[发明专利]离子注入机真空降低注入剂量计量新型补偿方法

说明书

技术领域

本发明是一种精确控制离子注入剂量的方法，特别涉及半导体制造离子注入工艺中所用的离子注入机，属于半导体器件制造领域。

背景技术

离子注入机是半导体器件制造中最关键的掺杂设备之一。随着器件尺寸的缩小以及集成度的提升，离子注入的杂质浓度必须精确的控制。其中，离子注入机内的真空度就是影响离子注入剂量的准确度因素之一；一般情况下，离子注入机内的真空度会随机台使用的时间增长而变差：一方面，带有光刻胶的晶片在注入时会放出产生大量气体，另一方面经过长时间生产后机器CP冷泵吸附能力会越来越差。产生和残留气体与束中离子产生电荷交换反应，使得部分离子被中和成中性原子，因此，法拉第杯所测量到的电流值会比实际注入的离子束的量低，这样带来注入剂量计量不准确问题。

为了解决上述问题，本发明提出一种精确控制离子注入剂量的方法---离子注入机真空降低注入剂量计量新型补偿方法，通过提出一压力补偿系数的概念，补偿离子注入机真空度变差所造成的注入浓度不准确的问题。压力补偿系数由下列实验方法得出：先利用涂有光刻胶晶圆进行一系列不同压力条件的离子注入实验，并且测量此晶圆的电阻值，得到涂有光刻胶晶圆情况下不同压力条件与晶片电阻值的关系直线。同样，利用没有光刻胶晶圆进行一系列不同压力条件的离子注入实验，并且测量此晶圆的电阻值，得到没有光刻胶晶圆情况下不同压力条件与晶片电阻值的关系直线。而上述两关系直线的交叉点即是为压力补偿系数。

发明内容

本发明针对离子注入机因真空降低引起注入剂量计量不准问题，提出一种新型补偿离子注入剂量的方法，以解决因离子注入机的真空度变差而造成离子注入剂量不准确问题。

本发明通过以下技术方案实现：

首先，分析离子注入机中的残余气体，测量这些残余气体在离子注入机内的分压：其中若有三种残留气体残留在离子注入机内，则第一残余气体的分压为P₁、第二残余气体的分压为P₂、第三残余气体的分压为P₃，且第一残余气体的常数为K₁、第二残余气体的常数为K₂、第三残余气体的常数为K₃，其中K₁，K₂，K₃表示第一、第二、第三残余气体与离子束产生电荷交换反应的能力。

第二，实验计算K₁，K₂，K₃值：首先在真空状态较好条件下测量出离子束的实际束值Is’；然后，缓慢注入第一残余气体，直到离子注入机的压力提高2至3个数量级，此时记录离子注入机内的压力为P₁’，在此较低真空状态下离子束测量值为Ic’，根据下式：

Is’＝Ic’×e^(K1P1’)

可计算出K₁：

K₁＝(Ln(Is’/Ic’))/P₁’

同样方法，可得到K₂与K₃值。

第三，根据测量离子束的电流值Ic，得到离子束实际注入量Is为：

Is＝Ic×e^{(K1P1+K2P2+K3P3)}

本发明具有如下显著优点：

采用理论补偿注入剂量方法可避免注入机为了增加真空抽速而增加真空泵及带来相关的安装麻烦问题，使得离子注入机成本降低；另一方面，本发明可根据实际工作情况而灵活运用。

附图说明

图1为离子注入机真空降低注入剂量计量新型补偿方法流程

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步介绍，但不作为对本发明的限定。

参考图1，离子注入机真空降低注入剂量计量新型补偿方法流程包括1、2、3、4四个步骤。

首先，进行步骤1，利用残余气体分析器分析离子注入机内的残余气体，取得残留在离子注入机内的残余气体的种类，而这些残余气体与先前所进行的离子注入制程时所通入的气体有关，例如氮气、二氧化碳、氧气、氮气、水蒸气或氢气等等。并测量上述残余气体在离子注入机内的分压值。

然后，进行步骤2，依照上述步骤所分析到的残余气体种类，可以找出各残余气体的常数K(例如第一残余气体的常数K1、第二残余气体的常数KZ以及第三残余气体的常数K3)，其中常数K表示该种残余气体与离子束产生电荷交换发应的能力，因此每一残余气体的常数K系与残余气体本身的种类以及性质有关，与压力补偿因子有直接的关系。