離子注入劑量的檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種離子注入劑量的檢測(cè)方法，包括獲取等離子體的諧振頻率ωe；根據(jù)諧振頻率ωe通過(guò)計(jì)算獲得ICP放電產(chǎn)生的等離子體中離子的密度npi，板形鞘層的厚度S0、正離子的振蕩頻率ωpi，TP時(shí)刻準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)蔡爾德鞘層的厚度STp；根據(jù)Tp時(shí)刻準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)蔡爾德鞘層的厚度STp及離子密度npi計(jì)算獲得離子注入過(guò)程中離子的注入劑量N。本發(fā)明提供的一種離子注入劑量的檢測(cè)方法，由于利用PIII系統(tǒng)本身射頻源對(duì)腔室等離子體反饋的信息得到腔室中的等離子體離子數(shù)目，而不是在腔室中加入探針去測(cè)量，可以在保證腔室中的等離子體狀態(tài)，避免檢測(cè)誤差的同時(shí)，還能更精確的獲得注入離子劑量的信息。
【專利說(shuō)明】離子注入劑量的檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及離子注入【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種離子注入劑量的檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的束線離子注入(1n Beam 1n Implantation, IBII)被廣泛的用于材料改性和半導(dǎo)體工藝，隨著半導(dǎo)體工藝中基片尺寸的不斷增大和CMOS器件特征尺寸的不斷縮小使得IBII面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，如低能淺結(jié)注入時(shí)由于同種電荷相互排斥造成的離子束發(fā)散，掃描式注入在基片尺寸較大時(shí)帶來(lái)的成本升高等。[0003]等離子體浸沒(méi)離子注入(Plasma Immersion1nImplantation, PIII)技術(shù)被認(rèn)為是替代IBII制作超淺結(jié)的一項(xiàng)新的摻雜技術(shù)，相比較而言，等離子體浸沒(méi)離子注入(PIII)比傳統(tǒng)的束線離子注入(IBII)具有較多優(yōu)點(diǎn)。
[0004]在半導(dǎo)體工藝中離子注入劑量的大小影響到半導(dǎo)體器件閾值，載流子密度等電學(xué)特性，因此需要在利用等離子體浸沒(méi)離子注入技術(shù)的過(guò)程中可以檢測(cè)到注入離子的劑量。偏壓電流法作為傳統(tǒng)的檢測(cè)離子注入劑量的方法可以檢測(cè)注入的離子劑量，但是由于在檢測(cè)的過(guò)程中，偏壓電流中也包含了位移電流，因此檢測(cè)出的結(jié)果會(huì)有一定的偏差。因此需要提出一種新的檢測(cè)方法，可以更精確的檢測(cè)出注入離子的劑量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能精確檢測(cè)出離子注入計(jì)量的離子注入劑量的檢測(cè)方法
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種離子注入劑量的檢測(cè)方法，包括:
[0007]獲取等離子體的諧振頻率；
[0008]根據(jù)諧振頻率ω e通過(guò)計(jì)算獲得ICP放電產(chǎn)生的等離子體中離子的密度npi ；
[0009]根據(jù)離子的密度npi，通過(guò)準(zhǔn)靜態(tài)蔡爾德定律鞘層理論計(jì)算獲得板形鞘層的厚度S0= (2 ε ^cZenpi)1/2，其中Vtl為脈沖偏壓，ε。為真空介電常數(shù)，e為電子電荷；
[0010]根據(jù)離子的密度npi計(jì)算獲得正離子的振蕩頻率《pi=(e2npi/ ε ^pi)"2,其中Mpi為正離子的離子質(zhì)量；
[0011]根據(jù)板形鞘層的厚度Stl及正離子的振蕩頻率COpi計(jì)算獲得板形鞘層轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)蔡爾德鞘層時(shí)，Tp時(shí)刻準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)蔡爾德鞘層的厚度Stp ；
[0012]根據(jù)Tp時(shí)刻準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)蔡爾德鞘層的厚度Stp及離子密度npi計(jì)算獲得離子注入過(guò)程中尚子的注入劑量N。
[0013]進(jìn)一步地，所述根據(jù)諧振頻率通過(guò)計(jì)算獲得ICP放電產(chǎn)生的等離子體中離子的密度npi包括:
[0014]根據(jù)諧振頻率ωe=(e2ne/εoMe)1/2，得到電子密度ne = εoMe *(ωe/e)2，其中Me為
電子質(zhì)量；[0015]ICP放電產(chǎn)生的等離子體中主要為一次離子，離子密度與電子密度相等npi = ne。
[0016]進(jìn)一步地，所述根據(jù)板形鞘層的厚度Stl及正離子的振蕩頻率ωρ?計(jì)算獲得板形鞘層轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)蔡爾德鞘層時(shí)，Tp時(shí)刻準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)蔡爾德鞘層的厚度Stp包括:
[0017]在加上脈沖偏壓后，板形鞘層擴(kuò)展，在板形鞘層轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)蔡爾德鞘層過(guò)程中，
t時(shí)刻板形鞘層的厚度
【權(quán)利要求】
1.一種離子注入劑量的檢測(cè)方法，其特征在于: 獲取等離子體的諧振頻率ω」 根據(jù)諧振頻率通過(guò)計(jì)算獲得ICP放電產(chǎn)生的等離子體中離子的密度npi ； 根據(jù)離子的密度npi，通過(guò)準(zhǔn)靜態(tài)蔡爾德定律鞘層理論計(jì)算獲得板形鞘層的厚度S0= (2 ε ^cZenpi)1/2，其中Vtl為脈沖偏壓，ε。為真空介電常數(shù)，e為電子電荷； 根據(jù)離子的密度npi計(jì)算獲得正離子的振蕩頻率《Pi=(e2npi/ ε ^pi) "2，其中Mpi為正離子的離子質(zhì)量； 根據(jù)板形鞘層的厚度Stl及正離子的振蕩頻率ωρ?計(jì)算獲得板形鞘層轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)蔡爾德鞘層時(shí)，Tp時(shí)刻準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)蔡爾德鞘層的厚度Stp ； 根據(jù)Tp時(shí)刻準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)蔡爾德鞘層的厚度Stp及離子密度npi計(jì)算獲得離子注入過(guò)程中離子的注入劑量N。
2.如權(quán)利要求1所述的離子注入劑量的檢測(cè)方法，其特征在于，所述根據(jù)諧振頻率~通過(guò)計(jì)算獲得ICP放電產(chǎn)生的等離子體中離子的密度npi包括:




根據(jù)諧振頻率《e=(e/ ε具)1/2，得到電子密度
3.如權(quán)利要求1所述的離子注入劑量的檢測(cè)方法，其特征在于，所述根據(jù)板形鞘層的厚度Stl及正離子的振蕩頻率《pi計(jì)算獲得板形鞘層轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)蔡爾德鞘層時(shí)，Tp時(shí)刻準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)蔡爾德鞘層的厚度Stp包括: 在加上脈沖偏壓后，板形鞘層擴(kuò)展，在板形鞘層轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)蔡爾德鞘層過(guò)程中，t時(shí)刻板形鞘層的厚度
4.如權(quán)利要求1所述的離子注入劑量的檢測(cè)方法，其特征在于，所述根據(jù)Tp時(shí)刻準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)蔡爾德鞘層的厚度Stp及離子密度npi計(jì)算獲得離子注入過(guò)程中離子的注入劑量N包括: 根據(jù)Tp時(shí)刻準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)蔡爾德鞘層的厚度Stp及離子密度npi計(jì)算獲得單一脈沖注入基片的離子劑量D=npiSTp ； 根據(jù)單一脈沖注入基片的離子劑量D獲得離子注入過(guò)程中離子的注入劑量N=T*f*D，其中T為總的注入時(shí)間，f為脈沖電壓的頻率。
5.如權(quán)利要求1所述的離子注入劑量的檢測(cè)方法，其特征在于，所述獲取等離子體的諧振頻率ω e包括: 先通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析儀分析PIII系統(tǒng)的射頻產(chǎn)生源和射頻匹配器的復(fù)數(shù)反射系數(shù)，再通過(guò)反射系數(shù)的虛部獲得等離子體的諧振頻率ω-
【文檔編號(hào)】H01J37/317GK103903997SQ201210567495
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月24日
【發(fā)明者】竇偉, 李超波, 鄒志超 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所