專利名稱：用于等離子體浸沒注入中控制注入元素分布陡度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子體浸沒注入技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于等離子體浸沒注入中控制注入元素分布陡度的方法。
背景技術(shù)：
隨著CMOS器件特征尺寸不斷縮小，半導(dǎo)體工藝已進(jìn)入32/22nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)，源漏結(jié)深進(jìn)入IOnm以內(nèi)。為滿足超淺結(jié)需求，摻雜離子能量進(jìn)入亞千伏范圍。傳統(tǒng)的束線離子注入技術(shù)已經(jīng)無法滿足32nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)中超淺結(jié)制作需求。等離子體浸沒注入被認(rèn)為是替代束線離子注入技術(shù)制作超淺結(jié)的新技術(shù)，然而等離子浸沒注入在制作超淺結(jié)時亦存在挑戰(zhàn)，基片中摻雜離子濃度隨深度的分布偏離高斯分布，特別是摻雜離子濃度在PN結(jié)處的分布不陡峭，從而導(dǎo)致半導(dǎo)體器件的電學(xué)特性變壞。這一點(diǎn)在等離子體浸沒注入摻雜中尤為嚴(yán)重，因?yàn)榈入x子體浸沒注入摻雜技術(shù)對注入到硅基片中的離子質(zhì)量與能量并沒有進(jìn)行選擇，故而即便是相同質(zhì)量的離子因?yàn)樽⑷肽芰康牟煌⑾嗤芰康碾x子因?yàn)橘|(zhì)量不同而停留在硅基片中的不同深度，從而使摻雜離子濃度隨深度的分布偏離高斯分布，且摻雜離子濃度在PN結(jié)處更為平緩。目前對上述問題還沒有較好的解決方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種用于等離子體浸沒注入中控制注入元素分布陡度的方法。本發(fā)明提供了一種用于等離子體浸沒注入中控制注入元素分布陡度的方法，通過多能量注入的方式進(jìn)行離子注入摻雜。在一個示例中，所述多能量是在一個能量區(qū)間的不同能量，所述能量區(qū)間存在最低能量與最高能量。在一個示例中，所述最低能量是實(shí)現(xiàn)摻雜元素注入而不沉積在硅基片表面的最小能量，所述最高能量是滿足注入結(jié)深的最大注入能量。在一個示例中,所述最低能量是零。在一個示例中，所述多能量注入的方式為注入能量在位于最低能量與最高能量之間隨時間連續(xù)變化或者不連續(xù)變化。在一個示例中，注入能量從最低能量隨時間變化到最高能量，或者是注入能量從最高能量隨時間變化到最低能量。在一個示例中，注入能量從最低能量隨時間變化到最高能量并從最高能量變化到最低能量，或者是注入能量從最高能量隨時間變化到最低能量并從最低能量變化到最高能量。在一個示例中，注入能量在最低能量與最高能量之間以預(yù)設(shè)規(guī)律隨時間連續(xù)變化或者不連續(xù)變化。在一個示例中，注入能量在最低能量與最高能量之間以預(yù)設(shè)規(guī)律隨時間連續(xù)或者不連續(xù)的周期變化。在一個示例中，在進(jìn)行離子注入摻雜時，多次以多能量注入的方式進(jìn)行離子注入摻雜。在一個示例中，注入能量的控制由負(fù)直流偏置電壓或脈沖直流偏壓實(shí)現(xiàn)，注入能量與負(fù)偏置電壓之間具有線性關(guān)系。本發(fā)明使得摻雜離子濃度隨深度的分布符合高斯分布，且注入元素濃度在PN處分布陡峭。


圖1為典型的摻雜離子濃度隨深度分布曲線示意 圖2為不同能量摻雜離子濃度隨深度的分布曲線示意 圖3為多能量注入后的摻雜離子濃度隨深度分布曲線示意 圖4-圖8為能量或偏置電壓隨時間變化示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖來對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種等離子體浸沒注入中控制注入離子濃度分布陡度的方法，實(shí)現(xiàn)注入元素濃度在PN處分布陡峭，其包含多能量注入的一種摻雜離子注入方法。多能量是指在一個能量區(qū)間的不同能量，該能量區(qū)間存在一個最低能量與最高能量，最低能量是指實(shí)現(xiàn)摻雜元素注入而不沉積在硅基片表面的最小能量，最低能量可以是零。最高能量是指能夠滿足注入結(jié)深的最大注入能量，也可以是注入系統(tǒng)所能達(dá)到的最高能量。多能量注入是指注入能量在位于最低能量與最高能量之間是隨時間變化的，例如注入能量從最低能量變化到最高能量，注入能量從最高能量變化到最低能量。注入能量可在最低能量與最高能量之間以某種規(guī)律在隨時間變化，例如注入能量從最低能量變化到最高能量再變化到最低能量，或者注入能量從最高能量變化到最低能量再變化到最高能量。注入能量可以在最低能量與最高能量之間以某種規(guī)律在隨時間周期性變化變化。注入離子能量隨時間可以不連續(xù)變化，且每一個能量點(diǎn)的注入時間可以相同或者不同，相鄰能量點(diǎn)的間隔時間相等或者不等。注入離子能量隨時間變化可以連續(xù)的。多能量注入可以是多次注入實(shí)現(xiàn)，其中每次注入為單一能量注入或者是上述方案中所述的多能量注入或者是二者的組合。注入離子能量的控制室通過控制注入系統(tǒng)中的負(fù)偏置電壓來實(shí)現(xiàn)的，負(fù)偏置電壓可以為負(fù)直流偏壓，也可以是負(fù)脈沖直流偏壓。最低能量對應(yīng)與負(fù)偏置電壓的第一電壓值，第一偏置電壓大于或等于零值。最高能量對應(yīng)與負(fù)偏置電壓的第二電壓值，第二電壓值為大于零的值。注入能量隨時間的變化通過連接到硅基片的負(fù)偏置電壓在第一電壓值與第二電壓值之間對應(yīng)的變化實(shí)現(xiàn)。圖1為典型的注入離子濃度隨深度的分布曲線圖。單一能量注入時，摻雜離子濃度分布在注入結(jié)深1001處平緩。為使注入離子濃度分布在注入結(jié)深處陡峭，本發(fā)明公開了一種多能量注入方法。如圖2所示，不同注入離子的能量，摻雜離子濃度峰值以及注入結(jié)深位置不同，當(dāng)采用多能量注入方法后，各個能量對應(yīng)的摻雜離子濃度分布將進(jìn)行疊加，疊加后的摻雜離子濃度分布如圖3所示。多能量注入后摻雜離子濃度隨深度分布其峰值附近更加平坦，而注入結(jié)深處離子濃度分布更加陡峭。對于等離子體浸沒注入而言，注入離子的能量由連接到基片的負(fù)偏置電壓值決定，二者之間存在近似線性關(guān)系。實(shí)施例一
本實(shí)施例具有上述的多能量注入的好處，其工藝方法亦如上所述，其注入能量或注入負(fù)偏置電壓隨時間連續(xù)變化如圖4至圖7所示。注入離子能量或負(fù)偏置電壓單調(diào)地從最低能量或偏置電壓隨時間變化到最高能量或偏置電壓，或者從最高能量或偏置電壓隨時間變化到最低能量或偏置電壓。注入離子能量或負(fù)偏置電壓還可以先單調(diào)地從最低能量或偏置電壓隨時間變化到最高能量或偏置電壓再單調(diào)地隨時間變化到最低能量或偏置電壓，如圖6所示；或者是從最高能量或偏置電壓隨時間變化到最低能量或偏置電壓再單調(diào)地隨時間變化到最高能量或偏置電壓。注入離子能量或負(fù)偏置電壓還可以是以某種規(guī)律隨時間變化的模式，如圖7所示。實(shí)施例二
本實(shí)施例具有上述的多能量注入的好處，其工藝方法亦如上所述，其注入能量或注入負(fù)偏置電壓隨時間不連續(xù)變化如圖8。注入離子能量或負(fù)偏置電壓單調(diào)不連續(xù)地從最低能量或偏置電壓隨時間變化到最高能量或偏置電壓，每一能量或偏置電壓持續(xù)的時間tl可以相等或者不等，相鄰兩能量或偏置電壓的間隔時間t2相等或者不等。類似于實(shí)施例一，各個注入離子能量或負(fù)偏置電壓還可以單調(diào)不連續(xù)地從最低能量或偏置電壓隨時間變化到最高能量或偏置電壓再變化到最低能量或偏置電壓；或者從最高能量或偏置電壓隨時間變化到最低能量或偏置電壓再變化到最高能量或偏置電壓；或者以某種規(guī)律隨時間變化。上述各種能量或者偏置電壓值變化關(guān)系中，各個能量或偏置電壓值點(diǎn)得持續(xù)注入時間可以相等或不等，相鄰能量或者偏執(zhí)電壓值點(diǎn)之間的間隔時間相等或者不等。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明保護(hù)范圍并不局限于此。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明公開的技術(shù)范圍內(nèi)，均可對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖兓蜃兓?，而這種改變或變化都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于等離子體浸沒注入中控制注入元素分布陡度的方法，其特征在于，通過多能量注入的方式進(jìn)行離子注入摻雜。
2.如權(quán)利要求1所述的控制注入元素分布陡度的方法，其特征在于，所述多能量是在一個能量區(qū)間的不同能量，所述能量區(qū)間存在最低能量與最高能量。
3.如權(quán)利要求2所述的控制注入元素分布陡度的方法，其特征在于，所述最低能量是實(shí)現(xiàn)摻雜元素注入而不沉積在硅基片表面的最小能量，所述最高能量是注入結(jié)深的最大注入能量。
4.如權(quán)利要求3所述的控制注入元素分布陡度的方法，其特征在于，所述最低能量是零。
5.如權(quán)利要求2所述的控制注入元素分布陡度的方法，其特征在于，所述多能量注入的方式為注入能量在位于最低能量與最高能量之間隨時間連續(xù)變化或者不連續(xù)變化。
6.如權(quán)利要求5所述的控制注入元素分布陡度的方法，其特征在于，注入能量從最低能量隨時間變化到最高能量，或者是注入能量從最高能量隨時間變化到最低能量。
7.如權(quán)利要求5所述的控制注入元素分布陡度的方法，其特征在于，注入能量從最低能量隨時間變化到最高能量并從最高能量變化到最低能量，或者是注入能量從最高能量隨時間變化到最低能量并從最低能量變化到最高能量。
8.如權(quán)利要求5所述的控制注入元素分布陡度的方法，其特征在于，注入能量在最低能量與最高能量之間以預(yù)設(shè)規(guī)律隨時間連續(xù)變化或者不連續(xù)變化。
9.如權(quán)利要求8所述的控制注入元素分布陡度的方法，其特征在于，注入能量在最低能量與最高能量之間以預(yù)設(shè)規(guī)律隨時間連續(xù)或者不連續(xù)的周期變化。
10.如權(quán)利要求5所述的控制注入元素分布陡度的方法，其特征在于，在進(jìn)行離子注入摻雜時，多次以多能量注入的方式進(jìn)行離子注入摻雜。
11.如權(quán)利要求5所述的控制注入元素分布陡度的方法，其特征在于，注入能量的控制由負(fù)直流偏置電壓或脈沖直流偏壓實(shí)現(xiàn)，注入能量與負(fù)偏置電壓之間具有線性關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于等離子體浸沒注入中控制注入元素分布陡度的方法，屬于半導(dǎo)體制備技術(shù)領(lǐng)域。所述方法通過多能量注入的方式進(jìn)行離子注入摻雜，所述多能量是在一個能量區(qū)間的不同能量，該能量區(qū)間存在最低能量與最高能量，所述最低能量是實(shí)現(xiàn)摻雜元素注入而不沉積在硅基片表面的最小能量，所述最高能量是滿足注入結(jié)深的最大注入能量。本發(fā)明使得摻雜離子濃度隨深度的分布符合高斯分布，且注入元素濃度在PN處分布陡峭。
文檔編號H01J37/317GK103165372SQ20111041255
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者汪明剛, 李超波, 夏洋 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所