| 摘要 |
本发明是揭示一种利用局部穿透性质子束在矽晶中作质化掺杂的方法,其关键特征是质子的能量需至少为4MeV，以克服矽晶中之库伦障碍。此时，由于质子通量可以非常高,在剂量低于10^19质子/c㎡的情况下,即将有高达10^16atoms/cc的转变磷被形成,因此所需要的离子化掺杂时间将极短暂。虽然反应副产物硫所形成之浓度约为10^13ａtoms/cc,不过其可在700℃左右的退火处理中被轻易地去除。因为所使用的质子被加速至极高的能量,故可同时处理数片晶圆，其将使得掺杂的磷杂质可均匀地分布于质子所经过的路径。另外,不管是非接触式或接触式罩幕,其均可被用来限制此一质化处理于选定的区域。 |
| 主权项 |
1.一种掺杂具第一导电型的矽之制程,其步骤包括:将具有一个能量和一个剂量之质子束导入矽晶内,将矽转变成一具第二种导电型;清洗该矽;以及在真空下使矽进行退火,以之使由S30转变成的磷在矽晶中具电性,并且将转变的硫去除。2.如申请专利范围第1项所述之制程,其中该质子的能量约为5-30MeV。3.如申请专利范围第1项所述之制程,其中该质子束之剂量为1017-1019protons/cm2。4.如申请专利范围第1项所述之制程,其中该矽的退火步骤更包括在温度700-900℃的条件下加热约30-60分钟。5.如申请专利范围第1项所述之制程,其中该转变磷之浓度介于1015-1016/cc。6.如申请专利范围第1项所述之制程,其中该第一种导电型为P型,而第二种导电型为P-型。7.如申请专利范围第1项所述之制程,其中该第一种导电型为P型,而第二种导电型为N型。8.如申请专利范围第1项所述之制程,其中该第一种导电型为N型,而第二种导电型为N+型。9.如申请专利范围第1项所述之制程,其中该第一种导电型为P型,而第二种导电型为N+型。10.如申请专利范围第1项所述之制程,其中该矽之最大厚度介于30m-5mm。11.如申请专利范围第1项所述之制程,其中该转变硫之去除更包括在真空内,置放一种选自铁或铁合金构成之族群的硫吸收剂。12.一种将磷掺杂于一具表面之矽积体电路上之选择区域之制程,其步骤包括:提供一具能量的质子源;透过一罩幕,将该质子束导向一尚未制作电子元件之积体电路表面,为时一段时间;清洗该尚未制作电子元件之积体电路表面;以及在真空下使该尚未制作电子元件之积体电路进行退火,进而将转变的硫去除。13.如申请专利范围第12项所述之制程,其中质子束导入该尚未制作电子元件之积体电路之时间约为5-100分钟。14.如申请专利范围第12项所述之制程,其中该质子之能量约为5-30MeV。15.如申请专利范围第12项所述之制程,其中该质子束之剂量约为1017-1019protons/cm2。16.如申请专利范围第12项所述之制程,其中该清理积体电路表面之步骤更包括:以去离子水冲洗2-5分钟;浸渍于温度75-80℃之氨水和双氧水构成之混合溶液中为时10-15分钟;以稀氢氟酸蚀刻10-15秒;再次浸渍于温度75-80℃之氨水和双氧水构成之混合溶液中为时10-15分钟;再次以去离子水冲洗2-5分钟;以及在温度20-30℃的氮气环境中乾燥约5-10分钟。17.如申请专利范围第12项所述之制程,其中该尚未完成之积体电路的退火步骤更包括在温度700-900℃的条件下加热约30-60分钟。18.如申请专利范围第12项所述之制程,其中该经退火活化之电子提供者离子浓度介于1015-1016/cc。19.如申请专利范围第12项所述之制程,其中该罩幕是一种接触式罩幕,其材料是选自铝、铜、金和镍-铁合金所构成之族群。20.如申请专利范围第12项所述之制程,其中该罩幕是一种可独立分开的近接式罩幕,其材料是选自铝、铜、金和镍-铁合金所构成之族群。图式简单说明:第一图显示的是一回旋加速器示意图,其显示一由其射出的质子束穿透一叠晶圆。第二图显示的是磷浓度对质子fluence的函数图。第三图显示的是硫浓度对质子束fluence的函数图。第四图显示的是矽中的磷和硫之固态溶解度对温度的函数。第五图显示的是矽中的磷和硫扩散系数对温度的函数图。第六图显示的是当高能量质子轰击天然矽时所发生的主要核反应。 |
