硅硼烷注入方法技術

用于將硅硼烷分子或所選離子化的較低質量副產物注入到工件中的方法，一般包括在離子源中汽化和離子化硅硼烷分子，以形成等離子體和產生硅硼烷分子及其離子化的較低質量副產物。然后提取該等離子體中的離子化的硅硼烷分子和較低質量副產物以形成離子束。該離子束用質量分析器磁體進行質量分析，以允許所選擇的離子化的硅硼烷分子或所選擇的離子化的較低質量副產物由其通過并注入到工件中。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術總體涉及半導體離子注入(ion implantation),更具體地涉及用于選擇性地將硅硼烷分子注入到半導體工件中的方法。
技術介紹
可以使用離子注入機而通過用離子束轟擊硅晶圓來處理晶圓。這樣的束處理的一種用途是用控制濃度的雜質和/或摻雜劑來選擇性地注入晶圓而用于制造集成電路。典型的離子注入機包括離子源、離子提取裝置(離子引出裝置，ionextractiondevice)、質量分析裝置、束傳輸裝置和晶圓加工裝置。離子源產生所需原子或分子物種的離子。這些離子通過提取系統而從離子源提取出來，該提取系統通常是一組電極，其激勵和引導來自所述源的離子流。所需離子在質量分析裝置中與離子源的副產物分離，該質量分 析裝置通常為進行所提取離子束的質量色散的磁偶極子。束傳輸裝置，通常為包含聚焦裝置的光學系統的真空系統，其將離子束傳輸到晶圓加工裝置，同時維持該離子束所需的光學性質。最后，半導體晶圓在晶圓加工裝置中注入原子或分子物種或其離子碎片。離子能量被用來控制半導體器件的結深度。構成離子束的離子的能量決定了注入離子的深度。諸如用于形成半導體器件中的倒講(retrogradewell)的高能量過程可能需要高達幾百萬電子伏特(MeV)的注入，而淺結可能僅需要低于I千電子伏特(keV)的能量，并且超淺結可能需要的能量低到250電子伏特m。典型地，高電流注入機(一般大于10毫安(mA)的離子束電流)用于高劑量注入，而中等電流注入機(一般能夠高達大約I毫安的束電流)則用于較低劑量應用。持續朝向越來越小的半導體器件的趨勢需要具有在較低的能量下連續遞送更高束電流的離子源的注入機。更高的束電流提供必需的劑量水平，而較低的能量水平允許淺注入。例如，互補式金屬-氧化物-半導體(CMOS)器件中的源極/漏極結需要這樣的高電流、低能量應用。傳統的離子源利用可離子化的摻雜劑氣體，該氣體直接獲自壓縮氣體來源或者間接獲自汽化的固體。典型的源元素是硼⑶、磷⑵、鎵(Ga)、銦(In)、銻(Sb)和砷(As)。大部分的這些源元素一般以固體和氣體形式使用，除了硼(其幾乎排他地以氣體形式提供)。在特定的應用中，需要低能量和超低能量的硼注入。然而，“空間電荷(space charge)”效應將可以在低能量下傳輸的原子硼的電流限制至低值，因此降低了離子注入機的生產力。用于避免傳輸損耗和由低能量離子束傳輸造成的所謂“空間電荷”效應的一種當前方法利用具有多于一個硼原子的分子。同時傳輸多于一個硼原子，帶有單電荷，基本上減少每個硼原子的注入能量達到所傳輸原子數分之一，同時以每個分子的原子數的一個系數增加有效硼電流。這可以通過產生和提取具有幾乎任何數量的硼原子的硼分子或硼團簇而實現。在另一種方法中，(多個)硼原子可以作為具有不同元素的分子傳輸。同樣，這以正比于分子總質量的系數減少了用于每個硼原子的有效注入能量。添加的分子的元素，理想地，添加的元素將簡單地增加硼基分子的質量，而不影響在硅基板的晶體結構中的注入結果。例如，十硼烷(BltlH14)可以是用于硼注入的優異進料物質，因為每個十硼烷分子(B10H14)當汽化和離子化時可以提供由十個硼原子構成的分子離子。這樣的源特別適合用于用來生成淺結的高劑量/低能量注入過程，因為分子十硼烷離子束每單位電流可以注入的硼劑量是單原子硼離子束的十倍。此外，并不認為氫分子會有害地影響器件的注入。然而，十硼烷和其他硼氫化物在較高溫度，例如在標準離子源中發現的那些溫度下可能是不穩定的。這樣，為了使用這些分子，必須實施離子化和束產生的其他方法。用于遞送多個硼原子的又一種方法涉及使用具有被構建成有助于穩定硼烷結構的代用材料的分子。一個實例是使用碳硼烷，特別是鄰碳硼烷(o-carborane) (C2BltlH12)，因為該分子在標準離子源中發現的條件下是更牢固且穩定的。碳硼烷在離子化、提取、傳輸至晶圓期間也保持為穩定的。因此，利用這種分子的注入也會得到將改變硅基板晶體結構的碳劑量。對于其中在注入之后保持相同晶體結構是很重要的應用而言，這可能是不期望的。因此，期望提供可以在低或超低能量下被注入同時在注入期間不將任何雜質帶到 晶圓的穩定硼分子。
技術實現思路
本文公開了用于將硅硼烷分子注入到工件中的方法。在一個實施方式中，一種用于注入硅硼烷分子的方法，所述方法包括在離子源中汽化(vaporize)和離子化(電離，ionize)硅硼烷分子，以生成等離子體以及產生離子化的硅硼烷分子和離子化的較低質量副產物；通過源孔口提取等離子體內的離子化的硅硼烷團簇分子和離子化的較低質量副產物以形成離子束；用質量分析器磁體對該離子束進行質量分析，以允許離子化的硅硼烷分子或所選擇的離子化質量的較低質量副產物由其通過；傳輸該離子束的漂流物(drift)和/或任選地施加額外的加速或減速電勢以設置最終能量；以及將離子化的硅硼烷分子或所選擇的離子化質量的較低質量副產物注入到工件中。在另一個實施方式中，一種用于將硼原子注入到工件中的方法包括汽化硅硼烷分子；離子化該硅硼烷分子，以及從離子源提取離子以形成離子束；傳輸離子束的漂流物和/或任選地施加額外的加速或減速電勢以設置最終能量；以及將所選擇的具有所需荷質比的離子注入到工件中，其中所選擇的離子分解成碳原子。根據結合附圖描述的本專利技術的詳細描述，將更好地理解本專利技術的這些和其他目的、優點和特征。附圖說明圖I提供化學式為Si2BltlH12的示例性鄰硅硼烷(o-siIaborance)分子的透視圖，其中該二十面體的位置I和2由硅原子占據；圖2提供1，2 二甲基1，2 二硅雜閉合型(籠型，closo)十二硼烷的透視圖，其中該二十面體的位置I和2由硅原子占據，并且甲基連接于硅原子；圖3提供I甲基1，2 二硅雜閉合型十二硼烷的透視圖，其中該二十面體的位置I和2由硅原子占據，并且甲基連接于位置I，而氫原子連接于位置2 ；圖4示意性地示出了一種示例性離子注入裝置；圖5示意性地示出了適合用于實施根據本專利技術方法的離子注入裝置的單等離子體離子源的部分截面圖；圖6示意性地示出了圖5的離子注入裝置的離子發生器(ionizer)部分的部分截面圖；圖7示意性地示出了適合用于實施根據本專利技術方法的離子注入裝置的雙等離子體離子源的等距視圖；圖8示意性地示出了適合用于實施根據本專利技術方法的離子注入裝置的雙等離子體離子源的截面透視圖；以及圖9示意性地示出了利用雙等離子體離子(光)源的示例性離子注入裝置。具體實施方式 本專利技術總體涉及一種將離子化的硅硼烷分子或所選擇的離子化質量的較低質量副產物中的一種注入到工件中的方法。離子化的硅硼烷分子或所選擇的離子化質量的較低質量副產物從離子源提取(即加速)、質量分析、并注入到工件中。在抵達工件之前，提取的離子也可以經過額外的加速、減速或聚焦階段。有利地，作為用于離子注入的源材料的硅硼烷分子在離子化期間提供分子穩定性，由此允許使用傳統的離子源。此外，硅原子而非碳原子(即在碳硼烷下)的存在確保了無污染物加入到基板(例如硅)的晶體結構。在退火后，硅晶體將在注入損傷的區域中再生長。硼原子將留在晶體中而提供P型摻雜劑，而硅原子將呈現于對晶體沒有造成改變的晶格中的位置。如本文所用的，術語“硅硼烷(silaborane) ”一般是指任何具有二本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.04.21 US 12/764,5401.一種用于注入硅硼烷分子的方法，所述方法包括 在離子源中汽化和離子化硅硼烷分子，以生成等離子體以及產生離子化的硅硼烷分子和離子化的較低質量副產物； 通過源孔口提取所述等離子體中的所述離子化的硅硼烷分子和所述離子化的較低質量副產物以形成離子束； 用質量分析器磁體對所述離子束進行質量分析，以允許所述離子化的硅硼烷分子或所選擇的離子化質量的所述較低質量副產物由其通過； 傳輸所述離子束和/或任選地施加額外的加速或減速電勢以設置最終能量；以及將所述離子化的硅硼烷分子或所選擇的離子化質量的所述較低質量副產物注入到工件中。2.根據權利要求I的方法，其中所述硅硼烷分子包括二十面體結構。3.根據權利要求I的方法，其中所述硅硼烷分子包括鄰硅硼烷分子。4.根據權利要求I的方法，其中所述硅硼烷分子包括1，2二甲基1，2 二硅雜閉合型十二硼烷分子。5.根據權利要求I的方法，其中所述硅硼烷分子包括化學式為BnHnSi12_nR12_n的二十面體硅硼烷分子，其中R是結合于硅原子的原子或化合物。6.根據權利要求5的方法，其中R是氫原子、甲基、乙基、苯基、或包括前述中的一個的組合。7.根據權利要求I的方法，其中所述硅硼烷分子具有大于5個的硼原子。8.根據權利要求I的方法，其中將所述離子化的硅硼烷分子或所選擇的離子化質量的所述較低質量副產物注入到工件中包括形成點束和在至少一維上機械地掃描所述工件，其中所述點束正交于所述工件。9.根據權利要求I的方法，其中將所述離子化的硅硼烷分子或所選擇的離子化質量的所述較低質量副產物注入到工件中包括形成帶束和在正交方向上機械地掃描所述工件。10.根據權利要求...

【專利技術屬性】
技術研發人員：威廉·D·李，
申請(專利權)人：艾克塞利斯科技公司，
類型：
國別省市：