[發明專利]用于超淺結注入的離子源裝置

有效

• 申請號: 201110004958.4
• 申請日: 2011-01-11
• 公開（公告）號: CN102592934A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 劉金彪;張琦輝;宋希明;張浩;李琳;劉強;丁明正;李俊峰;趙超
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01J37/317
• 分類號: H01J37/317;H01J37/02;H01L21/265
• 代理公司: 北京藍智輝煌知識產權代理事務所(普通合伙) 11345
• 代理人: 陳紅

技術領域

本發明涉及半導體制造裝置領域，特別是涉及一種用于超淺結注入的離子源裝置。

背景技術

當集成電路制備工藝發展到45納米以下后，短溝道效應對器件的影響越來越明顯，源漏區pn結耗盡層在溝道區內的擴展變得不可忽略，柵壓控制的耗盡層電荷減少，使閾值電壓降低。此外，短溝器件中，漏極發出的電力線穿透到源區附近，造成源區附近勢壘降低，這種漏感應勢壘降低(DIBL)效應也會使得閾值電壓下降。

抑制短溝道效應的方法之一就是制備具有超淺結的源漏延伸區，即在源漏注入前通過一步預非晶化注入和一步超低能中等劑量的摻雜注入先制備一個超淺結結構，降低源-襯和漏-襯的耗盡層寬度，從而起到對短溝道效應的抑制作用。對于P型摻雜，注入機一般由離子源通入BF₃電離化產生B+或BF₂+離子。但在源漏延伸區進行P型摻雜時，由于硼(B)在低能注入(＜5Key)時為了獲得足夠大的束流往往采用減速模式(先加速后減速模式)，這樣就容易由于離子中性化的原因引入能量沾污，而且B在退火時會產生瞬態增強擴散(TED)效應，不利于淺結的控制，因此業界提出了利用含有多個B原子的帶電分子(如癸硼烷，十八硼烷等)進行注入的方法，利用這種方法可以將原有的注入能量提高十倍甚至更多，使低能注入變為常規能量注入，從而避免了減速模式帶來的能量沾污，而且分子注入的自非晶化效應，還可以有效降低界面缺陷。

但是這種材料本身有一定自身缺陷，比如這類材料多為固體，熱穩定性差，高溫下易分解，因此采用傳統的注入機坩堝加熱時，由于離子源起弧后本身溫度很高，多數固體源在被電子電離前就已經分解，從而無法獲得足夠的B原子簇，效率很低也容易造成沾污。

有鑒于此，需要一種能增強固體摻雜劑源分子電離從而有效提高注入效率和可靠性的離子注入方法及其所使用的離子源裝置。

發明內容

本發明的目的在于增強固體摻雜劑源分子電離以提高注入效率。

為此，本發明提供了一種離子源裝置，包括：

起弧室；

對靶濺射裝置，位于所述起弧室下方；

其特征在于，

所述對靶濺射裝置包括冷卻裝置，對靶材進行冷卻。

其中，所述起弧室與所述對靶濺射裝置之間的間距可調。所述冷卻裝置的冷卻液為絕緣冷卻液，所述絕緣冷卻液為去離子水。所述對靶濺射裝置使用射頻電源，所述射頻電源的最大頻率為13.56MHz。所述對靶濺射裝置的濺射工作氣體為不與靶材反應的氣體，所述不與靶材反應的氣體包括含氟氣體、惰性氣體或N₂，所述惰性氣體為Ar。所述靶材為固體材料，所述固體材料為壓制的大分子材料，所述大分子材料為癸硼烷或十八硼烷，所述固體材料為金屬及其合金，所述金屬為Sb、In、Al、Ga。

本發明在離子源中引入了小型對靶濺射裝置，并輔以強冷卻系統，為起弧室提供了足夠的分子電離，有效地提高了注入的效率和可靠性。

本發明所述目的，以及在此未列出的其他目的，在本申請獨立權利要求的范圍內得以滿足。本發明的實施例限定在獨立權利要求中，具體特征限定在其從屬權利要求中。

附圖說明

以下參照附圖來詳細說明本發明的技術方案，其中：

圖1為依照本發明的具有小型對靶濺射裝置的離子源裝置的示意圖。

具體實施方式

以下參照附圖并結合示意性的實施例來詳細說明本發明技術方案的特征及其技術效果。需要指出的是，類似的附圖標記表示類似的結構，本申請中所用的術語“第一”、“第二”、“上”、“下”、“厚”、“薄”等等可用于修飾各種裝置結構。這些修飾除非特別說明并非暗示所修飾裝置結構的空間、次序或層級關系。

參照圖1，顯示了本發明的離子源裝置的構成示意圖。離子源裝置主要包括起弧室1和對靶濺射裝置2，均設置在離子源裝置的外殼3(部分未顯示，僅顯示了對靶濺射裝置2下方的一部分)內。

起弧室1包括室壁11和設置在室壁11內的燈絲12，可通過電源(未示出，可設置在離子源裝置內起弧室1外，也可設置在離子源裝置外而經由電源線連接至起弧室1)向燈絲11施加大電流以發生弧光放電，可產生大量的自由電子5。室壁11上設有多個狹縫13，其下端的狹縫用于吸收從靶材4上轟擊出來的靶分子41，其上端的狹縫用于釋放被燈絲12產生的電子電離之后所產生的帶正電的靶分子42。