[发明专利]具有覆盖层的经离子注入的衬底及方法

说明书

【技术领域】

本发明各实施例涉及在衬底中注入离子以形成离子注入区。

【背景技术】

离子注入区形成在衬底上以改变衬底区域材料的能带间隙级。例如，将硼离子、磷离子、砷离子和其他材料注入硅或复合半导体材料中以形成半导体区域。在另一实例，离子被注入到包含石英、III族或V族化合物(例如：砷化镓)的衬底中，以形成太阳能电池板的光伏电池(photovoltaic cell)。又一实例中，离子被注入到包含氮化镓的衬底，以形成显示面板的发光二极体(LED)。

然而，在某些离子注入制程中，很大比例的注入离子在离子注入制程期间或后续的制程中蒸发或挥发。举例言之，注入离子的扩散与挥发可在离子注入制程完成后执行的退火制程发生。又一实例中，包含硅片的衬底的离子注入区经退火以便更均匀分布注入区中的离子、电活化注入物、并移除晶格缺陷。这种退火制程可藉由加热衬底至温度至少约950℃来执行。然而，在退火制程期间施加的热量可能造成所注入的离子从衬底挥发，特别是针对浅结中的高离子浓度。

基于上述原因和其他缺点以及尽管各种离子注入方法与结构的发展，仍亟待寻求更进一步改良离子注入技术。

【发明内容】

在一离子注入方法中，衬底放置于制程区，且离子注入衬底的区域中以形成离子注入区。多孔覆盖层沉积在离子注入区上方。在退火制程期间，将衬底退火以挥发至少百分之八十覆于离子注入区的多孔覆盖层。中间产物包括衬底、衬底上的多个离子注入区、以及覆盖离子注入区的多孔覆盖层。

【附图说明】

参考以下描述、所附权利要求以及示出本发明各实例的附图，本发明的这些特征、方面及优点将更浅显易懂。然而，须了解的是，每一特征大体上均可适用于本发明，不仅限于特定图示内容，且本发明包含这些特征的任意结合。

图1A及图1B是在衬底上执行离子注入制程以在衬底中形成多个离子注入区的横截面侧图；

图1C是图1B中衬底的横截面侧图，显示多孔覆盖层沉积在离子注入区上方以形成中间产物；

图1D是图1C中衬底的横截面侧图，显示离子注入区的退火处理，以及覆盖层在退火制程中蒸发；

图1E是图1D中的衬底在覆盖层已从离子注入区蒸发后的横截面侧图；

图2是离子注入、覆盖及蒸发制程的流程图；

图3是包含PMOS与NMOS电晶体的积体电路横截面侧图；以及

图4是适合实行离子注入及覆盖制程的设备的横截面侧图。

【具体实施方式】

如图1A、图1B所示，在用于半导体、太阳能电池板、LED及其它应用的衬底40的制造过程中，多个离子注入区44a，b在衬底上形成。衬底40可以是诸如下述任意一种或多种的材料：氧化硅、碳化硅、晶体硅、应变硅、硅锗、掺杂或非掺杂多晶硅、掺杂或非掺杂硅片、掺杂硅、锗、砷化镓、氮化镓、玻璃、蓝宝石(sapphire)和石英的。衬底40可具有不同尺寸，例如：衬底40可以是直径为200或300毫米的圆形晶片，或矩形或方形面板。

注入到离子注入区44a，b中的离子45取决于衬底40的应用。举例而言，通过注入n型与p型掺杂剂至包含硅片的衬底40，离子注入区44a，b可用以形成积体电路晶片的电晶体的栅极和/或源极漏极结构。在注入到硅中时形成n型掺杂剂的合适离子45包含例如至少以下至少一种：磷、砷、锑及上述的组合。适合形成p型掺杂剂的离子45包含例如以下至少一种：硼、铝、镓、铊、铟、硅及上述的组合。因此，当P型导电掺杂剂(如：硼)注入到在相邻于先前已掺杂n型掺杂剂(如：砷或磷)的另一离子注入区(图未显示)的离子注入区44a，b的硅中时，沿着这两个区域的介面形成一p-n结。离子可注入到选定的剂量水平，例如：从1×10¹⁴atoms/cm³到1×10¹⁷atoms/cm³的剂量。