[发明专利]局部离子注入设备及方法

说明书

本申请是申请日为2008年3月24日、申请号为200810087230.0、发明名称为“局部离子注入设备及方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般涉及离子注入设备和方法，更具体而言涉及局部离子注入设备及方法。

背景技术

许多单位工艺被形成来制作半导体存储器，例如动态随机存取存储器(DRAM)。这些单位工艺包括堆叠工艺、蚀刻工艺、离子注入工艺、光刻工艺等，且通常是在晶片内实施。离子注入工艺是这样的工艺，其中注入硼或砷的掺杂剂离子被强电场加速并穿过晶片的表面。材料的电学特性通过离子注入工艺可以被改变。

在晶片所有范围，通常始终以相同的剂量来将离子注入至晶片内。这在离子注入工艺中是优选的，不过这也会负面地影响其它单位工艺。特定单位工艺的结果为，堆叠膜的厚度或蚀刻程度在晶片所有范围内变得不均匀，因为每个单位工艺的许多参数无法精确地控制。因此，由于未精确控制的参数，存在意外的容差。例如，在晶体管的制作中，结区域通常形成为具有轻掺杂漏极(LDD)结构以抑止沟道相应。为此，间隔物膜形成于栅极的侧壁上，且深源极/漏极区域以间隔物膜和栅极为离子注入掩模通过离子注入来形成。然而，在执行以形成间隔物膜的单位工艺(堆叠工艺、掩模工艺和蚀刻工艺)中，间隔物膜的长度或厚度在晶片所有范围内无法基本上均匀。进而，离子注入无法在晶片所有范围内均匀地执行。也就是说，在晶片的中心和边缘之间存在掺杂剂剂量的偏差。由于该非均匀性，包括晶体管阈值电压的许多参数在同一晶片内是不同的。考虑到晶片朝尺寸增大发展的目前趋势，这会导致严重的问题。

发明内容

本发明公开了一种通过期望地控制注入掺杂剂的能量来将离子注入晶片的可离子注入区域的方法和设备。该设备通常包括离子束发生器、以及能够减速离子束的能量的第一和第二减速单元。更具体而言，该第一减速单元能够初级减速由该离子束发生器产生的离子束的能量。该第二减速单元能够根据晶片的可离子注入区域将被初级减速的该离子束的能量减速为第一或第二能量水平，其中离子将被注入该晶片的可离子注入区域。该第二减速单元优选地包括能够被施加电压的至少一个电极。该设备优选地包括晶片支架，该晶片支架可调节以定位该晶片的第一区域来接收具有该第一能量的该离子束并将其注入该第一区域内，以及可调节以定位该晶片的第二区域来接收具有该第二能量的该离子束并将其注入该第二区域内。该晶片支架优选地是可调节的，可旋转的与/或是可变化地倾斜的，以沿基本上垂直于所注入的离子束的方向来定位该晶片。

根据一个实施例，以非均匀能量将离子注入晶片的局部离子注入设备包括：离子束发生器单元，用于产生离子束；第一减速单元，用于初级(最初)减速由该离子束发生单元产生的离子束的能量；以及后续第二减速单元，用于根据该晶片的区域将被该第一减速单元初级减速的能量次级减速为不同的第一或第二能量，其中离子束将被注入晶片的这些区域。该第二减速单元优选地包括至少一个减速电极。通过将具有不同水平的电压施加到该减速电极，可以实现通过第二减速单元将该能量减速为第一或第二能量。该第二减速单元优选地在离子束注入晶片的第一区域的情况下将该离子束的能量减速为第一能量，以及在离子束注入晶片的第二区域的情况下将该离子束的能量减速为第二能量。

该局部离子注入设备优选地包括晶片支架(或支座)，用以支持该晶片，使得离子束穿过第二减速单元而注入该晶片，以及用以移动该晶片，使得具有第一能量的离子束注入晶片的第一区域且具有第二能量的离子束注入晶片的第二区域。在各种优选实施例中，晶片支架能够沿基本上垂直于所注入的离子束的方向来定位该晶片，旋转该晶片，与/或倾斜该晶片使得所注入的离子束与晶片表面之间的角度是变化的。

该方法通常包括：提供具有第一和第二可离子注入区域；产生离子束；将该离子束的能量减速到第一能量水平；以及随后根据该晶片的区域，将该第一能量水平的离子束的能量进一步减速到不同的第一或第二能量水平。该方法还包括，将来自具有该第一能量水平的该离子束的离子注入到第一晶片区域，并将来自具有该第二能量水平的该离子束的离子注入到第二晶片区域。该方法还包括移动该晶片，使得来自具有该第一能量水平的该离子束的离子注入到该第一晶片区域，以及来自具有该第二能量水平的该离子束的离子注入到该第二晶片区域。