CN114373675A - 一种离子注入方法、离子注入设备以及形成轻掺杂源漏区的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例提供一种离子注入方法、离子注入设备以及形成轻掺杂源漏区的方法,所述离子注入方法包括:产生离子束,所述离子束适于向电子萃取电场运动;向所述离子束中提供电子以进行电荷中和,所述电子的量与所述离子束中离子的束流大小相关。通过本公开的实施例所述的方法,使更多电子进入离子束并中和其相应的正电荷,避免了由于正电荷过量在晶圆产生缺陷。

Description

一种离子注入方法、离子注入设备以及形成轻掺杂源漏区的 方法
技术领域
本公开涉及半导体制造领域,尤其涉及一种离子注入方法、离子注入设备以及形成轻掺杂源漏区的方法。
背景技术
半导体掺杂中经常用到离子注入手段,离子注入掺杂是一种重要的掺杂手段,其将杂质电离成离子并聚焦成离子束,在电场中加速后获得极高的动能,之后注入到晶圆中实现掺杂,从而改变晶圆的物理或化学性质。
在离子注入的过程中正电荷逐步累积在晶圆上,产生放电现象并导致晶圆形成缺陷,有缺陷的晶圆将影响半导体的后续制程。
因此,需要提供一种离子注入方法及设备,避免在晶圆上产生颗粒缺陷。
发明内容
本公开的实施例提供一种离子注入方法,可以避免由于电弧放电导致的正电荷累积在晶圆上产生缺陷。所述离子注入方法,包括:产生离子束,所述离子束适于向电子萃取电场运动;还包括:向所述离子束中提供电子以进行电荷中和,所述电子的量与所述离子束中离子的束流大小相关。
在一些实施例中,所述电子通过对气体进行电离产生。
在一些实施例中,通过电弧电源提供电弧电流对所述气体进行电离,所述电弧电流为3A~5A,阴极放电的电子束流为12μA~20μA。
在一些实施例中,所述气体为惰性气体,通入所述气体速度为0.2sccm~0.5sccm。
在一些实施例中,所述电子萃取电场的电压为3V。
在一些实施例中,所述离子束的束流为400μA~600μA。
本公开的实施例还提供一种离子注入设备,包括:离子束提供设备,适于提供离子束;电子提供设备,适于提供电子以便中和所述离子束的一部分;工艺腔,适于在其中使离子束注入晶圆。
在一些实施例中,所述电子提供设备包括:等离子流枪;所述等离子流枪包括腔体,所述腔体内包括电弧电源和灯丝电源。
在一些实施例中,所述灯丝电源适于向灯丝施加电压为2.7~3.3V。
在一些实施例中,所述电弧电源适于控制电弧电流为3A~5A。
在一些实施例中,所述腔体包括进气口和出口,所述进气口适于向所述腔体内提供气体,所述气体进入所述腔体的速度为0.2sccm~0.5sccm;所述出口适于让电子进入所述离子束内。
在一些实施例中,所述离子束提供设备适于提供的离子束的束流为20μA~1000μA。
本公开的实施例还提供一种形成轻掺杂源漏区的方法,包括:提供晶圆,所述晶圆包括源极区域和漏极区域;采用上文所述的离子注入方法,向所述晶圆的源极区域和漏极区域注入离子,形成源区和漏区。
在一些实施例中,所述注入离子的离子束流为400μA~600μA。
在一些实施例中,所述轻掺杂源漏区掺杂浓度为10e11~10e13,所述晶圆的尺寸为300mm。
与现有技术相比,本公开的实施例的技术方案具有以下有益效果:
本公开实施例提供的离子注入方法及离子注入设备,通过调整电弧放电电量以及气体流速,使更多电子进入离子束并中和其过量的正电荷,避免由于正电荷过量在晶圆上产生缺陷。
附图说明
本公开的其它特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的可选实施方式更好地理解,附图中相同的标记表示相同或相似的部件,其中:
图1示出了本公开的实施例中的离子注入设备的结构示意图;
图2示出了本公开的实施例中的电子提供设备的结构示意图;
图3示出了本公开的实施例中向电子萃取电场提供电子的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本公开的实施例,所述实施例的示例在附图中示出。在附图中,相同或相似的标号表示相同或相似的元件或具有相同或相似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本公开,而不能理解为对本公开的限制。
除非另作定义,此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。在本公开的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本公开和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本公开的限制。
在轻掺杂漏极技术离子注入过程中通常会使用离子注入,然而晶圆形成较多缺陷。经过研究发现,是离子注入中正电荷所引起,因此,需要进行电荷中和以防止正电荷导致晶圆形成缺陷。为解决离子注入中由于正电荷累积导致的晶圆缺陷问题,本公开的实施例提供一种离子注入方法,以下结合附图对所述离子注入方法进行详细阐述。
本公开的实施例提供一种离子注入设备。图1示出了本公开的实施例中的离子注入设备的结构示意图。参考图1,所述离子注入设备包括:离子束提供设备1,适于提供离子束4;电子提供设备2,适于提供电子以便中和所述离子束的一部分正电荷;工艺腔3,适于在其中使离子束4注入晶圆5。
请注意,由于离子束和晶圆不属于所述离子注入设备,所以在图2和图3中以虚线示出。
在一些实施例中,所述离子束提供设备1包括:离子源发生器11,适于产生离子;吸出组件12,适于提供电场使离子聚集形成离子束4;质量分析器磁铁13,适于提供磁场让离子发生偏转,以筛选出需要注入晶圆的高纯度离子束;加速装置14,适于提供加速电场,以对带正电荷的离子束4进行加速。
所述离子为用于注入晶圆的离子,在一些实施例中,可以为B、As、P、BF2等。
在一些实施例中,经过加速装置14后,离子束4的束流为20μA~1000μA。
在一些实施例中,经过加速装置14后,离子束4的束流优选为400μA~600μA。
所述电子提供设备2,适于提供电子以便中和所述离子束4的一部分正电荷。
参考图2,所述电子提供设备2包括:等离子流枪21,适于产生电子,所述等离子流枪21包括腔体24。电子萃取电极27,适于提供电子萃取电场,以促使电子向所述离子束运动。
在一些实施例中,所述腔体24包括进气口25和出口26,所述进气口25适于向所述腔体24内提供气体,所述气体进入所述腔体的速度为0.2sccm~0.5sccm;所述出口26适于让电子进入所述离子束4内。
在一些实施例中,所述腔体24内还包括电弧电源22和灯丝电源23。
在一些实施例中,所述灯丝电源23适于向灯丝施加电压范围为2.7~3.3V。
在一些实施例中,所述电弧电源22适于控制电弧电流为3A~5A,所述电流监测计28用于检测电弧电源22的电弧电流。
在一些实施例中,所述电子萃取电场的施加的电压范围为3V。
继续参考图1,所述工艺腔3包括:扫描系统31,适于让离子束4注入晶圆5上的位置发生相对位移,从而使所述离子束4在离子注入过程中覆盖晶圆5;终端台32,适于装卸晶圆5;法拉第杯33,适于测量离子束4的电流。
本公开的实施例还提供一种采用如上文所述离子注入设备进行离子注入的方法,包括:产生离子束,所述离子束适于向电子萃取电场运动;向所述离子束中提供电子以进行电荷中和,所述电子的量与所述离子束中离子的束流相关。
在一些实施例中,所述产生离子束的过程包括:产生离子并通过电场使离子聚集成离子束;对离子束进行质量分析和磁场偏转,不同离子在磁场中偏转角度和方向不同,从而筛选出由需要注入晶圆的离子组成离子束;提供高压电场对离子束进行加速。
在一些实施例中,离子注入的晶圆尺寸为300mm,注入的离子束的束流为400μA~600μA,注入的离子浓度为10e11~10e13。
在一些实施例中,用于注入晶圆的离子为B、As、P、BF2等。
图3示出了本公开的实施例中向电子萃取电场提供电子的示意图,参考图3,在等离子流枪21通入气体11,通过电弧电源22对气体11施加电弧电流电离所述气体11,产生电子10和气体阳离子,电子10受到电子萃取电场12的电场力作用和离子束4的吸引力作用,在电子萃取电场12中向所述离子束4运动并与离子束4接触发生电中和。
在一些实施例中,所述电弧电源产生的电弧电流为3A~5A。
在一些实施例中,所述电子萃取电场的电流为3A~5A。
在一些实施例中,所述气体11为惰性气体,所述惰性气体的通入电离环境的速度为0.2sccm~0.5sscm,所述惰性气体优选氙气和氩气。
本公开还提供一组具体的实施例,包括具体实施例1~7。
具体实施例1,对尺寸为300mm的晶圆进行离子注入,相关参数控制如下:注入晶圆的离子浓度为3.5e13,用于阴极放电的电弧电流为0A,用于电离的气体的通入速度为0sccm,所述电子萃取的电压为3V。对完成离子注入的晶圆进行成像,观察到颗粒缺陷数量为2422个。
具体实施例2,对尺寸为300mm的晶圆进行离子注入,相关参数控制如下:注入晶圆的离子浓度为3.5e13,用于阴极放电的电弧电流为3A,用于电离的气体的通入速度为0.2sccm,所述电子萃取的电压为3V。对完成离子注入的晶圆进行成像,观察到颗粒缺陷数量为59个。
具体实施例3,对尺寸为300mm的晶圆进行离子注入,相关参数控制如下:注入晶圆的离子浓度为3.5e13,用于阴极放电的电弧电流为3A,用于电离的气体的通入速度为0.3sccm,所述电子萃取的电压为3V。对完成离子注入的晶圆进行成像,观察到颗粒缺陷数量为0个。
具体实施例4,对尺寸为300mm的晶圆进行离子注入,相关参数控制如下:注入晶圆的离子浓度为3.5e13,用于阴极放电的电弧电流为3A,用于电离的气体的通入速度为0.4sccm,所述电子萃取的电压为3V。对完成离子注入的晶圆进行成像,观察到颗粒缺陷数量为0个。
具体实施例5,对尺寸为300mm的晶圆进行离子注入,相关参数控制如下:注入晶圆的离子浓度为3.5e13,用于阴极放电的电弧电流为3A,用于电离的气体的通入速度为0.5sccm,所述电子萃取的电压为3V。对完成离子注入的晶圆进行成像,观察到颗粒缺陷数量为0个。
具体实施例6,对尺寸为300mm的晶圆进行离子注入,相关参数控制如下:注入晶圆的离子浓度为3.5e13,用于阴极放电的电弧电流为5A,用于电离的气体的通入速度为0.2sccm,所述电子萃取的电压为3V。对完成离子注入的晶圆进行成像,观察到颗粒缺陷数量为7个。
具体实施例7,对尺寸为300mm的晶圆进行离子注入,相关参数控制如下:注入晶圆的离子浓度为3.5e13,用于阴极放电的电弧电流为5A,用于电离的气体的通入速度为0.5sccm,所述电子萃取的电压为3V。对完成离子注入的晶圆进行成像,观察到颗粒缺陷数量为0个。
通过对具体实施例1~7中注入离子的晶圆的成像结果进行分析可以发现:电弧电流不变,增加气流速度,可以防止电弧缺陷产生;气流速度不变,增加电弧电流,可以减少电弧缺陷的数量;同时增加电弧电流和气体流速,可以实现在离子注入晶圆的过程中无电弧缺陷产生。
本公开的实施例还提供一种形成轻掺杂源漏区的方法。所述形成轻掺杂源漏区的方法包括:提供晶圆,所述晶圆包括源极区域和漏极区域;采用如前文所述的离子注入方法,向所述晶圆的源极区域和漏极区域注入离子,形成源区和漏区。
在一些实施例中,所述注入离子的离子束流为400μA~600μA。
在一些实施例中,所述轻掺杂源漏区掺杂浓度为10e11~10e13,所述晶圆的尺寸为300mm。
以上所述,仅为为了说明本公开的原理而采用的示例性实施例,并非用于限定本公开的保护范围。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本公开的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也在本公开的保护范围内。

Claims (15)

1.一种离子注入方法,包括:
产生离子束,所述离子束适于向电子萃取电场运动;
其特征在于,还包括:
向所述离子束中提供电子以进行电荷中和,所述电子的量与所述离子束中离子的束流大小相关。
2.根据权利要求1所述的离子注入方法,其特征在于,所述电子通过对气体进行电离产生。
3.根据权利要求2所述的离子注入方法,其特征在于,通过电弧电源提供电弧电流对所述气体进行电离,所述电弧电流为3A~5A,阴极放电的电子束流为12μA~20μA。
4.根据权利要求2所述的离子注入方法,其特征在于,所述气体为惰性气体,通入所述气体速度为0.2sccm~0.5sccm。
5.根据权利要求1所述的离子注入方法,其特征在于,所述电子萃取电场的电压为3V。
6.根据权利要求1所述的离子注入方法,其特征在于,所述离子束的束流为400μA~600μA。
7.一种离子注入设备,其特征在于,包括:
离子束提供设备,适于提供离子束;
电子提供设备,适于提供电子以便中和所述离子束的一部分;
工艺腔,适于在其中使离子束注入晶圆。
8.根据权利要求7所述的离子注入设备,其特征在于,所述电子提供设备还包括:等离子流枪;所述等离子流枪包括腔体,所述腔体内配置有电弧电源和灯丝电源。
9.根据权利要求8所述的离子注入设备,其特征在于,所述灯丝电源适于向灯丝施加电压范围2.7~3.3V。
10.根据权利要求8所述的离子注入设备,其特征在于,所述电弧电源适于控制电弧电流为3A~5A。
11.根据权利要求8所述的离子注入设备,其特征在于,所述腔体包括进气口和出口,所述进气口适于向所述腔体内提供气体,所述气体进入所述腔体的速度为0.2sccm~0.5sccm;所述出口适于让电子进入所述离子束内。
12.根据权利要求7所述的离子注入设备,其特征在于,所述离子束提供设备适于提供的离子束流为20μA~1000μA。
13.一种形成轻掺杂源漏区的方法,其特征在于,包括:
提供晶圆,所述晶圆包括源极区域和漏极区域;
采用如权利要求1-6所述的离子注入方法,向所述晶圆的源极区域和漏极区域注入离子,形成源区和漏区。
14.根据权利要求13所述的形成轻掺杂源漏区的方法,其特征在于,所述注入离子的离子束流为400μA~600μA。
15.根据权利要求14所述的形成轻掺杂源漏区的方法,所述轻掺杂源漏区掺杂浓度为10e11~10e13,所述晶圆的尺寸为300mm。
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