[發明專利]提升晶圓離子植入劑量比例的離子布植方法與系統

有效

• 申請號: 201510610693.0
• 申請日: 2015-09-23
• 公開（公告）號: CN105655219B
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 蔡志昌;陸紅
• 申請（專利權）人: 漢辰科技股份有限公司
• 主分類號: H01J37/317
• 分類號: H01J37/317;H01J37/302
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 韋東

本發明提出一種提升晶圓離子植入劑量比例的離子布植方法與系統，以讓離子束僅僅掃描部分的晶圓的方式來達到高對比劑量布植。本發明所述方法包括：提供晶圓與離子束，該晶圓有至少一個布植區域與至少一個非布植區域；以及以至少一個橫向移動步驟使該離子束掃描該晶圓，其中所述橫向移動步驟使該離子束僅掃描通過所述布植區域而不會掃描通過所述非布植區域。

【技術領域】

本發明涉及離子布植方法與系統，特別是提升晶圓離子植入劑量比例的離子布植方法與系統。

【背景技術】

離子布植是引入摻質進入工件例如半導體晶圓以改變工件材料性質的標準技術。所需的摻質為來自離子源的離子，經加速至預定的能量以形成離子束，離子束則藉由導引至晶圓表面上的布植區域。離子布植的制程牽涉物理、化學以及機械與自動控制等技術。當集成電路晶圓的積集度不斷提高、組件尺寸持續縮小以及組件結構朝向立體化方向發展，離子布植的制程也越趨復雜化。

傳統離子布植技術系力求在整個晶圓表面引入均勻劑量的摻質，但近年來逐漸有在同一個晶圓的表面不同部分引入不同劑量的摻質的需求。舉例來說，隨著晶圓尺寸的增加，在離子布植前后所進行的蝕刻、化學機械研磨或薄膜沉積制程等等出現不均勻結果的機會隨之增加，而不均勻的離子布值往往可以改善或甚至抵銷掉這些不均勻結果對總體制程及/或最終產品的影響。舉例來說，隨著半導體集成電路尺寸縮小與立體化的趨勢，在產品設計開發過程與制程參數確認過程中，越發需要對晶圓上不同晶粒(不同區域)進行不同劑量的布植，藉以找出對總體制程及/或最終產品最好的離子布植參數值。

圖1顯示傳統的二維離子布植掃描技術，是一種如何在同一個晶圓不同部分引入不同劑量的摻質的常見作法。如圖1所示，以僅在單一晶圓的某些部分引入劑量不為零的摻質的狀況為例，原本空白的晶圓10由晶圓承載機構沿掃描途徑11移動通過離子束12以形成具有橫向條狀布植區域的晶圓10a。晶圓10a的不同橫向條狀布植區域的布植劑量控制則可透過改變晶圓移動速度達成。在此掃描途徑11系由多個橫向移動途徑與多個縱向移動途徑所組成，橫向移動途徑與離子束12的短邊大致平行，而縱向移動途徑與離子束12的長邊大致平行。由于掃描途徑11是均勻分布的，離子束12會掃描通過整個晶圓10，但是在掃描途徑11不同部分時，晶圓承載裝置移動晶圓10的速率可以各不相同，晶圓10需要布值劑量越高的部分在被移動通過離子束12時的速率越慢，反之晶圓10需要布值劑量越低的部分在被移動通過離子束12時的速率越快，而晶圓10上不需要布值劑量的部分在被移動通過離子束12時的速率將最快。

圖2顯示以傳統離子布植掃描所形成的劑量條紋示意圖。由于晶圓系以覆蓋整個晶圓10的掃描途徑11移動，此時僅能控制布植區域的布植劑量，而無法排除鄰近布植區域之間的劑量干擾。簡單地說，由于實際的離子束都是調整到其橫截面電流分布為高斯分布或是中間均勻二邊逐漸低的分布，在使用離子束掃瞄晶圓上某布值區域時，難免離子束橫截面電流分布的外圍部分也會掃瞄到相鄰的布植區域。如圖2所示，晶圓10b上一共有五個布植區域14a～14e，以及四個額外布植區域13a～13d。由于晶圓以覆蓋整個晶圓10的掃描途徑11移動，晶圓10b上的布植區域14a與14b之間出現額外布植區域13a，布植區域14b與14c之間同樣出現額外布植區域13b，額外布植區域13c與13d則分別位于布植區域14c與14d以及布植區域14d與14e之間。