專利名稱：制造半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體器件的方法，特別涉及一種在半導(dǎo)體器件中注入雜質(zhì)離子的方法，該方法可以防止離子注入工藝后的熱處理工藝期間注入到襯底中的雜質(zhì)離子向外擴(kuò)散。
通常在制造半導(dǎo)體器件時(shí)，實(shí)際上將N型或P型雜質(zhì)離子注入到硅晶片中，用以形成N型或P型半導(dǎo)體器件。5價(jià)元素P、As和Sb離子主要用作N型雜質(zhì)離子，3價(jià)元素B離子主要用作P型雜質(zhì)離子。這些元素的質(zhì)量和直徑各不相同。在雜質(zhì)離子注入過程中，很可能會(huì)損傷硅襯底表面。相應(yīng)的，元素的質(zhì)量和直徑越大越容易損傷襯底表面。在使雜質(zhì)離子和硅原子共價(jià)鍵合的熱處理工藝期間，注入到襯底中的某些雜質(zhì)離子通過受損傷的襯底表面部分向外擴(kuò)散，雜質(zhì)離子的這種損失引起薄層電阻變化，因而降低了器件的電特性。在使用較大質(zhì)量和直徑的元素進(jìn)行離子注入工藝時(shí)，雜質(zhì)離子發(fā)生向外擴(kuò)散的可能性更大。


圖1A和1B是說明把雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體器件中的常規(guī)方法的器件的剖面圖。
參見圖1A，利用雜質(zhì)離子注入工藝向硅襯底1注入砷(As)離子3。在本領(lǐng)域中，砷離子3廣泛用作形成N型半導(dǎo)體的雜質(zhì)離子。由于砷原子質(zhì)量和直徑較大，所以離子注入工藝期間襯底1表面發(fā)生龜裂4。因而較嚴(yán)重地?fù)p傷了硅襯底1表面。
參見圖1B，進(jìn)行退火工藝，使砷離子3與隨機(jī)分散于硅襯底1中的硅原子2共價(jià)鍵合。此時(shí)，砷離子3與硅原子2共價(jià)鍵合，砷離子3釋放出自由電子6，硅襯底1表面的龜裂4愈合。
在砷離子3與硅原子2共價(jià)鍵合時(shí)，砷離子3的離子特性消失，從而砷離子變成砷原子態(tài)3A。然而，在退火工藝期間，某些砷離子3在龜裂4愈合之前就已通過龜裂4向外擴(kuò)散。
如上所述，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的離子注入方法的缺點(diǎn)在于，損傷硅襯底1的表面，且在退火工藝期間會(huì)損失一些砷離子3。所以，注入到襯底中的雜質(zhì)離子的量與所需雜質(zhì)的量之間存在差異，這樣便會(huì)因薄層電阻的變化引一電特性劣化。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種將雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體器件中的方法，通過在雜質(zhì)離子注入工藝后的熱處理期間阻止注入到襯底中的雜質(zhì)離子向外擴(kuò)散，可以提高器件的電特性。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，注入雜質(zhì)離子的方法包括以下步驟通過第一離子注入工藝在硅襯底表面上形成細(xì)小龜裂；通過第二離子注入工藝向硅襯底注入雜質(zhì)離子；及進(jìn)行熱處理工藝，使注入的雜質(zhì)離子與分散于硅襯底中的硅原子共價(jià)鍵合。本發(fā)明中，第一離子注入工藝所用元素的直徑和質(zhì)量皆小于第二離子注入工藝所用元素。
在閱讀了結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)說明后，可以理解本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)，各附圖中圖1A和1B是說明將雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體器件中的方法的器件剖面圖；圖2A至2C是說明根據(jù)本發(fā)明將雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體器件中的方法的器件剖面圖。
參見圖2A，利用第一離子注入工藝，在硅襯底11中注入氬離子15。由于用20-30Kev這種很低能量的離子注入工藝，所以氬離子15只注入到硅襯底11的表面部分。在氬離子15注入到硅襯底11中時(shí)，硅襯底11的表面部分上形成了第一龜裂14A。
參見圖2B，利用第二離子注入工藝，將砷(As)離子13注入到硅襯底11中。在砷離子13通過第一龜裂14A注入到硅襯底11中時(shí)，硅襯底11中形成第二龜裂14B。
與作為N型雜質(zhì)元素的砷元素相比，不活潑的氬元素的直徑及質(zhì)量皆較小。因此，第一龜裂14A的尺寸小于第二龜裂14B。
當(dāng)砷離子13通過第一龜裂14A注入到硅襯底11中時(shí)，由于砷離子13的注入造成的影響被細(xì)小的第一龜裂14A吸收。因而，減少了硅襯底中晶體損傷。
參見圖2C，為使注入的砷離子13與隨機(jī)分散于硅襯底11中的硅原子12共價(jià)鍵合，進(jìn)行退火工藝。退火期間，砷離子13與硅原子12共價(jià)鍵合，同時(shí)砷離子13釋放出自由電子16。另外，硅襯底11表面部分中的氬離子15向外擴(kuò)散，第一和第二龜裂14A和14B自硅襯底11表面愈合。
同時(shí)，由于退火自硅襯底11的表面開始，所以第一細(xì)小龜裂14A迅速愈合。因而，由于砷離子13向外擴(kuò)散的通道被阻斷，所以防止了注入的砷離子13向外擴(kuò)散。另外，在砷離子13與硅原子12共價(jià)鍵合時(shí)，砷離子13的離子特性消失，因而砷離子變?yōu)樯樵討B(tài)13A。
雖然本發(fā)明實(shí)施例說明的制造方法是，在利用砷作5價(jià)元素的雜質(zhì)離子注入工藝之前，通過用直徑和質(zhì)量皆較小于砷的氬進(jìn)行離子注入，在硅襯底表面上形成細(xì)小的龜裂，從而制造N型半導(dǎo)體器件，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例。
即，在利用3價(jià)元素(如硼)或5價(jià)元素(如磷、銻)進(jìn)行雜質(zhì)離子注入以制造N型或P型半導(dǎo)體之前，用其直徑和質(zhì)量皆小于雜質(zhì)離子注入工藝所用的這些元素的元素進(jìn)行離子注入，從而在襯底表面上形成細(xì)小龜裂。
在上述的本發(fā)明中，在向襯底注入雜質(zhì)離子之前，先通過用其直徑和質(zhì)量皆小于雜質(zhì)離子注入工藝所用元素的元素進(jìn)行離子注入，在襯底表面上形成細(xì)小龜裂。由此，可以減少雜質(zhì)離子工藝期間對(duì)硅襯底的損傷。另外，在熱處理中，在雜質(zhì)離子向外擴(kuò)散之前，形成于襯底表面上的細(xì)小龜裂就已愈合，因而薄層電阻不發(fā)生變化，提高了器件的電特性。
盡管上面某種程度上具體說明了優(yōu)選實(shí)施例，但上述說明只是對(duì)本發(fā)明原理的說明。應(yīng)該明白，本發(fā)明并不限于這里所公開的這些優(yōu)選實(shí)施例。因此，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以做出各種變化，但所有變化皆被包含于本發(fā)明的其它實(shí)施例中。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括以下步驟通過第一離子注入工藝在硅襯底表面上形成細(xì)小龜裂；通過第二離子注入工藝在所述硅襯底中注入雜質(zhì)離子；及進(jìn)行熱處理，使所述注入的雜質(zhì)離子與硅原子共價(jià)鍵合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，所述第一離子注入工藝使用氬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，所述第一離子注入工藝用20-30Kev的低能量進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，所述第一離子注入工藝使用其直徑和質(zhì)量皆小于所述第二離子注入工藝所用元素的元素。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，所述第二離子注入工藝使用3價(jià)元素。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，所述第二離子注入工藝使用5價(jià)元素。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，所述第二離子注入工藝使用砷。
全文摘要
按本發(fā)明,在將雜質(zhì)離子注入襯底之前,通過用其直徑和質(zhì)量皆小于雜質(zhì)離子注入工藝所用元素的元素進(jìn)行離子注入,在襯底表面上形成細(xì)小龜裂,另外,熱處理期間,在雜質(zhì)離子向外擴(kuò)散之前,形成于襯底表面上的細(xì)小龜裂就已愈合,因而防止了雜質(zhì)離子向外擴(kuò)散。
文檔編號(hào)H01L21/265GK1177201SQ9711190
公開日1998年3月25日 申請(qǐng)日期1997年6月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月25日
發(fā)明者權(quán)暢憲 申請(qǐng)人:現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社