[发明专利]离子注入方法及离子注入装置

说明书

本申请基于2012年1月27日提交的日本专利申请No.2012-15034并要求享有其优先权权益；其全部公开内容通过参考并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种离子注入方法以及离子注入装置，更具体地，涉及一种对用于利用离子注入装置在半导体晶片上局部地制作长度为几个毫米量级的离子注入区域的离子注入量的控制。

背景技术

为了改变导电性、改变半导体晶片的晶体结构等目的，向半导体晶片注入离子的工艺已经变成典型的半导体制造工艺。在该工艺中使用的装置称为离子注入装置。所述离子注入装置具有提取作为离子束的在离子源中离子化的离子，然后形成加速后的离子束的功能，并且具有将该离子束传送至半导体晶片，以便将其注入所述半导体晶片的功能。

诸如集成电路之类的半导体装置由多个晶体管和其他电子元件形成。目前制造的晶体管的典型尺寸为数十纳米至一百又几十纳米。在这些尺寸内，在半导体制造工艺的离子注入工艺中，仅在晶体管的一部分上进行离子注入，或者在一不同的条件下对相邻的晶体管进行离子注入。该离子注入工艺中重要的是在半导体晶片的整个平面上，在预期的位置进行满足预期的离子注入条件的离子注入。

在目前的半导体制造工艺的常规的离子注入方法中，在整个半导体晶片上设定相同的离子能量、离子注入角度以及剂量，并且根据该设定，在离子注入装置中形成离子束并使其加速，并且将该离子束注入到半导体晶片中。因此，当仅使用常规的离子注入方法时，无法在半导体晶片的预期位置处进行所期望的离子注入。

为了利用上述常规的离子注入方法在半导体晶片的预期的位置处进行离子注入，经常在半导体晶片上设置抗蚀剂掩模，然后通过该抗蚀剂掩模进行离子 注入。抗蚀剂掩模的形式为带有具有多个极小的小孔的多孔结构的薄膜材料。该抗蚀剂掩模的多孔部分被称为离子可透过区域，其他部分被称为抗蚀剂区域。照射在抗蚀剂掩模上的抗蚀剂区域上的离子束不会到达半导体晶片，仅照射在抗蚀剂掩模上的离子可透过区域上的离子束到达半导体晶片，其中离子被注入到半导体晶片中。以这种方式，在半导体晶片的整个平面上，能够在预期的位置进行满足预期的离子注入条件的离子注入。

在上述常规的离子注入方法中，在整个半导体晶片上设定相同的离子能量、离子注入角度以及剂量。然而，现在为了使晶片平面内的半导体元件的电学特性一致，同样存在贯穿整个半导体制造工艺使用特殊的离子注入方法的情况。例如，假定在半导体制造工艺期间，在离子注入工艺之前的工艺中出现了特定问题。不顾所述问题，如果制造工艺进行下去而不采取任何措施，则可能导致晶片平面内的半导体元件的电学特性变得不一致的缺陷。这种缺陷被称为晶片平面内的非一致性。在这种情况下，为了在半导体制造工艺的离子注入工艺期间校正晶片平面内的非一致性，存在使用研究后的特殊的离子注入方法的情况。例如通过在半导体制造工艺的离子注入工艺期间以在晶片平面内有意地将离子的剂量设定为不一致的方式来校正晶片平面内的非一致性（所述非一致性源自离子注入工艺之前的工艺中出现的问题），保证了在半导体制造工艺结束时获得的晶片平面内的半导体元件的电学特性上的一致性。该技术能够处理由于半导体制造工艺期间的离子注入工艺之前的工艺中出现的问题而引起的晶片平面内的非一致性，但在离子注入工艺之后的工艺中意外地出现问题时，无法处理由于该问题而引起的晶片平面内的非一致性。

本文中重要的一点在于，在半导体制造工艺的常规离子注入方法中，要求设定遍及整个半导体晶片的相同的离子能量、离子注入角度及剂量。本文，特别地，将描述保证离子注入角度的一致性。

通常，考虑多种在半导体晶片的整个平面上注入离子的技术。作为最容易理解的技术之一，考虑通过使用离子束进行二维扫描来在半导体晶片的整个平面上注入离子的技术。该技术曾经使用在以前的离子注入装置中，但现在并不用在用于直径为200mm或300mm的半导体晶片的离子注入装置中，所述直径为200mm或300mm的半导体晶片主要用作半导体晶片。其原因之一是，随着半导体元件的小型化，与以前相比，离子注入角度中误差的容许范围变得严格。另一原因在于，与以前相比，在半径增大的半导体晶片的整个平面上保证离子 注入角度的一致性是困难的。