[发明专利]使用高中性密度等离子体植入的共形掺杂

说明书

这里用到的本节标题仅是为了一种组织性目的，不应限制于本发明所描述的技术方案。 

背景技术

近几十年来，等离子体处理(plasma processing)已广泛用于半导体以及其他工业中。等离子体处理用于诸如清洗(cleaning)、蚀刻(etching)、研磨(milling)以及沉积(deposition)的任务。近年来，等离子体处理已用于掺杂。等离子体掺杂有时称作PLAD或等离子体浸没离子植入(plasmaimmersion ion implantation，PIII)。已对等离子体掺杂系统(plasma dopingsystem)进行开发，以便满足一些现代电子以及光学装置的掺杂要求。 

等离子体掺杂系统与现有射束线离子植入系统在根本上不同，所述现有射束线离子植入系统用电场来加速离子，且接着根据离子的质荷比(mass-to-charge ratio)对离子进行过滤，以便选择所要离子以供植入。反之，等离子体掺杂系统将靶材浸没于含有掺杂剂离子的等离子体中，且用一系列负电压脉冲来偏压靶材。本文中将术语“靶材”定义为正进行植入的工件，诸如，正进行离子植入的基板或晶圆。靶材上的负偏压将电子排斥出靶材表面，藉此形成正离子鞘。等离子体鞘内的电场将离子朝向靶材加速，藉此将离子植入至靶材表面中。 

本发明是关于共形等离子体掺杂。本文中将术语“共形掺杂”定义为以大体上保留表面特征的角度的方式来掺杂平坦以及非平坦表面特征。在文献中，共形掺杂有时指代用令平坦特征以及非平坦特征上皆具有均一掺杂轮廓的方式来掺杂平坦特征以及非平坦特征。然而，如本文中所定义的共形掺杂可(但未必)在基板的平坦特征以及非平坦特征上皆具有均一掺杂轮廓。 

发明内容

本发明提供了一种等离子体掺杂设备，包括等离子体源、压板、一层薄膜、偏压电源以及光学辐射源。等离子体源产生脉冲等离子体。压板接近等离子体源而支撑基板以供等离子体掺杂。所述薄膜形成在所述基板以及在被解吸附时产生多个中性。偏压电源具有电连接至压板的输出，所述偏压电源产生偏压波形，所述偏压波形具有负电位及偏压周期，在所述偏压周期所述负电位将等离子体中的离子吸引至基板以供等离子体掺杂。光学辐射源被导向形成在所述基板上的所述薄膜，并且在辐射周期照射形成在基板上的薄膜，以便解吸附薄膜且产生接近所述基板的多个中性，所产生的接近所述基板的所述多个中性被吸引至基板时使离子散射，藉此执行共形等离子体掺杂，其中所述光学辐射源为闪光灯、雷射或发光二极管，并且其中所述偏压周期相较于所述辐射周期为长。 

本发明还提供了一种共形等离子体掺杂方法。所述方法包括：将基板定位在压板上；将一层薄膜形成在经定位以接近压板的所述基板上；接近压板而产生等离子体；将除了所述等离子体的光学辐射源引导朝向形成在所述基板上的所述薄膜，并且在辐射周期照射在具有来自所述光学辐射源的光学辐射的所述薄膜，以经吸附基板上的薄膜，藉此产生至少一种包含于接近所述基板的所述薄膜之中的多个中性，其中所述光学辐射源为闪光灯、雷射或发光二极管；在偏压周期用偏压波形来偏压压板，在所述偏压周期所述偏压波形具有将等离子体中的离子吸引至基板以供等离子体掺杂的负电位，其中所述偏压周期相较于所述辐射周期为长；以及来自等离子体的离子被吸引至基板时，接近所述基板具有多个中性从形成在所述基板上的所述薄膜被解吸附，使离子散射，藉此执行共形等离子体掺杂。 

本发明还提供了一种共形掺杂设备。所述设备包括用于将薄膜吸附在经定位以接近压板的结构上的构件，所述压板支撑基板；用于产生含有掺杂剂物质的离子的构件；用于将结构上的经吸附的薄膜解吸附以产生多个中性的构件，所述多个中性使含有掺杂剂物质的离子散射，藉此执行共形掺杂。 

为了让本发明的上述和其他优点能更明显易懂，下文特举其较佳实施例，并配合附图予以详细说明。附图未必依其实际比例显示，通常会特别强调以便说明本发明的原理。 

附图说明

图1说明执行根据本发明实施例的共形掺杂的等离子体掺杂系统的示意图。 

图2A说明适用于根据本发明实施例的等离子体掺杂的脉冲RF波形。 

图2B说明由偏压源产生的偏压波形，所述偏压源在偏压周期期间将负电压施加至基板以便执行等离子体掺杂。 

图2C说明由辐射源产生的强度波形，所述辐射源根据本发明实施例而解吸附经吸附的薄膜层以产生中性。 

主要元件符号说明：