一種半導(dǎo)體離子注入均勻性的改善方法
【專利摘要】本發(fā)明提供公開了一種半導(dǎo)體離子注入均勻性的改善方法，包含：對(duì)硅基片進(jìn)行預(yù)非晶化；對(duì)所述硅基片進(jìn)行離子注入，其中，所述硅基片的部分表面與離子注入的方向成銳角或鈍角；修復(fù)所述硅基片在預(yù)非晶化時(shí)形成的晶格損傷。本發(fā)明提供半導(dǎo)體離子注入均勻性的改善方法，與直接用摻雜離子進(jìn)行注入相比，通過(guò)預(yù)先用氦離子對(duì)硅基片進(jìn)行離子注入，破壞硅基片表面晶格結(jié)構(gòu)，以達(dá)到預(yù)非晶化的目的，然后再進(jìn)行所需要的離子注入，最后進(jìn)行退火處理。由于預(yù)非晶化的過(guò)程破壞了晶格結(jié)構(gòu)，避免了硅基片表面的形貌對(duì)離子注入結(jié)深的影響。
【專利說(shuō)明】一種半導(dǎo)體離子注入均勻性的改善方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種表面不平整的半導(dǎo)體在離子注入時(shí)均勻性的改善方法。
【背景技術(shù)】
[0002]等離子體浸沒離子注入(Plasma Immersionlonlmplantation, PIII)技術(shù)被認(rèn)為是替代傳統(tǒng)的束線離子注入IBII制作超淺結(jié)的一項(xiàng)新的摻雜技術(shù)。PIII是將基片直接浸沒在等離子體中，當(dāng)基片臺(tái)加負(fù)脈沖偏壓時(shí)，在電子等離子體頻率倒數(shù)的時(shí)間尺度內(nèi)，基片表面附件等離子體中的電子被排斥，剩下慣性較大的離子形成離子母體鞘層。隨后，在離子等離子體頻率的時(shí)間內(nèi)離子被加速注入到基片中，這導(dǎo)致等離子體與鞘層之間的邊界向等離子體區(qū)域推進(jìn)，暴露出的新離子又被提取出來(lái)，即鞘層隨著離子的運(yùn)動(dòng)而擴(kuò)張。在更長(zhǎng)時(shí)間尺度內(nèi)，鞘層穩(wěn)定于穩(wěn)態(tài)的蔡爾德定律鞘層(等離子體中離子運(yùn)動(dòng)滿足蔡爾德定律)。Pm與IBII相比有很多優(yōu):首先PIII沒有IBII的離子提取、聚焦、掃描等裝置，設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低；其次PIII為非掃描式摻雜，可實(shí)現(xiàn)大面積同時(shí)注入，注入效率高；再次IBII為line-of-sight過(guò)程,而PIII為outline_of-sight過(guò)程,能實(shí)現(xiàn)三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)工件的摻雜；還有PIII摻雜離子能量分布很寬，注入能量無(wú)理論限制，能實(shí)現(xiàn)高劑量、低能量離子摻雜。
[0003]傳統(tǒng)的直接利用PIII技術(shù)對(duì)三維FinFET進(jìn)行離子注入的方法，將FinFET基片放入真空腔室中直接進(jìn)行離子注入。待注入FinFET基片的表面形貌對(duì)注入的結(jié)果有一定影響，因?yàn)榇⑷氲幕砻娣瞧矫?，則會(huì)在基片表面形成厚度不一致的等離子體鞘層，同時(shí)等離子鞘層中的待注入正離子在注入基片的時(shí)候不都是以垂直表面注入的方式進(jìn)行注入，F(xiàn)inFET側(cè)壁周圍的正離子將會(huì)以一定傾斜角注入進(jìn)側(cè)壁中，從而影響到注入的一致性。減弱甚至避免因表面的形貌非平面而產(chǎn)生的注入非一致這一問題，在三維FinFet的制備工藝中亟待解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種半導(dǎo)體離子注入均勻性的改善方法，解決了等離子體浸沒離子注入法存在的因硅基片表面的形貌非平面而產(chǎn)生的注入不均勻的問題
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體離子注入均勻性的改善方法，包含:
[0006]對(duì)硅基片進(jìn)行預(yù)非晶化；
[0007]對(duì)所述硅基片進(jìn)行離子注入，其中，所述硅基片的部分表面與離子注入的方向成銳角或鈍角；
[0008]修復(fù)所述硅基片在預(yù)非晶化時(shí)形成的晶格損傷。
[0009]進(jìn)一步地,所述娃基片包含F(xiàn)inFet。
[0010]進(jìn)一步地，所述預(yù)非晶化的方法包含利用氦離子或氫離子對(duì)所述硅基片進(jìn)行離子注入。
[0011]進(jìn)一步地，所述對(duì)硅基片進(jìn)行離子注入的方法包含等離子體浸沒離子注入。
[0012]進(jìn)一步地，所述對(duì)硅基片進(jìn)行離子注入的離子包含磷離子或硼離子。
[0013]進(jìn)一步地，在用所述磷離子或硼離子對(duì)硅基片進(jìn)行離子注入的同時(shí)，等離子中包含載氣離子。
[0014]進(jìn)一步地，所述修復(fù)的方法包含快速退火處理。
[0015]進(jìn)一步地，所述快速退火處理包含快速熱退火或快速激光退火。
[0016]進(jìn)一步地，所述對(duì)娃基片進(jìn)行離子注入的能量為100ev_2Kev。
[0017]進(jìn)一步地，所述離子注入的腔室為低氣壓腔室，其氣壓范圍在IOPa以下。
[0018]本發(fā)明提供半導(dǎo)體離子注入均勻性的改善方法，與直接用摻雜離子進(jìn)行注入相t匕，通過(guò)預(yù)先用氦離子對(duì)硅基片進(jìn)行離子注入，破壞硅基片表面晶格結(jié)構(gòu)，以達(dá)到預(yù)非晶化的目的，然后再進(jìn)行所需要的離子注入，最后進(jìn)行退火處理。由于預(yù)非晶化的過(guò)程破壞了晶格結(jié)構(gòu)，避免了硅基片表面的形貌對(duì)離子注入結(jié)深的影響。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為直接進(jìn)行三維FinFet的摻雜離子注入的剖面示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體三維FinFet離子注入均勻性的改善方法中進(jìn)行預(yù)非晶化時(shí)的剖面示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體三維FinFet離子注入均勻性的改善方法中在預(yù)非晶化的基片上進(jìn)行摻雜離子注入的剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]圖1為直接進(jìn)行三維FinFet的摻雜離子注入的剖面示意圖。待注入的三維FinFet硅基片I放置在PIII系統(tǒng)(未畫出)中，摻雜源氣體在ICP放電的條件下產(chǎn)生摻雜離子的等離子體，電極上的脈沖負(fù)偏壓加載到三維FinFet硅基片I之上，使三維FinFet周圍產(chǎn)生摻雜正離子的鞘層，鞘層中的正離子2由于受到FinFet上所加負(fù)脈沖電壓的吸引，加速?zèng)_向FinFet,從而注入到FinFet之中。由于FinFet形貌非平面,從側(cè)壁注入進(jìn)去的摻雜離子不是以垂直方向注入進(jìn)去的，從頂部注入進(jìn)去的摻雜離子以垂直的方向注入進(jìn)去的，垂直注入的摻雜離子受晶向影響更大，注入的結(jié)深更深，從而使側(cè)壁和頂部的摻雜離子注入不一致。
[0023]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體三維FinFet離子注入均勻性的改善方法進(jìn)行預(yù)非晶化時(shí)的示意圖，先用氦離子或氫離子注入FinFetl JfFinFetl進(jìn)行預(yù)非晶化。三維FinFet硅基片I放置在PIII系統(tǒng)(未畫出)中，氦氣或氫氣在ICP放電的條件下產(chǎn)生等離子體，電極上的脈沖負(fù)偏壓加載到三維FinFet硅基片I之上，使三維FinFet周圍產(chǎn)生摻雜正離子的鞘層，鞘層中的正離子3由于受到FinFet上所加負(fù)脈沖電壓的吸引，加速?zèng)_向FinFet,從而注入到FinFet之中，破壞FinFet的表面晶格，達(dá)到預(yù)非晶化的目的，最終在FinFet的表面形成非晶化區(qū)域4。
[0024]圖3為對(duì)完成預(yù)非晶化的FinFet進(jìn)行摻雜離子6注入，由于已經(jīng)用氦離子或氫離子對(duì)FinFet進(jìn)行注入，破壞了 FinFet的表面晶格，消除了晶向?qū)诫s離子注入方向與注入表面夾角不一致，從而導(dǎo)致注入結(jié)深不一致的影響，形成共形性較好的注入?yún)^(qū)域5，因此會(huì)有效的改善FinFet側(cè)壁與頂部的共形摻雜情況,從而提高FinFet器件的電學(xué)性能。
[0025]最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上【具體實(shí)施方式】?jī)H用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體離子注入均勻性的改善方法，其特征在于，包含: 對(duì)硅基片進(jìn)行預(yù)非晶化； 對(duì)所述硅基片進(jìn)行離子注入，其中，所述硅基片的部分表面與離子注入的方向成銳角或鈍角； 修復(fù)所述硅基片在預(yù)非晶化時(shí)形成的晶格損傷。
2.如權(quán)利要求1所述的改善方法，其特征在于，所述娃基片包含F(xiàn)inFet。
3.如權(quán)利要求1所述的改善方法，其特征在于，所述預(yù)非晶化的方法包含利用氦離子或氫離子對(duì)所述硅基片進(jìn)行離子注入。
4.如權(quán)利要求1所述的改善方法，其特征在于，所述對(duì)硅基片進(jìn)行離子注入的方法包含等離子體浸沒離子注入。
5.如權(quán)利要求1所述的改善方法，其特征在于， 所述對(duì)硅基片進(jìn)行離子注入的離子包含磷離子或硼離子。
6.如權(quán)利要求5所述的改善方法，其特征在于，在用所述磷離子或硼離子對(duì)硅基片進(jìn)行離子注入的同時(shí)，等離子中包含載氣離子。
7.如權(quán)利要求1所述的改善方法，其特征在于，所述修復(fù)的方法包含快速退火處理。
8.如權(quán)利要求7所述的改善方法，其特征在于，所述快速退火處理包含快速熱退火或快速激光退火。
9.如權(quán)利要求1所述的改善方法，其特征在于，所述對(duì)硅基片進(jìn)行離子注入的能量為100ev-2KeVo
10.如權(quán)利要求1所述的改善方法，其特征在于，所述離子注入的腔室為低氣壓腔室，其氣壓范圍在IOPa以下。
【文檔編號(hào)】H01L21/265GK103871813SQ201210544205
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月14日
【發(fā)明者】竇偉, 鄒志超, 李超波 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所