[发明专利]离子注入方法及离子注入装置

说明书

本申请主张基于2011年3月28日申请的日本专利申请第2011-071056号的优先权。其申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种离子注入，具体而言涉及一种离子注入装置的离子注入量控制。

背景技术

在半导体制造工序中，为了改变导电性的目的、改变晶片的晶体结构的目的等，标准地实施向半导体晶片入射离子的工序。在该工序中使用的装置称为离子注入装置，其具有形成通过离子源离子化之后被加速的离子束的功能和将该离子束通过射束扫描、晶片机械扫描或它们的组合向半导体晶片整个面照射的功能。

在半导体制造工序中，从制作在晶片整个面上相同性能的半导体芯片的目的考虑，通常需要在晶片面内设定均等的条件。在离子注入工序中，也通常控制离子注入装置，以便注入于晶片的整个区域的离子注入量变得均等。

但是，越来越很难在几个半导体制造工序中，原则性地在晶片面内设定均等的条件。尤其最近，半导体芯片的微细化飞跃地发展，其困难性增加，并且其不均匀性的程度也增加。在这种条件下，在除此以外的工序中，若在晶片面内设定均等的条件，则结果变得无法制作在晶片整个面相同性能的半导体芯片。例如，在离子注入工序中，若在晶片整个区域中进行如通常的面内离子注入量均等的离子注入，则结果所生成的半导体芯片的电气特性变得不同，无法制作相同性能的半导体芯片。

因此，当在其他半导体制造工序中无法在晶片面内设定均等的条件时，可以考虑如下方法：在对应其晶片面内二维不均匀性并利用离子注入装置对晶片整个面照射离子束的工序中，制作有目的地不均匀的二维离子注入量面内分布，并校正其他半导体制造工序的晶片面内不均匀性。在此，即使在这种制作有目的地不均匀的二维离子注入量面内分布时，也不会对离子注入工序的其他功能带来影响，优选仅改变离子注入量面内分布。另外，当在其他半导体制造工序中无法在晶片面内设定均等的条件时，产生何种面内图案的晶片面内不均匀性也当然很重要。

在此，离子注入装置有几种类型。例如，当为固定晶片且对离子束进行二维扫描的方式的离子注入装置，则能够比较轻松地改变离子注入量。但是，最近晶片半径变大，很难遍布二维面内而扫描离子束，因此不再利用该类型的离子注入装置。

本发明涉及一种对离子束进行往返射束扫描且沿与射束扫描方向正交的方向机械扫描晶片来将离子打入晶片中的离子注入装置。

在这种类型的离子注入装置中，可知在制作有目的地不均匀的二维离子注入量面内分布时，其射束扫描频率大大影响晶片的离子注入损伤。而且可知晶片的离子注入损伤大大影响半导体最终产品的特性。因此，在离子注入工序中制作有目的地不均匀的二维离子注入量面内分布时，需要为相同的射束扫描频率。

同样道理，在对离子束进行往返射束扫描且沿与射束扫描方向正交的方向机械扫描晶片来将晶片打入离子中的离子注入装置中，在制作有目的地不均匀的二维离子注入量面内分布时，优选能够取得沿其射束扫描方向扫描的离子束的全宽(以下称为射束扫描振幅)也与通常的均匀的离子注入时的射束扫描振幅相同。尤其是扫描在晶片外的离子束与结构上不可避免地设置于晶片外的构造物相互作用，并伴随2次电子的放出和2次离子的放出。这些2次电子和2次离子作为其2次效应伴随晶片上的电荷平衡、以前使用的其他离子种类附着于晶片(交叉污染)、目前使用的离子种类附着于晶片(自污染)。可知，若射束扫描振幅发生变化，则导致上述电荷平衡、交叉污染、自污染也发生变化，但是关于最近微细化的半导体产品，这种变化大大影响最终的半导体产品的特性。因此，在离子注入工序中制作有目的地不均匀的二维离子注入量面内分布时，需要为相同的射束扫描振幅。

综上所述，在离子注入装置中制作有目的地不均匀的二维离子注入量面内分布时，要求其射束扫描频率和射束扫描振幅与通常的均匀的离子注入时的射束扫描频率、射束扫描振幅相同。即，即使在这种情况下，也要求射束扫描频率和射束扫描振幅两者同时固定不变。

在利用对离子束进行往返射束扫描且沿与射束扫描方向正交的方向机械扫描晶片来将离子打入晶片中的离子注入装置，制作有目的地不均匀的二维离子注入量面内分布，并校正其他半导体制造工序的晶片面内不均匀性时，可以考虑构成为在机械扫描方向上将晶片分为多个注入区域，并能够按各注入区域改变射束扫描方向的扫描速度，由此控制晶片内的离子注入量。

作为此时的具体控制方法，提出有对离子束进行往返射束扫描且改变射束扫描速度的方法(参考专利文献1)。

专利文献1：日本特开2003-86530号公报