一种提高离子注入层均匀性的方法技术

本申请实施例提供一种提高离子注入层均匀性的方法，通过调整离子注入设备的离子束与晶圆的夹角，来避免离子束与晶圆的晶格原子之间的间隙平行，从而可避免离子注入时产生沟道现象，确保了被注入的离子能够到达晶圆中的深度均匀，提高了晶圆离子注入层的均匀性。提高了晶圆离子注入层的均匀性。提高了晶圆离子注入层的均匀性。

【技术实现步骤摘要】
一种提高离子注入层均匀性的方法


[0001]本申请涉及半导体生产
，尤其涉及一种提高离子注入层均匀性的方法。

技术介绍

[0002]铌酸锂和钽酸锂材料由于具有居里温度高、自发极化强、机电耦合系数高、优异的电光效应等有优点，从而被应用于非线性光学、铁电、压电、电光等领域，尤其在薄膜体声波器件、滤波器、调制器等领域受到越来越广泛的关注和应用。铌酸锂晶体或钽酸锂晶体中的晶格原子规则地排列在空间中，当离子沿晶体的主晶轴方向被注入时，所注入的离子可能与晶格原子发生碰撞，若发生碰撞，离子运动偏转很小，由于晶格阻力的存在，离子便无法到达更深的位置。若离子从晶格原子之间穿过，不与晶格原子发生碰撞，则不存在晶格阻力，该离子可以穿透至晶体中较深的距离，这种现象称为沟道现象，该种现象如图1所示。目前，单晶铌酸锂薄膜或单晶钽酸锂薄膜的制备方法主要有外延生长法，减薄抛光体材料法以及离子注入法。其中，由于铌酸锂和钽酸锂与衬底材料之间的晶格失配比较大、膨胀系数不一样等原因，采用外延生长法很难获得大面积的，均匀完整的薄膜。其中，减薄抛光体材料法不仅很难获得纳米级厚度的薄膜，而且根据该种方法所制备的薄膜质量差，对后面器件的影响比较大。所以目前比较常用离子注入法来制备单晶铌酸锂薄膜或单晶钽酸锂薄膜。
[0003]在通过离子注入法制备单晶铌酸锂薄膜或单晶钽酸锂薄膜的过程中，需要对铌酸锂晶圆或钽酸锂晶圆进行离子注入，以形成离子注入层。其中，晶圆是自晶圆柱上沿某些切割方向切割得到的片状结构，并且其具有切边。目前，工作人员利用离子发生器沿铌酸锂晶圆或钽酸锂晶圆表面的法线方向对其进行离子注入。
[0004]但是，由于铌酸锂晶圆或钽酸锂晶圆中的晶格原子是在空间中规则排布的，进而铌酸锂晶圆或钽酸锂晶圆中的部分位置会存在沟道现象，存在沟道现象的地方不存在晶格阻力；而不存在沟道现象的位置会存在晶格阻力，最终导致被注入的离子所到达晶圆中的深度不均匀，从而导致晶圆离子注入层中的离子分布均匀性差。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种提高离子注入层均匀性的方法，在对晶圆进行离子注入时，调整离子束的入射角度以及晶圆的位置，使入射的离子避开晶圆的晶格原子缝隙，从而避免晶圆内的沟道现象，使入射离子能够到达晶圆中均匀的深度，从而提高晶圆离子注入层中的离子分布均匀性。
[0006]一种提高离子注入层均匀性的方法，方法包括以下步骤：
[0007]将晶圆设置在离子注入设备的晶圆承载盘上，且晶圆的切边竖直向上，以确定晶圆的初始位置；
[0008]使离子注入设备的离子束与晶圆表面的法线方向具有7
°
的夹角；
[0009]调整好晶圆与离子束的相对角度后，通过离子束对晶圆进行离子注入。
[0010]在一些可行的实现方式中，该方法还包括：当晶圆为沿晶圆柱X轴方向切割获得时，将晶圆逆时针旋转90度，或者顺时针方向旋转270度；其中，晶圆柱X轴方向为晶圆柱的晶轴中的X轴方向。
[0011]在一些可行的实现方式中，该方法还包括：当晶圆为沿晶圆柱Y轴方向切割获得时，将晶圆顺时针或者逆时针旋转180度；其中，晶圆柱Y轴方向为晶圆柱的晶轴中的Y轴方向。
[0012]在一些可行的实现方式中，当晶圆的材质为铌酸锂时，晶圆为沿铌酸锂晶圆柱的切割方向切割获得，所述切割方向包括X切、Y切和F1切，其中，X切为对所述铌酸锂晶圆柱的晶轴中的X轴进行切割，Y切为对所述铌酸锂晶圆柱的晶轴中的Y轴进行切割，其中，F1切为所述铌酸锂晶圆柱的晶轴中Y轴绕X轴旋转第一预设角度后对Y轴进行切割，所述第一预设角度包括15度、30度、64度、120度和128度。
[0013]在一些可行的实现方式中，当晶圆的材质为钽酸锂时，晶圆为沿钽酸锂晶圆柱的切割方向切割获得，所述切割方向包括X切、Y切和F2切，其中，X切为对所述钽酸锂晶圆柱的晶轴中的X轴进行切割，Y切为对所述铌酸锂晶圆柱的晶轴中的Y轴进行切割；F2切为所述钽酸锂晶圆柱的晶轴中的Y轴绕X轴旋转第二预设角度后对Y轴进行切割，所述第二预设角度包括36度、42度、46.3度和48度。
[0014]在一些可行的实现方式中，晶圆承载盘上设置有定位夹具，定位夹具与晶圆的切边配合，以将晶圆定位并固定在晶圆承载盘上。
[0015]在一些可行的实现方式中，切边具有定位槽，定位槽位于晶圆上，定位夹具上设置有定位凸起，定位凸起与定位槽配合，以将晶圆定位并固定在晶圆承载台上。
[0016]在一些可行的实现方式中，切边具有定位边，定位边设置于晶圆上，定位夹具的平面与定位边抵接，以将晶圆定位并固定在晶圆承载台上。
[0017]在一些可行的实现方式中，其特征在于，离子束为氦离子束、氢离子束、氮离子束、氧离子束或氩离子束中的至少一者。
[0018]在一些可行的实现方式中，其特征在于，离子束的注入剂量范围为2
×
10
16
ions/cm2‑4×
10
16
ions/cm2；注入能量范围为40keV
‑
400keV。
[0019]本申请实施例提供一种提高离子注入层均匀性的方法，通过调整离子注入设备的离子束与晶圆的夹角，来避免离子束与晶圆的晶格原子之间的间隙平行，从而可避免离子注入时产生沟道现象，确保了被注入的离子能够到达晶圆中深度均匀，提高了晶圆离子注入层的均匀性。
附图说明
[0020]图1是现有技术中关于沟道现象的示意图；
[0021]图2是本申请一实施例的提高离子注入层均匀性的方法流程示意图；
[0022]图3是本申请一实施例中关于离子束入射角度的示意图；
[0023]图4是本申请一实施例中调整晶圆位置的示意图；
[0024]图5是本申请另一实施例中调整晶圆位置的示意图；
[0025]图6为实施例1的X切铌酸锂晶圆注入片的注入层的检测结果示意图；
[0026]图7为对比例1的X切铌酸锂晶圆注入片的注入层的检测结果示意图；
[0027]图8为实施例2的Y64切铌酸锂晶圆注入片的注入层的检测结果示意图；
[0028]图9为对比例2的Y64切铌酸锂晶圆注入片的注入层的检测结果示意图；
[0029]图10为实施例3的Y128切铌酸锂晶圆注入片的注入层的检测结果示意图；
[0030]图11为对比例3的Y128切铌酸锂晶圆注入片的注入层的检测结果示意图；
[0031]图12是本申请一实施例中定位夹具将晶圆固定在晶圆承载盘上的结构示意图；
[0032]图13是本申请另一实施例中定位夹具将晶圆固定在晶圆承载盘上的结构示意图；
[0033]附图标记说明：
[0034]100
‑
定位夹具；200
‑
晶圆；300
‑
晶圆承载盘；
[0035]210
‑
切边。
具体实施方式
[0036]为了使本技术领本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高离子注入层均匀性的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将晶圆设置在离子注入设备的晶圆承载盘上，且所述晶圆的切边竖直向上，以确定晶圆的初始位置；使离子注入设备的离子束与所述晶圆表面的法线方向具有7
°
的夹角；调整好所述晶圆与离子束的相对角度后，通过所述离子束对所述晶圆进行离子注入。2.根据权利要求1所述的提高离子注入层均匀性的方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述晶圆为沿晶圆柱X轴方向切割获得时，将所述晶圆逆时针旋转90度，或者顺时针方向旋转270度；其中，所述晶圆柱X轴方向为所述晶圆柱的晶轴中的X轴方向。3.根据权利要求1所述的提高离子注入层均匀性的方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述晶圆为沿晶圆柱Y轴方向切割获得时，将所述晶圆顺时针或者逆时针旋转180度；其中，所述晶圆柱Y轴方向为所述晶圆柱的晶轴中的Y轴方向。4.根据权利要求2或3所述的提高离子注入层均匀性的方法，其特征在于，当所述晶圆的材质为铌酸锂时，所述晶圆为沿铌酸锂晶圆柱的切割方向切割获得，所述切割方向包括X切、Y切和F1切，其中，X切为对所述铌酸锂晶圆柱的晶轴中的X轴进行切割，Y切为对所述铌酸锂晶圆柱的晶轴中的Y轴进行切割，F1切为所述铌酸锂晶圆柱的晶轴中Y轴绕X轴旋转第一预设角度后对Y轴进行切割，所述第一预设角度包括15度、30度、64度、120度和128度。5.根据权利要求2或3所述的提高离子注入层均匀性的方法，其特征在于，当所述晶圆的材质为钽酸锂时，所述晶圆为沿钽酸锂晶圆柱的切割方向切割...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，胡卉，胡文，连坤，董玉爽，王金翠，
申请(专利权)人：济南晶正电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：