CN103871848A - 一种超浅结均匀性的改善方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超浅结均匀性的改善方法，包含：将硅基片的表面进行预非晶化；从被预非晶化的表面对所述硅基片进行离子注入，得到P型硅基片或N型硅基片；修复所述硅基片表面由于所述预非晶化造成的晶格损伤。本发明提供的超浅结均匀性的改善方法，与直接用掺杂离子进行注入相比，预先用氦离子对硅基片的表面进行离子注入，破坏硅基片表面晶格结构以达到预非晶化，然后再进行所需要的离子注入，最后进行退火处理恢复被破坏的表面晶格，形成超浅结，故本发明可有效提高离子注入后，硅基片的注入离子剂量的均匀性，从而提高后续在硅基片上制备MOS器件的电学性能。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种改善超浅结均匀性的方法
背景技术
等离子体浸没离子注入(Plasma ImmersionIonImplantation，PIII)技术被认为是替代传统的束线离子注入IBII制作超浅结的一项新的掺杂技术。PIII是将基片直接浸没在等离子体中，当基片台加负脉冲偏压时，在电子等离子体频率倒数的时间尺度内，基片表面附件等离子体中的电子被排斥，剩下惯性较大的离子形成离子母体鞘层。随后，在离子等离子体频率的时间内离子被加速注入到基片中，这导致等离子体与鞘层之间的边界向等离子体区域推进，暴露出的新离子又被提取出来，即鞘层随着离子的运动而扩张。在更长时间尺度内，鞘层稳定于稳态的蔡尔德定律鞘层(等离子体中离子运动满足蔡尔德定律)。PIII与IBII相比有很多优：首先PIII没有IBII的离子提取、聚焦、扫描等装置，设备简单，成本低；其次PIII为非扫描式掺杂，可实现大面积同时注入，注入效率高；再次IBII为line-of-sight过程，而PIII为outline-of-sight过程，能实现三维复杂结构工件的掺杂；还有PIII掺杂离子能量分布很宽，注入能量无理论限制，能实现高剂量、低能量离子掺杂。
传统的直接利用PIII技术进行超浅结制备的方法，将基片放入真空腔室中直接进行离子注入。由于离子注入时基片台的边缘效应使的注入基片中心处的注入剂量较高，边缘处的注入剂量较低。随着基片尺寸的增大(100mm到200mm到300mm)注入的非均匀性问题更加明显。如何在形成超浅结的同时进行均匀的离子注入亟待解决。离子注入的均匀性是衡量PIII系统的主要参数指标。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种超浅结均匀性的改善方法，解决了现有超浅结的制备方法在离子注入时由于硅基片台的边缘效应使硅基片中心处的注入剂量较高，边缘处的注入剂量较低，从而导致超浅结不均匀的问题。
为解决上述问题，本发明提供了超浅结均匀性的改善方法，包含：
将硅基片的表面进行预非晶化；
从被预非晶化的表面对所述硅基片进行离子注入；
修复所述硅基片表面由于所述预非晶化造成的晶格损伤。
进一步地，所述预非晶化是对所述硅基片的表面进行离子注入。
进一步地，在进行所述预非晶化离子注入时采用氦离子。
进一步地，对所述硅基片进行离子注入的方法包含等离子体浸没离子注入法。
进一步地，对所述硅基片进行离子注入时注入的离子包含磷离子或硼离子。
进一步地，在用所述磷离子或硼离子对硅基片进行离子注入时，等离子中包含载气离子。
进一步地，对所述硅基片进行离子注入时离子注入的能量为100ev-2Kev。
进一步地，所述修复的方法包含采用快速退火处理。
进一步地，所述快速退火处理包含快速热退火或快速激光退火。
进一步地，所述硅基片的尺寸为100mm-200mm。
本发明提供的超浅结均匀性的改善方法，与直接用掺杂离子进行注入相比，预先用氦离子对硅基片的表面进行离子注入，破坏硅基片表面晶格结构以达到预非晶化，然后再进行所需要的离子注入，最后进行退火处理恢复被破坏的表面晶格，形成超浅结，故本发明可有效提高离子注入后，硅基片的注入离子剂量的均匀性，从而提高后续在硅基片上制备MOS器件的电学性能。
附图说明
图1为直接进行掺杂离子注入的剖面示意图；
图2为本发明实施例提供的超浅结均匀性的改善方法进行预非晶化的剖面示意图；
图3为本发明实施例提供的超浅结均匀性的改善方法在预非晶化的硅基片上进行掺杂离子注入的剖面示意图。
具体实施方式
图1为直接进行掺杂离子注入的剖面示意图。如图所示，硅基片1放置在PIII系统的真空腔室（未画出）中，同时外加负的脉冲电压，硅基片1周围的等离子体在负脉冲偏压的作用下产生正离子鞘层，正离子鞘层中的待掺杂正离子3在硅基片1上的负脉冲偏压的作用下，加速注入进硅基片1中。掺杂区域2表明了掺杂离子的注入结深，由于外加负偏压不会均匀分布在硅基片1之上，因此产生了不均匀的掺杂注入结深。
图2为进行预非晶化的剖面示意图，氦气或氢气在ICP放电的条件下产生等离子体，硅基片1放置在PIII系统的真空腔室（未画出）中，同时外加负的脉冲电压，硅基片1周围的等离子体在负脉冲偏压的作用下产生正离子鞘层，正离子鞘层中的氦离子或氢离子4在硅基片1上的负脉冲偏压的作用下，加速注入进硅基片1中，在注入的过程中轰击硅基片的晶格，破坏晶格从而产生预非晶化区域5，由于加载到硅基片的负脉冲电压的大小从中央到边缘递减，因此用氦离子或氢离子进行预非晶化时，预非晶化的深度从中央到边缘递减。
图3为在预非晶化的硅基片上，进行掺杂离子注入的剖面示意图。硅基片1的表面在预非晶化后，待注入离子在PIII系统的真空腔室中产生等离子体，硅基片1上外加负脉冲电压，在其周围产生待注入离子的正离子鞘层，正离子鞘层中的待注入离子7在负脉冲偏压的作用下，加速注入进表面被预非晶化后的硅基片1中，由于预非晶化的深度从中央到边缘递减，因此硅基片的晶向对注入深度的影响从中央到边缘递减，一定程度上减弱了硅基片1上负脉冲偏压的不均匀性对注入深度的影响，因此在预非晶化后进行离子注入，会取得更好的注入深度的均匀性，即形成比较均匀的超浅结区域6。
在待注入离子注入完成后对硅基片进行退火处理，例如快速热退火或快速激光退火，恢复损伤的晶格，由于进行预非晶化的离子不会对晶格恢复以及恢复后的晶格的电学性能有所影响，因此采取此种工艺过程进行注入，会达到比直接进行掺杂离子注入更好的效果。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种超浅结均匀性的改善方法，其特征在于，包含：
将硅基片的表面进行预非晶化；
从被预非晶化的表面对所述硅基片进行离子注入；
修复所述硅基片表面由于所述预非晶化造成的晶格损伤。
2.如权利要求1所述的改善方法，其特征在于，所述预非晶化是对所述硅基片的表面进行离子注入。
3.如权利要求2所述的改善方法，其特征在于，在进行所述预非晶化离子注入时采用氦离子或氢离子。
4.如权利要求1所述的改善方法，其特征在于，对所述硅基片进行离子注入的方法包含等离子体浸没离子注入法。
5.如权利要求4所述的改善方法，其特征在于，对所述硅基片进行离子注入时注入的离子包含磷离子或硼离子。
6.如权利要求5所述的改善方法，其特征在于，在用所述磷离子或硼离子对硅基片进行离子注入时，等离子中包含载气离子。
7.如权利要求4所述的改善方法，其特征在于，对所述硅基片进行离子注入时离子注入的能量为100ev-2Kev。
8.如权利要求1到7任一项所述的改善方法，其特征在于，所述修复的方法包含采用快速退火处理。
9.如权利要求8所述的改善方法，其特征在于，所述快速退火处理包含快速热退火或快速激光退火。
10.如权利要求1到7任一项所述的改善方法，其特征在于，所述硅基片的尺寸为100mm-200mm。
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| CN104022018A (zh) * | 2014-06-19 | 2014-09-03 | 无锡宏纳科技有限公司 | 一种干法刻蚀等离子损伤修复工艺 |
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