[發明專利]離子植入機、半導體晶片的植入設備及方法

有效

• 申請號: 201780006590.0
• 申請日: 2017-01-04
• 公開（公告）號: CN108463872B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 麥可·W·奧斯邦;大衛·E·蘇若恩;朱利安·G·布雷克
• 申請（專利權）人: 瓦里安半導體設備公司
• 主分類號: H01L21/265
• 分類號: H01L21/265;H01J37/317;H01L21/425;H01L21/67;H01J37/30;H01J27/02
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 楊文娟;臧建明

一種離子植入機、半導體晶片的植入設備及方法。所述離子植入機可包括：靜電夾，用以固持襯底；淹沒式等離子體槍，產生撞擊于所述襯底上的電子通量；以及控制器，耦合至所述淹沒式等離子體槍，并包括響應于測量信號而產生控制信號的部件，所述控制信號用以將所述淹沒式等離子體槍的操作調整至目標操作水平。在所述目標操作水平上，所述電子通量可包括電子穩定化濃度，所述電子穩定化濃度將所述靜電夾中的夾電流變化減小至目標值，所述目標值小于當所述淹沒式等離子體槍不操作時的所述夾電流變化的第二值。

技術領域

本發明的實施例大體來說涉及用于制造裝置的技術，且更具體來說，涉及用于改善對離子植入設備中的襯底進行處理的技術。

背景技術

離子植入是通過離子轟擊來將引入摻雜劑、添加劑(additive)或雜質引入至襯底中的工藝。已知的離子植入系統或設備可包括離子源及一系列束線部件(beam-linecomponent)。離子源可包括在其中產生所期望的離子的室。離子源還可包括安置于所述室附近的電源及提取電極總成。所述束線部件可包括例如質量分析器(mass analyzer)、第一加速或減速級、準直儀(collimator)及第二加速或減速級。離子束穿過束線部件，且可被朝安裝于臺板或夾上的襯底引導。可通過設備來以一個或多個維度(例如，平移、旋轉及傾斜)移動所述襯底，所述設備有時被稱為多軸機械手臂(roplat)。

在許多應用中，將被植入的半導體襯底具有處于10Ω-cm至30Ω-cm的范圍中的本體電阻率(bulk resistivity)，而在某些應用中，則可采用本體電阻率超過10Ω-cm至30Ω-cm的所謂的高本體電阻率(high bulk resistivity，HBR)襯底。這種電阻率值可見于例如用于所謂的射頻絕緣體上覆硅(radio frequency silicon-on-insulator，RF SOI)裝置或感測器裝置中的襯底中。

在對例如電阻率高于10Ω-cm至30Ω-cm的半導體晶片等高本體電阻率襯底進行植入時所遇到的一個問題在于是否能夠在包括在高電流或中等電流離子植入設備中進行處理的植入工藝期間不會遇到操縱誤差的條件下處理高本體電阻率半導體晶片(“高本體電阻率晶片”)。舉例來說，可使用靜電夾作為晶片固持器，其中在植入期間出于檢測在靜電夾上是否存在晶片的目的而對夾電流進行監控。對夾電流進行監控可確保晶片安全以避免在植入工藝期間晶片滑動及出現晶片掉落的風險。這種方法對具有10Ω-cm至30Ω-cm電阻率的襯底來說，可充分地發揮作用，但對于高本體電阻率襯底來說，可能無法良好地發揮作用，從而導致晶片操縱問題。

舉例來說，在某些離子植入系統中，可采用其中在晶片夾電流變得不穩定時(例如，在偵測到大的變化時)使離子植入機停止對晶片進行植入的安全機制。由于高本體電阻率晶片可能會引起這種不穩定性，因此在離子植入機中對高本體電阻率晶片進行的處理可能會受到損害，例如在夾電流過度波動時，造成離子植入機的不必要的關停。許多變量可使維持對高本體電阻率晶片進行穩定監控的能力復雜化，所述變量包括：本體電阻率偏離晶片供應商的報告值；在植入期間，高本體電阻率晶片特性發生變化(例如，造成中斷)；依序植入時夾電流快速減小；以及植入之后的本體電阻率發生改變。

有鑒于這些及其他考慮因素而提供了本發明。

發明內容

在一個實施例中，一種離子植入機可包括：靜電夾，用以固持襯底；淹沒式等離子體槍，產生撞擊于所述襯底上的電子通量；以及控制器，耦合至所述淹沒式等離子體槍，并包括響應于測量信號而產生控制信號的部件，所述控制信號用以將所述淹沒式等離子體槍的操作調整至目標操作水平。在所述目標操作水平上，所述電子通量可包括電子穩定化濃度，所述電子穩定化濃度將所述靜電夾中的夾電流變化減小至目標值，所述目標值小于當所述淹沒式等離子體槍不操作時的所述夾電流變化的第二值。