[發(fā)明專利]一種等離子體激活摻雜裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710093637.3
• 申請(qǐng)日: 2017-02-21
• 公開（公告）號(hào): CN108461373B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐萬勁;秦國剛;肖池階;侯瑞祥;楊肖易;李艷平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): H01J37/32
• 分類號(hào): H01J37/32
• 代理公司: 北京萬象新悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11360
• 代理人: 李稚婷

本發(fā)明公布了一種等離子體激活摻雜裝置，在0?300℃的非高溫下實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體材料或器件進(jìn)行摻雜。所述等離子體激活摻雜裝置包括真空腔室和等離子體發(fā)生單元，等離子體耦合窗口設(shè)置在底面，其上為雜質(zhì)源臺(tái)，被摻半導(dǎo)體臺(tái)設(shè)置在腔室頂部，被摻半導(dǎo)體臺(tái)和雜質(zhì)源臺(tái)的臺(tái)面均為與被摻半導(dǎo)體片同種材料的掩蓋用半導(dǎo)體片；靠近真空腔室內(nèi)壁設(shè)置金屬內(nèi)襯，該金屬內(nèi)襯與腔壁絕緣，并施加≤200V的正偏壓；被摻半導(dǎo)體臺(tái)的溫度控制在0～300℃范圍內(nèi)。該裝置能在非高溫下對(duì)半導(dǎo)體材料或器件進(jìn)行摻雜，不涉及高溫處理、高能粒子轟擊，損傷少，工藝簡單，時(shí)間短，效率高，而且可消除或大幅度減少沾污，實(shí)現(xiàn)多種雜質(zhì)一次摻雜完成。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體摻雜技術(shù)，具體涉及一種利用等離子體激活雜質(zhì)擴(kuò)散，在0-300℃的非高溫下實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體材料或器件進(jìn)行摻雜的裝置。

背景技術(shù)

摻雜工藝是將可控?cái)?shù)量的所需雜質(zhì)摻入到半導(dǎo)體材料或器件的表面附近特定區(qū)域內(nèi)，從而改變半導(dǎo)體材料或器件的物理和化學(xué)性能。半導(dǎo)體可以是無機(jī)半導(dǎo)體，也可以是有機(jī)半導(dǎo)體或有機(jī)-無機(jī)雜化半導(dǎo)體。利用摻雜工藝，可以制作PN結(jié)、場效應(yīng)晶體管的源漏區(qū)，也可以很大程度地改善金屬/半導(dǎo)體間歐姆接觸。摻入半導(dǎo)體的雜質(zhì)主要有兩類：第一類是能決定導(dǎo)電類型并提供載流子的淺受主雜質(zhì)或施主雜質(zhì)(如Si中的B、P、As等)；第二類是起復(fù)合中心和補(bǔ)償作用的深能級(jí)雜質(zhì)(如Si中的Au、Pt、Cr等)。

目前常用的半導(dǎo)體摻雜技術(shù)主要有兩種，即高溫?cái)U(kuò)散和離子注入。高溫?cái)U(kuò)散是有近八十年歷史的摻雜工藝，并沿用至今。而離子注入是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一種在很多方面都優(yōu)于高溫?cái)U(kuò)散的摻雜工藝，是應(yīng)用最廣泛的主流摻雜工藝。但在離子注入后，為了恢復(fù)被高能離子損壞的晶格，必須進(jìn)行高溫退火使晶格復(fù)原。因此，這兩種技術(shù)都涉及到高溫處理工藝，所須高溫達(dá)六七百乃至一千多攝氏度，但高溫處理對(duì)許多半導(dǎo)體材料特別是半導(dǎo)體器件有危害甚至破壞作用，如果半導(dǎo)體材料或器件不能耐受高溫，上述摻雜工藝就往往無法應(yīng)用。

進(jìn)入80年代，一種新的離子注入方法稱作等離子體浸沒離子注入(PlasmaImmersion Ion Implantation)被發(fā)展出來，在金屬、半導(dǎo)體方面得到應(yīng)用。等離子體浸沒離子注入方法使用時(shí)，除被摻樣品要置于等離子體中，還要在被摻樣品上施加上百伏特或更高的射頻偏置電壓，正是利用樣品表面附近高達(dá)數(shù)百伏特的鞘層電壓，將等離子體中的正離子注入到被摻半導(dǎo)體材料中去。正離子注入會(huì)在被摻半導(dǎo)體材料中造成缺陷。另外，由于等離子體中的離子密度往往很高，等離子體浸沒離子注入常在被摻半導(dǎo)體晶體材料中造成非晶層。若要消除上述缺陷和非晶層，還須使用高溫退火。此外，由于被摻半導(dǎo)體材料上加載了高的射頻偏置電壓，等離子體浸沒離子注入的一個(gè)嚴(yán)重缺點(diǎn)是對(duì)被摻半導(dǎo)體材料表面有很強(qiáng)的刻蝕作用。