一种离子注入方法及实现其的离子注入机技术

本发明专利技术提供了一种离子注入方法及实现上述离子注入方法的离子注入机。上述离子注入方法包括：提供注入到晶圆的点状离子束流；控制上述晶圆在第一方向上来回移动；控制上述点状离子束流在垂直于第一方向的第二方向上来回扫描；以及基于上述点状离子束流当前扫描的晶圆部分在第二方向上的宽度调整上述点状离子束流在第二方向上的扫描宽度。根据本发明专利技术所提供的离子注入方法通过改变离子束流的扫描宽度调整离子束流的扫描路径，从而使束流扫描区域贴合于晶圆，大大减少了离子束流的浪费，提高了有效离子束流量，在不提高实际离子束流的情况下，提高了产能。

A Method of Ion Implantation and Its Implementing Ion Implanter

【技术实现步骤摘要】
一种离子注入方法及实现其的离子注入机
本专利技术涉及半导体领域，尤其涉及半导体领域中的离子注入方法其实现其的离子注入装置。
技术介绍
本征硅的晶体结构由硅的共价键形成，本征硅的导电性能很差，只有当硅中加入少量杂质，使其结构和电导率发生改变时，硅才成为一种有用的半导体，这个过程被称为掺杂，掺杂的杂质不能与沾污的杂质混淆，存在许多把杂质引入硅和其他半导体材料的原因。硅掺杂是制备半导体器件中pn结的基础，被广泛应用于硅片制造的全过程，从而改变器件的电学性能。在晶片制造中，有两种方法可以向硅片中引入杂质元素，即热扩散和离子注入。热扩散利用高温驱动杂质穿过硅的晶格结构，这种方法受到时间和温度的影响。离子注入通过高压离子轰击把杂质引入硅片，杂质通过与硅片发生原子级的高能碰撞才能被注入。随着特征尺寸的不断减小和相应的器件缩小，由于离子注入能够重复控制杂质的浓度和深度，现代晶片制造中几乎所有掺杂工艺都采用离子注入实现。离子注入工艺在离子注入机内进行，它是半导体工艺中最复杂的设备之一。注入机包括离子源、引出电极(吸极)和离子分析器、加速管、扫描系统和工艺室这五大部分。离子源部分能从源材料中产生带正电荷的杂质离子。离子被析出，然后用质量分析仪将它们分开以形成需要掺杂离子的束流。束流中离子的数量与希望引入硅片的杂质浓度有关。离子束流在电场中加速，获得很高的速度，使离子有足够的动能注入到硅片的晶格结构中。束流扫描整片硅片，使硅片表面均匀掺杂。注入之后的热退火过程将激活晶格结构中的杂质离子，并且，所有的注入工艺都在高真空条件下进行。离子注入的目的是在成分和能量方面形成纯净的离子束，并将纯净的离子束流注入目标硅片。也就是说，离子束仅包含具有预定能级的希望得到的杂质离子。目前常用的离子注入中，聚束离子束的束斑通常很小，因此，这种方式也被称为点状束流注入。由于聚束离子束的束斑很小，为了保证离子注入覆盖整个硅片，需要使聚束离子束的扫描覆盖整个硅片。常用的扫描方式包括：固定硅片，移动束斑；固定束斑，移动硅片；混合扫描等。聚束离子束的扫描在注入离子剂量的统一性和重复性方面起着关键作用。请参考图1A和图1B，图1A和图1B示出了现有的一种混合扫描的示意图。如图1A所示出的，晶圆100在第一方向上移动，点状离子束流110在第二方向上扫描。并且为了控制的方便，同时能够保证硅片表面的均匀掺杂，控制离子束流110在第二方向上变成一个等长的束流。最后其离子注入相对路径呈现长方形或者正方形分布，如图1B所示出的。如图1A和图1B所示出的扫描方法，虽然控制简便，并且能够保证硅片表面的掺杂均匀性，但由于晶圆都是圆状图形，存在部分离子束流将注入在腔壁等不必要的区域，造成了束流的浪费，同时也成为离子注入腔体颗粒来源的一个主体。因此，亟需要一种离子注入方法，尤其是离子注入的扫描方法，能够解决上述问题，使束流扫描路径贴合于晶圆，减少了束流的浪费，提高有效束流量，在不提高实际束流的情况下，提高产能。
技术实现思路
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种离子注入方法，具体包括：提供注入到晶圆的点状离子束流；控制上述晶圆在第一方向上来回移动；控制上述点状离子束流在垂直于第一方向的第二方向上来回扫描；以及基于上述点状离子束流当前扫描的晶圆部分在第二方向上的宽度调整上述点状离子束流在第二方向上的扫描宽度。在上述离子注入方法的一实施例中，可选的，基于上述点状离子束流当前扫描的晶圆部分在第二方向上的宽度调整上述点状离子束流在第二方向上的扫描宽度进一步包括：上述点状离子束流在第二方向上的扫描宽度随上述点状离子束流当前扫描的晶圆部分在第二方向上的宽度的增大而增大，随上述点状离子束流当前扫描的晶圆部分在第二方向上的宽度的减小而减小。在上述离子注入方法的一实施例中，可选的，上述离子注入方法还包括：根据上述晶圆在第一方向上来回移动的距离确定上述点状离子束流当前扫描的晶圆部分在第二方向上的宽度。在上述离子注入方法的一实施例中，可选的，上述离子注入方法还包括：通过后置在上述晶圆的束流传感器获取注入到上述晶圆的离子束流宽度为上述点状离子束流当前扫描的晶圆部分在第二方向上的宽度。在上述离子注入方法的一实施例中，可选的，上述束流传感器为法拉第杯。在上述离子注入方法的一实施例中，可选的，控制上述点状离子束流在第二方向上来回扫描进一步包括：控制上述点状离子束流经偏转单元，上述偏转单元产生的电磁场使上述点状离子束流在第二方向上发生偏转；以及连续调整上述偏转单元产生的电磁场的方向以控制使上述点状离子束流在第二方向上来回移动。在上述离子注入方法的一实施例中，可选的，调整上述点状离子束流在第二方向上的扫描宽度进一步包括：连续调整上述电磁场的强度以调整上述点状离子束流在第二方向上的扫描宽度。在上述离子注入方法的一实施例中，可选的，上述离子注入方法还包括：控制上述点状离子束流在第二方向上来回扫描的扫描频率以控制上述点状离子束流注入上述晶圆的均匀性。在上述离子注入方法的一实施例中，可选的，控制上述扫描频率为1000±10％赫兹。本专利技术还提供了一种实现如上述任一项离子注入方法的离子注入机。本专利技术提供的离子注入方法，在晶圆相对束流上下运动的过程中，通过改变束流的横向扫描宽度改变束流的横向扫描路径，使之呈现圆状分布，从而使束流扫描面积完美贴合于晶圆，大大减少了束流的浪费，提高了有效束流量，在不提高实际束流的情况下，提高了产能。附图说明在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本专利技术的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。图1A、1B示出了现有技术扫描过程中的示意图。图2示出了根据本专利技术所提供的离子注入方法的流程示意图。图3A、3B示出了本专利技术提供的离子注入方法扫描过程中的示意图。图4示出了实现本专利技术所提供的离子注入方法的离子注入机的一实施例结构示意图。附图标记100、300晶圆110、310点状离子束流410离子源420吸出组件430分析磁体440加速管450聚焦阳极460中性束流陷阱470X、Y轴偏转单元480晶圆490法拉第杯具体实施方式本专利技术涉及半导体工艺与器件，更具体的，本专利技术的实施例提供一种离子注入方法，在晶圆相对束流上下运动的过程中，通过改变束流的横向扫描宽度改变束流的横向扫描路径，使之呈现圆状分布，从而使束流扫描面积完美贴合于晶圆，大大减少了束流的浪费，提高了有效束流量，在不提高实际束流的情况下，提高了产能。本专利技术还提供了其他实施例。以下结合附图和具体实施例对本专利技术作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本专利技术的保护范围进行任何限制。给出以下描述以使得本领域技术人员能够实施和使用本专利技术并将其结合到具体应用背景中。各种变型、以及在不同应用中的各种使用对于本领域技术人员将是容易显见的，并且本文定义的一般性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离子注入方法，其特征在于：包括：提供注入到晶圆的点状离子束流；控制所述晶圆在第一方向上来回移动；控制所述点状离子束流在垂直于第一方向的第二方向上来回扫描；以及基于所述点状离子束流当前扫描的晶圆部分在第二方向上的宽度调整所述点状离子束流在第二方向上的扫描宽度。

【技术特征摘要】
1.一种离子注入方法，其特征在于：包括：提供注入到晶圆的点状离子束流；控制所述晶圆在第一方向上来回移动；控制所述点状离子束流在垂直于第一方向的第二方向上来回扫描；以及基于所述点状离子束流当前扫描的晶圆部分在第二方向上的宽度调整所述点状离子束流在第二方向上的扫描宽度。2.如权利要求1所述的离子注入方法，其特征在于，基于所述点状离子束流当前扫描的晶圆部分在第二方向上的宽度调整所述点状离子束流在第二方向上的扫描宽度进一步包括：所述点状离子束流在第二方向上的扫描宽度随所述点状离子束流当前扫描的晶圆部分在第二方向上的宽度的增大而增大，随所述点状离子束流当前扫描的晶圆部分在第二方向上的宽度的减小而减小。3.如权利要求1所述的离子注入方法，其特征在于，所述离子注入方法还包括：根据所述晶圆在第一方向上来回移动的距离确定所述点状离子束流当前扫描的晶圆部分在第二方向上的宽度。4.如权利要求1所述的离子注入方法，其特征在于，所述离子注入方法还包括：通过后置在所述晶圆的束流传感器获取注入到所述晶圆的离子束流宽度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖朝荣，裴雷洪，
申请(专利权)人：上海华力集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31