基于离子注入的工艺参数匹配方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术，尤其涉及一种基于离子注入的工艺参数匹配方法和装置。
【背景技术】
[0002]在半导体制造过程中，通常同时使用多台离子注入机。尽管在各个离子注入机上设定了相同的工艺参数，但实际进行离子注入的过程中，不同的离子注入机的注入能量往往不同，注入剂量也不同。因此，在进行批量生产之前，需要对多台离子注入机的工艺参数进行匹配，以使每台离子注入机的注入能量相同，注入剂量也相同。
[0003]在现有技术中，通过测量两台离子注入机分别进行离子注入所获得的晶圆的电阻值，若电阻值不同则调节其中一台离子注入机的剂量控制单元的设备参数，然后重复执行上述过程，直至电阻值相同，从而实现这两台离子注入机的工艺参数匹配。
[0004]但在实际应用过程中，往往发现即使在测得两片晶圆具有相同电阻值从而完成工艺参数匹配的时候，这两台不同离子注入机的注入能量和注入剂量仍不能对应相同，也就是说现有技术中工艺参数匹配的准确度较低。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种基于离子注入的工艺参数匹配方法和装置，用于提高工艺参数匹配的准确度。
[0006]本发明的第一个方面是提供一种基于离子注入的工艺参数匹配方法，包括:
[0007]针对至少两组中每一组晶圆,利用至少两台离子注入机分别对所对应的晶圆以预设工艺参数进行离子注入；所述晶圆包括衬底和在所述衬底表面覆盖的膜层，所述至少两组晶圆的衬底的电阻值均为参考电阻值，同一组晶圆的膜层厚度相同，各组晶圆的膜层厚度按照离子注入顺序依次减小；
[0008]对所述至少两组离子注入后的各晶圆进行热处理；
[0009]比较同一组热处理后的各晶圆的衬底的电阻值；
[0010]若所述至少两组中的目标组中，热处理后的各晶圆的衬底的电阻值相同且不等于所述参考电阻值，则确定所述至少两台离子注入机的离子注入能量的工艺参数匹配；其中，所述目标组的前一组热处理后的各晶圆的衬底的电阻值相同且等于所述参考电阻值。
[0011]本发明的另一个方面是提供一种基于离子注入的工艺参数匹配装置，包括:
[0012]离子注入模块，用于针对至少两组中每一组晶圆，利用至少两台离子注入机分别对所对应的晶圆以预设工艺参数进行离子注入；所述晶圆包括衬底和在所述衬底表面覆盖的膜层，所述至少两组晶圆的衬底的电阻值均为参考电阻值，同一组晶圆的膜层厚度相同，各组晶圆的膜层厚度按照离子注入顺序依次减小；
[0013]热处理模块，用于对所述至少两组离子注入后的各晶圆进行热处理；
[0014]比较模块，用于比较同一组热处理后的各晶圆的衬底的电阻值；
[0015]第一匹配模块，用于若所述至少两组中的目标组中，热处理后的各晶圆的衬底的电阻值相同且不等于所述参考电阻值，则确定所述至少两台离子注入机的离子注入能量的工艺参数匹配；其中，所述目标组的前一组热处理后的各晶圆的衬底的电阻值相同且等于所述参考电阻值。
[0016]本发明提供的基于离子注入的工艺参数匹配方法和装置，通过针对至少两组中每一组晶圆，利用至少两台离子注入机分别对所对应的晶圆以预设工艺参数进行离子注入，然后对至少两组离子注入后的各晶圆进行热处理，比较同一组热处理后的各晶圆的衬底的电阻值，若至少两组中的目标组中，热处理后的各晶圆的衬底的电阻值相同且不等于所述参考电阻值，则确定离子注入能量的工艺参数匹配，其中，至少两组中膜层厚度依次减小，且目标组满足在其前一组热处理后的各晶圆的衬底的电阻值相同且等于离子注入前至少两组晶圆的衬底的参考电阻值，也就是说目标组的膜层厚度使得在当前离子注入能量下注入离子刚好穿透，由于在注入离子刚好穿透膜层时，膜层所覆盖衬底的电阻值与离子注入机的注入能量相关，因此，根据衬底的电阻值即可确定离子注入机的注入能量是否相同，实现了离子注入机的注入能量的匹配，提高了工艺参数匹配的准确度。
【附图说明】
[0017]图1A为离子注入的注入离子在衬底中高斯分布图；
[0018]图1B为本发明一实施例提供的基于离子注入的工艺参数匹配方法的流程示意图；
[0019]图2为本发明另一实施例提供的基于离子注入的工艺参数匹配方法的流程示意图；
[0020]图3为本发明一实施例提供的基于离子注入的工艺参数匹配装置的结构示意图；
[0021]图4为本发明另一实施例提供的基于离子注入的工艺参数匹配装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]离子注入是半导体制造中的一种对半导体衬底进行掺杂的工艺:离子注入机将硼、磷、砷或其它掺杂元素电离成离子并聚焦成注入离子束，在电场中加速，然后注入到半导体衬底的表层之中。在半导体制造工艺中，这些掺杂元素主要包括五族元素和三族元素，常用的五族元素包括磷、砷和锑元素，三族元素包括硼元素。掺入了五族元素的半导体衬底，为N型半导体，掺入了三族元素的半导体衬底，称之为P型半导体。如果在同一半导体衬底中既掺入了五族元素也掺入了三族元素，则半导体的电特性表现为掺杂浓度较高的那一种掺杂元素。N型半导体和P型半导体都表现出导电特性，即电阻特性，掺入的五族元素或三族元素越多，其电阻率越小，行业内通常采用测试方块电阻的方法检测其电阻特性，电阻率越小,方块电阻也就越小。
[0023]离子注入工艺包含两个最关键的工艺参数:注入能量和注入剂量。注入剂量的单位为“原子/平方厘米”，表示每平方厘米的半导体衬底中注入的离子个数。注入能量的单位为“千电子伏”(kev)，研究证实，注入到半导体衬底之中的注入离子的浓度分布为高斯分布。图1A为离子注入的注入离子在衬底中高斯分布图，如图1A所示，位于某个特定深度位置的注入离子的分布浓度最高，这一特定深度称之为投影射程(Rp)，注入离子浓度分布的标准偏差称之为投影射程的标准偏差(Λ Rp);离子注入的Rp和Λ Rp的理论值都可以采用计算机模拟得到。对同一种掺杂元素而言，注入能量越大，Rp和Λ Rp也就越大，意味着注入离子分布在离衬底表面更深的区域，而且注入离子的分布更离散。按照高斯分布数学模型计算可得，分布在深度范围(Rp±3X ARp)之外区域的注入离子的个数约等于总掺杂原子数的0.27%，在半导体制造中是不可忽视的；分布在深度范围(Rp±6X ARp)之外区域的注入离子的个数约等于总注入离子数的0.0003%，可忽略不计。
[0024]半导体制造工厂通常有多台离子注入机，在进行批量生产之前，需要对实施相同或相近离子注入工艺的若干台离子注入机进行工艺参数匹配，以保证这些离子注入机的注入能量、注入剂量是互为匹配的。若采用现有的工艺参数匹配的方法往往出现两台离子注入机采用同一预设能量、剂量对两片晶圆进行离子注入产生的电阻值相等，但实际产生的问题是两台离子注入机的能量、剂量都出现了不匹配，而这些问题在批量生产的时候才会被发现，造成了极大的损失。经过分析发现，这是由于现有的工艺参数匹配的方法仅适合于对注入剂量进行匹配，而不是注入能量，因此，需要提出一种可以对注入能量进行匹配的方法。
[0025]根据图1A所示，经过高斯分布数学模型或计算机模拟分析计算可得，分布在深度范围(Rp±3X ARp)之外区域的注入离子的个数约等于总注入离子数的0.27%，是不可忽视的；分布在深度范围(Rp±6X ARp)之外区域的注入离子的个数约等于总注入离子数的
0.0003%，是可以忽视的；本发明采用若干组膜层厚度在(Rp+6X ARp)至(Rp+3X ARp)范围的晶圆，当两台或多台台离子注入机中的一台或多台的注入能量相比其它离子注入机偏大，较其它离子注入机会首先出现注入离子穿透膜层达到晶圆的衬底之中，对应晶圆发生反型掺杂，从而衬底的电阻值发生变化，据此即可判断离子注入机的注入能量是否相同，进而当离子注入机的注入能量不同时进行调节，以使注入能量相同从而实现工艺参数匹配。
[0026]图1B为本发明一实施例提供的基于离子注入的工艺参数匹配方法的流程示意图，如图1B所示,包括:
[0027]101、针对至少两组中每一组晶圆，利用至少两台离子注入机分别对所对应的晶圆以预设工艺参数进行离子注入。
[0028]其中，晶圆包括衬底和在所述衬底表面覆盖的膜层，所述至少两组晶圆的衬底的电阻值均为参考电阻值，同一组晶圆的膜层厚度相同，各组晶圆的膜层厚度按照离子注入顺序依次减小。至少两组中的第一组的膜层厚度不小于(Rp+6X ARp)，所述至少两组中的最后一组的膜层厚度不大于(RP+3X ARp);其中，Rp为离子注入机所注入离子的投影射程Rp, ARp为所述投影射程Rp的标准偏差。并且同一组晶圆的掺杂类型相同，若晶圆为P型掺杂则进行离子注入所采用的注入离子为N型，若晶圆为N型掺杂则进行离子注入所采用的注入离子为P型。
[0029]具体的，至少两组中每一组晶圆包括至少两个晶圆，至少两个晶