一种离子注入剂量检测控制方法技术

本发明专利技术公开了一种等离子体浸没注入离子剂量检测控制方法，属于等等离子体浸没注入剂量检测技术领域。其方法首先测量等离子体特性参数以及等离子体中的粒子组分和各组分的粒子含量；将等离子体中的所有离子和基团的质量等效为同一质量；将等离子体中的所有离子和基团的带电荷量等效为同一带电荷量；当等离子体目标注入剂量确定时，利用准静态蔡尔德-朗缪尔鞘层注入模型理论，计算得到该目标注入剂量的注入工艺时间。本发明专利技术的注入离子剂量检测控制的方法可以克服现有离子注入剂量检测方法中存在多种带电离子检测的问题；同时还可以用于等离子体浸没注入机的注入工艺流程控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及等离子体浸没注入技术，特别是涉及一种可用于等离子体浸没注入中的离子注入剂量检测控制方法。
技术介绍
在半导体工艺中，主流的杂质掺杂技术都采用束线离子注入技术(Ion Implantation, II)，这种方法是由离子源产生等离子体，再通过质谱分析将所需的离子组分提取出来，对离子加速到一定能量并注入到半导体基片中(如硅片)。这种方法需要复杂的质谱分析和扫描装置，注入效率低，结构复杂，成本极高。随着集成电路特征尺寸的进一步缩小，离子注入能量需要进一步降低到一千电子伏特以下(亚KeV)，然而离子束能量降低后会出现束流分散、均勻性变差、效率进一步降低等一系列负面效应。因而近年提出了新型的等离子体浸没注入技术(Plasma Immersion Ion Implantation, PHI)来避免以上问题。等离子体浸没注入中将半导体基片放置在作为阴极的电极上，并在该电极上加负偏压。向注入系统工作腔室内引入需要的气体，并对系统加功率源，通过感性耦合、容性耦合等放电方法使被引入腔室的气体起辉，形成等离子体。由于在阴极上加有负偏压，这样在基片附近就会有负偏压鞘层存在。在此鞘层的高电压加速下，鞘层中的正离子会穿过鞘层并注入到基片中。该方法具有如下优点1.无需从离子源中抽取离子、对离子进行质谱分析和线性加速，使得注入设备的结构大为简化，节省大量成本；2.该技术采用鞘层加速机理，注入过程为整片注入，与基片尺寸无关，所以该技术产率极高。因此，等离子体浸没注入是一种非常有希望取代束线离子注入的下一代注入技术。但PIII也面临诸多技术上的挑战，注入离子剂量检测与控制便是其中之一。PIII中用于剂量检测的方法主要有偏压电流法与法拉弟杯检测方法。偏压电流法通过测量流过基片的电流测量注入离子剂量。当等离子体注入时，流过基片电流II = Iion+Ie+Ise+Idis+Isi,⑴其中Iitm为注入离子电流，Ie为等离子体中电子流向基片的电流，Ise为基片表面发射二次电子形成的电流，Idis为位移电流，Isi为基片发射二次离子形成的电流。若注入基片的离子剂量的面密度ni权利要求1.，其特征在于，包括测量等离子体中的离子密度、电子温度以及等离子体中的粒子组分和各组分的粒子含量；将等离子体中的所有离子和基团的质量等效为相同质量；将等离子体中的所有离子和基团的带电荷量等效为相同带电荷量；当等离子体目标注入剂量确定时，利用准静态蔡尔德-朗缪尔鞘层注入模型理论，计算得到该目标注入剂量的注入工艺时间；及当等离子体注入工艺时间确定时，利用准静态蔡尔德-朗缪尔鞘层注入模型理论，计算得到该注入工艺时间内的注入离子剂量。2.根据权利要求1所述的离子注入剂量检测控制方法，其特征在于，根据所述离子密度、电子温度以及等离子体中的粒子组分和各组分的粒子含量，利用所述准静态蔡尔德-朗缪尔鞘层注入模型理论，通过公式Tim = N/(f Xdosepulse)，计算得到该目标注入剂量的注入工艺时间；其中Tim为注入时间，N为基片达到的掺杂浓度，f为脉冲偏压频率， Cbsepulse为单一脉冲注入基片的离子剂量。3.根据权利要求1所述的离子注入剂量检测控制方法，其特征在于，根据所述离子密度、电子温度以及等离子体中的粒子组分和各组分的粒子含量，利用所述准静态蔡尔德-朗缪尔鞘层注入模型理论，通过公式N = TimXf XCbsepulse，计算得到该注入工艺时间内的注入离子剂量；其中Tim为注入时间，N为基片达到的掺杂浓度，f为脉冲偏压频率，dosepulse为单一脉冲注入基片的离子剂量。4.根据权利要求1所述的离子注入剂量检测控制方法，其特征在于，利用质谱仪测量等离子体中的粒子组分和各组分的粒子含量。全文摘要本专利技术公开了一种等离子体浸没注入离子剂量检测控制方法，属于等等离子体浸没注入剂量检测
其方法首先测量等离子体特性参数以及等离子体中的粒子组分和各组分的粒子含量；将等离子体中的所有离子和基团的质量等效为同一质量；将等离子体中的所有离子和基团的带电荷量等效为同一带电荷量；当等离子体目标注入剂量确定时，利用准静态蔡尔德-朗缪尔鞘层注入模型理论，计算得到该目标注入剂量的注入工艺时间。本专利技术的注入离子剂量检测控制的方法可以克服现有离子注入剂量检测方法中存在多种带电离子检测的问题；同时还可以用于等离子体浸没注入机的注入工艺流程控制。文档编号H01J37/32GK102376519SQ20101025503公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月17日 优先权日2010年8月17日专利技术者刘杰, 夏洋, 李勇滔, 李超波, 汪明刚, 赵丽莉, 陈瑶 申请人:中国科学院微电子研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪明刚，刘杰，夏洋，李超波，陈瑶，赵丽莉，李勇滔，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：