[發明專利]一種離子注入劑量檢測控制方法有效

申請號：	201010255031.3	申請日：	2010-08-17
公開（公告）號：	CN102376519A	公開（公告）日：	2012-03-14
發明（設計）人：	汪明剛;劉杰;夏洋;李超波;陳瑤;趙麗莉;李勇滔	申請（專利權）人：	中國科學院微電子研究所
主分類號：	H01J37/32	分類號：	H01J37/32
代理公司：	北京市德權律師事務所 11302	代理人：	王建國
地址：	100029 ***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種離子注入劑量檢測控制方法
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【說明書】：

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，PIII)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I

I＝I_ion+I_e+I_se+I_dis+I_si，?????????????(1)

其中I_ion為注入離子電流，I_e為等離子體中電子流向基片的電流，I_se為基片表面發射二次電子形成的電流，I_dis為位移電流，I_si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n_i

ni=1ne∫0TIiondt,---(2)]]>

其中n為注入離子帶的單位電荷量，e為單位電荷，T為注入時間。組成基片電流的五部分中，I_dis、I_si、I_e相對于其他部分較小可忽略(有時位移電流不可忽略，這樣偏壓電流法測量注入離子劑量更加困難)，但二次電子電流I_se卻比I_ion要大一到兩倍甚至更多，且I_se與基片材料，偏壓大小等等因素相關而無法精確確定。同時組成I_ion的離子并不僅僅只帶有一種電荷量還有多次電離的離子即式(2)中的n并不唯一，所以偏壓電流法測得的離子劑量n_i并不是PIII注入到基片中的真實離子劑量，從而不可以根據n_i控制控制PIII工藝流程。