[发明专利]离子注入设备及离子注入方法

说明书

本申请公开了一种离子注入设备及离子注入方法。离子注入设备，包括：承载台，用于承载半导体结构；离子源单元，用于产生等离子束，并使所述等离子束向所述半导体结构运动；角度调整单元，位于所述离子源单元和所述承载台之间，用于将所述等离子束的注入角度与所述半导体结构中沟槽的倾斜角度匹配。本申请基于角度调整单元射出的等离子束的注入角度与沟槽的倾斜角度匹配，避免了等离子束对离子注入通道(沟槽)侧壁造成损伤，提升了3D存储器件的电学性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，更具体地，涉及离子注入设备及离子注入方法。

背景技术

在3D存储器件制备过程中，一般会用到等离子注入技术。例如在衬底表面选择性外延生长时，会采用等离子注入技术对外延层进行掺杂。

随着3D存储器件的存储密度的提高，叠层结构的堆叠层面数量越来越大，贯穿叠层结构的沟槽的深宽比越来越大，会导致沟槽发生倾斜。采用目前的离子注入设备对沟槽底部的外延层进行掺杂，其射出的等离子束注入倾斜的沟槽中，其部分等离子束会被倾斜的沟槽侧壁阻挡无法注入至沟槽底部的外延层中。进而因等离子不能完全注入外延层中导致掺杂达不到预想的效果，外延层的电学特性会因此受到影响，进而导致半导体器件的阈值电压均匀性下降。

因此，期望进一步改进离子注入设备以改善存储器件的电学特性。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种改进的离子注入设备及离子注入方法，其中，通过在离子注入设备中设置角度调整单元，引导等离子束按与沟槽的倾斜角度相匹配的角度注入半导体结构的沟槽底部，，提升3D存储器件的电学特性和器件稳定性。

根据本发明的第一方面，提供一种离子注入设备，包括：承载台，用于承载半导体结构；离子源单元，用于产生等离子束，并使所述等离子束向所述半导体结构运动；角度调整单元，位于所述离子源单元和所述承载台之间，用于将所述等离子束的注入角度与所述半导体结构中沟槽的倾斜角度匹配。

可选地，所述角度调整单元包括导向电极，所述导向电极上施加电场以调整所述等离子束的注入角度。

可选地，所述导向电极包括多个通孔，至少一个所述通孔的孔道倾斜，以使所述等离子束通过该通孔注入所述半导体结构，所述通孔的倾斜角度与所述注入角度匹配。

可选地，所述通孔与所述沟槽的位置相对应。

可选地，所述等离子束通过位于同一个圆形阵列的通孔以相同角度注入所述半导体结构。

可选地，所述等离子束通过位于不同圆形阵列中的通孔以不同角度注入所述半导体结构。

可选地，所述多个通孔呈同心圆阵列排布，所述通孔的横截面为圆形、圆环形或者弧形。

可选地，还包括电压源，分别向所述导向电极提供第一电压以及向所述承载台提供第二电压，所述导向电极和所述承载台之间形成由所述导向电极指向所述承载台的电场。

可选地，所述导向电极上施加的第一电压大于所述承载台上施加的第二电压。

可选地，所述承载台为平板电极或者电子夹具。

根据本发明的第二方面，提供一种离子注入方法，其中，包括：提供半导体结构，所述半导体结构具有沟槽；采用如上述所述的离子注入设备将等离子束按预设角度注入沟槽底部，其中，所述预设角度与所述沟槽的倾斜角度一致。。

本申请提供的离子注入设备和离子注入方法，通过设置角度调整单元，引导由离子源单元产生的等离子束以预设角度注入半导体结构的沟槽底部，其中预设角度与沟槽的倾斜角度匹配。进一步地，采用上述所述的离子注入设备射出不同角度的等离子束，等离子束经由3D存储器件中的沟槽注入外延层中以对外延层掺杂。基于角度调整单元射出的等离子束的注入角度与离子注入通道的倾斜角度匹配，避免了等离子束对离子注入通道侧壁造成损伤，提升了3D存储器件的电学性能。