[发明专利]通过将射束互补孔洞形状与射束形状相匹配以减少粒子和污染的系统和方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及离子注入系统，且更具体地涉及通过将离子注入系统的射束限定孔洞尺寸与离子束形状相匹配以减少粒子与污染的系统和方法。

背景技术

在半导体器件的制造中，离子注入用来用杂质或掺杂剂掺杂晶片和/或工件。离子束注入机用来以离子束处理硅工件，以便在集成电路的制造期间形成n或p型非本征材料或形成钝化层。当用于掺杂半导体时，离子束注入机注入所选择的非本征离子种类，以产生期望的半导体材料。注入由诸如锑、砷或磷之类的源材料所产生的离子产生“n型”非本征材料工件，而若期望“p型”非本征材料工件，通常注入由诸如硼、铝或镓之类的源材料所产生的离子。

离子注入机还用在非掺杂应用中，其可采用诸如氢或氦之类的元素的离子束。非掺杂应用的一个例子为晶片分裂，其能够通过在硅中建立埋入的氢层和随后在后续的热处理步骤移除顶部硅层而实现。典型的氢生产离子注入系统具有独特的参数，这将其与在标准高电流注入机中所进行的大部分注入区分开。一种这种参数是注入能量。与通常的高电流注入机相比较，能量较高，以产生足够深的注入层。其次，剂量要求高于1×10¹⁶离子/平方厘米至1×10¹⁷离子/平方厘米的典型的注入范围。为了支持足够高的生产输出，高剂量要求所述注入系统以例如30毫安培至60毫安培的射束电流操作。

用于半导体加工的传统的离子注入设备需要元素的质量选择性，以将所期望的种类注入到工件中，且降低由其它元素所造成的污染水平。质量选择性采用电磁铁来弯曲带电的离子束并且随后通过质量选择分辨孔洞而完成。与射束包络(envelope)和电磁铁一起，解析孔洞的尺寸和形状还决定该离子注入机的元素解析能力。孔洞的尺寸与形状影响该离子束的所选择的质量解析度和横截面包络。

具有水平的分散平面的典型的高电流注入机设计为具有不均匀地截割该离子束的矩形解析孔洞。结合质量分析电磁铁，孔洞的宽度通常限定了该系统的质量解析度，同时孔洞的高度限定了工件目标处的射束的最大高度。系统可设计为具有在解析孔洞的上游或下游的附加射束形成和成形孔洞，其进一步限定在该工件处的离子束的最终尺寸。这些孔洞典型地在该射束通过开口时引起一些不均匀的射束截断。

因此，对于将离子注入系统的射束限定孔洞形状与离子束形状相匹配以减少粒子与污染的改进系统和方法的需要仍然存在。

发明内容

下文提出了本发明的发明内容，以提供本发明的一些方面的基本了解。此发明内容不是本发明的广泛的概观，且不是要确定本发明的关键或重要的要素，也不是要描述本发明的范围。更确切地说，本发明内容的目的是以简化的形式呈现本发明的一些概念，作为稍后提出的较为详细说明的序言。

根据本发明的一个方面，一种离子注入系统，包括构造为产生沿射束路径的离子束的离子源。质量分析器位于该离子源的下游，其中，该质量分析器构造为对该离子束进行质量分析。射束互补孔洞位于该质量分析器的下游且沿着该射束路径，该射束互补孔洞具有对应于该离子束的横截面射束包络的尺寸和形状。换句话说，该射束互补孔洞对应于该射束横截面包络或基本上与该射束横截面相匹配；其中，该射束互补孔洞的平面垂直于该离子束路径轴线。

根据本发明的另一个方面，一种离子注入系统，包括构造为产生沿着射束路径的离子束的离子源。质量分析器位于该离子源的下游，其中，该质量分析器构造为对该离子束进行质量分析。解析组件位于该质量分析器的下游，包括等离子体电子流组件、解析孔洞与至少一个射束互补孔洞。该解析组件构造为以指定距离支撑该解析孔洞和所述至少一个射束互补孔洞。该解析孔洞位于该质量分析器構件的下游，其中，所述至少一个射束互补孔洞沿着该射束路径位于该解析孔洞的下游，具有对应于该离子束的横截面包络的尺寸和形状。

根据本发明的又一个方面，一种通过将射束互补孔洞与离子束尺寸和形状相匹配以减少粒子和污染的方法。该方法包括下述步骤：(a)选择离子束源参数；(b)选择包括场强度的质量分析器参数；(c)选择解析孔洞位置。随后，所述方法包括(d)确定在将安放射束互补孔洞的位置处的离子束的横截面包络；(e)制造近似离子束的横截面包络的射束互补孔洞且安装该射束互补孔洞；(f)测量关键离子束因子，如果测量的关键离子束因子是不可接受的，则返回至步骤(e)；以及结束该方法。

以下的说明与随附的附图详细地陈述了本发明的某些说明性的方面和实施方案。这些表示本发明原理可以实施的多种方式中的一些。

附图说明

图1图示了根据本发明的一个方面的示例性离子注入系统；