專利名稱：等離子體沉浸離子注入工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例通常關(guān)于半導(dǎo)體制造工藝及組件之領(lǐng)域，尤其關(guān)于通過(guò)等
離子體沉浸離子注入工藝(plasma immersion ion implantation process)而將離 子注入至基板中的方法。
背景技術(shù)：
集成電路可包含百萬(wàn)個(gè)以上形成在基板上且彼此于電路內(nèi)協(xié)同執(zhí)行各種 功能的微型電子場(chǎng)效晶體管(例如，互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)場(chǎng)效 晶體管)。一 CMOS晶體管包括位于源極及漏極區(qū)域之間的柵極結(jié)構(gòu)，該源 極及漏極區(qū)域形成在基板中。該柵極結(jié)構(gòu)一般包括一柵極電極及一柵極電介質(zhì) 層。該柵極電極位在該柵極電介質(zhì)層上方，以控制柵極電介質(zhì)層下方信道區(qū)域 內(nèi)電荷載子的流動(dòng)，信道區(qū)域形成在源極及漏極區(qū)域之間。
一離子注入工藝典型地用來(lái)將離子注入且慘雜至基板內(nèi)，從而在基板上形 成具有欲求(deseed)的輪廓與濃度的柵極與源漏極結(jié)構(gòu)。在離子注入工藝期 間，不同的工藝氣體或氣體混合物可用以提供離子源物種。當(dāng)工藝氣體被供應(yīng) 至離子注入處理腔室內(nèi)時(shí)，可以生成RF功率以產(chǎn)生等離子體，而促使工藝氣 體中離子解離以及將經(jīng)解離的離子朝向且進(jìn)入基板表面加速。在等離子體解離 期間會(huì)形成雜質(zhì)(例如經(jīng)解離的離子物種結(jié)合的副產(chǎn)物)，并且其會(huì)隨著欲求 的離子被驅(qū)入與/或注入基板內(nèi)，因而污染了基板中的結(jié)構(gòu)。這些非欲求 (imdesired)的離子物種也會(huì)改變基板上所形成結(jié)構(gòu)的濃度、輪廓、尺寸與離 子分布，因而不利地影響了整體電子組件性能。
所以，亟需提供一種改良的離子注入工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明揭示一種用以通過(guò)一等離子體沉浸離子注入工藝將離子注入到一
基板內(nèi)的方法。在一實(shí)施例中，用以將離子注入到基板內(nèi)的方法包括提供一
5基板至一處理腔室內(nèi)；供應(yīng)一氣體混合物到該腔室內(nèi)，其中該氣體混合物包括 一反應(yīng)氣體與一還原氣體；以及將來(lái)自該氣體混合物的離子注入到該基板內(nèi)。
在另一實(shí)施例中，用以將離子注入到基板內(nèi)的方法包括提供一基板至一 處理腔室內(nèi)；供應(yīng)一氣體混合物到該腔室內(nèi)，其中該氣體混合物包括一及:應(yīng)氣 體與一含氫還原氣體；以及將來(lái)自該氣體混合物的離子注入到該基板內(nèi)。
在又另一實(shí)施例中，用以將離子注入到基板內(nèi)的方法包括提供一基板至 一處理腔室內(nèi)；供應(yīng)一氣體混合物到該腔室內(nèi)，其中該氣體混合物包括一反應(yīng) 氣體與一含氫還原氣體，該含氫還原氣體選自包含SiHU、 B2H6、 NHs與H2的 群組；施加一RF功率以形成一等離子體；將該氣體混合物解離成多個(gè)離子物 種，其中來(lái)自該還原氣體的離子物種與一第一部分離子物種發(fā)生反應(yīng)，并將副
產(chǎn)物泵送出該腔室；以及將來(lái)自該氣體混合物的一第二部分離子物種植入注入 到該基板內(nèi)。


本發(fā)明之前述特征、詳細(xì)說(shuō)明可以通過(guò)參照實(shí)施例而加以詳細(xì)地了解，其 中一些實(shí)施例被繪示在附圖中。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，附圖僅繪示出本發(fā)明的
典型實(shí)施例且因此不被視為會(huì)限制本發(fā)明范圍，本發(fā)包含其它等效實(shí)施例。 圖1A-1B繪示適于實(shí)施本發(fā)明的等離子體沉浸離子注入工具的一實(shí)施例。 圖2繪示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例用于等離子體沉浸離子注入工藝的方法的
流程圖。
為了有助于了解，盡可能在附圖中使用相同的組件符號(hào)。 一實(shí)施例的構(gòu)件 與特征可以有益地被并入其它實(shí)施例中而無(wú)須贅述。
然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，附圖僅繪示出本發(fā)明的示范性實(shí)施例且因此不被視 為會(huì)限制本發(fā)明范圍，本發(fā)包含其它等效實(shí)施例。 主要組件符號(hào)說(shuō)明
102腔室本體 106基板 124底部 128基板支撐組件 132 抽吸口
100 104 122 126 130
等離子體反應(yīng)器
工藝區(qū)域
側(cè)壁
頂部
氣體散布板134真空泵136節(jié)流閥
140導(dǎo)管140，導(dǎo)管
140a第一端140a,笛_^嘗 弟 乂而
140b'第二端140b，a^y ~■ 一山 弟一頓
142心142，心
144線圈144'線圈
146功率產(chǎn)生器146，功率產(chǎn)生器
148匹配電路148，匹配電路
150環(huán)150，環(huán)
152氣體源154偏功率產(chǎn)生器
156匹配電路190等離子體源
192開口194開口
196開口198開口
200方法
202提供基板至等離子體沉浸處理腔室內(nèi) 204供應(yīng)包括反應(yīng)氣體與還原氣體的氣體混合物到處理腔室內(nèi) 206執(zhí)行等離子體沉浸離子注入工藝，以將來(lái)自氣體混合物的離子注入 到基板內(nèi)
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供用以通過(guò)等離子體沉浸離子注入工藝而將離子注入至基板內(nèi) 的方法。在一實(shí)施例中，離子注入工藝是透過(guò)供應(yīng)含有反應(yīng)氣體與還原氣體的 氣體混合物至處理腔室來(lái)執(zhí)行。一等離子體被產(chǎn)生以將來(lái)自氣體混合物的離子 解離，從而形成朝著基板被加速且被注入至基板內(nèi)的離子源，其中該基板具有 欲求的偏壓。供應(yīng)的氣體混合物提供不同的離子物種，因而提供了特定經(jīng)解離 的離子，其交互作用反應(yīng)且/或與副產(chǎn)物結(jié)合而接著被泵送出處理腔室。特定 離子的交互作用反應(yīng)與/或結(jié)合可避免非欲求離子隨著欲求離子一起被注入基 板內(nèi)。
圖1A繪示一等離子體反應(yīng)器100，其可用來(lái)實(shí)施根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的 離子注入工藝?？蓪?shí)施工藝的一適當(dāng)反應(yīng)器為可從美國(guó)加州圣大克勞拉市(Santa Clara)的應(yīng)用材料公司(Applied Materials, Inc.)獲得的？3〗@反應(yīng)器。 本文敘述的方法可以被實(shí)施在其它適用的等離子體反應(yīng)器中，包括來(lái)自其它制 造商的等離子體反應(yīng)器。
等離子體反應(yīng)器100包括一腔室本體102，腔室本體102具有底部124、 頂部126、與圍繞工藝區(qū)域104的側(cè)壁122。 一基板支撐組件128由腔室本體 102的底部124所支撐，且適于接收基板106以進(jìn)行處理。 一氣體散布板130 耦接至腔室本體102的頂部126，且面對(duì)基板支撐組件128。 一抽吸口 132被 定義在腔室本體102中，并耦接至真空泵134。真空泵134經(jīng)由一節(jié)流閥136 耦接至抽吸口 132。 一氣體源152耦接至氣體散布板130，以供應(yīng)在基板106 上執(zhí)行工藝所需要的氣體前驅(qū)物化合物。
圖1A繪示的反應(yīng)器100更包括一等離子體源190，在圖1B中顯示較為 清楚。等離子體源190包括一對(duì)分離的外部再進(jìn)入導(dǎo)管140、 140'，外部再進(jìn) 入導(dǎo)管140、 140'裝設(shè)在腔室本體102的頂部126外面而彼此橫切(或如同圖 1B中示范性實(shí)施例所繪示的彼此正交)。第一外部再進(jìn)入導(dǎo)管140具有一第一 端140a，其經(jīng)由形成在頂部126中的開口 198耦接至腔室本體102中工藝區(qū) 域104的第一側(cè)內(nèi)。 一第二端140b具有耦接至工藝區(qū)域104的第二側(cè)內(nèi)的開 口 196。第二外部再進(jìn)入導(dǎo)管140b具有一第一端140a，與一第二端140b，，第 一端140a，具有耦接至工藝區(qū)域104的第三側(cè)內(nèi)的開口 194，第二端140b，具有 耦接至工藝區(qū)域104的第四側(cè)內(nèi)的開口 192。在一實(shí)施例中，第一與第二外部 再進(jìn)入導(dǎo)管140、 140'被建構(gòu)成彼此正交，從而使每一外部再進(jìn)入導(dǎo)管140、 140，的兩端140a、 140a，、 140b、 140b，在腔室本體102的頂部126周圍相隔約 90度。外部再進(jìn)入導(dǎo)管140、 140'的正交組態(tài)使得等離子體源能均勻地被散布 在工藝區(qū)域104中。第一與第二外部再進(jìn)入導(dǎo)管140、 140'可被建構(gòu)成能在工 藝區(qū)域104內(nèi)提供均勻等離子體散布的其它散布形式。
磁性可穿透的環(huán)面芯142、 142'圍繞一部分相應(yīng)的外部再進(jìn)入導(dǎo)管140、 140，真中之一。導(dǎo)電線圈144、 144，經(jīng)由各自的阻抗匹配電路或構(gòu)件148、 148， 耦接至各自的RF等離子體源功率產(chǎn)生器146、146，。每一外部再進(jìn)入導(dǎo)管140、 140'為分別被絕緣環(huán)150、 150'干擾的中空導(dǎo)電管子，其中該些絕緣環(huán)150、 150'干擾各個(gè)外部再進(jìn)入導(dǎo)管140、 140，的兩端140a、 140b (與140a，、 140b，) 之間的一連續(xù)電性路徑。基板表面的離子能量是由一 RF等離子體偏功率產(chǎn)生器154來(lái)控制，其中該RF等離子體偏功率產(chǎn)生器154經(jīng)由一阻抗匹配電路或 構(gòu)件156耦接至基板支撐組件128。
再參照?qǐng)D1A，包括來(lái)自工藝氣體源152的氣體化合物的工藝氣體經(jīng)由上 方氣體散布板130被導(dǎo)入工藝區(qū)域104。 RF源等離子體功率146從功率施用 器142、 144耦接至導(dǎo)管140內(nèi)所供應(yīng)的氣體，其建立了一第一封閉環(huán)面 (torroidal)路徑中的循環(huán)等離子體流，其中該第一封閉環(huán)面路徑包括外部再 進(jìn)入導(dǎo)管140與工藝區(qū)域104。而且，RF源功率146'可以從其它功率施用器 142，、 144，耦接至第二導(dǎo)管140，中的氣體，其建立了與第一封閉環(huán)面路徑橫切 (例如正交)的一第二封閉環(huán)面路徑中的循環(huán)等離子體流。第二環(huán)面路徑包括 第二外部再進(jìn)入導(dǎo)管140'與工藝區(qū)域104。每一路徑中的等離子體流在各自 RF源功率產(chǎn)生器146、 146'的頻率下振蕩(例如，相反的方向)，其中該兩頻 率可以相同或稍微彼此偏移。
在一實(shí)施例中，工藝氣體源152提供不同的工藝氣體，這些氣體可用來(lái)提 供被注入基板106內(nèi)的離子。適當(dāng)?shù)墓に嚉怏w實(shí)例包括有B2H6、 BF3、 SiH4、 SiF4、 PH3、 P2H5、 P03、 PF3、 PFs與CF4等。每一等離子體源功率產(chǎn)生器146、 146'的功率被操作成使得其結(jié)合效果能夠有效率地將從工藝氣體源152供應(yīng)的 工藝氣體解離，并且在基板106的表面產(chǎn)生欲求的離子通量(ion flux)。 RF 等離子體偏功率產(chǎn)生器154的功率被控制在經(jīng)選擇的位準(zhǔn)，在此位準(zhǔn)從工藝氣 體解離的離子可以朝向基板表面被加速且被注入到基板106表面下一欲求深 度而具有欲求離子濃度。例如，通過(guò)相對(duì)低的RF功率(例如低于約50eV)， 可以獲得相對(duì)低的等離子體離子能量。經(jīng)解離而具有低離子能量的離子可以被 注入到基板表面下約0埃與100埃之間的淺深度。替代性地，經(jīng)解離而具有高 離子能量的離子是由高RF功率(例如高于約50 eV)來(lái)提供且產(chǎn)生，經(jīng)解離 而具有高離子能量的離子可以被注入到基板表面下實(shí)質(zhì)上超過(guò)100埃的深度。
經(jīng)控制的RF等離子體源功率與RF等離子體偏功率的組合可以將氣體混 合物中的離子解離，其因而在處理腔室100中具有足夠動(dòng)量且欲求的離子分 布。這些離子被偏壓，并且被朝向基板驅(qū)動(dòng)，從而將該些離子入到基板內(nèi)而在 基板表面下具有欲求的離子濃度、分布及深度。再者，來(lái)自所供應(yīng)工藝氣體之 離子物種的經(jīng)控制離子能量與不同類型有助于該些離子被注入到基板106內(nèi)， 因此在基板106上形成欲求的組件結(jié)構(gòu)(例如柵極結(jié)構(gòu)與源漏極區(qū)域)。
9圖2繪示通過(guò)等離子體沉浸離子注入工藝將離子注入到基板內(nèi)的方法200 的工藝流程圖。工藝200可以在一等離子體沉浸離子注入處理腔室內(nèi)(例如圖 1A-1B所敘述的處理腔室100)被執(zhí)行。
方法200開始于步驟202，其在處理腔室100中提供一基板。在一實(shí)施例 中，基板可以是例如氧化硅、碳化硅、結(jié)晶硅(譬如^<100>或&<111>)、伸 張硅、硅鍺、摻雜或未摻雜多晶硅、慘雜或未摻雜硅晶片、摻雜硅、鍺、砷化 鎵、氮化鎵、玻璃與藍(lán)寶石(sapphire)的材料?；蹇梢跃哂懈鞣N尺寸(例 如直徑為200mm或300mm的晶片)，以及矩形或方形面板(pane)。除非特 別指明，本文敘述的實(shí)施例與實(shí)例是實(shí)施在200 mm直徑或300 mm直徑的基 板上。在使用基板以形成柵極結(jié)構(gòu)的實(shí)施例中，可以在基板上的一柵極電介質(zhì) 層上沉積一多晶硅層。
在步驟204， 一氣體混合物被供應(yīng)至處理腔室100內(nèi)，以提供用于后續(xù)注 入工藝的離子物種?？梢詮墓に嚉怏w源152 (如圖1A所示)或以其它適當(dāng)方 式供應(yīng)氣體混合物至氣體散布系統(tǒng)130。
在一實(shí)施例中，供應(yīng)至處理腔室100內(nèi)的氣體混合物包括一反應(yīng)氣體與一 還原氣體。反應(yīng)氣體提供將被注入到基板內(nèi)的欲求離子。例如，反應(yīng)氣體可以 提供欲求離子物種的來(lái)源，諸如B、 P、 Ga、 As等，其用來(lái)在電性組件中形成 活性的摻雜質(zhì)以產(chǎn)生基板摻雜區(qū)域的欲求電性性能。在一實(shí)施例中，可以用來(lái) 提供離子物種源的反應(yīng)氣體包括BF3、 B2H6、 BC13、 P2H5、 PH3、 GaN、 AsF5、
PF3等。
在一實(shí)施例中，還原氣體可以是一含氫氣體。還原氣體是用以與除了欲求 離子物種以外的離子物種發(fā)生反應(yīng)，以避免非欲求離子隨著欲求離子被注入到
基板內(nèi)。例如，在反應(yīng)氣體是BF3氣體的實(shí)施例中，BF3氣體在后續(xù)注入工藝 會(huì)被解離(下文會(huì)更詳細(xì)討論)且產(chǎn)生BF2、 BF^+與F離子形式的副產(chǎn)物離 子物種。從還原氣體產(chǎn)生的氫原子可以有效率地與未完全解離的BS+、 BF"與/ 或BF +離子及/或副產(chǎn)物F發(fā)生反應(yīng)，其接著被泵送出腔室，因而避免了非欲 求離子物種被注入到基板內(nèi)。在一實(shí)施例中，該含氫還原氣體可以包括SiH4、 B2H6、 NH3、 H2等。
在另一實(shí)施例中，被供應(yīng)至處理腔室100內(nèi)的氣體混合物可以包括一惰性 氣體。適當(dāng)?shù)亩栊詺怏w實(shí)例包括N2、 Ar、 He、 Xe與Kr等。處理腔室100中
10的惰性氣體會(huì)促進(jìn)氣體混合物的離子轟擊(ion bombardment),從而有效率地 增加工藝氣體撞擊的可能性，可以減少離子物種的再結(jié)合。
可選地， 一含氮?dú)怏w可以隨著氣體混合物被供應(yīng)，以有助于揮發(fā)性副產(chǎn)物 的形成，其中這些揮發(fā)性副產(chǎn)物更容易被泵送出處理腔室。該含氮?dú)怏w可以包 括NO、 N02、 NH3、 N2、 >120等。在一實(shí)施例中，含氮?dú)怏w能以介于約0 seem 與約500 seem之間(例如介于約5 seem與約100 seem之間)被供應(yīng)到處理腔 室內(nèi)。
在步驟206， ^l行一等離子體沉浸離子注入工藝，以將在步驟204從氣體 混合物產(chǎn)生的離子注入到基板內(nèi)。一RF源功率被供應(yīng)，以在處理腔室100中 從氣體混合物產(chǎn)生等離子體。經(jīng)產(chǎn)生的等離子體會(huì)將腔室100中的氣體混合物 解離成離子物種。一RF偏功率可以隨著RF源功率被施加，以將從氣體混合 物解離的離子物種解離且朝向基板驅(qū)動(dòng)，并且進(jìn)入基板表面下一欲求深度。施 加到腔室100的RF源與偏功率可以被控制在一欲求的能量位準(zhǔn)，從而將離子 物種解離且摻雜成基板中欲求的濃度與深度。
在一實(shí)施例中，RF源功率可以被維持在約50瓦與約2000瓦之間。RF偏 功率可以于介于約0伏特與約12000伏特之間的RF電壓被維持在約50瓦與 約11000瓦之間。
在步驟206的等離子體沉浸離子注入工藝期間，也可以調(diào)整一些工藝參 數(shù)。在一實(shí)施例中，腔室壓力可以被維持在約4mTorr與約500 mTorr之間。 基板溫度可以被維持在約25'C與約40(TC之間。
步驟204所供應(yīng)的反應(yīng)氣體、還原氣體與惰性氣體之間的氣體混合物流速 與/或氣體混合物流量比可以經(jīng)選擇，以在各種類型氣體之間控制經(jīng)解離離子 物種的相對(duì)量。經(jīng)選擇的氣體混合物流速與/或流量比使得欲被解離的氣體混 合物在不同類型的離子物種之間具有預(yù)定的量與/或比例，從而避免在處理腔 室中產(chǎn)生過(guò)量的特定類型離子、造成不希望的副反應(yīng)與/或在基板上形成不欲 求的薄膜。例如，過(guò)量的特定類型禽子物種(例如氟或氬離子)可能會(huì)濺鍍且 轟擊基板表面，從而損壞了并粗糙化了基板表面。而且，過(guò)量的另一種類型離 子物種(例如BJly聚合物)可能無(wú)法輕易且有效率地被泵送出處理腔室，從 而累積在基板上并造成基板污染及摻雜質(zhì)輪廓改變。
在一實(shí)施例中，反應(yīng)氣體與還原氣體的流量比可以被控制在約1:0.5與約1:0.1之間。在另一實(shí)施例中，反應(yīng)氣體能以約5sccm與約600sccm之間的流 速(例如約10sccm與約400sccm之間)被注入處理腔室。含氫還原氣體能以 約0 sccm與約800 sccm之間的流速(例如約5 sccm與約500 sccm之間，諸 如，勺5sccm與約.100sccm之間)被注入處理腔室。惰性氣體能以約0 sccm與 約1200 sccm之間的流速(例如約5 sccm與約1000 sccm之間)被注入處理腔 室。
在本發(fā)明的一示范性實(shí)施例中，氣體混合物包括BF3與SiH4。如前所述， B&與SiH4氣體會(huì)被等離子體解離成B^、 BF2+、 BF22+、 F、 S產(chǎn)與lT形式的 離子物種。由SiH4提供的活性H物種會(huì)與F物種及其它經(jīng)解離的副產(chǎn)物發(fā)生 反應(yīng)，形成了HF或其它類型的揮發(fā)性物種，因此避免了F物種與其它類型的 副產(chǎn)物一起被注入到基板內(nèi)。適當(dāng)?shù)腟iH4氣體流量經(jīng)選擇，以避免過(guò)量的經(jīng) 解離的Si離子在基板表面上形成一非欲求的硅薄膜。在一實(shí)施例中，B&氣體 與SiRU氣體可以具有約1:50與約1:100之間的流量比(例如l:80)。替代性地， BF3氣體流速能以約50 sccm與約400 sccm之間來(lái)供應(yīng)，而SiH4氣體流速能以 約1 sccm與約20 sccm之間(例如5 sccm)來(lái)供應(yīng)。RF源功率可以被控制在 約100伏特與約2000伏特之間，并且RF偏功率可以被控制在約100伏特與 約12000伏特之間。
在本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例中，供應(yīng)至處理腔室100內(nèi)的氣體混合物可 以包括BF" B2H6與一含氮?dú)怏w(例如N2)。 BF3、 82116與N2氣體被等離子體 解離成83+、 BF2+、 BF22+、 F、 BxHy、 ^*與H+形式的離子物種。由82116氣體 提供的活性H物種會(huì)與F物種及其它經(jīng)解離的副產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，形成了 HF 或其它類型能被泵送出腔室的揮發(fā)性物種，因此避免了 F物種與其它類型的副 產(chǎn)物一起被注入到基板內(nèi)。不完全解離的B2H6氣體會(huì)形成BxHy形式的聚合物 氣體。從N2氣體產(chǎn)生的N離子物種可用來(lái)與聚合物氣體BxHy發(fā)生反應(yīng)，以 形成能輕易被泵送出腔室的揮發(fā)性氣體，從而避免了在基板上沉積聚合物氣體 且不利地影響組件結(jié)構(gòu)。在一實(shí)施例中，BF3氣體與B2H6氣體可以具有約1:0.01 與約1:0.5之間的流量比。替代性地，BF3氣體流速能以約50 sccm與約400 sccm 之間(例如100 sccm)來(lái)供應(yīng)，而B2H6氣體流速能以約10 sccm與約100 sccm 之間(例如10 sccm)來(lái)供應(yīng)，而N2氣體流速能以約5 sccm與約20 sccm之 間(例如10sccm)來(lái)供應(yīng)。RF源功率可以被控制在約100伏特與約1000伏特之間，并且RF偏功率可以被控制在約100伏特與約12000伏特之間。
在本發(fā)明之又另一示范性實(shí)施例中，供應(yīng)至處理腔室100內(nèi)的氣體混合物 可以包括BF3、 B2H6與SiH4。 BF3、 B2H6與SiH4氣體被等離子體解離成B3+、 BF2+、 BF22+、 F、、產(chǎn)、BxHy與H+形式的離子物種。B物種被加速且被注入到 基板內(nèi)基板表面下約10埃與約800埃之間的深度。由B2H6氣體提供的活性H 物種會(huì)與F物種及其它經(jīng)解離的副產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，形成了 HF或其它類型的揮 發(fā)性物種，因此避免了 F物種與其它類型的副產(chǎn)物一起被注入到基板內(nèi)。不完 全解離的BxHy氣體與H離子會(huì)形成能被泵送出腔室的揮發(fā)性氣體，從而避免 了在基板上沉積聚合物氣體與硅離子且不利地影響組件結(jié)構(gòu)。在一實(shí)施例中， BF3氣體、B2H6氣體與SiH4氣體可以具有約1:0.01:0.01與約1:0.1:0.01之間的 流量比。替代性地，BF3氣體流速能以約50sccm與約400sccm之間來(lái)供應(yīng)， 而B2H6氣體流速能以約10 sccm與約100 sccm之間來(lái)供應(yīng)，而SiHU氣體流速 能以約5 sccm與約20 sccm之間來(lái)供應(yīng)。RF源功率可以被控制在約100伏特 與約1000伏特之間，并且RF偏功率可以被控制在約100伏特與約12000伏 特之間。
所以，本發(fā)明提供了用以通過(guò)等離子體沉浸離子注入工藝而將離子注入到 基板內(nèi)的方法。此改良的方法得以有益地將欲求的摻雜質(zhì)量注入到基板表下欲 求的深度，而不會(huì)不利地污染或改變基板上摻雜質(zhì)離子濃度，從而在基板上形 成具有欲求的電性性能的電性組件。
雖然前述說(shuō)明是著重在本發(fā)明的實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明基本范圍下可以 構(gòu)想出本發(fā)明的其它與進(jìn)一步實(shí)施例，并且本發(fā)明范圍是由隨附申請(qǐng)專利范圍 來(lái)決定。
權(quán)利要求
1、一種用以通過(guò)一等離子體沉浸離子注入工藝將離子注入到一基板內(nèi)的方法，至少包含提供一基板至一處理腔室內(nèi)；在該腔室內(nèi)從一氣體混合物產(chǎn)生一等離子體，其中該氣體混合物包括一反應(yīng)氣體與一還原氣體；以及將來(lái)自該等離子體的離子注入到該基板內(nèi)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該反應(yīng)氣體包括B&、 B2H6、 BC13、 P2H5、 PH3、 GaN、 AsFs或PF3之中至少其一。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該還原氣體包括SiH4、 B2H6、 NH3或H2之中至少其一。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中產(chǎn)生一等離子體的步驟更包含 隨著該氣體混合物供應(yīng)一含氮?dú)怏w到該處理腔室內(nèi)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中該含氮?dú)怏w包括NO、 N02、 NH3、 N2或N20之中至少其一。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中產(chǎn)生一等離子體的步驟更包含 以約5 sccm與約600 sccm之間供應(yīng)該反應(yīng)氣體；以及以約0 sccm與約500 sccm之間供應(yīng)該還原氣體。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該反應(yīng)氣體為BF3氣體，且該還原 氣體為SiH4氣體。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該反應(yīng)氣體為BF3與B2H6氣體，且 該還原氣體為SiH4氣體。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該反應(yīng)氣體為BF3氣體，且該還原氣體為B2He氣體。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中供應(yīng)該氣體混合物的步驟更包含 隨著該氣體混合物供應(yīng)一惰性氣體到該處理腔室內(nèi)，其中該惰性氣體包括Ar、 He、 Xe、 Kr或N2之中至少其一。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將離子注入的步驟更包含施加一RF源功率；以及施加一RF偏功率。
12、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中施加RF的步驟更包含 施加約50瓦與約2000瓦之間的RF源功率； 施加約5Q瓦與約11000瓦之間的RF偏功率。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中產(chǎn)生一等離子體的步驟更包含使該還原氣體與來(lái)自該反應(yīng)氣體的一部分經(jīng)解離的離子發(fā)生反應(yīng)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，更包含形成一揮發(fā)性氣體，該揮發(fā)性氣體被泵送出該處理腔室。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將離子注入的步驟更包含將離子注入到該基板內(nèi)基板表面下約10埃與約800埃之間的深度。
16、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中以約1:0.01與約1:0.5之間的氣體 流量比來(lái)供應(yīng)該反應(yīng)氣體與該還原氣體。
17、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該還原氣體為一含氫氣體。
18、 一種用以通過(guò)一等離子體沉浸離子注入工藝將離子注入到一基板內(nèi)的方法，至少包含提供一基板至一處理腔室內(nèi)；供應(yīng)一氣體混合物到該腔室內(nèi)，其中該氣體混合物包括一反應(yīng)氣體與一含 氫還原氣體；從該氣體混合物形成一等離子體；以及 將來(lái)自該氣體混合物的離子注入到該基板內(nèi)。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中該反應(yīng)氣體包括BF3、 B2H6、 BC13、 P2H5、 PH3、 GaN、 AsFs或PF3之中至少其一。
20、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中該含氫還原氣體包括SiH4或B2H6 氣體之中至少其一。
21、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中供應(yīng)一氣體混合物的步驟更包含: 供應(yīng)一含氮?dú)怏w到該腔室內(nèi)。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中z該含氮?dú)怏w包括NO、 N02、 NH3、 N2或N20之中至少其一 。
23、 一種用以通過(guò)一等離子體沉浸離子注入工藝將離子注入到一基板內(nèi)的 方法，至少包含提供一基板至一處理腔室內(nèi)；供應(yīng)一氣體混合物到該腔室內(nèi)，其中該氣體混合物包括一反應(yīng)氣體與一含氫還原氣體，該含氫還原氣體選自包含SiKU、 B2H6、 NH3與H2的群組； 施加一RF功率以形成二等離子體；.將該氣體混合物解離成多個(gè)離子物種，其中來(lái)自該還原氣體的離子物種與一第一部分離子物種發(fā)生反應(yīng)，并將副產(chǎn)物泵送出該腔室；以及 將來(lái)自該氣體混合物的一第二部分離子物種注入到該基板內(nèi)。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中該反應(yīng)氣體為BF3。
25、 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中該第二部分離子物種為B離子。
26、 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中該第一部分離子物種為F離子。
27、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中來(lái)自該還原氣體的離子物種為H離子。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種用以通過(guò)一等離子體沉浸離子注入工藝將離子注入到一基板內(nèi)的方法。在一實(shí)施例中，通過(guò)等離子體沉浸離子注入工藝將離子注入到基板內(nèi)的方法包括提供一基板至一處理腔室內(nèi)；供應(yīng)一氣體混合物到該腔室內(nèi)，其中該氣體混合物包括一反應(yīng)氣體與一還原氣體；以及將來(lái)自該氣體混合物的離子注入到該基板內(nèi)。在另一實(shí)施例中，該方法包括提供一基板至一處理腔室內(nèi)；供應(yīng)一氣體混合物到該腔室內(nèi)，其中該氣體混合物包括一反應(yīng)氣體與一含氫還原氣體；以及將來(lái)自該氣體混合物的離子注入到該基板內(nèi)。
文檔編號(hào)C23C14/32GK101558183SQ200780044234
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2007年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月8日
發(fā)明者卡提克·雷馬斯瓦米, 李東亨, 李實(shí)健, 比亞吉?dú)W·加洛, 馬耶德·A·福阿德 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料股份有限公司