CN106653634B - 监控离子植入剂量和植入均匀性的方法 - Google Patents

监控离子植入剂量和植入均匀性的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种监控离子植入剂量和植入均匀性的方法，巧妙地利用了离子植入会引起晶体缺陷的特点，采用μ‑PCD量测离子植入造成的晶体缺陷，得到晶体缺陷分布状况、及晶体缺陷峰值PV，并考虑到等待时间x对μ‑PCD量测的影响，通过M＝PV‑Kln(x)计算出实际等效注入剂量M，通过对比实际等效注入剂量M与标准等效注入剂量M监控实际离子植入剂量是否达到要求，通过查看μ‑PCD量测得到的晶体缺陷分布状况监控离子植入均匀性。该方法简单易行，能够有效监控离子植入设备在进行低剂量离子植入时的实际植入剂量和植入均匀性，能够对沟道掺杂制程进行有效监控。

Description

监控离子植入剂量和植入均匀性的方法
技术领域
本发明涉及显示装置制程领域，尤其涉及一种监控离子植入剂量和植入均匀性的方法。
背景技术
在显示技术领域，液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)与有机发光二极管显示器(Organic Light Emitting Diode，OLED)等平板显示技术已经逐步取代CRT显示器。其中，OLED具有自发光、驱动电压低、发光效率高、响应时间短、清晰度与对比度高、近180°视角、使用温度范围宽，可实现柔性显示与大面积全色显示等诸多优点，被业界公认为是最有发展潜力的显示装置。
OLED按照驱动类型可分为无源OLED(PMOLED)和有源OLED(AMOLED)。低温多晶硅(Low Temperature Poly-Silicon，LTPS)薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)在高分辨AMOLED技术中得到了业界的重视，有很大的应用价值和潜力。与非晶硅(a-Si)相比，LTPSTFT具有较高的载流子迁移率，器件反应速度快，稳定性好，可以满足高分辨率AMOLED显示器的要求。
制作LTPS TFT的工艺过程中需要通过离子植入进行四道掺杂(doping)制程，分别为沟道掺杂、N型掺杂、轻掺杂漏区N型掺杂、以及P型掺杂。在实际生产过程中，需要对离子植入设备的实际植入剂量(dosage)和植入均匀性(uniformity)进行监控。通常，采用反型植入的方法通过对晶圆方块电阻(wafer-Rs)进行监控来实现对离子植入剂量和植入均匀性的监控。
在实际应用过程中，发现wafer-Rs对于N型掺杂、P型掺杂都可以起到有效的监控作用，但是由于沟道掺杂的离子植入剂量在1E12数量级，离子植入量偏少，很小的剂量波动都会引发电性发生较大的变化，目前wafer-Rs监控是通过把工艺剂量放大10倍后进行测量监控，可信度低，不能有效的监控较小剂量的波动，因此可以说目前沟道掺杂制程无法有效监控，在批量生产时存在一定的风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种监控离子植入剂量和植入均匀性的方法，能够有效监控离子植入设备在进行低剂量离子植入时的实际植入剂量和植入均匀性，能够对沟道掺杂制程进行有效监控。
为实现上述目的，本发明提供一种监控离子植入剂量和植入均匀性的方法，包括如下步骤：
步骤1、测算出不同离子植入剂量分别对应的标准等效注入剂量M的上下限；
步骤2、离子注入设备对基板进行离子植入，记录离子植入完成的时刻；
步骤3、通过μ-PCD量测离子植入造成的晶体缺陷，得到晶体缺陷分布状况、及晶体缺陷峰值PV，并记录完成μ-PCD量测的时刻；
步骤4、计算完成μ-PCD量测的时刻与离子植入完成的时刻的时间间隔，设定该时间间隔为等待时间x，设定K为经验系数，将μ-PCD量测到的晶体缺陷峰值PV、及等待时间x代入函数式：
M＝PV-Kln(x)
计算出实际等效注入剂量M；通过对比实际等效注入剂量M与标准等效注入剂量M监控实际离子植入剂量是否达到要求，通过查看μ-PCD量测得到的晶体缺陷分布状况监控离子植入均匀性。
进一步地，实际等效注入剂量M落入标准等效注入剂量M的上下限范围以内即判定实际离子植入剂量达到要求，实际等效注入剂量M落入标准等效注入剂量M的上下限范围以外即判定实际离子植入剂量未达到要求。
根据监控精度要求，若精度要求低则经验系数K取11.9，若精度要求高，则通过不同离子植入剂量对应的实验数据分别得到拟合函数PV＝Kln(x)+M推算出不同离子植入剂量对应的K值。
所述步骤1具体包括：
步骤S11、在3E12的离子植入剂量范围内，通过不同离子植入剂量对应的实验数据获得μ-PCD量测到的晶体缺陷峰值PV与已知的不同离子植入剂量的线性关系；
步骤S12、选定一特定的离子植入剂量，根据所述线性关系推算出该特定的离子植入剂量增加、减少同一百分比时分别对应的晶体缺陷峰值PV，将该特定的离子植入剂量增加所述百分比时对应的晶体缺陷峰值PV制定为标准等效注入剂量M的下限，将该特定的离子植入剂量减少所述百分比时对应的晶体缺陷峰值PV制定为标准等效注入剂量M的上限。
所述步骤S11中，μ-PCD量测到的晶体缺陷峰值PV与已知的不同离子植入剂量的线性关系为：
Y＝-386.17X+898.39
其中，Y表示μ-PCD量测到的晶体缺陷峰值PV，X表示离子植入剂量。
所述步骤S12中，所述同一百分比取5％，将该特定的离子植入剂量增加5％时对应的晶体缺陷峰值PV制定为标准等效注入剂量M的下限，将该特定的离子植入剂量减少5％时对应的晶体缺陷峰值PV制定为标准等效注入剂量M的上限。
所述步骤2中的基板为玻璃基板或其它半导体材料基板。
所述步骤2中，离子植入完成的时刻为离子注入设备产生工艺进程文件的时刻。
本发明的有益效果：本发明提供的一种监控离子植入剂量和植入均匀性的方法，巧妙地利用了离子植入会引起晶体缺陷的特点，采用μ-PCD量测离子植入造成的晶体缺陷，得到晶体缺陷分布状况、及晶体缺陷峰值PV，并考虑到等待时间x对μ-PCD量测的影响，通过M＝PV-Kln(x)计算出实际等效注入剂量M，通过对比实际等效注入剂量M与标准等效注入剂量M监控实际离子植入剂量是否达到要求，通过查看μ-PCD量测得到的晶体缺陷分布状况监控离子植入均匀性。该方法简单易行，能够有效监控离子植入设备在进行低剂量离子植入时的实际植入剂量和植入均匀性，能够对沟道掺杂制程进行有效监控。
附图说明
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图中，
图1为本发明的监控离子植入剂量和植入均匀性的方法的流程图；
图2为针对沟道掺杂制程探究μ-PCD与离子植入剂量及均匀性之间关系的实验数据表；
图3为表征μ-PCD量测得到的晶体缺陷峰值PV与离子植入剂量之间呈线性关系的示意图；
图4为测算标准等效注入剂量M的上下限的示意图；
图5为两种离子植入剂量下表征μ-PCD量测得到的晶体缺陷峰值PV与等待时间x之间关系的示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
本发明提供一种监控离子植入剂量和植入均匀性的方法，适用于监控离子植入设备进行低剂量离子植入时，比如沟道掺杂制程的实际植入剂量和植入均匀性。
该方法能够实现是基于离子植入会造成晶体缺陷，而微波光电导衰退法(Microwave photo conductivity decay，μ-PCD)正是用来检测晶体缺陷的，通过设定不同的实验条件，找出μ-PCD与离子植入剂量的对应关系，即可通过μ-PCD来监控离子植入设备的实际植入剂量和植入均匀性，在此基础上，考虑到μ-PCD会随着时间有增大趋势，从离子植入完成的时刻到完成μ-PCD量测的时刻的时间间隔即等待时间对μ-PCD量测得到的晶体缺陷峰值(Peak Value，PV)有影响，还需要探究出等待时间和μ-PCD量测得到的晶体缺陷峰值PV的关系。
如图2所示，使用8KV能量植入不同剂量的硼(B)离子进行实验并对实验数据进行统计分析，可发现μ-PCD量测得到的晶体缺陷峰值PV可以较为准确的反应真实的离子植入剂量和植入均匀性u％。如图3的示意，晶体缺陷峰值PV和离子植入剂量经拟合呈线性关系，因此通过μ-PCD量测离子植入后的晶体缺陷，对离子植入的剂量要求小,很小的剂量变化都会反映在晶体缺陷峰值PV的变化上。
通过实验验证不同离子植入剂量(图5中所示的离子植入剂量A、离子植入剂量B)下，μ-PCD量测得到的晶体缺陷峰值PV与等待时间之间满足相同的拟合关系：
PV＝Kln(x)+M
其中x表示等待时间；K表示经验系数，不同离子植入剂量下的K值非常接近(图5中所示，离子植入剂量A下K值为11.991，离子植入剂量B下K值为11.918)可以认为K值不随剂量变化；M随不同的离子植入剂量取值不同，且区别明显，因此可以把M作为监控对象，定义为等效注入剂量。
在上述实验探究的基础上，请参阅图1，本发明的监控离子植入剂量和植入均匀性的方法包括如下步骤：
步骤1、测算出不同离子植入剂量分别对应的标准等效注入剂量M的上下限。
具体地，该步骤1包括：
步骤S11、在3E12的离子植入剂量范围内，通过不同离子植入剂量对应的实验数据获得μ-PCD量测到的晶体缺陷峰值PV与已知的不同离子植入剂量的线性关系。
进一步地，如图3所示，在3E12的离子植入剂量范围内即低剂量离子植入条件下，晶体缺陷峰值PV随离子植入剂量满足较好的线性关系：
Y＝-386.17X+898.39
其中，Y表示μ-PCD量测到的晶体缺陷峰值PV，X表示离子植入剂量。
步骤S12、选定一特定的离子植入剂量，根据所述线性关系推算出该特定的离子植入剂量增加、减少同一百分比时分别对应的晶体缺陷峰值PV，将该特定的离子植入剂量增加所述百分比时对应的晶体缺陷峰值PV制定为标准等效注入剂量M的下限，将该特定的离子植入剂量减少所述百分比时对应的晶体缺陷峰值PV制定为标准等效注入剂量M的上限。
请参阅图4，以1.15E12这一特定离子植入剂量为例，晶体缺陷峰值PV的实测值为455.34，经上述线性关系的计算值为454.2945，那么即将454.2945制定为离子注入剂量为1.15E12时的标准等效注入剂量M；所述同一百分比取5％，将1.15E12增加5％后的值代入线性关系式Y＝-386.17X+898.39便可推算得到对应的晶体缺陷峰值PV为432.089725，那么即将432.089725制定为离子注入剂量为1.15E12时的标准等效注入剂量M的下限；将1.15E12减少5％后的值代入线性关系式Y＝-386.17X+898.39便可推算得到对应的晶体缺陷峰值PV为476.499275，那么即将476.499275制定为离子注入剂量为1.15E12时的标准等效注入剂量M的上限。
步骤2、离子注入设备对基板进行离子植入，记录离子植入完成的时刻。
具体地，该步骤2中的基板为玻璃基板或其它半导体材料基板。
所述离子植入完成的时刻为离子注入设备产生工艺进程文件的时刻。
步骤3、通过μ-PCD量测离子植入造成的晶体缺陷，得到晶体缺陷分布状况、及晶体缺陷峰值PV，并记录完成μ-PCD量测的时刻。
步骤4、计算完成μ-PCD量测的时刻与离子植入完成的时刻的时间间隔，设定该时间间隔为等待时间x，设定K为经验系数，将μ-PCD量测到的晶体缺陷峰值PV、及等待时间x代入函数式：
M＝PV-Kln(x)
计算出实际等效注入剂量M；通过对比实际等效注入剂量M与标准等效注入剂量M监控实际离子植入剂量是否达到要求，通过查看μ-PCD量测得到的晶体缺陷分布状况监控离子植入均匀性。
具体地，该步骤4中，根据监控精度要求，若精度要求低则经验系数K取11.9，若精度要求高，则通过不同离子植入剂量对应的实验数据分别得到拟合函数PV＝Kln(x)+M推算出不同离子植入剂量对应的K值。
进行监控时，实际等效注入剂量M落入标准等效注入剂量M的上下限范围以内即判定实际离子植入剂量达到要求，实际等效注入剂量M落入标准等效注入剂量M的上下限范围以外即判定实际离子植入剂量未达到要求。
综上所述，本发明的监控离子植入剂量和植入均匀性的方法，无需像现有技术那样把工艺剂量放大数倍后对离子植入剂量和植入均匀性进行量测监控，而是巧妙地利用了离子植入会引起晶体缺陷的特点，采用μ-PCD量测离子植入造成的晶体缺陷，得到晶体缺陷分布状况、及晶体缺陷峰值PV，并考虑到等待时间x对μ-PCD量测的影响，通过M＝PV-Kln(x)计算出实际等效注入剂量M，通过对比实际等效注入剂量M与标准等效注入剂量M监控实际离子植入剂量是否达到要求，通过查看μ-PCD量测得到的晶体缺陷分布状况监控离子植入均匀性。该方法简单易行，可信度高，能够有效监控离子植入设备在进行低剂量离子植入时的实际植入剂量和植入均匀性，能够对沟道掺杂制程进行有效监控。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种监控离子植入剂量和植入均匀性的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、测算出不同离子植入剂量分别对应的标准等效注入剂量的上下限；
步骤2、离子注入设备对基板进行离子植入，记录离子植入完成的时刻；
步骤3、通过μ-PCD量测离子植入造成的晶体缺陷，得到晶体缺陷分布状况及晶体缺陷峰值PV，并记录完成μ-PCD量测的时刻；
步骤4、计算完成μ-PCD量测的时刻与离子植入完成的时刻的时间间隔，设定该时间间隔为等待时间x，设定K为经验系数，将μ-PCD量测到的晶体缺陷峰值PV及等待时间x代入函数式：
M＝PV-Kln(x)
计算出实际等效注入剂量M；通过对比实际等效注入剂量M与标准等效注入剂量监控实际离子植入剂量是否达到要求，通过查看μ-PCD量测得到的晶体缺陷分布状况监控离子植入均匀性；
实际等效注入剂量M落入标准等效注入剂量的上下限范围以内即判定实际离子植入剂量达到要求，实际等效注入剂量M落入标准等效注入剂量的上下限范围以外即判定实际离子植入剂量未达到要求。
2.如权利要求1所述的监控离子植入剂量和植入均匀性的方法，其特征在于，根据监控精度要求，若精度要求低则经验系数K取11.9，若精度要求高，则通过不同离子植入剂量对应的实验数据分别得到拟合函数PV＝Kln(x)+M推算出不同离子植入剂量对应的K值。
3.如权利要求1所述的监控离子植入剂量和植入均匀性的方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：
步骤S11、在3E12的离子植入剂量范围内，通过不同离子植入剂量对应的实验数据获得μ-PCD量测到的晶体缺陷峰值PV与已知的不同离子植入剂量的线性关系；
步骤S12、选定一特定的离子植入剂量，根据所述线性关系推算出该特定的离子植入剂量增加、减少同一百分比时分别对应的晶体缺陷峰值PV，将该特定的离子植入剂量增加所述百分比时对应的晶体缺陷峰值PV制定为标准等效注入剂量的下限，将该特定的离子植入剂量减少所述百分比时对应的晶体缺陷峰值PV制定为标准等效注入剂量的上限。
4.如权利要求3所述的监控离子植入剂量和植入均匀性的方法，其特征在于，所述步骤S11中，μ-PCD量测到的晶体缺陷峰值PV与已知的不同离子植入剂量的线性关系为：
Y＝-386.17X+898.39
其中，Y表示μ-PCD量测到的晶体缺陷峰值PV，X表示离子植入剂量。
5.如权利要求3或4所述的监控离子植入剂量和植入均匀性的方法，其特征在于，步骤S12中，所述同一百分比取5％，将该特定的离子植入剂量增加5％时对应的晶体缺陷峰值PV制定为标准等效注入剂量的下限，将该特定的离子植入剂量减少5％时对应的晶体缺陷峰值PV制定为标准等效注入剂量的上限。
6.如权利要求1所述的监控离子植入剂量和植入均匀性的方法，其特征在于，所述步骤2中的基板为玻璃基板或其它半导体材料基板。
7.如权利要求1所述的监控离子植入剂量和植入均匀性的方法，其特征在于，所述步骤2中，离子植入完成的时刻为离子注入设备产生工艺进程文件的时刻。
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