一種用于襯底的等離子體離子注入的方法包括提供等離子體離子注入系統(tǒng)，所述等離子體離子注入系統(tǒng)具有工藝室（１０）、用于在所述工藝室中產(chǎn)生等離子體（４０）的源、用于在所述工藝室中承托襯底（２０）的臺(tái)板（１４）、與所述臺(tái)板隔開的陽極（２４）、和用于產(chǎn)生將離子從所述等離子體向著所述襯底加速的注入脈沖的脈沖源（３０）。在一方面，改變注入工藝的參數(shù)以至少部分地補(bǔ)償被注入的離子和所述襯底之間的相互作用的非期望效應(yīng)。例如，在所述注入工藝期間，可以改變劑量率、離子能量或兩者。在另一方面，預(yù)處理步驟包括：將離子從所述等離子體向所述陽極加速以引起源于所述陽極的二次電子的發(fā)射，和將所述二次電子從所述陽極向襯底加速以便預(yù)處理所述襯底。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及襯底的等離子體離子注入的系統(tǒng)和方法，更特別地，涉及至少部分地 補(bǔ)償被注入的離子和襯底之間的相互作用的非期望效應(yīng)的方法。
技術(shù)介紹
離子注入是將電導(dǎo)率變化的雜質(zhì)引入半導(dǎo)體晶片的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。在傳統(tǒng)的射束線 (beamline)離子注入系統(tǒng)中，所需的雜質(zhì)材料在離子源中被離子化，離子被加速以形成規(guī) 定能量的離子束，并且離子束被指引到晶片的表面。離子束中的高能離子透入半導(dǎo)體材料 的本體，并嵌入半導(dǎo)體材料的晶格中以形成所需電導(dǎo)率的區(qū)。半導(dǎo)體工業(yè)中眾所周知的趨勢(shì)是更小，更高速的器件。特別而言，半導(dǎo)體器件的橫 向尺度和特征深度都正在降低。摻雜劑材料的注入深度至少部分地由注入半導(dǎo)體晶片的離 子的能量來確定。射束線離子注入器被典型地設(shè)計(jì)用于在相對(duì)高的注入能量下高效地工 作，而在淺結(jié)注入所需的低能量下可能不高效地運(yùn)轉(zhuǎn)。已研究了用于在半導(dǎo)體晶片中形成淺結(jié)的等離子體摻雜系統(tǒng)。在等離子體摻雜系 統(tǒng)中，半導(dǎo)體晶片置于導(dǎo)電臺(tái)板上，其起到陰極的作用并且位于工藝室中。含有所需摻雜 劑材料的可離子化的工藝氣體被引入工藝室，且在臺(tái)板和陽極或室壁之間施加電壓脈沖， 使得形成等離子體鞘在晶片附近的等離子體。所施加的脈沖使得等離子體中的離子穿過 等離子體鞘并被注入晶片。注入的深度與在晶片和陽極之間施加的電壓有關(guān)。可以實(shí)現(xiàn) 非常低的注入能量。等離子體摻雜系統(tǒng)在例如1994年10月11日授予Sheng的美國專利 No. 5，354，381,2000 年 2 月 1 日授予 Liebert 等人的美國專利 No. 6，020，592 和 2001 年 2 月6日授予Goeckner等人的美國專利No. 6，182，604中有描述。如上所述的等離子體摻雜系統(tǒng)中，所施加的電壓脈沖產(chǎn)生等離子體，并將正離子 從等離子體向著晶片加速。在稱為等離子體浸入系統(tǒng)的其他類型的等離子體系統(tǒng)中，持續(xù) 的或脈沖的RF能量被施加到工藝室，由此產(chǎn)生持續(xù)的或脈沖的等離子體。每隔一段時(shí)間， 在臺(tái)板和陽極之間施加可與RF脈沖同步的負(fù)電壓脈沖，使得等離子體中的正離子向著晶 片加速。待被注入的表面可能以非期望的方式與被注入的離子相互作用。例如，離子注入 可造成襯底表面上的絕緣或半絕緣結(jié)構(gòu)的充電。襯底表面上的諸如光致抗蝕劑掩模的膜或 層可在注入期間釋放氣體和改變成分。開始注入時(shí)光致抗蝕劑可為絕緣體，而隨著注入的 進(jìn)行其可變得更導(dǎo)電。這些效應(yīng)可導(dǎo)致不穩(wěn)定的和/或不可重復(fù)的注入狀況。處理這些等離子體離子注入中的問題的現(xiàn)有技術(shù)方法包括用紫外光預(yù)處理光致 抗蝕劑或烘焙以減少放氣。光致抗蝕劑還可以通過惰性離子種類的等離子體離子注入或通 過等離子體浸入來預(yù)處理，其中襯底被正偏置以從等離子體中提取電子，這些提取的電子 預(yù)處理光致抗蝕劑。這些方法在摻雜劑材料的離子注入之前需要額外的工藝步驟，因此降 低了處理量。射束線離子注入系統(tǒng)使用了較低的初始射束流以降低光致抗蝕劑效應(yīng)。此方法應(yīng)用于射束線系統(tǒng)且具有如下缺點(diǎn)改變射束的空間電荷分布并因此影響可取決于瞬時(shí)劑量 率的注入缺陷產(chǎn)生和注入均一性。射束線方法還可導(dǎo)致電荷中和困難，因?yàn)橹T如電子流槍 的中和系統(tǒng)可能是針對(duì)特定射束流條件而優(yōu)化的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)本專利技術(shù)的第一方面，提供了襯底的等離子體離子注入的方法。所述方法包括 提供等離子體離子注入系統(tǒng)，所述等離子體離子注入系統(tǒng)包括工藝室、用于在工藝室中產(chǎn) 生等離子體的源、用于在工藝室中承托襯底的臺(tái)板和用于產(chǎn)生將離子從等離子體向著襯底 中加速的注入脈沖的脈沖源；根據(jù)具有一劑量率的注入工藝的襯底的等離子體離子注入； 以及在注入工藝期間改變所述劑量率。根據(jù)本專利技術(shù)的第二方面，提供了襯底的等離子體離子注入的方法。所述方法包括 提供等離子體離子注入系統(tǒng)，所述等離子體離子注入系統(tǒng)包括工藝室、用于在工藝室中產(chǎn) 生等離子體的源、用于在工藝室中承托襯底的臺(tái)板、與臺(tái)板隔開的陽極和用于產(chǎn)生將離子 從等離子體向著襯底中加速的注入脈沖的脈沖源；將離子從等離子體向著陽極加速以引起 二次電子從陽極發(fā)射；將二次電子從陽極向著襯底加速；以及根據(jù)注入工藝的襯底的等離 子體離子注入。根據(jù)本專利技術(shù)的第三方面，提供了襯底的等離子體離子注入的方法。所述方法包 括提供等離子體離子注入系統(tǒng)，所述等離子體離子注入系統(tǒng)包括工藝室、用于在工藝室中 產(chǎn)生等離子體的源、用于在工藝室中承托襯底的臺(tái)板和用于產(chǎn)生將離子從等離子體向著襯 底中加速的注入脈沖的脈沖源；根據(jù)注入工藝的襯底的等離子體離子注入；以及在注入工 藝期間調(diào)整離子能量，以至少部分地補(bǔ)償被注入的離子和襯底之間的相互作用的非期望效 應(yīng)。根據(jù)本專利技術(shù)的第四方面，等離子體離子注入系統(tǒng)包括工藝室；用于在工藝室中 產(chǎn)生等離子體的源；用于在工藝室中承托襯底的臺(tái)板；和用于產(chǎn)生將離子從等離子體向著 襯底加速的注入脈沖的脈沖源；以及注入控制器，其被配置用于根據(jù)具有一劑量率的注入 工藝的襯底的等離子體離子注入并且被配置用于在注入工藝期間改變所述劑量率。根據(jù)本專利技術(shù)的第五方面，等離子體離子注入系統(tǒng)包括工藝室；用于在工藝室中 產(chǎn)生等離子體的源；用于在工藝室中承托襯底的臺(tái)板；與臺(tái)板隔開的陽極；用于產(chǎn)生將離 子從等離子體向著襯底中加速的注入脈沖的脈沖源；和電源，用于將離子從等離子體向著 陽極加速以引起二次電子從陽極發(fā)射，并且用于將二次電子從陽極向著襯底加速。根據(jù)本專利技術(shù)的第六方面，等離子體離子注入系統(tǒng)包括工藝室；用于在工藝室中 產(chǎn)生等離子體的源；用于在工藝室中承托襯底的臺(tái)板；用于產(chǎn)生將離子從等離子體向著襯 底中加速的注入脈沖的脈沖源；和注入控制器，其被配置用于根據(jù)注入工藝的襯底的等離 子體離子注入并且被配置用于在注入工藝期間調(diào)整離子能量以至少部分地補(bǔ)償被注入的 離子和襯底之間的相互作用的非期望效應(yīng)。附圖說明為更好地理解本專利技術(shù)，參考通過引用結(jié)合于此的附圖，其中圖1是等離子體離子注入系統(tǒng)的簡(jiǎn)化的示意框4圖2是根據(jù)本專利技術(shù)第一實(shí)施方式的等離子體離子注入系統(tǒng)的簡(jiǎn)化的示意框圖；圖3是根據(jù)本專利技術(shù)第二實(shí)施方式的等離子體離子注入系統(tǒng)的簡(jiǎn)化的示意框圖；圖4A是作為劑量的函數(shù)的劑量率的曲線圖，圖示了在襯底的等離子體離子注入 期間劑量率的臺(tái)階式增加；圖4B是作為劑量的函數(shù)的劑量率的曲線圖，圖示了在襯底的等離子體離子注入 期間劑量率的持續(xù)增加；圖5是根據(jù)本專利技術(shù)第三實(shí)施方式的等離子體離子注入系統(tǒng)的簡(jiǎn)化的示意框圖；圖6是根據(jù)本專利技術(shù)第四實(shí)施方式的等離子體離子注入系統(tǒng)的簡(jiǎn)化的示意框圖；和圖7是根據(jù)本專利技術(shù)第四實(shí)施方式的襯底的等離子體離子注入方法的流程圖。具體實(shí)施例方式適用于實(shí)施本專利技術(shù)的等離子體離子注入系統(tǒng)的一個(gè)例子示意性地顯示于圖1中。 結(jié)合圖2-7描述本專利技術(shù)的實(shí)施方式。圖1-7中同樣的元件具有相同的參考標(biāo)號(hào)。工藝室10限定封閉空間12。位于室10內(nèi)的臺(tái)板14提供用于承托諸如半導(dǎo)體晶 片20的襯底的表面。晶片20可例如在其周邊被夾持到臺(tái)板14的平坦表面。在一種實(shí)施 方式中，臺(tái)板具有用于支撐晶片20的導(dǎo)電的表面。在另一種實(shí)施方式中，臺(tái)板包括用于連 接到晶片20的導(dǎo)電的釘(沒有顯示)。陽極24位于室10內(nèi)，與臺(tái)板14隔開。陽極24可以在由箭頭26表示的垂直于臺(tái) 板14的方向上移動(dòng)。陽極典型地連接到室10的導(dǎo)電的壁，兩者都可以接地。在另一種實(shí) 施方式中，臺(tái)板14接地，且陽極24被本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種襯底的等離子體離子注入方法，包括： 提供等離子體離子注入系統(tǒng)，所述等離子體離子注入系統(tǒng)包括：工藝室、用于在所述工藝室中產(chǎn)生等離子體的源、用于在所述工藝室中承托襯底的臺(tái)板、與所述臺(tái)板隔開的陽極和用于產(chǎn)生將離子從所述等離子體向著所述襯底中加速的注入脈沖的脈沖源； 將離子從所述等離子體向所述陽極加速，以引起來自所述陽極的二次電子的發(fā)射； 將所述二次電子從所述陽極向所述襯底加速；以及 根據(jù)注入工藝的所述襯底的等離子體離子注入。
【技術(shù)特征摘要】
...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：史蒂文R沃爾特，方子偉，賈斯廷托科，卡勒頓F埃利斯三世，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：瓦里安半導(dǎo)體設(shè)備聯(lián)合公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]
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