一种解决离子注入机路径污染的方法技术

本发明专利技术提供一种解决离子注入机路径污染的方法，所述方法至少包括步骤：提供中轻原子量的离子作为离子源，调节离子注入机，使所述离子源被加速后在所经的路径上形成发散的离子束，所述离子束撞击路径内壁上的污染层，将污染层剥离；提供多个放置于离子注入机台上的控片，所述离子束及剥离后的污染层注入于所述控片中，完成所述污染层的去除。本发明专利技术提供的方法采用中轻原子量的离子作为离子源，通过离子源撞击路径内壁，可以有效去除离子束路径内壁上的污染物，解决离子注入机离子污染问题，减小机台注入剂量误差，提高机台的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体制造
，涉及，特别是涉及一种解决高电流离子注入机路径污染的方法。
技术介绍
在半导体领域中，离子注入技术是近30年来在国际上蓬勃发展和广泛应用的一种材料表面改性高新技术。离子注入技术是把掺杂剂的原子引入固体中的一种材料改性方法。离子注入的过程，就是在真空系统中，用经过加速的，含有要掺杂的原子的离子束照射(注入)固体材料，离子束与固体材料中的原子或分子将发生一系列物理的和化学的作用，入射离子逐渐损失能量，最后停留在材料中，并引起材料表面成分、结构和性能发生变化，从而在所选择的(即被注入的)区域形成一个具有特殊性质的表面层(注入层)，从而优化材料表面性能，或获得某些新的优异性能。作为一种材料表面工程技术，离子注入技术具有以下一些其它常规表面处理技术难以达到的独特优点:(I)它是一种纯净的无公害的表面处理技术；(2)无需热激活，无需在超高温环境下进行，因而不会改变工件的外形尺寸和表面光洁度；(3)离子注入层由离子束与基体表面发生一系列物理和化学相互作用而形成的一个新表面层，它与基体之间不存在剥落问题；(4)离子注入后无需再进行机械加工和热处理。此项高新技术由于其独特而突出的优点，已经在半导体材料掺杂，金属、陶瓷、高分子聚合物等的表面改性上获得了极为广泛的应用，取得了巨大的经济效益和社会效益。离子注入技术首先是作为一种半导体材料的掺杂技术发展起来的，它所取得的成功是其优越性的最好例证。在电子工业中，离子注入现在已经成为了微电子工艺中的一种重要的掺杂技术，也是控制MOSFET阈值电压的一个重要手段。因此在当代制造大规模集成电路中，可以说是一种必不可少的手段。低温掺杂、精确的剂量控制、掩蔽容易、均匀性好这些优点，使得经离子注入掺杂所制成的几十种半导体器件和集成电路具有速度快、功耗低、稳定性好、成品率高等特点。对于大规模、超大规模集成电路来说，离子注入更是一种理想的掺杂工艺。如前所述，离子注入层是极薄的，同时，离子束的直进性保证注入的离子几乎是垂直地向内掺杂，横向扩散极其微小，这样就有可能使电路的线条更加纤细，线条间距进一步缩短，从而大大提高集成度。此外，离子注入技术的高精度和高均匀性，可以大幅度提高集成电路的成品率。随着工艺上和理论上的日益完善，离子注入已经成为半导体器件和集成电路生产的关键工艺之一。在制造半导体器件和集成电路的生产线上，已经广泛地配备了尚子注入机。离子注入是在一种叫做离子注入机的设备上进行的。离子注入机是由于半导体材料的掺杂需要而于上世纪60年代问世。虽然有一些不同的类型，但它们一般都由以下几个主要部分组成:离子源，用于产生和引出某种元素的离子束，这是离子注入机的源头；加速器，对离子源引出的离子束进行加速，使其达到所需的能量；离子束的质量分析(离子种类的选择)；离子束的约束与控制；靶室；真空系统；和离子注入机台，用于传输、放置晶圆，将所述晶圆放置在所述机台上，所述机台带动晶圆高速旋转，是离子束能够均匀注入晶圆。随着半导体器件尺寸的不断缩小，器件中的一些高阻部件对离子注入剂量的精确度和稳定性的要求也越来越高。在离子注入的过程中，离子束经过的路径(Beam-line)上，部分的离子会残留于内壁上，经过长时间持续的离子注入以后，特别是N型P+离子(磷)注入，由于P离子的吸附性较强，在离子束路径的内壁上会聚集大量的离子并形成一层P离子污染层。在后续的晶片进行离子注入时，会有额外的污染物P离子被注入到晶片中，或者P离子被反型的离子的所中和，导致晶片注入的剂量有误差。另外，在N型P+离子高电流的离子注入工艺中，由于离子束流较大，一般为2mA至18mA，因此该情况下的离子束路径的内壁上残留形成污染层的问题也会更严重，注入的剂量误差也更明显。如图1所示为P型的BF2+由于受内壁上的磷离子影响导致方阻阻值发生偏移，离子注入的稳定性变差。现有技术中一般采用的去除离子源污染的方法是，对路径上的部件进行完全的清洗，但是，由于清洗只能定期进行，清洗时需要提供额外的清洗设备，不仅浪费机台的产能，并且工作量巨大，可操作性不高。另外一种方法是，人为的控制N型和P型离子连续进行离子注入的时间比率，但是这种方法对注入的阻值无明显改善。因此提供是本领域技术人员需要解决的课题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供，用于解决现有技术中不能有效去除路径内壁上污染层的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供，所述方法至少包括以下步骤:提供中轻原子量的离子作为离子源，调节离子注入机，使所述离子源被加速后在所经的路径上形成发散的离子束，所述离子束撞击路径内壁上的污染层，将污染层剥离；提供多个放置于离子注入机台上的控片，所述离子束及剥离后的污染层注入于所述控片中，完成所述污染层的去除。作为本专利技术解决离子注入机路径污染的方法的一种优化的方案，所述离子束注入的能量范围为10?80kev，注入剂量范围为5.0XlO15- 1.0 X 1016atoms/cm2，离子束流范围为I?2mA。作为本专利技术解决离子注入机路径污染的方法的一种优化的方案，所述离子源为硼离子。作为本专利技术解决离子注入机路径污染的方法的一种优化的方案，形成所述硼离子的气体为BF3，所述BF3气体的流量范围设置为2.5?3.5sCCm，形成所述硼离子的电弧电压范围为50?60V，电弧电流的范围为2.0?3.0mA。作为本专利技术解决离子注入机路径污染的方法的一种优化的方案，通过调节所述离子注入机中萃取电极的三轴位置使所述离子源形成发散的离子束，充分撞击路径内壁；作为本专利技术解决离子注入机路径污染的方法的一种优化的方案，每间隔44?52小时采用所述方法清除离子注入机路径污染层一次，每次进行清除污染物的操作的时间范围为50?70分钟。作为本专利技术解决离子注入机路径污染的方法的一种优化的方案，所述控片的数量为10?20片。作为本专利技术解决离子注入机路径污染的方法的一种优化的方案，所述控片为加工过程中产生的次品晶片。作为本专利技术解决离子注入机路径污染的方法的一种优化的方案，所述污染层为P型的磷离子。如上所述，本专利技术的解决离子注入机路径污染的方法，至少包括步骤:提供中轻原子量的离子作为离子源，调节离子注入机，使所述离子源被加速后在所经的路径上形成发散的离子束，所述离子束撞击路径内壁上的污染层，将污染层剥离；提供多个放置于离子注入机台上的控片，所述离子束及剥离后的污染层注入于所述控片中，完成所述污染层的去除。本专利技术提供的方法采用中轻原子量的离子作为离子源，通过离子源撞击路径内壁，可以有效去除离子束路径内壁上的污染物，解决离子注入机离子污染问题，减小机台注入剂量误差，提闻机台的稳定性。【附图说明】图1为离子注入机的路径内壁上附着有污染层时，离子束BF2+注入晶片后阻值偏移的曲线图。图2为本专利技术解决离子注入机路径污染的方法流程图。图3为正常离子注入状态下离子束形状示意图。图4为本专利技术的硼离子源形成发散离子束的形状示意图。图5为利用本专利技术的方法去除离子注入机路径内壁上的污染层后，BF2+阻值基本不变。元件标号说明SI ?S2步骤I离子源室2萃取电极3加速系统4路径5污染层6离子束【具体实施方式】以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种解决离子注入机路径污染的方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤：提供中轻原子量的离子作为离子源，调节离子注入机，使所述离子源被加速后在所经的路径上形成发散的离子束，所述离子束撞击路径内壁上的污染层，将污染层剥离；提供多个放置于离子注入机台上的控片，所述离子束及剥离后的污染层注入于所述控片中，完成所述污染层的去除。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刀正开，陈立峰，逄锦涛，张进创，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31