专利名称：一种离子注入方法
一种离子注入方法
技术领域：
本发明是关于一种半导体制造方法，特别是关于一种半导体制程中离子注入的方 法。
背景技术：
在半导体制程中，为了在绝缘的硅片中形成可以导电的元件，通常需要对硅片中 掺杂不同的离子，以使其能够导电，该步骤通常称为离子注入。随着半导体制程的不断发 展，对注入条件提出越来越苛刻的要求，离子注入的深度越来越浅，注入时的能量越来越 小，而注入的离子剂量则越来越大。现有的离子注入机台对于低能量大剂量的注入，通常选用双减速模式(double decel)来完成类似的注入。即离子先通过一次加速使其获得较高的能量从离子源中萃取出 来，然后离子经过一个90度偏转磁场，筛选出符合能量要求、质量要求和电荷要求的正离 子。经过偏转磁场筛选的离子经过一次减速进入一个70度的校正磁场，调整离子的束流形 状、角度以及平行度。然后再经过一次减速，以较低的能量注入至硅片中。因为整个过程经 过两次减速，所以称为双减速模式。这种双减速模式的离子注入方法，为提高离子的萃取能力，以及获得较大的离子 束流，通常离子在加速时，所加的电场强度会很大，而后离子会通过较低的电场进行两次减 速，以获得最终的低能量注入。例如现有的双减速模式下，离子的萃取电压为5keV，加速电 压通常为25keV，第一次减速电压为5keV，第二次减速电压为0V，这样最终离子以5keV的电 压注入硅片中。现有的双减速模式，离子经过加速通过90度偏转磁场时的能量为5keV+25keV = 30keV,通过70度校正磁场时，离子能量要经过第一次减速迅速递减到5keV+5keV = IOkeV, 而进行这次减速时候的距离和时间都极短，束流的速度会减小很多，束流的形状变化也较 大，极容易引起闪弧，导致束流不稳定。而经过第一次减速之后，而且离子通过70度校正磁 场时的能量仅为IOkeV,磁场的电流偏小，而经过一次减速后的束流并不稳定，偏小的磁场 强度比较难获得均勻一致的，平行度好的，角度精准的束流。另外，在双减速模式下，由于离子需要经过一次加速，两次减速，离子经过电场的 次数较多，若离子通过电场时任何一个电极电压出现异常，则可能会出现最终注入硅片时 的离子能量出现偏差，例如最终可能出现注入的能量为30keV，15keV, IOkeV等，能量污染 的风险较高。因此，确有必要对现有的低能量大剂量离子注入方法进行改进，以克服现有方法 的前述缺陷。
发明内容本发明的目的在于提供一种能够降低能量污染，提高束流稳定性的离子注入方 法。
为达成前述目的，本发明一种离子注入方法，其包括提供离子源的步骤，对离子 进行萃取并加速，使加速后的离子通过偏转磁场以筛选出符合能量要求、质量要求和电荷 要求的离子的步骤，将筛选后的离子通过校正磁场，以调整束流的形状、角度和平行度的步 骤，对离子进行一次减速，使离子能量降低到所需注入能量的步骤，以及对半导体硅片进行 轰击注入离子的步骤。与现有技术相比，本发明的离子注入方法，离子经过加速之后只经过一次减速，可 降低整个注入过程中的能量污染，而且离子经过校正磁场时比仍处于加速时的能量状态， 能量比双减速模式时稍大，比较有利于整体束流均勻性的调整，从而获得比价均勻的注入 效果，整个注入过程中束流稳定性较高。
图1为本发明离子注入方法各步骤的流程图。图2为本发明离子注入过程中电场电压变化示意图。
具体实施方式请参阅图1所示，本发明的离子注入方法包括如下步骤步骤1 提供离子源的步骤。本发明的离子注入方法中提供离子源的步骤与现 有技术的离子注入方法中提供离子源的步骤一样，可以使用气体放电、电子束对气体原子 (或分子)的碰撞等不同方式，使中性原子或分子电离，并从中引出离子束流。由于离子束 流的产生并非本发明的创作所在，此处不再对离子束的产生作详细说明。步骤2 对离子进行萃取并加速，使加速后的离子通过偏转磁场以筛选出符合能 量要求、质量要求和电荷要求的离子的步骤。如图2所示本发明的一个实施例中设置的离子束流从离子源射出的萃取电压为 5keV，然后对离子束流进行一次加速，其中加速电压设置的为IOkeV,则离子束流经过90度 磁场时的能量为E+V2 = 5keV+10keV = 15keV，经过加速之后的离子束流通过90度偏转磁 场，由偏转磁场筛选出符合能量要求、质量要求和电荷要求的离子。离子束流经过90度偏 转磁场进行筛选的具体过程与现有技术的离子注入机内离子束流经过磁场筛选的步骤基 本一致，此处也不再赘述。步骤3 将经过偏转磁场筛选后的离子通过校正磁场，以调整束流的形状、角度和 平行度的步骤。通过90度偏转磁场筛选之后的离子再经过一个70度磁场对离子束流的形 状、角度和平行度进行调整。具体的调整方法与现有技术中的调整方法基本一致，因此本说 明书亦不再对该调整的细节过多描述。经过70度磁场时的离子束流的能量仍然为5keV+10keV = 15keV。相对于现有技 术的双减速模式，本发明的方法在对离子束流进行调整时的能量为15keV，大于前述背景技 术中所述的，采用双减速模式时离子束流经过70度磁场进行调整时的IOkeV,有利于整体 束流均勻性的调整，从而可以获得比较均勻的注入效果。步骤4 对离子进行减速，使离子能量降低到所需注入能量的步骤。如图2所示，在离子束流经过70度磁场调整束流的形状、角度和平行度之后，可以 采用施加静电等方式将离子束流的能量减至所需的注入能量，例如图2所示的5keV。
步骤5 使用前述经过减速的离子束流对半导体硅片进行轰击注入离子的步骤。本发明的离子注入方法，在整个离子注入过程中仅对离子进行一次加速，然后经 过一次减速即实现对硅片的离子注入。通过90度磁场和70度磁场时候，离子束流的能量 均为15keV，在到达70度磁场之前不存在减速动作，不会存在双减速模式下束流形状变化 较大容易引起闪弧，导致束流不稳定的缺陷，并且由于15keV属于正常萃取条件的下限， 15keV的束流对于注入机台整体电场和磁场的控制较容易。另外，即便减速过程中电极电压 出现异常，可能出现的能量污染最多为15keV。而现有技术的双减速模式，由于加速电压为 25keV,经过两次减速，若电极电压异常，则可能出现的注入能量会有30keV、15keV、IOkeV 等多种情况，所以能量污染的风险较高。在前述实施方式中，对离子加速所加的电压为lOkeV，该电压仅为本发明的一个具 体实施方式，在其他实施方式中，可以在能够保证合适的束流稳定性和均勻性的情况下，尽 量降低该加速电压，以保证能量污染的可能性最低。
权利要求
一种离子注入方法，其包括提供离子源的步骤，对离子进行萃取并加速，使加速后的离子通过偏转磁场以筛选出符合能量要求、质量要求和电荷要求的离子的步骤，将筛选后的离子通过校正磁场，以调整束流的形状、角度和平行度的步骤，对离子进行减速，使离子能量降低到所需注入能量的步骤，以及对半导体硅片进行轰击注入离子的步骤；其特征在于前述整个离子注入过程中对离子进行加速及减速的次数均为一次。
2.一种离子注入方法，其包括提供离子源的步骤，对离子进行萃取并加速使离子具有 第一能量的步骤，对离子进行减速，使离子能量降低到注入所需第二能量的步骤，以及对半 导体硅片进行轰击注入离子的步骤；其特征在于其还包括使具有第一能量的离子通过偏 转磁场以筛选出符合能量要求、质量要求和电荷要求的离子，以及使筛选后的具有第一能 量的离子通过校正磁场，以调整束流的形状、角度和平行度的步骤。
3.如权利要求2所述的离子注入方法，其特征在于前述对离子进行萃取并加速的步 骤中对离子进行加速的次数为一次。
4.如权利要求2所述的离子注入方法，其特征在于前述对离子进行减速的步骤中，对 离子进行减速的次数为一次。
5.一种离子注入方法，其包括提供离子源的步骤，对离子进行萃取并加速，使加速后的 离子通过偏转磁场以筛选出符合能量要求、质量要求和电荷要求的离子的步骤，将筛选后 的离子通过校正磁场，以调整束流的形状、角度和平行度的步骤，对离子进行减速，使离子 能量降低到所需注入能量的步骤，以及对半导体硅片进行轰击注入离子的步骤；其特征在 于前述离子经过偏转磁场和校正磁场时具有相同的能量。
6.如权利要求5所述的离子注入方法，其特征在于前述对离子进行萃取并加速的步 骤中对离子进行加速的次数为一次。
7.如权利要求5所述的离子注入方法，其特征在于前述对离子进行减速的步骤中，对 离子进行减速的次数为一次。
全文摘要
本发明揭示一种离子注入方法，其包括提供离子源的步骤，对离子进行一次加速的步骤，使加速后的离子通过偏转磁场以筛选出符合能量要求、质量要求和电荷要求的离子的步骤，使筛选后的离子通过校正磁场，调整束流的形状、角度和平行度的步骤，对离子进行一次减速，使离子能量降低到所需注入能量的步骤，以及对半导体硅片进行轰击注入离子的步骤。本发明的离子注入方法，只对离子进行一次加速，一次减速来完成整个离子注入过程，注入过程中束流稳定性较高，而且可降低整个注入过程中的能量污染。
文档编号H01L21/265GK101899645SQ20091003389
公开日2010年12月1日 申请日期2009年6月1日 优先权日2009年6月1日
发明者周祖源, 汤舍予 申请人:无锡华润上华半导体有限公司;无锡华润上华科技有限公司