[發明專利]一種控制注入結深度的方法

無效

• 申請號: 201110411591.8
• 申請日: 2011-12-12
• 公開（公告）號: CN103165423A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 李超波;汪明剛;夏洋
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/265
• 分類號: H01L21/265
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術領域

?本發明涉及半導體摻雜技術領域，特別涉及一種能夠控制注入結深度的方法。

背景技術

隨著CMOS器件特征尺寸不斷縮小，半導體工藝已經進入32/22nm技術節點，源漏結深度進入10nm以內。為了實現這樣的超淺結，就需要將摻雜離子能量范圍控制在亞千伏范圍內。但是，采用傳統的束線離子注入（Ion?Implantation，II）已經無法滿足32nm以下技術節點中超淺結的實現要求。

近些年出現了等離子體浸入離子注入（Plasma?Immersion?Ion?Implantation，PIII），它是一種能夠用于32nm以下技術節點中超淺結的注入技術。

與傳統的束線離子注入技術相比，PIII具有以下優點：

1）PIII是將硅基片整個浸入到等離子體中，利用施加于等離子體鞘層上的偏壓加速等離子體直接注入到硅基片中，從而實現硅基片的整片注入，所以，PIII的產出率不受硅基片規格的影響；

2）PIII能夠實現低至幾十電子伏超低能注入，而不會出現束線離子注入技術中因空間電荷效應影響導致的束流下降和產出率低的問題，PIII能夠實現超淺結注入；

3）PIII不需要使用在束線離子注入技術中必須要使用的質量能量分析系統和掃描系統，從而，與束線離子注入技術相比，能夠降低成本。

但是，PIII在實現超淺結注入時，也存在問題，PIII存在瞬間增強擴散現象，而導致注入結變深，為了抑制增強擴散現象導致的注入結變深，通常的解決方法如下：

1）采用高溫、快速退火方法抑制缺陷間隙原子的擴散長度，從而減小由PIII瞬間增強擴散效應導致的注入結變深的問題；

2）采用更小的注入能量，從而彌補PIII瞬間增強擴散效應導致的注入結變深。

上述方法雖然能夠抑制PIII瞬間增強擴散效應導致的注入結擴展的問題，其缺點在于：

1）采用高溫、快速退火方法如快速退火、尖峰退火和激活退火的方法成本相對較高；

2）采用更小的注入能量可能導致摻雜離子在硅基片表面沉積，摻雜離子的峰值點會落在硅基片表面。

另外，由于PIII本身沒有對離子進行質量能量分析與分離，注入到硅基片內的等離子體的能量存在高能帶，同樣會引起注入結的擴展。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種既能控制注入結深度，又能抑制增強擴散效應導致的結深度擴展效應的方法。

本發明提供的控制注入結深度的方法包括注入、退火，其中，所述注入至少包括以下步驟：

步驟1：向半導體基片預注入離子或者離子團，使所述半導體基片表面以下形成?“吸收層”；

步驟2：向已經于表面以下形成有“吸收層”的半導體基片摻雜注入，所述摻雜注入的深度處于所述半導體基片的表面和所述“吸收層”之間，從而實現所述半導體基片的P型摻雜或者N型摻雜。

作為優選，所述預注入采用束線離子注入或者PIII。

作為優選，所述預注入時，注入到所述半導體基片中的離子或者離子團由選自C、H、He、F、N中的一種或者幾種元素構成。

作為優選，所述摻雜注入采用束線離子注入或者PIII。

作為優選，P型摻雜時，所述摻雜注入的元素是B。

作為優選，N型摻雜時，所述摻雜注入的元素是P或者As。

作為優選，在所述步驟1和所述步驟2之間還包括預注入退火。

作為優選，所述預注入退火的方法選自爐管退火、快速熱退火和激光退火中的一種。

本發明提供的控制注入結深度的方法的有益效果在于：

本發明提供的控制注入結深度的方法中，摻雜注入是在預注入完成之后進行的，由于預注入使半導體基片表面以下形成?“吸收層”，所以摻雜注入的深度處于半導體基片的表面和“吸收層”之間，“吸收層”的存在使得本發明提供的控制注入結深度的方法既能控制注入結深度，又能抑制增強擴散效應導致的結深度擴展效應。

具體實施方式

為了深入了解本發明，下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。

實施例一

本發明提供的控制注入結深度的方法包括注入、退火，最終形成超淺結，其中，注入包括以下步驟：

步驟1：采用II或者PIII，向半導體基片預注入離子或者離子團，使半導體基片表面以下形成?“吸收層”。

其中，預注入時，注入到半導體基片中的離子或者離子團可以由選自C、H、He、F、N中的一種或者幾種元素構成。