一種解決離子注入機(jī)路徑污染的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種解決離子注入機(jī)路徑污染的方法，特別是涉及一種解決高電流離子注入機(jī)路徑污染的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體領(lǐng)域中，離子注入技術(shù)是近30年來(lái)在國(guó)際上蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用的一種材料表面改性高新技術(shù)。離子注入技術(shù)是把摻雜劑的原子引入固體中的一種材料改性方法。離子注入的過(guò)程，就是在真空系統(tǒng)中，用經(jīng)過(guò)加速的，含有要摻雜的原子的離子束照射(注入)固體材料，離子束與固體材料中的原子或分子將發(fā)生一系列物理的和化學(xué)的作用，入射離子逐漸損失能量，最后停留在材料中，并引起材料表面成分、結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化，從而在所選擇的(即被注入的)區(qū)域形成一個(gè)具有特殊性質(zhì)的表面層(注入層)，從而優(yōu)化材料表面性能，或獲得某些新的優(yōu)異性能。作為一種材料表面工程技術(shù)，離子注入技術(shù)具有以下一些其它常規(guī)表面處理技術(shù)難以達(dá)到的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn):(I)它是一種純凈的無(wú)公害的表面處理技術(shù)；(2)無(wú)需熱激活，無(wú)需在超高溫環(huán)境下進(jìn)行，因而不會(huì)改變工件的外形尺寸和表面光潔度；(3)離子注入層由離子束與基體表面發(fā)生一系列物理和化學(xué)相互作用而形成的一個(gè)新表面層，它與基體之間不存在剝落問(wèn)題；(4)離子注入后無(wú)需再進(jìn)行機(jī)械加工和熱處理。此項(xiàng)高新技術(shù)由于其獨(dú)特而突出的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在半導(dǎo)體材料摻雜，金屬、陶瓷、高分子聚合物等的表面改性上獲得了極為廣泛的應(yīng)用，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0003]離子注入技術(shù)首先是作為一種半導(dǎo)體材料的摻雜技術(shù)發(fā)展起來(lái)的，它所取得的成功是其優(yōu)越性的最好例證。在電子工業(yè)中，離子注入現(xiàn)在已經(jīng)成為了微電子工藝中的一種重要的摻雜技術(shù)，也是控制MOSFET閾值電壓的一個(gè)重要手段。因此在當(dāng)代制造大規(guī)模集成電路中，可以說(shuō)是一種必不可少的手段。低溫?fù)诫s、精確的劑量控制、掩蔽容易、均勻性好這些優(yōu)點(diǎn)，使得經(jīng)離子注入摻雜所制成的幾十種半導(dǎo)體器件和集成電路具有速度快、功耗低、穩(wěn)定性好、成品率高等特點(diǎn)。對(duì)于大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路來(lái)說(shuō)，離子注入更是一種理想的摻雜工藝。如前所述，離子注入層是極薄的，同時(shí)，離子束的直進(jìn)性保證注入的離子幾乎是垂直地向內(nèi)摻雜，橫向擴(kuò)散極其微小，這樣就有可能使電路的線條更加纖細(xì)，線條間距進(jìn)一步縮短，從而大大提高集成度。此外，離子注入技術(shù)的高精度和高均勻性，可以大幅度提高集成電路的成品率。隨著工藝上和理論上的日益完善，離子注入已經(jīng)成為半導(dǎo)體器件和集成電路生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝之一。在制造半導(dǎo)體器件和集成電路的生產(chǎn)線上，已經(jīng)廣泛地配備了尚子注入機(jī)。
[0004]離子注入是在一種叫做離子注入機(jī)的設(shè)備上進(jìn)行的。離子注入機(jī)是由于半導(dǎo)體材料的摻雜需要而于上世紀(jì)60年代問(wèn)世。雖然有一些不同的類型，但它們一般都由以下幾個(gè)主要部分組成:離子源，用于產(chǎn)生和引出某種元素的離子束，這是離子注入機(jī)的源頭；加速器，對(duì)離子源引出的離子束進(jìn)行加速，使其達(dá)到所需的能量；離子束的質(zhì)量分析(離子種類的選擇)；離子束的約束與控制；靶室；真空系統(tǒng)；和離子注入機(jī)臺(tái)，用于傳輸、放置晶圓，將所述晶圓放置在所述機(jī)臺(tái)上，所述機(jī)臺(tái)帶動(dòng)晶圓高速旋轉(zhuǎn)，是離子束能夠均勻注入晶圓。
[0005]隨著半導(dǎo)體器件尺寸的不斷縮小，器件中的一些高阻部件對(duì)離子注入劑量的精確度和穩(wěn)定性的要求也越來(lái)越高。在離子注入的過(guò)程中，離子束經(jīng)過(guò)的路徑(Beam-line)上，部分的離子會(huì)殘留于內(nèi)壁上，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)的離子注入以后，特別是N型P+離子(磷)注入，由于P離子的吸附性較強(qiáng)，在離子束路徑的內(nèi)壁上會(huì)聚集大量的離子并形成一層P離子污染層。在后續(xù)的晶片進(jìn)行離子注入時(shí)，會(huì)有額外的污染物P離子被注入到晶片中，或者P離子被反型的離子的所中和，導(dǎo)致晶片注入的劑量有誤差。另外，在N型P+離子高電流的離子注入工藝中，由于離子束流較大，一般為2mA至18mA，因此該情況下的離子束路徑的內(nèi)壁上殘留形成污染層的問(wèn)題也會(huì)更嚴(yán)重，注入的劑量誤差也更明顯。如圖1所示為P型的BF2+由于受內(nèi)壁上的磷離子影響導(dǎo)致方阻阻值發(fā)生偏移，離子注入的穩(wěn)定性變差。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中一般采用的去除離子源污染的方法是，對(duì)路徑上的部件進(jìn)行完全的清洗，但是，由于清洗只能定期進(jìn)行，清洗時(shí)需要提供額外的清洗設(shè)備，不僅浪費(fèi)機(jī)臺(tái)的產(chǎn)能，并且工作量巨大，可操作性不高。另外一種方法是，人為的控制N型和P型離子連續(xù)進(jìn)行離子注入的時(shí)間比率，但是這種方法對(duì)注入的阻值無(wú)明顯改善。
[0007]因此提供一種解決離子注入機(jī)路徑污染的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種解決離子注入機(jī)路徑污染的方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中不能有效去除路徑內(nèi)壁上污染層的問(wèn)題。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種解決離子注入機(jī)路徑污染的方法，所述方法至少包括以下步驟:
[0010]提供中輕原子量的離子作為離子源，調(diào)節(jié)離子注入機(jī)，使所述離子源被加速后在所經(jīng)的路徑上形成發(fā)散的離子束，所述離子束撞擊路徑內(nèi)壁上的污染層，將污染層剝離；
[0011]提供多個(gè)放置于離子注入機(jī)臺(tái)上的控片，所述離子束及剝離后的污染層注入于所述控片中，完成所述污染層的去除。
[0012]作為本發(fā)明解決離子注入機(jī)路徑污染的方法的一種優(yōu)化的方案，所述離子束注入的能量范圍為10?80kev，注入劑量范圍為5.0XlO15- 1.0 X 1016atoms/cm2，離子束流范圍為I?2mA。
[0013]作為本發(fā)明解決離子注入機(jī)路徑污染的方法的一種優(yōu)化的方案，所述離子源為硼離子。
[0014]作為本發(fā)明解決離子注入機(jī)路徑污染的方法的一種優(yōu)化的方案，形成所述硼離子的氣體為BF3，所述BF3氣體的流量范圍設(shè)置為2.5?3.5sCCm，形成所述硼離子的電弧電壓范圍為50?60V，電弧電流的范圍為2.0?3.0mA。
[0015]作為本發(fā)明解決離子注入機(jī)路徑污染的方法的一種優(yōu)化的方案，通過(guò)調(diào)節(jié)所述離子注入機(jī)中萃取電極的三軸位置使所述離子源形成發(fā)散的離子束，充分撞擊路徑內(nèi)壁；作為本發(fā)明解決離子注入機(jī)路徑污染的方法的一種優(yōu)化的方案，每間隔44?52小時(shí)采用所述方法清除離子注入機(jī)路徑污染層一次，每次進(jìn)行清除污染物的操作的時(shí)間范圍為50?70分鐘。
[0016]作為本發(fā)明解決離子注入機(jī)路徑污染的方法的一種優(yōu)化的方案，所述控片的數(shù)量為10?20片。
[0017]作為本發(fā)明解決離子注入機(jī)路徑污染的方法的一種優(yōu)化的方案，所述控片為加工過(guò)程中產(chǎn)生的次品晶片。
[0018]作為本發(fā)明解決離子注入機(jī)路徑污染的方法的一種優(yōu)化的方案，所述污染層為P型的磷離子。
[0019]如上所述，本發(fā)明的解決離子注入機(jī)路徑污染的方法，至少包括步驟:提供中輕原子量的離子作為離子源，調(diào)節(jié)離子注入機(jī)，使所述離子源被加速后在所經(jīng)的路徑上形成發(fā)散的離子束，所述離子束撞擊路徑內(nèi)壁上的污染層，將污染層剝離；提供多個(gè)放置于離子注入機(jī)臺(tái)上的控片，所述離子束及剝離后的污染層注入于所述控片中，完成所述污染層的去除。本發(fā)明提供的方法采用中輕原子量的離子作為離子源，通過(guò)離子源撞擊路徑內(nèi)壁，可以有效去除離子束路徑內(nèi)壁上的污染物，解決離子注入機(jī)離子污染問(wèn)題，減小機(jī)臺(tái)注入劑量誤差，提聞機(jī)臺(tái)的穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為離子注入機(jī)的路徑內(nèi)壁上附著有污染層時(shí)，離子束BF2+注入晶片后阻值偏移的曲線圖。
[0021]圖2為本發(fā)明解決離子注入機(jī)路徑污染的方法流程圖。
[0022]圖3為正常離子注入狀態(tài)下離子束形狀示意圖。
[0023]圖4為本發(fā)明的硼離子源形成發(fā)散離子束的形狀示意圖。
[0024]圖5為利用本發(fā)明的方法去除離子注入機(jī)路徑內(nèi)壁上的污染層后，BF2+阻值基本不變。
[0025]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0026]SI ?S2步驟
[0027]I離子源室
[0028]2萃取電極
[0029]3加速系統(tǒng)
[0030]4路徑
[0031]5污染層
[0032]6離子束
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0034]請(qǐng)參閱附圖。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
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