专利名称：具有腔室处理与处理层等离子体放电以释放晶片的等离子体浸没离子注入工艺的制作方法
技术领域：
本发明有关于具有腔室处理与处理层等离子体放电以释放晶片的等离子体浸没 离子注入工艺。
背景技术：
等离子体浸没离子注入是通过产生包含欲注入在半导体晶片或工件中的离子物 种的等离子体而执行。可使用位于反应器腔室顶板处的等离子体源，例如环形等离子体源， 来产生等离子体。透过晶片支撑基座内部的绝缘阴极电极将非常高的射频偏压电压(例 如，IOkV至20kV)耦合至半导体晶片以提供足以在晶片表面下方达成所需的离子注入深度 分布的离子能量。这类高偏压电压需要静电夹盘上相应的高直流静电晶片夹钳电压，以在 等离子体浸没离子注入期间固持着晶片。高注入剂量率需要高等离子体离子密度，可使用 在低腔室压力下操作的环形等离子体源达成高等离子体离子密度。所需的离子注入深度分 布需要非常高的离子能量，可通过在晶片表面的等离子体鞘施加非常高的射频偏压电压来 达成高离子能量。用在等离子体浸没离子注入中的工艺气体可为欲注入的掺杂剂物种的氟 化物或氢化物。在DRAM/快闪存储器制造中，必须将半导体掺杂剂物种注入至多晶硅 (polysilicon)栅极电极中以增加其导电率。通过在薄栅极氧化物层上沉积非晶硅 (amorphous silicon，或称不定形硅)，接着充分退火该晶片以将所沉积的硅由非晶态转换 为多晶态而形成栅极电极。以此方式形成的多晶硅栅极层约为20nm至SOnm厚。注入物种 为提升硅中的P型半导率或η型半导率的物种，提升ρ型半导率的物种例如硼，提升η型半 导率的物种则例如砷、磷及锑。等离子体浸没离子注入工艺必须实行足够的时间，以在多晶 硅栅极层中达到所需的离子注入剂量，相当于介在100至1000欧姆/平方米(Ohm/sq)范 围之间的电阻率。多晶硅栅极电极必须保持无金属(例如，铝)污染。这类污染是由于腔室内部空 间表面在等离子体浸没离子注入工艺期间的溅射作用所导致，而将金属原子引入面对栅极 电极的等离子体环境中。
发明内容
本发明提供一种用于在等离子体反应器中以等离子体浸没离子注入方式连续注 入多个半导体晶片的工艺。该工艺包含以含硅处理层涂布包含晶片支撑表面在内的反 应器内部空间表面，该含硅处理层具有一初始厚度，该初始厚度足以借着在腔室中维持 沉积等离子体而避免厚度在连续多个晶片的等离子体浸没过程中减少至低于最小阈值 (threshold thickness)。接着，惰性物种的等离子体在该腔室中维持足够时间以从该处理 层及邻近该晶片的所有其他电介质表面(例如，陶瓷制成的工艺环)移除残留的静电荷。其 后，对于该些连续多个晶片的每个晶片，将当前晶片引入该腔室中，且使离子注入等离子体在该腔室中维持足够时间以在晶片中实现所需的离子注入剂量。随后，从该反应器中移除 该当前晶片，并且将该些连续多个晶片中的下一晶片引入该腔室中。在该些连续多个晶片 已处理完毕后，更换该处理层。在另一实施例中，可在更换处理层之前，处理更大数量的晶片。在此另一实施例 中，在处理该连续多个晶片中的每个晶片之后执行下列步骤在该处理层上沉积相应量的 含硅处理材料，以补偿在腔室中处理该当前晶片期间所造成的处理层材料的部分损耗。射 频放电步骤可紧接在前述步骤之后，在射频放电步骤中，使惰性物种等离子体在该腔室中 维持足够时间，以在处理该些连续多个晶片的各个晶片之前，先从该处理层移除残留的静 电荷。
参照绘示于附图中的实施例来提供于上文扼要总结的本发明的更具体叙述，以达 到且更详细了解本发明的示范实施例。须了解某些已为人所熟知的工艺并未在此处讨论以 避免混淆本发明。图1为用在一工艺实施例中的等离子体反应器简化图。图2A及2B构成根据本发明实施例的工艺流程图。图3A、3B、3C及3D组成根据本发明另一实施例的工艺流程图。为了帮助了解，已尽可能地使用相同元件符号来标明各图中共用的相同元件。无 需进一步详述的情况下，可预期一实施例中的元件及特征结构能有利地并入其他实施例 中。不过，须注意附图仅绘示本发明的示范性实施例，且因此不应视为对本发明范围的限 制，因为本发明可容许其他等效实施例。
具体实施例方式通过以工艺相容材料所构成的处理膜(seasoning films)涂布腔室内部空间表 面，能预防离子注入工艺的金属污染，举例来说，可使用二氧化硅或其他薄膜(硅或碳系)。 处理膜或处理层可厚达4000 A至9000 A。其后，将晶片引入腔室中并执行等离子体浸没 离子注入工艺。在注入工艺期间，等离子体蚀刻掉一部分的处理膜，而减少处理膜的厚度。 如果初始的处理膜厚度不足，可能会有部分的处理膜被移除掉而暴露出下方的金属材料。 欲防止此情况发生，沉积的处理膜厚度需足以在经历至少一个晶片的等离子体浸没离子注 入之后该处理膜仍然存在。在移除该晶片后，处理膜在一单独的等离子体蚀刻工艺中遭受 蚀刻或被移除，并且在进行下一个晶片的离子注入之前沉积新的处理膜。在一实施例中，通过沉积处理薄膜达到足够的厚度，该厚度足以在经过数个晶片 (例如，五个)的离子注入之后仍然存在并且直到已在反应器中连续进行数片晶片离子 注入后才更换(!^placing)该处理层，可大幅提高生产力。问题在于增加处理层的厚度 会让处理层在沉积工艺期间相应地累积较大量的残留静电荷。处理层中的残留电荷增加 会产生某些问题。具体说来，残留电荷能对抗固持晶片的静电夹盘所施加的静电夹钳力 (electrostatic clamping force) 0结果，晶片可能在后续的等离子体浸没离子注入步骤 期间从静电夹盘弹出。随着处理层厚度增加，此问题更为恶化。因此，在多个晶片的注入期 间只使用单一处理层的应用中，处理层的增加程度大幅受限，仅限用于少数片晶片，或仅限用于单一片晶片。因此，期望能够使用单一处理层又不会因为处理层中的残留电荷而损失晶片静电 夹钳力的情况下增加晶片数目，以提高生产力。通过增加以单一处理层进行等离子体浸没离子注入所能处理的晶片数来提高生 产力。沉积该处理层达到一初始厚度，该初始厚度足够大，使得在经过大量晶片的等离子体 浸没离子注入之后该处理层仍然存在。初始厚度不需要为了避免处理层中的残留电荷效应 而受到限制。取而代之的是，紧接在处理层沉积后，于没有晶片的情况下，在处理层上方产 生高密度惰性气体等离子体，而从处理层移除残留电荷。在一实施例中，用于移除残留电荷 的气体为具有低离子化能量及高等离子体导电率的物种，例如，氩。仅需要维持此等离子体 数秒以使处理层完全放电。之后，熄灭等离子体，并且将连续多个晶片中的第一个晶片引入 腔室中以进行等离子体浸没离子注入。现叙述环形源等离子体浸没离子注入反应器，处理层沉积工艺及等离子体浸没离 子注入工艺可在该反应器中执行。参照图1，等离子体浸没离子注入反应器具有以圆柱形侧 壁105、地板110及顶板115所圈围出的腔室100。位于腔室100内部的晶片支撑基座120 可为静电夹盘，其能够以静电方式将半导体晶片125夹钳(clamping)在夹盘120的晶片支 撑表面130上。夹盘120可能由接地导电基底层140、位于基底层140上的绝缘层145、位 于绝缘层145上的薄阴极电极150，以及位于阴极电极150上方且形成晶片支撑表面130的 顶部绝缘层155所组成。绝缘层145、155的材料可为陶瓷材料。阴极电极150可为由钼构 成的薄金属网。图1的反应器具有环形等离子体源(toroidal plasma source)，环形等离子体源 包含一对横向外部回流导管160、165，外部回流导管160、165各自延伸横越腔室100的直径 并且其末端通过顶板115中的端口 112耦合至腔室100的内部空间。射频功率施加器170、 175分别耦合射频功率至回流导管160、165的内部空间中。射频功率施加器170由缠绕导 管160的磁性穿透环180、缠绕在部分的环180上的导电线圈182以及透过射频阻抗匹配 元件186耦合至线圈182的射频功率产生器184所组成。射频功率施加器175由缠绕导管 165的磁性穿透环180’、缠绕在部分的环180’上的导电线圈182’以及透过射频阻抗匹配 元件186’耦合至线圈182’的射频功率产生器184’所组成。顶板115包含气体分配板188。工艺气源190a、190b、190c、190d透过可由使用者控 制的气体显示板195供应工艺气体给气体分配板188。以真空泵198排空腔室100。在一范 例中，气源190a包含掺杂剂氢化物或掺杂剂氟化物气体。气体可为硼、磷、砷或锑的氢化物 或氟化物，或其类似物。气源190b储存氩气。气源190c及190d储存处理材料(seasoning material)的气体前驱物，以在将晶片引入腔室之前用于处理层的等离子体增强化学汽相 沉积。在一实施例中，欲沉积的处理层为二氧化硅(或氧化硅物种)，且气源190c储存硅烷 (SiH4),而气源190d储存氧。静电夹盘120进一步包含可由使用者控制的直流夹钳电压供应器200，其连接至 网电极150。能够产生极高的射频偏压电压的射频偏压功率产生器210透过射频阻抗匹配 电路215及透过选用性(optional)的绝缘电容220 (可能包含在阻抗匹配电路215中)耦 合至网电极150。为了在晶片125中提供有用的离子注入深度分布，射频偏压电压产生器 210以足够高的功率大小进行操作，以在晶片表面处的整个等离子体鞘产生IOkV或更大的射频偏压电压。此电压控制离子注入深度分布。在一可实施的范例中，在腔室的内部空间表面上沉积相对厚的电介质处理层，其 厚度约4000至9000 A。此类厚处理层(seasoning layer)可用在大量晶片的整个连续离 子注入处理期间，而没有处理层从内部腔室表面上损耗掉的风险。可使来自气源190c的硅 烷气体及来自气源190d的氧气流入腔室，同时由射频等离子体源功率产生器184及184’ 其中一者或两者施加等离子体源功率，以沉积处理层。所产生的等离子体提供在内部腔室 表面上的氧化硅处理层的化学汽相沉积。维持此等离子体，直到处理层已沉积到达所需厚 度(例如，4000 A至9000人)为止。之后，移除前述工艺气体。在化学汽相沉积工艺期间，如同可能浸没在等离子体中的其他电介质表面(例 如，陶瓷制成的电介质工艺环)般，所沉积的处理层累积有残留电荷。可利用特殊的处理层 放电工艺来移除处理层中的残留电荷。通过产生适于释放该处理层残留电荷的等离子体来 执行处理层放电工艺。为此目的，由具有低离子化能量且相对的非反应气体形成等离子体， 并且倾向于产生具有相对高导电率的等离子体。这类气体为氩。在前文中，氩引入腔室中， 且利用来自射频等离子体源功率产生器184、184’的源功率来产生氩等离子体。在一实施 例中，氩气流率在50SCCm至500sCCm(标准立方厘米/每分钟)的范围之间，且源功率产生 器184、184’提供的射频功率足以(例如，200瓦至500瓦)产生介于IOki及IO11离子/立 方厘米之间的氩等离子体。已发现以此步骤可使厚度约7000 A的氧化硅处理层在约2秒 内完全释放残留电荷，然而可使用较长的放电时间(例如，15秒)。在残留电荷已从处理层(及任何其他邻近晶片的电介质表面)移除后，可在腔室 中以等离子体浸没离子注入对大量晶片进行连续离子注入。使用同一个处理层重复执行等 离子体浸没离子注入工艺来离子注入连续多个晶片。在一可行的范例中，用于各晶片的离 子注入工艺如下所述以5000伏特至10，000伏特范围之间的直流夹钳电压将晶片静电夹 钳在夹盘120上。气体显示板195提供来自气源190a且具有50sccm至200sccm气体流率 的含掺杂剂气体(例如，掺杂剂的氟化物或氢化物，如BF3或B2H6)，以及来自气源190b且具 有20sCCm至300sCCm气体流率的氩气给顶板的气体分配板188。环形等离子体源功率产生 器184、184’各以约13. 56MHz产生200至5000瓦的射频功率，两者的频率彼此稍微偏移不 到1MHz。在其他实施例中，频率可为约1至60MHz范围之间的任何频率。偏压功率产生器 210以约2MHz的频率提供足够的射频功率，以在晶片125上方的等离子体鞘产生约200至 15，000伏特的射频偏压电压。在其他实施例中，偏压功率的射频频率可为0. 5至60MHz范 围之间的任何频率。真空泵198以足以维持3mT至IOOmT范围间的腔室压力的排空速度操 作。在离子注入步骤实行足够时间以在晶片表面达到所需的注入剂量后，熄灭等离子体，将 晶片从夹盘120上移除，并且对下一个晶片重复执行离子注入。在各晶片的等离子体浸没 离子注入期间，由含有掺杂剂的工艺气体(例如，BF3)产生蚀刻剂等离子体离子(例如，含 氟等离子体离子)和蚀刻剂自由基，会蚀刻掉一部分的处理层并减少其厚度。处理层的初始厚度足够大(例如，4000 A至9000 A:)，以在经过大量(例如，十 个)半导体晶片的连续等离子体浸没离子注入期间之后，处理层仍保持完整(例如，保留最 小厚度)。此种大厚度是在不会损失晶片上的静电夹钳力的情况下所能容许的厚度，因为处 理层已如上文所述般释放了残留静电荷(也就是处理层沉积期间积聚的静电荷)。在一范 例中，初始处理层厚度为9000 A，而在腔室中连续离子注入约10片晶片后，剩余的处理层厚度为3000 A。由于处理层厚度可能于任何后续离子注入步骤期间进一步减少而增加金 属污染的风险，因此无法进行进一步的晶片离子注入。在经过所需数目(例如，十个)的半导体晶片的离子注入后，从腔室中移除最后一 片晶片，并且移除处理层。可通过引入工艺气体至腔室中来移除处理层，该工艺气体为氧化 硅蚀刻剂的前驱物，例如，包括碳氟化合物或氟代烃类型的含氟化合物。施加来自源功率产 生器184、184’的等离子体源功率来产生及维持等离子体，直到所有处理层已移除为止。之 后，如上文所述般沉积新的处理层，并接着进行等离子体放电以释放残留的静电荷，以为另 一次连续半导体晶片的离子注入作准备。图2A及2B绘示一实施例中的工艺。在将晶片引入腔室中之前，先以氧化硅处理 层涂布腔室内部空间表面(步骤226)。此步骤是由下述方式来实现引入含硅气体，例如 硅烷(步骤226-1)，以及氧气或含氧气体，例如氮的气态氧化物(步骤226-2)，并施加来自 产生器184、184’的射频等离子体源功率(步骤226-3)以产生及维持用于氧化硅处理层的 等离子体增强化学汽相沉积的等离子体。执行此步骤直到氧化硅沉积层达到足够厚度，该 足够厚度能够在厚度不会减少至低于最小“安全”厚度(例如，3000 A )的情况下，承受所 需数目的连续晶片的连续等离子体浸没离子注入工艺(步骤228)。初始厚度可在4000人 至9000 A的范围之间。当达到所需的处理层厚度之后，移除处理层前驱物气体(例如，硅 烷及氧)(步骤230)。如果使用硅烷，则处理层可能是由类似纯二氧化硅但含有小量氢的氧 化硅化合物所构成。下一步骤为执行电介质处理层中所积聚的残留电荷的等离子体放电(步骤232)。 为此目的，在腔室中产生纯(或接近纯)氩的高密度等离子体(步骤234)，并以先前所述方 式维持足够时间(例如，二秒)以释放所有(或接近所有)在处理层沉积步骤期间积聚在 处理层上的残留电荷(步骤236)。在处理层的等离子体放电步骤之后，腔室准备开始在无需更换处理层的情况下执 行所需数目(例如，十个)的连续等离子体浸没离子注入工艺。将第一晶片125引入腔 室100中并且放置在晶片支撑表面130上，由夹钳电压供应器200施加静电夹钳力至夹 盘120，如果欲施加大的射频偏压电压，则使用数千伏的电压(步骤250)。氩气以20至 300sccm的流率供应给气体分配板(步骤252)。由源功率产生器184、184’施加等离子体 源功率至射频功率施加器170、175，其各自的等离子体源功率大小约200至5000瓦且频率 为13. 56 士 5MHz (步骤254)。将10% B2H6及90%氦的混合物供应给气体分配板188 (步骤 256)。腔室100排空到3mT至IOOmT的压力(步骤258)。这些条件维持足够时间以达到所 需的硼离子注入剂量。此剂量可相当于所注入的多晶硅栅极材料的电阻率介在100至1000 欧姆/平方米范围之间。此时，完成离子注入工艺并暂停执行，且从夹盘120释放并移除晶 片125 (步骤260)。接着将下一个晶片夹钳在静电夹盘120上(步骤262)，并且对新的晶 片重复前述的等离子体浸没离子注入工艺(步骤264)。在所需数目的晶片上，例如7片晶 片，重复前述循环(步骤266)。接着，移除处理层(步骤264)，以准备沉积欲用在下一组晶片的新处理层。可通过 引入含氟工艺气体并接着进行等离子体轰击来移除处理层。具体说来，射频功率是由一对 射频产生器184、184’所施加。维持此等离子体直到所有处理层已移除为止。接着回到步 骤226而重复前述工艺(步骤270)。
在绘于图3A、3B、3C及3D的流程图的另一实施例中，增加可使用同一个处理层进 行处理的晶片数目，例如，数目增加至大于十个，如15个或20个，且不需要进一步增加处理 层的初始厚度。上述可通过在移除当前晶片之后，或介于连续离子注入工艺之间，以小量的 额外氧化硅材料于各晶片的离子注入之后来增补或补充处理层而实现。所添加的材料足以 取代(或接近取代)在先前离子注入工艺期间蚀刻掉的处理层的量。结果，处理层的初始 厚度可小于处理层在连续晶片的连续离子注入期间(在过程中没有补充处理层)欲余留超 过最小阈值所需的初始厚度。一优点在于，对给定的处理层厚度，可在更换处理层之前处理 大量的晶片。图3A至3D绘示根据后者实施例的工艺。图3A至3D的工艺与图2A至2B的 工艺的相异处在于，在图3A至3D的工艺中是在完成离子注入及移除当前晶片之后并且在 引入下一个晶片之前执行下列步骤沉积薄氧化硅层或额外的处理材料来补充在离子注入 期间被部分移除或变薄的处理层，补充的薄氧化硅层或额外的处理材料足以将处理材料恢 复至接近其初始厚度。所添加的处理材料或氧化硅的量可能是该初始厚度的一部分，例如， IA或更少。在图3A至3D的工艺中如下述般执行该补充或部分沉积引入含硅气体，引入含 氧气体，以及施加来自产生器184、184’的射频等离子体源功率。当处理层厚度已恢复到至 少接近其初始厚度时，停止此补充沉积工艺。接着，将在此后续处理层补充沉积期间所积聚 在处理层中的残留电荷释放掉。为达此目的，在腔室中产生纯(或接近纯)氩的高密度等 离子体，并维持该等离子体足够时间(例如，二秒)以释放掉所有(或接近所有)在处理层 补充沉积期间积聚在处理层上的残留电荷。其后，熄灭氩等离子体。以类似初始(注入前) 的等离子体放电步骤来执行处理层的等离子体放电。在一范例中，氩气以20至500sCCm的 流率供应至腔室中，以及施加约200至500瓦范围之间且13. 56MHz的射频源功率，以产生 高密度等离子体约2秒或可能更短。这足以从处理层移除残留电荷。以下为图3A至3D的工艺的完整叙述在将晶片引入腔室之前，首先以氧化硅处理 层涂布腔室内部空间表面(步骤326)。此步骤可通过下述方式来达成引入含硅气体，例如 硅烷(步骤326-1)，以及引入氧气或含氧气体，例如氮的气体氧化物(步骤326-2)，施加来 自产生器184、184’的射频等离子体源功率(步骤326-3)以产生及维持用于氧化硅处理层 的等离子体增强化学汽相沉积的等离子体。执行此步骤直到氧化硅沉积层达到足够厚度， 该厚度能够承受所需数目的连续晶片的连续等离子体浸没离子注入工艺(步骤328)，而不 会减少至低于最小“安全”厚度，例如3000 A。初始厚度可在4000A至9000 A的范围之间。 达到所需的处理层厚度之后，移除处理层前驱物气体(例如，硅烷及氧)(步骤330)。如果 使用硅烷，则处理层可能是由类似纯二氧化硅但含有小量氢的氧化硅化合物构成。下一步骤是执行电介质处理层中的积聚残留电荷的等离子体放电(步骤332)。为 此目的，在腔室中产生纯(或接近纯)氩的高密度等离子体(步骤334)，并以先前所述方式 维持足够时间(例如，二秒)以释放掉所有(或接近所有)在处理层沉积步骤期间积聚在 处理层上的残留电荷(步骤336)。在处理层的等离子体放电后，腔室准备开始在不更换处理层的情况下执行所需数 目(例如，十个)的连续等离子体浸没离子注入工艺。第一晶片125引入腔室100中并放 置在晶片支撑表面130上，且由夹钳电压供应器200施加静电夹钳力至夹盘120，如果欲施 加大的射频偏压电压，则使用数千伏等级的电压(步骤350)。氩气以20至300sCCm的流率 供应给气体分配板(步骤352)。源功率产生器184、184’各自以约200至5000瓦的功率及13. 56士 IMHz的频率(步骤354)施加等离子体源功率至射频功率施加器170、175。将 含10% B2H6及90%氦的混合物供应给气体分配板188 (步骤356)。腔室100排空至3mT至 IOOmT的压力(步骤358)。这些条件维持足够时间，以达到所需的硼离子注入剂量。此剂 量可相当于已注入的多晶硅栅极材料的电阻率介在100至1000欧姆/平方米的范围之间。 此时，离子注入工艺完成并暂停，且从夹盘120上释放并移除晶片125 (步骤360)。可以薄氧化硅层或额外的处理材料沉积来补充在离子注入期间被部分移除或变 薄的处理层，补充薄氧化硅层或额外处理材料足以使处理材料恢复至接近其初始厚度。所 添加的处理材料或氧化硅的量可为一部分的初始厚度，例如，1 A或更少。在图3A至3D的 工艺中如下述般实行步骤327的补充或部分沉积引入含硅气体(步骤327-1)，引入含氧 气体(步骤327-2)，以及施加来自产生器184、184’的射频等离子体源功率(步骤327-3)。 当处理层厚度已恢复到至少接近其初始厚度时，暂停此补充沉积工艺(步骤327-4)。接着， 释放掉在此后者(也就是步骤327的)处理层补充沉积期间积聚在处理层中的残留电荷 (步骤329)。为此目的，在腔室中产生纯(或接近纯)氩的高密度等离子体(步骤329-1)， 并维持该等离子体足够时间(例如，二秒)以释放所有(或接近所有)在步骤327的处理 层补充沉积期间积聚在处理层上的残留电荷。其后，熄灭该氩等离子体(步骤329-2)。以 类似于步骤232及234的初始(注入前)等离子体放电步骤的方式来执行该处理层等离子 体放电。在一范例中，氩气以20至500sCCm的流率供应至腔室中，并且施加约200至500 瓦范围之间及13. 56MHz的射频源功率，以产生高密度等离子体约2秒或可能更短。这足以 从处理层移除残留电荷。下一个晶片接着夹钳在静电夹盘120上(步骤362)，且对新的晶片重复前述的等 离子体浸没离子注入工艺(步骤364)。在所需数目的晶片(例如，7个晶片)上重复前述 循环(步骤366)。接着，移除处理层(步骤364)，以准备沉积欲用在下一组晶片的新处理层。可通过 引入含氟工艺气体并接着形成等离子体来移除处理层。具体说来，由一对射频产生器184、 184’施加射频功率。维持此等离子体直到所有处理层已移除为止。接着回到步骤326的步 骤而重复前述工艺(步骤370)。虽然以上内容已揭示本发明的数个实施例，但可在不偏离本发明基本范围的情况 下做出本发明的其他及进一步实施例，且本发明范围当由后附权利要求范围决定。
权利要求
一种在等离子体反应器中离子注入连续多个半导体晶片的方法，包含引入含硅气体及含氧气体至该腔室中，在该腔室中产生沉积等离子体，并且维持该沉积等离子体直到具有目标厚度的氧化硅处理层沉积在该腔室的内部空间表面上为止，该腔室内部空间表面包含静电夹盘的晶片支撑表面；引入氩气至该腔室中，在该腔室中产生导电放电等离子体，并且维持该导电放电等离子体直到在该处理层中的残留静电荷释放掉为止；对该连续多个半导体晶片中的每个晶片(a)将该半导体晶片引入该反应器中，并且在该覆盖处理层的晶片支撑表面上静电夹钳该晶片；(b)引入含有半导体掺杂剂的气体至该腔室中，并且在该腔室中产生离子注入等离子体，以及维持该离子注入等离子体直到达到所需的离子注入剂量为止；(c)从该晶片支撑表面释放该晶片并且从该腔室移除该晶片；(d)对该连续多个晶片中的下一晶片重复步骤(a)、(b)及(c)；在对预定数目的晶片执行步骤(a)、(b)、(c)及(d)后，引入含蚀刻剂物种的气体至该腔室中并且在该腔室中产生蚀刻等离子体，以及维持该蚀刻等离子体直到该处理层已从该腔室内部空间表面上移除为止。
2.如权利要求1所述的方法，还包含在步骤(c)之后及在步骤(d)之前执行下列步骤 (i)引入含硅气体及含氧气体至该腔室中，在该腔室中产生沉积等离子体，以及维持该沉积等离子体直到该氧化硅处理层厚度的补充量相当于在步骤(b)期间所损耗的厚度为 止。
3.如权利要求2所述的方法，还包含在步骤(i)之后执行下列步骤( )引入氩气至该腔室中并且在该腔室中产生导电放电等离子体，以及维持该导电放 电等离子体直到该处理层中的残留静电荷已释放掉为止。
4.如权利要求1所述的方法，其中该处理层的该目标厚度足够大，以在该连续多个晶 片的离子注入期间保留大于最小阈值的厚度。
5.如权利要求4所述的方法，其中该最小阈值为3000A。
6.如权利要求4所述的方法，其中该目标厚度在约4000A至9000A的范围中。
7.如权利要求4所述的方法，其中该连续多个晶片约为十个。
8.如权利要求2所述的方法，其中该厚度损耗约为1000A。
9.如权利要求2所述的方法，其中该处理层的该目标厚度不足以在选定的连续数目晶 片的离子注入期间保留大于最小阈值的厚度。
10.如权利要求4所述的方法，其中该最小阈值为3000A。
11.如权利要求4所述的方法，其中该目标厚度在约4000人至9000A的范围中。
12.如权利要求4所述的方法，其中该连续多个晶片约为15至20个。
13.一种在等离子体反应器中等离子体浸没离子注入连续多个半导体晶片的方法，包含以具有初始厚度的含硅处理层来涂布包含晶片支撑表面的该反应器的内部空间表在该腔室中维持惰性物种等离子体达足够时间，以从该处理层移除残留的静电荷；对于该连续多个晶片中的每个晶片，引入一当前晶片至该腔室中，并且在该腔室中维 持离子注入等离子体达足够时间以在该晶片中实现所需的离子注入剂量，从该反应器移除 该当前晶片，以及将该连续多个晶片中的下一个晶片引入该腔室中。
14.如权利要求13所述的方法，还包含在移除该当前晶片之后以及在引入该下一个晶 片之前，执行下列步骤(i)通过在该处理层上沉积相应的含硅处理材料量，来补偿在该腔室中处理该当前晶 片期间发生该处理层材料的部分损耗。
15.如权利要求14所述的方法，在步骤(i)之后还包含( )在该腔室中维持惰性物种等离子体达足够时间，以从该处理层移除残留的静电荷。
全文摘要
在等离子体浸没离子注入工艺中，在不会因为增加处理层的厚度而损失晶片夹钳静电力的情况下，增加注入前腔室处理层的厚度，以允许在不用更换处理层的情况下进行一连串晶片的注入。可通过先以等离子体放电来除掉厚处理层的残留静电荷来实现上述动作。通过在每个晶片处理完之后，部分地补充该处理层，并且接着可在处理下一个晶片之前进行该补充处理层的简短等离子体放电，以进一步提高使用同一个处理层所能处理的晶片数量。
文档编号H01L21/265GK101946308SQ200980105688
公开日2011年1月12日 申请日期2009年2月2日 优先权日2008年2月25日
发明者卡提克·桑瑟南姆, 坎芬·莱, 彼得·I·波尔什涅夫, 扬·B·塔, 马丁·A·希尔金, 马修·D·斯科特奈伊卡斯尔, 马耶德·A·福阿德, 麦诺基·韦列卡 申请人:应用材料股份有限公司