[發明專利]改善P3I腔室中共形摻雜的方法

有效

• 申請號: 200980143441.4
• 申請日: 2009-10-27
• 公開（公告）號: CN102203912A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 彼得·I·波爾什涅夫;馬修·D·斯科特奈伊-卡斯爾;馬耶德·阿里·福阿德
• 申請（專利權）人: 應用材料股份有限公司
• 主分類號: H01L21/265
• 分類號: H01L21/265
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;王金寶

技術領域

本發明的實施例大體上是關于半導體制造過程和裝置的領域，更具體地，是關于通過等離子體浸沒離子注入處理將離子注入到基板中的方法。

背景技術

集成電路可包括超過一百萬個微電子場效晶體管(例如，互補金氧半導體(CMOS)場效晶體管)，其形成在基板(例如，半導體晶片)上，并合作以執行電路內部的不同功能。CMOS晶體管包括柵極結構，其設置在形成于基板中的源極和漏極區域之間。柵極結構大體上包括柵極電極和柵極介電層。柵極電極設置在柵極介電層上方，以控制形成在漏極和源極區域之間并位于柵極介電層下方的信道區域中的電荷載體流。

離子注入工序典型用于注入或摻雜離子至基板中，并在基板上形成具有所需輪廓(profile)和濃度的柵極和源極、漏極結構。在離子注入工序期間，不同的處理氣體或氣體混合物可用于提供離子源種(species)。當供應處理氣體至離子注入處理腔室(例如，商業上可由加州圣克拉拉的應用材料公司購得的P3i腔室)中時，氣體經過處理作用以解離離子，而離子接著加速朝向基板表面并進入其中。由于加速至基板表面的離子典型為諸如一個方向的移動的線性移動，故離子大部分注入到形成在基板表面上的結構(例如，圖案或溝槽)的底表面中，而非注入到結構的側壁。非共形(non-conformal)的離子摻雜可導致跨越基板表面的不足及/或不均勻的離子濃度、輪廓、尺寸和分布，特別是在形成于基板表面中的特征結構定義(feature?definition)中尤其如此，從而不利地影響電子組件的總效能。隨著關鍵尺寸(critical?dimension)縮小，離子注入的精確度變得愈為重要。

因此，需要一種改善的離子注入工序，以在基板表面上和在特征結構定義中提供更為共形的離子注入。

發明內容

本發明提供通過具有平衡的蝕刻-沉積工序的等離子體浸沒離子注入處理而將離子注入到基板中的方法。在一實施例中，一種注入離子到基板中的方法包含以下步驟：提供基板至處理腔室中，該基板包括具有一或多個形成在其中的特征結構的基板表面，且每一特征結構具有一或多個水平表面和一或多個垂直表面；從含有反應氣體的氣體混合物產生等離子體，該反應氣體適于產生離子；在該基板表面上和在該基板特征結構的至少一水平表面上沉積材料層；通過各向同性的工序而將來自該等離子體的離子注入到該基板中，且將來自該等離子體的離子注入到至少一水平表面中和至少一垂直表面中；以及通過各向異性工序而蝕刻該基板表面上和該至少一水平表面上的該材料層。

在另一實施例中，一種注入離子到基板中的方法包含以下步驟：提供基板至處理腔室中，該基板包括具有一或多個形成在其中的特征結構的基板表面，且每一特征結構具有一或多個水平表面和一或多個垂直表面；從含有反應氣體的氣體混合物產生等離子體，該反應氣體適于產生離子；在該基板表面上和在該基板特征結構的至少一水平表面上沉積材料層；通過各向同性工序而將來自該等離子體的離子注入到該基板中、且將來自該等離子體的離子注入到至少一水平表面中和至少一垂直表面中；從至少一水平表面到濺射一部分的該材料層、一部分的該些注入離子或其組合到至少一垂直表面；以及通過各向同性工序蝕刻該基板表面與該一或多個水平表面和一或多個垂直表面。

在另一實施例中，一種注入離子到基板中的方法包含以下步驟：提供基板至處理腔室中，該基板包括具有一或多個形成在其中的特征結構的基板表面，且每一特征結構具有一或多個水平表面和一或多個垂直表面；在該基板表面上和在該基板特征結構的至少一個水平表面上沉積材料層；從含有反應氣體的氣體混合物產生等離子體，該反應氣體適于產生離子；通過各向同性工序而將來自該等離子體的離子注入到該基板中、且將來自該等離子體的離子注入到至少一水平表面中和至少一垂直表面中；以及通過各向異性工序而蝕刻該基板表面上和該至少一水平表面上的該材料層。

附圖說明

為讓本發明的上述特征更明顯易懂，可配合參考實施例對上面簡要描述的本發明進行詳細說明，其部分已表示如附圖。須注意的是，雖然附圖揭露本發明特定實施例，但其并非用以限定本發明的范圍，因為本發明可作其他等效實施例。

圖1A至1B表示適于實行本發明的等離子體浸沒離子注入工具的一實施例；

圖2表示流程圖，其說明根據本發明的一實施例的用于等離子體浸沒離子注入處理的方法；

圖3A至3D表示根據本發明的一實施例的用于等離子體浸沒離子注入處理的方法的概略側視圖；

圖4表示流程圖，其說明根據本發明的另一實施例的用于等離子體浸沒離子注入處理的方法；