[發明專利]對襯底與半導體裝置摻雜的方法及對襯底摻雜的系統

有效

• 申請號: 201680074876.8
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN108431925B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 克里斯多夫·R·漢特曼;克里斯多?！·羅蘭德
• 申請（專利權）人: 瓦里安半導體設備公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/3215;H01L21/324
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 楊貝貝;臧建明

本發明提供一種對襯底與半導體裝置進行摻雜的方法及對襯底進行摻雜的系統。所述方法可包括在300℃或高于300℃的植入溫度下經由所述襯底的表面將一定劑量的氦物質植入至所述襯底中。所述方法可進一步包括在所述襯底的所述表面上沉積含有摻雜劑的摻雜層，以及在退火溫度下對所述襯底進行退火，所述退火溫度高于所述植入溫度。本發明提供用于提高從沉積層進行的襯底的摻雜劑擴散，而不使正進行植入的襯底非晶化的技術的優點。

技術領域

本發明的各實施例涉及改善擴散的方法，且更具體來說，涉及對襯底進行摻雜的方法。

背景技術

隨著例如邏輯裝置及存儲器裝置等半導體裝置持續按比例縮減成較小的尺寸，使用傳統處理方式及材料來制作半導體裝置的問題日益突出。在一個實例中，已研究出對半導體結構進行摻雜的新方式以取代離子植入。舉例來說，在其中最小裝置尺寸大約為20nm或低于20nm的摻雜裝置結構中，由離子植入造成的殘留損傷可能是無法接受的。因此，已開發出例如通過從所沉積層進行熱驅動外擴散來對襯底的目標區進行摻雜的技術。如當前所實踐，這種方法可因注入至目標區中的一定量的摻雜劑中的熱預算考慮以及摻雜劑的活性而受限制。

針對這些及其他考慮提供了本發明。

發明內容

提供此發明內容是為了以簡化形式介紹以下在具體實施方式中進一步闡述的一系列所選概念。此發明內容并非旨在辨識所主張主題的關鍵特征或本質特征，本發明內容也不旨在幫助確定所主張主題的范圍。

在一個實施例中，一種對襯底進行摻雜的方法可包括在300℃或高于300℃的植入溫度下經由所述襯底的表面將一定劑量的氦物質植入至所述襯底中。所述方法可進一步包括在所述襯底的所述表面上沉積含有摻雜劑的摻雜層；以及在退火溫度下對所述襯底進行退火，所述退火溫度高于所述植入溫度。

在另一實施例中，一種對半導體裝置進行摻雜的方法可包括在高于300℃的植入溫度下經由所述襯底的表面將一定劑量的氦植入至襯底中，所述一定劑量的氦包括5E15/cm²或高于5E15/cm²的劑量。所述方法可進一步包括在所述襯底的所述表面上沉積含有摻雜劑的摻雜層，所述摻雜層具有小于1nm的厚度；并在高于600℃的退火溫度下對所述襯底進行退火。

在另一實施例中，一種對襯底進行摻雜的系統可包括：轉移腔室，用以容納及轉移襯底；熱植入腔室，耦合至氦源并耦合至所述轉移腔室。所述熱植入腔室可包括：等離子體產生器，產生氦離子；以及襯底加熱器，產生300℃或高于300℃的襯底溫度。所述系統可進一步包括摻雜劑沉積腔室，所述摻雜劑沉積腔室耦合至摻雜劑源及所述轉移腔室，所述摻雜劑沉積腔室向所述襯底提供摻雜劑。所述系統也可包括退火腔室，所述退火腔室耦合至所述轉移腔室并具有加熱器，所述加熱器產生至少600℃的襯底溫度。

本發明各實施例提供用于提高從沉積層進行的襯底的摻雜劑擴散、而不使正進行植入的襯底非晶化的技術的優點。這種避免使襯底非晶化可實現以下進一步的優點：在執行退火之后提高摻雜劑的活化。本發明各實施例也提供以下進一步的優點：在例如鰭式場效晶體管的非平面裝置中使用沉積層進行的摻雜工藝的可按比例縮放性。

附圖說明

圖1A至圖1H說明根據本發明各實施例的在處理襯底的過程中所涉及的示例性特征。

圖2示出硅襯底的次級離子質譜測量的結果，所述結果說明在注入摻雜劑時的氦植入的效果。

圖3A至圖3C呈現說明氦離子植入效果的樣本的剖視電子顯微圖。

圖4A以橫截面的形式示出鰭式場效晶體管裝置的大體特征，而圖4B示出根據本發明各實施例的圖4A所示結構的一部分的近視圖。

圖5示出根據本發明各實施例的處理裝置的例子。

圖6示出示例性工藝流程。

具體實施方式