專利名稱：一種離子注入劑量檢測控制方法
技術領域：
本發明涉及等離子體浸沒注入技術，特別是涉及一種可用于等離子體浸沒注入中的離子注入劑量檢測控制方法。
背景技術：
在半導體工藝中，主流的雜質摻雜技術都采用束線離子注入技術(Ion Implantation, II)，這種方法是由離子源產生等離子體，再通過質譜分析將所需的離子組分提取出來，對離子加速到一定能量并注入到半導體基片中(如硅片)。這種方法需要復雜的質譜分析和掃描裝置，注入效率低，結構復雜，成本極高。隨著集成電路特征尺寸的進一步縮小，離子注入能量需要進一步降低到一千電子伏特以下(亞KeV)，然而離子束能量降低后會出現束流分散、均勻性變差、效率進一步降低等一系列負面效應。因而近年提出了新型的等離子體浸沒注入技術(Plasma Immersion Ion Implantation, PHI)來避免以上問題。等離子體浸沒注入中將半導體基片放置在作為陰極的電極上，并在該電極上加負偏壓。向注入系統工作腔室內引入需要的氣體，并對系統加功率源，通過感性耦合、容性耦合等放電方法使被引入腔室的氣體起輝，形成等離子體。由于在陰極上加有負偏壓，這樣在基片附近就會有負偏壓鞘層存在。在此鞘層的高電壓加速下，鞘層中的正離子會穿過鞘層并注入到基片中。該方法具有如下優點1.無需從離子源中抽取離子、對離子進行質譜分析和線性加速，使得注入設備的結構大為簡化，節省大量成本；2.該技術采用鞘層加速機理，注入過程為整片注入，與基片尺寸無關，所以該技術
產率極高。因此，等離子體浸沒注入是一種非常有希望取代束線離子注入的下一代注入技術。但PIII也面臨諸多技術上的挑戰，注入離子劑量檢測與控制便是其中之一。PIII中用于劑量檢測的方法主要有偏壓電流法與法拉弟杯檢測方法。偏壓電流法通過測量流過基片的電流測量注入離子劑量。當等離子體注入時，流過基片電流II = Iion+Ie+Ise+Idis+Isi,⑴其中Iitm為注入離子電流，Ie為等離子體中電子流向基片的電流，Ise為基片表面發射二次電子形成的電流，Idis為位移電流，Isi為基片發射二次離子形成的電流。若注入基片的離子劑量的面密度ni
權利要求
1.一種離子注入劑量檢測控制方法，其特征在于，包括測量等離子體中的離子密度、電子溫度以及等離子體中的粒子組分和各組分的粒子含量；將等離子體中的所有離子和基團的質量等效為相同質量；將等離子體中的所有離子和基團的帶電荷量等效為相同帶電荷量；當等離子體目標注入劑量確定時，利用準靜態蔡爾德-朗繆爾鞘層注入模型理論，計算得到該目標注入劑量的注入工藝時間；及當等離子體注入工藝時間確定時，利用準靜態蔡爾德-朗繆爾鞘層注入模型理論，計算得到該注入工藝時間內的注入離子劑量。
2.根據權利要求1所述的離子注入劑量檢測控制方法，其特征在于，根據所述離子密度、電子溫度以及等離子體中的粒子組分和各組分的粒子含量，利用所述準靜態蔡爾德-朗繆爾鞘層注入模型理論，通過公式Tim = N/(f Xdosepulse)，計算得到該目標注入劑量的注入工藝時間；其中Tim為注入時間，N為基片達到的摻雜濃度，f為脈沖偏壓頻率， Cbsepulse為單一脈沖注入基片的離子劑量。
3.根據權利要求1所述的離子注入劑量檢測控制方法，其特征在于，根據所述離子密度、電子溫度以及等離子體中的粒子組分和各組分的粒子含量，利用所述準靜態蔡爾德-朗繆爾鞘層注入模型理論，通過公式N = TimXf XCbsepulse，計算得到該注入工藝時間內的注入離子劑量；其中Tim為注入時間，N為基片達到的摻雜濃度，f為脈沖偏壓頻率，dosepulse為單一脈沖注入基片的離子劑量。
4.根據權利要求1所述的離子注入劑量檢測控制方法，其特征在于，利用質譜儀測量等離子體中的粒子組分和各組分的粒子含量。
全文摘要
本發明公開了一種等離子體浸沒注入離子劑量檢測控制方法，屬于等等離子體浸沒注入劑量檢測技術領域。其方法首先測量等離子體特性參數以及等離子體中的粒子組分和各組分的粒子含量；將等離子體中的所有離子和基團的質量等效為同一質量；將等離子體中的所有離子和基團的帶電荷量等效為同一帶電荷量；當等離子體目標注入劑量確定時，利用準靜態蔡爾德-朗繆爾鞘層注入模型理論，計算得到該目標注入劑量的注入工藝時間。本發明的注入離子劑量檢測控制的方法可以克服現有離子注入劑量檢測方法中存在多種帶電離子檢測的問題；同時還可以用于等離子體浸沒注入機的注入工藝流程控制。
文檔編號H01J37/32GK102376519SQ20101025503
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月17日 優先權日2010年8月17日
發明者劉杰, 夏洋, 李勇滔, 李超波, 汪明剛, 趙麗莉, 陳瑤 申請人:中國科學院微電子研究所