專利名稱：非均勻離子注入設備與方法
技術領域：
本發明涉及用于制造半導體的設備與方法，且更具體而言，涉及非均勻離子注入設備與方法，使雜質離子以不同劑量被注入晶片的不同區域。
背景技術：
通常，當制造半導體器件如動態隨機存取存儲器(DRAMs)，需要許多工藝。這些工藝包括沉積工藝、蝕刻工藝、離子注入工藝等，且通常對每一晶片實施。在這些工藝中，離子注入工藝為使用強電場以加速如硼、砷離子等的摻雜離子方式穿透晶片的表面而實施的工藝，經由離子注入來改變材料的電特性。
圖1為示意圖示出用于此工藝的公知離子注入設備。
參考圖1，該公知離子注入設備包含四元磁極組件110，X方向掃瞄器120，射束平衡器130，與加速器140。更具體而言，該四元磁極組件110用于擴大與減低從離子束源(未顯示)傳送的離子束102，且含有四元磁極以在四磁極之間的間隙中產生磁場。四元磁極組件110包含第一與第二磁極組件111與112，每一個具有兩個S極與兩個N極。X掃瞄器120在X方向掃瞄離子束102以均勻地將該離子束102分布于晶片101上。射束平衡器130用于等化(equate)相對于離子束102平行的光學路徑。加速器140用于加速帶電粒子，且在一些情形中可被放置于X掃瞄器120前面而不限于一特定位置，如圖1所示。使用上述的公知離子注入設備，離子束102在X方向被掃瞄過晶片101的表面，且此時，晶片101在Y方向被移動以確保離子注入于晶片101的全部表面上。
圖2為示出用于在Y方向掃瞄晶片101的器件的視圖。
參考圖2，支持晶片101的桌臺(未顯示)被連接至Y驅動軸210，其被連接至驅動單元220。驅動單元220的操作使Y驅動軸210在Y方向移動，如圖2的箭頭211所示。當晶片101在Y方向移動時，使離子束102在X方向掃瞄整個晶片101。在此工藝中，第一與第二寬離子束探測器231與232分別位于晶片101的前方與后方以探測所注入雜質離子的劑量，且提供信息用以控制雜質離子的劑量。
然而，如果使用上述公知離子注入設備實施離子注入，則該雜質離子以近乎均勻濃度被注入在整個晶片101上。僅以離子注入而言，此結果為想要的，但當考慮關于其他單元工藝時，此結果可能是不想要的。換句話說，在實施各種單元工藝后，可輕易發現這些單元工藝不應被均勻地實施于整個晶片上，造成不想要的結果，如沉積在晶片上的層的不想要的厚度、不想要的蝕刻速率等。此歸因于每一單元工藝的各種參數未能精確控制的事實。因此，實際情形為在本領域中由于工藝中未預期的或不精確的受控參數而提供制造錯誤。
例如，當形成柵極電極時，表示柵極電極的寬度的臨界尺寸(“CD”)可根據晶片的位置而定被改變。例如，柵極電極可在晶片的中央區域具有較高CD，且在晶片的周圍具有較低CD，或反之亦然。如上所述，如上所述的厚度變化因單元工藝的各種參數的不精確控制所致。因此，如果柵極電極的CD在晶片的中央區域比在晶片的周圍更高，則器件的閾值電壓在晶片的中央區域亦比晶片的周圍更高。如果柵極電極的CD在晶片的中央區域比晶片的周圍更低，器件的閾值電壓在晶片的中央區域比晶片的周圍更低。
視晶片的位置而定的柵極電極的CD差異當晶片上的器件集成程度增加時導致若干問題。例如，當柵極電極的最小可接受CD為200nm，即使認定為有缺陷的CD的±10％分布，產率的減低并非顯著。然而，當柵極電極的最小可接受CD為200nm，如果認定為有缺陷的CD的±10％分布，產率的減低將變得顯著。因此，當柵極電極的最小可接受CD為100nm，作為用于判斷缺陷項目的參考的CD的分布將于一較窄的范圍內被決定，例如，±5％，且即使在此情形，由于制造容限的降低，產率的減低仍是顯著的。
因此，非均勻離子注入方法近來已被建議使用，其中雜質離子的非均勻注入用于該差異的補償在該晶片的整體全部提供均勻特性，而不是接受由于單元工藝的限制引起的晶片上該柵極電極的CD差異。如上所述，當柵極電極的CD在晶片的中央區域比在晶片的周圍更高，器件的閾值電壓在晶片的中央區域亦比在晶片的周圍更高。在此情形，使用該非均勻離子注入方法，將雜質離子在晶片的中央區域注入較高濃度，且在晶片的周圍注入較低濃度以在晶片的整個表面上提供均勻特性。相反地，當柵極電極的CD在晶片的中央區域比在晶片的周圍更低時，器件的閾值電壓在晶片的中央區域比在晶片的周圍更低。在此情形，使用該非均勻離子注入方法，將雜質離子在晶片的中央區域注入較低濃度，且在晶片的周圍注入較高濃度以在晶片的整個表面上提供均勻特性。然而，大部分公知非均勻離子注入方法具有的困難在于欲注入較高濃度區域與欲注入較低濃度區域之間的邊界不明確地形成，且因此，它們不能被容易地施加于實際工藝。
發明內容
依據本發明實施例提供一種非均勻離子注入設備，其可在晶片的個別區域注入不同濃度雜質離子以在晶片的整體上提供均勻特性，且在欲注入較高濃度的區域與欲注入較低濃度的區域之間形成明確且平滑的邊界。
依據本發明的實施例還提供在晶片的個別區域注入不同濃度雜質離子的非均勻離子注入方法，以在晶片的整體上提供均勻特性，且在欲注入較高濃度的區域與欲注入較低濃度的區域之間形成一明確且平滑邊界。
依據本發明的一方面，該實施例可通過提供非均勻離子注入設備達成，所述設備包括寬離子束產生器，配置以產生多個寬離子束以照射晶片上的至少兩個區域；及晶片旋轉裝置，被配置以在將寬離子束產生器所產生的寬離子束照射至該晶片時在預定方向旋轉該晶片。
依據本發明的一方面，在多個寬離子束中至少一寬離子束可具有不同于至少一不同寬離子束的劑量。
依據本發明的另一方面，非均勻離子注入設備包括寬離子束產生器，被配置以產生包括第一與第二寬離子束的多個寬離子束以分別照射晶片的第一與第二區域；及晶片旋轉裝置，被配置以在將寬離子束產生器所產生的寬離子束照射至該晶片時以在預定方向旋轉該晶片。第一與第二寬離子束可具有不同劑量。
在本發明的一實施例中，第一與第二區域可占據晶片全部面積的一半。在此實施例中，第一與第二區域可以通過邊界在垂直方向被分割。另外，第一區域可鄰接相對于該邊界的晶片的周圍，且第二區域可鄰接相對于該邊界的晶片的中央區域。
本發明的另一實施例中，第一與第二區域可占據晶片的全部面積。在此實施例中，第一與第二區域可以通過第一與第二邊界在垂直方向被分割。另外，第一區域可鄰接相對于第一與第二邊界的晶片的周圍，且第二區域可鄰接相對于第一與第二邊界的晶片的中央區域。
依據本發明的再一方面，一種非均勻離子注入設備包括包含第一與第二磁控管的寬離子束產生器，被配置以產生寬離子束以照射晶片在第一與第二磁控管之間的區域，第一磁控管包含一系列第一單元磁控管，第二磁控管包含一系列第二單元磁控管，其分別面向第一單元磁控管且以預定距離與第一單元磁控管分隔；及晶片旋轉裝置，被配置以在將寬離子束產生器所產生的寬離子束照射至該晶片時以在預定方向旋轉該晶片。
在本發明的一實施例，第一單元磁控管的系列可包含對其施加第一偏壓的第一單元磁控管的第一組，與對其施加不同于第一偏壓的第二偏壓的第一單元磁控管的第二組，且第二單元磁控管的系列可包含對其施加第一偏壓的第二單元磁控管的第一組，與對其施加第二偏壓的第二單元磁控管的第二組。
在此實施例中，第一單元磁控管的第一組可面向第二單元磁控管的第一組，使得具有第一劑量的第一寬離子束被產生于第一單元磁控管的第一組與第二單元磁控管的第一組之間，且第一單元磁控管的第二組可面向第二單元磁控管的第二組，使得具有不同于第一劑量的第二劑量的第二寬離子束被產生于第一單元磁控管的第二組與第二單元磁控管的第二組之間。
在本發明的另一實施例中，第一單元磁控管的系列可包含對其施加第一偏壓的彼此分隔的第一單元磁控管的第一與第二組，與設置于第一單元磁控管的第一與第二組之間且對其施加不同于第一偏壓的第二偏壓的第一單元磁控管的第三組。
在此實施例中，第一單元磁控管的第一與第二組可面向第二單元磁控管的第一與第二組，使得具有第一劑量的第一寬離子束分別被產生于第一單元磁控管的第一與第二組之間及第二單元磁控管的第一與第二組之間，且第一單元磁控管的第三組可面向第二單元磁控管的第三組，使得具有不同于第一劑量的第二劑量的第二寬離子束被產生于第一單元磁控管的第三組與第二單元磁控管的第三組之間。
依據本發明的又一方面，非均勻離子注入方法包括將多個寬離子束照射至晶片，多個寬離子束包括分別具有第一與第二劑量的第一與第二寬離子束；且當將寬離子束照射至晶片時，以預定方向旋轉該晶片。
在本發明的一實施例中，該方法還包括定位該晶片，使得寬離子束照射達晶片的全部面積的一半。
在此實施例中，第一寬離子束可照射鄰接晶片的周圍的區域，且第二寬離子束可照射鄰接晶片的中央區域的區域。
該方法還包括垂直地或水平地從起始位置將晶片移動預定的距離。
在本發明的一實施例中，第一離子束可在第二寬離子束的兩側被分成兩部分。在此實施例中，該方法可還包括定位該晶片使得寬離子束照射晶片的全部區域。另外，第一寬離子束可照射鄰接晶片的任一側的區域，且第二寬離子束可照射鄰接晶片的中央區域的區域。
該方法可還包括從起始位置垂直地或水平地將該晶片移動預定距離。該晶片可以以約20至1500rpm的旋轉速度被旋轉。該晶片可被旋轉多次。
依據本發明的又一方面，一種非均勻離子注入方法可包括將多個寬離子束照射至一晶片，該多個寬離子束具有不同劑量；及當寬離子束照射至晶片時，以一預定方向旋轉該基板。
本發明的先前實施例與特征可從以下描述結合附圖更清楚了解，在附圖中圖1為示出公知離子注入設備的示意圖；圖2為示出用于在Y方向掃瞄圖1的晶片的裝置的視圖；圖3為示出依據本發明的實施例的一種非均勻離子注入設備的示意圖；圖4為示出圖3的寬離子束產生器的一個例子的視圖；圖5為示出晶片與圖4中以箭頭A的方向所視的圖4的寬離子束產生器的視圖；圖6和7為示出使用圖4的寬離子束產生器的非均勻離子注入方法的一個例子的視圖；圖8為示出圖3的寬離子束產生器的其他實施例的視圖；圖9為示出晶片與圖8中以箭頭A的方向所視的圖8的寬離子束產生器的視圖；圖10和11為示出依據本發明的實施例的使用非均勻離子注入設備的非均勻離子注入方法的另一例子的視圖；
圖12和13為示出依據本發明的實施例的使用非均勻離子注入設備的非均勻離子注入方法的又一例子的視圖；圖14和15為示出依據本發明的實施例的使用非均勻離子注入設備的非均勻離子注入方法的另一例子的視圖；圖16和17為示出依據本發明的實施例的使用非均勻離子注入設備的非均勻離子注入方法的另一例子的視圖；圖18到21為示出依據本發明的實施例的使用非均勻離子注入設備的非均勻離子注入方法的其他幾個例子的視圖；和圖22為表示通過公知離子注入方法展現的閾值電壓的累積機率，及依據本發明的實施例通過非均勻離子注入展現的該閾值電壓的累積機率的曲線圖。
具體實施例方式
將參考附圖詳細描述依據本發明的實施例。注意的是，可對本發明的實施例實施各種修改與變化，且因此本發明的范圍并不限于以下描述的實施例。
圖3為示出依據本發明的實施例的一種非均勻離子注入設備的示意圖。
參考圖3，本發明的離子注入設備包含四元磁極組件310，以擴張與減低從離子束源傳送的離子束301；寬離子束產生器320，以將從四元磁極組件310所傳送的離子束轉換成寬離子束302且然后發射寬離子束302；和加速器330，以加速帶電粒子。此外，雖然未顯示于圖3，該設備進一步包含配置以預定速度旋轉晶片101的晶片旋轉裝置，所述速度例如約20至1500rpm，。
四元磁極組件310包含四元磁極以在四磁極之間的間隙產生磁場。更具體而言，四元磁極組件310包含第一與第二磁極組件311與312，每個具有兩個S極與兩個N極。
寬離子束產生器320用于將從四元磁極組件310發射的離子束轉換成寬離子束302。因為寬離子束產生器320包含多極磁控管，所以寬離子束產生器320可依據個別區域改變雜質離子的濃度。寬離子束產生器320的詳細描述將于以下陳述。
加速器330用于加速帶電粒子。在一些情形加速器330可位于寬離子束產生器320前方而不限于一特定位置，如圖3所示。
圖4為示出圖3的寬離子束產生器的一個例子的視圖，且圖5為示出晶片與圖4中以箭頭A的方向所視的圖4的寬離子束產生器的視圖。
參考圖4和5，實施例的寬離子束產生器400包含在垂直方向中彼此以預定距離d分隔的上磁控管410與下磁控管420。在本發明的一個實施例中，上磁控管410與下磁控管420之間的距離d至少大于晶片的直徑。如圖5所示，上磁控管410的下表面位于晶片101的最上表面以上，且下磁控管420的上表面位于晶片101的最低表面以下。上磁控管410與下磁控管420之間的寬度w可約為晶片的直徑的一半。因此，通過寬離子束產生器400所產生的寬離子束302可具有對應晶片101的全部區域的一半的面積。
在本發明的一實施例中，使用多個平行相接的單元上磁控管411a-e、412a、412b、與412c來形成上磁控管410。在此實施例中，單元上磁控管的數目為八個，但注意的是提供八個單元上磁控管410作為例子，且本發明不限于此結構。每一單元上磁控管411a-e、412a、412b與412c連接至功率源(未顯示)，通過所述功率源將不同的電壓施加至各自的組。更具體而言，可以將較低電壓施加至第一單元上磁控管411a-e的第一上組411，同時可以將較高電壓施加至第二單元上磁控管412a、412b與412c的第二上組412。而且，可以將該較高電壓施加至第一單元上磁控管411a-e的第一上組411，同時可以將該較低電壓施加至第二單元上磁控管412a、412b與412c的第二上組412。
如上磁控管410般，下磁控管420由多個平行相接的單元下磁控管421a-e、422a、422b與422c組成。每一單元下磁控管421a-e、422a、422b與422c連接至功率源(未顯示)，通過所述功率源將不同的電壓施加至各自的組。更具體而言，可以將較低電壓施加至第一單元下磁控管421a-e的第一下組421，同時可以將較高電壓施加至第二單元下磁控管422a、422b與422c的第二下組422。而且，可以將該較高電壓施加至第一單元下磁控管421a-e的第一下組421，同時可以將該較低電壓施加至第二單元下磁控管422a、422b與422c的第二下組422。
在本發明的一實施例中，包括上磁控管410的第一上組411的第一單元上磁控管411a-e在垂直方向以預定距離d與包括下磁控管420的第一下組421的第一單元下磁控管421a-e分隔，且第一上組411面向第一下組421。類似地，包括上磁控管410的第二上組412的第二單元上磁控管412a、412b與412c以預定距離d在垂直方向與包括下磁控管420的第二下組422的第二單元下磁控管422a、422b與422c分隔，且第二上組412面向第二下組422。
因此，當將較高電壓施加至第一單元上磁控管411a-e與第一單元下磁控管421a-e，且將較低電壓施加至第二單元上磁控管412a-c與第二單元下磁控管422a-c時，在第一單元上磁控管411a-e與第一單元下磁控管421a-e之間產生具有較高劑量的寬離子束，且在第二單元上磁控管412a-c與第二單元下磁控管422a-c之間產生具有較低劑量的寬離子束。
在本發明的另一實施例中，當將較低電壓施加至第一單元上磁控管411a-e與第一單元下磁控管421a-e，且將較高電壓施加至第二單元上磁控管412a-c與第二單元下磁控管422a-c時，在第一單元上磁控管411a-e與第一單元下磁控管421a-e之間產生較低劑量的寬離子束，且在第二單元上磁控管412a-c與第二單元下磁控管422a-c之間產生較高劑量的寬離子束。
該非均勻離子注入設備可使用如上述構建的寬離子束產生器400將具有不同劑量的寬離子束302照射至晶片101。在本發明的一實施例中，通過寬離子束產生器400所產生的寬離子束302照射的晶片101面積占據約晶片101全部面積的一半。結果，僅將寬離子束302中的雜質離子注入晶片101的面積的一半。當將寬離子束302照射至晶片101時，在預定方向旋轉晶片101，如圖5所示。雖然晶片101在圖5中示出為在順時針方向晶片101旋轉，但是注意的是晶片101也可在逆時針方向顯著。即是，當旋轉晶片101時，僅將雜質離子注入晶片101的面積的一半。特別地，因為寬離子束302具有不同劑量，將不同濃度的雜質離子注入到晶片101的中央區域與周圍。
圖6和7為示出使用圖4的寬離子束產生器的非均勻離子注入方法的一例子的視圖。
參考圖6，產生包括第一劑量的第一寬離子束302a-1的寬離子束302，且具有高于第一劑量的第二劑量的第二寬離子束302a-2。通過第一上組411中的單元上磁控管與第一下組421中的單元下磁控管來產生第一寬離子束302a-1。通過第二上組412的單元上磁控管與第二下組422的單元下磁控管來產生第二寬離子束302a-2。注意第一與第二上組411與412中及第一與第二下組421與422中的單元磁控管，為簡化說明目的未予詳細示出。
在本發明的一實施例中，為了產生第一較低劑量的第一寬離子束302a-1與第二較高劑量的第二寬離子束302a-2，將較低電壓施加于第一上組411的第一單元上磁控管與第一下組421的第一單元下磁控管，且將較高電壓施加于第二上組412的第二單元上磁控管與第二下組422的第二單元下磁控管。應了解到可通過將較高電壓施加至第一上組411的第一單元上磁控管與第一下組421的第一單元下磁控管，且將較低電壓施加至第二上組412的第二上磁控管與第二下組422的第二單元下磁控管，從而改變劑量。
當在上述條件下實施該離子注入時，該離子注入可被實施于寬離子束302照射的晶片的左側，如圖5與6所示。注入晶片101的雜質離子濃度，相對于對應第一寬離子束302a-1與第二寬離子束302a-2之間邊界的一垂直線，在鄰接晶片101的周圍的區域與在鄰接晶片101的中央的區域可變得不同。更具體而言，使用第一寬離子束302a-1將第一較低劑量的雜質離子注入鄰接晶片的周圍的區域，同時使用第二寬離子束302a-2將第二較高劑量的雜質離子注入鄰接晶片的中央的區域。
為了容許在晶片101的整個區域上實施離子注入，當將寬離子束302照射至晶片101時，可在預定方向旋轉晶片101，如圖6中箭頭所示。晶片101的旋轉速度范圍可約為20至1500rpm。當在離子注入中持續旋轉晶片101時，在晶片101的整個區域上實施離子注入。如果當如上述被旋轉晶片101時實施對晶片101的寬離子束302的照射，對其注入雜質離子的晶片101的區域被分成對其注入較高濃度的雜質離子的第一區域101-1，與對其注入較低濃度的雜質離子的第二區域101-2，如圖7所示。在此，第一區域101-1為在晶片101的中央區域，且第二區域101-2為在晶片101的周圍。當將晶片101旋轉360度時，通過采用第二寬離子束302a-2連續注入雜質離子，從而形成第一區域101-1。通過采用第一寬離子束302a-1對于第二區域101-2的預定部分注入雜質離子，且采用第二寬離子束302a-2對其另一預定部分注入雜質離子，從而形成第二區域101-2。因此，在該注入后，第一區域101-1具有比第二區域101-2更高的雜質離子濃度。
如上所述，當將晶片101旋轉時，連續實施用于將寬離子束302照射至晶片101的一系列工藝。因此，將雜質離子連續注入于晶片101的整個區域上，產生第一與第二區域101-1與101-2之間的平滑圓形邊界。雖然晶片101的旋轉可為360度(一圈)，晶片101亦可被旋轉超過一圈。晶片101的增加旋轉次數可導致第一與第二區域101-1及101-2之間的更圓形的邊界。
圖8為示出圖3的寬離子束產生器的另一實施例的視圖，且圖9為示出晶片與圖8中以箭頭A的方向所視的圖8寬離子束產生器的視圖。
參考圖8與9，離子束產生器500可包含在垂直方向以預定距離d’彼此分隔的上與下磁控管510及520。在本發明的一實施例中，離子束產生器500與上述的寬離子束產生器400的相同之處在于上與下磁控管510及520之間的距離d’至少大于晶片101的直徑。因此，上磁控管510的下表面亦可位于晶片101的最上表面之上，且下磁控管520的上表面可位于晶片101的最下表面底下。然而，離子束產生器500與寬離子束產生器400的不同之處在于上磁控管510與下磁控管520的寬度w’約與晶片101的直徑相同。因此，通過寬離子束產生器500所產生的寬離子束302’可具有大于晶片101的全部面積的截面面積，且照射晶片101的全部。
上磁控管510包括多個平行連接的單元上磁控管511a-e、512a-e與513a-c。第一單元上磁控管511a-e與第二單元上磁控管512a-e位于兩側以形成第一上組511與第二上組512。第三單元上磁控管513a-c位于第一與第二單元上磁控管511a-e及512a-e之間以形成第三上組513。每一單元上磁控管511a-e、512a-e與513a-c連接至一功率源(未顯示)，通過所述功率源將不同電壓施加至各自的組。更具體而言，可以將較低電壓施加至第一單元上磁控管511a-e與第二單元上磁控管512a-e，同時可以將較高電壓施加至第三單元上磁控管513a-c。應了解到可相反于以上描述來施加所述電壓。
如上磁控管510，下磁控管520包括平行相接的多個單元下磁控管521a-e、522a-e與523a-c。第一單元下磁控管521a-e與第二單元下磁控管522a-e位于兩側以形成第一下組521與第二下組522。第三單元下磁控管523a-c位于第一與第二單元下磁控管521a-e及522a-e之間以形成第三下組523。每一單元下磁控管521a-e、522a-e與523a-c連接至一功率源(未顯示)，通過所述功率源將不同電壓施加至各自的組。更具體而言，可以將較低電壓施加至第一單元下磁控管521a-e與第二單元下磁控管522a-e，同時可以將較高電壓施加至第三單元下磁控管523a-c。可相反于以上描述來施加所述電壓。
第一單元上磁控管511a-e與第二單元上磁控管512a-e當面向時分別在垂直方向以預定距離d’分別與第一單元下磁控管521a-e及第二單元下磁控管522a-e分隔。類似地，第三單元上磁控管513a-c當面向時在垂直方向以預定距離d’分別與第三單元下磁控管523a-c分隔。
因此，當將較低電壓施加至第一單元上磁控管511a-e與第一單元下磁控管521a-e時，在其之間形成較低劑量的第一寬離子束302b-1(圖9)。類似地，當將較低電壓施加至第二單元上磁控管512a-e與第二單元下磁控管522a-e時，在其之間形成較低劑量的第二寬離子束302b-2。相反地，當將較高電壓施加至第三單元上磁控管513a-c與第三單元下磁控管523a-c時，在其之間形成較高劑量的第三寬離子束302b-3。應了解到可以操作離子束產生器500以容許第一與第二寬離子束302b-1及302b-2具有較高劑量，且容許第三寬離子束302b-3具有較低劑量。
在本發明的一實施例中，該非均勻離子注入設備使用如上述建構的寬離子束產生器500將具有不同劑量的寬離子束302’照射至晶片101。通過寬離子束產生器500所產生的寬離子束302’所照射的晶片101的面積占據該晶片101的全部面積。當將寬離子束302’照射至晶片101時，在預定方向旋轉晶片101，如圖9所示。雖然在圖9中示出以順時針方向旋轉晶片101，注意也可在逆時針方向旋轉晶片101。即是，當旋轉晶片101時，將雜質離子注入晶片101的全部區域。特別地，因為寬離子束302’具有不同劑量，所以將不同濃度的雜質離子注入晶片101的中央區域與周圍。
更具體而言，在起始階段，當晶片101開始旋轉時，寬離子束302’包括第一較低劑量的第一與第二寬離子束302b-1及302b-2，與具有比第一劑量高的第二劑量的第三寬離子束302b-3。通過第一上組511中第一單元上磁控管與第一下組521中第一單元下磁控管來產生第一寬離子束302b-1。通過第二上組512中第二單元上磁控管與第二下組522中第二單元下磁控管來產生第二寬離子束302b-2。此外，通過第三上組513中第三單元上磁控管與第三下組523中第三單元下磁控管來產生第三寬離子束302b-3。
如于此例中，為了形成第一較低劑量的第一與第二寬離子束302b-1及320b-2，與第二較高劑量的第三寬離子束302b-3，將較低電壓施加至第一與第二上組511及512中的第一與第二單元上磁控管，與第一與第二下組521及522中的第一與第二單元下磁控管，且將較高電壓施加至第三上組513中第三單元上磁控管與第三下組523中第三單元下磁控管。可通過分別施加較高與較低電壓來實施相反于以上描述的劑量變化。
當在上述條件下來實施該離子注入時，將雜質離子注入于晶片的整個面積上。在此情形，相對于對應第一與第三離子束302b-1與302b-3之間邊界的垂直線，與對應第二與第三寬離子束302b-2與302b-3之間邊界的垂直線，分別在鄰接晶片101的左側與右側的區域與鄰接晶片101的中央的區域改變注入晶片101的雜質離子濃度。更具體而言，使用第一與第二寬離子束302b-1及302b-2將第一較低劑量的雜質離子注入鄰接晶片101的左側邊緣與右側邊源的區域，同時使用第三寬離子束302b-3將第二較高劑量的雜質離子注入鄰接晶片101的中央的區域。
當旋轉晶片101時，可在晶片101的整個面積上同時實施所述離子注入。當持續實施離子注入時，當將晶片101旋轉360度時，對其注入雜質離子的晶片101的區域被分成對其注入較高濃度的雜質離子的第一區域101-1，與對其注入較低濃度的雜質離子的第二區域101-2，如圖7所示。在此，第一區域101-1為晶片101的中央區域，且第二區域101-2為晶片101的周圍。當將晶片101旋轉360度時，通過采用第三寬離子束302b-3連續注入雜質離子來形成第一區域101-1。通過采用第一寬離子束302b-1對于第二區域101-2的預定部份，采用第二寬離子束302b-2對于其另一預定部份，與采用第三寬離子束302b-3對于其第三預定部分注入雜質離子，從而形成第二區域101-2。因此，在離子注入后，第一區域101-1具有比第二區域101-2濃度高的雜質離子。
如上所述，當旋轉該晶片101時，持續實施一系列用于將寬離子束302’照射至晶片101的工藝。因此，將雜質離子持續注入于晶片101的整個區域上，在第一與第二區域101-1與101-2之間產生平滑圓形邊界。雖然晶片101的旋轉可為360度(一圈)，晶片101也可被旋轉超過一圈。應可了解到晶片101的增加的旋轉次數可導致第一與第二區域101-1及101-2之間的更圓形的邊界。
圖10與11為示出依據本發明的一實施例的使用非均勻離子注入設備的非均勻離子注入方法的一例子的視圖。
參考圖10與11，使用于此例子的非均勻離子注入設備包含圖4與圖5所示的寬離子束產生器400。因此，寬離子束產生器400的描述將在此例子中予以省略。對于此例子的非均勻離子注入方法，通過寬離子束產生器400產生的寬離子束302連續照射晶片101，當如圖10箭頭所示旋轉該晶片101時，相對于寬離子束400移動晶片101的位置。
更具體而言，使晶片101的平坦區101f位于晶片的下部分，將晶片101在Y方向移動預定距離。然后，晶片101的一些上部分，即是，在上磁控管410上方的晶片101的區域未被寬離子束302照射，使得此區域未注入雜質離子。在本發明的一實施例中，上磁控管410與下磁控管420之間晶片101的左半區域上的晶片101的下部分被寬離子束302照射，使得僅此區域被注入雜質離子。寬離子束302包括通過第一上與第一下組411及421所形成的具有較低(或較高)劑量的第一寬離子束302a-1與通過第二上與第二下組412及422所形成的具有較高(或較低)劑量的第二寬離子束302a-2。因此，當在晶片101設置于上與下磁控管410及420之間的狀態下將晶片101旋轉時，將不同劑量的雜質離子注入通過圓形邊界101a分割的晶片101的第一與第二區域101-1及101-2，使得上述的寬離子束302照射晶片101的預定區域。
在一實施例中，如果第一寬離子束302a-1具有比第二寬離子束302a-2低的劑量，則雜質離子濃度在第一區域101-1比在第二區域101-2更高。在另一實施例中，雜質離子濃度在第一區域101-1比第二區域101-2更低。第一區域101-1為更偏向至平坦區101f，因為晶片101原先在Y方向通過預定距離向上設置。因此，通過在Y方向適當調整晶片101的起始位置，能夠適當地偏向晶片的第一區域101-1朝向晶片101的平坦區101f。
圖12與13圖為示出依據本發明的一實施例的使用非均勻離子注入設備的非均勻離子注入方法的另一例子的視圖。
參考圖12與13，使用于此例子的非均勻離子注入設備包含第4與5圖所示的寬離子束產生器400。因此，寬離子束產生器400的描述將在此例子中予以省略。對于此例子的非均勻離子注入方法，通過寬離子束產生器400產生的寬離子束302連續照射晶片101，當如圖12箭頭所示旋轉該晶片101時，相對于寬離子束400移動晶片101的位置。
更具體而言，使晶片101的平坦區101f位于晶片的下部分，將晶片101在垂直Y方向的X方向移動預定距離。然后，在下磁控管410底下晶片101的區域未被寬離子束302照射，使得此區域未注入雜質離子。在本發明的一實施例中，通過寬離子束302照射上磁控管410與下磁控管420之間晶片101的左半區域，使得僅此區域被注入雜質離子。因此，當在晶片101設置于上與下磁控管410及420之間的狀態下將晶片101旋轉時，將不同劑量的雜質離子注入晶片101的第一與第二區域101-1及101-2，使得將包括形成具有較低(或較高)劑量的第一寬離子束302a-1與形成具有較高(或較低)劑量的第二寬離子束302a-2的寬離子束302照射上述晶片101的預定區域。第一區域101-1更偏向相反于晶片101的平坦區101f的方向，因為晶片101在起始時在-Y方向向下設置預定距離。如此，通過在-Y方向適當調整晶片101的起始位置，能夠適當地在晶片101的平坦區101f的相反方向偏向晶片101的第一區域101-1。
圖14與15為示出依據本發明的一實施例的使用非均勻離子注入設備的非均勻離子注入方法的另一例子的視圖。
參考圖14與15，使用于此例子的非均勻離子注入設備包含第4與5圖所示的寬離子束產生器400。因此，寬離子束產生器400的描述將在此例子中予以省略。對于此例子的非均勻離子注入方法，通過寬離子束產生器400產生的寬離子束302連續照射晶片101，當如圖14箭頭所示旋轉晶片101時，相對于寬離子束400移動晶片101的位置。
更具體而言，使晶片101的平坦區101f位于晶片的下部分，將晶片101在X方向移動預定距離。鄰接晶片101的中央區域的占據晶片101的右側與左側的一部分的晶片101的預定部分未被寬離子束302照射，使得此區域未注入雜質離子。晶片101左側的其余區域被寬離子束302照射，使得僅該區域被注入雜質離子。因此，當在晶片101設置于上與下磁控管410及420之間的狀態下將晶片101旋轉時，將不同劑量的雜質離子注入通過圓形邊界101a分割的晶片101的第一與第二區域101-1及101-2，使得將包括形成具有較低(或較高)劑量的第一寬離子束302a-1與形成具有較高(或較低)劑量的第二寬離子束302a-2的寬離子束302照射上述晶片101的預定區域。第一區域101-1為更偏向平坦區101f的左側，即，晶片101的-X方向，因為晶片101原先于設置于X方向右側預定距離。如此，通過在X方向適當調整晶片的起始位置，能夠適當偏向晶片101的第一區域101-1至晶片101的平坦區101f的左側。
圖16與17為示出依據本發明的一實施例的使用非均勻離子注入設備的非均勻離子注入方法的另一例子的視圖，。
參考圖16與17，使用于此例子的非均勻離子注入設備包含第4與5圖所示的寬離子束產生器400。因此，寬離子束產生器400的描述將在此例子中予以省略。對于此例子的非均勻離子注入方法，通過寬離子束產生器400產生的寬離子束302連續照射晶片101，當如圖箭頭所示旋轉該晶片101時，相對于寬離子束400移動晶片101的位置。
更具體而言，使晶片101的平坦區101f位于晶片的下部分，將晶片101在負X(-X)方向移動預定距離。在此實施例中，晶片101的右區域的部分與左區域的部分未被寬離子束302照射，使得這些部分未注入雜質離子。通過寬離子束302照射右區域的部分與左區域的部分之間的晶片101的中間區域，使得僅該中間區域被注入雜質離子。因此，當在晶片101設置于上與下磁控管410及420之間的狀態下將晶片101旋轉時，將不同劑量的雜質離子注入通過圓形邊界101a分割的晶片101的第一與第二區域101-1及101-2，使得將包括形成具有較低(或較高)劑量的第一寬離子束302a-1與形成具有較高(或較低)劑量的第二寬離子束302a-2的寬離子束302照射上述晶片101的預定區域。在此實施例中，第一區域101-1為更偏向至平坦區101f的右側，即，晶片101的X方向，因為晶片101原先設置于左側-X方向的預定距離。如此，通過在X方向適當調整晶片的起始位置，能夠適當地偏向晶片101的第一區域101-1至晶片101的平坦區101f的右側。
圖18至21為示出依據本發明的一實施例的使用非均勻離子注入設備的非均勻離子注入方法的其他例子的視圖。在圖18至21中使用的非均勻離子注入設備包含第8與9圖所示的寬離子束產生器500。因此，寬離子束產生器500的描述將在以下予以省略。
首先，參考圖18，此方法針對將晶片101的第一區域101-1偏向至晶片的下部分，如圖11所示，且更具體而言，使晶片101的平坦區101f位于晶片的下部分，將晶片101在Y方向移動預定距離。然后，上磁控管410上方晶片101的區域未被寬離子束302’照射，使得此區域未注入雜質離子。上磁控管410與下磁控管420之間的晶片101的區域被寬離子束302’照射，使得僅此區域注入雜質離子。寬離子束302’包括第一與第二寬離子束302b-1及302b-2，通過第一上與第一下組511及521，且通過第二上與第二下組512及522而形成具有較低(或較高)的劑量，且第三寬離子束302b-3通過第三上與第三下組513與523而形成具有較高(或較低)劑量。第三寬離子束302b-3位于中央，且第一與第二寬離子束302b-1及302b-2位于第三寬離子束302b-3的兩側。
使晶片101設置于上與下磁控管之間，使得晶片101的上部分未被寬離子束302’照射，當旋轉晶片101時，將不同劑量的雜質離子注入通過圓形邊界101a分割的晶片101的第一與第二區域101-1及101-2。然后，如圖11所示，將不同劑量的雜質離子注入通過圓形邊界101a分割的晶片101的第一區域101-1與第二區域101-2。特別地，第一區域101-1更偏向至晶片101的平坦區101f。如果第一與第二寬離子束302b-1及302b-2具有比第三寬離子束302b-3更低的劑量，則雜質離子濃度在第一區域101-1比在第二區域101-2更高。如果第一與第二寬離子束302b-1及302b-2具有比第三寬離子束302b-3更高的劑量，則雜質離子濃度在第一區域101-1比在第二區域101-2更低。如此，通過在Y方向適當調整晶片的起始位置，能夠適當偏向晶片的第一區域101-1朝向晶片101的平坦區101f。
接下來，參考圖19，此方法針對將晶片101的第一區域101-1偏向至晶片的上部分，如圖13所示，且更具體而言，使晶片101的平坦區101f位于晶片的下部分，由此將晶片101在Y方向移動預定距離。然后，位于上磁控管410底下晶片101的一區域未被寬離子束302’照射，使得此區域未注入雜質離子。上磁控管410與下磁控管420之間晶片101的區域被寬離子束302’照射，使得僅此區域被注入雜質離子。
使晶片101設置于上與下磁控管之間，使得晶片101的下部分未被寬離子束302’照射，當將晶片101旋轉時，寬離子束302’照射晶片101。然后，如圖13所示，將不同劑量的雜質離子注入通過圓形邊界101a分割的晶片101的第一區域101-1與第二區域101-2。特別地，第一區域101-1更偏向至相對于晶片101的平坦區101f的側。如果第一與第二寬離子束302b-1及302b-2具有比第三寬離子束302b-3更低的劑量，則雜質離子濃度在第一區域101-1比在第二區域101-2更高。如果第一與第二寬離子束302b-1及302b-2具有比第三寬離子束302b-3更高的劑量，則雜質離子濃度在第一區域101-1比在第二區域101-更低2。如此，通過適當調整負Y(-Y)方向的晶片起始位置，能夠適當將晶片的第一區域101-1偏向至相對于晶片101的平坦區101f的側。
接下來，參考圖20，此方法針對將晶片101的第一區域101-1偏向至晶片的左側，如圖15所示，且更具體而言，使晶片101的平坦區101f位于晶片的下部分，由此將晶片101在X方向移動預定距離。然后，晶片101右邊區域的一些部分未被寬離子束302’照射，使得此部分未注入雜質離子。晶片101的殘余區域被寬離子束302’照射，使得僅此區域被注入雜質離子。
使晶片101設置于上與下磁控管之間，使得晶片101右側的一些部分未被寬離子束302’照射，當將晶片101旋轉時將寬離子束302’照射至晶片101。然后，如圖15所示，將不同劑量的雜質離子注入通過圓形邊界101a分割的晶片101的第一區域101-1與第二區域101-2。特別地，第一區域101-1更偏向晶片101的左側。如果第一與第二寬離子束302b-1及302b-2具有比第三寬離子束302b-3更低的劑量，則雜質離子的濃度在第一區域101-1比在第二區域101-2更高。如果第一與第二寬離子束302b-1及302b-2具有比第三寬離子束302b-3a更高的劑量，則雜質離子的濃度在第一區域101-1比在第二區域101-2更低。如此，通過在X方向適當地調整晶片101的起始位置，能夠適當地將晶片101的第一區域101-1偏向至晶片101的左側。
接下來，參考圖21，此方法針對將晶片101的第一區域101-1偏向至晶片的右側，如圖7所示，且更具體而言，使晶片101的平坦區101f位于晶片的下部分，在X方向將晶片101移動預定距離。然后，晶片101的左邊區域的一些部分未被寬離子束302’照射，使得此部分未注入雜質離子。晶片101的其余區域被寬離子束302’照射，使得僅此區域被注入雜質離子。
使晶片101設置于上與下磁控管之間，使得晶片101的左側的一些部分未被寬離子束302’照射，當將晶片101旋轉時，將寬離子束302’照射至晶片101。然后，如圖17所示，將不同劑量的雜質離子注入通過圓形邊界101a分割晶片101的第一區域101-1與第二區域101-2。特別地，第一區域101-1更偏向至晶片101的右側。如果第一寬離子束302b-1與第二寬離子束302b-2具有比第三寬離子束302b-3更低的劑量，則雜質離子的濃度在第一區域101-1比第二區域101-2更高。如果寬離子束302b-1與第二寬離子束302b-2具有比第三寬離子束302b-3更高的劑量，則雜質離子的濃度在第一區域101-1比第二區域101-2更低。如此，在X方向通過適當調整晶片101的起始位置，能夠適當地將晶片101的第一區域101-1偏向至晶片101的右側。
圖22為描繪通過公知離子注入方法展現的閾值電壓的累積機率，及依據本發明通過非均勻離子注入展現的該閾值電壓的累積機率的曲線圖。
如圖22所示，<不確定該累積機率為何---它可能意指獲得該閾值電壓的累積機率>依據本發明通過非均勻離子注入展現的閾值電壓的累積機率為圖22中線B所示的較窄范圍B1，然而通過公知離子注入方法展現的閾值電壓的累積機率為如圖22中線A所示的較寬范圍。因此，從該圖可了解到閾值電壓的非均勻性在晶片的全部面積得到增強。
本發明的有利效果引起在采用不同濃度注入雜質離子的區域之間形成的平滑圓形邊界，因為當將晶片旋轉時，將不同劑量的寬離子束照射晶片。此外，因為對于該寬離子束，晶片的位置適當被改變，能夠適當地控制采用不同濃度的雜質離子注入的區域的設置。
應可了解到該些實施例與附圖描述用于示出的目的且本發明由權利要求限制。另外，本領域的技術人員將了解到各種修改、附加與替換，在不脫離由權利要求所界定的本發明精神與范圍下是容許的。
權利要求
1.一種離子注入設備，包括寬離子束產生器，被配置以產生多個寬離子束以照射晶片上的多個區域，所述多個寬離子束包含第一與第二寬離子束，所述多個區域包含第一與第二區域；和晶片旋轉裝置，被配置以當將通過寬離子束產生器所產生的寬離子束照射至所述晶片時在預定方向旋轉所述晶片。
2.如權利要求1的設備，其中所述第一寬離子束具有不同于所述第二寬離子束的劑量。
3.一種非均勻離子注入設備，包括寬離子束產生器，被配置以產生多個包括第一與第二寬離子束的寬離子束以分別照射晶片的第一與第二區域；和晶片旋轉裝置，被配置以當將通過寬離子束產生器所產生的寬離子束照射至所述晶片時在預定方向旋轉所述晶片。
4.如權利要求3的設備，其中所述第一與第二寬離子束具有不同劑量。
5.如權利要求3的設備，其中所述第一與第二區域一起占據所述晶片的一半面積。
6.如權利要求5的設備，其中所述第一與第二區域在垂直方向通過邊界被分開。
7.如權利要求6的設備，其中所述第一區域相對于所述邊界鄰接所述晶片的周圍，且所述第二區域相對于所述邊界鄰接所述晶片的中央區域。
8.如權利要求3的設備，其中所述第一與第二區域一起占據所述晶片的全部面積。
9.如權利要求8的設備，其中所述第一與第二區域通過第一與第二邊界在垂直方向被分開。
10.如權利要求9的設備，其中所述第一區域相對于所述第一與第二邊界鄰接所述晶片的周圍，且所述第二區域相對于所述第一與第二邊界鄰接所述晶片的中央區域。
11.一種非均勻離子注入設備，包括寬離子束產生器，包含第一與第二磁控管，被配置以產生寬離子束以在第一與第二磁控管之間照射晶片的區域，第一磁控管包含多個第一單元磁控管，第二磁控管包含多個第二單元磁控管，第二單元磁控管的每組面向第一單元磁控管的每組且從第一單元磁控管的每組分隔預定距離；和晶片旋轉裝置，被配置以當將通過寬離子束產生器所產生的寬離子束照射至所述晶片時在預定方向旋轉所述晶片。
12.如權利要求11的設備，其中所述多個第一單元磁控管包含對其施加第一偏壓的第一單元磁控管的第一組，與對其施加不同于所述第一偏壓的第二偏壓的第一單元磁控管的第二組，及多個第二單元磁控管包含對其施加第一偏壓的第二單元磁控管的第一組，與對其施加不同于所述第一偏壓的第二偏壓的第二單元磁控管的第二組。
13.如權利要求12的設備，其中所述第一單元磁控管的第一組面向所述第二單元磁控管的第一組，使得在所述第一單元磁控管的第一組與所述第二單元磁控管的第一組之間產生具有第一劑量的第一寬離子束，及所述第一單元磁控管的第二組面向所述第二單元磁控管的第二組，使得在所述第一單元磁控管的第二組與所述第二單元磁控管的第二組之間產生具有不同于所述第一劑量的第二劑量的第二寬離子束。
14.如權利要求11的設備，其中所述第一單元磁控管包含對其施加第一偏壓的彼此分隔的所述第一單元磁控管的第一與第二組，與對其施加不同于所述第一偏壓的第二偏壓的設置于所述第一單元磁控管的第一與第二組之間的第一單元磁控管的第三組。
15.如權利要求14的設備，其中所述第一單元磁控管的第一與第二組分別面向所述第二單元磁控管的第一與第二組，使得在所述第一單元磁控管的第一與第二組及所述第二單元磁控管的第一與第二組之間分別產生具有第一劑量的第一寬離子束，及所述第一單元磁控管的第三組面向所述第二單元磁控管的第三組，使得在所述第一單元磁控管的第三組與所述第二單元磁控管的第三組之間產生具有不同于所述第一劑量的第二劑量的第二寬離子束。
16.一種非均勻離子注入方法，包括在起始位置設置基板；將多個寬離子束照射至所述基板，所述多個寬離子束包括分別具有第一與第二劑量的第一與第二寬離子束；及當將所述寬離子束照射至所述基板時，在預定方向旋轉所述基板。
17.如權利要求16的方法，還包括定位所述晶片使得所述寬離子束照射不超過所述基板的一半面積。
18.如權利要求17的方法，其中所述第一寬離子束照射鄰接所述晶片的周圍的區域，且第二寬離子束照射鄰接所述晶片的中央區域的區域。
19.如權利要求17的方法，還包括從所述基板的起始位置，垂直或水平地將所述基板移動預定距離。
20.如權利要求16的方法，其中所述第一離子束在第二寬離子束的第一與第二側被分成至少兩個部分。
21.如權利要求20的方法，還包括定位所述晶片使得所述寬離子束照射所述基板的全部面積。
22.如權利要求21的方法，其中所述第一寬離子束照射鄰接所述基板任一側的區域，且第二寬離子束照射鄰接所述基板的中央區域的區域。
23.如權利要求21的方法，還包括從所述基板的起始位置，垂直或水平地將所述基板移動預定距離。
24.如權利要求16的方法，其中以約20至1500rpm的旋轉速度來旋轉所述基板。
25.如權利要求16的方法，其中所述基板被旋轉多次。
26.一種非均勻離子注入方法，包括將至少第一與第二寬離子束照射至基板，所述第一與第二寬離子束具有不同劑量；及當將所述寬離子束照射至晶片時，以預定方向旋轉所述基板。
全文摘要
一種非均勻離子注入設備包括寬離子束產生器，被配置以產生多個寬離子束以照射在晶片的全部區域上至少兩區域，和晶片旋轉裝置，被配置當將通過該寬離子束產生器產生的寬離子束照射至晶片時在預定方向旋轉該晶片。在該寬離子束中，至少一寬離子束具有不同于至少一其它寬離子束的劑量。因為寬離子束以不同劑量照射晶片，在對其注入不同濃度的雜質離子的區域之間形成平滑圓形邊界。因為對于寬離子束適當地改變晶片的位置，所以能夠控制使用不同濃度的雜質離子所注入的區域的配置。
文檔編號H01L21/265GK1858895SQ20061000671
公開日2006年11月8日 申請日期2006年2月7日 優先權日2005年5月4日
發明者盧俓奉, 秦丞佑, 李民鏞 申請人:海力士半導體有限公司