高温SiC离子注入系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高温SiC离子注入系统及其方法，其在进行高温SiC离子注入过程中，通过数据处理和分析算法来对于注入过程中的注入能量值、注入计量值以及扫描移动速度值进行时序协同关联分析，以基于离子注入机的注入能量和注入计量与所述离子注入机的扫描移动速度之间的协同控制来优化注入层的均匀度，以改善SiC功率器件的性能和可靠性。SiC功率器件的性能和可靠性。SiC功率器件的性能和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
高温SiC离子注入系统及其方法


[0001]本专利技术涉及智能化离子注入
，尤其涉及一种高温SiC离子注入系统及其方法。

技术介绍

[0002]掺杂是将一定数量的杂质掺入到半导体材料的工艺，是为了改变半导体材料的电学特性，从而得到所需的电学参数。掺杂的方法主要有扩散法和离子注入法，在传统的Si功率器件工艺中，高温扩散和离子注入是最主要的掺杂方法，两者各有优缺点。一般来讲，高温扩散工艺简单，设备相对便宜，掺杂分布轮廓是等向性的，并且高温扩散工艺引入的晶格损伤低。而离子注入工艺复杂设备昂贵，但是离子注入的主要好处是能够使得杂质掺入量得到较为精准的控制，保持好的重复性，同时离子注入的加工工艺温度比扩散低。
[0003]在SiC功率器件掺杂工艺中，常用的掺杂元素有：N型掺杂，氮(N)元素和磷(P)元素；P型掺杂，铝(Al)元素和硼(B)元素，由于掺杂元素在Si中的扩散系数比较高，所以在1200℃左右就可以实现高温扩散掺杂。与Si中扩散系数相比，铝元素、硼元素和氮元素在SiC中的扩散系数都很低，而SiC中需要2000℃以上的极高温度才能得到合理的扩散系数，而如此的高温扩散会带来多种问题：高温引入多种扩散缺陷会恶化器件的电学性能，无法使用常见的光刻胶作为掩膜等。所以离子注入工艺自然而然成为了SiC掺杂的较好选择。
[0004]目前，现有的离子注入工艺是通过使用离子注入机，将所需的掺杂元素离子注入SiC材料中的特定区域。为了实现离子注入区域均匀的掺杂浓度分布，工程师通常采用多步离子注入的方式，通过调节注入能量和剂量来控制掺杂区域的浓度和深度分布。离子注入机通过多次扫描晶圆表面的方式，实现对晶圆表面的均匀注入。
[0005]在高温SiC离子注入系统中，控制注入层的均匀度是非常重要的。注入层的均匀度直接影响到掺杂效果和器件性能。然而，传统的离子注入系统通常通过人工经验和设定参数进行离子注入控制，缺乏实时反馈机制。这意味着在注入过程中无法及时检测和调整参数，导致可能出现不均匀注入或过度注入的情况。此外，传统的离子注入控制通常是静态的，无法根据实际情况在离子注入过程中进行自适应调节。例如，对于不同的材料、器件结构或工艺要求，由于离子注入过程的复杂性，需要在注入过程中实时调整注入参数和扫描速度等参数，传统方法往往无法灵活应对。
[0006]因此，期望一种优化的高温SiC离子注入系统。

技术实现思路

[0007]本专利技术实施例提供一种高温SiC离子注入系统及其方法，其在进行高温SiC离子注入过程中，通过数据处理和分析算法来对于注入过程中的注入能量值、注入计量值以及扫描移动速度值进行时序协同关联分析，以基于离子注入机的注入能量和注入计量与所述离子注入机的扫描移动速度之间的协同控制来优化注入层的均匀度，以改善SiC功率器件的性能和可靠性。
[0008]本专利技术实施例还提供了一种高温SiC离子注入系统，包括离子源、等离子体、吸出组件、分析磁体、离子束、加速管、工艺腔、扫描盘和控制器，其特征在于，所述控制器用于控制所述扫描盘的扫描移动速度值。
[0009]本专利技术实施例还提供了一种高温SiC离子注入方法，其包括：获取预定时间段内多个预定时间点的注入能量值和注入计量值，以及，所述多个预定时间点的扫描移动速度值；对所述多个预定时间点的注入能量值、注入计量值和扫描移动速度值进行时序协同关联分析以得到多参数时序关联特征；基于所述多参数时序关联特征，确定当前时间点的扫描移动速度值应增大或应减小。
附图说明
[0010]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0011]在附图中：图1A为SiC和Si中主要掺杂杂质的扩散常数对比图。
[0012]图1B为SiC中不同退火温度下，氮元素和磷元素的电激活率图。
[0013]图1C为碳化硅高能离子注入设备示意图。
[0014]图1D为多步能量离子注入与晶圆表面掺杂浓度分布对比图。
[0015]图1E为离子注入过程中离子注入机的移动轨迹图。
[0016]图2为本专利技术实施例中提供的一种高温SiC离子注入系统的框图。
[0017]图3为本专利技术实施例中提供的一种高温SiC离子注入系统中所述控制器的框图。
[0018]图4为本专利技术实施例中提供的一种高温SiC离子注入方法的流程图。
[0019]图5为本专利技术实施例中提供的一种高温SiC离子注入方法的系统架构的示意图。
[0020]图6为本专利技术实施例中提供的一种高温SiC离子注入系统的应用场景图。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术实施例做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。
[0022]除非另有说明，本申请实施例所使用的所有技术和科学术语与本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本申请中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本申请的范围。
[0023]在本申请实施例记载中，需要说明的是，除非另有说明和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0024]需要说明的是，本申请实施例所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二\第三”区分的对象在适当情况下可以互
换，以使这里描述的本申请的实施例可以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
[0025]掺杂是半导体工艺中的一项重要步骤，通过向半导体材料中引入特定类型的杂质（也称为掺杂剂）来改变其电学特性。掺杂的目的是调节半导体材料的导电性、载流子浓度和能带结构，以实现所需的电学性能。
[0026]掺杂，是将一定数量的杂质掺入到半导体材料的工艺，是为了改变半导体材料的电学特性，从而得到所需的电学参数。掺杂的方法主要有扩散和离子注入，两种方法在分立器件或集成电路中都有用得到，并且两者可以说是互补的，比如说，扩散可应用于形成深结，离子注入可形成浅结。
[0027]在传统的Si功率器件工艺中，高温扩散和离子注入是最主要的掺杂控制方法，两者各有优缺点。
[0028]一般来讲，高温扩散工艺简单，设备相对便宜，掺杂分布轮廓是等向性的，并且高温扩散工艺引入的晶格损伤低。而离子注入工艺复杂设备昂贵，但是离子注入的主要好处是能够使得杂质掺入量得到较为精准的控制，保持好的重复性，同时离子注入的加工工艺温度比扩散低。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温SiC离子注入系统，包括离子源、等离子体、吸出组件、分析磁体、离子束、加速管、工艺腔、扫描盘和控制器，其特征在于，所述控制器用于控制所述扫描盘的扫描移动速度值。2.根据权利要求1所述的高温SiC离子注入系统，其特征在于，所述控制器，包括：数据采集模块，用于获取预定时间段内多个预定时间点的注入能量值和注入计量值，以及，所述多个预定时间点的扫描移动速度值；多参数时序协同分析模块，用于对所述多个预定时间点的注入能量值、注入计量值和扫描移动速度值进行时序协同关联分析以得到多参数时序关联特征；扫描移动速度控制模块，用于基于所述多参数时序关联特征，确定当前时间点的扫描移动速度值应增大或应减小。3.根据权利要求2所述的高温SiC离子注入系统，其特征在于，所述多参数时序协同分析模块，包括：注入参数协同时序特征提取单元，用于从所述多个预定时间点的注入能量值和注入计量值提取到注入参数协同时序特征向量；描移动速度时序特征提取单元，用于从所述多个预定时间点的扫描移动速度值提取扫描移动速度时序特征向量；多参数时序特征融合单元，用于对所述注入参数协同时序特征向量和所述扫描移动速度时序特征向量进行关联编码以得到所述多参数时序关联特征。4.根据权利要求3所述的高温SiC离子注入系统，其特征在于，所述注入参数协同时序特征提取单元，包括：注入参数时序排列子单元，用于将所述多个预定时间点的注入能量值和注入计量值分别按照时间维度排列为注入能量时序输入向量和注入计量时序输入向量；注入参数时序协同关联子单元，用于计算所述注入能量时序输入向量和所述注入计量时序输入向量之间的按位置点乘以得到注入参数协同时序输入向量；注入参数时序协同关联编码单元，用于将所述注入参数协同时序输入向量通过基于一维卷积层的时序特征提取器以得到所述注入参数协同时序特征向量。5.根据权利要求4所述的高温SiC离子注入系统，其特征在于，所述描移动速度时序特征提取单元，包括：扫描移动速度时序排列子单元，用于将所述多个预定时间点的扫描移动速度值按照时间维度排列为扫描移动速度时序输入向量；扫描移动速度时序变化特征提取子单元，用于将所述扫描移动速度时序输入向量通过所述基于一维卷积层的时序特征提取器以得到所述扫描移动速度时序特征向量。6.根据权利要求5所述的高温SiC离子注入系统，其特征在于，所述多参数时序特征融合单元，用于：使用主成分分析来融合所述注入参数协同时序特征向量和所述扫描移动速度时序特征向量以得到多参数融合时序特征向量作为所述多参数时序关联特征。7.根据权利要求6所述的高温SiC离子注入系统，其特征在于，所述扫描移动速度控制模块，用于：将所述多参数融合时序特征向量通过分类器以得到分类结果，所述分类结果用于表示当前时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：李娜，张培华，李亮，白玉宁，
申请(专利权)人：西安天光测控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：