在晶圆上形成掺杂层的方法技术

本发明专利技术提供一种在晶圆上形成掺杂层的方法，包括：提供一晶圆；供应一掺杂物气体于离子源的电弧室中；供应一稀释物以稀释掺杂物气体，上述稀释物包含约４８％至约５０％的氙分子和约５０％至约５２％的氢分子；从使用上述离子源的稀释的掺杂物气体产生一离子束；并且将此离子束射向晶圆，以在晶圆上形成一掺杂层。

【技术实现步骤摘要】

本申请要求2009年1月9日提出的美国临时申请第61/143， 492号的优先权，其全部内容以引用的方式结合于此。 本专利技术一般涉及半导体的制造，且尤其涉及离子束(ion beam)的产生。
技术介绍
异质半导体(extrinsic semiconductor)有赖于掺杂物(dopant)以提供所需密度的电荷载子(charge carrier)，而掺杂物布植(implantation)是在异质半导体处理中的主要步骤。在已知互补式金属氧化物半导体(CMOS)的制造过程中，离子束将掺杂物布植入晶圆中，而化学物种则通过将能量离子轰击基板而沉积至半导体晶圆中。所沉积的掺杂物的量控制了所形成的半导体的型态和导电性(conductivity)，而用以控制主动组件特性的能力则根据在遍布基板的不同区域均匀沉积预定剂量的掺杂物的能力。 市售离子布植机系统常用于执行布植，布植机包含产生能量离子的离子源头(source head)，经由实验发现当离子源头布植锗(Ge)时，其寿命将短于布植其它物种，例如砷(As)、硼(B)、二氟化硼(BF2)以及磷(P)。在进行锗布植的过程中发现了更多严重的机器症状，导致在离子源头较糟的机况与差劲的离子束均匀度和稳定度。本专利技术的专利技术人发现高电流布植机在锗布植的过程中经历了差劲的源头寿命-短如10小时的平均故障间隔时间(mean time between failure)。六氟化钨(WF6)的晶须(whisker)经发现沉积于离子源的电弧室(arcchamber)的孔隙上，因而降低了离子束的均匀度。晶须是由于电弧室壁的钨材料在下列反应中消耗的结果 GeF4气体+Ar (稀释)+W (电弧室)一Ge++WF6+Ar++e— 横跨300毫米(mm)长的离子束均匀度(离子束电流的标准差(standarddeviation)除以最大射束电流值所计算的比例)经发现约为0.84%。 2008年7月31日公开且名称为"Technique for Improving thePerformance andExtending the Lifetime of an Ion Source with GasDilution，，(Perel等人)的美国专利申请案、公开号为US2008/0179545A1的全部内容以引用的方式结合于此。Perel等人揭示一种离子布植机系统、其离子源、以及操作此离子源的方法。 Perel等人提出以一体积百分比包含70%的氙(Xe)和30%的氢(H2)的稀释物气体(dilutant gas)来稀释掺杂物气体(dopant gas)，此稀释物气体约占电弧室中整体气体的10%至40%，发现由20%的稀释物和80%的掺杂物气体组成的比例最佳。Perel等人提出依此气体组合的离子源可减少电弧室壁的鸨耗损重量(reduced weight gain)。 业者期望改善的方法。
技术实现思路
在某些实施例中，一种，包括提供一晶圆；供应一掺杂物气体于离子源的电弧室中；供应一稀释物以稀释掺杂物气体，所述稀释物包含约48%3至约50%的氙分子和约50%至约52%的氢分子；从使用上述离子源的稀释的掺杂物气体产生一离子束；以及将此离子束射向晶圆，以在晶圆上形成一掺杂层。 在实施例中，一离子布植方法包括供应掺杂物气体于一离子源的电弧室中，而稀释物则同时供应至此电弧室中以稀释掺杂物气体。稀释物包含约98.4wt^ (重量百分比)的氙和1.6wt^的氢，而离子束则产生自使用此离子源的稀释的掺杂物气体。 在实施例中，一种离子布植方法包括供应掺杂物气体于离子源的电弧室中，而稀释物则供应至此电弧室中以稀释此掺杂物气体。稀释物包含氙和氢，稀释的掺杂物气体包含约44wt^的掺杂物气体和约56wt^的稀释物，而离子束则产生自使用此离子源的稀释掺杂物气体。 在实施例中，一种设备包含用以产生离子束的一离子源，此离子源包含气弧室，而一稀释掺杂物装置被提供以供应一掺杂物气体至气弧室中，并用以供应一稀释物以稀释气弧室中的掺杂物气体。此稀释的掺杂物气体可作为离子源而用于产生离子束。稀释物包含氙和氢。 一控制器被提供以控制掺杂物供应装置和稀释物供应装置，以便稀释的掺杂物气体包含约44wt%的掺杂物气体和约56wt%的稀释物。附图说明 示范实施例的叙述主要配合所附图式进行研读，而所附图式将视为整体书面陈述的部分。在此叙述中，描述相对关系的用语，例如"较低"、"较高"、"水平"、"垂直"、"上方"、"下方"、"往上"、"往下"、"顶部"、"底部"及其衍生词(例如"水平地"、"向下地"、"向上地"等)，应以讨论的后续所述或图式中所示的位向来加以解释。使用这些描述相对关系的用语是为了说明方便，而非要求将设备依特定位向而解释或操作。关于连结、联合或类似概念之用语，例如"连接"和"内部连接"，代表一种结构直接或经由中间结构而固着或连结于另一结构的关系，以及可动或固定的连接或关系，除非另外特别加以描述。 图1为根据一实施例所提供的设备的概略图式，此设备包含用以产生离子束124的离子源100。离子源100包含电弧室102，而电弧室102具有阳极104以及热阴极106。灯丝电源供应器(filamentpower supply) 120提供电源以加热阴极106，导致电子往阴极106加速。电弧电源供应器(arc power supply) 118供应电源至室外壳(chamber housing)以将由阴极106所射出的电子加速至电浆中。 一磁铁或磁铁组126N、126S被提供以建立用于形成离子束的磁场。电弧室具有孔隙114，而离子束则经此孔隙114而穿越。当离子束124离开离子源IOO，则由汲取电极(extraction electrode) 122将离子束汲取出来并且限定离子束124的形状。 气体128从气体源112提供给电弧室。在某些实施例中，气体源为包含掺杂物及混合稀释物气体的储存槽112。 图1的示范设备100包含一含有掺杂物气体(例如四氟化锗(GeF4))以及稀释物气体(例如氙和氢)的混合物的储存槽112。此掺杂物气体可包含有布植于半导体基板中的锗、砷、硼、二氟化硼、磷、或其它物种。在一实施例中，掺杂物气体为四氟化锗。稀释物气体可购置或以其它方式而提供于一例如瓶子的容器中。举例而言，此容器可为售自PraxairCorporation ofDanbury， CT的气体瓶或罐，而这类产品可装载名义上相同体积份(partsby volume)的氤和氢，而可包含约250克(gram)的氤和约4克的氢，或98. 4wt%的氤和1.6wt^的氢。稀释物可从约48%至约50%的氙分子(molecule)和从约50%至约52%的氢分子作变化。在一范例中，稀释物中的分子为48.6%的氙分子和51.4%的氢分子。在其它实施例中，稀释物可包含不同的惰性气体(inert gas)，例如氩(Argon)。 设备100可选择性地包含一稀释掺杂物装置，其用以在自动控制下将稀释的掺杂物供应至电弧室102中。图2显示图1的设备增加了可选择性的自动供料器(automaticfeed)，而图1和图2中相似的项目具有相同的参考标号。 在图2的实施例中，稀释掺杂物装置包含一掺杂物供应装置用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在晶圆上形成掺杂层的方法，包括：提供一晶圆；供应一掺杂物气体于一离子源的电弧室中；供应一稀释物以稀释所述掺杂物气体，所述稀释物包含约４８％至约５０％的氙分子和约５０％至约５２％的氢分子；从使用所述离子源的稀释的所述掺杂物气体产生一离子束；以及将所述离子束射向该晶圆，以在所述晶圆上形成一掺杂层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：林宥朋，游伟明，邓端永，林俊男，董胜健，苏斌嘉，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]