发明名称 直流或交流电场辅助退火
摘要 一种在半导体装置中形成所要的接合外形之方法。在半导体基体内至少置入一种掺杂物。在同时将该半导体基体置于一电场时,透过该半导体基体及该至少一种掺杂物之退火而将该至少一种掺杂物在该半导体基体中扩散。
申请公布号 TW503485 申请公布日期 2002.09.21
申请号 TW090107395 申请日期 2001.03.28
申请人 万国商业机器公司 发明人 阿尼W 波勒汀;约翰J 艾利斯-摩纳翰;谷川 俊治;杰弗瑞D 吉尔伯特;葛兰R 米勒;詹姆斯A 斯林克曼
分类号 H01L21/324;H01L21/00 主分类号 H01L21/324
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种在一半导体基体中形成所要的接合外形之 方法,包含: 将至少一种掺杂物置入该半导体基体;且然后 当将该半导体基体置于一直流或交流电场时藉该 半导体基体之退火扩散该至少一种掺杂物,其中该 交流电场具有一60赫兹或更低的频率。2.如申请专 利范围第1项之方法,其中该电场为一交流电场。3. 如申请专利范围第1项之方法,其中该电场为一直 流电场。4.如申请专利范围第1项之方法,其中该频 率为约0.5至约60赫兹。5.如申请专利范围第1项之 方法,其中该掺杂物系以离子植入法植入的。6.如 申请专利范围第1项之方法,其中该退火为快速热 退火。7.如申请专利范围第3项之方法,其中该直流 电场迟缓掺杂物扩散。8.如申请专利范围第3项之 方法,其中该直流电场增强掺杂物扩散。9.如申请 专利范围第1项之方法,其中该电场是在该半导体 基体之上表面产生具垂直于该半导体基体之上表 面。10.如申请专利范围第1项之方法,尚包含: 将该半导体基体安排于一提供电位源之导电性叉 柱之上; 将至少一个导电材料之栅格安排在至少该半导体 基体表面的一部分邻近;以及 偏压该至少一个栅格及导电叉柱以产生该交流或 直流电场。11.如申请专利范围第1项之方法,尚包 含: 在至少该半导体基体的一个表面邻近安排一场源 晶圆;及 偏压该场源晶圆。12.如申请专利范围第10项之方 法,其中该栅格系安排在该半导体基体之整个上表 面之上。13.如申请专利范围第10项之方法,其中该 栅格之安排使得其与该半导体基体相隔约100尘米 至约500尘米之距离。14.如申请专利范围第10项之 方法,其中该栅格包含多条个别可偏压之线,且该 方法尚含个别地偏压该等线。15.如申请专利范围 第10项之方法,其中该栅格包含钨。16.如申请专利 范围第1项之方法,尚包含: 降低在该半导体基体之选定部分之直流或交流电 场之强度。17.如申请专利范围第16项之方法,其中 降低该电场强度包含: 在该半导体基体之上表面部分至少提供一层牺牲 层。18.如申请专利范围第17项之方法,其中该至少 之牺牲层包含在该半导体基体之上表面部分上之 金属层。19.如申请专利范围第18项之方法,其中在 该牺牲层尚包含一在该半体基体的上表面上介于 该金属层与该半导体基体间之介质材料层。20.如 申请专利范围第1项之方法,其中在该半导体基体 上表面之电场具有约0.01百万伏特/厘米至约1.0百 万伏特/厘米之强度。21.如申请专利范围第3项之 方法,其中该直流电场为正的。22.如申请专利范围 第3项之方法,其中该直流电场为负的。23.如申请 专利范围第1项之方法,其中该方法系在约1大气压 或更低之压力下进行的。24.如申请专利范围第1项 之方法,其中系以一直流电场或交流电场控制掺杂 物之侧面及垂直扩散。25.如申请专利范围第24项 之方法,其中控制该掺杂物之侧面扩散包含: 在该半导体基体的上表面并与该半导体基体的上 表面成一角度产生该直流电场或交流电场。26.如 申请专利范围第25项之方法,其中该电场与该半导 体基体的上表面成高达约15度之角度。27.如申请 专利范围第26项之方法,尚包含: 在退火及置于直流电场期间旋转该半导体基体。 28.如申请专利范围第1项之方法,其中该退火是在 约摄氏900度至约摄氏1150度之温度下进行的。29.如 申请专利范围第1项之方法,其中该退火进行约0.5 秒至约10秒。30.如申请专利范围第28项之方法,其 中约摄氏900度至约摄氏1150度之温度维持约0.5秒至 约10秒。31.如申请专利范围第28项之方法,其中该 温度在约10秒至约60秒的期间从约摄氏900度至约摄 氏1150度之温度斜降至室温。32.一种在一半导体基 体中形成所要的接合外形之装置,该装置包含: 将一已扩散至少一种掺杂物的半导体基体退火之 装置,该退火装置至少包含一个热源;以及 产生一直流或交流电场之装置,并与该退火同时将 该半导体基体至于该直流或交流电场。33.如申请 专利范围第32项之装置,其中该电场为一交流电场 。34.如申请专利范围第32项之装置,其中该电场为 一交流电场。35.如申请专利范围第32项之装置,其 中该电场为一单次元电场。36.如申请专利范围第 32项之装置,其中该电场为一直流电场。37.如申请 专利范围第32项之装置,尚包含将该至少一种掺杂 物扩散至该半导体基体内之装置。38.如申请专利 范围第32项之装置,其中该电场产生装置在该半导 体基体之上表面产生一直流电场,且该电场垂直于 该半导体基体之上表面。39.如申请专利范围第32 项之装置,其中该电场产生装置包含: 一导电性叉柱,其上安置该半导体基体; 偏压该叉柱之装置; 至少一导电性材料之一个栅格,当该半导体基体系 安置于该叉柱上时该栅格安置于该半导体基体的 至少一个表面之至少一部分之邻近;以及 偏压该至少一个栅格之装置。40.如申请专利范围 第32项之装置,其中该电场产生装置包含: 一导电性叉柱,其上安置该半导体基体; 偏压该叉柱之装置; 至少一个场源晶圆,当该半导体基体系安置于该叉 柱上时该晶圆安置于该半导体基体的至少一个表 面之至少一部分之邻近;以及 偏压该至少一个场源晶圆之装置。41.如申请专利 范围第39项之装置,其中该至少一个栅格是大于该 半导体基体之整个上表面。42.如申请专利范围第 39项之装置,其中当该半导体基体系安置于该叉柱 上时该栅格与该半导体基体相隔约100尘米至约500 尘米之距离。43.如申请专利范围第39项之装置,其 中该至少一个栅格包含多条个别可偏压之线,且其 中该栅格偏压装置个别偏压该等线。44.如申请专 利范围第32项之装置,尚包含: 降低在该半导体基体之选定部分上之电场强度之 装置。45.如申请专利范围第32项之装置,其中该电 场在该半导体基体之上表面具有约0.01百万伏特/ 厘米至约1.0百万伏特/厘米之强度。46.如申请专利 范围第32项之装置,其中该电场为一具有60赫兹或 更低频率之交流电场。47.如申请专利范围第45项 之装置,尚包含: 以该电场控制该至少一种掺杂物其中的侧面扩散 之装置。48.如申请专利范围第47项之装置,其中控 制该至少一种掺杂物的侧面扩散之装置包含: 在该半导体基体的上表面产生该电场之装置,且该 电场与该半导体基体之上表面成一角度。49.如申 请专利范围第48项之装置,其中该电场是在与该半 导体基体的上表面成高达约15度之角度产生的。50 .如申请专利范围第32项之装置,尚包含: 在退火及置于该电场期间旋转该半导体基体之装 置。51.如申请专利范围第39项之装置,其中该至少 一个热源系安置于与栅格相反之该半导体基体的 一面上。52.如申请专利范围第9项之装置,其中该 叉柱包含一夹住该半导体基体之环状夹具及一连 接至该环状夹具的导电材料之栅格。图式简单说 明: 图1a、1b、1c及1d表示根据本发明的四种不同安排 的具体实施例之横截面图; 图2a、2b、2c及2d表示根据本发明的四种不同安排 的具体实施例之上透视图; 图3表示根据本发明之另一安排的具体实施例之横 截面图; 图4表示显示在一半导体基体中磷掺杂物浓度与该 半导体基体内深度间关系之图; 图5表示根据本发明尚有之另一安排的具体实施例 之横截面图; 图6为显示变动时间的交流电场之模拟结果图; 图7为显示场应力之模拟结果及效应图;以及 图8为显示1赫兹及60赫兹频率之模拟结果图。
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