DE102008011929A1

DE102008011929A1 - Verfahren zum Implantieren einer Ionensorte in einer Mikrostruktur durch gleichzeitiges Reinigen der Implantationsanlage

Info

Publication number: DE102008011929A1
Application number: DE102008011929A
Authority: DE
Inventors: Christian Krueger; Rastislav Kocis; Marek Braun; Niels-Wieland Hauptmann; Heinz Seidel
Original assignee: AMD Fab 36 LLC and Co KG; Advanced Micro Devices Inc; AMD Fab 36 LLC
Current assignee: GlobalFoundries Dresden Module One LLC and Co KG; Advanced Micro Devices Inc; AMD Fab 36 LLC
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2009-09-10
Also published as: US7816656B2; US20090221136A1

Abstract

Durch Betreiben einer Implantationsanlage mit einem Quellengas, das einen Halogenanteil von 66 Atomprozent oder weniger im Vergleich zur Gesamtzusammensetzung des Quellengases besitzt, kann eine In-situ-Reinigungswirkung erreicht werden, während ein Implantationsprozess ausgeführt wird.

Description

Gebiet der vorliegenden Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen die Herstellung von Mikrostrukturen, etwa von integrierten Schaltungen, und betrifft insbesondere das Implantieren von Ionensorten mittels Ionenimplantationsanlagen, die zum Herstellen guter definierter Gebiete in speziellen Materialgebieten und zum Behandeln spezieller Bauteilgebiete erforderlich sind.
Beschreibung des Stands der Technik
Die Herstellung komplexer Mikrostrukturen, etwa modernster integrierter Schaltungen, erfordert, dass eine große Anzahl einzelner Prozessschritte auszuführen ist, um schließlich die erforderliche Funktionsfähigkeit der Mikrostruktur zu erreichen. Insbesondere während der Herstellung integrierter Schaltungen muss die Leitfähigkeit spezieller Bereiche den Entwurfserfordernissen anzupassen und es ist auch häufig der Zustand von Materialien in speziellen Bauteilgebieten zumindest zeitweilig im Hinblick auf beispielsweise die Kristallstruktur und dergleichen zu modifizieren. Beispielsweise wird die Leitfähigkeit eines Halbleitergebiets etwa in gut definierter Weise erhöht, indem spezielle Verunreinigungen eingeführt werden, die auch als Dotiermittel bezeichnet werden, und indem einige oder vorzugsweise die meisten dieser Verunreinigungen an Gitterplätzen des Halbleiterkristalls angeordnet werden. Auf diese Weise werden sogenannte pn-Übergänge gebildet, die für das Erhalten einer Transistorfunktion wesentlich sind, da Transistoren die aktive Elemente repräsentieren, d. h. Elemente, die eine Strom- oder Spannungsverstärkung bereitstellen, die für die Herstellung elektronischer Schaltungen erforderlich ist. In anderen Fällen ist die Modifizierung des Kristallzustand oder die Anpassung der Materialeigenschaften beispielsweise im Hinblick auf das Ätzverhalten, die internen Spannungspegel von Materialien und dergleichen permanent oder zeitweilig erforderlich, um das Bauteilleistungsverhalten zu verbessern und/oder um einen effizienteren Prozessablauf zu erreichen. Beispielsweise wird in einigen Phasen des Fertigungsablauf komplexer integrierter Schaltungen ein im Wesentlichen amorpher Zustand eines Teils von Drain- und Sourcegebieten vorteilhaft aus einer Reihe von Gründen hergestellt.
In modernen integrierten Schaltungen werden typischerweise Millionen an Transistorelementen, etwa Feldeffekttransistoren, auf einem einzelnen Chipbereich vorgesehen, wobei wiederum eine Vielzahl dieser Chipbereiche auf einem einzelnen Substrat vorgesehen sind. Da die kritischen Abmessungen gewisser Schaltungselemente, etwa der Feldeffekttransistoren, nunmehr 0,5 μm und weniger erreicht haben, ist es von großer Wichtigkeit das Profil der dotierten Gebiete in der lateralen Richtung, in Bezug auf das Substrat, sowie auch in der Richtung der Tiefe „in feiner Weise einzustellen”. In dieser Hinsicht hat sich die Ionenimplantation als eine gut geeignete Technik zum Einführen einer großer Vielzahl an Sorten in Materialien von Mikrostrukturbauelementen erwiesen und daher ist aktuell die Ionenimplantation das bevorzugte Verfahren von Einführen von Dotiermitteln in spezifizierte Bauteilgebiete auf Grund der Möglichkeit, in präziser Weise die Anzahl der implantierten Dotierstoffatome in Substrate mit einer Reproduzierbarkeit und Gleichmäßigkeit von ±1% zu steuern. Ferner besitzen Verunreinigungen, die durch Ionenimplantation eingeführt werden, eine deutliche geringere laterale Verteilung im Vergleich zu konventionellen Dotierstoffdiffusionsprozessen. Da die Ionenimplantation typischerweise ein Prozess bei Raumtemperatur ist, kann die laterale Profilierung eines dotierten oder anderweit implantierten Gebiets in vielen Fällen in einfacher Weise durch Vorsehen einer entsprechend strukturierten Photolackmaskenschicht erreicht werden. Diese Eigenschaften machen die Ionenimplantation aktuell und in der nahen Zukunft zu der bevorzugten Technik, um dotierte Gebiete in einem Halbleiterbauelement zu erzeugen und machen die Ionenimplantation auch zu einer attraktiven Technik für das geeignete Modifizieren von Materialeigenschaften im Hinblick auf gewisse Wirkungen, etwa die lokale Verformungsrelaxation, die lokale Amorphisierung anfänglich kristalliner Gebiete, das lokale Anpassen von Ätzraten und dergleichen.
Die Implantation einer gewünschten Sorte wird erreicht mittels Ionenimplantationsanlagen, die äußerst komplexe Maschinen repräsentieren, die eine kontinuierliche Überwachung der Anlageneigenschaften und des Anlagenstatus erfordern, um damit eine hohe Effizienz und Anlagenauslastung zu erreichen. Insbesondere Wartungsaktivitäten müssen regelmäßig durchgeführt werden, um den Zustand gewisser Komponenten der Implantationsanlagen wieder aufzubereiten, die an einem erhöhten Verschleiß während des Betriebs der Implantationsanlage leiden, wie dies nachfolgend mit Bezug zu 1 beschrieben ist.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ionenimplantationsanlage 100 mit einer Ionenquelle 101 mit einem Eingang 102, der mit entsprechenden Vorstufenquellengasen (nicht gezeigt), verbunden ist, etwa BF₃, PH₃, ASH₃, CF₄, und dergleichen, von denen eine geeignete Ionensorte in der Ionenquelle 101 erzeugt wird. Die Ionenquelle 101 ist ausgebildet, eine Plasmaatmosphäre zu erzeugen und geladene Teilchen in eine Strahlführung zu beschleunigen, die schematisch als 103 dargestellt ist. In Strahlrichtung hinter der Ionenquelle 101 ist eine Beschleunigerröhre 104 angeordnet, die so bemessen ist, um Ionen mit einer spezifizierten Spannung zu beschleunigen, die typischerweise von 0 bis ungefähr 200 keV für eine typische Implantationsanlage mit mittleren Strom erreicht und die im Bereich von mehreren 100 keV oder bis zu einem MeV oder höher für Hochenergieimplantationsalgen liegt. In Strahlrichtung hinter dem Beschleuniger 104 ist ein Strahlformungselement 105, etwa ein Quadropolmagnet angeordnet, an dem sich ein Ablenkmagnet 106 anschließt. In Strahlrichtung hinter dem Ablenkmagneten 106 ist ein Analysierspalt angeordnet, beispielsweise in Form eines Schlitzes 107, dessen Abmessungen im Wesentlichen eine Energieaufspreitzung des Ionenstrahls festlegen. Danach kann ein weiteres Strahlformungselement, etwa ein Quadropolmagnet 108 in Strahlrichtung hinter dem Analysierschlitz 107 angeordnet sein.
Des weiteren ist eine Substrathalterung 109 in der Nähe des Endes der Strahlführungsleitung 103 vorgesehen, wobei typischerweise die Substrathalterung 109 in Form einer Platte vorgesehen ist, die die Aufnahme eines oder mehrerer Substrate 110 ermöglicht. Die Platte 109 ist typischerweise mit einer Antriebsanordnung (nicht gezeigt) verbunden, die eine Bewegung der Substrathalterung 109 in der transversalen Richtung ermöglicht (wie dies durch die Pfeile in 1 gezeigt ist) und die auch die Steuerung des Neigungswinkels zumindest in zwei Ebenen ermöglicht, unter dem der Ionenstrahl das Substrat 110 trifft. Der Einfachheit halber sind entsprechende gut etablierte Einrichtungen zum Steuern und Einstellen des Neigungswinkels nicht gezeigt. Des weiteren ist ein erster Ionenstrahldetektor 111 vorgesehen, in Form mehrerer Faraday-Behälter, die mit entsprechenden Strommessgeräten verbunden sind. Des weiteren ist ein zweiter Ionenstrahldetektor 112 unter Umständen vorgesehen, ein sogenannter fahrender Faraday-Behälter, der lateral belegbar ist, um damit die Form eines Ionenstrahls zu bestimmen und/oder um entsprechende Faraday-Behälter während der Messung spezieller Stromeigenschaften, etwa des Einfallswinkels, abzuschatten.
Während des Betriebs der Ionenimplantationsanlage 100 wird ein geeignetes Vorstufengas dem Einlass 102 der Ionenquelle 101 zugeführt, in welcher eine Bogenentladung eingerichtet wird, um damit eine Plasmaumgebung zum Erzeugen von Ionen der Atome, die in den Vorstufengasen enthalten sind, herzustellen. Somit wird eine geeignete Spannung an die Gasumgebung angelegt, um ein Plasma zu zünden und aufrecht zu erhalten, wodurch beschleunigte Teilchen erzeugt werden, die ebenfalls mit den Kammerwänden und anderen internen Komponenten, etwa Wolframdrähten und dergleichen in Kontakt kommen. Die Ionen innerhalb der Ionenquelle werden die Strahlführungsleitung 103 mittels einer Beschleunigereinrichtung hinein beschleunigt. Typischerweise werden eine Vielzahl von Ionen mit unterschiedlichen Ladungszuständen von der Ionenquelle 101 während des Erzeugens einer Plasmaumgebung bereitgestellt und werden damit in die Beschleunigerröhre 104 eingeführt. Typischerweise wird eine Vorauswahl der Art der Ionen und der entsprechenden Ladungszustände innerhalb der Ionenquelle 101 durch einen entsprechenden Ablenkmagneten (nicht gezeigt) bewerkstelligt. Danach durchlaufen die Ionen die Beschleunigerröhre 104 und gewinnen an Geschwindigkeit gemäß der angelegten Beschleunigungsspannung, des Ladungszustands des entsprechenden Ions und seiner entsprechenden Masse. Somit umfasst die Beschleunigerröhre 104 Elektroden zum Anlegen der erforderlichen hohen Spannung an bestimmten Stellen der Röhre 104, wobei Isolatoren für elektrische Isolation der Elektroden sorgen, um damit Hochspannungsdurchschläge zu vermeiden, die zu Strahlinstabilitäten und dergleichen führen können. Mittels des Quadropolmagneten 105 wird der Ionenstrahl in einer Dimension fokussiert und in der senkrechten Dimension aufgeweitet und der entsprechend geformtes Strahl wird auf den Ablenkmagneten 106 gerichtet. Der Strom, der magnetische Feld des Ablenkmagneten 106 erzeugt, wird so gesteuert, dass die Bahn der gewünschten Ionensorte mit dem gewünschten Ladungszustand in Richtung auf die Öffnung des Analysierschlitzes 107 abgelenkt wird. Ionen mit unterschiedlicher Masse und/oder anderen Ladungszustand treffen typischerweise auf den Analysierschlitz 107 auf, ohne dass sie durch den Schlitz hindurchgehen. Somit besitzen die Ionen in dem Strahl, der durch den Analysator 107 hindurchgeht, eine gut definierte Masse und Energieverteilung, die durch die Schlitzgröße definiert ist.
Es sollte beachtet werden, dass in einigen Ionenimplantationsanlagen der Ablenkmagnet 106 und der Analysator 107 so ausgebildet sind, dass der durch den Analysator 107 hindurchgehende Ionenstrahl in transversaler Richtung abtastend bewegt wird, um damit den gesamten Bereich eines Substrats oder zumindest einen merklichen Teil davon abdeckt, da die Abmessung der Strahlform, d. h. die Größe des Strahlreflex für gewöhnlich, abhängig von der Energie des Ionenstrahls, deutlich kleiner ist als die Fläche eines zu bearbeitenden Substrats. Danach wird der durch den Analysator hindurchgehende Strahl weiter geformt durch den Quadropolmagneten 108, so dass in Verbindung mit dem Quadropolmagneten 105 eine gewünschte Strahlform erhalten wird, die schließlich auf das Substrat 110 auftrifft, so dass die gewünschte Wirkung hervorgerufen wird, etwa das Anordnen einer Dotierstoffsorte an einer gewünschten Tiefe und mit einer gewünschten Konzentration, und dergleichen.
Während der Implantationsprozesse führt jedoch die Ionisierung des Quellengases in der Kammer 101 zu einer Wechselwirkung mit den Kammerwänden und anderen Komponenten, wie dies zuvor erläutert ist, wodurch zunehmend Material dieser Komponenten abgespalten wird, das daher ebenfalls ionisiert und in die Strahlführungsleitung 104 hineinbeschleunigt wird und auch zu gewissen Komponenten hinter der Stahlleitung 104 gelangen kann. Diese Materialien können an speziellen Komponenten der Implantationsanlage 100 „kondensieren”, wobei insbesondere das Abspalten von leitenden Materialien, etwa Wolfram, zu einer Abscheidung dieses leitenden Materials an empfindlichen Bereichen führen kann, etwa an dem isolierenden Materialien, wobei sich das leitende Material zunehmend ansammeln und die Isolationsfestigkeit verringern kann, woraus schließlich zusätzliche Hochspannungsentladungen zwischen benachbarten Hochspannungsgebieten resultieren können, wodurch zu merklichen Strahlinstabilitäten beigetragen wird. Ferner wird durch die zunehmende Ansammlung unerwünschter Materialien, etwa Wolfram und dergleichen, eine Modifizierung der Strahleigenschaften beobachtet, selbst bevor tatsächlich zusätzliche Durchschläge zwischen benachbarten Hochspannungskomponenten hervorgerufen werden, wodurch ebenfalls zu Prozessungleichmäßigkeiten beigetragen wird. Aus diesen Gründen müssen üblicherweise Reinigungsprozesse zum Wiederaufbereiten der Implantationsanlage 100 regelmäßig durchgeführt werden, was erreicht werden kann, indem ein Argonionenstrahl oder Xenonionenstrahl während entsprechender Reinigungsperioden der Implantationsanlagen erzeugt werden.
Beispielsweise weis man Implantationsprozessen, die während der Herstellung von Halbleiterbauelementen durchgeführt werden auf der Grundlage von Borfluorid (BF₃) als Quellenmaterial, oder Borionen, Borfluoridionen oder Fluorionen, sowie von Implantationsprozessen, die auf der Grundlage von Kohlenstoffluorid als Quellenmaterial zum Erzeugen von Kohlenstoffionen, Kohlenstofffluoridionen und Fluorionen, dass diese eine ausgeprägte abspaltende Wirkung in die Ionenquelle 101 besitzen, woraus sich in der Folge eine verstärkte Kondensation dieser Materialien entlang relevanter Bereiche der Strahlführung 105 ergibt. Auch andere Implantationsprozesse, beispielsweise unter Anwendung von Phosphorhydrid (PH₃) und Arsenhydrid (ASH₃), die für das Einführen von Dotierstoffsorten zur Bildung von Drain- und Sourcebereichen verwendet werden, können ebenfalls zu einer Ansammlung von Material nach mehreren Betriebstunden der Implantationsanlage 100 führen.
Folglich sind vorausschauende Wartungsaktivitäten regelmäßig erforderlich, um die Strahlführung wieder aufzubereiten, so dass eine verbesserte Prozessgleichmäßigkeit während des Betriebs der Implantationsanlage zur Verarbeitung von tatsächlichen Produkten ermöglicht wird. Die erforderliche Wiederaufbereitung der Strahlführung führt zu jedoch zu einem geringeren Durchsatz und damit zu erhöhten Herstellungskosten, da typischerweise eine große Anzahl von Implantationsanlagen in einer Halbleiterfertigungsstätte für einen gewünschten gegebenen Gesamtdurchsatz vorzusehen sind.
Angesichts der zuvor beschriebenen Situation betrifft die vorliegende Offenbarung Techniken zum Betreiben einer Implantationsanlage während der Herstellung von Mikrostrukturbauelementen, wobei eines oder mehrere der oben erkannten Probleme vermieden oder zumindest in ihrer Auswirkung reduziert werden.
Überblick über die Offenbarung
Im Allgemeinen betrifft die vorliegende Offenbarung Verfahren zum Betreiben einer Implantationsanlage und/oder zum Bilden von Mikrostrukturbauelementen unter Anwendung von Implantationsanlagen, wobei der Durchsatz der Implantationsanlagen erhöht werden kann, indem Teile der Implantationsanlage auf Grundlage einer spezifizierten Menge an Halogensorten wieder aufbereitet oder gereinigt werden, die in Quellengasen vorgesehen sind, wobei in einigen anschaulichen Aspekten, wie sie hierin offenbart sind, die Wiederaufbereitung der Implantationslage gleichzeitig mit der Bearbeitung von Produktsubstraten ausgeführt werden kann. Ohne den Inhalt der vorliegenden Offenbarung auf die folgende Erklärung einschränken zu wollen, so wird dennoch angenommen, dass der Anteil an Fluor oder generell der Anteil an einer Halogensorte in dem Quellengas einen deutlichen Einfluss auf das Ausmaß der Materialkondensierung der Strahlführungsleitung besitzt. D. h., wenn der Anteil der Halogensorte in dem Quellengas über einem gewissen Pegel liegt, was typischerweise der Fall in konventionell verwendeten Quellengasen mit Halogeniden, etwa Borfluorid (BF₃) der Fall ist, wird der Transportmechanismus in Bezug auf die von den Prozesskammer abgespaltenen Sorten zu einer deutlichen Ansammlung in empfindlichen Anlagenbereichen. Andererseits kann ein Anteil an Halogensorten unterhalb des spezifizierten Schwellwerts deutlich die Wahrscheinlichkeit des tatsächlichen Abscheidens unerwünschter Sorten, etwa von Wolfram, auf freiliegenden Strahlführungskomponenten verringern. Somit kann durch das Vorsehen einer zusätzlichen Gaskomponente, die in geeigneter Weise den Anteil an Halogensorten in konventionell verwendeten Quellengasen, die erhöhte Halogenanteile aufweisen, „verdünnt” die Wahrscheinlichkeit des Ansammelns von unerwünschtem Material deutlich verringert werden, oder die Ansammlung kann sogar rückgängig gemacht werden, so dass während eines Implantationsprozesses zumindest ein deutlich geringerer Anteil an unerwünschtem Material sich auf Strahlführungskomponenten niederschlägt oder sogar ein Reinigungseffekt erreicht wird. Somit können nicht produktive Betriebszeiten der Implantationsanlage deutlich verringert werden, im Vergleich zu konventionellen Strategien, wobei tatsächliche Implantationszyklen für die Bearbeitung von Produkten als Wiederaufbereitungs- oder Reinigungsphasen der Implantationsanlage genutzt werden können, wodurch ein „in-situ” Reinigungsmodus bereitgestellt wird.
Ein anschauliches hierin offenbartes Verfahren betrifft die Herstellung von Mikrostrukturprodukten. Das Verfahren umfasst das Erzeugen von Ionen aus einem Quellengas in einer Plasmaumgebung, wobei das Quellengas eine Halogensorte aufweiset und wobei ein Betriebsverhältnis der Halogensorte zu nicht-Halogensorten des Quellengases 2:1 oder weniger beträgt. Das Verfahren umfasst ferner das Beschleunigen der Ionen in eine Strahlführungsleitung und das Implantieren zumindest eines Teils der Ionen in einem Material, das über einem Substrat ausgebildet ist, das das Mikrostrukturprodukt in einer Zwischenfertigungsphase aufweist.
Ein weiteres anschauliches hierin offenbartes Verfahren betrifft das Konditionieren bzw. Wiederaufbereiten einer Implantationsanlage, wobei das Verfahren das Bereitstellen eines Quellengases mit einem Verhältnis einer Halognitsorte zu nicht-Halogensorten besitzt, das 2:1 oder kleiner ist. Das Verfahren umfasst ferner das Betreiben der Implantationsanlage unter Anwendung des Quellengases.
Ein weiteres anschauliches hierin offenbartes Verfahren betrifft das Verarbeiten von Substraten, die Mikrostrukturprodukte aufweisen. Das Verfahren umfasst das Bestimmen eines Reinigungsstatus einer Implantationsanlage, die zum Ausführen zumindest eines Implantationsprozesses eines Fertigungsablaufs zum Ablauf der Mikrostrukturbauelemente verwendet wird. Des weiteren umfasst das Verfahren das Bearbeiten zumindest einiger Substrate in der Implantationsanlage auf der Grundlage eines Quellengases mit einem Halogen zum Wiederaufbereiten der Implantationsanlage, zumindest wenn der Reinigungsstatus anzeigt, dass eine Reinigung der Implantationsanlage erforderlich ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind in den angefügten Patentansprüchen und/oder in der folgenden detaillierten Beschreibung definiert und gehen auch deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert wird, in denen:
1 schematisch eine Ionenimplantationsanlage zeigt, wie sie für das Ausführen des Implantationsprozesses während der Fertigungssequenz für Mikrostrukturprodukte, etwa Halbleiterbauelemente, gemäß konventioneller Strategien eingesetzt werden kann;
2a schematisch eine Implantationsanlage zeigt, die auf Grundlage eines speziellen Verhältnisses von Halogeniden zu nicht-Halogeniden betrieben wird, um damit eine gewünschte Konditionierung bzw. Wiederaufbereitung oder Reinigungswirkung gemäß anschaulicher Ausführungsformen zu erreichen;
2b und 2c schematisch eine Querschnittsansicht eines Mikrostrukturbauelements, etwa eines Halbleiterbauelements, während Implantationssequenzen zeigen, in denen gleichzeitig eine reinigende oder konditionierende Wirkung gemäß noch weiteren anschaulichen Ausführungsformen erreich wird; und
2d schematisch eine Fertigungsumgebung mit einer Implantationsanlage zeigt, wobei ein Fertigungsablauf zum Herstellen von Mikrostrukturbauelementen in geeigneter Weise so gesteuert wird, dass eine konditionierende oder reinigende Wirkung der Implantationsanlage erreicht wird, ohne dass die Bearbeitung von Produkten gemäß noch weiterer anschaulicher Ausführungsformen unterbrochen wird.
Detaillierte Beschreibung
Obwohl die vorliegende Offenbarung mit Bezug zu den Ausführungsformen beschrieben ist, wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung sowie in den Zeichnungen dargestellt sind, sollte beachtet werden, dass die folgende detaillierte Beschreibung sowie die Zeichnungen nicht beabsichtigen, die vorliegende Offenbarung auf die speziellen anschaulichen offenbarten Ausführungsformen einzuschränken, sondern die beschriebenen anschaulichen Ausführungsformen stellen lediglich die beispielhaft die diversen Aspekte der vorliegenden Offenbarung dar, deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert ist.
Im Allgemeinen stellt der hierin offenbarte Gegenstand Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturbauelementen, etwa von Halbleiterbauelementen und/oder zum Betreiben von Implantationsanlagen, die während eines entsprechenden Fertigungsablaufs eingesetzt werden, bereit, wobei ein erhöhter Anlagendurchsatz und damit geringere Herstellungskosten erreicht werden können, indem die Zeitintervalle zum Konditionieren bzw. Wiederaufbereiten der Implantationsanlage verkürzt werden. Zu diesem Zweck wird die Zusammensetzung des Quellengases, das zum Erzeugen der Ionensorte für den Implantationsprozess verwendet wird, in geeigneter Weise im Hinblick auf seinen Anteil an Halogensorten gesteuert, um damit eine konditionierende oder reinigende Wirkung während des Betriebs der Implantationsanlage auf der Grundlage des gesteuerten Halogenanteils zu erreichen. Wie zuvor erläutert ist, besteht eine starke Abhängigkeit des Halogenanteils in dem Quellengas von dem „Ablöse- und Kondensier”-Mechanismus während eines Implantationsprozesses gemäß der Auffassung der Erfinder, wobei eine deutliche Änderung oder im Wesentlichen sogar ein umgekehrtes Verhalten im Hinblick auf das Kondensieren unerwünschten Materials in der Leitung unterhalb und oberhalb einer spezifizierten Schwellwertes beobachtet werden kann. Beispielsweise scheinen Beobachtungen anzudeuten, dass der Wolframtransportmechanismus in der Plasmaumgebung und in dem nachfolgenden Beschleuniger einer Ionenquelle einer Implantationsanlage wesentlich von beispielsweise dem Vorhandensein einer Fluorsorte abhängt, wobei ein Verhältnis von Fluor zu anderen nicht-Halogensorten von größer als ungefähr 2:1 zu einer deutlich unerwünschten Kondensation von Wolfram innerhalb der Strahlführungsleitung führen kann.
Wie beispielsweise zuvor beschrieben ist, kann eine deutliche Kondensierung von Material während der Verwendung von Borfluorid (BF₃) beobachtet werden, was ein häufig angewendetes Quellengas ist, um beispielsweise ein p-Dotiermittel in Halbleiterbauelemente einzuführen. Andererseits kann durch das Verringern des Anteils von Fluor auf 2:1 oder weniger, was beispielsweise durch Hinzufügen eines geeigneten Gases, etwa Argon, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Sauerstoff, Xenon und dergleichen, bewerkstelligt werden kann, nicht nur das Ausmaß an Wolframkondensation in der Strahlführungsleitung verringert werden, sondern es kann auch ein Entfernen des abgeschiedenen Materials beobachtet werden, wodurch eine gewünschte Konditionierung bzw. Wiederaufbereitung oder Reinigungswirkung erreicht wird. Folglich kann durch das geeignete „Verdünnen” von Quellengasen, die Halogensorten enthalten, derart das ein Verhältnis von 2:1 oder kleiner in Bezug auf den Anteil von Halogen oder zu nicht-Halogensorten erreicht wird, oder durch Erzeugen eines Halogenanteils von ungefähr 66 Atomprozent in Bezug auf die Gesamtzusammensetzung des Quellengases die Implantationsanlage so betrieben werden, dass eigentliche Produkte bearbeitet werden, wobei zusätzlich eine gewünschte reinigende oder konditionierende Wirkung erreicht wird oder zumindest eine deutliche Verringerung des Ausmaßes an Kontamination der Strahlführungskomponenten erreicht wird. In ähnlicher Weise kann durch das Betreiben der Implantationsanlage auf der Grundlage eines Quellengases, das keine Halogensorte enthält, die entsprechende Gaskomponente mit einer Halogensorte hinzugeführt werden, wodurch ebenfalls für die gewünschte reinigende oder konditionierende Wirkung während eines eigentlichen Implantationsprozesses gesorgt wird, wodurch ebenfalls ein erhöhter Anlagendurchsatz erreicht wird, da Wartungsaktivitäten verringert werden können.
Folglich können gemäß den hierin offenbarten Prinzipien Implantationsanlagen in effizienter Weise wieder aufbereitet oder gereinigt werden auf der Grundlage eines geeignet ausgewählten Anteils an Halogensorten in dem Quellengas, was in anschaulichen Ausführungsformen während der Bearbeitung von tatsächlichen Produkteinheiten erreicht werden kann. In einigen anschaulichen Ausführungsformen wird die Implantationsanlage im Wesentlichen permanent betrieben, indem ein geeigneter Halogenanteil in den Quellengasen verwendet wird, während in anderen anschaulichen Ausführungsformen entsprechende Implantationsrezepte nach Bedarf aufgerufen werden, oder der Fertigungsablauf für die Bearbeitung von Substraten in geeigneter Weise so gesteuert wird, dass Substrate auf Grundlage eines geeigneten Implantationsrezepts bearbeitet werden, wenn eine gewünschte Wiederaufbereitung der Anlage erforderlich ist. Beispielsweise können effiziente Implantationsrezepte für eine Vielzahl von Prozessen angewendet werden, beispielsweise für das im Wesentlichen Amorphisieren von im Wesentlichen kristallinen Halbleitergebieten für die Verformungsrelaxation und dergleichen, wobei der Halogenanteil des Quellengases so gesteuert wird, das die gewünschte reinigende Wirkung erreicht wird, beispielsweise wenn Xenonfluorid angewendet wird, wobei die Xenonsorte als eine geeignete inerte Implantationssorte verwendet wird. Wenn somit das Erfordernis für eine konditionierende Implantationsanlage erkannt wird, oder auch in geregelten Zeitabständen, kann die Steuerung des Gesamtprozessablauf innerhalb einer Fertigungsumgebung so eingerichtet werden, dass Produkte, die einen xenonbasierten Implantationsprozess erfordern, mit höherer Priorität bearbeitet werden, wodurch auch eine effiziente Reinigung und Wiederaufbereitungswirkung bereitgestellt werden, ohne dass der Gesamtprozessablauf an der Implantionsanlage unterbrochen wird.
Mit Bezug zu den 2a bis 2d werden nunmehr weitere anschauliche Ausführungsformen detaillierter beschrieben.
2a zeigt schematisch eine Implantationsanlage 200 mit einer Ionenquelle 201, einem Beschleuniger 204, einem Strahlformungsmagneten 205, einem Ablenkmagneten 206, einem Analysierschlitz 207, einem weiteren Strahlformungselement 208 und einer Substarthalterung 209. Im Hinblick auf die bislang beschriebenen Komponenten gelten die gleichen Kriterien, wie sie zuvor mit Bezug zu der Implantationsanlage 100 beschrieben sind. Ferner ist ein Einlass 202, der mit der Ionenquelle 201 verbunden ist, mit einem Quellengasversorgungssystem 220 verbunden, das eine Vielzahl von Gaszuführungskomponenten 221, 222 und eine Gasmischeinheit 223 aufweist. In der gezeigten Ausführungsform ist die Gaszufuhr 221 ausgebildet, eine Gaskomponente mit einer Halogensorte, etwa Fluor, Chlor, und dergleichen bereitzustellen, während die Gaszufuhr 222 ausbildet ist, Gaskomponenten bereitzustellen, die zum Verdünnen eines halogenenthaltenden Gases geeignet sind, wobei in einer Ausführungsform die Zufuhr 222 eine Gaskomponente bereitstellen kann, die im Wesentlichen frei von Halogensorten ist. D. h., im Zusammenhang der vorliegenden Offenbarung wird eine im Wesentlichen Halogenfreie Gaskomponente als ein Gas verstanden, dessen stöchiometrische Formel keine Halogensorte enthält, wobei zu beachten ist, dass Spuren einer entsprechenden Halogensorte dennoch auf Grund von kleinen Fehlern der Gaszufuhr 222 vorhanden sein können. Beispielsweise werden Argon, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Sauerstoff, Xenon und dergleichen als im Wesentlichen halogenfreie Gaskomponenten erachtet.
In ähnlicher Weise umfasst die Gaszufuhr 221 eine Gaskomponente mit einer Halogensorte, was ein Gas zu verstehen ist, das eine stoichometrische Formel aufweist, in der mindestens ein Halogenatom enthalten ist. Beispielsweise werden Borfluorid (BF₃), Kohlenstoffluorid (CF₄), Antimonchlorid (SbCL₅), Indiumchlorid (CN₃), Siliziumfluid (SiF₄), Germaniumfluorid (GeF₄) und dergleichen als ein Gaskomponenten mit Halogensorte betrachtet. Die Gaszufuhreinheiten 221, 222 sind mit der Gasmischeinheit 223 verbunden, die wiederum ausgebildet ist, ein Quellengas 223a mit einem gewünschten Halogenanteil bereitzustellen, der unterhalb eines kritischen Schwellwertverhältnisses liegt, das gemäß anschaulicher hierin offenbarter Aspekte als 2:1 oder kleiner (Halogen zu nicht- Halogensorte) in dem Quellengas 223a gewählt wird. In anderen Fällen wird der Anteil der Halogensorte, die in dem Quellengas 223a enthalten ist, auf ungefähr 66 Atomprozent oder weniger der Gesamtzusammensetzung des Quellengases 223a beschränkt.
Zu diesem Zweck kann die Gasmischeinheit 223a geeignete Mittel aufweisen, etwa Durchflussmessgeräte, Gasdetektoren und dergleichen, die im Stand der Technik an sich bekannt sind, so dass die Steuerung des Halogenanteils des Quellengases 223a ermöglicht wird. Es sollte beachtet werden, dass das Gaszufuhrsystem 220 ferner Gaszufuhreinheiten (nicht gezeigt) aufweisen kann, die ausgebildet sind, andere Gaskomponenten, etwa Phosphorhydrid (PH₃), Arsenhydrid (AsH₃) und dergleichen bereitzustellen, die typische konventionelle Quellengase für dotierte Halbleiterbauelemente repräsentieren. Somit werden diese Gase der Ionenquelle 201 über die Mischeinheit 223 mit oder ohne zusätzliche Komponenten von einem der Gaskomponenten 221, 222 zugeleitet. D. h., in diesem Falle wird die Implantationsanlage 200 auf Grundlage entsprechender „konventioneller” Quellengase betrieben, wobei zumindest in gewissen Betriebsphasen der Anlage 200 die Quellengasmischeinheit 223 einen gewünschten Anteil an Halogensorten bereitstellt, um damit die konditionierende oder reinigende Wirkung zu erreichen. In anderen Fällen werden Fluor oder chlorenthaltende Gase der Einheit 223 ohne „verdünnt” zu werden zugeführt, wenn der Betrieb der Anlage 200 für eine gewisse Zeitdauer auf der Grundlage konventioneller Prozessbedingungen ohne Vorsehen der reinigenden Wirkung als geeignet erachtet wird.
Während des Betriebs der Implantationsanlage 200 wird ein Substrat 201 in die Substarthalterung 209 eingeladen, wobei das Substrat 201 ein Trägermaterial repräsentiert, auf welchem ein oder mehrere Mikrostrukturbauelemente, etwa integrierte Schaltungen, während einer gewissen Fertigungsphase ausgebildet sind, in der die Einführung einer Implantationssorte beispielsweise im Hinblick auf das Dotieren spezieller Halbleitergebiete, das Modifizieren der Molekularstruktur von Bauteilgebieten und dergleichen erforderlich ist. Wie zuvor erläutert ist, wird in einigen anschaulichen Ausführungsformen der Betriebsmodus der Implantationsanlage 100 als ein Modus mit „maximaler Auslastung” ausgewählt, um damit einen hohen Durchsatz an Produkten zu erreichen, wie dies mit der Kapazität der Anlage 200 und mit entsprechenden Transportmechanismen (nicht gezeigt) zum Austausch von Substrat 210 mit einer entsprechenden Fertigungsumgebung erforderlich ist. Ferner wird in einigen anschaulichen Ausführungsformen die Implantationsanlage 200 im Wesentlichen ausschließlich auf der Grundlage eines geeigneten Halogenanteils betrieben, um die Strahlführungsleitung 204 und andere Komponenten, etwa die Ionenquelle 201 im Hinblick auf das unerwünschte Abscheiden von Materialien, etwa Wolfram und dergleichen, „permanent” zu konditionieren. In anderen anschaulichen Ausführungsformen wird die Implantationsanlage 200 zumindest zeitweilig in einem entsprechenden „in-situ” Reinigungsmodus betrieben, in welchem ein geeigneter Halogenanteil in dem Quellengas 223a vorgesehen wird.
In der folgenden Beschreibung sei angenommen, dass ein entsprechender in-situ-Reinigungsmodus auszuführen ist. Somit wird für eine erforderliche Implantationssorte, die in gewisse Bereiche des Substrats 210 einzuführen ist, etwa ein p-Dotiermittel, n-Dotiermittel, inerte Sorten, etwa Xenon, Argon, und dergleichen oder andere Komponenten, eine geeignete „Basisgaskomponente” zu der Mischeinheit 223 zugeführt und bearbeitet, um die gewünschte Halogen-Konzentration zu erhalten. Beispielsweise werden Gaskomponenten, etwa Borfluorid (6F₃), etwa Kohlenstofffluord (CF₄), Antimonchlorid (SbCl₅), Indiumchlorid (InCl₃) und dergleichen häufig in einer Vielzahl von Halbleiterfertigungsabläufen eingesetzt, wobei die Gaskomponenten an sich einen Anteil an Halogensorten aufweisen, der größer als 2:1 ist, wodurch zu einer erhöhten Kontamination der Strahlführung 204 und anderer damit in Beziehung stehender Komponenten der Implantationsanlage 200 beigetragen wird, wie dies zuvor beschrieben ist. Wenn beispielsweise Borionen oder Borfluoridionen (BF₂ ⁺) in das Substrat 201 einzubringen sind, wird BF₃ durch die Einheit 221 zu der Mischeinheit 223 zugeführt, wobei das (atomare) Verhältnis von Halogen, d. h. Fluor, zu nicht-Halogen, d. h. Bor 2:1 ist, was zu einer unerwünschten Kontamination der Anlage 200 führt. Folglich wird die Gaszufuhr 222 aktiviert, um eine geeignete Gaskomponente zum Verringern des Verhältnisses zuzuführen, um damit ein geeignetes Betriebsverhältnis zu erhalten, wie dies für den in-situ-Reinigungsmodus erforderlich ist. Zu diesem Zweck können selbst halogenenthaltende Gaskomponenten durch die Einheit 222 zugeführt werden, solange insgesamt das Gesamtatomverhältnis auf einen Pegel von ungefähr 2:1 oder weniger oder bei ungefähr 66 Atomprozent oder weniger gehalten wird.
In einigen anschaulichen Ausführungsformen wird die „Verdünnung” des halogenenthaltenden Gases, das von der Einheit 221 zugeführt wird, auf der Grundlage von im Wesentlichen Halogenfreien Gaskomponenten erreicht, etwa von Argon, Kohlendioxid, Sauerstoff, Xenon und dergleichen, wobei der Begriff „im Wesentlichen Halogenfreie Gaskomponente” in dem zuvor definierten Sinne zu verstehen ist. Beispielsweise kann durch das Vorsehen der Gaskomponenten durch die Zufuhr 221, 222 mit einem gesteuerten Wert an Mol/Zeiteinheit oder gesteuerten Werten von Standardkubikzentimeter pro Minute (sccm) der Anteil an Halogensorte, beispeilsweise des Fluors (BF₃) effizient auf einen geeigneten Wert eingestellt werden, um die gewünschte reinigende Wirkung zu erreichen. Beispielsweise wird durch das Zuführen von Argon und BF₃ mit im Wesentlichen identischen Durchflussraten das Verhältnis von Fluor zu nicht-Fluorsorten bei ungefähr 2:3 gehalten, woraus sich die gewünschte reinigende Wirkung oder zumindest eine deutlich geringere Kontamination von Komponenten der Implantationsanlage 200 ergibt.
Somit kann nach dem Zuführen des Quellengases 223a mit einem Halogenanteil in dem zuvor spezifizierten Bereich eine entsprechende Plasmaumgebung in der Ionenquelle 201 eingerichtet werden und entsprechende Ionensorten werden die Strahlführungsleitung 204 hineinbeschleunigt, in der eine weitere Beschleunigung oder Abbremsung stattfindet, abhängig von den Prozesserfordernissen. Schließlich wird nach dem „Filtern” des Ionenstrahles und Führen des Strahls durch die Strahloptik 205, 208 ein gewünschter Strahl an Ionen entsprechend dem spezifizierten Prozessrezept bereitgestellt, d. h. eine spezielle Art an Ionen wurde ausgewählt, die mit einer spezifizierten Implantationsenergie bereitstellt werden, wobei die Implantationsdosis durch den Strahlstrom und die Bestrahlungszeit eingestellt wird. Somit kann für eine Vielzahl „konventioneller” Quellengase, wie sie zuvor spezifiziert sind, eine geeignete Verringerung des Anteils an Halogensorten, etwa von Fluor und Chlor, auf der Grundlage von beispielsweise Argon, Kohlendioxid, bewerkstelligt werden, die in geeigneter Weise in der Mischeinheit 223 kombiniert werden, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, die Substrat 210 zu bearbeiten und gleichzeitig die Implantationsanlage 200 zu konditionieren. 2b zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines Mikrostrukturbauelements 211, das über dem Substrat 210 ausgebildet ist. In einer anschaulichen Ausführungsform repräsentiert das Mikrostrukturbauelement 211 ein Halbleiterbauelement mit einem Halbleitergebiet 214, in welchem zumindest lokal eine Kristallstruktur zeitweilig geschädigt oder im Wesentlichen vollständig zerstört wird, um damit im Wesentlichen amorphisierte Bereiche 212 vorzusehen. Beispielsweise können die Bereiche 212 zumindest teilweise Drain- und Sourcegebiete eines Feldeffekttransistors 213 repräsentieren, der eine Implantationsmaske 215, etwa eine Gateelektrodenstruktur und dergleichen aufweist. Typischerweise wird das Mikrostrukturbauelement 211 auf der Grundlage einer speziellen Fertigungssequenz hergestellt, in der eine große Anzahl einzelner Prozessschritte enthalten sind, wobei an gewissen Punkten des Gesamtfertigungsablaufes ein Implantationsprozess erforderlich ist. Zu diesem Zweck wird ein geeignetes Prozessrezept eingerichtet und ist an der Implantationsanlage 200 verfügbar, wenn das Substrat 210 darin zu bearbeiten ist. In der gezeigten Ausführungsform ist ein Implantationsprozess 230 so gestaltet, dass die im Wesentlichen amorphisierten Bereiche 212 in dem Halbleiterbetrieb 214 auf der Grundlage einer inerten Sorte erzeugt werden, das in einer anschaulichen Ausführungsform eine Xenonsorte, beispielsweise in Form einer doppeldionisierten oder einfach ionisierten Sorte. In diesem Falle wird die Implantationsanlage 200 so betrieben, dass der Implantationsprozess 230 gemäß den spezifizierten Parameter ausgeführt wird, beispielsweise auf der Grundlage einer gewünschten Implantationsenergie, wodurch im Wesentlichen die Eindringtiefe der Xenonsorte in die Schicht 214 festgelegt wird, wodurch somit im Wesentlichen die Tiefe der im Wesentlichen amorphisierten Bereiche 212 bestimmt wird, und wodurch auch die Implantationsdosis festgelegt wird. Während des Implantationsprozesses 230 wird Xenonfluorid (Xe₂) in der Ionenequelle 201 ionisiert, wie dies zuvor erläutert ist, wobei der Anteil an Fluorsorte zu nicht-Fluorsorte 2:1 beträgt, d. h. ungefähr 66 Atomprozent des Quellengases wird durch eine Halogensorte repräsentiert, wodurch für die gewünschte konditionierende Wirkung der Implantationsanlage 200 gesorgt wird, wie dies zuvor erläutert ist. Somit kann durch das geeignete Einstellen der Anlagenkonfiguration die Xe⁺ oder Xe⁺⁺ Ionensorte ausgewählt und in die Schicht 214 eingebracht werden, wodurch die im Wesentlichen amorphisierten Bereiche 212 geschaffen werden. Beispielsweise wird in modernen Halbleiterbauelementen die Amorphisierung von Bereichen der Drain- und Source-Bereiche, was häufig auch als Voramorphisieren bezeichnet wird, vorteilhaft eingesetzt, um die Implantationsanlage zu reinigen, wobei gleichzeitig ein erforderlicher Fertigungsprozessschritt in der Anlage ausgeführt wird. Beispielsweise kann der Ionenbeschuss mit Xe-Ionen zum Verbessern des Einbaus von eigentlichen Dotierstoffmitteln in die Drain- und Sourcegebiete, das Erzeugen von Verformung darin durch Rekristallisieren der amorphisierten Bereiche unter speziellen Bedingungen, das Modifizieren der Molekularstruktur von Materialien und dergleichen verwendet werden.
In anderen anschaulichen Ausführungsformen wird der Implantationsprozess 230 so gestaltet, dass die Materialeigenschaften des Mikrostrukturbauelements 211 modifiziert werden, beispielsweise das Entspannen einer internen Verspannung von stark verspannten dielektrischen Materialien, die typischerweise für Verformungserzeugungstechniken bei der Verbesserung der Gesamttransistoreigenschaften in modernsten Bauelementen eingesetzt werden. Auch in diesem Falle kann eine Xenon-Ionensorte vorteilhaft verwendet werden, wobei gleichzeitig die Implantationsanlage wieder aufbereitet wird.
2c zeigt schematisch das Substrat 210 während des Implantationsprozesses 230 gemäß noch weiterer anschaulicher Ausführungsformen. Wie gezeigt, umfasst das Mikrostrukturbauelement 211 ein Transistorelement 213 mit einer Gateelektrodenstruktur 215, wobei Drain- und Sourcegebiete 216 in dem Halbleitergebiet 214 während des Implantationsprozesses 230 gebildet werden und wobei der Prozess mehrere individuelle Implantationsschritte aufweist, wovon zumindest einer auf der Grundlage eines geeignet vorbereiteten Quellengases 223a ausgeführt wird, wie es zuvor beschrieben ist. in der gezeigten Ausführungsform repräsentiert der Transistor 213 einen p-Transistor, in welchem eine Borsorte, beispielsweise in Form von B⁺ oder BF₂ ⁺ eingeführt wird. In diesem Falle wird der Implantationsprozess 230 auf der Grundlage von Gaskomponenten BF₃ und Argon, Kohlendioxid und dergleichen ausgeführt, wobei diese Komponenten durch die Einheiten 221, 222 zugeführt werden, wie dies zuvor erläutert ist. Während des Erzeugens von Ionen in dem geeignet eingerichteten Plasma in der Ionenquelle 201 wird der Anteil der Fluorsorte bei ungefähr 66 Atomprozent oder weniger gehalten, wodurch durch die gewünschte in-situ-Konditionierung oder Reinigung gesorgt wird.
Wenn in ähnlicher Weise der Einbau anderer Sorten, etwa Argon oder Fluor erforderlich ist, kann die CF₄ in Verbindung mit einer oder mehreren im Wesentlichen Halogenfreien Komponente angewendet werden, die so gemischt werden, dass ein Anteil von ungefähr 66 Atomprozent Fluor im Hinblick au die gesamte Quellengaszusammensetzung erreicht wird. In ähnlicher Weise wird durch Verwenden von SbCl₅ in dem Implantationsprozess 230 der geringere Halogenanteil erreicht, indem diese Gaskomponente in geeigneter Weise verdünnt wird bis der Gesamtanteil des Chlors im Hinblick auf die gesamte Gaszusammensetzung ungefähr 66 Atomprozent oder weniger beträgt. Beispielsweise kann durch Kombinieren eines Mols an SbCl₅ mit einem Mol Stickstoff ein Anteil von 5:3 von Chlor in Bezug auf nicht-Chlorsorten erreicht werden, wodurch eine Mischung erreich wird, die für das Erzielen der gewünschten Reinigungswirkung geeignet ist. In ähnlicher Weise wird unter Anwendung InCl₃ eine Kombination mit einer verdünnenden Komponente, etwa Argon, Stickstoff, Kohlendioxid, und dergleichen eine geeignete konditionierende Wirkung erreicht, indem der Chloranteil bei ungefähr 66 Atomprozent oder weniger im Hinblick auf die gesamte Quellengaszusammensetzung gehalten wird. Beispielsweise wird das Mischen eines Mols an Cl₃ mit einem Mol an Argon zu einer geeigneten Zusammensetzung.
Es sollte beachtet werden, das andere Mischverhältnisse verwendet werden können, solange das Betriebsverhältnis von Halogen zu nicht-Halolgenitsorte 2:1 oder weniger oder der Anteil an Halogen ungefähr 66 Atomprozent oder weniger beträgt.
2d zeigt schematisch eine Fertigungsumgebung 250 mit der Implantationsanlage 200, wie sie zuvor beschrieben ist, wobei mehrere Substrate 210a, ..., 210d in der Anlage 200 gemäß einem entsprechenden Fertigungsablauf für Substrate 210a, ..., 210d zu bearbeiten sind. D. h., jedes dieser Substrate 210 besitzt eine zugeordnete Fertigungssequenz, die den Einbau einer Implantationssorte an speziellen Punkten des Gesamtfertigungsablaufs erfordert. In anderen Fällen repräsentieren die Substrate 210a, ..., 210d Substrate der gleichen Produktart während unterschiedlicher Fertigungsphasen, so dass unterschiedliche Implantationsrezepte an den Substraten 210a, ..., 210d anzuwenden sind. Des weiteren umfasst die Fertigungsumgebung 250 eine Disponiereinheit 253, die einen beliebigen geeigneten Mechanismus repräsentiert, um Substrate der Implantationsanlage 200 mittels einer geeignet gestalteten Transporteinrichtung 254 zuzuführen. D. h., die Disponiereinheit 253 ist ausgebildet, Substrate 210 geeignet so vorzusehen, dass dies mit dem Gesamtablaufsteuererfordernissen der Fertigungsumgebung 250 verträglich ist und ferner auch mit den gewünschten Anlagenleistungsverhalten der Implantationsanlage 200 verträglich ist, beispielsweise im Hinblick auf den Gesamtdurchsatz der Anlage. Des weiteren ist die Implantationsanlage 200 mit geeigneten Rezeptrezepten 251 verknüpft, die in geeigneter Weise beim Bearbeiten einer gewissen Art an Substraten 210a, ..., 210d aufgerufen werden. D. h., während gewisser Phasen des Gesamtfertigungsablaufs ist die Implantation gewisser Sorten, etwa Dotiermittel und dergleichen, unter spezifizierten Implantationsparametern erforderlich, wobei die Disponiereinheit 253 in geeigneter Weise die Zufuhr der Substrate regelt, so dass dies mit dem tatsächlich eingestellten Rezept verträglich ist, um damit die Häufigkeit von Rezeptänderungen zu verringern. In anderen Fällen wird ein geeignetes Rezept 251 beim Eintreffen einer Gruppe aus Substraten 210a, ..., 210d in Abhängigkeit von der Gesamtprozessstrategie aufgerufen. In einer anschaulichen Ausführungsform umfasst zusätzlich die Umgebung 250 eine Zustandsüberwachung 252, die Information im Hinblick auf den Status der Implantationsanlage 200 liefert, beispielsweise in Bezug auf den Reinigungsstatus der Anlage 200. D. h., die Zustandsüberwachung liefert Information, ob die Konditionierung der Implantationsanlage 200 erforderlich ist oder nicht, wobei diese Information beispielsweise durch Erkennen des aktuellen Status spezielle Komponenten der Implantationsanlage 200 ermittelt werden kann und/oder durch Zuführen externer Statusinformationen, beispielsweise zur Anzeige des Erfordernisses einer Konditionierbehandlung in regelmäßigem Abstand und dergleichen. in einer anschaulichen Ausführungsform ist, wie in 2d gezeigt ist, die Zustandsüberwachung 252 funktionsmäßig mit der Disponiereinheit 253 verbunden, um in geeigneter Weise das Eintreffen von Substraten 210 an der Implantationsanlage 200 zu koordinieren, wodurch die Bearbeitung der Substrate 210 auf der Grundlage eines in-situ-Reinigungsmodus möglich ist, wie dies zuvor beschrieben ist.
D. h., unter gewissen Umständen ist es nicht wünschenswert, die Implantationsanlage 200 auf der Grundlage eines in-situ-Reinigungsmodus in permanenter Weise zu betreiben, sondern ein entsprechender Modus wird aufgerufen, wenn ein gewünschtes Funktionsverhalten der Implantationsanlage 200 gewünscht wird. In diesem Falle kann nach dem Empfangen einer entsprechenden Angabe durch die Zustandsüberwachung 252 die Disponiereinheit 253 geeignete Substrate auswählen, die daher der Implantationsanlage 200 mit erhöhter Priorität zugeführt werden, um damit eine in-situ-konditionellen Implantationsprozess auszuführen. Wenn beispielsweise zumindest einige der Substrate 210a, ... 210d eine Amorphisierungsimplantation benötigen oder eine andere Behandlung auf der Grundlage einer Xenonsorte, kann die damit verknüpfte in-situ-Reinigungswirkung, die damit verknüpft ist, vorteilhaft zum Konditionieren der Anlage 200 während einer geeigneten Phase eingesetzt werden, indem diesen Substraten Priorität eingeräumt wird, wenn das Erfordernis für eine Konditionierung erkannt wird. In ähnlicher Weise können andere in-situ-Reinigungsimplantationsmodi aufgerufen werden, beispielsweise nach dem Betreiben der Implantationsanlage 200 in einem im Wesentlichen „konventionellen” Modus, wodurch die Anlage 200 ebenfalls konditioniert wird, ohne im Wesentlichen den Gesamtfertigungsablauf zu unterbrechen, wodurch daher zu einer geringeren Durchlaufzeit und reduzierten Produktionskosten beigetragen wird.
Es gilt also: Die vorliegende Offenbarung betrifft einen in-situ-Reinigungsmodus zum Betreiben von Implantationsanlagen während einer Fertigungssequenz zur Herstellung von Mikrostrukturbauelementen, etwa integrierten Schaltungen, indem eine geeignete Mischung aus Halogensorten und nicht-Halogensorten in dem Quellengas der Implantationsanlage verwendet wird, während tatsächlich Produkte bearbeitet werden. Zu diesem Zweck wird der Anteil einer Halogensorte bei ungefähr 66 Atomprozent oder weniger im Hinblick auf die Gesamtzusammensetzung des Quellengases gehalten, wodurch für die gewünschte konditionierende Wirkung gesorgt wird. Dies kann bewerkstelligt werden, indem halogenenthaltende Gaskomponenten „verdünnt” werden, wenn der anfängliche Anteil einer Halogensorte zu hoch ist. Andererseits können Implantationsquellengase, die anfänglich nicht eine ausreichende Menge an Halogen enthalten, mit einer halogenenthaltenden Gaskomponente gemischt werden, um damit eine geeignete Zusammensetzung des Quellengases zu erhalten. Folglich können vorausschauende Wartungsmaßnahmen von Implantationsanlagen reduziert werden, wodurch der Gesamtdurchsatz der Implantationsanlage erhöht wird, wenn diese zumindest zeitweilig in einem in-situ-Reinigungsmodus betrieben wird.
Weitere Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Offenbarung werden für den Fachmann angesichts dieser Beschreibung offenkundig. Daher ist diese Beschreibung als lediglich anschaulich und für die Zwecke gedacht, dem Fachmann die allgemeine Art und Weise des Ausführens der hierin offenbarten Prinzipien zu vermitteln. Selbstverständlich sind die hierin gezeigten und beschriebenen Formen als die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zu betrachten.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Mikrostrukturprodukts, wobei das Verfahren umfasst: Erzeugen von Ionen aus einem Quellengas in einer Plasmaumgebung, wobei das Quellengas eine Halogensorte aufweist, und wobei ein Verhältnis der Halogensorte zu einer nicht-Halogensorte des Quellengases im Betrieb 2:1 oder weniger beträgt; Beschleunigen der Ionen in eine Strahlführungsleitung hinein; und Implantieren zumindest eines Teils der Ionen in ein Material, das über oder in einem Substrat, das das Mikrostrukturprodukt in einer Zwischenfertigungsphase aufweist, ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Implantieren des mindestens einen Teils der Ionen umfasst: Auswählen einer Energie und einer Dosis des mindestens einen Teils der Ionen derart, das eine amorphisierende Wirkung in dem Material erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Quellengas Xenonfluorid (XeF₂) und wobei der mindestens eine Teil der Ionen Xenonionen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Verarbeiten des Quellengases zur Erzeugung der Ionen durch Zuführen einer ersten Gaskomponente, die die Halogensorte enthält, und Einstellen des Betriebsverhältnisses durch Zuführen einer zweiten Gaskomponente, die eine nicht-Halogensorte aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die erste Gaskomponente Borfluorid (BF₃) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die erste Gaskomponente Kohlenstofftetafluorid (CF₄) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die erste Gaskomponente Antimonpentachlorid (SbCl₅) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die erste Gaskomponente Indiumchlorid (InCl₃) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die zweite Gaskomponente Argon und/oder Stickstoff und/oder Kohlendioxid aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Mikrostrukturprodukt eine integrierte Schaltung repräsentiert.
Verfahren zum Konditionieren einer Implantationsanlage, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Quellengases mit einem Anteil an Hologensorte von ungefähr 66 Atomprozent oder weniger; und Betreiben der Implantationsanlage unter Anwendung des Quellengases.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei Betreiben der Implantationsanlage umfasst: Implantieren einer Ionensorte in ein Substrat, auf dem ein Mikrostrukturbauelement in einer Zwischenfertigungsphase ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei Implantieren der Ionensorte umfasst: Bilden eines im Wesentlichen amorphisierten Bereichs in einem Halbleitergebiet des Mikrostrukturbauelements.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der im Wesentlichen amorphisierte Bereich zumindert teilweise einem Drain- und Sourcebereich eines Feldeffekttransistors des Mikrostrukturbauelements entspricht.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Quellengas Xenonfluorid (Xe₂) aufweist und die Ionensorte eine Xenonsorte ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei Implantieren der Ionensorte umfasst: Einführen einer Dotierstoffsorte zur Bildung von Transistoraktivgebieten in dem Mikrostrukturbauelement.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Quellengas CF₄ und BF₃ und SbCl₅ und/oder InCl₃ aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner umfasst: Zuführen zumindest eines im Wesentlichen halogenfreien Gases, um das Verhältnis einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die mindestens eine im Wesentlichen halogenfreie Gaskomponente Argon (Ar) und/oder Stickstoff (N₂) und/oder Kohlendioxid (CO₂) umfasst.
Verfahren zur Bearbeitung von Substraten mit Mikrostrukturbauelementen, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen eines Reinigungsstatus einer Implantationsanlage, die zum Ausführen mindestens eines Implantationsprozesses eines Fertigungsablaufs zur Herstellung der Mikrostrukturbauelemente verwendet wird; und zumindest wenn der Reinigungsstatus angibt, dass eine Reinigung erforderlich ist, Bearbeiten mindestens einiger Substrate in der Implantationsanlage auf der Grundlage eines Quellengases mit einem Halogen.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei ein Verhältnis von Halogensorte zu nicht-Halogensorte des Quellengases ungefähr 2:1 oder weniger beträgt.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei Verarbeiten zumindest einiger der Substrate umfasst: Ausführen eines Amorphisierungsprozesses an kristallinen Gebieten der Mikrostrukturprodukte.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei Verarbeiten zumindest einiger Substrate umfasst: Bilden von Drain- und Source-Gebieten von Feldeffekttransistoren.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Quellengas XeF₂ und/oder BF₃ und/oder CF₄ und/oder SbCl₅ und/oder InCl₃ umfasst.
Verfahren nach Anspruch 24, das ferner umfasst: Einstellen des Verhältnisses durch Hinzufügen von Argon (Ar) und/oder Stickstoff (N₂) und/oder Kohlendioxid (CO₂) zu dem Quellengas.
Verfahren nach Anspruch 20, das ferner umfasst: Ausführen eines Ionenimplantationsprozesses an zusätzlichen Substraten unter Anwendung der Implantationsanlage.