在综合处理系统中用于等离子搀杂和离子注入的方法和装置制造方法及图纸

这些方法和装置是在综合处理系统中为等离子搀杂和离子注入准备的。装置包括处理室、用来产生离子束并且将离子束引进处理室的射束线离子注入组件、包括可进入处理室的等离子搀杂室的等离子搀杂组件和晶片定位器。该定位器在射束线注入模式中将半导体晶片放置在离子束路径中，而在等离子搀杂模式中将半导体晶片放置在等离子搀杂室中。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体晶片的处理，更具体地说，涉及用来在包括非常低的能量在内的能量范围内用杂质材料给工件搀杂的综合处理系统和方法。本专利技术的现有技术离子注入已经变成用来将改变导电率的杂质引入半导体晶片的标准技术。所需要的杂质材料在离子源中被电离，离子被加速，形成规定能量的离子束，而且离子束对准晶片的表面。射束中的高能离子刺入半导体材料的本体并且嵌进半导体材料的晶格，形成导电率符合要求的区域。离子注入系统通常包括用来把气体或固体材料转换成定义明确的离子束的离子源。离子束经过质谱分析除去不想要的物种，被加速到预期的能量并且对准靶平面。射束可以通过射束扫描、通过移动靶或通过射束扫描和移动靶的组合分布在靶区上。现有技术的离子注入机的例子是在1981年6月30日授权给Enge的美国专利第4,276,477号；1981年8月11日授权给Turner的美国专利第4,283,631号；1990年2月6日授权给Freytsis等人的美国专利第4,899,059号；1990年5月1日授权给Berrian等人的美国专利第4,922,106号和1994年9月27日授权给White等人的美国专利第5,350,926号中揭示的。在半导体工业中众所周知的趋势是向比较小的速度比较高的器件发展。具体地说，在半导体器件特征中的横向尺寸和深度两者都逐渐减小。人造半导体器件的状态要求结深度小于1,000埃，而且最终可能要求结深度在200埃或更小的数量级上。搀杂材料的注入深度至少部份地由注入半导体晶片的离子的能量决定。浅结是用低注入能量获得的。然而，离子注入机通常是为在比较高的注入能量下(例如，在20千电子伏到400千电子伏的范围内)有效地操作而设计的，而且在对于浅结注入必要能量下不可能有效地发挥作用。在低注入能量(例如，2千电子伏以下的能量)下，交付给晶片的电流比需要的小得多而且在某些情况下可能接近零。因此，为了达到规定的剂量，需要极长的注入时间，而且生产能力受到不利的影响。这种在生产能力方面的下降将增加制造成本而且是半导体装置制造商无法接受的。用来在半导体晶片中形成浅结的等离子搀杂系统已被研究。在一种类型的等离子搀杂系统中，半导体晶片被放在位于等离子搀杂室中作为阴极的导电台板上。包含所需要的搀杂材料的可电离的气体被引入该搀杂室，而且电压脉冲被加在台板和阳极之间，从而引起在晶片附近形成有等离子鞘的赤热放电等离子体。外加的电压脉冲使等离子体中的离子越过等离子鞘注入晶片。注入深度与加在晶片和阳极之间的电压有关。非常低的注入能量能够实现。例如，等离子搀杂系统是在1994年10月11日授权给Sheng的美国专利第5,354,381号；2000年2月1日授权给Liebert等人的美国专利第6,020,592号和2001年2月6日授权给Goeckner等人的美国专利第6,182,604号中描述的。在其它类型的等离子系统(被称作等离子体浸渍系统)中，连续的射频电压被加在台板和阳极之间，因此产生连续的等离子体。每隔一段时间，将高压脉冲加在台板和阳极之间，从而使等离子体中的阳离子向晶片加速。人造半导体器件的状态的构成可能需要在从非常低到比较高变动的能量下的许多注入步骤。低能量处理步骤可能需要在射束线离子注入机中长时间的注入或者需要除了射束线离子注入机之外的等离子搀杂系统的费用。因此，需要用来在包括非常低的能量在内的能量范围内将搀杂材料注入工件的改进的处理系统和方法。本专利技术的概述依照本专利技术的第一方面，提供一种用来处理半导体晶片的装置。该装置包括处理室、用来产生离子束和将离子束引进处理室的射束线离子注入组件、包括从可处理室接近的等离子搀杂室的等离子搀杂组件以及用来在射束线注入模式中将半导体晶片定位在离子束路径中而在等离子搀杂模式中将半导体晶片定位在等离子搀杂室中的晶片定位器。等离子搀杂室可以位于处理室之内而且可以是能在等离子搀杂位置和缩回位置之间移动的。第一真空泵可以通过第一抽吸口与处理室耦合，而第二真空泵可以通过第二抽吸口与等离子搀杂室耦合。在等离子搀杂模式中，等离子搀杂室可以与处理室隔离。晶片定位器可以包括用来固定晶片的台板和用来将台板定位的台板定位器。台板可以是可在射束线注入位置、等离子搀杂位置和晶片转移位置之间移动的。等离子搀杂室可以包括与处理室连通的孔口，其中台板是活动的，可与等离子搀杂室上的孔口密封接合。台板可以包括静电晶片夹具。台板定位器可以包括用来在射束线注入模式中相对于离子束机械扫描台板的装置。所述装置可以进一步包括用来选择射束线注入模式或等离子搀杂模式并且依照选定的模式控制晶片定位器的控制器。该装置可以进一步包括用来将晶片加载到台板上进行处理并且在处理之后将晶片从台板上移开的晶片处理器。等离子搀杂组件可以包括被定位在等离子搀杂室之内的阳极和耦合在阳极和台板之间的脉冲源。在一个实施方案中，台板被接到参考电位上，而脉冲被脉冲源加到阳极上。在另一个实施方案中，阳极被接到参考电位上，而脉冲被脉冲源加到台板上。等离子搀杂组件可以进一步包括包围阳极和台板之间的空间的空心电极。在一个实施方案中，空心电极脉冲源与空心电极耦合。在另一个实施方案中，空心电极与阳极电耦合。所述装置可以进一步包括用来控制阳极和台板之间的间隔的阳极定位器。用来在等离子搀杂位置和缩回位置之间移动等离子搀杂室的舱室定位器可以被提供。在一个实施方案中，真空泵与处理室耦合。等离子搀杂组件包括在等离子搀杂室的内部体积和处理室之间的受控的流导孔和与等离子搀杂室耦合的处理气体源。等离子搀杂室的内部体积在等离子搀杂模式中是通过受控的流导孔用真空泵抽吸的。在另一个实施方案中，处理气体源和真空泵都被耦合到等离子搀杂室上。等离子搀杂室的内部体积在等离子搀杂模式中是用真空泵抽吸的。依照本专利技术的另一方面，提供一种用来处理半导体晶片的方法。该方法包括将半导体晶片定位在处理室中的步骤、在射束线注入模式中借助离子注入在处理室中处理晶片的步骤和在等离子搀杂模式中通过等离子搀杂在处理室中处理晶片的步骤。借助离子注入处理晶片的步骤可以包括使离子束对准晶片的表面。通过等离子搀杂处理晶片的步骤可以包括在可从处理室接近的等离子搀杂室中处理晶片。将晶片定位的步骤可以包括将晶片安装在位于处理室之中的支撑台板上。该方法可以进一步包括在等离子搀杂位置和缩回位置之间移动等离子搀杂室的步骤。附图简要说明为了更好地理解本专利技术，参照在此通过引证被并入的附图，其中附图说明图1A是适合实现本专利技术的射束线离子注入机的示意俯视图；图1B是图1A的射束线离子注入机的示意俯视图，它展示射束线组成部分；图2是依照本专利技术的实施方案按射束线离子注入模式展示的处理系统的示意侧剖图；图3是按等离子搀杂模式展示的图2的处理系统的示意侧剖图；图4是图2和图3的处理系统的示意方框图；图5是用被密封在等离子搀杂室之中的台板展示的等离子搀杂组件的第一实施方案的示意方框图6是用从等离子搀杂室移出的台板展示的等离子搀杂组件的第一实施方案的示意方框图；图7是用被密封在等离子搀杂室之中的台板展示的等离子搀杂组件的第二实施方案的示意方框图。优选实施方案的详细描述适合实现本专利技术的射束线离子注入机的实施方案的方框图被展示在图1A和1B中。离子源10产生离子并且供应离子束1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理半导体晶片的装置，包括：　　　　处理室；　　　　射束线离子注入组件，用来产生离子束并且将离子束引进所述的处理室；　　　　离子搀杂组件，其包括可进入所述的处理室的等离子搀杂室的等；以及　　　　晶片定位器，用来在射束线注入模式中将半导体晶片放置在所述的离子束的路径中而在等离子搀杂模式中将半导体晶片放置在所述的等离子搀杂室中。

【技术特征摘要】
US 2001-10-26 10/007,5301.一种处理半导体晶片的装置，包括处理室；射束线离子注入组件，用来产生离子束并且将离子束引进所述的处理室；离子搀杂组件，其包括可进入所述的处理室的等离子搀杂室的等；以及晶片定位器，用来在射束线注入模式中将半导体晶片放置在所述的离子束的路径中而在等离子搀杂模式中将半导体晶片放置在所述的等离子搀杂室中。2.根据权利要求1的装置，其中所述的等离子搀杂室位于所述的处理室之内。3.根据权利要求1的装置，其中所述的等离子搀杂室可在等离子搀杂位置和缩回位置之间移动。4.根据权利要求1的装置，进一步包括通过第一抽吸口与所述的处理室耦合的第一真空泵，所述的等离子搀杂组件进一步包括通过第二抽吸口与所述的等离子搀杂室耦合的第二真空泵。5.根据权利要求1的装置，其中所述的晶片定位器包括用来固定所述晶片的台板和用来将所述台板定位的台板定位器。6.根据权利要求5的装置，其中所述的台板可在射束线注入位置、等离子搀杂位置和晶片转移位置之间移动。7.根据权利要求5的装置，其中所述的等离子搀杂室包括与所述的处理室连通的孔口，而且所述的台板是活动的，可与所述的等离子搀杂室上的孔口密封接合。8.根据权利要求5的装置，其中所述的台板包括静电晶片夹具。9.根据权利要求5的装置，其中所述的台板定位器包括用来在射束线注入模式中相对于所述的离子束机械扫描所述的台板的装置。10.根据权利要求5的装置，其中所述的台板被安装在转盘的边缘附近。11.根据权利要求1的装置，其中所述的等离子搀杂室在等离子搀杂模式中可与所述的处理室密封地隔开。12.根据权利要求1的装置，进一步包括所述晶片定位器的控制器，用来选择射束线注入模式或等离子搀杂模式和依照选定的模式和控制。13.根据权利要求5的装置，进一步包括晶片处理器，用来将晶片加载到所述的台板上进行处理并且在处理之后将晶片从所述的台板上移开。14.根据权利要求5的装置，其中所述的等离子搀杂组件进一步包括位于等离子搀杂室之内的阳极和接在所述的阳极和所述的台板之间的脉冲源。15.根据权利要求14的装置，其中所述的台板被接到参考电位上，而且脉冲被所述的脉冲源加到所述的阳极上。16.根据权利要求14的装置，其中所述的阳极被接到参考电位上，而且脉冲被所述的脉冲源加到所述的台板上。17.根据权利要求14的装置，其中所述的等离子搀杂组件进一步包括包围在所述阳极和所述台板之间的空间的空心电极和与所述的空心电极耦合的空心电极脉冲源。18.根据权利要求14的装置，其中所述的等离子搀杂组件进一步包括包围在所述阳极和所述台板之间的空间的空心电极，而且所述的空心电极与所述的阳极电耦合。19.根据权利要求14的装置，进一步包括用来控制所述的阳极和所述的台板之间的间隔的阳极定位器...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文R沃尔特，
申请(专利权)人：瓦里安半导体设备联合公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]