摻雜的方法
2023-05-20 18:20:01 2
專利名稱：摻雜的方法
技術領域：
本發明涉及半導體製造領域，特別涉及一種摻雜的方法。
背景技術
隨著電子設備的廣泛應用，半導體的製造工藝得到了飛速的發展，在半導體的 製造流程中，涉及輕摻雜工藝，具體為，採用較低的離子注入劑量對位於柵極兩側的襯 底進行摻雜，形成輕摻雜漏極和輕摻雜源極。圖1 圖3為現有技術中輕摻雜方法的過 程剖面結構圖，該方法包括以下步驟
步驟一，參見圖1，提供一晶圓，在晶圓的襯底101上形成柵氧化層102和多晶 矽層103，並採用離子注入工藝對多晶矽層103進行摻雜，離子注入的劑量為lX1015/cm2 M 6X IO1Vcm20
步驟二，參見圖2，對多晶矽層103和柵氧化層102利用光刻、蝕刻工藝形成柵 極203，並利用氧化、沉積、蝕刻工藝形成側壁層204。
步驟三，參見圖3，採用離子注入工藝對柵極203兩側的襯底101進行摻雜，形 成輕摻雜漏極301和輕摻雜源極302，離子注入的劑量為5X IO1Vcm2至2X 1015/cm2。
上述步驟一和步驟三均涉及離子注入工藝，從理論上來說，當進行離子注入 時，應預先調整離子束髮射裝置，並使離子束髮射裝置所發射的離子束垂直於襯底表 面，這樣才可保證步驟三中形成的輕摻雜漏極和輕摻雜源極的離子濃度是相等的，但 是，在實際應用中，由於存在誤差，離子束髮射裝置所發射的離子束有可能並不是垂直 於襯底表面的，而且，由於不同機臺的離子束髮射裝置在性能方面存在差異，這就有可 能導致不同機臺的離子束髮射裝置所發射出的離子束的角度是不同的，對於同一批半導 體器件的輕摻雜來說，一般將同一批半導體器件分為若干組，且若干組同時在不同的機 臺上完成輕摻雜，由於不同機臺的離子束髮射裝置所發射出的離子束的角度是不同的， 這就會造成同一批半導體器件的性能差異比較大，而且，即使同一批半導體器件是在同 一機臺上完成輕摻雜，由於氣溫或其他環境因素的影響，也會造成同一批半導體器件的 性能差異比較大。同樣對於不同批次器件，機臺的離子束髮射裝置所發射出的離子束的 角度也是不同的，這就會造成不同批半導體器件的性能差異也比較大。發明內容
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種摻雜的方法，能夠降低半導體器件的性 能差異。
為達到上述目的，本發明的技術方案具體是這樣實現的
一種摻雜的方法，在半導體襯底上形成柵極結構，並在柵極結構兩側形成側壁 層後，該方法包括
調整離子束的角度，並使離子束與襯底表面的垂直方向保持一固定夾角，採用 預設的離子注入劑量的一半對柵極兩側的襯底進行輕摻雜或重摻雜；
將晶圓在水平方向上旋轉180度，採用預設的離子注入劑量的一半再次對柵極 兩側的襯底進行輕摻雜或重摻雜，形成輕摻雜漏極和輕摻雜源極，或漏極和源極；
所述注入的離子均為N型元素。
所述注入的離子均為P型元素。
輕摻雜時，
當晶圓在水平方向上旋轉180度且旋轉一次時，每次離子注入的劑量均為 2.5 X IO1Vcm2 至 1 X IO1Vcm2 ；
重摻雜時，
當晶圓在水平方向上旋轉180度且旋轉一次時，每次離子注入的劑量均為 1 X IO1Vcm2 至 2.5 X IO1Vcm2 ；
所述固定夾角為1度至5度。
一種摻雜的方法，在半導體襯底上形成柵極結構，並在柵極結構兩側形成側壁 層後，該方法包括
調整離子束的角度，並使離子束與襯底表面的垂直方向保持一固定夾角，採用 預設的離子注入劑量的四分之一對柵極兩側的襯底進行輕摻雜或重摻雜；
將晶圓在水平方向上旋轉90度，採用預設的離子注入劑量的四分之一再次對柵 極兩側的襯底進行輕摻雜或重摻雜；
按照相同方向將晶圓在水平方向上旋轉90度，採用預設的離子注入劑量的四分 之一第三次對柵極兩側的襯底進行輕摻雜或重摻雜；
按照相同方向將晶圓在水平方向上旋轉90度，採用預設的離子注入劑量的四分 之一第四次對柵極兩側的襯底進行輕摻雜或重摻雜，形成輕摻雜漏極和輕摻雜源極，或 漏極和源極。
所述注入的離子均為N型元素。
所述注入的離子均為P型元素。
輕摻雜時，
當晶圓在水平方向上每次旋轉90度且旋轉三次時，每次離子注入的劑量均為 1.125X IO1Vcm2 至 5X IO1Vcm2 ；
重摻雜時，
當晶圓在水平方向上每次旋轉90度且旋轉三次時，每次離子注入的劑量均為 5 X IO1Vcm2 至 1.125 X IO1Vcm20
所述固定夾角為1度至5度。
由上述的技術方案可見，在半導體襯底上形成柵極結構，並在柵極結構兩側形 成側壁層後，調整離子束的角度，並使離子束與襯底表面的垂直方向保持一固定夾角， 採用預設的離子注入劑量的一半對柵極兩側的襯底進行輕摻雜或重摻雜，然後將晶圓在 水平方向上旋轉180度，採用預設的離子注入劑量的一半再次對柵極兩側的襯底進行輕 摻雜或重摻雜，形成輕摻雜漏極和輕摻雜源極，或漏極和源極，或者，調整離子束的角 度，並使離子束與襯底表面的垂直方向保持一固定夾角，採用預設的離子注入劑量的四 分之一對柵極兩側的襯底進行輕摻雜或重摻雜，然後將晶圓按照相同方向在水平方向上 連續旋轉三次，每次均旋轉90度，且每旋轉一次後，採用預設的離子注入劑量的四分之一對柵極兩側的襯底進行輕摻雜或重摻雜，形成輕摻雜漏極和輕摻雜源極，或漏極和源 極，採用本發明所提供的方法能夠降低半導體器件的性能差異。
圖1 圖3為現有技術中輕摻雜方法的過程剖面結構圖。
圖4為本發明所提供的輕摻雜方法的流程圖。
圖5為本發明所提供的輕摻雜方法中步驟401的過程剖面結構圖。
圖6為本發明所提供的輕摻雜方法中步驟402的過程剖面結構圖。
圖7為本發明所提供的輕摻雜方法中步驟403的過程剖面結構圖。
圖8為本發明所提供的輕摻雜方法中步驟404的過程剖面結構圖。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖並舉實施 例，對本發明進一步詳細說明。
本發明的核心思想為當對柵極兩側的襯底進行輕摻雜或重摻雜時，首先調整 離子束的角度，並使離子束與襯底表面的垂直方向保持一固定夾角，採用預設的離子注 入劑量的一半對柵極兩側的襯底進行輕摻雜或重摻雜，然後將晶圓在水平方向上旋轉180 度，採用預設的離子注入劑量的一半再次對柵極兩側的襯底進行輕摻雜或重摻雜，最終 形成輕摻雜漏極和輕摻雜源極，或漏極和源極，或者，首先調整離子束的角度，並使離 子束與襯底表面的垂直方向保持一固定夾角，然後採用預設的離子注入劑量的四分之一 對柵極兩側的襯底進行輕摻雜或重摻雜，然後將晶圓在水平方向上旋轉90度，採用預設 的離子注入劑量的四分之一再次對柵極兩側的襯底進行輕摻雜或重摻雜，然後按照相同 方向將晶圓在水平方向上旋轉90度，採用預設的離子注入劑量的四分之一第三次對柵極 兩側的襯底進行輕摻雜或重摻雜，然後按照相同方向將晶圓在水平方向上旋轉90度，採 用預設的離子注入劑量的四分之一第四次對柵極兩側的襯底進行輕摻雜或重摻雜，最終 形成輕摻雜漏極和輕摻雜源極，或漏極和源極，能夠降低半導體器件的性能差異。
圖4為本發明所提供的輕摻雜方法的流程圖，如圖4所示，該方法包括以下步 驟
步驟401，圖5為本發明所提供的輕摻雜方法中步驟401的過程剖面結構圖，如 圖5所示，提供一晶圓，在晶圓的襯底101上沉積柵氧化層102和多晶矽層103，並採用 離子注入工藝對多晶矽層103進行摻雜，其中，該步驟可採用現有技術的方法，在此不 予贅述。
步驟402，圖6為本發明所提供的輕摻雜方法中步驟402的過程剖面結構圖，如 圖6所示，對多晶矽層103和柵氧化層102進行光刻、蝕刻，在襯底101上形成柵極203， 並採用氧化、沉積、蝕刻工藝形成側壁層204，其中，該步驟可採用現有技術的方法，在 此不予贅述。
上述步驟401和402為形成柵極結構和柵極結構兩側的側壁層204的過程，本說 明書所述的柵極結構包括依次位於半導體襯底上的柵氧化層102和位於柵氧化層上的柵 極 203。
步驟403，圖7為本發明所提供的輕摻雜方法中步驟403的過程剖面結構圖，如 圖7所示，調整離子束的角度，並使離子束與襯底表面的垂直方向保持一固定夾角Θ， 採用預設的離子注入劑量的一半對柵極203兩側的襯底101進行輕摻雜。
由於不同機臺的離子束髮射裝置所發射出的離子束的角度存在差異，或同一機 臺的離子束髮射裝置在不同環境下所發射出的離子束的角度也存在差異，在本步驟中， 無論使用哪個機臺或使用同一機臺在哪種環境下進行輕摻雜，均需要調整離子束的角 度，保證機臺的離子束髮射裝置所發射出的離子束與襯底表面的垂直方向存在一個固定 夾角，在實際應用中，固定夾角的範圍可為1度至5度，其中，調整離子束的角度的方法 為現有技術的內容，在此不予贅述。
當對柵極兩側的襯底進行輕摻雜時，如果預設的離子注入的劑量為Q，則在本 步驟中，離子注入的劑量為Q/2。
步驟404，圖8為本發明所提供的輕摻雜方法中步驟404的過程剖面結構圖，如 圖8所示，將晶圓在水平方向上旋轉180度，採用預設的離子注入劑量的一半再次對柵極 103兩側的襯底101進行輕摻雜，形成輕摻雜漏極301和輕摻雜源極302。
在步驟403中，由於離子束與襯底表面的垂直方向保持一固定夾角，當步驟403 執行完畢後，為了保證輕摻雜漏極和輕摻雜源極的離子濃度相等，將晶圓在水平方向上 旋轉180度，並再次對柵極兩側的襯底進行輕摻雜。
將晶圓在水平方向上旋轉的方法可採用現有技術中的旋轉裝置，並使晶圓在水 平方向上逆時針或順時針旋轉180度，然後，採用與步驟403中相同的離子類型對柵極兩 側的襯底進行離子注入，且離子注入的劑量也為Q/2。
在上述步驟403和步驟404中，注入的離子可均為N型元素例如磷或砷，注入的 離子也可均為P型元素例如硼或銦。
在輕摻雜工藝中，由於預設的離子注入劑量為5X IO1Vcm2至2X1015/cm2，因 此，當晶圓在水平方向上旋轉180度之前，離子注入的劑量為2.5X1014/cm2至IXlO15/ cm2,當晶圓在水平方向上旋轉180度之後，離子注入的劑量也為2.5X1014/cm2至 lX1015/cm2。
需要說明的是，當離子束與襯底表面的垂直方向保持一固定夾角後，也可首先 採用預設的離子注入劑量的四分之一對柵極兩側的襯底進行輕摻雜，其次將晶圓按照相 同方向在水平方向上連續旋轉三次，每次均旋轉90度，且每旋轉一次後，採用預設的離 子注入劑量的四分之一對柵極兩側的襯底進行輕摻雜，最終形成輕摻雜漏極和輕摻雜源 極，由於預設的離子注入劑量為5X IO1Vcm2至2X1015/cm2，則這四次輕摻雜中每次的離 子注入劑量為 1.125 X IO1Vcm2 至 5 X IO1Vcm2。
至此，本流程結束，可進入後續的工藝流程。
另外，上述方法也可應用於重摻雜工藝中，具體為當對柵極兩側的襯底進 行重摻雜時，首先調整離子束的角度，並使離子束與襯底表面的垂直方向保持一固定夾 角，採用預設的離子注入劑量的一半對柵極兩側的襯底進行重摻雜，然後將晶圓在水平 方向上旋轉180度，採用預設的離子注入劑量的一半再次對柵極兩側的襯底進行重摻 雜，最終形成漏極和源極，或者，首先調整離子束的角度，並使離子束與襯底表面的垂 直方向保持一固定夾角，然後採用預設的離子注入劑量的四分之一對柵極兩側的襯底進行重摻雜，然後將晶圓在水平方向上旋轉90度，採用預設的離子注入劑量的四分之一再 次對柵極兩側的襯底進行重摻雜，然後按照相同方向將晶圓在水平方向上旋轉90度，採 用預設的離子注入劑量的四分之一第三次對柵極兩側的襯底進行重摻雜最終形成輕摻雜 漏極和輕摻雜源極，然後按照相同方向將晶圓在水平方向上旋轉90度，採用預設的離子 注入劑量的四分之一第四次對柵極兩側的襯底進行重摻雜，最終形成漏極和源極。
在重摻雜工藝中，由於預設的離子注入劑量為2X1015/cm2至5X1015/cm2，因 此，當晶圓在水平方向上旋轉180度之前，離子注入的劑量為lX1015/cm2至2.5X1015/ cm2,當晶圓在水平方向上旋轉180度之後，離子注入的劑量也為lX1015/cm2至2.5X IO1Vcm2,若分四次摻雜，則每次的離子注入劑量為5X IO1Vcm2至1.125X IO15/2cm ο
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。凡 在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換以及改進等，均應包含在本發 明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種摻雜的方法，在半導體襯底上形成柵極結構，並在柵極結構兩側形成側壁層 後，其特徵在於，該方法包括調整離子束的角度，並使離子束與襯底表面的垂直方向保持一固定夾角，採用預設 的離子注入劑量的一半對柵極兩側的襯底進行輕摻雜或重摻雜；將晶圓在水平方向上旋轉180度，採用預設的離子注入劑量的一半再次對柵極兩側 的襯底進行輕摻雜或重摻雜，形成輕摻雜漏極和輕摻雜源極，或漏極和源極；
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述注入的離子均為N型元素。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述注入的離子均為P型元素。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於， 輕摻雜時，當晶圓在水平方向上旋轉180度且旋轉一次時，每次離子注入的劑量均為2.5X1014/ cm2 至 1 X IO1Vcm2 ； 重摻雜時，當晶圓在水平方向上旋轉180度且旋轉一次時，每次離子注入的劑量均為IXlO15/ cm2 至 2.5X1015/cm2 ；
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述固定夾角為1度至5度。
6.—種摻雜的方法，在半導體襯底上形成柵極結構，並在柵極結構兩側形成側壁層 後，其特徵在於，該方法包括調整離子束的角度，並使離子束與襯底表面的垂直方向保持一固定夾角，採用預設 的離子注入劑量的四分之一對柵極兩側的襯底進行輕摻雜或重摻雜；將晶圓在水平方向上旋轉90度，採用預設的離子注入劑量的四分之一再次對柵極兩 側的襯底進行輕摻雜或重摻雜；按照相同方向將晶圓在水平方向上旋轉90度，採用預設的離子注入劑量的四分之一 第三次對柵極兩側的襯底進行輕摻雜或重摻雜；按照相同方向將晶圓在水平方向上旋轉90度，採用預設的離子注入劑量的四分之一 第四次對柵極兩側的襯底進行輕摻雜或重摻雜，形成輕摻雜漏極和輕摻雜源極，或漏極 和源極。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述注入的離子均為N型元素。
8.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述注入的離子均為P型元素。
9.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於， 輕摻雜時，當晶圓在水平方向上每次旋轉90度且旋轉三次時，每次離子注入的劑量均為 1.125X IO1Vcm2 至 5X1014/cm2 ； 重摻雜時，當晶圓在水平方向上每次旋轉90度且旋轉三次時，每次離子注入的劑量均為 5 X IO1Vcm2 至 1.125 X IO1Vcm20
10.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述固定夾角為1度至5度。
全文摘要
本發明公開了一種摻雜的方法，在半導體襯底上形成柵極結構，並在柵極結構兩側形成側壁層後，該方法包括調整離子束的角度，並使離子束與襯底表面的垂直方向保持一固定夾角，採用預設的離子注入劑量的一半對柵極兩側的襯底進行輕摻雜或重摻雜；然後將晶圓在水平方向上旋轉180度，採用預設的離子注入劑量的一半再次對柵極兩側的襯底進行輕摻雜或重摻雜，形成輕摻雜漏極和輕摻雜源極，或漏極和源極。採用該方法能夠降低半導體器件的性能差異。
文檔編號H01L21/265GK102024703SQ200910195858
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月17日 優先權日2009年9月17日
發明者居建華, 神兆旭 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司