[發(fā)明專利]離子注入設(shè)備及離子注入方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110002080.4
• 申請日: 2021-01-04
• 公開（公告）號: CN112820613B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 於成星;劉小輝;張和;周靜蘭;劉修忠;沈保家;李軍輝
• 申請（專利權(quán)）人: 長江存儲科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: H01J37/147
• 分類號: H01J37/147;H01J37/317;H01L21/67;H01L21/265;H01L27/11524;H01L27/11551;H01L27/1157;H01L27/11578
• 代理公司: 北京成創(chuàng)同維知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11449
• 代理人: 蔡純;王月玲

本申請公開了一種離子注入設(shè)備及離子注入方法。離子注入設(shè)備，包括：承載臺，用于承載半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；離子源單元，用于產(chǎn)生等離子束，并使所述等離子束向所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)運動；角度調(diào)整單元，位于所述離子源單元和所述承載臺之間，用于將所述等離子束的注入角度與所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中溝槽的傾斜角度匹配。本申請基于角度調(diào)整單元射出的等離子束的注入角度與溝槽的傾斜角度匹配，避免了等離子束對離子注入通道(溝槽)側(cè)壁造成損傷，提升了3D存儲器件的電學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及離子注入設(shè)備及離子注入方法。

背景技術(shù)

在3D存儲器件制備過程中，一般會用到等離子注入技術(shù)。例如在襯底表面選擇性外延生長時，會采用等離子注入技術(shù)對外延層進行摻雜。

隨著3D存儲器件的存儲密度的提高，疊層結(jié)構(gòu)的堆疊層面數(shù)量越來越大，貫穿疊層結(jié)構(gòu)的溝槽的深寬比越來越大，會導(dǎo)致溝槽發(fā)生傾斜。采用目前的離子注入設(shè)備對溝槽底部的外延層進行摻雜，其射出的等離子束注入傾斜的溝槽中，其部分等離子束會被傾斜的溝槽側(cè)壁阻擋無法注入至溝槽底部的外延層中。進而因等離子不能完全注入外延層中導(dǎo)致?lián)诫s達(dá)不到預(yù)想的效果，外延層的電學(xué)特性會因此受到影響，進而導(dǎo)致半導(dǎo)體器件的閾值電壓均勻性下降。

因此，期望進一步改進離子注入設(shè)備以改善存儲器件的電學(xué)特性。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種改進的離子注入設(shè)備及離子注入方法，其中，通過在離子注入設(shè)備中設(shè)置角度調(diào)整單元，引導(dǎo)等離子束按與溝槽的傾斜角度相匹配的角度注入半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的溝槽底部，，提升3D存儲器件的電學(xué)特性和器件穩(wěn)定性。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種離子注入設(shè)備，包括：承載臺，用于承載半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；離子源單元，用于產(chǎn)生等離子束，并使所述等離子束向所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)運動；角度調(diào)整單元，位于所述離子源單元和所述承載臺之間，用于將所述等離子束的注入角度與所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中溝槽的傾斜角度匹配。

可選地，所述角度調(diào)整單元包括導(dǎo)向電極，所述導(dǎo)向電極上施加電場以調(diào)整所述等離子束的注入角度。

可選地，所述導(dǎo)向電極包括多個通孔，至少一個所述通孔的孔道傾斜，以使所述等離子束通過該通孔注入所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述通孔的傾斜角度與所述注入角度匹配。

可選地，所述通孔與所述溝槽的位置相對應(yīng)。

可選地，所述等離子束通過位于同一個圓形陣列的通孔以相同角度注入所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

可選地，所述等離子束通過位于不同圓形陣列中的通孔以不同角度注入所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

可選地，所述多個通孔呈同心圓陣列排布，所述通孔的橫截面為圓形、圓環(huán)形或者弧形。

可選地，還包括電壓源，分別向所述導(dǎo)向電極提供第一電壓以及向所述承載臺提供第二電壓，所述導(dǎo)向電極和所述承載臺之間形成由所述導(dǎo)向電極指向所述承載臺的電場。

可選地，所述導(dǎo)向電極上施加的第一電壓大于所述承載臺上施加的第二電壓。

可選地，所述承載臺為平板電極或者電子夾具。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種離子注入方法，其中，包括：提供半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有溝槽；采用如上述所述的離子注入設(shè)備將等離子束按預(yù)設(shè)角度注入溝槽底部，其中，所述預(yù)設(shè)角度與所述溝槽的傾斜角度一致。。

本申請?zhí)峁┑碾x子注入設(shè)備和離子注入方法，通過設(shè)置角度調(diào)整單元，引導(dǎo)由離子源單元產(chǎn)生的等離子束以預(yù)設(shè)角度注入半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的溝槽底部，其中預(yù)設(shè)角度與溝槽的傾斜角度匹配。進一步地，采用上述所述的離子注入設(shè)備射出不同角度的等離子束，等離子束經(jīng)由3D存儲器件中的溝槽注入外延層中以對外延層摻雜。基于角度調(diào)整單元射出的等離子束的注入角度與離子注入通道的傾斜角度匹配，避免了等離子束對離子注入通道側(cè)壁造成損傷，提升了3D存儲器件的電學(xué)性能。