改善Ｐ３Ｉ腔室中共形掺杂的方法技术

提供通过等离子体浸没离子注入处理而注入离子到基板中的方法。在一实施例中，一种注入离子到基板中的方法包含：提供基板至处理腔室中，所述基板包括具有一或多个形成在其中的特征结构的基板表面，且每一特征结构具有一或多个水平表面和一或多个垂直表面；从含有适于产生离子的反应气体的气体混合物产生等离子体；在所述基板表面上和在基板特征结构的至少一水平表面上沉积材料层；通过各向同性工序而将来自所述等离子体的离子注入到所述基板中、到至少一水平表面中和到至少一垂直表面中；以及通过各向异性工序而蚀刻所述基板表面上和所述至少一个水平表面上的所述材料层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例大体上是关于半导体制造过程和装置的领域，更具体地，是关于通过等离子体浸没离子注入处理将离子注入到基板中的方法。
技术介绍
集成电路可包括超过一百万个微电子场效晶体管(例如，互补金氧半导体(CMOS) 场效晶体管)，其形成在基板(例如，半导体晶片)上，并合作以执行电路内部的不同功能。 CMOS晶体管包括栅极结构，其设置在形成于基板中的源极和漏极区域之间。栅极结构大体上包括栅极电极和栅极介电层。栅极电极设置在栅极介电层上方，以控制形成在漏极和源极区域之间并位于栅极介电层下方的信道区域中的电荷载体流。离子注入工序典型用于注入或掺杂离子至基板中，并在基板上形成具有所需轮廓 (profile)和浓度的栅极和源极、漏极结构。在离子注入工序期间，不同的处理气体或气体混合物可用于提供离子源种(species)。当供应处理气体至离子注入处理腔室(例如，商业上可由加州圣克拉拉的应用材料公司购得的P3i腔室)中时，气体经过处理作用以解离离子，而离子接着加速朝向基板表面并进入其中。由于加速至基板表面的离子典型为诸如一个方向的移动的线性移动，故离子大部分注入到形成在基板表面上的结构(例如，图案或沟槽)的底表面中，而非注入到结构的侧壁。非共形(non-conformal)的离子掺杂可导致跨越基板表面的不足及/或不均勻的离子浓度、轮廓、尺寸和分布，特别是在形成于基板表面中的特征结构定义(feature definition)中尤其如此，从而不利地影响电子组件的总效能。随着关键尺寸(critical dimension)缩小，离子注入的精确度变得愈为重要。因此，需要一种改善的离子注入工序，以在基板表面上和在特征结构定义中提供更为共形的离子注入。
技术实现思路
本专利技术提供通过具有平衡的蚀刻-沉积工序的等离子体浸没离子注入处理而将离子注入到基板中的方法。在一实施例中，一种注入离子到基板中的方法包含以下步骤提供基板至处理腔室中，该基板包括具有一或多个形成在其中的特征结构的基板表面，且每一特征结构具有一或多个水平表面和一或多个垂直表面；从含有反应气体的气体混合物产生等离子体，该反应气体适于产生离子；在该基板表面上和在该基板特征结构的至少一水平表面上沉积材料层；通过各向同性的工序而将来自该等离子体的离子注入到该基板中， 且将来自该等离子体的离子注入到至少一水平表面中和至少一垂直表面中；以及通过各向异性工序而蚀刻该基板表面上和该至少一水平表面上的该材料层。在另一实施例中，一种注入离子到基板中的方法包含以下步骤提供基板至处理腔室中，该基板包括具有一或多个形成在其中的特征结构的基板表面，且每一特征结构具有一或多个水平表面和一或多个垂直表面；从含有反应气体的气体混合物产生等离子体， 该反应气体适于产生离子；在该基板表面上和在该基板特征结构的至少一水平表面上沉积材料层；通过各向同性工序而将来自该等离子体的离子注入到该基板中、且将来自该等离子体的离子注入到至少一水平表面中和至少一垂直表面中；从至少一水平表面到溅射一部分的该材料层、一部分的该些注入离子或其组合到至少一垂直表面；以及通过各向同性工序蚀刻该基板表面与该一或多个水平表面和一或多个垂直表面。在另一实施例中，一种注入离子到基板中的方法包含以下步骤提供基板至处理腔室中，该基板包括具有一或多个形成在其中的特征结构的基板表面，且每一特征结构具有一或多个水平表面和一或多个垂直表面；在该基板表面上和在该基板特征结构的至少一个水平表面上沉积材料层；从含有反应气体的气体混合物产生等离子体，该反应气体适于产生离子；通过各向同性工序而将来自该等离子体的离子注入到该基板中、且将来自该等离子体的离子注入到至少一水平表面中和至少一垂直表面中；以及通过各向异性工序而蚀刻该基板表面上和该至少一水平表面上的该材料层。附图说明为让本专利技术的上述特征更明显易懂，可配合参考实施例对上面简要描述的本专利技术进行详细说明，其部分已表示如附图。须注意的是，虽然附图揭露本专利技术特定实施例，但其并非用以限定本专利技术的范围，因为本专利技术可作其他等效实施例。图IA至IB表示适于实行本专利技术的等离子体浸没离子注入工具的一实施例；图2表示流程图，其说明根据本专利技术的一实施例的用于等离子体浸没离子注入处理的方法；图3A至3D表示根据本专利技术的一实施例的用于等离子体浸没离子注入处理的方法的概略侧视图；图4表示流程图，其说明根据本专利技术的另一实施例的用于等离子体浸没离子注入处理的方法；图5A至5D表示根据本专利技术的另一实施例的用于等离子体浸没离子注入处理的方法的概略侧视图。为便于理解，图中相同的组件符号尽可能地表示相同的组件。一实施例采用的组件当不需特别详述而可应用到其它实施例。然而，须注意的是，虽然附图揭露本专利技术特定实施例，但其并非用以限定本专利技术的范围，因为本专利技术可作各种等效实施例。具体实施例方式本专利技术的实施例提供通过等离子体浸没离子注入处理而注入离子到基板中的方法。本专利技术可用在栅极结构或源极/漏极区域的形成，其包括但不限于多晶掺杂(poly doping)、反向多晶掺杂(counter-poly doping)、超浅接面(junction)和用于形成在基板上的结构的共形掺杂等等。离子注入工序可用在诸如DRAM、逻辑产品和闪存的不同应用中。 在一实施例中，离子注入工序通过供应含有反应气体(举例来说，含硼气体)的气体混合物来执行。产生等离子体以从气体混合物解离离子，从而形成离子源，而离子朝电偏压基板加速并注入到其中及/或在基板表面上沉积为材料层。注入的离子也可称为掺质(dopant)。 沉积材料可部分或完全地移除，以造成掺质材料设置在基板表面中。沉积和移除工序在设置于基板表面中的结构的底部和侧壁内提供共形的掺杂轮廓。或者，在蚀刻工序之前，沉积材料可溅射或再沉积在基板表面上。在进一步的替代实施例中，沉积材料可在离子注入前以分开的工序而沉积。图IA表示等离子体处理腔室100，其可用于实行根据本专利技术的一实施例的离子注入工序。一可实行该工序的适当的反应器腔室为一 P3i 反应器腔室，其可购自加州圣克拉拉的应用材料公司。能预期此处所述的方法可在其它适当且适合的等离子体反应器中实行，包括购自其它制造商的那些反应器。其它适当的反应器腔室包括2006年8月22日核发的美国专利第7，094，670号以及2002年12月17日核发的美国专利第6，494，986号中所述的腔室，特将其两者并入此中以供参照至与此处详述的权利要求和叙述一致的范围。处理腔室100包括腔室主体102，其具有底部124、顶部1 和围绕处理区域104 的侧壁122。基板支撑组件1 从腔室主体102的底部IM支撑，并适于接收用于进行处理的基板106。气体分配板130耦合至腔室主体102的顶部126，并面对基板支撑组件128。 泵接口 132限定在腔室主体102，并耦合至真空泵134。真空泵134通过节流阀136而耦合至泵接口 132。气源152耦合至气体分配板130，以供应在基板106上执行的处理的气体前驱物化合物。图IA所表示的处理腔室100进一步包括等离子体源190，其最佳显示于图IB的透视图中。等离子体源190包括一对分开的外部重入导管(reentrant conduit) 140、140，，其装配在本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种通过等离子体浸没离子注入处理而注入离子到基板中的方法，所述方法包含以下步骤：提供基板至处理腔室中，所述基板包括具有一或多个形成在其中的特征结构的基板表面，且每一特征结构具有一或多个水平表面和一或多个垂直表面；通过各向同性工序而将来自等离子体的离子注入到至少一个所述水平表面中和到至少一个所述垂直表面中；以及通过各向异性工序而蚀刻所述基板表面和所述一或多个水平表面。

【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：彼得·I·波尔什涅夫，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US