TW201222643A - Method of implanting workpiece - Google Patents

Description

201222643 40361pif 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於分裂工件，且特別是有關於形成用以 分裂工件的微泡的製程。 【先前技術】 離子植入機包括用以將氣態或固態材料轉換為明確 定義的離子束的離子源。通常，離子束經質量分析以消除 不期望的離子物種’經加速至期望能量，並植人目標。離 子束可藉由靜t或磁i生束掃描、藉由目標移動祕由束掃 描以及目標移動的結合而分佈於目標區域上。離子束可為 點束或具有長維度與短維度的帶狀束。 離子物種的植入可使工件分裂。所述物種在工件材料 中形成微泡。這些微蚊在卫件表面下的氣囊或植入物種 的區域，其可在工件中排列形成弱化層或多孔層。利用其 後的製程’例域、化學或機械㈣，m弱化層或多 孔層將工件分裂成兩層。 圖^1疋以一層微泡植入工件的實施例。將物種300(例 如I為氫）植入工件2〇6。在一些實施例中，氫可以約6χ1〇ΐ6 Cm植入，以在工件206表面下產生一層微泡301。之後 ^件206沿著這層微泡3〇1分裂。在其他實施例中，使用 氦、氧、氮、其他稀有或惰性氣體或氣體的結合來形成這 層Μ泡301 °這可以在—次植人或__系列植人中執行。物 種300的植入能量較高將導致微泡3〇1的植入深度較深。 物種300的植入劑量較高通常將導致形成微泡遍的物種 201222643 4036lpif 300的濃度較高。 使用搭配均勾劑量的熱分裂分裂起始< 之處。這可能導致工件的破在：分邮 的方向）。均自料H 絲其在熱處理單元4 在此技術賴巾，需要在分^ 以傳佈分裂。據此 【發明内容】 < 刖植入工件的改良方法。 根據發明的第一面向，提供_ 述方法包減人第-物種於工件、件的方法。所 工件的整個表面。氧具有非均句牛齊 也植入氣於 圍的部份具有較高的劑量。於錢於工件的周 件的分裂。 、/、有較南劑量的邊緣起始工 根據發明的第二面向，提俾— 述方法包括植人均勻劑量的“ f植^工件的方法。所 描速度和氦的離子束電流中至少一午。稭由改變工件的掃 氦於工件。氦於工件的周圍的二::右=亡非均勻劑量的 有較高劑量的邊緣起始分裂。八有較向的劑量。於具 根據發明的第三面向，提俾 述方法包括植人均勻劑量的植人工件的方分 描速度和氦的離子束電流中至少〜牛。藉由改變工利 氦於工件。氦於工件的周圍的部者，植入非均勻齊 非均勻劑量高於氫的非均勻劑息71具有較岗的劑量。 里。於具有較高劑量以 201222643 40361pif 起始分裂。 為了更佳地理解本揭露内容，參照以引用方式併入 文的隨附圖式。 个 【實施方式】 圖2為射束線離子植入機之簡化方塊圖。本技術領域 中具有通常知識者將理解，射束線離子植入機細僅為不 同的射束線離子植入機的多種實例中的一種。通常，射束 線離子植入機200包括離子源2〇1，用以產生離子，所述 離子經擷取而形成離子束2〇2，離子束2〇2例如可為帶狀 束或點束。在-範例中，離子束2〇2可經f量分析，由發 散離子束轉變為具有實質±平行的離子軌跡的帶狀離子 束。在一些實施例中，射束線離子植入機2⑻可進一步包 括加速或減速單位203。 在離子束202的路徑中，終端站2〇4支持一或多個工 件，例如工件206，使得期望物種的離子被植入工件2〇6 中。^-範例中’工件2〇6可為碟形的半導體晶圓，例如， 在一貫施例中，為直徑300 mm的矽晶圓。然而，工件2〇6 不限於石夕晶®。玉件206也可為例如平板、太陽能或聚合 物工件。終端站204可包括平台2〇5以支持工件2〇6。終 端站204亦可包括掃描器（铸示），用以垂直移動工件 =6 (垂直於離子束2〇2的剖面的長維度），藉此將離子分 布在工件206的整個表面上。 射束線離子植人機2GG可包括本技術領域中且有通常 知識者所知_外部件，例如自動化I件處理設備、法拉 6 201222643 40361pif 第傳=，或者泛射式電子搶（electr〇nfl〇〇d_) 通常知識者將理解，在離子植入期間，離子 線離子植人機可以結合離子的熱植人或者冷:入。束 本技術領域中具有通常知識者將理解，涉及 造的其他系統及製程、涉及電渡處理的其他系統及製程、 :!使：加速；子的其他系統及製程均可執行本文描述的製 主牛列而S，電衆摻雜工具、離子噴灑器或電裝浸入工 具皆為其實例。本技術領域中具有通常知識者已知的可加 速離子物種並將物難U件的半導體處理設備也可使 用。因此，此製程並不僅限於射束線離子植入機。 圖3Α至圖3Ε為分裂的實施例的剖面圖。舉例而古， 此製程之實施例可應用細上絕緣體（s⑷、3〇積體°電 路（1C)、或堆疊晶片結構。此製程也可應用在工件的製 造’例如使用於平板、薄膜、太陽能電池、發光二極體 jLED)、其他薄金屬片或其他元件卜使用此製程所分 裂的工件例如可树、碳切、氮化鎵、鱗化鎵、碑化嫁、 多晶矽、鍺、石英，或其他材料。 製作分裂的工件時，提供工件206 (A)。工件206 可，供體工件（d咖r workpiece)。將第一物種3〇〇 (例 如虱、氦或氮）植入（B)於工件2〇6中，以形成一層微 /包3〇1 (如圖3B中的虛線所示）。以物種3〇〇形成微泡 301的步驟可包括創造破裂區位，在破裂區位中，微泡 或者在植入期間，或者在其後的製程步驟中成長。微泡3〇1 7 201222643 40361pif 的層位於工件206表面下方一距離處。微泡3〇1的層在視 植入爿b量而疋的期望深度造成缺陷平面。在一特定實施例 中，第一物種300是以均勻劑量植入。 將第一物種302 (例如氦）植入（c )於工件2〇6。當 然，本技術領域中具有通常知識者所知的其他物種亦可作 為第二物種302。雖然在圖3A至圖3E中將第二物種302 的植入繪示為在第一物種300植入之後，但第二物種3〇2 可於第一物種300之前植入。在一特定實施例中（例如圖 3A至圖3E中的微泡301的層），可將第一物種3〇〇與第 二物種302植入至大致相似的深度。第一物種300與第二 物種302可在不破真空的狀態下在植入機中植入同一工件 206’可在不同植入機中植入，或可使用批次序列在同一植 入機中植入。如果第一物種3〇〇與第二物種3〇2在不破真 空的狀態下植人，植人器可重返於各植人之間。不破真空 的植入可允許調整更密麟子束，以更準確地調節劑量。 因此’離子束可聚焦於—方向，例如垂直方向。再調整可 能需花費數分鐘，因此比起對各工件綱^返離子束一次 或多次’僅在植入第一物種300與第二物種302間再調整 可節省時間。 «订 …使用第一物種300與第二物種3〇2改善了分裂。在一 ，定實施例t ’第一物種獅是氫而第二物種搬是氣。 在一可能的機制中’氫形成微泡並與工件綱中的懸浮 ，鍵結。氦隨後充滿微泡内部。當然，其他機制也是可能 的’且本域露的實施财僅限概揭露機制。 201222643 40361pif

爷向於弟一物種300的劑量。 ◦與第二物種3〇2的總劑 1〇16 cm·2 間。第二物種 3〇2 在工件206各處，第二物種 302可具有非均勻的劑量（落差約為20%)。 將工件206與處理層（handle) 303相接（D)。在其 他實施例中’與處理層303的相接可發生於植入第一物種 300或第二物種3〇2之前。第一物種3〇〇與第二物種 =植入能量可經調整以穿透處理層3〇3植入；或者如這些 實施例中所示，可穿越工件206相對於處理層3〇3之側來 進行植入。 在熱、機械、超音波或化學製程期間，工件2〇6沿著 微泡301的層破壞（fracture)或分裂（E)，留下些許工 件206與處理層303相接。在一特定實施例中，使用流體 力沿著微泡301的層機械性地破壞或分裂工件206。在一 些實施例中，分裂出去的剩餘工件206可重複使用。在一 範例中’工件206可能需要拋光。在一些範例中，不使用 處理層303，而工件206分裂的部份自我支撐。 在一特定實施例中，針對第一物種300和第二物種3〇2 使用不同尺寸的離子束。相較於第二物種302，可將具有 較大高度的帶狀束用於第一物種’以減少離子束電流密 201222643 40361pif 度。第二物種302的離子束高度可降低。在一範例中，第 一物種300的離子束是第二物種302的離子束的四倍寬。 圖4是經植入的工件的第一實施例的頂部透視圖。儘 管整個工件206均經第二物種植入，工件2〇6的周圍具有 部份400，其具有較高劑量的第二物種。在圖4的實施例 中，部份400為供形或弧形。在一範例中，部份4〇〇從工 件206的周圍量至其中心約為1〇 mm。相較於工件206的 剩餘部份’部份400可以具有約高20%的第二物種劑量。 圖5是經植入的工件的第二實施例的頂部透視圖。在圖5 的實施例中，部份400延伸至線性邊緣。在圖4至圖5的 實施例中’至少部份歸因於較高劑量，工件2〇6的分裂起 始於部份400。當然’除了於圖4至圖5中說明者以外， 其它的植入型態也是可能的。圖4至圖5的實施例僅為示 例而已。 本文揭露的實施例譬如是針對「將增加的劑量植入整 個工件或工件的整個周圍」的改良。藉由僅使周圍的一部 份具有較高劑量，使分裂起始自一特定點。否則，分裂起 始於工件上隨機的一點。對熱分裂方法來說，工件2〇6的 部份400可以設置在指向熱處理單元頂部的架子或組件 上，而熱處理單元可以是加熱爐。熱處理單元的頂部可具 有最咼溫度。因此，將部份4〇〇設置在此可以使微泡歷經 熟化過程’並使部份4〇〇受到最大的熱應力或機械應力。 熱處理單元中的溫度梯度與部份4〇〇所設置的區域可經優 化。此外，若使用機械分裂方法，則施加機械力的位置對 201222643 40361pif 應於具有較高劑量的周圍的部份400。 :可利用部份400使分裂傳佈，遍及工件2〇6，而使分 ，，佳化。部份巾較高的㈣減少分裂傳佈期間的裂 痕（tearing)。起始分裂與傳佈分裂所需的劑量可能不同。 在機制中’將第一物種加入第一物種中，可使分裂更容 易，’但其他機制也是可能的。藉由 糙度可以改善。 在一實，例中’分裂可發生在熱處理單元中最熱的部 份。熱處理單元可歧加熱爐，並具有能在王件獅中起 始分裂並傳佈分裂的溫度梯度。工件鳥中且有較高劑量 的部份400可以部份働配置於熱處理單以最熱的部份 的方式設置。這種設置減少了轉高未經受最高溫度的 部份的破壞。在-可能的機制中，通常，最高溫度改變微 泡的結構，透過奥斯華粗化（0stwaldripening)粗化結構。 奥斯華粗化是-種熱力學過程，在此過程中，因為較大的 粒子比較小賴子錢定，較錄子藉由從較小粒子拉取 物質而成長。將第-物種添加至第二物種可減少這種粗 化。部份働中陳高劑量可進一步減少由溫度導致的破 壞。 圖6至圖7是說明非均勻劑量之形成的曲線圖。圖6 說明改變掃描速度㈣麵均㈣量。娜速度可指掃描 離子束、掃描讀，或指兩者的結合。圖7說明改變離子 束電流以形成非均勻劑量。在圖6和圖7二者中，各組曲 線圖的工件位置相互對應，且較高魅祕域對應於圖4 201222643 40361 pif 至圖5的部份4〇〇。當然，工件的掃描速度和離子束電流 可同時改變，以形成非均勻劑量。在圖6和圖7的實施例 中，可對工件使用一遍（one pass)或多遍（multiple passes) 離子束處理，來形成圖4至圖 5繪示的部位400。 藉由改變掃描速度或束電流，可形成對應於二維地圖 的非均勻劑量。此二維地圖可根據正在植入的工件變化。 而且，束可僅在第一物種和第二物種之間再調整。這增加 了植入機的產率。 在一可選擇的實施例中，圖3A至圖3E的第一物種 3〇=和第二物種3〇2均有非均勻劑量。這是藉由，例如， 改麦工件2〇6的掃描速度或是改變第一物種3〇〇和第二物 種302的離子束電流而達成。因此，在工件206整個經植 入的表面各處，第一物種3〇〇和第二物種3〇2的劑量並不 相同。在一實施例中，第一物種3〇〇和第二物種3〇2的非 均勻劑量近乎相同。在工件2G6的周圍的部份·，第一 物種300和第二物種302均可含有更高的劑量。 本揭露内容的範疇不受本文所述的特定實施例所 =^事實上，對所屬技術領域中具有通常知識者來說，從 前文描述與所_式’除了本文所述m卜的本揭露内容 的其他各種實施例和修改將是顯而易見的。因此，本揭命 内容的範射意涵纽些其他實關與修改。再者，雖= ，本文中s以針對特定目的、在特定環境下做特定施行的、 脈絡來描述本财时，但所屬麟領財具有通 者應理解其用途並稀於此，而是可在任意環射針對任 12 201222643 40361pif 意目的有益地施行本揭露内容。因此，以下所述之申明專 利範圍應根據如本文所述的本揭露内容之精神與完整廣度 來理解。 【圖式簡單說明】 圖1是以一層微泡植入工件的實施例。 圖2為射束線離子植入機的簡化方塊圖。 圖3 A至圖3E為分裂的實施例的剖面圖。 圖4是經植入的工件的第一實施例的頂部透視圖。 圖5是經植入的工件的第二實施例的頂部透視圖。 圖6至圖7是說明非均勻劑量之形成的曲線圖。 【主要元件符號說明】 200 :射束線離子植入機 201 :離子源 202 :離子束 203 :加速或減速單值 204 :終端站 205 ··平台 206 :工件 300 :第一物種 301 :微泡 302 :第二物種 303 :處理層 400 :部份 13

Claims (1)

1. 201222643 40361pif 七、申請專利範圍： 1 · 一種植入工件的方法，包括. 植入第一物種於所述工件的整個表面； 植入氦於所述工件的所述整個表面，其中所述氦具有 非均勻劑量，使得所述氦於所述工件的周圍的部份具有較 高劑量；以及 於具有所述較高劑量的所述邊緣，起始所述工件的分 裂。 2. 如申請專利範圍第1項所述之植入工件的方法，其 中所述第一物種是選自由氫、氦和氮所組成的群。 3. 如申請專利範圍第1項所述之植入工件的方法，其 中所述部份小於所述工件的所述周圍的360度。 4. 如申請專利範圍第1項所述之植入工件的方法，其 中所述起始步驟使用熱製程或機械製程中至少一者。 5. 如申請專利範圍第1項所述之植入工件的方法，其 =所述非均勻劑量是藉由改變所述工件的掃描速度和所述 氦的離子束電流中至少一者而造成。 6.如申請專利範圍第〗項所述之植入工件的方法其 中所，周圍的料部份相較於所述王件的剩餘部份，具有 至少尚出20%的所述氦的劑量。 ' 如申請專利範圍第1項所述之植入工件的方法，其 是執:種的步驟和所述植入所述氦的_ 8.如申請專利範圍第1項所述之植人卫件的方法，其 14 201222643 4036lpif 的S第物種具有均勻遍布於所述工件的所述整個表面 中所i第如-申 一述周圍有:=第-物種於所 ι〇. 一種植入工件的方法，包括： 植入均勻劑量的氫於所述工件； 所述=子勻Γ電量二氦至藉，變所述 、+、& 、上至少—者植入於所述工件，其中所 、氮於戶工件^圍的部份具有較高劑量 ;以及'、 裂。。、㈣較高劑量的所述邊緣，起輯述工件的分 法，範圍第ω項所述之植人工件的方 二^由n份小於所述工件的所述周圍的360度。 法專利聋已圍第10項所述之植入工件的方 ΓΛ步驟使用熱製程或機械製程中至少一者。 >1，#由$、+、明專利範圍第10項所述之植入工件的方 ^周圍的所述部份相較於所述工件的剩餘部 I具有至t高出2G%的所㈣的劑量。 =如申請專利範圍第1〇項所述之植入工件的方 曰〃中所述植人所述氫的步驟和所述植人所述I的步驟 π不破真空的依序執行。 15. —種植入工件的方法，包括· 植入均勻劑量的氫於所述工件；. 15 201222643 40361pif 將非均勻劑量的氛藉由改變所述工件的掃描和 所述氦的離子束電流中至少-者植入於所述工件，^中户斤 述氦於所述工件的周圍的部份具有較高劑量，且其/中所述 氦的所述非均勻劑量高於所述氫的所述均勻劑量了以及 於具有所述較高劑量的所述邊緣，起始所述工^的分 裂。 16.如申請專利範圍第15項所述之植入工件的方 法，其中所述部份小於所述工件的所述周圍的遍度。 Π.如申請專利範圍第15項所述之植人工件的方 法，其中所述起始步驟使用熱製程或機械製程中至少一者。 18.如申請專利範圍第15項所述之植入工件的方 法’其中所述周ϋ的所述部份相較於所述讀的剩餘部 份，具有至少高出20%的所述氦的劑量。 19·如申請專利範圍第15項所述之植入工件的方 法’其中所述植入所述氫的步驟和所述植入所述氦的步驟 是不破真空的依序執行。