[發(fā)明專利]簇離子束生成方法和使用該方法的簇離子束照射方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780023782.2
• 申請(qǐng)日: 2017-06-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109154072A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廣瀨諒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 勝高股份有限公司
• 主分類號(hào): C23C14/32
• 分類號(hào): C23C14/32;H01L21/20;H01L21/265;H01L21/322
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 童春媛;楊戩

本發(fā)明提供一種能夠比以往增大簇離子束的束電流值的簇離子束生成方法。本發(fā)明的簇離子束生成方法是由烴系化合物原料生成構(gòu)成元素中含有碳及氫的簇離子束，所述簇離子束生成方法的特征在于，所述烴系化合物原料包含具備側(cè)鏈的分支鏈飽和烴，所述分支鏈飽和烴僅通過(guò)叔碳原子而分支。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種簇離子束生成方法和使用該方法的簇離子束照射方法。

背景技術(shù)

簇離子束被用于使多個(gè)(通常為2個(gè)～2000個(gè)左右，有時(shí)也達(dá)到幾百個(gè)～幾千個(gè))原子或分子相互鍵合并離子化而成的塊狀集團(tuán)碰撞固體表面的表面加工技術(shù)。近年來(lái)，在對(duì)半導(dǎo)體器件、磁性/介電器件、光學(xué)器件等各種器件的納米加工工藝中，簇離子束技術(shù)的應(yīng)用受到關(guān)注。

使用圖1對(duì)簇離子束的生成方法的基本原理示意性地進(jìn)行說(shuō)明。首先供給原料1，通過(guò)電子撞擊法使電子碰撞原料1而使原料1的鍵離解，生成經(jīng)離子化的簇離子2。在生成簇離子2時(shí)，通常同時(shí)形成單原子離子4及多原子離子6。并且，有時(shí)不穩(wěn)定的多原子離子6會(huì)進(jìn)一步離解。接著，為了選取所需的簇尺寸的簇離子2，而進(jìn)行所生成的離子的質(zhì)量分離。接著，利用指定的加速電壓將通過(guò)該質(zhì)量分離所選取的簇離子2抽出，制成簇離子束的形態(tài)。通過(guò)使如此而獲得的簇離子束碰撞靶材T的表面，能夠?qū)Π胁腡進(jìn)行表面加工。另外，在常溫常壓環(huán)境下，原料1可為氣體、液體及固體中的任一種。在裝置內(nèi)即將使電子碰撞原料1之前，原料1氣化。

另外，在本說(shuō)明書(shū)中，所謂“簇離子”是指上述經(jīng)離子化的塊狀集團(tuán)，所謂“簇離子束”是指使該簇離子在真空中加速并聚集而得的以束狀并行的射束。并且，所謂“簇尺寸”是指構(gòu)成一個(gè)簇的原子或分子的個(gè)數(shù)。

在此，本申請(qǐng)申請(qǐng)人在專利文獻(xiàn)1中提出了一種半導(dǎo)體外延晶片的制造方法，其包括：簇離子束照射工序，對(duì)半導(dǎo)體晶片照射簇離子，在該半導(dǎo)體晶片的表面形成所述簇離子的構(gòu)成元素固溶而成的改性層；以及在所述半導(dǎo)體晶片的改性層上形成外延層的工序。

在專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中，因?qū)Π雽?dǎo)體晶片的表面照射簇離子，因此與通過(guò)單體離子注入技術(shù)所形成的離子注入?yún)^(qū)域相比，能夠形成簇離子的構(gòu)成元素局部且高濃度地析出的區(qū)域。因此，通過(guò)專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)，能夠獲得具有與以往相比極為優(yōu)異的吸雜(gettering)能力的半導(dǎo)體外延晶片，能夠抑制重金屬污染。

并且，本申請(qǐng)申請(qǐng)人在專利文獻(xiàn)2中也提出了以下的半導(dǎo)體外延晶片的制造方法，以提供具有高吸雜能力、且外延缺陷的產(chǎn)生得到抑制的半導(dǎo)體外延晶片的制造方法。即，專利文獻(xiàn)2所公開(kāi)的半導(dǎo)體外延晶片的制造方法中，包括：簇離子束照射工序，對(duì)半導(dǎo)體晶片的表面照射簇離子，在該半導(dǎo)體晶片的表面部形成所述簇離子的構(gòu)成元素固溶而成的改性層；以及在所述半導(dǎo)體晶片的改性層上形成外延層的工序，所述簇離子束照射工序是以所述改性層的厚度方向的一部分成為非晶層，且該非晶層的所述半導(dǎo)體晶片表面?zhèn)鹊谋砻娴钠骄疃染嗨霭雽?dǎo)體晶片表面達(dá)到20nm以上的方式進(jìn)行。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：國(guó)際公開(kāi)第2012/157162號(hào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2015-130402號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的問(wèn)題

在此，為了進(jìn)行專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2所公開(kāi)的簇離子束照射工序，雖然也依存于所照射的簇離子的劑量或束電流值、半導(dǎo)體晶片的晶片徑，但對(duì)一片半導(dǎo)體晶片進(jìn)行簇離子束照射需要很多時(shí)間。因此，為了使用包含簇離子束照射工序的半導(dǎo)體外延晶片的制造方法來(lái)大量生產(chǎn)半導(dǎo)體外延晶片，期望改善產(chǎn)量(throughput)。

在簇離子束照射工序中，若劑量相同，則簇離子束的束電流值越大，越能夠縮短照射時(shí)間。例如在專利文獻(xiàn)2中在其實(shí)施例中公開(kāi)了由環(huán)己烷生成C₃H₅簇，其束電流值為400μA。為了改善半導(dǎo)體外延晶片制造的產(chǎn)量，本發(fā)明人認(rèn)識(shí)到使束電流值增大作為新的問(wèn)題。