绝缘体上硅的离子注入方法、制备方法、器件及设备与流程

本发明涉及半导体集成电路制造，具体涉及一种绝缘体上硅的离子注入方法、制备方法、器件及设备。

背景技术：

1、绝缘体上硅(silicon on insulator，soi)通常由顶层硅、埋氧层(buried oxide，box)和衬底组成，随着集成电路器件不断微缩与性能提升，soi技术在降低功耗、提高器件速度和抗辐射性能方面发挥着关键作用。

2、在传统互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，cmos)工艺中，通过离子注入(ion implantation，imp)对沟道区、阱(well)区进行适当的掺杂控制，以实现所需的阈值电压(vtl)，其中，离子注入参数一般为固定值。然而，对于soi器件而言，顶层硅的厚度变化会直接影响半导体器件静电特性，从而对半导体器件的vtl产生显著影响。如果依然采用固定的离子注入参数而不考虑顶层硅厚度的变化，容易导致阈值电压偏差和不一致性，进而影响半导体器件的性能和良率。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种绝缘体上硅的离子注入方法、制备方法、器件及设备，以解决阈值电压受顶层硅厚度的影响容易产生偏差的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种绝缘体上硅的离子注入方法，绝缘体上硅包括用于形成目标半导体器件的顶层硅，绝缘体上硅的离子注入方法包括：获取顶层硅的检测厚度；获取目标半导体器件所需的目标阈值电压；根据检测厚度、目标阈值电压和映射模型，确定目标离子注入参数，其中，映射模型用于表征顶层硅的厚度、阈值电压和离子注入参数之间的对应关系，目标离子注入参数为目标半导体器件达到目标阈值电压所需的离子注入参数，离子注入参数包括离子注入剂量和离子注入能量；根据目标离子注入参数，控制离子注入机对顶层硅的阱区进行离子注入处理。

3、在一种可选的实施方式中，映射模型为表征多个顶层硅的厚度、多个器件类型、多个阈值电压和多个离子注入参数之间的对应关系的数据表；或映射模型为表征在不同的顶层硅的厚度下离子注入剂量参数与阈值电压之间的变化关系的拟合曲线。

4、在一种可选的实施方式中，在根据检测厚度、目标阈值电压和映射模型，确定目标离子注入参数之前，绝缘体上硅的离子注入方法还包括：根据检测确定的多个顶层硅厚度对应的目标离子注入参数，建立映射模型。

5、在一种可选的实施方式中，在根据检测厚度、目标阈值电压和映射模型，确定目标离子注入参数之前，绝缘体上硅的离子注入方法还包括：确定检测厚度是否为期望厚度，其中，期望厚度为理想状态下希望顶层硅达到的厚度；在检测厚度为期望厚度时，根据预设离子注入参数，控制离子注入机对顶层硅的阱区进行离子注入处理，其中，预设离子注入参数为顶层硅在期望厚度下形成目标半导体器件所需的离子注入参数。

6、在一种可选的实施方式中，根据检测厚度、目标阈值电压和映射模型，确定目标离子注入参数，包括：在检测厚度不是期望厚度时，根据检测厚度、目标阈值电压和映射模型，确定目标离子注入参数。

7、在一种可选的实施方式中，在根据目标离子注入参数，控制离子注入机对顶层硅的阱区进行离子注入处理之后，绝缘体上硅的离子注入方法还包括：获取检测阈值电压，其中，检测阈值电压为对目标半导体器件进行测试后得到的阈值电压；基于检测阈值电压，对映射模型进行迭代优化。

8、在一种可选的实施方式中，获取顶层硅的检测厚度，包括：从椭偏仪或x射线反射仪获取顶层硅的检测厚度。

9、在一种可选的实施方式中，离子注入参数还包括离子注入元素，根据检测厚度、目标阈值电压和映射模型，确定目标离子注入参数，包括：根据检测厚度、目标阈值电压和映射模型，确定离子注入剂量和离子注入能量；根据目标半导体器件的类型，确定离子注入元素。

10、第二方面，本发明提供了一种半导体器件的制备方法，半导体器件的制备方法包括：提供绝缘体上硅，其中，绝缘体上硅包括用于形成目标半导体器件的顶层硅；基于上述第一方面或其对应的任一实施方式的绝缘体上硅的离子注入方法提供的目标离子注入参数，对顶层硅的阱区进行离子注入处理；对进行离子注入处理之后的顶层硅进行退火工艺处理和成膜工艺处理，以形成目标半导体器件。

11、第三方面，本发明提供了一种半导体器件，半导体器件通过上述第一方面或其对应的任一实施方式的半导体器件的制备方法制备得到。

12、第四方面，本发明提供了一种绝缘体上硅的离子注入设备，绝缘体上硅的离子注入设备包括厚度测量仪器、控制模块和离子注入机；厚度测量仪器和控制模块通信连接，离子注入机和控制模块通信连接，厚度测量仪器用于检测顶层硅的厚度，以得到检测厚度；控制模块，用于从厚度测量仪器获取顶层硅的检测厚度；控制模块，还用于获取目标半导体器件所需的目标阈值电压；控制模块，还用于根据检测厚度、目标阈值电压和映射模型，确定目标离子注入参数，其中，映射模型用于表征顶层硅的厚度、阈值电压和离子注入参数之间的对应关系，目标离子注入参数为目标半导体器件达到目标阈值电压所需的离子注入参数，离子注入参数包括离子注入剂量和离子注入能量；控制模块，还用于根据目标离子注入参数，控制离子注入机对顶层硅的阱区进行离子注入处理。

13、第五方面，本发明提供了一种半导体器件的制备系统，包括：上述第三方面或其对应的任一实施方式的绝缘体上硅的离子注入设备。

1.一种绝缘体上硅的离子注入方法，其特征在于，绝缘体上硅包括用于形成目标半导体器件的顶层硅，所述绝缘体上硅的离子注入方法包括：

2.根据权利要求1所述的绝缘体上硅的离子注入方法，其特征在于，所述映射模型为表征多个顶层硅的厚度、多个器件类型、多个阈值电压和多个离子注入参数之间的对应关系的数据表；或所述映射模型为表征在不同的顶层硅的厚度下离子注入剂量参数与阈值电压之间的变化关系的拟合曲线。

3.根据权利要求1所述的绝缘体上硅的离子注入方法，其特征在于，在根据所述检测厚度、所述目标阈值电压和映射模型，确定目标离子注入参数之前，所述绝缘体上硅的离子注入方法还包括：

4.根据权利要求1所述的绝缘体上硅的离子注入方法，其特征在于，在所述根据所述检测厚度、所述目标阈值电压和映射模型，确定目标离子注入参数之前，所述绝缘体上硅的离子注入方法还包括：

5.根据权利要求4所述的绝缘体上硅的离子注入方法，其特征在于，所述根据所述检测厚度、所述目标阈值电压和映射模型，确定目标离子注入参数，包括：

6.根据权利要求1至5中任一项所述的绝缘体上硅的离子注入方法，其特征在于，在所述根据所述目标离子注入参数，控制离子注入机对所述顶层硅的阱区进行离子注入处理之后，所述绝缘体上硅的离子注入方法还包括：

7.根据权利要求1至5中任一项所述的绝缘体上硅的离子注入方法，其特征在于，所述离子注入参数还包括离子注入元素，所述根据所述检测厚度、所述目标阈值电压和映射模型，确定目标离子注入参数，包括：

8.一种半导体器件的制备方法，其特征在于，所述半导体器件的制备方法包括：

9.一种半导体器件，其特征在于，所述半导体器件通过权利要求8所述的半导体器件的制备方法制备得到。

10.一种绝缘体上硅的离子注入设备，其特征在于，所述绝缘体上硅的离子注入设备包括厚度测量仪器、控制模块和离子注入机；