一种改善高能离子注入机的离子注入均匀性的方法与流程

本发明属于半导体设备，具体涉及一种改善高能离子注入机的离子注入均匀性的方法。

背景技术：

1、在半导体器件的制备工艺过程中，芯片是批量进行处理的，在同一晶圆上形成大量复杂器件。随着超大规模集成电路的迅速发展，在芯片的集成度越来越高的同时，芯片尺寸也愈来愈小。同时，对于芯片制造的工艺要求也越来越高。在半导体器件的制备工艺中，离子注入是一道很重要的工艺模组，会使用在阱注入、轻掺杂源漏、重掺杂源漏等工艺之中。随着芯片制造工艺的需求，离子注入的要求越来越高；尤其是heimplanter(高能离子注入机)的阱工艺的均匀性控制要求。

2、目前市面上的高能离子注入机的加速方式有两种：一种是采用resonator进行的交流加速，另外一种是直流加速方法。直流加速的能量是由两段能量相加得到的，分别为extv(萃取电压)和accelv(加速电压)，虽然每段电压都有其范围，但是对于两段能量的配比，没有严格的界定。在建立离子注入菜单的时候，没有一个固定的标准去衡量哪种配比更好，往往都是根据经验或其他相近菜单复制之后修改而来。因此现有离子注入的均匀性得不到有效保障。

3、在离子注入的工艺验证阶段，主要是参考束流的均匀性来判断注入的均匀性；而对于高能离子注入机来说，因隧道效应非常敏感，所以注入角度的平行度的影响至关重要，进而导致离子注入均匀性也得不到有效保障。

技术实现思路

1、基于现有技术存在的问题，本发明提供一种改善高能离子注入机的离子注入均匀性的方法，通过合理的能量组合方式，可以实现对束流更好的聚焦，改善由于束流发散带来的均匀性问题。

2、依据本发明的技术方案，本发明提供了一种改善高能离子注入机的离子注入均匀性的方法，其包括以下步骤：

3、步骤s1：调整气体流量和灯丝电流，使得气体流量和灯丝电流满足高能离子注入机的离子注入需求；

4、步骤s2：设定合适的萃取电压，匹配聚焦电压不超过45kv；

5、步骤s3：根据最终能量及萃取电压，设定加速电压；

6、步骤s4：设定分析磁体电流，控制所需电荷/质量比的离子转弯通过；

7、步骤s5：展开束流至可以覆盖300毫米硅片的高度；

8、步骤s6：调整束流的大小，角度，均匀度并完成最后进行离子注入。

9、其中，所述改善高能离子注入机的离子注入均匀性的方法适用于高能离子注入机。

10、进一步地，高能离子注入机中的离子源部分位于能量端子部分内，但与能量端子部分绝缘隔离开；离子源部分通过加速管与分析磁体相关联，在分析磁体后端连接扫描磁体，离子源部分所产生的离子经过扫描磁体进入工艺腔。

11、更进一步地，所述改善高能离子注入机的离子注入均匀性的方法施加在能量端子部分的萃取电压端。

12、优选地于，高能离子注入机在离子注入的路径上依次排列有引出电极、过滤磁场、聚焦电极、加速模块和分析磁体单元。

13、更优选地，在离子注入的加速通道上设置有离子源部分用于产生离子。引出电极用于将离子萃取出来。过滤磁场用于初步筛选需要的离子。聚焦电极对引出的离子束流进行聚焦。加速模块分压隔离能量端子与地之间的电压，用于加速聚焦后的离子束流。

14、与现有技术相比，本发明的改善高能离子注入机的离子注入均匀性的方法的有益技术效果如下：

15、一是从工艺控制的角度来讲，可以实现更好的均匀性；

16、二是从对于聚焦电极而言，可以较为合理的设定其工作电压，避免负载过大。

技术特征：

1.一种改善高能离子注入机的离子注入均匀性的方法，其特征在于，其包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的改善高能离子注入机的离子注入均匀性的方法，其特征在于，所述改善高能离子注入机的离子注入均匀性的方法适用于高能离子注入机。

3.如权利要求2所述的改善高能离子注入机的离子注入均匀性的方法，其特征在于，高能离子注入机中的离子源部分位于能量端子部分内，但与能量端子部分绝缘隔离开；离子源部分通过加速管与分析磁体相关联，在分析磁体后端连接扫描磁体，离子源部分所产生的离子经过扫描磁体进入工艺腔。

4.如权利要求3所述的改善高能离子注入机的离子注入均匀性的方法，其特征在于，所述改善高能离子注入机的离子注入均匀性的方法施加在能量端子部分的萃取电压端。

5.如权利要求3所述的改善高能离子注入机的离子注入均匀性的方法，其特征在于，高能离子注入机在离子注入的路径上依次排列有引出电极、过滤磁场、聚焦电极、加速模块和分析磁体单元。

6.如权利要求5所述的改善高能离子注入机的离子注入均匀性的方法，其特征在于，在离子注入的加速通道上设置有离子源部分用于产生离子。

7.如权利要求6所述的改善高能离子注入机的离子注入均匀性的方法，其特征在于，引出电极用于将离子萃取出来。

8.如权利要求6所述的改善高能离子注入机的离子注入均匀性的方法，其特征在于，过滤磁场用于初步筛选需要的离子。

9.如权利要求6所述的改善高能离子注入机的离子注入均匀性的方法，其特征在于，聚焦电极对引出的离子束流进行聚焦。

10.如权利要求6所述的改善高能离子注入机的离子注入均匀性的方法，其特征在于，加速模块分压隔离能量端子与地之间的电压，用于加速聚焦后的离子束流。

技术总结
本发明提供一种改善高能离子注入机的离子注入均匀性的方法，其包括以下步骤：步骤S1：调整气体流量和灯丝电流，使得气体流量和灯丝电流满足高能离子注入机的离子注入需求；步骤S2：设定合适的萃取电压，匹配聚焦电压不超过45kv；步骤S3：根据最终能量及萃取电压，设定加速电压；步骤S4：设定分析磁体电流，控制所需电荷/质量比的离子转弯通过；步骤S5：展开束流至可以覆盖300毫米硅片的高度；步骤S6：调整束流的大小，角度，均匀度并完成最后进行离子注入。本发明可以实现更好的均匀性；可以较为合理的设定其工作电压，避免负载过大。

技术研发人员：窦入青,洪俊华,王宇琳,李正华,易庆洋,陈克禄,张长勇,尹超,李书晓
受保护的技术使用者：上海凯世通半导体股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12