[发明专利]离子注入方法

说明书

本发明涉及一种离子注入方法，涉及半导体集成电路制造技术，包括将由硼的同位素和/或氟的同位素构成的同位素离子源气体BF3作为离子注入机的离子源，离子注入机将同位素离子源气体BF3离子化形成BF2+掺杂离子，以增大或减小离子注入机将离子源气体BF3离子化形成的BF2+掺杂离子的等效质荷比，如此调节分析磁场的励磁电流为一电流时，较易将BF2+掺杂离子分离与钼金属Mo2+，而当掺杂离子注入到晶圆中时，不会带来钼金属Mo2+污染。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造技术，尤其涉及一种离子注入方法。

背景技术

在半导体集成电路制造技术中，给半导体引入指定杂质的掺杂工艺是关键步骤之一。掺杂工艺包括扩散工艺和离子注入工艺，其中扩散工艺由于粗劣的掺杂控制、晶圆表面位错的产生，逐步被离子注入工艺取代。离子注入工艺可以对晶圆内掺杂的位置和数量进行更好的控制。在离子注入工艺过程中，离子源气体被离化、分离、加速(获取动能)，形成掺杂离子束流，扫过晶圆。掺杂离子对晶圆进行物理轰击，在晶圆表面产生高斯分布。

目前，离子注入工艺中使用的受主杂质主要是硼(B)，离子源气体通常为BF3(三氟化硼)，离子注入机将离子源气体离子化后，一般以B+或BF2+掺杂离子的形式注入到衬底中。离子注入机通常分为气体系统、电机系统、真空系统、控制系统和射线系统。射线系统又包含了离子源、萃取电极、质谱仪、加速系统、注入系统及终端分析系统。离子注入解离过程中，由于离子注入机整体机台为金属材质，离子束在离子源腔体及运行路径上的溅射会产生金属污染。

由于半导体器件关键尺寸不断缩小，半导体技术不断向着更小的工艺节点推进，半导体产品对金属污染越来越敏感，成品率损失一直是制造工厂关注的重点，控制金属污染成为一个难题。

微米技术节点前，由于关键尺寸较大，离子注入工艺中存在的金属污染对工艺制程影响可以忽略。进入纳米技术节点之后，由于关键尺寸较小，离子注入工艺中存在的金属污染对工艺制程影响很大。特别是55nm产品，为了得到结深浅且稳定的PP S/D，在采用BF2+源种注入时，同位素离子源气体BF3在离子化产生高能离子束，与离子源腔及运行路径上墙壁发生碰撞，产生反应生成Mo2+，相同能量的BF2+和Mo2+有相近的等效质荷比，部分Mo2+会随着BF2+注入到晶圆中，带来钼金属污染。

目前对离子注入机通常通过电感耦合等离子体分析仪(ICPMS)量测控片的金属含量来对金属钼进行监控，ICPMS测试存在测试时间较长、成本高、容易受控片品质影响、测试稳定性较差，且无法控制金属污染。

在半导体集成电路制造技术中，如何减少及控制金属钼污染是一个难题。

发明内容

本发明之目的在于提供一种离子注入方法，包括将由硼的同位素和/或氟的同位素构成的同位素离子源气体BF3作为离子注入机的离子源，离子注入机将同位素离子源气体BF3离子化形成BF2+掺杂离子，以增大或减小离子注入机将离子源气体BF3离子化形成的BF2+掺杂离子的等效质荷比。

更进一步的，离子注入机将同位素离子源气体BF3离子化形成的BF2+掺杂离子的等效质荷比与Mo2+的等效质荷比的差值不小于1。

更进一步的，同位素离子源气体BF3中的氟F为氟F的同位素17F。

更进一步的，将由硼和氟的同位素17F构成的离子源气体B17F3作为离子注入机的离子源，离子注入机将离子源气体B17F3离子化形成B17F2+掺杂离子。

更进一步的，同位素离子源气体BF3中的硼B为相对原子质量小于9.8的硼B的同位素。

更进一步的，同位素离子源气体BF3中的硼B为硼B的同位素9B。

更进一步的，同位素离子源气体BF3中的硼B为硼B的同位素10B、氟F为氟F同位素18F。