專利名稱：一種piii工藝流程控制和在線劑量、均勻性檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及PIII技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種PIII工藝流程控制和在線劑量、均勻性檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體摻雜技術(shù)能夠使半導(dǎo)體呈現(xiàn)出不同的電學(xué)特性。
目前,通常使用的半導(dǎo)體摻雜技術(shù)為束線離子注入(1n Implantation, II),采用II時(shí)，利用質(zhì)譜儀分析提取所需的離子組分，利用掃描裝置對(duì)提取出來的離子組分加速，使之具有一定的能量后注入到半導(dǎo)體基片中，采用II時(shí)，需要使用質(zhì)譜儀和掃描裝置，成本很高，并且，束線離子注入的效率很低。
同時(shí)，隨著集成電路特征尺寸的進(jìn)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，粒子束能量降低后，束流會(huì)分散，束流的均勻性會(huì)變差，注入效率也會(huì)進(jìn)一步降低。
為了解決上述問題，近些年出現(xiàn)了等離子體浸入離子注入(Plasma Immersion1n Implantation, PHI), PIII利用作為半導(dǎo)體基片基座的偏壓電極引入負(fù)偏壓，向注入系統(tǒng)的工作腔室內(nèi)通入工藝氣體，向注入系統(tǒng)施加功率源，產(chǎn)生用于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(gòu)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(chǎng)。當(dāng)?shù)入x子體中的正離子由等離子體穿過該鞘層到達(dá)工作腔室壁或者偏壓電極時(shí)，會(huì)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(duì)于等離子體中心的負(fù)偏壓，該負(fù)偏壓最終會(huì)全部降落到該等離子體鞘層上，通過調(diào)整該負(fù)偏壓的大小，便可以控制注入到半導(dǎo)體基片中的正離子的能量，進(jìn)而控制該正離子注入到半導(dǎo)體基片中的深度。
PIII的優(yōu)點(diǎn)如下:
DPIII不需要質(zhì)譜儀和掃描儀，因此，半導(dǎo)體摻雜技術(shù)的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本降低。
2)PIII采用鞘層加速機(jī)理，注入過程為整片注入，與基片尺寸無(wú)關(guān)，因此，產(chǎn)出率不會(huì)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(duì)等離子體注入劑量進(jìn)行檢測(cè)；
2)PIII難以在線對(duì)等離子體注入均勻性進(jìn)行檢測(cè)；
3)難以對(duì)PIII的過程進(jìn)行控制。
PIII中，用于檢測(cè)等離子體注入劑量的方法主要有偏壓電流檢測(cè)法和法拉第杯檢測(cè)法。
偏壓電流檢測(cè)法通過檢測(cè)流過基片的電流檢測(cè)離子注入劑量。當(dāng)?shù)入x子體注入基片時(shí)，
流過基片的電流為I，
I = Ii0n+Ie+Ise+Idis+Isi， (I)
其中，
Iim，注入等離子體電流；
Ie，等離子體中電子流向基片的電流；
Ise，基片表面發(fā)射二次電子形成的電流；
Idis，位移電流；
Isi，基片發(fā)射二次離子形成的電流。
若注入基片的等離子體劑量的面密度為Iii,
權(quán)利要求
1.一種PIII工藝流程控制和在線劑量、均勻性檢測(cè)裝置，包括工作腔室、氣源、功率源、偏壓源、真空系統(tǒng)、偏壓電極、冷卻系統(tǒng)；所述氣源為所述工作腔室提供工作氣體，所述功率源用于產(chǎn)生等離子體，所述偏壓源用于偏置所述偏壓電極，所述真空系統(tǒng)用于為所述工作腔室營(yíng)造工作環(huán)境，所述冷卻系統(tǒng)用于所述基片散熱； 其特征在于， 還包括法拉第杯系統(tǒng)、信號(hào)檢出系統(tǒng)、信號(hào)處理與控制系統(tǒng)和人機(jī)交互界面； 所述偏壓電極上具有用于放置需要對(duì)其進(jìn)行PIII的基片的區(qū)域， 所述偏壓電極上于所述區(qū)域之內(nèi)均勻地開設(shè)有至少兩個(gè)第I種通孔，并且，所述偏壓電極于所述區(qū)域之外還開設(shè)有至少一個(gè)第I種通孔， 所述法拉第杯系統(tǒng)布置于所述偏壓電極上，所述法拉第杯的布置位置與所述第I種通孔的位置相對(duì)應(yīng)，所述法拉第杯的開口的當(dāng)量>所述第I種通孔的當(dāng)量； 所述PIII工藝流程控制和在線劑量、均勻性檢測(cè)裝置通過人機(jī)交互界面輸入初始條件； 所述信號(hào)處理與控制系統(tǒng)接收來自人機(jī)交互界面的初始條件信號(hào)，并且，所述信號(hào)處理與控制系統(tǒng)將所述初始條件信號(hào)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)終端部件的控制信號(hào)后傳輸給所述相應(yīng)的終端部件； 所述相應(yīng)終端部件接收所述控制信號(hào)，并根據(jù)所述控制信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作；所述相應(yīng)終端部件采集實(shí)時(shí)狀態(tài)參數(shù)后將所述實(shí)時(shí)狀態(tài)參數(shù)信號(hào)傳輸給所述信號(hào)處理與控制系統(tǒng)，其中，PIII劑量和均勻性通過所述法拉第杯系統(tǒng)由所述信號(hào)檢出系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢出，所述信號(hào)檢出系統(tǒng)將實(shí)時(shí)檢出的PIII劑量和均勻性信號(hào)傳輸給所述信號(hào)處理與控制系統(tǒng)； 所述信號(hào)處理與控制系統(tǒng)能夠根據(jù)所述初始條件信號(hào)、所述實(shí)時(shí)狀態(tài)參數(shù)信號(hào)和所述PIII劑量和均勻性信號(hào)對(duì)PIII工藝流程進(jìn)行控制； 并且，所述信號(hào)處理與控制系統(tǒng)能夠?qū)⑺鰧?shí)時(shí)狀態(tài)參數(shù)信號(hào)和所述PIII劑量和均勻性信號(hào)傳輸給所述人機(jī)交互界面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述區(qū)域上還覆蓋有覆蓋基片，所述覆蓋基片上開設(shè)有與所述區(qū)域上開設(shè)的第I種通孔相對(duì)應(yīng)的第II種通孔，所述第II種通孔的當(dāng)量<所述第I種通孔的當(dāng)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第I種通孔呈環(huán)狀或者十字狀或者輻射狀排布。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述覆蓋基片的材料選自硅、碳化硅、石墨、鋁、鋁合金、不銹鋼中的一種或者他們的復(fù)合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述信號(hào)檢出系統(tǒng)獨(dú)立存在。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述信號(hào)檢出系統(tǒng)與所述法拉第杯系統(tǒng)集成為一體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種PIII工藝流程控制和在線劑量、均勻性檢測(cè)裝置，屬于PIII技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括工作腔室、氣源、功率源、偏壓源、真空系統(tǒng)、偏壓電極、冷卻系統(tǒng)，還包括法拉第杯系統(tǒng)、信號(hào)檢出系統(tǒng)和信號(hào)處理與控制系統(tǒng)。該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)在線檢測(cè)PIII劑量和均勻性。
文檔編號(hào)H01L21/265GK103165489SQ201110421859
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者汪明剛, 李超波, 屈芙蓉, 夏洋 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所