专利名称：使用改进的伪同步多离子注入工艺制作的半导体结构的制作方法
使用改进的伪同步多离子注入工艺制作的半导体结构相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C§ 120要求在2010年11月19日提交的美国申请12/950，416的权益，其内容通过参考的方式并入于此。背景本文公开的特征、方面和实施例涉及使用改进的多离子注入工艺的半导体器件(诸如绝缘体上的半导体(SOI)结构)的制造，从而多个离子种类以伪同步的方式被注入。迄今为止，在绝缘体上半导体结构中最普遍使用的半导体材料是硅。在这篇文献中这些结构被称为绝缘体上硅结构并且对这些结构冠以简称“SOI。”对于高性能薄膜晶体管、太阳能电池、热电转换设备、及诸如有源矩阵显示器之类的显示器，SOI技术正变得日益重要。SOI结构可包括绝缘材料上基本为单晶硅的薄层。获得SOI结构的各种方式包括硅(Si)在网格匹配基底上的外延生长。一种替代工艺包括单晶硅晶片与其上已生长了 SiO2的氧化物层的另一硅晶片的键合，然后是将顶部晶片抛光或蚀刻为例如0.05到0.3微米的单晶硅层。进一步的方法包括离子注入方法，其中氢或氧离子被注入以在氧离子 注入的情况下在由Si在顶部的硅晶片中形成掩埋的氧化物层，或者在氢离子注入的情况下将薄Si层分离(剥落)以键合到具有氧化物层的另一硅晶片。通过这些方法来制造SOI结构成本很高。涉及氢离子注入的后一种方法已经受到一些关注，并且已经被认为是相对前一种方法有优势的，因为所需的注入能量比氧离子注入所需的注入能量少50%，并且所需的剂量要低两个数量级。美国专利7，176，528公开了一种在玻璃(SiOG)结构上生产硅的工艺。这些步骤包括:(i )将硅晶片表面暴露于氢离子注入以创建键合表面；(ii )使晶片的键合表面与玻璃基底接触；(iii)向晶片和玻璃基底施加压强、温度和电压以促进期间的键合；(iv)将该结构冷却为常温；以及(V)将玻璃基底和硅薄层从该硅晶片分离。尽管所述用于制作SOI结构的制造工艺已经成熟，然而采用这些工艺的最终产品的商业生存能力和/或应用仍受成本担忧的限制。使用美国专利7，176，528中所公开的工艺来制造SOI结构的大部分成本是在离子注入步骤中产生的。据信，执行该离子注入工艺的成本的降低会改善SOI结构的商业应用。相应地，期望继续提高生产SOI结构的效率。在成本异常高的离子注入工艺的各领域中，包括需要准备并且使其可操作的资源、离子源以及用于注入的工具。例如，当采用离子等离子体来作为用于注入的离子的源时，需要某种类型的等离子体生成器、电弧室等等。需要大量资源(时间、人力以及金钱)来准备电弧室并且使其可操作。此外，存在与使半导体晶片(要用离子来注入的工作片)准备好接收离子相关联的大量成本。例如，通常采用某种类型的大气控制室(常被称为末端站)来建立用于注入的期望条件。这些条件可包括仔细控制该室内的真空、温度、湿度、洁净度等。同样，需要大量资源(时间、人力和金钱)来使末端站针对给定的离子注入工艺准备好并且可操作。当对将超过一个种类的离子注入到给定半导体晶片中感兴趣时，以上成本问题恶化。的确，一种进行多离子种类注入的现有技术方法是使用单一机器方法(例如，设置有单一离子源的单一注入器)来每次注入一个种类的离子。这通常涉及:设置用于一个种类的离子的源、加速器设备、以及末端站，注入该种类，以及逐渐减少(ramp down)该设置，并为下一种类的离子重复该设置。尽管末端站设置可在离子种类变换过程中保留，然而从一个种类到另一个种类的离子源的变换(包括清除记忆效应)是非常耗时且高成本的。一种替代系统可采用双机器方法(两个分离的注入器，每个注入器具有专用离子源)来每次注入一个种类的离子。这通常涉及为两个种类的离子源均设置源和加速器设备。半导体晶片被放入所述末端站之一中，使其进入适当的大气条件，并且注入所述离子种类之一。随后将该半导体晶片带回环境条件、转移到另一末端站、并且带回用于第二离子种类的注入的适当的大气条件。从而，尽管与转移单一源相关联的延迟被减少或消除，然而半导体晶片通过两个不同末端站的循环是耗时且高成本的。因为需要在两个末端站之间的传输，所以在双机器方法中基底污染的可能性也明显更高。因此，不管采用哪种方法(单机器或双机器)，与准备在多离子种类注入工艺期间使用的离子源和/或末端站并且使其可操作相关联的成本是过度的。已经对将超过一个种类的离子注入给定半导体晶片的现有技术方法做出改进。例如，一种新方法是同时将两个种类的离子均注入半导体晶片中。此方法的细节可以在提交日为 2010 年 2 月 2 日 ，标题为 “SEMICONDUCTOR STRUCTURE MADE USING IMPROVED IONIMPLANTATION PROCESS (使用改进的离子注入工艺制造的半导体结构)”的共同持有且共同待批的美国申请12/709，833中找到，通过援引将其整个公开整体纳入于此。尽管此新方法是非常有前景的，然而已经进行了更多的研究和改进，据信这些研究和改进提供了相对于前述工艺提供了即便不是重大的优势，也是合理的替代。在由被称为Varian有限公司的另一个公司生产的另一个现有技术系统中，在离子注入阶段采用多个末端站，以减少在离子注入期间与加载、卸载，和重新加载相关联的时间损失。在Varian系统中，离子束通过磁体弯曲并引导到被设计来产生两个散开的离子束的扫描器。这两个散开的离子束不是同时产生的，而是交替产生的。换言之，该系统在扫描器可产生一个束或另一个但不是同时产生两个的情况下是可选的。一个束，如果被选中，在一个方向被发送到一个角度校正机制，该机制将散开的束垂直引导到第一末端站。另一个束，如果被选中，在另一个方向被发送到一个分开的角度校正机制，该机制将散开的束垂直引导到第二末端站。这样，当第一束被选中时，第二末端站可被卸载并以半导体晶片重新加载，反之亦然。虽然这个方法涉及与离子注入相关联的一些成本问题，它并不允许多种类离子的节省成本的离子注入。
发明内容
尽管本文公开的特征、方面和实施例可能是联系绝缘体上的半导体(SOI)结构来讨论的，然而有经验的技术人员将理解，此公开不必局限于SOI制造。的确，本文公开的最宽的可保护的特征、方面等适用于其中需要将离子注入到半导体材料中(或上)的任何工艺，无论这种半导体材料是与绝缘体结合使用还是其他。然而，为便于呈现，本文的公开可能是联系SOI结构的制造做出的。本文对SOI结构做出的具体的参考是为了便于解释所公开的实施例，而非旨在、并且不应被解释为以任何方式限制权利要求的范围。SOI这一简称在本文中用来一般性地指代绝缘体上的半导体结构，包括但不限于:玻璃上的半导体(S0G)结构、绝缘体上的硅(SOI)结构、以及玻璃上的硅(SiOG)结构，其还包含玻璃-陶瓷上的硅结构。在本说明书的上下文中，SOI还可以指半导体上的半导体结构，注入硅上的硅结构等等。根据本文的一个或多个实施例，用于形成半导体结构的方法和装置，包括:使半导体晶片的注入表面经受离子注入工艺以在其中创建剥落层，其中所述离子注入工艺包括将两个不同种类的离子注入到该半导体晶片的该注入表面中，每个种类是连续地但彼此时间紧密邻近地注入的。通过结合附图对实施例的描述，其他方面、特征、优点等对本领域技术人员而言将变得显而易见。附图简述为了说明本文公开的各方面和特征的目的，以附图形式示出了目前优选的，然而应当理解，所涵盖的实施例不限于所示出的精确安排和手段。
图1是示出根据·本文公开的一个或多个实施例的半导体器件的结构的框图；图2-5是示出使用制造图1的半导体器件的工艺形成的中间结构的示意图；图6是始于用离子来注入施主半导体晶片以产生在制造图1的半导体器件时有用的装置(双束植入工具)的简化框图和示意图；图7A是双等离子体源的实施例的简化框图和示意框图；图7B是双等离子体源的另一实施例的简化框图和示意框图。详细描述参考附图，其中相同的标号指示相同的元件，图1中示出了根据本文公开的一个或多个实施例的基底上的半导体结构100。为了提供讨论本文公开的最广的可保护特征和方面的一些具体上下文，假定该基底上的半导体结构100是SOI结构，诸如玻璃上的半导体结构。SOI结构100可包括基底102以及半导体层104。这种SOI结构100可具有与制造薄膜晶体管(TFT)相联系的适当用途，例如，用于显示器应用的，包括有机发光二极管(OLED)显示器和液晶显示器(IXD)、集成电路、光伏设备等。尽管未要求，然而层104的半导体材料可以是基本上单晶的材料的形式。用“基本上”这一词来描述层104是为了考虑到以下事实:半导体材料通常包含固有的或特意添加的至少一些内部或表面缺陷，诸如晶格缺陷或一些粒度边界。“基本上”一词还反映了以下事实:某些掺杂无可能扭曲或以其他方式影响成块半导体的晶体结构。为了讨论的目的，假定:半导体层104是由硅形成的。然而，应当理解，该半导体材料可以是基于硅的半导体或任何其他类型的半导体，诸如II1-V、I1-1V、I1-1V-V等类的半导体。这些材料的示例包括:硅(Si )、锗掺杂的硅(SiGe )、碳化硅(SiC)、锗(Ge )、砷化镓(GaAs),GaP 和 InP。基底102可以是展示出任何期望性质的任何期望材料。例如，在一些实施例中，基底102可以由半导体材料形成，诸如上面列出的各种材料。根据替代实施例，基底102可以是绝缘体，诸如玻璃、氧化物玻璃、或氧化物玻璃-陶瓷。如在氧化物玻璃和氧化物玻璃-陶瓷之间，该玻璃可具有制造更加简单的优点，从而使得它们可更广泛地获得并且更不昂贵。作为示例，玻璃基底102可以由包含碱土离子的玻璃形成，诸如:由康宁公司第1737号玻璃成分或康宁公司第EAGLE2000 号玻璃成分制造的基底。这些玻璃材料在例如生产液晶显示器中有特定用途。尽管本文特别感兴趣的主题涉及将离子注入到半导体材料中，然而相信，在用于制造S0I100的具体工艺方面提供一些附加的上下文是有益的。因此，现在参考图2-5，它们示出了可以执行前面提到的离子注入以制造图1的SOI结构100的一般性工艺(以及所得到的中间结构)。首先转向图2，准备施主半导体晶片120，诸如通过抛光、清洁等，以生产始于键合到基底102 (例如，玻璃或玻璃-陶瓷基底)的相对平坦且均匀的注入表面。为了讨论的目的，半导体晶片120可以是基本上单晶的Si晶片，尽管如同上面讨论的，可以采用任何其他适当的半导体导体材料。通过使注入表面122经受离子注入工艺来在施主半导体晶片120的注入表面121下方创建弱化区域123来创建剥落层122。尽管此离子注入工艺才是本文的公开的焦点，然而在此处仅对用于创建弱化区域123的工艺做出一般性的参考。然而，在本说明书中稍后，将提供对特别感兴趣的一种或多种离子注入工艺的更详细的讨论。可以调节使用的离子注入能量来实现剥落层122的大致厚度，注入在约300-500nm之间，然而可以实现任何合理的厚度。将离子注入到施主半导体晶片120的影响是使晶格中的原子从它们的正常位置移位。当晶格中的原子被离子击中时，该原子被迫离开位置，从而创建了主要缺陷的、空缺的和填隙的原子，这被称为Frenkel对。如果在接近室温下执行注入，则主要缺陷的组分移动并且创建许多类型的次级缺陷，诸如空缺群集等。参考图3，可使用电解工艺(在本文中也成为阳极键合工艺)将基底102键合到剥落层122。适当的电解键合工艺的基础可以在美国专利7，176，528中找到，其整个公开通过援引纳入于此。此工艺的各部分在下面讨论；然而，本文描述的一个或多个实施例涉及对美国专利7，176，528的离子 注入工艺的修改。在该键合工艺中，可对基底102 (以及剥落层122，如果尚未做过的话)执行适当的表面清洁。然后，使中间结构直接或间接接触。所得到的中间结构从而是栈，包括施主半导体晶片120、剥落层122和玻璃基底102的成块材料层。在接触之前或之后，施主半导体晶片120、剥落层122和玻璃基底102的栈被加热(由图3中的箭头指示)。使玻璃基底102和施主半导体晶片120达到足以引发栈内的离子迁移以及其间的阳极键合的温度。温度取决于施主晶片120的半导体材料和玻璃基底102的性质。例如，可以使结的温度在玻璃基底102的应变点的约+/-350° C内，更具体而言，在该应变点的约-250° C和0° C之间，和/或在该应变点的约-100° C和-50° C之间。取决于玻璃的类型，该温度可以在约500-600° C范围内。除了上面讨论的温度性质外，向中间组件施加机械压强(如图3中的箭头所指示的)。压强范围可以在约I到约50psi之间。施加更高压强(例如，高于IOOpsi的压强)可能导致玻璃基底102的断裂。还跨越该中间组件施加电压(如图3中的箭头所指示的)，例如，其中施主半导体晶片120在正电极处而玻璃基底102在负电极处。电压电势的施加导致玻璃基底102中的碱和碱土离子远离半导体/玻璃界面进一步向玻璃基底102中移动。更具体而言，玻璃基底102的正离子(包括基本上所有的改性剂(modifier)正离子)远离施主半导体晶片120的较高电压电势迁移，形成:(I)邻接脱落层122的玻璃基底102中的减少正离子浓度层；以及
(2)邻接该减少正离子浓度层的玻璃基底102的增加正离子浓度层。此形成导致阻挡功能，即，阻止正离子从氧化物玻璃或氧化物玻璃-陶瓷通过减少正离子浓度层迁移并进入半导体层。参考图4，在将该中间组件保持在温度、压强和电压条件下足够长的时间后，移除电压并且允许该中间组件冷却到室温。在加热期间、在停留期间、在冷却期间和/或在冷却后的某点处，将施主半导体晶片120和玻璃基底102分离。如果剥落层122尚未变得完全自由于施主120的话，这可包括某种剥离。结果是带有由键合到玻璃基底的施主半导体层120的半导体材料形成的相对薄的剥落层122的玻璃基板。该分离可经由由热应力导致的剥落层122的破裂实现。替代地或附加地，可使用注入喷水切割或化学蚀刻等机械应力来协助此分尚。就在剥落后，SOI结构100的裂开的表面125可呈现出表面粗糙度、过量的硅层厚度、和/或娃层的注入损害(例如，由于非晶质化(amorphized)的娃层的形成)。取决于注入能量和注入时间，剥落层122的厚度可以在约300-500nm量级上，然而其他厚度也可能是适当的。这些性质可以使用后绑定工艺来改变以从剥落层122前进并产生半导体层104的期望性质(图1)。注意，施主半导体晶片120可被重新用来继续生产其他SOI结构100。现在参考图5，图5同样涉及通过使施主半导体晶片120的注入表面121经受离子注入工艺来在施主半导体晶片120的注入表面121下方创建弱化区域123来创建剥落层122。根据一个或多个实施例，离子注入工艺包括将两个不同种类的离子注入到施主半导体晶片120的注入表面121。根据优选方面，这两个不同种类的离子是使用改进的装置和工艺先后连续注入的。参考图6，可以在多 束注入工具150中执行两个不同类型的离子的注入。尽管示出了包括两个同时离子束的优选实现，本领域技术人员可以理解，创新方面可扩展到产生具有诸如三个或更多束的工具。工具150可以用商业方式购买并随后被修改来实现本文描述的工艺，或者可以开发基本全新的工具。因为注入工具的设计和操作原理可能不同，所以设备和/或操作的具体修改将留给熟练的技术人员，但是应当是基于本文的描述的。图6所示的离子注入工具150以高级示意图形式示出，并包括等离子体源152，其同时产生包括第一种类离子的第一等离子体和包括不同的第二种类离子的第二等离子体。源152的功能以两个输入202和204的方式示出，它们代表不同离子前体源。参见图7A和7B，源152可以许多方式实现。例如，参见图7A，源152可包括气蒸汽的第一和第二源，例如第一罐202和第二罐204，每个馈入单个室202A。需要气蒸汽用于室202A中的等离子体生成。罐202可包含气体、液体或固体。对于液体和固体，需要一定程度的加热来生成气蒸汽。来自罐202的各气流通过针阀或质量流量控制器来控制。罐202、204内的气、液体或固体，包括各种原子和/或分子。例如，第一罐202可包含氢的原子和/或分子，而第二罐204可包含氦的原子和/或分子。其他原子和/或分子种类也是可能的，诸如从由以下各项组成的组中获取的:硼、氢、氦、和/或其他适当种类的原子和/或分子。在替换配置中，图7A的源152可以不包括两罐气202、204，但是可以采用包含两种原子和/或分子种类的单个罐，例如在罐中混合氢和氦。
根据一个或多个实施例，室202A可包括从输入气体产生等离子体所需的结构元件。例如，第一室202A可以作为电弧室来实现，电弧室包括从罐202，204 (或单个罐)接收气体并且产生第一等离子体源所必需的磁体、灯丝、反射器、能量源等。然而，应当理解，可附加地或替代地采用用于从气体产生等离子体的任何其他适当和已知的技术。在这个实施例中，单个室产生包含第一和第二等离子体(即包含两个种类例子)的等离子体的单个流。应当理解，本领域技术人员清楚地知道在电弧室内从气体产生等离子体所必需的基本结构元件。本领域技术人员将理解，取决于气体内的原子和/或分子的种类，所得的等离子体可包括不同类型的离子，而仍旧在一种类内。例如，在氢的情况下，第一等离子体可包括H离子、H2离子和H3离子。在氦的情况下，该等离子体可基本上仅包括He4离子。在第一和第二等离子体两者的混合等离子体流中，流将包括离子种类两者，例如H离子、H2离子、H3离子，和He4尚子。参考图7B，源152的替换实施例可包括气的第一和第二源，例如第一罐202和第二罐204，每个馈送各室202A、204A。根据该实施例，各室202、204A两者包括，从各罐202、204接收气并产生两个分开的等离子体体(第一等离子体和第二等离子体)所需的磁体、灯丝、反射体、能量源等。从而，包括第一种类的离子的等离子体的第一等离子体可在第一室202A内产生，而包括不同的第二种类的离子的等离子体的第二等离子体可在第二室204A内产生。如上所述，本领域技术人员将理解需要相当多的时间将室从冷开始逐渐上升(ramp up)到合适产生高密度等离子体的状态。实际上，设置时间包括调整离子种类，以及磁体、灯丝、反射体、能量源等，必须都上升并停留在用于等离子体生成的合适情况下。如此处将进一步讨论的，当单室202A被用来产生(包含离子种类两者)的单等离子体时，只有一个设置时间(可包括相关联的记忆效应)，而没有在从一个种类的离子切换到另一个上的时间损失。当多室202A、204A被采用，每个室可被同时上升并且每个可同时产生等离子体。同样，只有一个有效设置时间(两 个室平行设置)，而没有在从一个种类的离子切换到另一个上的时间损失(消除了与上升有关的延迟，包括记忆效应)。这允许在离子注入期间将不同种类的离子快速分发给半导体晶片120，从而导致显著的成本节约的优点，以下结合要已被呈现的系统150的其它方面将进一步讨论。源152与系统150的下一阶段,加速系统170,相通。源156的输出(组合的等离子体或者两个分开的等离子体)与加速器系统170的输入(或进口)172相通。加速器系统170沿着从源152的初始轴，A0，同时加速来自第一和第二等离子体的第一和第二种类离子更具体而言，加速器系统170包括任何数量的电极，例如示出了两个这样的点击208、210。电极208、210之间的适当的电压电势(其可在数十到数百千伏范围内)将导致来自第一和第二等离子体的第一和第二种类的离子加速朝向并穿过分析器磁体180。分析器磁体180改变来自等离子体的离子的轨迹。离子的轨迹的改变取决于各种因素，包括由分析器磁体180产生的磁场强度、离子的质荷比、离子通过磁体180时的加速度大小等等，这都是本领域已知的。加速器系统170向第一和第二等离子体两者施加(给定大小的)相同电场，从而将各第一和第二种类离子加速到展示不同动量的速度。事实上，想起第一和第二等离子体是在分开的体中的单个等离子体体中，一旦它们在加速器系统170中，向全部离子(包括例如H离子、H2离子、H3离子，和He4离子)施加电场。这些类型的离子的每个是不同物质，并且因此每个类型的离子将通过分析器磁体180获得不同的动量(无论是否不同速度)。分析器磁体180向第一和第二种类离子两者施加给定磁场。由于不同种类例子具有不同动量，给定磁力通过不同量改变各第一和第二种类离子的轨迹。这样，分析器磁体180改变来自第一等离子体的第一种类离子的轨迹，产生沿着与初始轴AO横切的第一轴Al的至少一个第一离子束。同时，分析器磁体180改变来自第二等离子体的第二种类离子的轨迹，产生沿着与初始轴AO和第一轴Al横切的第二轴A2的至少一个第二离子束。即使在一个种类，例如氢离子内，原子之间也可能有不同数量的原子粘合，并因此导致H原子、4原子和H3原子每个具有不同的动量。类似地，He4离子将具有不同于氢离子的动量。因此，H离子、H2离子、H3离子，和He4离子在不同轨迹上离开分析器磁体180。作为示例的目的，假设用于注入半导体晶片120的所希望的离子种类是H2离子和He4离子，设置电场、磁力使得H2离子获得沿着第一轴Al的轨迹而He4离子获得沿着第二轴A2的轨迹。系统150包括波束处理系统250，操作用于同时将第一和第二离子束引导半导体晶片120，使得第一和第二种类的离子轰击半导体晶片120的注入表面121以在那里创建剥落层122。波束处理系统250包括质量分辨率系统252，其包括一些狭缝，至少一个狭缝的每种离子被传递到半导体晶片120。在所示的示例中，有两个这样的狭缝，252A和252B。放置狭缝252A以允许第一离子束沿着轴Al行进以通过那里。放置狭缝252B以允许第二离子束沿着轴A2行进以通过那里。离子的没有被使用的其它轨迹导致各束终止到完全停止。与上述示例一致，沿着轴A3行进的束可能是A3。波束处理系统250也包括扫描器系统，其包括多个扫描器元件，在这个示例中示出了两个扫描器兀件254A、254B。第一扫描器兀件254A接收沿着第一轴Al的第一离子束，并在一个维度上(在一个平面中)将第一离子束扇形散开256A。类似地，第二扫描器元件254B接收沿着第二轴A2的第 二离子束并将第二离子束在类似维度上扇形散开256B。各扫描器元件254A、254B与各角度校正元件258A、258B相通。第一角度校正元件258A操作以接收被扇形散开的第一离子束256A并在基本垂直(或另选角度)于半导体晶片120的注入表面121的方向上将其重新引导260A。类似的，第二角度校正元件258B操作以接收被扇形散开的第二离子束256B并在同样基本垂直于(或另选角度)半导体晶片120的注入表面121的方向上将其重新引导260B。值得注意的是，第一和第二束260A、260B同时被传递到半导体晶片120，然而，如下面将要讨论的，它们可能不是同时地同步入射到半导体晶片120的注入表面121的位置，而是连续被入射到半导体晶片120的给定部分上。在这一点上，波束处理系统250可进一步包括一些加速机制(未示出)以加速至少以下之一:沿着Al的第一离子束、沿着A2的第二离子束、第一扇形散开了的离子束256A、第二扇形散开了的离子束256B、朝着半导体晶片120的第一重新引导的束260A、和第二重新引导的束260B。仅仅需要调节(通常是减少)一个离子束(每个离子种类一个)，使得每个所注入的种类所希望的剂量为扫描所需而正确地维持着，以完成最慢注入时间。各离子束能量通过为波束处理系统250内的每个离子束(经由前述加速机制)提供特定的且分开的离子加速力来维持(后置分析器磁体180)。
系统150还包括末端站190，末端站190操作以支撑并平移半导体晶片120，使得第一和第二种类的离子分开地并且连续地轰击注入表面121来在其中创建剥落层122。末端站190包括传输机构212，该传输机构准许半导体晶片120在适当方向平移或扫描(参见双向箭头)，使得相应的离子束描绘半导体晶片120并实现适当的目标剂量(每个种类一个剂量)。在替代末端站配置中，可以采用旋转工艺盘来旋转半导体晶片120穿过离子束，而不是图6中示出的半导体晶片的相对线性的平移。末端站190还操作以维持受控大气，在注入期间半导体晶片120在该受控大气内。优选地，该大气包括适当的真空、温度、湿度、洁净度等。关于此，末端站190包括与来自加速器系统170的输出相通的输入，由此离子束260A, 260B可被接收,但是受控大气不会丢失。末端站190操作以在第一离子种类260A注入期间，以及在第二离子种类260B后续注入期间，将半导体晶片120维持在受控大气内。并行注入两种不同种类离子(每个以选定的注入配方)的能力，节约了可观的时间，并减少了生产成本。此外，单个或多个室202A、204A在整个注入过程中操作，导致非常显著的成本和时间节约。尽管已具体地参考工具150的结构讨论了上述实施例，本领域技术人员将理解也可以向一个或多个过程施加创新方面。在这一点上，形成半导体结构的方法可包括:提供等离子体的第一源(第一等离子体)，其包括第一种类的离子；提供等离子体的第二源(第二等离子体)，其包括不同的第二种类的离子；将来自第一和第二等离子体的第一和第二种类的离子同时沿着初始轴加速；改变来自第一等离子体的第一种类离子的轨迹，从而产生沿着与初始轴横切的第一轴的至少一个第一离子束；改变来自 第二等离子体的第二种类离子的轨迹，从而产生沿着与初始轴和第一轴横切的第二轴的至少一个第二离子束；并同时将第一和第二离子束朝着半导体晶片引导，使得第一和第二种类的离子连续轰击半导体晶片的注入表面以在那里创建剥落层。该方法包括支撑并平移半导体晶片，使得第一和第二种类的离子，分开地且连续地轰击半导体晶片的注入表面以在那里创建剥落层。该方法可包括将半导体晶片平移通过第一离子束并接着将半导体晶片平移通过第二离子束。半导体晶片在注入期间被维持在受控大气中。该方法还包括沿着第一轴扇形散开第一离子束，成为扇形散开的第一离子束，并将来自第一轴的第一离子束重新引导到基本上垂直于(或另一选定入射角)半导体镜片的注入表面的方向。类似地，该方法还包括沿着第二轴扇形散开第二离子束，成为扇形散开的第二离子束，并将来自第二轴的第二离子束重新引导到基本上垂直于(或另一选定入射角)半导体镜片的注入表面的方向。尽管参照特定细节在此对各方面、特征，和实施例进行了描述，但是应当理解，这些细节仅仅是对更宽的原理和应用的说明。因此应当理解，对这些说明性实施例可作出许多修改，并且可构思出其它配置而不背离精神和由所附权利要求书所限定的范围。
权利要求
1.一种用于注入两个种类的离子的装置，其特征在于: 源，所述源同时产生包括第一种类的离子的第一等离子体和包括不同的第二种类的离子的第二等离子体； 加速器系统，所述加速器系统包括分析器磁体，它们合作以同时:(i)沿着初始轴加速来自所述第一和第二等离子体的第一和第二种类的离子，( )改变来自所述第一等离子体的所述第一种类的离子的轨迹，从而产生沿着与所述初始轴横切的第一轴的至少一个第一离子束，以及(iii)改变来自所述第二等离子体的所述第二种类的离子的轨迹，从而产生沿着与所述初始轴和所述第一轴横切的第二轴的至少一个第二离子束；以及 波束处理系统，操作用于同时将所述第一和第二离子束朝着半导体晶片引导，使得所述第一和第二种类的离子轰击所述半导体晶片的注入表面以在那里创建剥落层。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，来自所述第一和第二等离子体的所述第一和第二种类的离子是以下之一:混合成单个离子流；和分开的离子流。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括:末端站，操作以支撑并平移所述半导体晶片，使得所述第一和第二种类的离子分开地且连续地轰击所述半导体晶片的所述注入表面以在那里创建所述剥落层。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，以下的至少一个: 所述末端站平移所述半导体晶片通过所述第一离子束，且随后所述末端站平移所述半导体晶片通过所述第二离子束；以及 所述末端站操作以维持受控的大气，在注入期间所述半导体晶片被置于所述受控的大气内。
5.如权利要求1所 述的装置，其特征在于: 所述加速器系统向所述第一和第二等离子体这两者施加给定大小的电场，从而将各个第一和第二种类的离子加速到不同的速度；以及 所述分析器磁体系统向所述第一和第二种类的离子施加给定的磁场，从而按不同的量来改变各个第一和第二种类的离子的轨迹，以获得横切的第一和第二方向轴。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括: 第一扫描器元件，操作以接收沿着所述第一轴的第一离子束，并使所述第一离子束扇形散开；以及 第二扫描器元件，操作以接收沿着所述第二轴的第二离子束，并使所述第二离子束扇形散开。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括: 第一角度校正元件，操作以接收扇形散开的第一离子束并将所述第一离子束在选定的基本朝着所述半导体晶片的所述注入表面的方向上重新引导；以及 第二角度校正元件，操作以接收扇形散开的第二离子束并将所述第二离子束在选定的基本朝着所述半导体晶片的所述注入表面的方向上重新引导。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述波束处理系统还操作以加速以下至少一个:所述第一离子束、所述第二离子束、第一扇形散开的离子束、第二扇形散开的离子束、朝着所述半导体晶片的第一重新引导的束和第二重新引导的束。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述等离子体的源包括:与第一室相通的第一种类的原子和/或分子的源，所述第一室操作以从所述第一种类的原子和/或分子产生第一等离子体；以及 与第二室相通的第二种类的原子和/或分子的源，所述第二室操作以从所述第二种类的原子和/或分子产生第二等离子体。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，第一和第二种类的原子和/或分子的源是分开的气体容器。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述等离子体的源包括: 与一室相通的第一种类的原子和/或分子的源；以及 与所述室相通的第二种类的原子和/或分子的源， 其中所述室操作以从所述第一和第二种类的原子和/或分子产生所述第一和第二等离子体。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第一和第二种类的原子和/或分子的源是分开的气体容器。
13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一和第二种类的离子是从以下一组中获取的:硼、氢、氦。
14.一种用于形成半导体结构的方法，其特征在于: 提供第一等离子体的源，即第一等离子体，所述第一等离子体包括第一种类的离子； 提供第二等离子体的源 ，即第二等离子体，所述第二等离子体包括不同的第二种类的离子； 使来自所述第一和第二等离子体的所述第一和第二种类的离子沿着初始轴同时加速； 改变来自所述第一等离子体的所述第一种类的离子的轨迹，从而产生沿着与所述初始轴横切的第一轴的至少一个第一离子束； 改变来自所述第二等离子体的所述第二种类的离子的轨迹，从而产生沿着与所述初始轴和所述第一轴横切的第二轴的至少一个第二离子束；以及 同时将所述第一和第二离子束朝着半导体晶片引导，使得所述第一和第二种类的离子连续地轰击所述半导体晶片的注入表面以在那里创建剥落层。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括:支撑并平移所述半导体晶片，使得所述第一和第二种类的离子分开地且连续地轰击所述半导体晶片的注入表面以在那里创建剥落层。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括使所述半导体晶片平移通过所述第一离子束并接着使所述半导体晶片平移通过所述第二离子束。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括在注入期间使所述半导体晶片保持在受控的大气中。
18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括: 沿着所述第一轴使所述第一离子束扇形散开成已扇形散开的第一离子束；以及 沿着所述第二轴使所述第二离子束扇形散开成已扇形散开的第二离子束。
19.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括: 将所述第一离子束从所述第一轴重新引导到选定的方向，所述选定的方向基本上朝向所述半导体晶片的所述注入表面；以及 将所述第二离子束从所述第二轴重新引导到所述选定的方向，所述选定的方向基本上朝向所述半导体晶片的所述注入表面。
20.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一和第二种类的离子是从以下一组中获取的:硼、氢、氦。 ·
全文摘要
方法和装置提供了下列同时产生包括第一种类离子的第一等离子体和包括不同的第二种类的离子的第二等离子体的源(152)；包括分析器磁体(180)的加速器系统(170)，它们合作以同时(i)沿着初始轴(A0)加速来自第一和第二等离子体的第一和第二种类离子，(ii)改变来自第一等离子体的第一种类离子的轨迹，从而产生沿着与初始轴横切的第一轴(A1)的至少一个第一离子束，以及(iii)改变来自第二等离子体的第二种类离子的轨迹，从而产生沿着与初始轴和第一轴横切的第二轴(A2)的至少一个第二离子束；波束处理系统(250)，操作以同时将第一和第二离子束朝着半导体晶片(120)引导，使得第一和第二种类的离子轰击半导体晶片的注入表面(121)以在那里创建剥落层(122)。
文档编号H01J37/30GK103222027SQ201180055474
公开日2013年7月24日 申请日期2011年11月17日 优先权日2010年11月19日
发明者S·切瑞克德简 申请人:康宁股份有限公司