技术领域
[0001] 本
发明属于
半导体制造技术领域，具体涉及一种提高四探针RS测试准确性的方法。
背景技术
[0002]
离子注入是一种向
硅衬底中引入可控制数量的杂质，以改变其电学性能的方法，它是一种物理过程，即不发生化学反应。离子注入工艺在
离子注入机内完成，由于离子注入过程中不仅要求向
硅片中引入均匀、可控制数量的特定杂质(剂量)，还要求把杂质放置在预期的深度(射程)。离子注入机是用于离子注入工艺的设备，是多个极为复杂精密的子系统的集成，离子注入机工艺
质量是否良好，决定着半导体制造工艺是否稳定。因此，需要一种量测机台用于测试和评估离子注入机的工艺
稳定性和均匀性，准确地反映离子注入机的运行状况。
[0003] 目前，常用的监控方法是对离子注入后的
晶圆在进行高温
退火后，采用四探针测试仪量测晶圆离子注入层的
方块电阻(RS)。离子注入层的方块电阻是半导体材料的一个重要电学参数，其定义为表面为正方形的半导体薄层，在平行于正方形边的
电流方向所呈现的电阻。当离子注入剂量不足时，方块电阻值较高；反之，剂量过大时则方块电阻值较低。对于高能离子注入机和中电流以上的离子注入机，由于其注入
能量较高，掺杂
原子会注入到离晶圆表面较深的
位置，在退火后表面掺杂原子的浓度较低，导致其
导电性容易受到影响。由此可知，使用同一四探针测试设备量测不同能量的注入菜单、不同界面态的硅片时，就会发生无法准确量测到晶圆的RS，导致对RS量测的不敏感的现象，最终导致晶圆量测结果超出规格，造成对离子注入机状态的误判而宕机。这对离子注入机的正常运行造成了干扰，并进一步影响了机台的产能。
[0004] 四探针测试设备的探针如何准确量测到晶圆的RS，如何更准确地监控离子注入机的稳定性和均匀性，提高量测机台的寿命，避免因量测不准问题造成宕机而影响产能现象的发生，对保持现有半导体制造工艺的稳定性和对新工艺的研发具有重要意义。
发明内容
[0005] 为了解决上述问题，本发明提供了一种提高四探针RS测试准确性的方法，能够通过选取最佳的扎针深度提高RS测试的准确性。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种提高四探针RS测试准确性的方法，包括：
[0007] 步骤1：检查四探针测量设备的探针状态；
[0008] 步骤2：将需要检测RS的硅片传送到四探针测量设备的载片台上面；
[0009] 步骤3：调节探针在硅片上的扎针深度，确定扎针基准面；
[0010] 步骤4：在硅片上选取一点进行单点RS测试，获取该点的多个扎针深度和每个扎针深度所对应的RS值；
[0011] 步骤5：绘制扎针深度与RS之间的关系曲线；
[0012] 步骤6：根据关系曲线确定最佳扎针深度。
[0013] 在一个
实施例中，在步骤1中，所述探针的类型与需要检测的硅片相匹配。
[0014] 在一个实施例中，在步骤3中，所述探针扎入硅片上表面，并调节探针与探针在硅片的镜面成像之间的距离为1.5mm。
[0015] 在一个实施例中，在确定探针在硅片上的扎针深度后，确定所述载片台的下表面为基准面。
[0016] 在一个实施例中，在步骤4中，设定RS值为零时所对应的扎针深度为初始深度，所述载片台由初始深度向上移动改变扎针深度，同时记录每个扎针深度对应的RS值。
[0017] 在一个实施例中，在同一扎针深度处连续扎三次求平均值获取RS平均值。
[0018] 在一个实施例中，所述载片台每次向上移动的距离为0.1mm。
[0019] 在一个实施例中，所述步骤6中，将所述关系曲线中RS值趋于稳定时所对应的扎针深度为最佳扎针深度。
[0020] 在一个实施例中，所述四根探针之间的间距均为1mm。
[0021] 在一个实施例中，所述探针的高度为1mm。
[0022] 与
现有技术相比，本发明的优点在于：1.通过实验得出了扎针深度与RS值的关系，说明了扎针深度对RS测试的重要影响，提出了针对不同类型监控片应采用不同的扎针深度参数来进行最佳匹配的建议，可以大大提高四探针RS测试的准确性和可靠性；2.提出了一种寻找最佳扎针深度参数的数学分析方法，该方法简单通俗，具有很高的实用性和推广价值。3.通过实际验证，用该方法优化后的扎针深度参数，测试高能注入机RS的准确性和重复性均得到了大幅提高，有效的解决了高能注入机RS监控准确性查，重复性低的问题。
附图说明
[0023] 在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
[0024] 图1为本发明四探针测量设备的探针深度调整示意图；
[0025] 图2为本发明第一块硅片和第二块硅片中扎针深度与RS值的对应表；
[0026] 图3为本发明第一块硅片的扎针深度与方块电阻的关系曲线图；
[0027] 图4为本发明第二块硅片的扎针深度与方块电阻的关系曲线图。
[0028] 在附图中相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
[0029] 下面将结合附图对本发明作进一步说明。借此对本发明如何应用技术手段解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不存在冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入
权利要求的范围内的所有技术方案。
[0030] 本实施例中提到的“上”、“下”、“上方”、“下方”、“向上”等描述是按照通常的意义而定义的，比如，参考重
力的方向定义，重力的方向是下，相反的方向是上，仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，也当视为本发明可实施的范畴，实施例中所述的“第一”、和“第二”同样是为了方便叙述而定义的。
[0031] 本发明提供了一种提高四探针RS测试准确性的方法，包括：
[0032] 步骤1：检查四探针测量设备的探针状态；
[0033] 步骤2：将需要检测RS的硅片传送到四探针测量设备的载片台上面；
[0034] 步骤3：调节探针在硅片上的扎针深度，确定扎针基准面；
[0035] 步骤4：在硅片上选取一点进行单点RS测试，获取该点的多个扎针深度和每个扎针深度所对应的RS值；
[0036] 步骤5：绘制扎针深度与RS之间的关系曲线；
[0037] 步骤6：根据关系曲线确定最佳扎针深度。
[0038] 在本实施例中，如图1所示，四探针测量设备包括
探头1，探头1的下方设有探针2，载片台3和硅片4，硅片4置于载片台3的上表面。在步骤1的准备工作中，需将四根探针2安插在探头1下方的探针槽(图中未示出)中，在安装探针2前，需确认所述探针2的类型与需要检测的硅片4是否相匹配。在安装探针2后，确保探针2的针头干净清洁，探针2表面需不留杂质。
[0039] 准备工作中，探头1的探针2与硅片4是不
接触的，且载片台3上并未设置硅片4，之后，如步骤2所述，将需要检测RS的硅片4传送到四探针测量设备的载片台3上表面，如此，便完成准备工作。
[0040] 准备工作完成后，需要确定探针2和硅片4之间的相对位置，在本实施例中，如步骤3所述，将所述探针2扎入硅片4上表面，探针2和载片台3可以微调，因此微调移动探针2或载片台3，调节探针2与探针2在硅片4的镜面成像6(如图1中虚线所示部分)之间的距离5为1mm～2mm之间，优选地，距离5为1.5mm。在一个实施例中，在确定探针2在硅片4上的扎针深度后，以所述载片台3的下表面为基准面。此时探针2头的位置不再变动。
[0041] 其中在所述步骤4中，为单点RS测试，即在硅片4上选取任一点进行测试，在RS测试之前，需设置初始深度，即设定测试RS值为零时所对应的扎针深度，此处的扎针深度为探针2的针头到载片台3基准面的距离，当探针2的针头刚接触到硅片4内离子注入机注入的杂质的上表面时，RS值为零。在本实施例中，如图2所示，分别对两块硅片4(第一块硅片和第二块硅片)进行了RS测试，当RS＝0时，初始设定扎针深度的值为8.2mm。
[0042] 而后，探针2不动，所述载片台3由初始深度向上移动而改变探针2的扎针深度，同时记录每个扎针深度下对应的RS值。如图2所示，本实施例中，将扎针深度与其所对应的RS值记录在绘制的表格中。需要说明的是，在本实施例中，每个扎针深度所对应的RS值采用动态测试法收集数据，具体地，当载片台3每上移一个位置，则在该位置(即同一扎针深度处)连续扎三次，并将三次扎针所获取的RS值求平均值，将所得的RS平均值进行记录并作为在该扎针深度处所对应的RS值。
[0043] 此外，图2的表格中dZ表示每次上移的距离。在一个实施例中，所述载片台3每次向上移动的距离是相等的，优选地，每次上移的距离为0.1mm。需要说明的是，每次上移的距离可根据实际试验的要求进行更改，并非用于限定本发明的技术特征。
[0044] 根据图2中表格所记录的数据，如图3和图4所示，利用绘图
软件分别绘制第一块硅片和第二块硅片的扎针深度与RS值的关系曲线图，其中图3为第一块硅片的，图4为第二块硅片的，在图3和图4中，横坐标为dZ，即每次移动的距离，单位为毫米，其中，横坐标的零点所对应的扎针深度为初始深度(即8.2mm)，随着坐标向右移动，载片台3移动向上移动的距离增大，而扎针深度也越深，因此探针2的针头与基准面的距离也越小；纵坐标为RS值，单位为Ω/口。
[0045] 在一个实施例中，所述步骤6中，分析图3和图4的关系曲线图，由图3和图4可知，当载片台3上移到一定距离后，RS值开始趋于平缓和稳定，此时将所述关系曲线中RS值趋于稳定时所对应的扎针深度为最佳扎针深度。将RS值由下降或上升转为平缓时的转折点所对应的扎针深度为最佳扎针深度，由此扎针深度开始，大于此扎针深度的深度均可作为四探针RS测试的扎针深度；但由于扎针深度越深，对探针2的损坏也就越大，而将曲线趋于平衡的转折点作为扎针深度，不仅能够满足四探针RS测试的准确性要求，还能保护针头最大程度的不受损坏，延长使用寿命。
[0046] 在另一个实施例中，四探针测试设备中可以集中该数据分析统计功能，自动计算最佳的扎针深度参数。此技术方案属于现有技术，在此不再赘述。
[0047] 在一个实施例中，本发明使用的是Jandel探针2，且所述四根探针2之间的间距均为1mm。在一个实施例中，所述探针2的高度为1mm。当然，根据，探针2品牌和探针2的高度可实际试验的要求进行更换和更改，如探针2高度为2mm，在此不作限定。
[0048] 与现有技术相比，本发明无需在更换不同类型的硅片时，无目的的调试四探针测量设备。本发明可以根据扎针深度与RS值之间的对应关系，准确找到不同能量的注入菜单、不同截面态的硅片所对应的最佳扎针深度，能够快速准确的使四探针测量设备对待测硅片进行扎针，并能确保该扎针深度下获得稳定和准确的RS值，真实反应离子注入机等设备的运行状况，提高了离子注入机的利用率和可信度，对产生过程有着重要意义。
[0049] 虽然已经参考如上优选实施例对本发明进行了描述，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的
修改与变化，但本发明的
专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
