[发明专利]多能离子注入实现阶梯状掺杂浓度分布的方法

权利要求书

1.一种多能离子注入实现阶梯状掺杂浓度分布的方法，其特征在于，包括：

采用归一法计算出单能离子注入浓度下降速率与离开平均投影射程的关系因子，根据所需掺杂浓度分布及采用的能量组合个数，确定选用单能离子注入的关系因子，从而确定能量组合；

利用经验因子和经验公式的反推方法确定所述能量组合中单个能量的剂量值，并通过剂量微调形成各高、低浓度掺杂段的箱型掺杂浓度分布；

将所述箱型掺杂浓度分布通过引入掩蔽牺牲层设计实现阶梯状掺杂浓度分布拐点处的陡直变化，从而消除箱型注入分布前拖尾，形成拐点处陡直的箱型掺杂浓度分布；及

将各掺杂段箱型掺杂浓度分布，去除掩蔽牺牲层，通过线性叠加成阶梯状掺杂浓度分布，再通过微调各掺杂段台阶处的剂量完成阶梯状掺杂浓度分布的陡直性设计。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用归一法计算出单能离子注入浓度下降速率与离开平均投影射程的关系因子，根据所需掺杂浓度分布及采用的能量组合个数，确定选用单能离子注入的关系因子，从而确定能量组合包括：

根据注入离子在衬底中的浓度分布，采用归一法计算得出浓度下降速率与离开平均投影射程的关系因子β，得出浓度下降速率与离开平均投影射程的关系；

计算粒子打进衬底材料中的深度分布，并线性拟合出注入能量与注入深度的关系式；

按照设计最大注入深度，根据所述线性拟合关系式，确定最高注入能量值，根据所需掺杂浓度分布及采用的能量组合个数n，选取浓度归一化γ值，确定选用对应的单能离子注入关系因子β值；模拟仿真出最高能量下注入离子在衬底中的统计分布，根据关系因子和线性拟合关系式，推导出第二注入能量值，依次类推，直至设计最浅注入深度对应能量值为止，从而确定注入能量组合。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述经验因子δ是通过计算得出，其中，所述R_p为平均投影射程；所述ΔR_p为投影射程的标准偏差；所述M₁为注入离子的质量；所述M₂为衬底原子的质量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用经验因子和经验公式的反推方法确定所述能量组合中单个能量的剂量值是：

利用峰值浓度与剂量的经验公式Nmax＝δ*D/ΔRp，通过计算，反推出单个能量值下的剂量值，所述D为注入剂量值，所述Nmax是注入离子峰值浓度。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述箱型掺杂浓度分布通过引入掩蔽牺牲层设计实现阶梯状掺杂浓度分布拐点处的陡直变化是：

采用穿过掩蔽牺牲层到达衬底的离子数来弥补注入分布前拖尾的方法，根据面积关系设计掩蔽牺牲层，消除箱型注入分布前拖尾，形成前拖尾部分的陡直设计。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：

所述掩蔽牺牲层选择绝缘层掩膜材料。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述掩蔽牺牲层的厚度设计需要符合以下两个条件：

条件一：需满足所述A表示注入到掩蔽牺牲层中的离子总数，B表示穿过掩蔽牺牲层到达衬底的离子数；

条件二：需满足2ΔRp≤Tm＜Rp+4ΔRp，所述T_m为掩蔽牺牲层厚度，所述R_p、ΔR_p为最低能量下的平均投影射程和投影射程的标准偏差。