[發(fā)明專利]用于離子注入系統(tǒng)的離子束角度測量系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680051548.2
• 申請日: 2006-12-12
• 公開（公告）號: CN101361160A
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 布賴恩·弗瑞爾;亞歷山大·普瑞爾
• 申請（專利權(quán)）人: 艾克塞利斯科技公司
• 主分類號: H01J37/317
• 分類號: H01J37/317
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 王新華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及一種半導(dǎo)體裝置制造以及離子注入；更具體而言， 本發(fā)明涉及在裝設(shè)期間或是在現(xiàn)場以有向性的方式校正、檢測、及/或修 正離子束入射角度。。

背景技術(shù)

離子注入是應(yīng)用于半導(dǎo)體裝置制作中以選擇地將摻雜劑注入到半導(dǎo)體 中和/或晶片材料中的物理過程。因此，注入的情況不依賴于摻雜劑和半 導(dǎo)體材料之間的化學(xué)的交互作用。對于離子注入，將摻雜劑原子/分子離 子化、加速、形成離子束、分析并掃過晶片，或晶片掃過離子束。摻雜劑 離子物理地沖擊晶片、進(jìn)入表面并在與其能量相關(guān)的深度處的表面下靜 止。

離子注入系統(tǒng)是精密復(fù)雜的子系統(tǒng)的集合，其每個都在摻雜劑離子上 起到具體的作用。成氣體或液體形式的摻雜劑元素被定位在離子室內(nèi)，并 通過適合的離子加工離子化。在一種示例加工中，室保持在低壓(真空)。 燈絲位于室內(nèi)，并被加熱到從燈絲源產(chǎn)生電子的點(diǎn)。負(fù)電荷電子吸引也在 室內(nèi)的正電荷的陽極。在從燈絲到陽極的行進(jìn)期間，電子與摻雜劑源成分 (例如，分子或原子)碰撞，并從分子中的成分產(chǎn)生正電荷離子的晶核。

通常，除了需要的摻雜劑離子外，還產(chǎn)生其它正離子。所需的摻雜劑 離子通過成分分析、質(zhì)量分析、選擇、或離子分離的過程從離子中選擇出 來。選擇利用質(zhì)量分析儀實(shí)現(xiàn)，該質(zhì)量分析儀產(chǎn)生磁場，離子通過該磁場 從離子室行進(jìn)。離子以相對高的速度離開離子室，并通過磁場彎曲成弧形。 弧形的半徑由單獨(dú)的離子的質(zhì)量、速度以及磁場的強(qiáng)度指示。分析儀的出 口只允許需要的摻雜劑離子，一種特定的離子離開質(zhì)量分析儀。

利用加速系統(tǒng)以使需要的摻雜劑離子加速或減速到預(yù)定的動量(例如， 摻雜劑離子的質(zhì)量乘以其速度)，以穿透晶片表面。對于加速，系統(tǒng)是通 常沿其軸具有環(huán)形動力電極的線性設(shè)計(jì)。當(dāng)摻雜劑離子進(jìn)入到其中時，摻 雜劑離子加速通過其中。

然而，在可能損壞或破壞將制作的半導(dǎo)體裝置的離子注入程序期間， 可能會出現(xiàn)許多潛在的問題。在離子注入期間遇到的一個潛在的問題是晶 片表面的電子充電(晶片充電)的不能接受度。例如，離子束可以攜帶充 滿或堆積在晶片表面上的過量的正電荷。正電荷可以從表面、主體、離子 束、結(jié)構(gòu)、層等等拉動中和的電子，并惡化或破壞此部件。另外，過度的 電荷堆積可能造成電壓和/或電流以無法控制的方式施加到半導(dǎo)體裝置部 件，從而破壞裝置部件。

在離子注入期間遇到的另一個潛在的問題是不正確的注入角度。通常， 注入相對晶片表面以規(guī)定的角度進(jìn)行離子注入。如果存在校準(zhǔn)誤差或角度 誤差(例如，加工設(shè)備沒有被正確校準(zhǔn))，則離子注入可能以不適當(dāng)?shù)牟? 同的角度、位置和/或深度進(jìn)行。此誤差可以意外地修改注入的外形、不 能摻雜到某些區(qū)域、將摻雜劑注入到不適合的區(qū)域，損壞裝置的結(jié)構(gòu)，摻 雜到不正確的深度等。

發(fā)明內(nèi)容

以下對本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行了簡要的說明，以便能夠?qū)Ρ景l(fā)明的一或多 項(xiàng)觀點(diǎn)產(chǎn)生基本的了解。本發(fā)明內(nèi)容之摘要說明并未廣泛地論述本發(fā)明， 而且其目的亦不在于確認(rèn)本發(fā)明的關(guān)鍵或重要元素，或是描繪本發(fā)明的范 疇。更確切地說，本發(fā)明內(nèi)容之摘要說明的主要目的在于以簡單的形式來 提出本發(fā)明的特定概念，用以作為稍后提出之更詳細(xì)說明的前文。

本發(fā)明在離子注入過程之前和/或在離子注入過程期間，通過檢測或 測量用于入射離子束的入射值角度以及選擇地校正角度誤差，幫助半導(dǎo)體 裝置的制作。本發(fā)明利用由具有一個或多個狹縫限定在其中的結(jié)構(gòu)所組成 的狹縫陣列。狹縫陣列選擇入射離子束的正或負(fù)部分，然后測量以獲得正 和負(fù)角度射束電流測量值。諸如入射的平均或中間角度的入射的角度值可 以由獲得的正和負(fù)角度射束電流測量值確定。可選地，對離子注入過程或 系統(tǒng)中進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以平衡正和負(fù)角度射束電流測量值，使得他們例如大 約相等。

構(gòu)成狹縫陣列內(nèi)的狹縫的形狀，從而防止小于例如大約零度的角度， 同時在特定方向上允許選擇的角度范圍通過。然后，一部分離子束穿過狹 縫，并被測量以獲得在特定方向上的離子束電流。其它狹縫陣列也存在有 狹縫，其防止小于例如零度的角度狹縫，同時在特定方向的相對方向上， 允許選擇范圍的角度通過。離子束的另一部分穿過另一狹縫陣列，并被測 量以獲得在相對方向上的射束電流。這就允許獲得相對方向上的射束電流 的測量值，并可以確定測量的入射角度。