[发明专利]离子注入过程模拟装置和模拟方法

说明书

本发明涉及离子注入过程模拟装置和模拟方法，在对半导体器件的离子注入过程模拟中，实现包含末端部分的离子注入剖面的正确内插和外插。

在LSI和其他的半导体器件的制造工序中，具有这样的工序：通过离子注入技术把杂质离子作为掺杂剂注入到半导体衬底中，进而经过热处理工序来进行扩散激活。此时的杂质分布，使阈值电压Vt和晶体管的ON电流以及其他的电气特性参数发生较大的变化，这是公知的。特别是，在最近，为了通过把半导体器件进行小型化来达到高密度大容量化和高速化，而使得更浅的接合深度的晶体管的设计变得重要起来。即，不仅要求杂质的峰值浓度的控制是正确的，而且还要求离子注入剖面的末端位置的控制是正确的。

为了对应于该要求，而采用使用计算机的离子注入过程模拟。这是这样的方法：在计算机中使用预定的模型和算法来预测计算在半导体器件的制造中所使用的各种离子注入剖面。通过使用离子注入过程模拟就能削减用于提高半导体器件的元件特性的试验制作的工序，而大大有助于设计作业的效率。

通常，在对离子注入剖面进行模拟时，当为非晶态晶体时，使用高斯型(Gaussian)或皮尔森型(Pearson)的函数来描述离子注入剖面可以得到令人满意的近似。此时，向半导体晶体衬底的离子注入，由于反映了衬底的晶体性，而产生依赖于衬底的晶体取向和离子的注入角度而导致剖面不同的现象即沟道效应现象。该沟道现象表示出随剂量值的增加而减少的倾向。这是因为在剂量值增加的同时，晶体发生非晶态化。由此，向半导体晶体衬底的离子注入剖面不能用单纯的高斯型或皮尔森型的函数来描述，而是可以通过使用多个函数来进行描述。

使用函数来描述向半导体晶体衬底的离子注入剖面的模拟技术被公开在例如文献“An Improved Approach tp Accurately Model Shallow BAnd BF₂ Implants in Silicon”(Al F.Tasch，H.Shin，and C.Park；J.Electrochem.Soc.，Vol.136，No3，March 1989，pp.810-814；The Electrochemical Society.inc.)中。在该文献中记述的模拟方法比进行离子注入的杂质的实验剖面更正确。实验剖面由SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry)所进行的测定结果。所谓SIMS，作为这样的方法是公知的：通过在半导体的表面区域上照射氧离子和铯离子及其他一次离子，而产生二次离子，通过对该二次离子进行质量分析，来测定杂质分布。使用分别代表非晶态成分和沟道效应成分的两个皮尔森型函数来表示在实验中所得到的离子注入剖面。当用式子来表示其时，就能按下式(1)那样用两个成分之和来描述离子注入剖面N(x)：

N(x)＝D_mainf_main(x)+D_subf_sub(x)    …(1)

其中，所谓主峰值的非晶态成分函数f_main(x)和副峰值的沟道效应成分函数f_sub(x)是不依赖于剂量值的标准化的函数，D_main是主峰值的非晶态成分剂量值系数，D_sub是副峰值的沟道效应成分剂量值系数。离子注入剖面N(x)的全剂量值D_T可以按下式(2)那样用非晶态成分剂量值和沟道效应成分剂量值的各系数之和来记述： D T = ∫ 0 ∞ N ( x ) dx = D main + D sub - - - - ( 2 ) ]]>