低能量、高剂量砷、磷与硼注入晶片的安全处理制造技术

本发明专利技术公开一种避免在注入工艺之后形成有毒气体的方法。当将掺杂剂布注入衬底上的膜层中，某些掺杂剂暴露于湿气中时会发生反应而形成有毒气体及／或可燃气体。借着使掺杂薄膜于原位暴露至含氧化合物中，可使注入薄膜堆栈层的浅处的掺杂剂反应成掺杂剂氧化物，从而降低形成有毒气体及／或可燃气的可能性。或者，可原位地在掺杂薄膜上形成覆盖层，以降低产生有毒气体及／或可燃气体的可能性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术实施例大体上涉及半导体制造工艺领域，更明确而言，是涉及更安全地制造掺杂砷、磷或硼的衬底(substrate)的方法。
技术介绍
集成电路可能包含超过一百万个形成在衬底(例如半导体晶片)上的微电 子场效应晶体管，例如互补金氧半导体场效晶体管(CMOS)，并且该些晶体 管在电路中合作地执行各种功能。CMOS晶体管在其衬底中的源极与漏极之间 设置有一栅极结构。栅极结构通常包括一栅极电极与一栅极介电层。栅极电极 设置在栅极介电层上，以控制介于源极与漏极之间且位于栅极介电层下方之信 道区域中的电荷载子流动。离子注入工艺典型用来将离子注入与掺杂至衬底中，以形成具有所欲离子 分布模式与浓度的栅极和源漏极结构。在离子注入工艺中，可使用不同的工艺 气体或气体混合物来提供离子来源种类，例如砷(arsenic)、磷(phosphorus) 或硼(boron)。特别是当砷暴露在湿气中时，会发生如下反应式的反应而产 生氧化砷与胂气(或称，砷化氢，Arsinegas):As + H20 ^ AsH3 + AsxOy胂气是毒性极高且可燃的气体。当施加高掺杂剂剂量(1x10"1/ci^或更 高)与低注入能量(即约2千伏特)时，惨杂剂无法注入薄膜堆栈层的深处。 因此，有较多的掺杂剂位在邻近薄膜堆栈层的表面处，并且当衬底移出处理室 时可能会接触到湿气。位于衬底表面附近的砷可能会发生不想要反应而形成胂 气。因此，需要一种在注入掺杂剂后，避免形成有毒化合物的方法。
技术实现思路
本专利技术大体上包括在一种在注入工艺(implantation process)之后，避免形成有毒气体的方法。某些掺杂剂注入衬底上的膜层中以后，当其接触湿气时， 可能会形成有毒气体及/或可燃性气体。在一实施例中，先将掺杂剂注入到衬 底上的膜层中，随后使该已经过注入的膜层暴露于含氧气体中，以形成一保护 性氧化层。可在执行膜层注入工艺的同一处理室中形成该氧化层。在另一实施例中，衬底处理方法包括在一处理室中将一掺杂剂注入一膜层 内，并且使该已注入的膜层暴露于一含氧电浆中，以在该己注入膜层上形成氧 化层，而在该已注入膜层暴露在大气中的氧气下之前，让掺杂剂留在该膜层中。在另一实施例中，先将一掺杂剂注入衬底上的一膜层中，随后在该已注入 的膜层上沉积一覆盖层。可在注入膜层的同一个处理室中沉积该覆盖层。在另一实施例中，衬底处理方法包括在一处理室中将一掺杂剂注入衬底上 的一膜层内，并且在该已注入膜层暴露在大气中的氧气下之前，先在该已注入 掺杂剂的膜层上沉积一覆盖层；其中该覆盖层是选自于由碳层、硅层、氧化硅 层、氮化硅层、碳化硅层、有机层及上述膜层之组合所构成的群组中。在另一实施例中，衬底处理方法包括在一处理室中将一掺杂剂注入衬底上 的一膜层内，并且在该已注入膜层暴露于大气中的氧气下之前，先使用由三氟 化氮所形成的电浆来蚀刻该已注入的膜层，以移除过量的掺杂剂。附图说明为了更详细了解本专利技术上述特征，本专利技术是参照数个实施例详述如上，且 部分实施例绘于附图中。然而需明白的是，该些附图仅显示本专利技术的数个典型 实施例，因此不应作为本专利技术范围的限制。本专利技术还容许其它等效实施例。第1A-1B图绘示适合用来实施本专利技术的电浆浸没式离子注入工具的实施例。第2图绘示根据本专利技术的形成掺杂剂氧化物的方法流程图。 第3图绘示根据本专利技术一实施例，原位覆盖工艺的方法流程图。 第4图显示胂气形成随着时间的变化关系。为了便于了解，尽可能地以相同组件符号来表示各图所共有的相同组件。 并且无需进一步说明就可了解到，一实施例的组件与特征可有利地并入另一实 施例中。然而须注意的是，附图仅出示本专利技术的数个示范性实施例，不应用来限制 本专利技术范围。本专利技术尚容许其它等效实施例。主要组件符号说明100电浆反应器104工艺区域124底部 z128衬底支撑组件132抽吸口136节流阀140a、 140a，第一端142、 142，核心146、 146'功率产生器150、 150，轮状环154偏压功率产生器190电浆源200、 300方法202、 204、 206、 302、 304、102室主体122侧壁126顶部130气体分配板134真空泵140、 140'导管140b、 140b，第二端144、 144'线圈148、 148，匹配电路152气体源156匹酉己电足各192、 194、 196、 198开孔306、 308步骤具体实施例方式本专利技术揭示一种避免在注入工艺之后形成有毒气体的方法。第1A图绘示 一电浆反应器IOO，其可根据本专利技术实施例来执行离子注入、形成氧化层以及 形成覆盖层。适合用来执行本专利技术的反应器可为P3iT"反应器，其可购自于美 国加州圣克拉拉市的应用材料公司(Applied Materials, Inc., of Santa Clara, California)。另一种可用来执行本专利技术的反应器则描述于2006年12月8日申 请的美国专利申请案11/608,357号中，并将其全文纳入本文中以供参考。并且 本文中所描述的多种方法可能在其它适当的电浆反应器中执行，包括购自其它 制造商的电浆反应器。电浆反应器IOO包含一室主体102，该室主体具有一底部124、 一顶部126 以及多个侧壁122以圈围出一工艺区域104。衬fe支撑组件128是由室主体102 的底部124所支撑着，并且衬底支撑组件128可用来容纳一衬底106以进行处 理。气体分配板130连接至室主体102的顶部126，且面对着衬底支撑组件128。 抽吸口 (pumpingport) 132界定在室主体102中，且连接至一真空泵134。真 空泵134透过一节流阀136连接至抽吸口 132。气体来源152耦接至气体分配板130，以为衬底106上所执行的工艺供应气体前驱化合物。第1A图中所绘的反应器100包含一电浆源190，如第IB图之立体透视 图中所示者。电浆源190包含一对独立的外部回流导管(reentrant conduits) 140、 140'，其安装在室主体102的顶部126-外侧并且横跨彼此或彼此互相垂 直，如第IB图中所绘的示范性实施例般。第一外部导管140具有第一端140a， 该第一端140a穿过顶部126中的开口 198而连接至室主体102内的工艺区域 104的第一侧中。第二端140b具有一开口 196，其连接至工艺区域104的第二 侧内。第二外部回流导管140b具有第一端140a，，其具有一开口 194耦接至工 艺区域104的第三侧，并且第二外部回流导管140b具有一第二端140b'，该第 二端140b'具有一开口 192耦接至工艺区域104的第四侧。在一实施例中，第 一与第二外部回流导管140、140'设计成彼此垂直，而使得各外部回流导管140、 140，的两端140a、 140a，、 140b、 140b，以约90°的角度间隔设置在室主体102 的顶部126的周长附近。外部回流导管140、 140'的垂直配置设计允许电浆源 均匀地分布在整个工艺区域104上。第一与第二外部回流导管140、 140'可设 计成能在工艺区域104中提供均匀电浆分布的其它配置方式。磁穿透式环形核心142、 142'环绕着各自外部回流导管140、 140'的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种衬底处理方法，包含：　在一处理室中将一掺杂剂注入至一膜层内；以及　在该已注入膜层暴露于大气中的氧气下之前，先将该已注入膜层暴露于一含氧电浆中，以在该已注入膜层上形成氧化层而将该掺杂剂留在该膜层内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马耶德A福阿德，麦诺基韦列卡，卡提克桑瑟南姆，
申请(专利权)人：马耶德A福阿德，麦诺基韦列卡，卡提克桑瑟南姆，
类型：发明
国别省市：US[]