CN112289679B - 一种离子布植方法、装置及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种离子布植方法、装置及设备。该离子布植方法包括：提供带状离子束流；样片从带状离子束流的第一端旋转运动至带状离子束流的第二端时，控制带状离子束流对样片进行离子布植，其中带状离子束流的第一端指向第二端的方向为带状离子束流的延伸方向。本发明实施例提供的技术方案，在缩短样片离子布植时间的基础上，提高了样片表面离子掺杂的均匀度。

Description

一种离子布植方法、装置及设备
技术领域
本发明实施例涉及半导体技术领域，尤其涉及一种离子布植方法、装置及设备。
背景技术
在半导体集成电路制造过程中，采用离子布植方法对样片进行掺杂是一种常用的工艺。
目前的离子布植方法通常是样片相对点状离子束流或者带状离子束流作直线运动，点状离子束流或者带状离子束流对样片进行离子布植，其直线运动方向垂直于点状离子束流或者带状离子束流的延伸方向。使用点状离子束流对样片进行离子布植的时间过长。使用带状离子束流对样片进行离子布植获得的离子掺杂浓度不均匀。
因此，亟需一种离子布植时间短且掺杂浓度均匀的离子布植方法。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种离子布植方法、装置及设备，在缩短离子布植时间的基础上，以提高样片表面离子掺杂的均匀度。
本发明实施例提供了一种离子布植方法，包括：
提供带状离子束流；
样片从所述带状离子束流的第一端旋转运动至所述带状离子束流的第二端时，控制所述带状离子束流对所述样片进行离子布植，其中所述带状离子束流的第一端指向第二端的方向为所述带状离子束流的延伸方向。
可选的，样片从所述带状离子束流的第一端旋转运动至所述带状离子束流的第二端包括：
样片从所述带状离子束流的第一端顺时针旋转运动至所述带状离子束流的第二端。
可选的，样片从所述带状离子束流的第一端旋转运动至所述带状离子束流的第二端包括：
样片从所述带状离子束流的第一端逆时针旋转运动至所述带状离子束流的第二端。
可选的，样片相对所述带状离子束流作旋转运动的圆心位于所述带状离子束流所在的直线。
可选的，样片从所述带状离子束流的第一端旋转运动至所述带状离子束流的第二端包括：
样片相对所述带状离子束流作直线运动，且相对样片中心作旋转运动，其中，所述样片相对所述带状离子束流作直线运动的方向与所述带状离子束流的延伸方向相同。
可选的，样片相对所述带状离子束流作直线运动包括：
样片相对所述带状离子束流以恒定线速度作直线运动。
可选的，样片相对样片中心作旋转运动包括：
样片相对样片中心以恒定角速度作旋转运动。
本发明实施例还提供了一种离子布植装置，包括：
带状离子束产生单元，用于产生带状离子束流；
控制单元，用于样片从所述带状离子束流的第一端旋转运动至所述带状离子束流的第二端时，控制所述带状离子束产生单元产生带状离子束流对所述样片进行离子布植，其中所述带状离子束流的第一端指向第二端的方向为所述带状离子束流的延伸方向。
可选的，还包括运动单元，用于带动样片从所述带状离子束流的第一端旋转运动至所述带状离子束流的第二端。
本发明实施例还提供了一种离子布植设备，包括：
带状离子束产生源，用于产生带状离子束流；
控制器，所述控制器的输出端与所述带状离子束产生源的控制端电连接，所述控制器用于样片从所述带状离子束流的第一端旋转运动至所述带状离子束流的第二端时，控制所述带状离子束产生源产生对所述样片进行离子布植的带状离子束流，其中所述带状离子束流的第一端指向第二端的方向为所述带状离子束流的延伸方向。
本实施例提供的技术方案，样片从带状离子束流的第一端旋转运动至带状离子束流的第二端时，控制带状离子束流对样片进行离子布植，其中带状离子束流的第一端指向第二端的方向为带状离子束流的延伸方向，带状离子束流在样片表面扫描的图形是弧形曲线，分散了带状离子束流中离子束密度较高或者较低的点在样片上的扫描范围，且带状离子束流本身的离子束密度较高，可以在短时间内使得样片表面的离子浓度达到预设离子浓度，因此，本实施例提供的技术方案在缩短离子布植时间的基础上，提高了样片表面离子掺杂的均匀度。
附图说明
图1为现有技术中的离子布植方法各步骤对应的结构图；
图2为本发明实施例提供的一种离子布植方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种离子布植方法的各步骤对应的结构图；
图4为本发明实施例提供的一种离子布置装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
正如上述背景技术中所述，目前的离子布植方法通常是样片相对点状离子束流或者带状离子束流作直线运动，点状离子束流或者带状离子束流对样片进行离子布植，其直线运动方向垂直于点状离子束流或者带状离子束流的延伸方向。用点状离子束流对样片进行离子布植的时间过长。使用带状离子束流对样片进行离子布植获得的离子掺杂浓度不均匀。图1为现有技术中的离子布植方法各步骤对应的结构图。其中图1a-图1c为采用点状离子束流进行离子布植方法的流程图，图1d-图1f为采用带状离子束流进行离子布植方法的流程图。参见图1，究其原因，采用点状离子束流进行离子布植时，由于点状离子束流B1自身的限制，点状离子束流B1的离子流密度比较低，导致点状离子束流B1对样片10进行离子布植的时间过长。采用带状离子束流B2进行离子布植时，可以将带状离子束流B2看成由排成一条线的多个点状离子束流组成，示例性的，点a1和点a2的扫描区域为样片10表面的线性区域L1和线性区域L2，由于点a1和点a2对应的离子流密度较高，因此导致线性区域L1和线性区域L2的离子浓度高于其他区域。综上，采用上述现有技术对样片进行离子掺杂时，高的离子掺杂浓度和掺杂均匀度不可兼得。
针对上述技术问题，本发明实施例提供了如下技术方案：
图2为本发明实施例提供的一种离子布植方法的流程示意图。参见图2，该离子布植方法包括如下步骤：
步骤110、提供带状离子束流。
在具体应用过程中，离子源产生的离子经过加速聚焦成高能的带状离子束流。带状离子束流的离子流密度高，在样片表面得到的掺杂区的离子浓度更高。
步骤120、样片从带状离子束流的第一端旋转运动至带状离子束流的第二端时，控制带状离子束流对样片进行离子布植，其中带状离子束流的第一端指向第二端的方向为带状离子束流的延伸方向。
简单来说，本实施例中的离子布植方法是利用带状离子束流和样片之间的相对运动，使得带状离子束流扫描样片表面来完成对样片表面的离子掺杂。示例性的，在本实施例中，选取晶圆作为待掺杂的样片。
图3为本发明实施例提供的一种离子布植方法的各步骤对应的结构图。其中，图3a-图3c为样片在离子布植过程中，样片从带状离子束流的第一端逆时针旋转运动至带状离子束流的第二端的各步骤对应的结构图。图3d-图3f为样片在离子布植过程中，样片从带状离子束流的第一端顺时针旋转运动至带状离子束流的第二端的各步骤对应的结构图。
具体的，带状离子束流B2第一端B21指向第二端B22的方向为带状离子束流B2的延伸方向。参见图3a-图3c，样片10从带状离子束流B2的第一端B21旋转运动至带状离子束流B2的第二端B22的过程中，控制带状离子束流B2对样片10进行离子布植，具体的，参见图3c，带状离子束流B2在样片10表面的扫描路径为弧线S1。参见图3d-图3f，样片10从带状离子束流B2的第一端B21旋转运动至带状离子束流B2的第二端B22的过程中，控制带状离子束流B2对样片10进行离子布植，具体的，参见图3f，带状离子束流B2在样片10表面的扫描路径为弧线S2。需要说明的是，图3a-图3c示出的离子布植方法流程图中，样片10逆时针旋转，图3d-图3f示出的离子布植方法流程图中，样片10顺时针旋转。
不论样片10从带状离子束流的第一端B21顺指针或者逆时针旋转运动至带状离子束流B2的第二端B22，带状离子束流B2中离子流密度高的点a1和点a2在样片10表面扫描的图形不再是线性区域，而是弧形曲线，分散了带状离子束流B2高离子流密度的点在样片10上的扫描范围。需要说明的是，本实施例中以点a1和a2点是高离子流密度点为例来说明，点a1和点a2也可以是低离子流密度点，同时点a1和a2点可以是带状离子束流B2任意位置的点。
本实施例提供的技术方案，样片从带状离子束流的第一端旋转运动至带状离子束流的第二端时，控制带状离子束流对样片进行离子布植，其中带状离子束流的第一端指向第二端的方向为带状离子束流的延伸方向，带状离子束流在样片表面扫描的图形是弧形曲线，分散了带状离子束流中离子流密度较高或者较低的点在样片上的扫描范围，且带状离子束流本身的离子流密度较高，可以在短时间内使得样片表面的离子浓度达到预设离子浓度，因此，本实施例提供的技术方案在缩短离子布植时间的基础上，提高了样片表面离子掺杂的均匀度。
在具体应用过程中，样片作旋转运动的圆心位置也会影响带状离子束流在样片的扫描图形，进而影响样片表面离子掺杂的均匀度。针对上述技术问题，本发明实施例还提供了如下技术方案：参见图3，样片10相对带状离子束流B2作旋转运动的圆心位于带状离子束流B2所在的直线。
具体的，样片10相对带状离子束流B2作旋转运动的圆心位于带状离子束流B2所在的直线，带状离子束流B2的扫描范围可以覆盖样片10的表面，以提高样片10表面离子掺杂的均匀度。如果样片10相对带状离子束流B2作旋转运动的圆心偏离带状离子束流B2所在的直线，带状离子束流B2的扫描范围不能覆盖样片10表面靠近圆心位置的区域，降低了样片10表面离子掺杂的均匀度。
参见图3，在本实施例中，将样片10从带状离子束流B2的第一端B21旋转运动至带状离子束流B2的第二端B22的运动分解，可以分解为样片10相对带状离子束流B2的直线运动，以及样片10自身的旋转运动。其中样片10相对带状离子束流B2的直线运动的路径也会影响样片表面离子掺杂的均匀度。针对上述技术问题，本发明实施例还对步骤120样片从带状离子束流的第一端旋转运动至带状离子束流的第二端进行了进一步的细化，具体的，样片10相对带状离子束流B2作直线运动，且相对样片10中心作旋转运动，其中，样片10相对带状离子束流B2作直线运动的方向与带状离子束流B2的延伸方向相同。
具体的，样片10相对带状离子束流B2作直线运动的方向与带状离子束流B2的延伸方向相同，即样片10相对带状离子束流B2作直线运动的路径是直线，该直线平行于带状离子束流B2的延伸方向，距离为带状离子束流B2的长度。带状离子束流B2的长度作为样片10相对带状离子束流B2作直线运动的路程，是样片10从带状离子束流B2的第一端B21运动至带状离子束流B2的第二端B22最短的距离，进一步缩短了样片10进行离子布植所用的时间。
为了进一步提高带状离子束流B2对样片10进行离子布植过程中，样片10表面离子掺杂的均匀度，本发明实施例还提出了如下技术方案：
在上述技术方案中，样片相对带状离子束流作直线运动包括：样片相对带状离子束流以恒定线速度作直线运动。
具体的，参见图3，样片10相对带状离子束流B2以恒定线速度作直线运动，可以使得带状离子束流B2对样片10扫描的弧形曲线的弧度缓慢过渡，使得带状离子束流B2可以均匀扫描在样片10的表面，以提高样片10表秒离子掺杂的均匀度。
在上述技术方案中，样片相对样片中心作旋转运动包括：样片相对样片中心以恒定角速度作旋转运动。
具体的，参见图3，样片10相对带状离子束流B2以恒定线速度作直线运动，可以使得带状离子束流B2对样片10扫描的弧形曲线的弧度缓慢过渡，使得带状离子束流B2可以均匀扫描在样片10的表面，以提高样片10表秒离子掺杂的均匀度。
需要说明的是，在上述技术方案中，样片相对带状离子束流以恒定线速度作直线运动以及样片相对样片中心以恒定角速度作旋转运动只是具体的一个示例。本发明实施例对于样片相对带状离子束流作直线运动的速度大小和方向以及样片相对样片中心作旋转运动的角速度大小和方向不作限定，在具体应用过程中，可以根据样片表面需要掺杂的离子浓度和区域、点状离子束流的离子流密度以及点状离子束流的长度来确定样片相对带状离子束流作直线运动以及样片相对样片中心作旋转运动的参数。
相比现有技术中，样片相对点状离子束流或者带状离子束流作直线运动，点状离子束流或者带状离子束流对样片进行离子布植，其运动方向垂直于点状离子束流或者带状离子束流的延伸方向的技术方案，点状离子束流或者带状离子束流的扫描长度需要大于样片直径，才能保证样片所有区域都可以进行离子掺杂。本发明实施例提供的技术方案可以通过样片自身的旋转运动来降低带状离子束流的扫描长度和样片的直径的大小限定关系。参见图3，如果带状离子束流B2的第一端B21至第二端B22距离过于短，需要将样片10的角速度设置的比较大一些，以满足样片10表面具有预设的离子掺杂均匀度。如果带状离子束流B2的第一端B21至第二端B22距离过于长，远远大于样片10的直径时，可以将样片10的角速度设置的比较小一些，以满足样片10表面具有预设的离子掺杂均匀度。
本发明实施例还提供了一种离子布植装置。图4为本发明实施例提供的一种离子布置装置的结构示意图。参见图4，该离子布植装置包括：带状离子束产生单元100，用于产生带状离子束流；控制单元200，用于样片从带状离子束流的第一端旋转运动至带状离子束流的第二端时，控制带状离子束产生单元200产生带状离子束流对样片进行离子布植，其中带状离子束流的第一端指向第二端的方向为带状离子束流的延伸方向。
本实施例提供的技术方案，样片从带状离子束流的第一端旋转运动至带状离子束流的第二端时，控制单元200控制带状离子束产生单元200产生带状离子束流对样片进行离子布植，其中带状离子束流的第一端指向第二端的方向为带状离子束流的延伸方向，带状离子束流在样片表面扫描的图形是弧形曲线，分散了带状离子束流中离子流密度较高或者较低的点在样片上的扫描范围，且带状离子束流本身的离子流密度较高，可以在短时间内使得样片表面的离子浓度达到预设离子浓度，因此，本实施例提供的技术方案在缩短离子布植时间的基础上，提高了样片表面离子掺杂的均匀度。
在本实施例中，为了实现样片相对带状离子束流的相对运动，还包括运动单元300，用于带动样片从带状离子束流的第一端旋转运动至带状离子束流的第二端。具体的，运动单元300可以包括直线运动子单元和旋转运动子单元，其中直线运动子单元用于带动样片相对带状离子束流作直线运动，旋转运动子单元用于带动样片相对样片中心作旋转运动，已完成带状离子束流和样片之间的相对运动，使得带状离子束流扫描样片表面来完成对样片表面的离子掺杂。
本发明实施例还提供了一种离子布植设备，包括：带状离子束产生源，用于产生带状离子束流；控制器，控制器的输出端与带状离子束产生源的控制端电连接，控制器用于样片从带状离子束流的第一端旋转运动至带状离子束流的第二端时，控制带状离子束产生源产生对样片进行离子布植的带状离子束流，其中带状离子束流的第一端指向第二端的方向为带状离子束流的延伸方向。
本发明实施例提供的技术方案，样片从带状离子束流的第一端旋转运动至带状离子束流的第二端时，控制器控制带状离子束产生源产生带状离子束流对样片进行离子布植，其中带状离子束流的第一端指向第二端的方向为带状离子束流的延伸方向，带状离子束流在样片表面扫描的图形是弧形曲线，分散了带状离子束流中离子流密度较高或者较低的点在样片上的扫描范围，且带状离子束流本身的离子流密度较高，可以在短时间内使得样片表面的离子浓度达到预设离子浓度，因此，本实施例提供的技术方案在缩短离子布植时间的基础上，提高了离子掺杂的均匀度。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种离子布植方法，其特征在于，包括：
提供带状离子束流；
样片从所述带状离子束流的第一端旋转运动至所述带状离子束流的第二端时，控制所述带状离子束流对所述样片进行离子布植，其中所述带状离子束流的第一端指向第二端的方向为所述带状离子束流的延伸方向；
其中，样片从所述带状离子束流的第一端旋转运动至所述带状离子束流的第二端包括：
样片相对所述带状离子束流作直线运动，且相对样片中心作旋转运动，其中，所述样片相对所述带状离子束流作直线运动的方向与所述带状离子束流的延伸方向相同。
2.根据权利要求1所述的离子布植方法，其特征在于，样片从所述带状离子束流的第一端旋转运动至所述带状离子束流的第二端包括：
样片从所述带状离子束流的第一端顺时针旋转运动至所述带状离子束流的第二端。
3.根据权利要求1所述的离子布植方法，其特征在于，样片从所述带状离子束流的第一端旋转运动至所述带状离子束流的第二端包括：
样片从所述带状离子束流的第一端逆时针旋转运动至所述带状离子束流的第二端。
4.根据权利要求1所述的离子布植方法，其特征在于，样片相对所述带状离子束流作旋转运动的圆心位于所述带状离子束流所在的直线。
5.根据权利要求1所述的离子布植方法，其特征在于，样片相对所述带状离子束流作直线运动包括：
样片相对所述带状离子束流以恒定线速度作直线运动。
6.根据权利要求1所述的离子布植方法，其特征在于，样片相对样片中心作旋转运动包括：
样片相对样片中心以恒定角速度作旋转运动。
7.一种离子布植装置，其特征在于，包括：
带状离子束产生单元，用于产生带状离子束流；
控制单元，用于样片从所述带状离子束流的第一端旋转运动至所述带状离子束流的第二端时，控制所述带状离子束产生单元产生带状离子束流对所述样片进行离子布植，其中所述带状离子束流的第一端指向第二端的方向为所述带状离子束流的延伸方向；
其中，样片从所述带状离子束流的第一端旋转运动至所述带状离子束流的第二端包括：
样片相对所述带状离子束流作直线运动，且相对样片中心作旋转运动，其中，所述样片相对所述带状离子束流作直线运动的方向与所述带状离子束流的延伸方向相同。
8.根据权利要求7所述的离子布植装置，其特征在于，还包括运动单元，用于带动样片从所述带状离子束流的第一端旋转运动至所述带状离子束流的第二端。
9.一种离子布植设备，其特征在于，包括：
带状离子束产生源，用于产生带状离子束流；
控制器，所述控制器的输出端与所述带状离子束产生源的控制端电连接，所述控制器用于样片从所述带状离子束流的第一端旋转运动至所述带状离子束流的第二端时，控制所述带状离子束产生源产生对所述样片进行离子布植的带状离子束流，其中所述带状离子束流的第一端指向第二端的方向为所述带状离子束流的延伸方向；
其中，样片从所述带状离子束流的第一端旋转运动至所述带状离子束流的第二端包括：
样片相对所述带状离子束流作直线运动，且相对样片中心作旋转运动，其中，所述样片相对所述带状离子束流作直线运动的方向与所述带状离子束流的延伸方向相同。
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