用于利用等离子体类植入工艺进行钝化的牺牲顶盖层制造技术

公开一种对工件进行处理的设备及方法，其中在工件的顶表面上生成牺牲顶盖层。然后将此工件暴露于离子植入工艺，在离子植入工艺中，将选择的物质用于对工件进行钝化。在植入工艺正在进行的同时，自由基及受激物质对牺牲顶盖层进行刻蚀。此会减少工件经历的刻蚀量。在某些实施例中，基于用于植入工艺的总时间及刻蚀速率来选择牺牲顶盖层的厚度。用于植入工艺的总时间可为期望剂量、偏置电压、等离子体功率及其他参数的函数。在一些实施例中，在植入工艺之前施加牺牲顶盖层。在其他实施例中，在植入工艺期间，向牺牲顶盖层添加材料。向牺牲顶盖层添加材料。向牺牲顶盖层添加材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于利用等离子体类植入工艺进行钝化的牺牲顶盖层
[0001]本申请主张在2020年7月22日提出申请的序列号为16/935,774的美国专利申请的优先权，所述美国专利申请的公开内容全文并入本案供参考。


[0002]本公开的实施例涉及使用等离子体室对工件进行钝化的系统及方法，且更具体来说，涉及在将对工件的刻蚀最小化的同时使用植入对工件进行钝化。

技术介绍

[0003]常常使用掺杂剂物质植入半导体工件以生成期望的导电性。等离子体植入是掺杂或以其他方式修改半导体器件的表面以形成器件(例如晶体管)的有效方法。
[0004]随着几何尺寸不断变小，出现影响这些更小晶体管的性能及可靠性的新的问题。举例来说，对于高级晶体管，栅极可靠性(特别是负偏置温度不稳定性(negative bias temperature instability，NBTI))是器件性能及可靠性的关键参数中的一者。随着工业向更先进的沟道材料(例如高锗浓度的SiGe膜)迁移，栅极氧化物的可靠性问题变得更加关键。
[0005]栅极氧化物的可靠性主要与栅极氧化物界面处的缺陷及俘获状态有关，且可通过使这些缺陷钝化来提高性能。举例来说，可使用例如氢、氘及氟等物质来将这些缺陷钝化。
[0006]可使用多种不同的工艺引入这些物质。在某些实施例中，使用离子植入来引入这些物质。此种方法存在几个优点，由于可在高剂量率下实现高掺杂水平，因此实现拥有成本优势，尤其是在低植入能量下。
[0007]然而，由于在植入工艺期间自由基及受激物质以及离子的存在，使用等离子体类工艺对工件进行植入可能具有挑战性。自由基及受激物质可导致表面层的过度刻蚀，且因此对器件性能产生不利影响。
[0008]因此，能够植入物质以对工件进行钝化而不对此工件的表面进行刻蚀的设备及方法将是有益的。此外，如果此方法不会给整个半导体制作工艺增加大量时间或成本，则这将是有益的。

技术实现思路

[0009]公开一种对工件进行处理的设备及方法，其中在工件的顶表面上生成牺牲顶盖层。然后将此工件暴露于离子植入工艺，在离子植入工艺中，将选择的物质用于对工件进行钝化。在植入工艺正在进行的同时，自由基及受激物质对牺牲顶盖层进行刻蚀。此会减少工件经历的刻蚀量。在某些实施例中，基于用于植入工艺的总时间及刻蚀速率来选择牺牲顶盖层的厚度。用于植入工艺的总时间可为期望剂量、偏置电压、等离子体功率及其他参数的函数。在一些实施例中，在植入工艺之前施加牺牲顶盖层。在其他实施例中，在植入工艺期间，向牺牲顶盖层添加材料。
[0010]根据一个实施例，公开一种对工件的部分进行钝化的方法。所述方法包括：将所述
工件设置在等离子体室中；对所述工件的顶表面施加牺牲顶盖层；在所述等离子体室内生成包含钝化物质的等离子体，其中所述钝化物质选自由氢、氘、氟及含有氢、氘或氟作为稀释气体或主处理气体的气体混合物组成的群组，且其中产生所述钝化物质的离子、自由基及受激分子；实行植入工艺，在所述植入工艺中，通过对所述工件施加偏置电压而将所述钝化物质的所述离子经由所述牺牲顶盖层植入到所述部分中，且其中在所述植入工艺期间，所述自由基及所述受激分子对所述牺牲顶盖层进行刻蚀；以及当已植入期望剂量的钝化物质时，终止所述植入工艺，其中在所述植入工艺终止时，所述牺牲顶盖层的厚度小于5埃或者所述牺牲顶盖层的全部已被完全移除并且所述工件已被刻蚀小于10埃。在某些实施例中，所述牺牲顶盖层是在施加顶盖时段通过以下方式在所述等离子体室中施加：引入顶盖物质，并在禁用所述偏置电压的同时生成包含所述顶盖物质的等离子体。在一些实施例中，所述施加顶盖时段处于所述植入工艺之前。在一些实施例中，在所述植入工艺期间通过使所述顶盖物质流动到所述等离子体室中来施加附加牺牲顶盖层。在一些进一步的实施例中，所述顶盖物质的所述流动在整个所述植入工艺中是连续的。在一些进一步的实施例中，所述顶盖物质的所述流动在所述植入工艺期间是脉冲式的。在一些进一步的实施例中，在所述植入工艺期间当所述顶盖物质流动到所述等离子体室中时改变所述偏置电压。在某些实施例中，在预定时间之后终止所述植入工艺，其中所述预定时间是基于所述钝化物质及所述钝化物质的所述期望剂量确定的。在一些实施例中，如果计量系统的输出指示所述工件正受到刻蚀，则产生报警。在某些实施例中，基于来自计量系统的指示所述工件正受到刻蚀的输出来终止所述植入工艺。在某些实施例中，所述牺牲顶盖层的初始厚度是基于所述牺牲顶盖层的刻蚀速率及所述植入工艺的总持续时间确定的。在一些进一步的实施例中，基于室计量、所处理的工件的数目、或操作小时数来调整所述初始厚度以补偿变化的刻蚀速率。在某些实施例中，所述牺牲顶盖层的厚度介于5埃与100埃之间。在某些实施例中，当施加所述偏置电压时，所述偏置电压是介于0.1kV与10kV之间的脉冲式直流(direct current，DC)电压。
[0011]根据另一实施例，公开一种对工件的部分进行钝化的方法。所述方法包括：在室中对所述工件的顶表面施加牺牲顶盖层，其中所述牺牲顶盖层的厚度介于5埃与100埃之间；将所述工件设置在等离子体室中，其中所述等离子体室与所述室不同；在所述等离子体室内生成包含钝化物质的等离子体，其中所述钝化物质选自由氢、氘、氟及含有氢、氘或氟作为稀释气体或主处理气体的气体混合物组成的群组，且其中产生所述钝化物质的离子、自由基及受激分子；实行植入工艺，在所述植入工艺中，通过对所述工件施加偏置电压将所述钝化物质的所述离子经由所述牺牲顶盖层植入到所述部分中，且其中在所述植入工艺期间，所述自由基及所述受激分子对所述牺牲顶盖层进行刻蚀；以及当已植入期望剂量的钝化物质时，终止所述植入工艺。在某些实施例中，所述室：将所述工件加热到接近所述植入工艺的温度的温度；以及通过在正对所述工件进行加热的同时使气体流动来生长所述牺牲顶盖层。
[0012]根据另一实施例，公开一种对工件的部分进行钝化的方法。所述方法包括：使顶盖物质流动到等离子体室中，在所述等离子体室内设置有工件；对所述顶盖物质进行激励以产生等离子体，其中在施加顶盖时段期间，不对所述工件施加偏置电压，以在所述工件的顶表面上生成牺牲顶盖层；使钝化物质流动到所述等离子体室中，其中所述钝化物质选自由
氢、氘、氟及含有氢、氘或氟作为稀释气体或主处理气体的气体混合物组成的群组；实行植入工艺，以在所述工件中植入钝化离子，其中所述植入工艺被定义为在正产生包含所述钝化物质的等离子体时对所述工件施加偏置电压的时间段；通过在所述植入工艺期间使所述顶盖物质流动到所述等离子体室中来对所述牺牲顶盖层添加材料；以及终止所述植入工艺。在某些实施例中，当已植入期望剂量的钝化离子时终止所述植入工艺。在某些实施例中，在所述植入工艺终止时，所述牺牲顶盖层的厚度小于5埃或者所述牺牲顶盖层的全部已被完全移除并且所述工件已被刻蚀小于10埃。在某些实施例中，所述顶盖物质的所述流动在整个所述植入工艺中是连续的。在某些实施例中，所述顶盖物质的所述流动在所述植入工艺期间是脉冲式的。在一些进一步的实施例中，在所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种对工件的部分进行钝化的方法，包括：将所述工件设置在等离子体室中；对所述工件的顶表面施加牺牲顶盖层；在所述等离子体室内生成包含钝化物质的等离子体，其中所述钝化物质选自由氢、氘、氟及含有氢、氘或氟作为稀释气体或主处理气体的气体混合物组成的群组，且其中产生所述钝化物质的离子、自由基及受激分子；实行植入工艺，在所述植入工艺中，通过对所述工件施加偏置电压而将所述钝化物质的所述离子经由所述牺牲顶盖层植入到所述部分中，且其中在所述植入工艺期间，所述自由基及所述受激分子对所述牺牲顶盖层进行刻蚀；以及当已植入期望剂量的钝化物质时，终止所述植入工艺，其中在所述植入工艺终止时，所述牺牲顶盖层的厚度小于5埃或者所述牺牲顶盖层的全部已被完全移除并且所述工件已被刻蚀小于10埃。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲顶盖层是在施加顶盖时段期间通过以下方式在所述等离子体室中施加：引入顶盖物质，并在禁用所述偏置电压的同时生成包含所述顶盖物质的等离子体。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述施加顶盖时段处于所述植入工艺之前。4.根据权利要求3所述的方法，其中在所述植入工艺期间通过使所述顶盖物质流动到所述等离子体室中来施加附加牺牲顶盖层。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述顶盖物质的流动在整个所述植入工艺中是连续的。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述顶盖物质的流动在所述植入工艺期间是脉冲式的。7.根据权利要求6所述的方法，其中在所述植入工艺期间当所述顶盖物质流动到所述等离子体室中时改变所述偏置电压。8.根据权利要求1所述的方法，其中在预定时间之后终止所述植入工艺，其中所述预定时间是基于所述钝化物质及所述钝化物质的所述期望剂量确定的。9.根据权利要求8所述的方法，其中如果计量系统的输出指示所述工件正受到刻蚀，则产生报警。10.根据权利要求1所述的方法，其中基于来自计量系统的指示所述工件正受到刻蚀的输出来终止所述植入工艺。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲顶盖层的初始厚度是基于所述牺牲顶盖层的刻蚀速率及所述植入工艺的总持续时间确定的。12.根据权利要求11所述的方法，其中基于室计量、所处理的工件的数目、或操作小时数来调整所述初始厚度以补偿变化的刻蚀速率。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲顶盖层的厚度介于5埃与100埃之间。14.根据权利要求1所述的方法，其中当施加所述偏置电压时，所述偏置电压是具有介于0.1kV与10kV之间的幅值的脉冲式直流电压。15.一种对工件的部分进行钝化的方法，包括：在室中对所述工件的顶表面施加牺牲顶盖层，其中所述牺...

【专利技术属性】
技术研发人员：维克拉姆，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：