正电荷可通过电子来进行中和，因此，为了能够将离子注入过程中产生的正电荷进行去除，通常在离子注入的过程中，在衬底表面通入固定流量的电子流，从而中和掉衬底表面的正电荷。
[0004]但是，由于离子的差异性，正电荷具有不同的电势，采用一个固定的电子流极易导致中和不充分，最终可能引起注入的离子量不足，并导致器件性能漂移。
【发明内容】
[0005]鉴于上述问题，本发明提供一种半导体器件中饱和电流性能的控制方法。
[0006]本发明解决技术问题所采用的技术方案为:
[0007]—种半导体器件中饱和电流性能的控制方法，其中，所述方法包括:
[0008]步骤S1、在一半导体衬底的离子注入工艺的过程中，采用预设的初始流量的电子流作用于所述半导体衬底，以中和该半导体衬底的表面上的正电荷；
[0009]步骤S2、获取该半导体衬底上的正电荷的中和情况，并根据该中和情况，对该半导体衬底的离子注入工艺进行调整，以使该半导体衬底中的离子注入效果满足需求。
[0010]所述的方法，其中，步骤S2中还包括:
[0011]步骤S21、获取该半导体衬底上的正电荷的中和情况；
[0012]步骤S22、若所述中和情况反映出中和充分，则该半导体衬底中的离子注入效果满足需求;
[0013]若所述中和情况反映出中和不充分，则对该半导体衬底进行额外的离子注入工艺，以使该半导体衬底中的离子注入效果满足需求；
[0014]步骤S23、根据所述中和情况，对所述电子流的初始流量进行修正，以用于后续其他半导体衬底的离子注入工艺中。
[0015]所述的方法，其中，所述电子流均由低速电子构成。
[0016]所述的方法，其中，所述低速电子为通过惰性气体产生的二次电子。
[0017]所述的方法，其中，所述惰性气体为氙气。
[0018]所述的方法，其中，所述低速电子通过一淹没式等离子体枪发射，以形成所述电子流。
[0019]所述的方法，其中，步骤S3中，通过一实时监控器获取所述半导体衬底上的正电荷的中和情况。
[0020]所述的方法，其中，所述方法还包括:
[0021]步骤S3、对所述半导体衬底进行可接受性测试。
[0022]上述技术方案具有如下优点或有益效果:
[0023]本发明通过离子注入工艺中关于衬底表面正电荷中和情况的实时反馈结果，实时更改当前的电子流的流量，从而减少了发生正电荷中和不充分的情况的可能性。
【附图说明】
[0024]参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
[0025]图1?2是本发明方法步骤流程示意图。
【具体实施方式】
[0026]本发明提供了一种半导体器件中饱和电流性能的控制方法，应用于半导体衬底的离子注入工艺中，主要通过对离子注入过程中的衬底表面的正电荷的中和情况进行实时监控，并根据反馈的结果，实时增加工艺过程中电子流的流量，从而使得离子注入过程中，在衬底表面形成的正电荷能够被充分地中和。
[0027]本发明方法一般包括以下步骤:
[0028]步骤S1、在对一半导体衬底的离子注入工艺的过程中，采用预设的初始流量的电子流作用于所述半导体衬底，以中和该半导体衬底的表面上的正电荷；
[0029]步骤S2、获取该半导体衬底上的正电荷的中和情况，并根据该中和情况，对该半导体衬底的离子注入工艺进行调整，以使该半导体衬底中的离子注入效果满足需求；同时根据该中和情况，对所述电子流的初始流量进行修正，以用于后续半导体衬底的离子注入工艺中。
[0030]下面结合附图和具体实施例对本发明方法进行详细说明。
[0031]当一半导体衬底进行离子注入工艺时，首先，如图1所示，进行步骤S1:在一半导体衬底的离子注入工艺的过程中，采用预设的初始流量的电子流作用于所述半导体衬底，以中和该半导体衬底的表面上的正电荷。其中，该初始流量可根据历史经验进行设定，并形成一符合该初始流量的电子流。上述的该初始流量一般设定于集成在离子注入机台上的二次电子生成器中，然后二次电子生成器会根据该初始流量的要求对相关的配置进行调整，如调整弧形电源的电压和灯丝电源的电压等，并通过调整惰性气体的相关参数，最终获得二次电子，该二次电子在某个特定的电场的作用下形成符合要求的电子流。上述的惰性气体可以是氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气中的任意一种或多种的组合，在本实施例中采用氣气。
[0032]由于在离子注入的过程中，离子在注入到半导体衬底中后，会在半导体衬底的表面形成正电荷，并会逐渐积累在半导体衬底的表面，如果积累到一定的程度后，会抑制后续的离子继续注入到衬底中，从而造成离子注入工艺的失败。所以，需要进行步骤SI。优选的，该电子流通过一淹没式等离子体枪(Plasma Flood Gun)进行发射,从而对该半导体衬底的表面上的正电荷进行初步的中和，以去部分去除该半导体衬底上的正电荷。需要指出的是，由于在离子注入的过程中，正电荷的数量会逐渐的累加，因此，采用该符合初始流量的电子流并不能完全中和掉半导体衬底上的所有正电荷。所以需要对半导体衬底表面的正电荷的中和情况进行监控，以便及时地发现半导体衬底表面所剩余的正电荷的量。
[0033]因此,进行步骤23:接着采用一实时监控器(real-time monitor)来获取半导体衬底上的正电荷的中和情况；然后，根据上述获取的半导体衬底上的正电荷的中和情况，对该半导体衬底的离子注入工艺进行调整，从而使得该半导体衬底中的离子注入效果满足工艺需求。
[0034]具体的，所述步骤23中进一步包括步骤S21和步骤S22。如图2所示，首先，进行步骤S21:获取到该半导体衬底上的正电荷的中和情况。然后，进行步骤S22:若该中和情况反映出中和充分，则该半导体衬底中的离子注入效果满足工艺需求；相反地，若该中和情况反映出中和不充分，则对该半导体衬底进行额外的离子注入工艺(extra implantat1ncycles)，从而使半导体衬底中的离子注入效果满足工艺需求。其中，该额外的离子注入补偿中的离子注入量，可根据先前通过实时监控获得的中和情况来进行确定。再进行步骤S23:根据上述的中和情况，对先前设置的电子流的初始流量进行修正，以用作对下一半导体衬底进行离子注入工艺中的电子流的初始流量。其中，通过与该电子流的修正流量相符的电子流应用于下一半导体衬底的离子注入工艺中，很大程度上改善了离子注入工艺中的衬底表面的正电荷的数量，使得离子注入的量更为精确，从而保证了离子注入工艺的可靠性。
[0035]然后，重复上述步骤，直至对每一个半导体衬底都进行完离子注入工艺。
[0036]当所有的半导体衬底都完成了离子注入工艺后，还可进行步骤S3:对半导体衬底进行可接受性测试，并获得该测试的反馈结果，以进一步判断通过离子注入工艺制备的晶圆衬底是否满足工艺需求。在本实施例中，该可接受性测试为M2-WAT/WAT测试。
[0037]综上所述，通过上述的方法，对离子注入工艺进行实时监控，对当前晶圆衬底实时进行额外的离子注入补偿，并调整后续离子注入工艺中的电子流的流量，大大提高了离子注入工艺的准确性，从而提升了器件饱和电流表现的稳定性，同时也减少了离子注入量不足而导致的最终WAT测试结果异常所引起的返工概率。
[0038]对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。
【主权项】
1.一种半导体器件中饱和电流性能的控制方法，其特征在于，所述方法包括: 步骤S1、在一半导体衬底的离子注入工艺的过程中，采用预设的初始流量的电子流作用于所述半导体衬底，以中和该半导体衬底的表面上的正电荷； 步骤S2、获取该半导体衬底上的正电荷的中和情况，并根据该中和情况，对该半导体衬底的离子注入工艺进行调整，以使该半导体衬底中的离子注入效果满足需求。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中还包括: 步骤S21、获取该半导体衬底上的正电荷的中和情况； 步骤S22、若所述中和情况反映出中和充分，则该半导体衬底中的离子注入效果满足需求； 若所述中和情况反映出中和不充分，则对该半导体衬底进行额外的离子注入工艺，以使该半导体衬底中的离子注入效果满足需求； 步骤S23、根据所述中和情况，对所述电子流的初始流量进行修正，以用于后续其他半导体衬底的离子注入工艺中。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电子流均由低速电子构成。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述低速电子为通过惰性气体产生的二次电子。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述惰性气体为氙气。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述低速电子通过一淹没式等离子体枪发射，以形成所述电子流。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，通过一实时监控器获取所述半导体衬底上的正电荷的中和情况。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 步骤S3、对所述半导体衬底进行可接受性测试。
【专利摘要】本发明提供一种半导体器件中饱和电流性能的控制方法，该方法通过在离子注入工艺中获取半导体衬底上的正电荷的中和情况，以对当前进行工艺的半导体衬底进行适当的工艺调整，同时对先前设定的电子流的初始值进行修改，并将修改后的电子流的初始值用作对下一半导体衬底进行离子注入工艺时的初始值，从而提高了离子注入工艺的精确性，大大改善了半导体器件的饱和电流表现的稳定性。
【IPC分类】H01L21/265
【公开号】CN105575780
【申请号】CN201410546364
【发明人】张京晶
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2014年10月15日