专利名称：离子植入设备及利用该设备植入离子的方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体装置；尤其涉及用以调整晶体管参数为一致的离子植入器及使用其的植入方法。
背景技术：
通常地，一晶体管形成方法包括数个步骤。首先，第一栅结构被形成于一基板上，且一栅间隔(spacer)被形成于栅结构的二侧壁上。其后，一用以调整一临界电压的离子植入过程被施加至置于栅结构与栅间隔底下的基板的预定区域且接着，用以形成源极/漏极的另一离子植入过程被施加。
然而，此晶体管形成方法有一问题，晶体管未均匀地被形成于一晶圆的整个区域上。例如一掩模过程与一蚀刻过程被需要以形成栅间隔，且在栅间隔形成中，难以得到栅间隔的均匀长度。对一栅结构过程的每次施加也难以得到与堆叠层在栅结构中得到均匀性。而且，在离子植入过程中，非均匀性被呈现于晶圆中心与晶圆边缘间。
图1为显示一传统的离子植入器的示意图。如图所示，离子植入器包括四极磁组件11、X扫描器12、束平行器13、加速器14与晶圆15。四极磁组件11作为发散且聚集自一离子束源所传输的一离子束的一角色且包括四极磁用以在四极磁间所创造的一内部空间极产生磁场。而且，四极磁组件11配置有第一磁分组件11A与第二磁分组件11B，其每一个具有两个南(S)极和两个北(N)极。
X扫描器12用以偏转通过四极磁组件11的离子束至X轴，因此帮助离子束在X轴方向被均匀地植入。通过X扫描器12的离子束被扫瞄至X轴方向。其次，离子束通过束平行器13用以将离子束平行植入以相对于晶圆15给予方向性。其后离子束通过加速器14。其中，加速器14作为对离子束提供足以到达晶圆15的高水平能量的角色。在此情形中，离子植入过程使用以上描述的离子植入器以一均匀方式被实施，一晶体管参数被散布如图2所示。
图2为显示当一传统离子植入器被使用时晶体管参数在一晶圆的中心与边缘散布的散布图。此时，散布图通过分析基于测量晶格结构中的劣化程度的一热波测量方法所推断晶圆中所植入离子的剂量而得到。
如图所示，所植入离子的剂量在边缘较高于中心，且此结果意味着所植入离子的剂量在晶圆中心与边缘并不均匀。例如，被用以推断在晶圆中心植入离子的剂量的测量的热波值在从939至944的范围，而在晶圆边缘的测量的热波值在从944到949的范围。
此非均匀散布产生自一晶体管的一临界电压与其它被不同设定于晶体管间的电参数，其由不同因素所造成用以阻碍晶圆均匀性。例如在晶圆中心的晶体管的临界电压是低的，而在晶圆边缘的晶体管的临界电压是高的。该非均匀性问题在一200mm晶圆中与甚至在一300mm晶圆中被预期是严重的。
为解决该非均匀性问题，人民试图通过控制离子植入配方消除介于晶圆中心与边缘之间的均匀度差异。例如，当晶圆中心与晶圆边缘分别具有晶体管的低临界电压与晶体管的高临界电压时，晶圆的中心区域被植入增加的剂量且晶圆的边缘区域被植入减少的剂量。
然而，此种离子植入方式在晶圆边缘造成晶体管的非常高的临界电压，因为难以在单一晶圆中以不同需求浓度植入离子杂质。即，虽然通过控制离子植入配方有可能调整晶体管参数，但难以在需要的区域改善晶体管特性。因此，有必要在对应于整个晶圆的不同均匀状态开发调整晶体管参数成为均匀的离子植入方法。
发明内容
因此，本发明的一目的为提供一离子植入器，用以等化因晶圆中的均匀度差异所造成的晶体管参数的不同水平及使用该离子植入器的方法。
依据本发明的另一观点，提供一种用以将离子植入晶圆的设备，包括第一四极磁组件，用以聚焦自一离子束源所传输的离子束；扫描器，用以偏转在X轴方向与Y轴方向所传输的离子束；第二四极磁组件，用以聚集并发散在X轴与Y轴方向通过扫描器的离子束；以及束平行器，用以同步于第二四极磁组件旋转离子束，因此将离子束植入晶圆。
依据本发明的另一观点，提供一种离子植入方法，包括步骤在晶圆中心通过使用四极磁组件用以聚集与发散通过扫描器的离子束特意地重叠垂直离子束与水平离子束。
本发明的以上与其他目的与特征结合所给的较佳实施例结合附图的描述将变得容易了解，其中图1为在一传统离子植入器中通过离子束的示意图。
图2为显示当一传统离子植入器被使用时，在一晶圆中心与边缘的晶体管参数的散布图。
图3为依据本发明的离子植入器的示意图。
图4A为图示依据本发明第二四极磁组件的第一磁分组件的四个磁极的排列。
图4B为图示依据本发明第二四极磁组件的第二磁分组件的四个极磁的排列。
图5A为图示说明依据本发明通过第一磁分组件的离子束聚焦操作。
图5B为图示说明依据本发明通过第二磁分组件的离子束聚焦操作。
图6A为图示依据本发明当第二四极磁组件的第一磁分组件操作而第二四极磁组件的第二磁分组件停止操作时的离子植入状态。
图6B为图示依据本发明当第二四极磁组件的第一磁分组件停止操作而第二四极磁组件的第二磁分组件操作时的子植入状态。
图6C为图示说明依据本发明与第一磁分组件及第二磁分组件同步的离子植入方法。
图7为一散布图显示依据本发明在晶圆中心的晶体管参数。
图8为依据本发明显示当一非均匀晶圆的中心通过使用第二四极磁组件被特意以一高剂量植入时，关于晶体管参数的散布图。
具体实施例方式
依据本发明的一较佳实施例用于晶体管参数均匀性的离子植入器与使用离子植入器的离子植入方法将参考附图被详细描述。
图3为图示依据本发明的离子植入器。
如图所示，离子植入器包括第一四极磁组件21、X/Y扫描器22、第二四极磁组件23、束平行器24与晶圆25。
第一四极磁组件21作为聚焦自离子束源所传输的离子束的角色且在四个极磁之间的内部空间极产生磁场。特别地，第一四极磁组件21包括第一磁分组件21A与第二磁分组件21B，其每一个具有两个南(S)极S1与S2及两个北(N)极N1与N2。
X/Y扫描器22作为快速地偏转在X轴方向与Y轴方向通过第一四极磁组件21的离子束，因此在X轴与Y轴两个方向允许离子束被植入晶圆25的整个表面。
例如，通过第一四极磁组件21的离子束因X/Y扫描器22变得垂直地与水平地偏转。此时，X/Y扫描器22可为一机械式、一电子式或此二种型式的组合。例如在一电子式扫描器中，当一正偏压被加至一半球型电极，被充正电的离子束因所施加的正偏压被排斥。假如电极被施加负偏压，离子束被吸引至电极。假如这些步骤高速重复，例如以大约1KHz频率，则离子束通过X/Y扫描器22被连续植入。
其次，通过X/Y扫描器22植入的离子束经由第二四极磁组件23在垂直与水平方向接受力量。即，通过X/Y扫描器22的离子束通过被减小与聚集而变得集中且结果，离子束的均匀性被改善。例如，离子束当通过第二四极磁组件23的一磁分组件时延伸至X轴方向用以X轴转换且当通过第二四极磁组件23的另一磁分组件时延伸至Y轴方向用以X轴转换。
其后，通过第二四极磁组件23的离子束被传输至束平行器24。此时，依据离子束在X轴与Y轴中的转换，束平行器24以旋转式被配置以确保离子束的均匀性。旋转式束平行器24被使能以同步于第二四极磁组件23每大约360°或每大约90°旋转。接着，离子束达到晶圆25，因此执行离子植入过程。
在本图中，相似于第一四极磁组件21，第二四极磁组件23作为在介于四磁极间的一内部空间极产生磁场的角色。而且，第二四极磁组件23包括第一磁分组件23A与第二磁分组件23B，其每一个被限定以四个磁极。特别地，第一磁分组件23A具有第一S极S11A、第二S极S22A、第一N极N11A与第二N22A，且第二磁分组件23B具有第一S极S11B、第二S极S22B、第一N极N11B与第二N极N22B。此时，第二四极磁组件23的四个磁极的每一个，即第一磁分组件23B的第一至第四磁极S11A、S22A、N11A与N22B以及第二四极磁组件23B的第一至第四磁极S11B、S22B、N11B与N22B，大于第一四极磁组件21的四个磁极S1、S2、N1与N2的每一个，以发散通过X/Y扫描器22所散布的离子束。
以下，注意的是描述于图3的相同参考数字被用于以下所提供的不同图式中的相同配置元件。
图4A为图示依据本发明第二四极磁组件的第一磁分组件的四个磁极的排列。图4B为图示依据本发明第二四极磁组件的第二磁分组件的四个磁极的排列。
参考图4A，第二四极磁组件23的第一磁分组件23A包括第一S极S11A、第二S极S22A、第一N极N11A与第二N极N22A，其每一个具有一预定的内部空间极。在水平方向，即X轴方向，第一S极S11A与第一N极N11A构成第一组，且第二S极S22A与第二N极N22A构成第二组。第一组与第二组被安排在顶部与底部方向彼此面对。而且在垂直方向，即Y轴方向，第一S极S11A与第二N极N22A构成第三组，且第二S极S22A与第一N极N11A构成第四组，第三组与第四组被安排在左与右方向彼此面对。
即，第一S极S11A与第二S极S22A对角线地与一预定内部空间磁极被排列，此时第一N极N11A与第二N极N22A亦与一预定内部空间磁极被对角线地排列。
虽然未被说明，在第二四极磁组件23的第一磁分组件23A中，当一电动线圈被供应以电流一磁场自N磁极行至S磁极时，第一N极N11A与第二N极N22A彼此排斥，同时第一S极S11A与第二S极S22A彼此吸引。
参考图4B，第二磁分组件23B包括第一S极S11B、第二S极S22B、第一N极N11B与第二N极N22B，其每一个具有一预定内部空间极。在X轴方向，第一S极S11B与第二N极N22B构成第一组，而第一N极N11B与第二S极S22B构成第二组。此时，第一组与第二组被安排在顶部与底部方向彼此面对。在Y轴方向，第一S极S11B与第一N极N11B构成第三组，第二N极N22B与第二S极S22B构成第四组。此时，第三组与第四组被安排在左与右方向彼此面对。
即，第一S极S11B与第二S极S22B对角线地与一预定内部空间极被排列，此时第一N极N11B与第二N极N22B亦与一预定内部空间极被对角线地排列。另外地，注意的是第二磁分组件23B通过以顺时针方向旋转第一磁分组件23A而得到。
虽然未被说明，在第二四极磁组件23的第二磁分组件23B中，因为一电圈被供应以电流一磁场自N磁极行至S磁极，第一N极N11B与第二N极N22B彼此排斥，而第一S极S11B与第二S极S22B彼此吸引。
在以上所述四极磁组件23的配置下，通过X/Y扫描器22的离子束通过被朝向X轴与Y轴发散而被植入。
图5A为图示描述依据本发明通过第一四极磁组件聚焦离子束操作的示意图，图5B为图示描述依据本发明通过第二四极磁组件聚焦离子束操作的示意图。
参考图5A与5B，当离子束通过自第一磁分组件23A的每一个磁极所产生的磁场，离子束在垂直方向被聚集且发散至水平方向如图5A所示。相反地，当离子束通过自第四磁分组件23B的每一个磁极所产生的磁场，离子束在垂直方向被发散且在水平方向聚集如图5B所示。
如所描述，第二四极磁组件23的第一磁分组件23A与第二磁分组件23B引导离子束通过磁场且因此，在垂直与水平方向发散与聚集离子束。即，彼此面对的两个N极且彼此面对的两个S极聚集通过介于两个相同磁极间的一内部空间极的离子束，且当极性被相反地施加，离子束可被发散。
因此，依据本发明的离子植入通过使用一离子束被实施，该离子束通过同步化第一磁分组件23A与第二磁分组件23B而被聚集或发散。
图6A为图示依据本发明当第二四极磁组件的第一磁分组件操作且第二四极磁组件的第二磁分组件停止操作时的离子植入状态。图6B为图示依据本发明当第二四极磁组件的第一磁分组件停止操作且第二四极磁组件的第二磁分组件操作时的离子植入状态。
参考图6A，在仅有第一磁分组件23A操作情形，一离子束以一垂直方向，即Y轴方向被植入晶圆。另一方面，如图6B所示，在仅有第二磁分组件23B操作情形，一离子束以一水平方向，即X轴方向被植入晶圆。
图6C为图示依据本发明当第一磁分组件及第二磁分组件被同步时的情形。
如图所示，以垂直方向植入的离子束与以水平方向植入的离子束被部分重叠，即重叠部分对应于晶圆25的中心区域，且未重叠部分为晶圆25的边缘区域。此时，将第一磁分组件23A与第二磁分组件23B同步意味着第二磁分组件23B应聚集与分散离子束，在X/Y扫描器22对应的X轴与Y轴该离子束被散布于X轴与Y轴。作为此同步膨胀与冷缩(condensation)的结果，离子植入被均匀地执行。
图7为一散布图显示依据本发明在晶圆中心的晶体管参数。在此，散布图通过使用测量晶格结构中的劣化程度的热波测量方法分析剂量而得到。
如所示，热波测量方法指示剂量在晶圆的中心的散布高于晶圆的边缘。例如用以推断在晶圆的中心的剂量的所测量的热波值在从大约955至大约965的范围，在晶圆的边缘的热波值在从大约945至大约955的范围。
图8为图示当一非均匀晶圆的中心通过使用第二四极磁组件被特意以一高剂量植入时，晶体管参数的散布图。在此，散布图通过使用热波测量方法分析剂量而得到。
呈现剂量边缘高于中心的晶圆的中心(参考(A)部分)通过使用第二四极磁组件被特意施加以高水平剂量(参考(B)部分)。结果是晶体管参数被均匀散布于晶圆。例如晶体管参数，即测量的热波值，在晶圆中心与边缘均匀地从大约959至大约969变化。
依据以上所描述的本发明实施例，有可能通过使用第二四极磁组件得到离子植入过程的目标结果，且用于离子植入过程的离子束形状可以被改变以校正离子植入过程之前所得到的晶体管参数的非均匀散布。
为发散或聚集通过X/Y扫描器的离子束，另一四极磁组件，即第二四极磁组件除第一四极磁组件外被准备，且第二四极磁组件被配置以第一与第二磁分组件以因此旋转第二四极磁组件大约90°。
本发明的另一实施例，两个四极磁组件可于X/Y扫描器后被准备，且配置于后侧的四极磁组件之一可被旋转。
在如上述本发明这些实施例中，旋转式束平行器被使用；更特定地，旋转式束平行器可为在X轴具有一中空(以下参考为水平中空)及在Y轴具有另一中空(以下参考为垂直中空)的一交叉束平行器。即，交叉束平行器选择性地改变在X轴与Y轴两个方向的离子束的路径。例如，当扫描器扫瞄在X轴的离子束且第二四极磁组件发散与聚集在Y轴的离子束，离子束通过束平行器的垂直中空被移至Y轴。
而且，当四极磁组件在X/Y扫描器后被使用时，在X轴与Y轴被旋转的束平行器被使用。此时，对应于四极磁组件的同步，束平行器被旋转大约90°或大约360°。
而且，X/Y扫描器能够同步于第二四极磁组件扫瞄在X轴或Y轴的离子束，X/Y扫描器22可通过个别地将使用于一X扫描器的一电极与使用于一Y扫描器的一电极置入一长方形偏转器来构建。
在本发明实施例基础上，一额外的四极磁组件通过以不同剂量水平植入杂质提供在整个晶圆获得均匀临界电压的效果。
本发明包括关于韩国专利申请号KR 2004-0060737，在2004年7月31日申请于韩国专利局的主题，其全部内容通过引用被并入于此。
当本发明关于一些较佳实施例被描述，对本领域的技术人员是明显的，其各种改变与修改在不脱离以下权利要求所界定的发明精神与范围下可被实现。
主要元件符号说明11 四极磁组件12 X扫描器13，24 束平行器14 加速器21 第一四极磁组件11A，21A，23A 第一磁分组件11B，21B，23B 第二磁分组件22 X/Y扫描器23 第二四极磁组件15，25 晶圆
权利要求
1.一种用以将离子植入晶圆的设备，包括第一四极磁组件，用以聚焦自离子束源所传输的离子束；扫描器，用以偏转在X轴与Y轴方向所传输的离子束；第二四极磁组件，用以聚集与发散在X与Y轴方向通过扫描器的离子束；束平行器，用以同步于第二四极磁组件旋转离子束，因此将离子束植入晶圆。
2.如权利要求1的离子植入设备，其中第一四极磁组件与第二四极磁组件的每一个包括第一磁分组件与第二磁分组件，其每一个具有四个磁极，且第一磁分组件与第二磁分组件被分别配置于前侧与后侧。
3.如权利要求2的离子植入设备，其中第一磁分组件与第二磁分组件的每一个包括呈现对角对称的两个南(S)极的一组与两个北(N)极的一组。
4.如权利要求3的离子植入设备，其中第一磁分组件包括两个S极与两个N极的排列，其使离子束聚集于垂直方向且发散于水平方向。
5.如权利要求3的离子植入设备，其中第二磁分组件包括两个S极与两个N极的排列，其使离子束发散于垂直方向且聚集于水平方向。
6.如权利要求1的离子植入设备，其中晶圆同步于第二四极磁组件被旋转。
7.如权利要求1的离子植入设备，其中束平行器同步于第二四极磁组件以选自于大约360°与大约90°的角度被旋转。
8.如权利要求1的离子植入设备，其中束平行器为交叉束平行器。
9.如权利要求1的离子植入设备，其中扫描器同步于第二四极磁组件选择性地扫瞄在X轴方向与Y轴方向的离子束。
10.如权利要求1的离子植入设备，其中扫描器通过单独将用于在X轴方向的离子束扫描的电极与用于在Y轴方向的离子束扫描的另一电极置入一长方形容器而被构建。
11.一种离子植入方法，包括步骤在晶圆中心通过使用用以聚集与发散通过扫描器的离子束的四极磁组件特意重叠垂直离子束与水平离子束。
12.如权利要求11的离子植入方法，其中四极磁组件包括第一磁分组件与第二磁分组件，其每一个具有两个南(S)极与两个北(N)极。
13.如权利要求12的离子植入方法，其中第一磁分组件具有两个S极与两个N极的排列，其使离子束聚集于垂直方向且发散于水平方向。
14.如权利要求12的离子植入方法，其中第二磁分组件具有两个S极与两个N极的排列，其使离子束发散于垂直方向且聚集于水平方向。
全文摘要
公开一种离子植入设备与使用该离子植入设备植入离子的方法。用以将离子植入晶圆的离子植入器包括第一四极磁组件，用以聚焦自一离子束源所传输的离子束；扫描器，用以偏转在X轴与Y轴方向所传输的离子束；第二四极磁组件，用以聚集与发散在X与Y轴方向通过扫描器的离子束；束平行器，用以同步于第二四极磁组件旋转离子束，因此将离子束植入晶圆。
文档编号H01J37/317GK1728338SQ200410082180
公开日2006年2月1日 申请日期2004年12月31日 优先权日2004年7月31日
发明者卢径奉, 秦丞佑, 李民镛 申请人:海力士半导体有限公司