改善离子注入机金属污染的方法发明专利

专利名称：改善离子注入机金属污染的方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202111541428.3

专利申请（专利权）人：华虹半导体(无锡)有限公司
权利人地址：江苏省无锡市新吴区新洲路30号

专利发明（设计）人：冯超,郑刚

专利摘要：本发明提供一种改善离子注入机金属污染的方法，提供离子注入机，将离子注入机置于空机状态，离子注入机包括机台腔室和设置于其中的离子注入装置；将离子注入机置于空机状态；利用离子注入装置产生的离子束流对机台腔室进行轰击，利用离子注入机对裸晶圆进行离子注入，进行金属污染含量测试，得到金属污染含量数据；提供设置阈值，将金属含量污染数据与设置阈值进行对比；若金属污染含量数据大于设置阈值，则将金属含量污染数据与设置阈值进行对比，直至金属污染含量数据小于设置阈值。本发明的方法可净化机台内部环境，降低金属含量到规格以内，在接触式图像感应装置产品制造时，不会破坏会硅基底组织结构。

主权利要求：
1.一种改善离子注入机金属污染的方法，其特征在于，至少包括：
步骤一、提供离子注入机，所述离子注入机包括机台腔室和设置于其中的离子注入装置,所述离子注入装置包括离子源和引出电极；将所述离子注入机置于空机状态；
步骤二、利用所述离子注入装置产生的离子束流对所述机台腔室进行轰击，所述离子束流为砷离子束，所述离子束流的电流值为15mA至17MA，增大所述引出电极的电压使得所述离子束流的功率增大，使得所述离子束流覆盖所述机台腔室的表面；
步骤三、利用所述离子注入机对裸晶圆进行离子注入，得到测试晶圆，之后对所述测试晶圆进行金属污染含量测试，得到金属污染含量数据；
步骤四、提供所需晶圆的金属污染含量的设置阈值，所述设置阈值为E10atom/cm2，将所述金属污染含量数据与所述设置阈值进行对比；
步骤五、若所述金属污染含量数据大于所述设置阈值，则重复执行步骤二至步骤四，直至所述金属污染含量数据小于所述设置阈值。
2.根据权利要求1所述的改善离子注入机金属污染的方法，其特征在于：步骤二中的所述轰击的时间为1小时。
3.根据权利要求1所述的改善离子注入机金属污染的方法，其特征在于：步骤三中的所述离子注入的时间为2小时。 说明书 : 改善离子注入机金属污染的方法技术领域[0001] 本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种改善离子注入机金属污染的方法。背景技术[0002] CIS(ContactImageSensor)的中文名称是接触式图像感应装置。它采用触点式感光元件(光敏传感器)进行感光，在扫描平台下1mm～2mm处，300～600个红、绿、蓝三色LED(发光二极管)传感器紧紧排列在一起，产生白色光源。用接触式图像感应装置技术制作的扫描仪具有体积小、重量轻、生产成本低等优点，在传真机、扫描仪、纸币清分兑零等领域应用非常广泛。[0003] 在半导体制造领域，金属污染对接触式图像感应装置产品影响很大，在离子注入过程中，若过多的金属注入晶圆，会破坏会硅基底组织结构，影响WAT(waferacceptancetest)及良率,在产品上体现为产生白点效应，导致失效；因而在FAB日常生产中，对机台金属污染的卡控至关重要；因注入机部分为金属制造而成，故在机台维护清理时，有很多金属附着在机台内部各个位置。[0004] 因此，如何净化机台内部环境，降低金属含量到规格以内是接触式图像感应装置产品制造的前提，现有技术只能降低接触位置的金属，对腔体侧壁，束流路径上的位置的金属并不能较快的去除，需要一种方法用于改善离子注入机金属污染。发明内容[0005] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种改善离子注入机金属污染的方法，用于解决现有技术中在半导体制造领域，金属污染对接触式图像感应装置产品影响很大，在离子注入过程中，若过多的金属注入晶圆，会破坏会硅基底组织结构，影响WAT,在产品上体现为产生白点效应，导致失效的问题。[0006] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种改善离子注入机金属污染的方法，包括：[0007] 步骤一、提供离子注入机，将所述离子注入机置于空机状态，所述离子注入机包括机台腔室和设置于其中的离子注入装置；将所述离子注入机置于空机状态；[0008] 步骤二、利用所述离子注入装置产生的离子束流对所述机台腔室进行轰击，使得所述高能离子束流离子束流的覆盖所述机台腔室的侧壁表面；[0009] 步骤三、利用所述离子注入机对裸晶圆进行离子注入，得到金属污染测试晶圆，之后对所述金属污染测试晶圆进行金属污染含量测试，得到金属污染含量数据；[0010] 步骤四、提供所需晶圆的金属污染含量的设置阈值，将所述金属含量污染数据与所述设置阈值进行对比；[0011] 步骤五、若所述金属污染含量数据大于所述设置阈值，则重复执行步骤二至步骤四，重复步骤二至步骤三，将所述金属含量污染数据与设置阈值进行对比，直至所述金属污染含量数据小于所述设置阈值。优选地，步骤一中的所述离子注入装置包括离子源和引出电极。[0012] 优选地，步骤二中的所述利用所述离子注入装置产生离子束流的方法为：增大所述引出电极的电压使得所述离子束流的能量增大。[0013] 优选地，步骤二中的所述离子束流为高能量高电流的离子束流。[0014] 优选地，所述离子束流的电流值为15mA至17MA。[0015] 优选地，步骤二中的所述离子束流为砷离子束流。[0016] 优选地，步骤二中的所述轰击的时间为一小时。[0017] 优选地，步骤三中的所述离子注入的时间为2小时。[0018] 优选地，步骤四中的所述设置阈值为E10atom/cm2。[0019] 如上所述，本发明的改善离子注入机金属污染的方法，具有以下有益效果：[0020] 本发明净化了机台内部环境，降低金属含量到规格以内，在接触式图像感应装置产品制造时，不会破坏会硅基底组织结构，提高了离子注入的质量。附图说明[0021] 图1显示为本发明的工艺流程示意图；[0022] 图2显示为现有技术中对机台腔室的清洁流程示意图；[0023] 图3显示为本发明与现有技术的失败率对比示意图。具体实施方式[0024] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。[0025] 请参阅图1，本发明提供一种改善离子注入机金属污染的方法，包括：[0026] 步骤一，提供离子注入机，现有技术中的离子注入机由依次的5部分组成：离子源、离子引出和质量分析磁场、加速管、注入系统注入系统、工艺腔。[0027] 离子源：[0028] 离子注入机利用离子源中灯丝产生的热电子在电场的作用下轰击气体分子，使之电离。待注入的杂质源如果是气态，便可以直接引入到离子源的电场中，如果是固态，则还需加热蒸发，变为气相后引入到这个电场中。气相的杂质源在电场中被电离后变成为离子(即带电的原子或分子)。[0029] 离子引出和质量分析磁场：[0030] 所有带正电的离子被离子源阳极的正压排斥从一个狭缝中被引出，此时等离子体中的电子被阴极排斥而被阻止，由此形成了正离子组成的离子束。热电子轰击杂质源气体分子会产生多种离子，比如三氟化硼气体源，在离子源中会形多种离子，每种离子的质荷比不同，在通过质量分析磁场的分析磁铁时，离子的运动轨道会不同，离子注入机的质量分析磁场可以将所需要的杂质离子从混合的离子束中分离出来。[0031] 加速管：[0032] 要使离子能够获得更大的能量，正离子从质量分析磁场出来后还要通过加速管的高压得到所需要的速度。加速管是由一系列介质隔离的电极组成，电极上的负电压依次增大。当正离子进入到加速管后，各个负电极为离子加速，离子的运动速度是各级加速的叠加，总的电压越高，离子的运动速度越快，即动能越大。[0033] 注入系统：[0034] 离子注入机的注入系统构成了离子束与硅片之间的相对运动，为了使硅片上的杂质呈均匀分布，避免离子长时间的轰击局部一点过热，造成不可恢复的损伤，硅片的离子注入都采用扫描方式。有两种基本的扫描方式：机械式扫描和电磁式扫描。机械式扫描采用的是硅片移动的方法，即圆形转盘带动硅片运动。电磁式扫描是用电磁场将离子束偏转实现扫描。也有的注入机采用混合方式，即机械和电磁两种方式相结合。[0035] 工艺腔：[0036] 工艺腔包括放置硅片的圆形转盘、注入系统、带真空锁的硅片装卸终端台、硅片传输系统和计算机控制系统。[0037] 在生产中，机子注入机台腔室的内壁很容易形成金属覆盖层，将离子注入机置于空机状态，可以是机台在保养或者宕机复机，离子注入机包括机台腔室和设置于其中的离子注入装置，且机台腔室的内壁形成有金属覆盖层，机台腔室可包括离子源、离子引出和质量分析磁场等所在的腔室；[0038] 在一种可能的实施方式中，步骤一中的离子注入装置包括离子源和用于离子引出的引出电极。[0039] 步骤二，请参阅图2，目前FAB常用方法为：使用控片，重复执行传送/离子注入过程，可以通过装载晶圆、进行第一次预抽机台腔室、定向器定向、压板固定、离子注入以及进行第二侧预抽机台腔室的循环操作，以此来带走机台内部金属，达到规格以内；普通的传送只能降低接触位置的金属，对腔体侧壁，束流路径上的位置的金属并不能较快的除去，为了提高腔体侧壁的金属去除效果，利用离子注入装置产生离子束流对机台腔室进行轰击，使得离子束流的覆盖机台腔室的侧壁；[0040] 在一种可能的实施方式中，步骤二中的离子束流为高能量高电流的离子束流。[0041] 在一种可能的实施方式中，步骤二中的利用离子注入装置产生离子束流的方法为：增大引出电极的电压使得离子束流的能量增大，从注入方式分析：离子束流功率＝离子束流电流×离子束流能量(P＝I×U),在离子束流电流不变的情况下，能量越高，离子束流功率越大；离子束流从源端到终止端过程中能够把机台部分上的金属覆盖层打掉，该金属覆盖层由离子注入机制造用的金属形成，从而起到净化机台作用。[0042] 在一种可能的实施方式中，离子束流的电流值为15mA至17MA。[0043] 在一种可能的实施方式中，步骤二中的离子束流为砷离子束流，砷位于第四周期，VA族，原子序数为33，由于砷离子相较于现有技术中常使用的离子源中的离子，其质量较大，对金属覆盖层的去除能力较强。[0044] 在一种可能的实施方式中，步骤二中的轰击的时间为一小时，可以将机台部分上的金属覆盖层打掉。[0045] 步骤三，利用离子注入机对裸晶圆进行离子注入，得到金属污染测试晶圆，之后对金属污染测试晶圆进行金属污染含量测试，得到金属污染含量数据；[0046] 在一种可能的实施方式中，步骤三中的离子注入的时间为2小时，对裸晶圆进行离子注入。[0047] 步骤四，提供所需晶圆的金属污染含量的设置阈值，将金属含量污染数据与设置阈值进行对比。[0048] 在一种可能的实施方式中，所需晶圆的金属污染含量设置阈值为E10atom/cm2，其对离子注入的影响较小。[0049] 步骤五，若金属污染含量数据大于设置阈值，则重复执行步骤二至步骤四，重复步骤二至步骤三，将金属含量污染数据与设置阈值进行对比，直至金属污染含量数据小于设置阈值。[0050] 在一种可能的实施方式中，请参阅图3，在原条件和现条件中的柱形图中，左侧柱形图为测试次数，右侧柱形图中为失败次数，原条件下的失败率为31％，在经过该方式清洁后的离子注入机的失败率为8％。[0051] 需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。[0052] 综上所述，本发明净化了机台内部环境，降低金属含量到规格以内，在接触式图像感应装置产品制造时，不会破坏会硅基底组织结构，提高了离子注入的质量。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。[0053] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

专利地区：江苏

专利申请日期：2021-12-16

专利公开日期：2024-06-18

专利公告号：CN114256045B