发明名称 离子植入装置及藉由植入氢化硼簇离子之半导体制造方法
摘要 本发明揭示一种离子植入装置与制造一半导体装置的方法,其中离子化氢化硼分子簇被植入,以形成P型电晶体结构。例如,在制造互补金属氧化物半导体(CMOS)装置时,该等簇被植入以提供用于源极与汲极结构及用于多晶矽闸极的P型掺杂;此等掺杂步骤对PMOS电晶体的形成至关重要。该等分子簇离子具有BnHx+与BnHx-之化学式,其中10≦n≦100且0≦x≦n+4。
申请公布号 TWI263249 申请公布日期 2006.10.01
申请号 TW093110790 申请日期 2004.04.16
申请人 山米奎普公司 发明人 汤马士N 贺斯基;戴尔C 杰克布森
分类号 H01L21/00 主分类号 H01L21/00
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种植入离子之方法,包含下列步骤:(a)产生一容积之氢化硼BnHm的气相分子,其中n与m系整数,且n>10及m≧0;(b)离子化界定已离子化氢化硼分子之该等氢化硼分子;及(c)藉由一电场将该等已离子化氢化硼分子加速进入一目标。2.如请求项1之方法,其中步骤(a)包含产生一容积之十八硼烷B18H22之气相分子。3.如请求项2之方法,其中步骤(c)包含加速B18Hx+之分子,其中0≦x≦22。4.如请求项2之方法,其中步骤(c)包含加速B36Hy-之分子,其中0≦y≦44。5.如请求项1之方法,其中步骤(a)包含藉由加热至摄氏20度以上使一固体昇华以产生一容积之气体。6.如请求项1之方法,其中步骤(c)包含加速该等氢化硼离子进入一矽目标。7.如请求项1之方法,其中该气相BnHm被导入一离子源用于离子化。8.如请求项7之方法,其中该离子源被纳入一离子植入机。9.如请求项1之方法,其中步骤(c)包含加速氢化硼离子进入一矽上绝缘物基板目标。10.如请求项1之方法,其中步骤(c)包含加速氢化硼离子至一应变超晶格基板目标。11.如请求项1之方法,其中步骤(c)包含加速氢化硼离子进入一基板一锗化矽(SiGe)应变超晶格目标。12.一种植入离子之方法,包含下列步骤:(a)产生一容积之氢化硼BnHm之气相分子,其中n与m系整数,且n>10及m≧0;(b)形成一含有氢化硼分子、氢化硼离子与电子之电浆;及(c)藉由一电场将该等氢化硼离子加速植入一目标,以施行一半导体之掺杂。13.如请求项12之方法,其中该电场系一随时间变化或脉冲电场。14.如请求项12之方法,其中该电场系一固定或直流电场。15.如请求项12之方法,其中步骤(c)包含产生十八硼烷B18H22蒸汽。16.如请求项12之方法,其中步骤(b)包含形成一B18Hx+离子之电浆,其中0≦x≦22。17.如请求项12之方法,其中步骤(a)包含藉由加热至摄氏20度以上使一固体昇华以产生一容积之气体。18.如请求项12之方法,其中步骤(c)包含加速该等氢化硼离子进入一矽目标。19.如请求项12之方法,其中步骤(c)包含加速该等氢化硼离子进入一矽上绝缘物基板目标。20.如请求项12之方法,其中步骤(c)包含加速该等氢化硼离子进入一应变超晶格基板目标。21.如请求项12之方法,其中步骤(c)包含加速该等氢化硼离子进入一锗化矽(SiGe)应变超晶格目标。图式简单说明:图1A系依据本发明之范例性高电流簇离子植的系统之示意图。图1B系使用在图1A之植入系统的加速-减速电极之示意图。图1C系依据本发明之高电流簇离子植入系统之一替代性具体实施例。图1D系依据本发明之高电流簇离子植入系统之又另一替代性具体实施例。图1E系依据本发明之范例性中电流簇离子植入系统之示意图。图2系依据方程式(1)之Child-Langmuir定律,示范11B+束电流对萃取能量之图表。图3系依据本发明之离子源的一透视图,以剖视图显然内部组件。图4A系图3所示离子源的具体实施例之一部份,以剖视图显示电子束与叠置于其中之磁场。图4B类似于图4A,但示范具有二电子束来源之替代性配置。图5A系图3之簇离子源之透视图,显示该离子化区之细节。图5B类似于图5A,但示范具有二电子束来源之替代性配置。图5C系图5B所示之电子束形成区的简化俯视图。图6系使用在本发明之离子源的三区域温度控制系统。图7A系一磁性轭装配件之透视图,示范包括永久磁铁之磁性电路。图7B系磁性轭装配件经整合于本发明之离子源的离子化室中之透视图。图7C系示范磁通量通过在xy平面上之磁性轭装配件的一剖面。图7D系图7A所示磁性轭装配件之一替代性具体实施例之透视图,其包括一电磁铁。图7E类似图7B,除了其与图7D所示具体实施例有关。图7F系示范磁通量通过在yz平面上如图7E中所示之磁性轭装配件的一剖面。图7G类似图7F,除了其示范在xz平面上之磁通量。图7H显示在第7B图之轭装配件与该电子枪中具有高导磁性磁性遮蔽件之本发明的离子源。图8A以图示使用本发明离子源之十八硼烷束电流与蒸汽压力相对于汽化温度。图8B以一球与棒显示B18H22分子之模型。图9系以图形示范本发明之离子源产生之B18H22的正离子质量频谱,以高质量解析度收集。图10系以图形示范B18H22之负离子质量频谱与一B18H22的正离子质量频谱重叠,二者均以高质量解析度收集,且以本发明之离子源产生。图11A图示以本发明之离子源产生之B18H22的正离子质量频谱,以低质量解析度收集。图11B图示以本发明之离子源产生之B18H22的正离子质量频谱,以高质量解析度收集,且具有延伸之水平値,因此可分解出个别的离子质量。图12以图示说明B18Hx+束电流为束萃取能量的一函数,由本发明之簇离子植入系统在靠近晶圆的位置量测。图13以图示说明使用本发明之簇离子植入系统将图12之资料转换成硼剂量率(使用B18Hx+植入)相对于硼植入能量的一函数。图14系一CMOS在形成NMOS汲极延伸时之制造顺序的图式。图15系一CMOS在形成PMOS汲极延伸时之制造顺序的图式。图16系在制造一NMOS半导体装置过程中之半导体基板,系在N型汲极延伸植入之步骤。图17系在制造一NMOS半导体装置过程中之半导体基板,系在源极/汲极植入之步骤。图18系在制造一PMOS半导体装置过程中之半导体基板,系在P型汲极延伸植入之步骤。图19系在制造一PMOS半导体装置过程中之半导体基板,系在源极/汲极延伸植入之步骤。图20以一图示说明刚被植入之硼浓度的SIMS轮廓,藉由本发明之簇离子植入系统从一20 keV B18Hx+离子束植入一矽晶圆。图21以一图示说明对于一氨(NH3)之离子化剖面相对于电子能量T之函数。
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