[发明专利]离子布植机

说明书

离子布植机，包括离子源以及至少一个光学组件。离子源提供一道离子束，而光学组件是配置于离子束的传递路径上，用以将离子束调整为非平行离子束，借以用非平行离子束的不同部分同时对一个工件的不同区域进行离子布植。光学组件可以是磁性组件，像是磁四极矩或是分别位于二个相分离支架上的多数个线圈。光学组件也可以是电性组件，像是分别位于二个相分离支架上的多数个电极。不同的光学组件分别可以用来将离子束予以发散或收敛，借以将离子源提供的离子束调整为平行度较差的非平行离子束。

【技术领域】

本发明是有关于离子布植机(ion implanter)，特别是有关于可以提供非平行离子束(non-parallel ion beam)的离子布植机。

【背景技术】

在半导体制造领域，目前关于离子束(ion beam)的一大重点是如何利用光学组件(optical component)(像是磁性组件(magnetic component)和电性组件(electriccomponent))使得离子束更为准直化(collimated)与均匀化(uniform)，使得让离子布植(ion implantation)的结果更容易控制。一般来说，目前商业化产品的离子布植机，是将离子束调整到发散角度或是收敛角度都不大于三度，也就是经过调整而打到晶圆等工件的离子束基本上都可以视为平行离子束。

准直化与均匀化的离子束已经普遍被应用来制造许多半导体组件，像是平面式场效晶体管(planar Field-Effect Transisor)、动态随机存储器等。此外，也已经普遍被应用来制造诸如太阳能电池、发光二极管或是其它组件。但是，对于近年来新发展的鳍状场效晶体管(Fin Field-Effect Transistor)等等的三维半导体结构，准直化与均匀化的离子束的应用就受到相当的限制。这是由于平行离子束并不能同时布植一个三维半导体结构的不同侧面(side)。

图1绘示出一种鳍式场效晶体管的立体结构示意图，而图2则绘示出一种以平行离子束对图1中所绘示出的鳍式场效晶体管进行离子布植的示意图。举例来说，请先参考图1所示，在制作鳍式场效晶体管100的过程中，必须要使用离子束对每一个鳍片结构110的左侧面112、顶面114和右侧面116都进行相同布植浓度和布植深度的离子布植，以形成源极/漏极(source/drain)。换句话说，如图2所示，如果仅使用一个传统准直化且均匀化的离子束200，特别是仅使用同一组布植参数值时，由于入射方向220是垂直于鳍片结构110的表面114但是入射方面210与230并没有垂直于鳍片结构110的左侧面112与右侧面116，鳍片结构110的左侧面112、顶面114和右侧面116将有不同的布植结果。也就是说，为了达到相同的布植结果，沿着入射方向210和230入射至鳍片结构110的传统准直化且均匀化离子束200的布植参数值，可能与沿着入射方向220入射至鳍片结构110的传统准直化且均匀化离子束200的布植参数值有所不同，不论是扫描速率、扫描途径或是离子束电流与离子束电压等布植参数。

显然地，使用传统准直化且均匀化的离子束200时，对鳍式场效晶体管100等3D半导体结构进行离子布植的制程复杂度会远高于对传统平面半导体结构进行离子布植的制程复杂度。在制造传统平面半导体结构时，平行离子束200是以一个固定的入射角度(大多是垂直入射方向)让平行离子束200扫描晶圆进行离子布植。相对地，为了对鳍式场效晶体管的左侧面112、顶面114和右侧面116都进行相同布植浓度和布植深度的离子布植，平行离子束200不只必须以不同的入射角多次扫描晶圆进行离子布植，而且每次布植时需要使用不同的布植参数值。在此，为了改变传统准直化且均匀化离子束200与具有鳍片结构110的晶圆的入射角度，或是需要扭转(twist)及或倾斜(tilt)晶圆，或是需要改变离子束200的传递路径。

因此，亟需提出适用于诸如鳍状晶体管等3D半导体结构的新的离子布植机，甚至是新的离子布植方法。

【发明内容】

本发明提供一种离子布植机，其可提供非平行离子束，使得工件的不同区域可以被非平行离子束的不同部分所布植。