TWI434330B - 晶圓佈植的方法 - Google Patents
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Description
本發明關於一種晶圓佈植的方法，特別關於一種增加晶圓均勻度的晶圓佈植方法。
在半導體元件的製造過程中，特別是半導體記憶元件如動態隨機存取記體(DRAMs)，各種製程被執行。該等製程包含沉積、蝕刻、離子佈植等，且通常係以晶圓(即未切割成晶片前)為單元來實施。於該等製程中，離子佈植製程係指摻雜離子如硼與砷，被以一強力電場加速穿過晶圓表面並滲入晶圓內。因此，材料之電性可經由此該離子佈植步驟來改變。
用來進行離子佈植步驟的離子佈植裝置一般包含一來源反應室用來產生離子、一分析器用來選擇所要佈植晶圓的離子、一加速管用來對選擇之離子加速以使得該離子植該晶圓內至所需的深度、一離子束具焦部件用來聚焦該被加速的離子、一離子束掃瞄平臺用以改變離子束朝四個方向移動、一中性束補捉器用來移除離子束、一佈植腔體用來佈植該離子於晶圓中，以及一真空裝置用來提供上述部件在真空的狀態下運行。離子佈植一般會導致晶圓之晶格結構損傷。更明確地說，在佈植製程中，矽原子被擊出晶格而成為空洞。為去除此種晶格損傷，通常以較高溫度將晶圓退火，一般是600℃至1100℃。
當利用離子佈植裝置將離子佈植該晶圓中時，可以利用量測片電阻的方式來評估該離子是否適當的被佈植該晶圓中。
習知晶圓離子佈植製程一般係使用一恆定的摻雜劑量來進行該離子佈植製程。然而，由於在晶圓週邊環形區域的製程控制程度會較晶圓中央區域的製程控制程度來得差，使得在相同的製程條件下，在晶圓週邊環形區域的效能也會表現得比晶圓中央區域來得差，如此降低了整個晶圓在電性表現上的一致性。
第1圖係為一片電阻分佈狀態輪廓圖，用來說明一晶圓經上述習知離子佈植製程及退火後，該整個晶圓的片電阻分佈狀態。符號△係表示該區域所量測到的電阻大體相等於一該晶圓之電阻平均值、符號+表示該區域所量測到的電阻係高於該晶圓之電阻平均值、而符號一則是表示該區域所量測到的電阻係低於該晶圓之電阻平均值。如第1圖所示，該晶圓具有一不均勻的片電阻分佈。第2圖係為一平面示意圖，係說明一晶圓10經上述習知離子佈植製程後，該晶圓其上漏電流/誤區域12、及合格區域14的分佈。如第2圖所示，在該晶圓週邊環形區域上出現漏電流/誤區域12的頻率，係高於出現在該晶圓中央區域的頻率。
基於上述，習知晶圓佈植製程無法使得晶圓上的所有區域具有均勻的電性表現。因此，目前業界亟需一種新穎的晶圓佈植製程，來避免習知技術所造成的問題。
本發明所述之晶圓佈植的方法包含以下步驟。首先，提供一包含一中央圓形區域及一週邊環形區域的晶圓，其中該中央圓形區域及該週邊環形區域係為同圓心。接著，以離子束來佈植該晶圓，以使得該中央圓形區域具有一第一平均佈植劑量及該週邊環形區域具有一第二平均佈植劑量，且該第一平均佈植劑量以及該第二平均佈植劑量係不相同的。該離子束包含一摻雜物，可使該晶圓經佈植後產生n型或p型摻雜區域。
以下藉由數個實施例及比較實施例，以更進一步說明本發明之方法、特徵及優點，但並非用來限制本發明之範圍，本發明之範圍應以所附之申請專利範圍為準。
根據本發明一實施例，請參照第3圖，該晶圓100(例如為一矽晶圓)包含一中央圓形區域101以及一週邊環形區域102，其中該中央圓形區域101包含一圓心，且該週邊環形區域102係與該晶圓之一邊緣104相鄰。此外，一邊界105係介於該中央圓形區域101以及該週邊環形區域102。本發明之一技術特徵在於，以離子束佈植該晶圓後，該中央圓形區域101具有一第一平均佈植劑量D1，以及該週邊環形區域具有一第二平均佈植劑量D2。且該第一平均佈植劑量以及該第二平均佈植劑量係不相同的。其中該第一平均佈植劑量以及該第二平均佈植劑量之比值係介於0.1-0.98或是1.02-10。換言之，該第一平均佈植劑量D1可小於或大於該第二平均佈植劑量D2。
在此實施例，該中央圓形區域101之佈植劑量可以是一固定值。由於中央圓形區域101具有較佳之製程控制能力，因此中央圓形區域101之佈植劑量固定值可等於該佈植製程預定之摻雜濃度。此外，該週邊環形區域102的摻雜劑量可依據該週邊環形區域102之製程控制能力來調整(增加或減少)。因此，為了使整個晶圓達到均勻的電性表現且不劣化該中央圓形區域101的性質，該第一平均佈植劑量D1與該第二平均佈植劑量D2係不相等。
第4圖係為第3圖所示之晶圓100經退火後，其片電阻分佈狀態輪廓圖。符號△係表示該區域所量測到的電阻大體相等於一該晶圓之電阻平均值、符號+表示該區域所量測到的電阻係高於該晶圓之電阻平均值、而符號-則是表示該區域所量測到的電阻係低於該晶圓之電阻平均值。請參照第4圖，該晶圓100之片電阻分佈，係較第1圖所示之以習知方式形成之晶圓更佳均勻。因此，本發明所述之晶圓佈植的方法可改善晶圓100均勻性(uniformity)。
第5圖係為一平面示意圖，用以說明第3圖所述之晶圓100其上漏電流/誤區域120、及合格區域140的分佈。請參照第5圖，與第2圖相比，該晶圓100(無論是中央圓形區域101或是週邊環形區域102)其上漏電流/誤區域120數量明顯減少，因此可大幅改善漏電流的問題。依據上述，本發明所述之晶圓佈植的方法可改善該週邊環形區域102的電性表現、加強整個晶圓的均勻性、以及增加後續半導體裝置的良率。
在本發明一實施例中，請參照第圖3，該晶圓的邊緣104到該中央圓形區域101及該週邊環形區域102之間的該邊界105的最小距離T1，可以小於或等於從圓心103到邊界105的最小距離T2。換言之，該最小距離T1及該最小距離T2的總合係等於該晶圓100的半徑R。在本發明某此實施例中，該最小距離T1可以不大於四分之一該晶圓100的半徑R；此外，該最小距離T1亦可以不大於十分之一該晶圓100的半徑R。
在本發明一實施例中，該晶圓100的佈植劑量可由該晶圓的邊緣104向圓心103逐漸增加；在本發明另一實施例中，該晶圓100的佈植劑量可由該晶圓的邊緣104向圓心103逐漸減少。在本發明其他實施例中，該中央圓形區域101的佈植劑量可以為一固定值，及/或該週邊環形區域102的佈植劑量可以為一固定值。
此外，在本發明其他實施例中，該晶圓100的中央圓形區域101之佈植劑量可由該邊界105向圓心103逐漸增加或減少；而該晶圓100的週邊環形區域102之佈植劑量可由該邊緣104向圓心103逐漸增加或減少。
第6圖係顯示依據本發明其他實施例所述之晶圓佈植方法所形成之晶圓100，其中該週邊環形區域101可包含複數環形子區域(例如：第一環形子區域111、第二環形子區域112、第三環形子區域113)，且每一環形子區域係皆具有相同之圓心。其中，每一環形子區域可具有一固定的佈植劑量，且每一環形子區域的固定佈植劑量係皆不相同。
基於上述，本發明所述之晶圓佈植的方法，可以在不損該晶圓中央圓形區域的電性表現的前提下，確保晶圓整體的均勻性，並且增加後續半導體裝置的製程良率。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10．．．晶圓
12．．．漏電流/誤區域
14．．．合格區域
△．．．等於電阻平均值
+．．．高於電阻平均值
-．．．低於電阻平均值
本發明實施例
100‧‧‧晶圓
101‧‧‧中央圓形區域
102‧‧‧週邊環形區域
103‧‧‧圓心
104‧‧‧邊緣
105‧‧‧邊界
111‧‧‧第一環形子區域
112‧‧‧第二環形子區域
113‧‧‧第三環形子區域
120‧‧‧漏電流/誤區域
140‧‧‧合格區域
△‧‧‧等於電阻平均值
+‧‧‧高於電阻平均值
-‧‧‧低於電阻平均值
R‧‧‧半徑
T1‧‧‧邊緣到邊界的最小距離
T2‧‧‧邊界到圓心的最小距離
第1圖係為一片電阻分佈狀態輪廓圖，用來說明一晶圓經上述習知離子佈植製程及退火後，該整個晶圓的片電阻分佈狀態。
第2圖係為一平面示意圖，係說明一晶圓經上述習知離子佈植製程後，該晶圓其上漏電流/誤區域、及合格區域的分佈。
第3圖係為一平面示意圖，顯示根據本發明一實施例所述之方法所製得之晶圓。
第4圖係為第3圖所示之晶圓其片電阻分佈狀態輪廓圖。
第5圖係為一平面示意圖，用以說明第3圖所述之晶圓其上漏電流/誤區域、及合格區域的分佈。
第6圖係為一平面示意圖，顯示根據本發明另一實施例所述之方法所製得之晶圓。
100．．．晶圓
101．．．中央圓形區域
102．．．週邊環形區域
103．．．圓心
104．．．邊緣
105．．．邊界
R．．．半徑
T1．．．邊緣到邊界的最小距離
T2．．．邊界到圓心的最小距離
Claims (14)
- 一種晶圓佈植的方法，包含：提供一晶圓，其中該晶圓包含一中央圓形區域、以及一週邊環形區域與該晶圓之一邊緣相鄰，且其中該中央圓形區域與該週邊環形區域係為同圓心；以及以一離子束佈植該晶圓，其中該中央圓形區域具有一第一平均佈植劑量及該週邊環形區域具有一第二平均佈植劑量，且該第一平均佈植劑量與該第二平均佈植劑量係不相同，其中對該晶圓的佈植劑量係由該晶圓的邊緣向圓心逐漸增加，其中對該晶圓的中央圓形區域之佈植劑量係由該晶圓的邊緣向圓心逐漸增加、或對該晶圓的週邊環形區域之佈植劑量係由該晶圓的邊緣向圓心逐漸增加。
- 如申請專利範圍第1項所述之晶圓佈植的方法，其中該晶圓之邊緣與該中央圓形區域及該週邊環形區域間的一邊界之最小距離係不大於該晶圓半徑的一半。
- 如申請專利範圍第1項所述之晶圓佈植的方法，其中該晶圓之邊緣與該中央圓形區域及該週邊環形區域間的一邊界之最小距離係不大於該晶圓半徑的四分之一。
- 如申請專利範圍第1項所述之晶圓佈植的方法，其中該晶圓之邊緣與該中央圓形區域及該週邊環形區域間的一邊界之最小距離係不大於該晶圓半徑的十分之一。
- 如申請專利範圍第1項所述之晶圓佈植的方法，其中該週邊環形區域包含複數環形子區域，且每一環形子區域係皆具有相同之圓心。
- 如申請專利範圍第5項所述之晶圓佈植的方法，其 中每一環形子區域具有一固定的佈植劑量，且每一環形子區域的固定佈植劑量係皆不相同。
- 如申請專利範圍第1項所述之晶圓佈植的方法，其中該第一平均佈植劑量係大於該第二平均佈植劑量。
- 如申請專利範圍第1項所述之晶圓佈植的方法，其中該第一平均佈植劑量以及該第二平均佈植劑量之比值係介於1.02-10。
- 如申請專利範圍第1項所述之晶圓佈植的方法，其中該離子束包含一摻雜物，可使該晶圓經佈植後產生n型或p型摻雜區域。
- 如申請專利範圍第1項所述之晶圓佈植的方法，其中該摻雜物包含銻、砷、或磷，以對該晶圓產生n型摻雜區域。
- 如申請專利範圍第1項所述之晶圓佈植的方法，其中該摻雜物包含硼、鎵、或銦，以對該晶圓產生p型摻雜區域。
- 一種晶圓佈植的方法，包含：提供一晶圓，其中該晶圓包含一中央圓形區域、以及一週邊環形區域與該晶圓之一邊緣相鄰，且其中該中央圓形區域與該週邊環形區域係為同圓心；以及以一離子束佈植該晶圓，其中該中央圓形區域具有一第一平均佈植劑量及該週邊環形區域具有一第二平均佈植劑量，且該第一平均佈植劑量與該第二平均佈植劑量係不相同，其中對該晶圓的佈植劑量係由該晶圓的邊緣向圓心逐漸減少，其中對該晶圓的中央圓形區域之佈植劑量係 由該晶圓的邊緣向圓心逐漸減少、或對該晶圓的週邊環形區域之佈植劑量係由該晶圓的邊緣向圓心逐漸減少。
- 如申請專利範圍第12項所述之晶圓佈植的方法，其中該第一平均佈植劑量係小於該第二平均佈植劑量。
- 如申請專利範圍第12項所述之晶圓佈植的方法，其中該第一平均佈植劑量以及該第二平均佈植劑量之比值係介於0.1-0.98。
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