一種piii工藝流程控制和在線劑量、均勻性檢測方法
2023-05-21 22:03:41 2
專利名稱：一種piii工藝流程控制和在線劑量、均勻性檢測方法
技術領域：
本發明涉及PIII技術領域，特別涉及一種PIII工藝流程控制和在線劑量、均勻性檢測方法。
背景技術：
半導體摻雜技術能夠使半導體呈現出不同的電學特性。目前,通常使用的半導體摻雜技術為束線離子注入(1n Implantation, II),採用II時，利用質譜儀分析提取所需的離子組分，利用掃描裝置對提取出來的離子組分加速，使之具有一定的能量後注入到半導體基片中，採用II時，需要使用質譜儀和掃描裝置，成本很高，並且，束線離子注入的效率很低。同時，隨著集成電路特徵尺寸的進一步減小，離子注入能量需要降低到一千電子伏特以下。但是，粒子束能量降低後，束流會分散，束流的均勻性會變差，注入效率也會進一步降低。為了解決上述問題，近些年出現了等離子體浸入離子注入(Plasma Immersion1n Implantation, PHI), PIII利用作為半導體基片基座的偏壓電極引入負偏壓，向注入系統的工作腔室內通入工藝氣體，向注入系統施加功率源，產生用於PIII的等離子體。等離子體與工作腔室壁和偏壓電極接觸處能夠形成等離子體鞘層，該等離子體鞘層由帶正電的離子構成，呈電正性，從而，形成由等離子體指向工作腔室壁或者偏壓電極的電場。當等離子體中的正離子由等離子體穿過該鞘層到達工作腔室壁或者偏壓電極時，會被等離子體鞘層電壓加速。在PIII中，利用該等離子體鞘層，偏壓電極能夠引入相對於等離子體中心的負偏壓，該負偏壓最終會全部降落到該等離子體鞘層上，通過調整該負偏壓的大小，便可以控制注入到半導體基片中的正離子的能量，進而控制該正離子注入到半導體基片中的深度。PIII的優點如下:DPIII不需要質譜儀和掃描儀，因此，半導體摻雜技術的裝置結構簡單，成本降低。2)PIII採用鞘層加速機理，注入過程為整片注入，與基片尺寸無關，因此，產出率不會受到基片面積的影響。但是，PIII也存在如下問題:DPIII難以在線對等離子體注入劑量進行檢測；2)PIII難以在線對等離子體注入均勻性進行檢測；3)難以對PIII的過程進行控制。PIII中，用於檢測等離子體注入劑量的方法主要有偏壓電流檢測法和法拉第杯檢測法。偏壓電流檢測法通過檢測流過基片的電流檢測離子注入劑量。當等離子體注入基片時，
流過基片的電流為I，
權利要求
1.一種PIII工藝流程控制和在線劑量、均勻性檢測方法，其特徵在於，所述方法基於PIII工藝流程控制和在線劑量、均勻性檢測裝置，所述在線檢測PIII劑量和均勻性的裝置的終端部件包括工作腔室、氣源、功率源、偏壓源、偏壓電極、真空系統、法拉第杯系統、冷卻系統、信號檢出系統、信號處理與控制系統和人機互動介面；其中，所述偏壓電極上具有用於放置需要對其進行PIII工藝流程的基片的區域； 在所述區域空載的情況下執行PIII工藝流程，包括以下步驟: 通過所述人機互動界面輸入初始條件； 所述信號處理與控制系統接收來自所述人機互動界面的初始條件信號，並且，將所述初始條件信號轉化成相應終端部件的控制信號後傳輸給相應的終端部件； 所述相應終端部件接收所述控制信號，並根據所述控制信號進行動作，並產生初始實時狀態參數，其中，所述PIII劑量和均勻性由所述信號檢出系統檢實時檢出，所述初始實時狀態參數信號、所述PIII劑量和均勻性分別被傳輸給所述信號處理與控制系統； 所述信號處理與控制系統將所述初始條件和所述初始實時狀態參數進行對比，所述信號處理與控制系統將所述實時檢測得到的PIII劑量和均勻性與限定條件進行對比，當所述初始實時狀態參數和所述 初始條件的偏差在容許範圍內，並且，所述PIII劑量和均勻性達到限定的條件時，在所述區域加載所述基片； 在所述區域加載有所述基片的情況下執行所述PIII工藝流程，當所述工藝流程達到執行完畢的標準時，所述工藝流程結束。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述初始條件包括工作氣體流量與配比值、等離子體源功率值、工作壓力值、偏壓值、偏壓功率值、偏壓源佔空比值和偏壓電極冷卻溫度值。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述初始條件還包括預定的PIII注入時間值和/或預定的PIII注入劑量值。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述初始實時狀態參數包括工作氣體流量與配比值、等離子體源功率值、工作壓力值、偏壓值、偏壓功率值、偏壓源佔空比值和偏壓電極冷卻溫度值。
5.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述工藝流程達到執行完畢的標準是所述PIII時間達到所述預定的PIII注入時間和/或所述預定的PIII注入劑量。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在PIII過程中， 所述相應終端部件進行動作，並產生過程實時狀態參數，其中，所述PIII注入劑量和均勻性由所述信號檢出系統實時檢出，所述過程實時狀態參數信號和所述PIII注入劑量和均勻性信號分別被傳輸給所述信號處理與控制系統和所述人機互動界面； 所述信號處理與控制系統將所述初始條件和所述初始實時狀態參數進行對比，所述信號處理與控制系統將所述實時檢測得到的PIII劑量和均勻性與限定條件進行對比，所述初始實時狀態參數和所述初始條件的偏差在容許範圍內，並且，所述PIII劑量和均勻性達到限定的條件。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述過程實時狀態參數包括工作氣體流量與配比值、等離子體源功率值、工作壓力值、偏壓值、偏壓功率值、偏壓源佔空比值和偏壓電極冷卻溫度值。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，當所述過程實時狀態參數與所述初始條件的偏差超出容許範圍，或者所述PIII劑量和均勻性與限定條件的偏差超出容許範圍時，所述信號處理與控制系統強行終止所述PIII工藝流程。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述信號處理與控制系統還記錄相關信息O
10.根據權利要求8或9所述的方法，其特徵在於，所述信號處理與控制系統還對針對所述工藝流程的終止報警。
全文摘要
本發明公開了一種PIII工藝流程控制和在線劑量、均勻性檢測方法，屬於PIII技術領域。該方法基於PIII工藝流程控制和在線劑量、均勻性檢測裝置，能夠對PIII工藝流程進行控制，並對PIII劑量和均勻性進行在線檢測。
文檔編號H01L21/265GK103165488SQ20111042162
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月15日 優先權日2011年12月15日
發明者汪明剛, 李超波, 屈芙蓉, 夏洋 申請人:中國科學院微電子研究所