專利名稱：離子束角度擴(kuò)散控制的技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本揭示內(nèi)容大體關(guān)于半導(dǎo)體設(shè)備，且更明確地說，關(guān)于離子束角度擴(kuò)散控制 的技術(shù)。
背景技術(shù)：
離子注入是通過以受激離子直接轟擊基板而將化學(xué)物質(zhì)沉積至基板上的處 理。在半導(dǎo)體制造中，離子注入機(jī)主要用于改變目標(biāo)材料的傳導(dǎo)率的類型及電壓的
摻雜處理。 一集成電路(ic)基板及其薄膜結(jié)構(gòu)中的精確摻雜分布通常對適當(dāng)IC
效能至關(guān)重要。為了達(dá)成一所要摻雜分布，可以不同劑量及不同能階注入一或多種 離子物質(zhì)。離子物質(zhì)、劑量及能量的規(guī)格被稱作離子注入配方。
圖1描繪一現(xiàn)有技術(shù)的離子注入機(jī)系統(tǒng)100。如對于多數(shù)離子注入機(jī)系統(tǒng)而言 為典型之，系統(tǒng)ioo置于一高度真空的環(huán)境中。離子注入機(jī)系統(tǒng)100可包括一離子 源102及一離子束10穿過的一復(fù)雜連串的組件。連串組件可(例如)包含一提取 操縱器104、 一過濾器磁石106、 一加速或減速柱108、 一分析器磁石110、 一旋轉(zhuǎn) 質(zhì)量狹縫112、 一掃描儀114以及一修正器磁石116。與操縱一光束的一連串光學(xué) 透鏡很相似，離子注入機(jī)組件可在將離子束10朝向一目標(biāo)基板118引導(dǎo)前過濾且 聚焦離子束IO。出于說明的目的，此等組件通常被稱作"光束線組件"。
在生產(chǎn)中，通常以一離子束掃描半導(dǎo)體晶圓。舉例而言，如圖2中所說明， 當(dāng)一連串晶圓204沿線20流動且穿過帶狀離子束202時，帶狀離子束202可保持 為靜止?；蛘?，如圖3中所說明，可在形成一光束路徑30的兩個端點(diǎn)308與310 之間來回掃描一點(diǎn)束302，同時一連串晶圓304可沿線32流過光束路徑30。如下 文中所使用， 一離子束的"掃描"意指一離子束相對于一晶圓或基板表面的相對運(yùn) 動。
在一傳統(tǒng)離子注入機(jī)系統(tǒng)中， 一離子束通常經(jīng)調(diào)諧以在一基板表面上具有一 指定入射角，且通常最小化或簡單地忽略單一離子束的入射角的任何分布。然而，實際上，離子束并非總以指定角度精確地撞擊一目標(biāo)基板，且離子束通常具有一不
可忽略的有限角度擴(kuò)散。如圖4a所示， 一帶狀離子束400通常包括多個細(xì)光束 (beamlet) 404。歸因于光束發(fā)射度及/或散度，細(xì)光束404可以不同入射角撞擊 一基板表面402。因此，基板表面402暴露于離子束入射角的一固有分布中。另外， 舉例而言，如圖4b所示，歸因于空間電荷效應(yīng)，每一細(xì)光束404亦可具有入射角 的一固有分布。意即，形成細(xì)光束的離子在一平均方向上行進(jìn)，但根據(jù)一類似高斯 (Gaussian)的分布圍繞平均方向散開。類似地， 一典型點(diǎn)束亦可具有一固有角度 擴(kuò)散，且歸因于光束引導(dǎo)誤差，點(diǎn)束可能無法以精確的指定入射角撞擊其目標(biāo)。
離子束入射角及固有角度擴(kuò)散可引起離子注入處理中的角度變化。通常存在 三種類型的角度變化，其原因及結(jié)果分別說明于圖5至圖7中。
圖5a及圖5b說明晶圓至晶圓(或晶圓間)角度變化，其中晶圓502及504 是基于同一離子注入機(jī)系統(tǒng)中之同一配方進(jìn)行獨(dú)立處理的不同晶圓。歸因于離子注 入機(jī)系統(tǒng)的配置中的小差異及/或光束引導(dǎo)誤差，晶圓502可注入有一以第一角度 9入射的離子束50，而晶圓504可注入有一以第二角度e'入射的離子束52，其中
e' # e 。 e及e'是相對于晶圓表面的標(biāo)稱方向所測量的"角度誤差"。在以下描 述中，角度誤差展示為相對于晶圓表面的正入射角而進(jìn)行測量的。然而， 一般而言，
此種角度誤差可相對于任何預(yù)定角度進(jìn)行測量。角度誤差通常影響晶圓502及504 上的所有結(jié)構(gòu)，且角度差異可引起裝置效能的晶圓至晶圓變化。離子束50及52 亦可具有可引起兩個晶圓之間的額外摻雜變化的不同固有角度擴(kuò)散。
圖6說明晶圓內(nèi)部(或晶圓內(nèi))角度變化，其中，舉例而言，歸因于離子束 60內(nèi)部的固有角度擴(kuò)散，晶圓602的不同部分可經(jīng)歷不同的離子束入射角(ei、 92及03等)。或者，具有一不規(guī)則表面(例如，凹或凸表面)的一晶圓可具有 顯著的晶圓內(nèi)角度變化，甚至當(dāng)其暴露于一完全平行的離子束(意即，具有零角度 擴(kuò)散的一離子束)中時。盡管(例如)通過掃描離子束穿過晶圓而將光束電流非均 一性加以平均，但是基板的不同部分中的離子束入射角可保持為未受控制的，以使 得角度擴(kuò)散局部地變窄(意即，在基板的任何部分處)，但仍隨著位置的不同而變 化。對于位于同一晶圓的不同部分中的裝置而言，此種晶圓內(nèi)角度變化可引起顯著 的效能變化。
圖7說明裝置電壓的角度變化。如圖所示，具有或并不具有一角度誤差的第
一離子束70及第二離子束72可引起渠溝702或凸臺704査看到入射角的分布。結(jié) 果，渠溝702的底部可具有一與其側(cè)壁不同的摻雜劑分布。且渠溝702的每一側(cè)壁 可具有一與另一者不同的摻雜劑分布。類似地，凸臺704 —側(cè)的摻雜可較重于一相
對側(cè)的摻雜。對于某些應(yīng)用而言，此種不對稱摻雜劑分布可能為不可接受的。
若并未在注入及摻雜處理中適當(dāng)控制離子束入射角及/或角度擴(kuò)散，則上述角
度變化可引起若干問題。
在具有不規(guī)則表面布局的一基板中需要均一摻雜劑分布的"保形摻雜"的情
況下可出現(xiàn)一此種問題。保形摻雜的現(xiàn)有方法開始于在基板表面上沉積一含摻雜劑 的薄膜。接著，要求一些諸如熱擴(kuò)散之后注入處理將摻雜劑驅(qū)動至基板。為了達(dá)成 均一摻雜劑分布，現(xiàn)有方法通常聚焦于改良熱驅(qū)動處理中的均一性。由于此等方法 依賴于熱擴(kuò)散，因此此等方法受限于處理序列中的每一摻雜步驟的熱預(yù)算約束。
圖8a及圖8b說明可由離子束角度變化引起的另一問題。圖8a描繪一具有零 角度誤差及小角度擴(kuò)散的離子束80。離子束80用以摻雜一基板表面802，其的一 部分由一具有垂直側(cè)壁的結(jié)構(gòu)804 (例如， 一閘堆棧)遮蔽。由于離子束80與側(cè) 壁對準(zhǔn)，所以結(jié)構(gòu)804的任一側(cè)上的所得摻雜劑分布82及84是對稱的。然而，若 離子束80具有一如圖8b所示的小角度誤差，則來自結(jié)構(gòu)804的遮蔽效應(yīng)引起所得 摻雜劑分布86及88高度不對稱，以使得遮蔽側(cè)變得無用的。
注意，結(jié)構(gòu)804可為基板802中的裝置中的僅僅一者，其布局使其對離子束 角度變化(例如，光束引導(dǎo)誤差及角度擴(kuò)散)敏感。若并未適當(dāng)控制離子束80的 角度誤差及/或角度擴(kuò)散，則穿過基板802的不同部分或穿過不同晶圓可查看到類 似但有所變化的效應(yīng)。由于裝置特征尺寸持續(xù)變小，因此若不加以控制，則裝置電 壓、晶圓電壓及晶圓至晶圓角度變化可引起更大效能變化及其它有害效應(yīng)。
離子束角度變化亦可引起離子注入機(jī)系統(tǒng)中的處理反復(fù)性問題。如上所述， 未受控制的離子束入射角及角度擴(kuò)散可引起在同一注入機(jī)中加以處理的不同晶圓 間的顯著效能變化。配置一離子注入機(jī)系統(tǒng)的現(xiàn)有方法已聚焦于注入劑量的反復(fù) 性。就離子束入射角而言，現(xiàn)有方法僅受限于平均入射角的修正。并無已知方法設(shè) 法達(dá)成相對于離子束入射角以及注入劑量的正確處理反復(fù)性。
鑒于上述內(nèi)容，需要提供一克服上述不足及缺點(diǎn)的離子束注入控制的解決方案。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明揭示一種離子束角度擴(kuò)散控制的技術(shù)。在一特定例示性實施例中，技 術(shù)可實現(xiàn)為離子束角度擴(kuò)散控制的方法。方法可包括將一或多個離子束以兩個或兩 個以上不同入射角導(dǎo)向一基板表面處，藉此使基板表面暴露于離子束入射角的一受 控擴(kuò)散中。
根據(jù)此特定例示性實施例的其它態(tài)樣，可通過以一變化磁場偏轉(zhuǎn)一或多個離 子束中的至少一者而引入兩個或兩個以上入射角?；蛘?，可通過以一變化靜電場偏 轉(zhuǎn)一或多個離子束中的至少一者而引入兩個或兩個以上入射角。或者，可通過將基 板平面相對于一或多個離子束中的至少一者傾斜至兩個或兩個以上不同角度而引 入兩個或兩個以上入射角。
根據(jù)此特定例示性實施例的進(jìn)一步態(tài)樣，方法可更包括將基板表面旋轉(zhuǎn)至一 或多個預(yù)定定向。
根據(jù)此特定例示性實施例的額外態(tài)樣，在基板表面的一或多個掃描期間可引 入兩個或兩個以上不同入射角。兩個或兩個以上不同入射角可包括實質(zhì)上連續(xù)的離 子束入射角。或者，兩個或兩個以上不同入射角可包括增量地改變的離子束入射角。
根據(jù)此特定例示性實施例的另一態(tài)樣，方法可包括以第一速率穿過基板表面 而掃描一離子束以及以一實質(zhì)上快于第一速率的第二速率改變一與離子束相關(guān)聯(lián) 的入射角。
根據(jù)此特定例示性實施例的又一態(tài)樣，方法可包括穿過基板表面而同時掃描 兩個或兩個以上離子束，其中兩個或兩個以上離子束中的每一者以一預(yù)定入射角撞 擊基板表面。
在另一特定例示性實施例中，技術(shù)可通過實施于用以傳輸指令的一計算機(jī)程 序的至少一個載波中的至少一個信號而實現(xiàn)，指令的一計算機(jī)程序經(jīng)組態(tài)以可通過 至少一個處理器讀取以便指令至少一個處理器執(zhí)行一用以執(zhí)行上文所引用的方法 的計算機(jī)處理。
在又一特定例示性實施例中，技術(shù)可通過用以存儲指令的一計算機(jī)程序的至 少一個處理器可讀載體而實現(xiàn)，指令的一計算機(jī)程序經(jīng)組態(tài)以可通過至少一個處理 器讀取以便指令至少一個處理器執(zhí)行一用以執(zhí)行上文所引用的方法的計算機(jī)處理。
在另一特定例示性實施例中，技術(shù)可通過離子束角度擴(kuò)散控制的一系統(tǒng)而實 現(xiàn)。系統(tǒng)可包括用于將一或多個離子束以兩個或兩個以上不同入射角導(dǎo)向一基板表 面處的構(gòu)件，藉此使基板表面暴露于離子束入射角的一受控擴(kuò)散中。
現(xiàn)將參看如附圖所示的本發(fā)明的例示性實施例更詳細(xì)描述本揭示內(nèi)容。盡管 下文參看例示性實施例描述本揭示內(nèi)容，但應(yīng)了解，本揭示內(nèi)容并不限制于此。可 使用本文的教示的一般熟習(xí)此技藝者應(yīng)認(rèn)識到屬于本文所述的本揭示內(nèi)容的范疇 的額外實施、修改、實施例以及使用的其它領(lǐng)域，且本揭示內(nèi)容相對于此等額外實 施、修改、實施例以及使用的其它領(lǐng)域可具有顯著效用。
為了有助于更全面了解本揭示內(nèi)容，現(xiàn)參考附圖，其中相同組件參考為相同 數(shù)字。此等圖式不應(yīng)理解為限制本揭示內(nèi)容，而是僅意欲為例示性的。 圖1為說明一現(xiàn)有技術(shù)的離子注入機(jī)系統(tǒng)的圖。 圖2說明用以掃描具有一帶狀離子束的晶圓的現(xiàn)有技術(shù)方法。 圖3說明用以掃描具有一點(diǎn)束的晶圓的現(xiàn)有技術(shù)方法。
圖4a及圖4b說明帶狀光束及細(xì)光束的固有角度擴(kuò)散。
圖5a及圖5b說明例示性晶圓至晶圓角度變化。
圖6說明例示性晶圓內(nèi)角度變化。
圖7說明例示性裝置電壓角度變化。
圖8a及圖8b說明離子束角度變化所引起的遮蔽效應(yīng)。
圖9說明根據(jù)本揭示內(nèi)容的一實施例的離子束角度擴(kuò)散控制的例示性方法。
圖10說明根據(jù)本揭示內(nèi)容的一實施例的一受控離子束角度擴(kuò)散的例示性效應(yīng)。
圖11說明根據(jù)本揭示內(nèi)容的一實施例的一用以控制離子束入射角的例示性方法。
圖12a至圖12c說明根據(jù)本揭示內(nèi)容的一實施例的用以控制離子束入射角的 另一例示性方法。
圖13說明根據(jù)本揭示內(nèi)容的一實施例的用于進(jìn)階應(yīng)用的離子束角度擴(kuò)散控制 的例示性方法。
圖14說明根據(jù)本揭示內(nèi)容的一實施例的離子束入射角與一基板內(nèi)的投射離子 范圍之間的例示性關(guān)系。
圖15說明根據(jù)本揭示內(nèi)容的一實施例的通過一受控離子束角度-能量分布及
角度-劑量分布摻雜一渠溝結(jié)構(gòu)的例示性方法。
圖16為說明根據(jù)本揭示內(nèi)容的一實施例的離子束角度處理控制的例示性方法 的流程圖。
圖17為說明根據(jù)本揭示內(nèi)容的一實施例的離子束角度擴(kuò)散控制及/或處理控
制的例示性系統(tǒng)的方塊圖。
圖18說明根據(jù)本揭示內(nèi)容的一實施例的以多個離子束摻雜一渠溝結(jié)構(gòu)的例示
性方法。
圖19說明根據(jù)本揭示內(nèi)容的一實施例的離子束角度擴(kuò)散對裝置效能的影響。
具體實施例方式
為了減少或克服現(xiàn)有離子注入機(jī)系統(tǒng)中的上文所識別及其它不足，離子束入 射角的受控擴(kuò)散可引入至或保持于離子注入處理中，或者可基于具體應(yīng)用在其它方 面控制離子束角度變化。根據(jù)本揭示內(nèi)容的實施例，可使一或多個離子束以兩個或 兩個以上不同入射角撞擊一基板表面，藉此使基板表面暴露于離子束入射角的一受 控擴(kuò)散中。如下文所使用，"角度擴(kuò)散"意指可由一基板表面的一部分(例如，一 或多個裝置或結(jié)構(gòu))、單一晶圓或多個晶圓查看出的離子束入射角的分布。
圖9說明根據(jù)本揭示內(nèi)容的一實施例的離子束角度擴(kuò)散控制的方法?？梢砸?如波形902所說明的具有一小角度誤差(或平均入射角)-①及一預(yù)定角度擴(kuò)散的 第一離子束92掃描基板表面?？梢砸蝗绮ㄐ?04所說明的具有一小角度誤差(或 平均入射角)+4>及一預(yù)定角度擴(kuò)散的第二離子束94掃描基板表面。通過出于說 明的目的繪制為獨(dú)立離子束，第一離子束92及第二離子束94可表示同一離子束的 兩個狀態(tài)。意即，可以單一離子束或多個離子束且在單一掃描信道或多個掃描信道 中達(dá)成具有兩個入射角的基板表面掃描。舉例而言，可使單一離子束多次掃描基板 表面，其中可在每一掃描信道后在入射角-①與+巾間切換子束入射角?；蛘?，單
一離子束可僅在一個掃描信道中掃描基板表面。在單一掃描信道期間，光束角度可 以實質(zhì)上快于掃描速度的頻率在入射角-O與+4>之間交替，以使得其仿真以具有
兩個不同入射角的兩個離子束同時掃描基板表面。在另一實施例中，分別保持為兩 個入射角-①與+4>的兩個獨(dú)立離子束可用以掃描基板表面。
第一離子束92與第二離子束94的組合效應(yīng)可等效于一如波形906所說明的 具有一較小平均入射角及/或一較廣角度擴(kuò)散的離子束96的效應(yīng)。意即，已經(jīng)受兩
個入射角的基板表面可合計為經(jīng)歷一減小的角度誤差及/或一較大、較受控制的角 度擴(kuò)散。盡管圖9僅說明兩個離子束，但應(yīng)注意，多個離子束可用以達(dá)成一所要角
度擴(kuò)散。
一較大角度擴(kuò)散的一個優(yōu)點(diǎn)可參見圖10，其說明與圖8a及圖8b所示的相同 基板表面802及結(jié)構(gòu)804。圖10中的一離子束100可具有如圖8b中的離子束80 相同的小角度誤差。唯一的差異可能在于，離子束100具有一較大于離子束80的 角度擴(kuò)散。如角度分布1002及1004所說明，較大角度擴(kuò)散減小了遮蔽效應(yīng)(由于 角分布的一較大部分現(xiàn)在可用于注入)，且因此使所得摻雜劑分布較為對稱。較大、 較受控制的角度擴(kuò)散的結(jié)果為，圍繞結(jié)構(gòu)804的區(qū)域的摻雜處理已變得對角度誤差 或光束引導(dǎo)誤差較少敏感。
一較大角度擴(kuò)散的另一優(yōu)點(diǎn)說明于圖19中，其中基于具有不同入射角及角度 擴(kuò)散的離子束對所得的裝置效能的效應(yīng)將離子束相比較。圖19中所比較的效能參 數(shù)為一晶體管裝置的源極-漏極電流偏斜，其中晶體管裝置的源極及漏極區(qū)域注入 有具有不同光束角度條件的離子束。源極-漏極電流偏斜界定為由兩個電流的平均 值所除的源極至漏極電流與漏極至源極電流之間的差。曲線1902展示具有零角度 擴(kuò)散的離子束所產(chǎn)生的電流偏斜值。曲線1904展示具有2度的角度擴(kuò)散的離子束 所產(chǎn)生的電流偏斜值。曲線1906展示具有5度的角度擴(kuò)散的離子束所產(chǎn)生的電流 偏斜值。曲線1908展示具有IO度的角度擴(kuò)散的離子束所產(chǎn)生的電流偏斜值。此等 曲線展示出兩個值得注意的趨勢(1)電流偏斜隨著角度誤差單調(diào)增大；以及(2) 對于每一給定角度誤差，當(dāng)裝置電壓角度擴(kuò)散增大時，電流偏斜降低。意即， 一較 大角度擴(kuò)散可有助于遮蔽光束角度誤差的效應(yīng)。
受控角度擴(kuò)散亦可改良晶圓內(nèi)及晶圓間注入均一性。舉例而言，對于一高度 不規(guī)則的基板表面的保形摻雜，較大、較受控制的角度擴(kuò)散可在基板表面上的非平 坦結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生摻雜劑的一較均勻分布。
若干技術(shù)可用以控制且變化離子束入射角。根據(jù)一方法，可通過光束路徑中
的一或多個光束線組件將離子束偏轉(zhuǎn)至所要角度?？赏ㄟ^改變一或多個靜電場、或 一或多個磁場，或其的一組合而達(dá)成離子束的偏轉(zhuǎn)。
圖11說明一具有多個光束線組件的例示性離子注入機(jī)系統(tǒng)1100。 一離子源
1104可通過一電源1102而固持于一所要注入電位。當(dāng)一提取操縱器1106自離子 源牽引離子時，可產(chǎn)生一離子束ll。離子束11可通過一90。分析器磁石1108加 以純化。離子束11可隨后穿過一第一抑制臺1110及一第一減速器臺1112，且可 通過一7(T修正器磁石1114而成形。最終，離子束11可在撞擊一固持于地面電 位的基板1120之前穿過一第二抑制臺1116及一第二減速器臺1118。與提取操縱 器1106或光束線操縱器(例如，第一抑制臺1110)相關(guān)聯(lián)的靜電場可經(jīng)變化以修 整離子束角度。若離子注入機(jī)系統(tǒng)1100裝備有靜電掃描儀板(圖ll中未圖標(biāo))， 則掃描儀板的形狀或幾何結(jié)構(gòu)可經(jīng)變化以達(dá)成不同離子束角度。
或者，在70°修正器磁石1114內(nèi)部的磁場可經(jīng)變化以使離子束11偏轉(zhuǎn)于其 的標(biāo)稱入射角。舉例而言， 一隨時間變化的電流可提供至修正器磁石1114內(nèi)部的 多磁極(未圖標(biāo))，以便控制改變帶狀光束的不同部分處的入射角的局部磁場。類 似地，成形修正器磁石1114內(nèi)部的磁場的一或多個鋼條(未圖標(biāo))的位置可經(jīng)改 變以控制離子束角度。
根據(jù)本揭示內(nèi)容的實施例，可連續(xù)或增量地改變離子束入射角。舉例而言， 若修正器磁石1114用以偏轉(zhuǎn)離子束11，則調(diào)變磁場的電流可具有一連續(xù)波形或一 具有階梯式變化的波形。另外，當(dāng)前波形可為緩慢變化或快速振蕩。
根據(jù)另一方法，可通過將目標(biāo)基板相對于入射離子束傾斜至一或多個角度而 實現(xiàn)所要離子束入射角。圖12a至圖12c說明一根據(jù)本揭示內(nèi)容的一實施例的多位 置基板固持器1200。圖12a為基板固持器1200的側(cè)視圖，圖12b為基板固持器1200 的俯視圖，且圖12c為基板固持器1200上的一晶圓1202的簡化透視圖?；?202 可緊固地附著至晶圓固持器1200。當(dāng)基板1202處于其并未傾斜的位置時，離子束 1208可具有一至基板表面的正入射角。為了改變離子束1208的入射角，基板1202 可圍繞垂直穿過紙的第一軸1204上下傾斜(如圖12a所示)。舉例而言，若基板 1202向上傾斜一角度e x，則離子束1208的入射角將處于相對于基板1202的正入 射角的e x。基板1202亦可圍繞垂直穿過紙的第二軸1206左右傾斜(如圖12b中 所示)。舉例而言，若基板1202向左傾斜角度9y，則離子束1208的入射角將處
于相對于基板1202的正入射角的ey。視需要，舉例而言， 一機(jī)械制動器1210可 經(jīng)提供以限制基板1202的橫向傾斜。根據(jù)一些實施例，參照離子束1208旋轉(zhuǎn)基板 1202可能是有益的?？稍诓糠肿⑷牒箝_始旋轉(zhuǎn)以使得對角度變化具有一平均效應(yīng) 且旋轉(zhuǎn)可改良摻雜劑分布的均一性。旋轉(zhuǎn)可圍繞一如圖12c所示的垂直于基板表面 的z軸。旋轉(zhuǎn)可連續(xù)或增量地改變基板定向。舉例而言，可在考慮基板1202的晶 格定向的情況下判定旋轉(zhuǎn)角度。根據(jù)本揭示內(nèi)容的實施例，可每次實施基板1202 的傾斜及/或旋轉(zhuǎn)中之一者或可相互配合地實施傾斜及/或旋轉(zhuǎn)。
控制且改變離子束入射角的一進(jìn)一步方法可涉及以磁場或靜電場偏轉(zhuǎn)離子束 的上述方法與傾斜或旋轉(zhuǎn)基板的方法的一組合。如熟習(xí)此技藝者應(yīng)了解，亦可使用 根據(jù)本揭示內(nèi)容的實施例的控制且改變離子束入射角的其它方式。
對于進(jìn)階應(yīng)用而言，離子束劑量及能量可隨不同入射角變化，以便達(dá)到所要
的角度-劑量及/或角度-能量分布。此種離子束角度-劑量及/或角度-能量分布可導(dǎo) 致一具有一不規(guī)則表面的基板中的精確控制的摻雜劑分布。舉例而言，如此獲得的
摻雜劑分布可不受熱預(yù)算限制，且可結(jié)合進(jìn)階的無擴(kuò)散退火處理而使用。
圖13說明根據(jù)本揭示內(nèi)容的一實施例的用于進(jìn)階應(yīng)用的離子束角度擴(kuò)散控制 的例示性方法。圖13展示一具有一復(fù)雜布局的類似FinFET結(jié)構(gòu)1300。為了達(dá)成 一精確控制的摻雜劑分布，結(jié)構(gòu)1300可經(jīng)受處于不同入射角的若干離子束狀態(tài)。 舉例而言，可以角度1將一具有能量1的離子束1301導(dǎo)向結(jié)構(gòu)1300處且離子束 1301傳遞一離子劑量1;可以角度2將一具有能量2的離子束1302導(dǎo)向結(jié)構(gòu)1300 處且離子束1302傳遞一離子劑量2;可以角度3將一具有能量3的離子束1303導(dǎo) 向結(jié)構(gòu)1300處且離子束1303傳遞一離子劑量3等?？赏ㄟ^數(shù)學(xué)仿真及/或基于經(jīng) 驗數(shù)據(jù)判定每一入射角的適當(dāng)離子能量及劑量。注意，盡管在圖13中將離子束 1301、 1302及1303等描繪為獨(dú)立離子束，但其可為單一離子束的不同表示。且不
同離子束狀態(tài)可提供于單一掃描信道或多個信道中。
一受控角度-能量分布可對一具有一不規(guī)則表面的基板的保形摻雜尤其有用。 圖M說明離子束入射角與投射離子范圍之間的例示性關(guān)系。本文所使用的離子為 10 keV (千電子伏)、20 keV及30 keV的砷(As)離子。在10 keV離子的狀況 下，當(dāng)離子入射角自正入射角(意即，入射角為零)改變至掠入射角(Glancing Incidence)(意即，入射角為90° )時，可看出投射離子范圍自高達(dá)130埃
(angstrom)穩(wěn)步降低至低于40埃。對于20 keV及30 keV離子而言，顯而易見 類似趨勢。意即，當(dāng)入射角增大時，離子在基板材料中的穿透性變得較差。結(jié)果， 為了確保自所有角度均勻地?fù)诫s基板表面結(jié)構(gòu)，可能需要增大較大入射角處的離子 能量。在目標(biāo)為具有一垂直于基板的均一摻雜側(cè)壁的具體狀況下，摻雜劑分布均一 性可受到來自側(cè)壁的頂部部分的歸因于離子的反射及濺鍍等的劑量損失的影響?？?以一較大離子束入射角(無法查看到底部)但減少的能量補(bǔ)償此等劑量損失?；蛘?， 若頂部處存在過多摻雜劑，則可注入一反摻雜物質(zhì)以平衡結(jié)構(gòu)側(cè)壁中的凈摻雜。
圖15說明一垂直渠溝結(jié)構(gòu)1500，其摻雜劑分布可得益于一受控角度-能量分 布及/或角度-劑量分布。渠溝1500的共形摻雜可要求一在側(cè)壁表面以及渠溝底部 下的均一掾雜區(qū)域1600。意即，對于渠溝側(cè)壁或渠溝底部而言，摻雜劑的深度及 濃度應(yīng)并無不同?；诠残螕诫s的要求，可估計且仿真離子束的角度-能量分布及 角度-劑量分布。可要求一對稱的平均角度擴(kuò)散以確保側(cè)壁中的摻雜劑對稱性。盡 管沉積摻雜劑至側(cè)壁中可能需要一或多個大角度離子束(例如，光束1504及1506)， 但平均入射角可垂直于渠溝底部。大角度離子束可具有高于正入射光束(例如，離 子束1502)的能量的能量，以便在側(cè)壁及渠溝底部中達(dá)成同一穿透深度。應(yīng)注意， 由于晶圓的頂部表面(若未遮蔽)暴露于所有入射角的離子束中，所以與渠溝1500 的內(nèi)部表面相比較，晶圓的頂部表面通常被較重度地?fù)诫s。
不同入射角的離子劑量可以若干方式加以控制。基板的一特定部分所接收的 離子劑量可與其暴露于一掃描離子束之量成比例。因此，離子束掃描速度的改變可 在某種程度上改變有效離子劑量。加速掃描可降低離子劑量且減慢掃描可增大離子 劑量?；蛘?，可調(diào)諧離子提取處理或者可調(diào)整光束線組件，其亦可引起離子劑量的 一所要改變。
根據(jù)本揭示內(nèi)容的實施例，調(diào)適光束角度以使其適合于基板表面布局通常是 有益的。圖18展示一實例，其中一離子束1802可向上傾斜一入射角e,以使得可 査看到渠溝結(jié)構(gòu)1800的全部側(cè)壁。最大入射角e i可通過渠溝的縱橫比H/L而判 定。為了補(bǔ)償渠溝1800的頂部與底部部分之間的前述離子劑量差，可利用與離子 束1802相比入射角較大(例如，9j)但能量較少的一或多個額外離子束(例如， 離子束1804)。在基于渠溝幾何結(jié)構(gòu)及離子劑量損失調(diào)適離子束角度及能量后， 渠溝的底部處以及側(cè)壁上可達(dá)成一所要摻雜劑分布。
為了最小化自晶圓至晶圓或自配置至配置的角度變化，離子束入射角的受控 擴(kuò)散可看作一可用于離子束配置及/或?qū)崟r調(diào)整中的關(guān)鍵處理參數(shù)，以便保持處理 反復(fù)性。 一旦已判定及/或測試一所要角度擴(kuò)散，則可根據(jù)所要角度擴(kuò)散配置每一 隨后的注入操作。
圖16說明根據(jù)本揭示內(nèi)容的一實施例的離子束角度處理控制的例示性方法。
在步驟1602中，可判定一當(dāng)前離子束角度擴(kuò)散。步驟1602可包含可個別或組合實 施的一或多個子步驟。如上所述，通過具有不同入射角及固有角度擴(kuò)散的一或多個 離子束可引起離子束角度擴(kuò)散。在子步驟1604中，可分別測量每一個別離子束角 度及其固有角度擴(kuò)散。個別光束角度(或組件光束角度)的效應(yīng)可經(jīng)合計以判定當(dāng) 前離子束角度擴(kuò)散?；蛘?，在子步驟1606中，可由光束線參數(shù)的理論模型估計個 別入射角?；蛘?，在子步驟1608中，可使用原位計量法直接測量當(dāng)前離子束角度 擴(kuò)散。隨后在步驟1610中，可將當(dāng)前角度擴(kuò)散與一所要角度擴(kuò)散相比較。所要角 度擴(kuò)散可通過反映一現(xiàn)有測試的角度擴(kuò)散的一組確立的處理參數(shù)而界定。若在步驟 1612中判定己達(dá)成所要角度擴(kuò)散，則在步驟1614中可以所要角度擴(kuò)散繼續(xù)進(jìn)行注 入。否則在步驟1616中，個別光束角度或角度擴(kuò)散可經(jīng)調(diào)整以產(chǎn)生所要角度擴(kuò)散。 調(diào)整可涉及引入或移除一或多個個別光束角度以改變總體角度分布，且可通過在穿 過離子束的一或多個掃描期間調(diào)諧光束線組件及/或調(diào)整基板定向而達(dá)成調(diào)整?？?重復(fù)步驟1616、 1602 (包含子步驟1604、 1606及1608中之一或多者)及1610直
至已達(dá)成所要角度擴(kuò)散為止。
可在一離子注入機(jī)系統(tǒng)的初始配置期間或在離子注入期間實質(zhì)上實時地執(zhí)行 圖16所說明的方法步驟。在實時注入中，可確立一反饋回路以便有效地控制且保 持離子束角度擴(kuò)散。
圖17為說明根據(jù)本揭示內(nèi)容的一實施例的離子束角度擴(kuò)散控制及/或處理控 制的例示性系統(tǒng)1700的方塊圖。系統(tǒng)1700可包括一處理器單元1702，處理器單 元可為一微處理器、微控制器、個人計算機(jī)(PC)或任何其它處理裝置。系統(tǒng)1700 亦可包括一光束角度控制器1706，其根據(jù)自處理器單元1702接收的指令調(diào)整離子 注入機(jī)系統(tǒng)1704。系統(tǒng)1700可更包括一測量接口 1708，經(jīng)由接口 1708處理器單 元1702可接收來自離子注入機(jī)系統(tǒng)1704的測量數(shù)據(jù)。
在操作中，處理器單元1702可基于理論仿真或歷史角度擴(kuò)散數(shù)據(jù)判定一所要
離子束角度擴(kuò)散。隨后，處理器單元1702可指令光束角度控制器1706在離子注入 機(jī)系統(tǒng)1704中執(zhí)行一或多個測試掃描，且可經(jīng)由測量接口 1708接收離子束角度測 量。處理器單元1702可判定一當(dāng)前角度擴(kuò)散且識別光束角度控制器1706所采取的 調(diào)整行動以便達(dá)成所要角度擴(kuò)散。隨后，光束角度控制器1706可執(zhí)行調(diào)整行動， 且所得測量數(shù)據(jù)可由處理器單元1702檢查以便判定是否必須進(jìn)一步調(diào)整。除了角 度調(diào)整之外，光束角度控制器1706亦可引起離子能量及離子劑量隨入射角變化， 藉此實現(xiàn)如處理器單元1702所指定的所要角度-能量分布及角度-劑量分布。
此處應(yīng)注意到，如上所述的根據(jù)本揭示內(nèi)容的離子束角度擴(kuò)散控制的技術(shù)在 某種程度上通常涉及輸入數(shù)據(jù)的處理及^iJ出數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。此輸入數(shù)據(jù)處理及輸出數(shù) 據(jù)產(chǎn)生可以硬件或軟件實施。舉例而言，可在離子注入機(jī)系統(tǒng)、或類似或相關(guān)電路 中使用具體電子組件以實施與如上所述的根據(jù)本揭示內(nèi)容的離子束角度擴(kuò)散控制 相關(guān)聯(lián)的功能。或者，根據(jù)所存儲的指令操作的一或多個處理器可實施與如上所述 的根據(jù)本揭示內(nèi)容的離子束角度擴(kuò)散控制相關(guān)聯(lián)的功能。若為此種狀況，則其屬于 本揭示內(nèi)容的范疇，意即，此等指令可存儲于一或多個處理器可讀載體(例如，磁 盤)上，或經(jīng)由一或多個信號傳輸至一或多個處理器。
本揭示內(nèi)容并不受限于本文所述的具體實施例的范疇D實際上，通過前述描 述及附圖，一般熟習(xí)此技藝者顯而易見除本文所述的彼等實施例之外的本揭示內(nèi)容 的其它多種實施例及修改。因此，吾人意欲此等其它實施例及修改屬于本揭示內(nèi)容 的范疇。另外，盡管出于一特定目的本文已在一特定環(huán)境中的一特定實施內(nèi)容中描 述本揭示內(nèi)容，但一般熟習(xí)此技藝者應(yīng)認(rèn)識到，其的效用并不受限于此處且可出于 任何目的在任何環(huán)境中有益地實施本揭示內(nèi)容。因此，下文所提出的權(quán)利要求范圍 應(yīng)理解為鑒于本文所述的本揭示內(nèi)容的全部寬度及精神。
權(quán)利要求
1.一種用于離子束角度擴(kuò)散控制的方法，包括將一或多個離子束以兩個或兩個以上不同入射角導(dǎo)向基板表面處，藉此使所述基板表面暴露于離子束入射角的受控擴(kuò)散中。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于離子束角度擴(kuò)散控制的方法，其特征在于，通過以變化磁場偏轉(zhuǎn)一或多個所述離子束中的至少一者而引入兩個或兩個以上所述入射角。
3. 如權(quán)利要求1所述的用于離子束角度擴(kuò)散控制的方法，其特征在于，通過 以變化靜電場偏轉(zhuǎn)一或多個所述離子束中的至少一者而引入兩個或兩個以上所述 入射角。
4. 如權(quán)利要求1所述的用于離子束角度擴(kuò)散控制的方法，其特征在于，通過 將所述基板表面相對于一或多個所述離子束中的至少一者傾斜至兩個或兩個以上 不同角度而引入兩個或兩個以上所述入射角。
5. 如權(quán)利要求1所述的用于離子束角度擴(kuò)散控制的方法，其特征在于，還包 括將所述基板表面旋轉(zhuǎn)至一或多個預(yù)定定向。
6. 如權(quán)利要求1所述的用于離子束角度擴(kuò)散控制的方法，其特征在于，在所 述基板表面之一或多個掃描期間引入兩個或兩個以上不同所述入射角。
7. 如權(quán)利要求1所述的用于離子束角度擴(kuò)散控制的方法，其特征在于，兩個 或兩個以上不同所述入射角包括實質(zhì)上連續(xù)的離子束入射角。
8. 如權(quán)利要求1所述的用于離子束角度擴(kuò)散控制的方法，其特征在于，兩個 或兩個以上不同所述入射角包括增量地改變的離子束入射角。
9. 如權(quán)利要求1所述的用于離子束角度擴(kuò)散控制的方法，其特征在于，還包括以第一速率穿過所述基板表面而掃描所述離子束；以及以實質(zhì)上快于所述第一速率的第二速率改變與所述離子束相關(guān)聯(lián)的所述入射角。
10. 如權(quán)利要求1所述的用于離子束角度擴(kuò)散控制的方法，其特征在于，還包 括穿過所述基板表面而同時掃描兩個或兩個以上所述離子束，其中兩個或兩個以上所述離子束中的每一者以預(yù)定入射角撞擊所述基板表面。
11. 一種實施于至少一個載波中的信號，用以傳輸指令的計算機(jī)程序，所述指 令的計算機(jī)程序經(jīng)組態(tài)以可通過至少一個處理器讀取，以便指令至少一個所述處理 器執(zhí)行用以執(zhí)行如權(quán)利要求1所述的用于離子束角度擴(kuò)散控制的方法的計算機(jī)處 理。
12. —種用以存儲指令的計算機(jī)程序的處理器可讀載體，所述指令的計算機(jī)程 序經(jīng)組態(tài)以可通過至少一個處理器讀取，以便指令至少一個所述處理器執(zhí)行用以執(zhí) 行如權(quán)利要求1所述的用于離子束角度擴(kuò)散控制的方法的計算機(jī)處理。
13. —種用于離子束角度擴(kuò)散控制的系統(tǒng)，包括用于將一或多個離子束以兩個或兩個以上不同入射角導(dǎo)向基板表面處的構(gòu) 件，藉此使所述基板表面暴露于離子束入射角的受控擴(kuò)散中。
14. 如權(quán)利要求13所述的用于離子束角度擴(kuò)散控制的系統(tǒng)，其特征在于，兩個或兩個以上所述入射角通過以變化磁場偏轉(zhuǎn)一或多個所述離子束中的至少一者 而引入。
15. 如權(quán)利要求13所述的用于離子束角度擴(kuò)散控制的系統(tǒng)，其特征在于，兩 個或兩個以上所述入射角通過以變化靜電場偏轉(zhuǎn)一或多個所述離子束中的至少一 者而引入。
16. 如權(quán)利要求13所述的用于離子束角度擴(kuò)散控制的系統(tǒng)，其特征在于，兩 個或兩個以上所述入射角通過將所述基板表面相對于一或多個所述離子束中的至 少一者傾斜至兩個或兩個以上不同角度而引入。
17. 如權(quán)利要求13所述的用于離子束角度擴(kuò)散控制的系統(tǒng)，其特征在于，還 包括用于將所述基板表面旋轉(zhuǎn)至一或多個預(yù)定定向的構(gòu)件。
18. 如權(quán)利要求13所述的用于離子束角度擴(kuò)散控制的系統(tǒng)，其特征在于，兩 個或兩個以上不同所述入射角是在所述基板表面的一或多個掃描期間引入的。
19. 如權(quán)利要求13所述的用于離子束角度擴(kuò)散控制的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于以第一速率穿過所述基板表面而掃描離子束的構(gòu)件；以及 用于以實質(zhì)上快于所述第一速率的第二速率改變與所述離子束相關(guān)聯(lián)的入射 角的構(gòu)件。
20.如權(quán)利要求13所述的用于離子束角度擴(kuò)散控制的系統(tǒng)，其特征在于，還 包括用于穿過所述基板表面而同時掃描兩個或兩個以上所述離子束的構(gòu)件，其中兩 個或兩個以上所述離子束中的每一者以預(yù)定入射角撞擊所述基板表面。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種用于離子束角度擴(kuò)散控制的技術(shù)。在一特定例示性實施例中，技術(shù)可實現(xiàn)為離子束角度擴(kuò)散控制的方法。此方法可包括將一或多個離子束以兩個或兩個以上不同入射角導(dǎo)向一基板表面處，藉此使基板表面暴露于離子束入射角的一受控擴(kuò)散中。
文檔編號H01J37/147GK101189696SQ200680019884
公開日2008年5月28日 申請日期2006年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月7日
發(fā)明者約瑟·C·歐爾森, 阿塔爾·古普塔 申請人:瓦里安半導(dǎo)體設(shè)備公司