一种深层杂质元素的探测方法
【专利摘要】一种深层杂质元素的探测方法，包括：步骤S1：提供具有功能膜层之待探测晶圆；步骤S2：通过二次离子质谱仪表征待探测晶圆之杂质元素的深度；步骤S3：减薄功能膜层，直至杂质元素所在深度与待探测晶圆之表面的距离属于电感耦合等离子质谱仪的可探测深度范围；步骤S4：通过电感耦合等离子质谱仪探测杂质元素的含量。本发明首先通过二次离子质谱仪表征待探测晶圆之杂质元素的深度，然后减薄功能膜层厚度，直至杂质元素所在深度与功能膜层减薄后之待探测晶圆表面的距离属于电感耦合等离子质谱仪的可探测深度范围，最后通过电感耦合等离子质谱仪探测杂质元素的含量，不仅在取样过程中采样锥不会堵塞，而且探测结果准确可靠。
【专利说明】
一种深层杂质元素的探测方法
技术领域
[0001]本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种深层杂质元素的探测方法。
【背景技术】
[0002]众所周知，杂质元素污染尤其是金属杂质污染对半导体器件的性能影响非常之大，金属杂质污染水平的高低直接决定着CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor，CIS)产品的白色像素水平，最终影响拍照效果。显然地，在半导体器件制造中对金属杂质污染的监测显得尤为重要。
[0003]目前，业界对金属杂质污染的监控仅局限于使用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)，其存在自身的固有缺陷。例如，对浅层杂质元素的探测较为精准，但对深层杂质元素的探测却无法进行。其主要因为杂质元素位于深层，所述电感耦合等离子质谱仪的采样锥容易造成堵塞，进而影响探测的准确性。另一方面，在尚能尚子注入中往往会引入尚能量的金属杂质污染，所述金属杂质污染之分布深度远超出电感耦合等离子质谱仪的探测极限。
[0004]寻求一种使用方便，并可有效探测深层杂质元素的探测方法已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
[0005]故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种深层杂质元素的探测方法。
【发明内容】
[0006]本发明是针对现有技术中，传统深层杂质元素探测的方法局限性大，且所述电感耦合等离子质谱仪的采样锥容易造成堵塞，进而影响探测的准确性，或者探测深度超出电感耦合等离子质谱仪的探测极限而无法进行等缺陷提供一种深层杂质元素的探测方法。
[0007]为实现本发明之目的，本发明提供一种深层杂质元素的探测方法，所述深层杂质元素的探测方法，包括:
[0008]执行步骤S1:提供具有功能膜层之待探测晶圆；
[0009]执行步骤S2:通过二次离子质谱仪表征待探测晶圆之杂质元素的深度；
[0010]执行步骤S3:减薄待探测晶圆之功能膜层，直至杂质元素所在深度与待探测晶圆之表面的距离属于电感耦合等离子质谱仪的可探测深度范围；
[0011]执行步骤S4:通过电感耦合等离子质谱仪探测杂质元素的含量。
[0012]可选地，所述减薄待探测晶圆之功能膜层厚度的方法为湿法刻蚀。
[0013]可选地，所述待探测晶圆之杂质元素的深度距离功能膜层之表面的距离大于3000埃。
[0014]可选地，所述待探测晶圆之杂质元素的深度距离功能膜层之表面的距离大于Ιμπι。
[0015]可选地，所述杂质元素所在深度与功能膜层减薄后之待探测晶圆表面的距离小于3000埃。
[0016]可选地，所述功能膜层为氧化物膜层或硅底材。
[0017]可选地，所述杂质元素为金属离子杂质。
[0018]可选地，所述金属离子杂质为重金属离子杂质。
[0019]综上所述，本发明深层杂质元素的探测方法首先通过二次离子质谱仪表征待探测晶圆之杂质元素的深度，然后减薄待探测之晶圆的功能膜层厚度，直至杂质元素所在深度与功能膜层减薄后之待探测晶圆表面的距离属于电感耦合等离子质谱仪的可探测深度范围，最后通过电感耦合等离子质谱仪探测杂质元素的含量，不仅在取样过程中采样锥不会堵塞，而且探测结果准确可靠。
【附图说明】
[0020]图1所示为本发明深层杂质元素的探测方法流程图；
[0021]图2所示为使用本发明深层杂质元素的探测方法进行深层杂质元素探测的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
[0023]众所周知，杂质元素污染尤其是金属杂质污染对半导体器件的性能影响非常之大，金属杂质污染水平的高低直接决定着CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor，CIS)产品的白色像素水平，最终影响拍照效果。显然地，在半导体器件制造中对金属杂质污染的监测显得尤为重要。
[0024]目前，业界对金属杂质污染的监控仅局限于使用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)，其存在自身的固有缺陷。例如，对浅层杂质元素的探测较为精准，但对深层杂质元素的探测却无法进行。其主要因为杂质元素位于深层，所述电感耦合等离子质谱仪的采样锥容易造成堵塞，进而影响探测的准确性。另一方面，在尚能尚子注入中往往会引入尚能量的金属杂质污染，所述金属杂质污染之分布深度远超出电感耦合等离子质谱仪的探测极限。
[0025]请参阅图1，图1所示为本发明深层杂质元素的探测方法流程图。所述深层杂质元素的探测方法，包括:
[0026]执行步骤S1:提供具有功能膜层之待探测晶圆；
[0027]执行步骤S2:通过二次离子质谱仪表征待探测晶圆之杂质元素的深度；
[0028]执行步骤S3:减薄待探测晶圆之功能膜层，直至杂质元素所在深度与功能膜层减薄后之待探测晶圆表面的距离属于电感耦合等离子质谱仪的可探测深度范围；
[0029]执行步骤S4:通过电感耦合等离子质谱仪探测杂质元素的含量。
[0030]非限制性地，例如所述待探测晶圆之杂质元素的深度距离功能膜层之表面的距离大于3000埃。更具体地，例如所述待探测晶圆之杂质元素的深度距离功能膜层之表面的距离大于lwii。所述杂质元素所在深度与功能膜层减薄后之待探测晶圆表面的距离小于3000埃。所述功能膜层为氧化物膜层或硅底材。所述减薄待探测晶圆之功能膜层厚度的方法为湿法刻蚀。所述深层杂质元素的探测方法所探测的杂质元素为金属离子杂质。进一步地，所述深层杂质元素的探测方法所述探测的杂质元素为重金属离子杂质。
[0031]为了更直观的揭露本发明之技术方案，凸显本发明之有益效果，现结合【具体实施方式】为例，对本发明深层杂质元素的探测方法进行阐述。在【具体实施方式】中，所述待探测之晶圆的功能膜层厚度、材质，功能膜层之减薄的厚度等仅为列举，不应视为对本发明技术方案的限制。
[0032]请参阅图2，并结合参阅图1，图2所示为使用本发明深层杂质元素的探测方法进行深层杂质元素探测的结构示意图。所述深层杂质元素的探测方法，包括:
[0033]执行步骤S1:提供具有功能膜层11之待探测晶圆I;
[0034]执行步骤S2:通过二次离子质谱仪(未图示)表征待探测晶圆I之杂质元素(未图示)的深度hi;
[0035]作为具体的实施方式，非限制性地，例如所述杂质元素距离具有功能膜层11之待探测晶圆I表面的距离为hi= 1.5μηι。
[0036]执行步骤S3:减薄待探测晶圆I之功能膜层11，直至杂质元素所在深度与功能膜层11减薄后之待探测晶圆I表面的距离属于电感耦合等离子质谱仪(未图示)的可探测深度范围；
[0037]作为【具体实施方式】，所述待探测晶圆I之功能膜层11为氧化物膜层或硅底材。所述待探测晶圆I之功能膜层11的减薄方法为湿法刻蚀。所述待探测晶圆I之功能膜层11的减薄厚度h:*h2=l.2?1.4μπι。则，所述杂质元素所在深度与功能膜层11减薄后之待探测晶圆I表面的距离h3为h3=1000?3000埃。作为本领域技术人员，容易知晓地，所述杂质元素所在深度与功能膜层11减薄后之待探测晶圆I表面的距离属于电感耦合等离子质谱仪(未图示)的可探测深度范围。
[0038]执行步骤S4:通过电感耦合等离子质谱仪(未图示)探测杂质元素的含量。
[0039]明显地，本发明深层杂质元素的探测方法首先通过二次离子质谱仪表征待探测晶圆I之杂质元素的深度，然后减薄待探测之晶圆I的功能膜层11厚度，直至杂质元素所在深度与功能膜层11减薄后之待探测晶圆I表面的距离属于电感耦合等离子质谱仪的可探测深度范围，最后通过电感耦合等离子质谱仪探测杂质元素的含量，不仅在取样过程中采样锥不会堵塞，而且探测结果准确可靠。
[0040]综上所述，本发明深层杂质元素的探测方法首先通过二次离子质谱仪表征待探测晶圆之杂质元素的深度，然后减薄待探测之晶圆的功能膜层厚度，直至杂质元素所在深度与功能膜层减薄后之待探测晶圆表面的距离属于电感耦合等离子质谱仪的可探测深度范围，最后通过电感耦合等离子质谱仪探测杂质元素的含量，不仅在取样过程中采样锥不会堵塞，而且探测结果准确可靠。
[0041]本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。
【主权项】
1.一种深层杂质元素的探测方法，其特征在于，所述深层杂质元素的探测方法，包括: 执行步骤Si:提供具有功能膜层之待探测晶圆； 执行步骤S2:通过二次离子质谱仪表征待探测晶圆之杂质元素的深度； 执行步骤S3:减薄待探测晶圆之功能膜层，直至杂质元素所在深度与待探测晶圆之表面的距离属于电感耦合等离子质谱仪的可探测深度范围； 执行步骤S4:通过电感耦合等离子质谱仪探测杂质元素的含量。2.如权利要求1所述深层杂质元素的探测方法，其特征在于，所述减薄待探测晶圆之功能膜层厚度的方法为湿法刻蚀。3.如权利要求1所述深层杂质元素的探测方法，其特征在于，所述待探测晶圆之杂质元素的深度距离功能膜层之表面的距离大于3000埃。4.如权利要求3所述深层杂质元素的探测方法，其特征在于，所述待探测晶圆之杂质元素的深度距离功能膜层之表面的距离大于Ιμπι。5.如权利要求1所述深层杂质元素的探测方法，其特征在于，所述杂质元素所在深度与功能膜层减薄后之待探测晶圆表面的距离小于3000埃。6.如权利要求1?5任一权利要求所述深层杂质元素的探测方法，其特征在于，所述功能膜层为氧化物膜层或硅底材。7.如权利要求1?5任一权利要求所述深层杂质元素的探测方法，其特征在于，所述杂质元素为金属离子杂质。8.如权利要求7所述深层杂质元素的探测方法，其特征在于，所述金属离子杂质为重金属离子杂质。
【文档编号】H01L21/66GK105870029SQ201610212541
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月7日
【发明人】袁立军, 赖朝荣, 苏俊铭
【申请人】上海华力微电子有限公司