专利名称：用于半导体制造的部分注入方法
技术领域：
公开包括部分注入技术的用以制造半导体装置的方法。
背景技术：
通常，用以制造半导体存储器装置(例如动态随机存取存储器(DRAM))的方法由几个单元工艺所组成。该等单元工艺包括沉积、蚀刻及注入工艺等，以及传统上以一个晶片接一个晶片方式来实施。然而，很难达成均匀工艺结果。例如因为不可能精确地控制与该等单元工艺相关联的大量变数，所以很难在晶片的整个区域上获得叠层的均匀厚度以及蚀刻比及离子的均匀密度。因此，因不可预期或不精确地受控制工艺变数所造成的工艺错误是半导体装置制造的固有情况。
如所预期，工艺错误最后破坏所要制造的半导体装置的特性。举例来说，晶体管在整个晶片上经常无法维持一均匀临界电压。纵使在形成一栅极堆叠结构前经由一离子注入工艺的实施以在整个晶片上将该临界电压调整成为一致，该临界电压在后续工艺期间会变成不均匀，导致该临界电压在整个晶片上有不均匀的分布。
在一栅极绝缘层的后续形成中，在整个晶片上形成一具有不均匀厚度的氧化层以作为一栅极绝缘层。即使实施该离子注入工艺以给予该晶片具有一均匀临界电压，亦不可能在整个晶片上完成一均匀临界电压分布。
再者，当形成具有轻掺杂漏极(LDD)结构的源极/漏极区域时，在该栅极堆叠结构的形成后先注入低密度离子，以形成源极/漏极延扩张区域。随后，在该栅极堆叠结构的侧壁上形成一栅极间隔物，以及然后，注入高密度离子以形成深源极/漏极区域。然而，会有下列问题在整个晶片上以一不均匀厚度方式堆叠该栅极间隔物的氧化层及氮化层，以及甚至当使用一回蚀刻工艺时，亦不可能完成一均匀蚀刻比。因此，该栅极间隔物在该晶片上呈现一不均匀厚度。当使用该栅极间隔物作为一离子注入掩模以形成该等深源极/漏极区域时，无法避免对该晶片的部分临界电压产生不利影响。
为了解决上述不均匀工艺结果所造成的临界电压的不均匀分布问题，已提出一部分注入法。该部分注入法是一种在考虑后续工艺中临界电压的变化下将离子以不同密度注入一晶片的各区域中的方法，其中该等离子作为杂质，亦即提供一临界电压调整的掺杂剂。
图1是描述一传统部分注入法的图式。依据所要注入的掺杂剂离子的密度将一晶片100分割成多个区域。更特别地，依据一越过该晶片的中心的分界线110，将该晶片100分割成一在该分界线110的上侧的上区域120及一在该分界线110的下侧的下区域130。在此，应该知道术语“上”及“下”为了有关图1的晶片结构的容易说明所使用，以及并非想要用以限制其间的位置关系。
将了解到当情况需要时，可将该晶片分割成三个或更多区域。在考虑后续工艺中的临界电压变化下将具有不同密度的离子注入各该等分割区域(亦即，该上及下区域120及130)中。例如当预期在后续工艺期间降低该上区域120的临界电压时，以相对低于在一般注入工艺中所注入的离子的正常密度大概5％的密度来注入掺杂剂离子，藉此增加该上区域120的临界电压。相反地，当预期在后续工艺期间增加该下区域130的临界电压时，以相对高于该正常密度大概5％的密度来注入掺杂剂离子，藉此减少该下区域130的临界电压。尽管在后续工艺中的临界电压变化，此能使该晶片100的上及下区域120及130达成一均匀临界电压分布。
图2是描述藉由该传统部分注入法所注入的掺杂剂离子的密度分布的曲线图。该曲线图的横坐标表示该晶片100的沿着线II-II′所测量的长度，其与该晶片100的分界线110相交。该横坐标的原点表示在该圆形晶片100的周边上的一点，以及该横坐标的右端表示该晶片100的周边的相对点，其显示为图1中的平坦区。再者，一虚线110a表示图1的分界线110。在该虚线110a的左侧的区域表示该晶片100的上区域120，以及在该虚线110a的右侧的区域表示该晶片100的下区域130。该曲线图的纵坐标表示一TW信号(terma-wave(TW)signal)，该TW信号与在一晶片中所注入的掺杂剂离子的密度成比例。因此，可藉由测量该TW信号以知道在该晶片100中所注入的掺杂剂离子的密度分布。从上面有关于图1所述的说明，可清楚了解在该晶片100的上区域120中所注入的掺杂剂离子的密度相对较低，以及在该晶片100的下区域130中所注入的掺杂剂离子的密度相对较高。
虽然上述传统部分注入法在该晶片的整个各区域上可去除该临界电压的不均匀至某种程度，但是当调整在各该等区域间的分界线上的掺杂剂离子的密度时，会有一个限制。亦即，很难调整在图1中所述的晶片100的分界线110附近的掺杂剂离子的密度。如在图2的曲线图中所清楚描述，该等掺杂剂离子的密度在该分界线110附近并非是固定的，而是慢慢地从该上区域120朝该下区域130增加。该密度的斜率以在图2的曲线图的虚线110a附近的一虚线200来表示，其中该虚线110a对应于该晶片100的分界线110。该虚线200仅依据在该晶片100中所注入的掺杂剂离子的密度来决定，以及无法自由地被调整。将可容易了解，该虚线200的斜率在该分界线110附近应该较高，以便在该分界线110所分割的各区域中的晶体管的特性间达成有大的差异。相反地，当希望减少该等晶体管的特性间的差异时，该虚线200的斜率在该分界线110附近应该是较低的。然而，该传统部分注入法无法提供对该虚线200的斜率(亦即，该等掺杂剂离子的密度)的自由调整。
发明内容
鉴于上述问题，公开一种部分注入法，其能允许在一分界线附近所注入的掺杂剂离子的密度分布的自由调整，以及能将一晶片分割成为对应于所要测量的半导体装置的物理特性的多个区域。
一种公开的部分注入法以不同密度将掺杂剂离子注入在一晶片中藉由一分界线所界定的多个区域中，该多个区域包括第一及第二区域，该方法包括界定第一注入区，该第一注入区是该第一区域除了该第一区域的靠近该分界线的一特定部分以外的剩余部分，界定一第二注入区，该第二注入区是该第二区域除了该第二区域的靠近该分界线的一特定部分以外的剩余部分，及界定一第三注入区，该第三注入区是该晶片除了该第一及第二注入区以外的剩余部分；以及以第一密度将掺杂剂离子注入该第一注入区，以不同于第一密度的第二密度将掺杂剂离子注入该第二注入区，及以第三密度将掺杂剂离子注入该第三注入区，该第三密度是一位于该第一密度与第二密度间的中间值。
优选地，该第一注入区可以具有一小于该第一区域一半的面积或更优选具有该第一区域约98％的面积。
优选地，该第二注入区可以具有一小于该第二区域一半的面积或更优选地具有该第二区域约98％的面积。
优选地，在该第一注入区中所注入的掺杂剂离子的第一密度可以低于在该第三注入区中所注入的掺杂剂离子的第三密度，以及在该第二注入区中所注入的掺杂剂离子的第二密度可以高于在第三注入区中所注入的掺杂剂离子的第三密度。
优选地，该第一密度可以低于该第三密度约5％，以及该第二密度可以高于该第三密度约5％。
优选地，在该第一与该第二区域间的分界线可以形成用以垂直地或水平地将该晶片分为二等分。
优选地，在该第一与该第二区域间的分界线可以形成用以将该晶片分割成一中心区域及一周边区域。
另一种公开的部分注入法以不同密度将掺杂剂离子注入在一晶片中藉由一圆形分界线所界定的一中心区域及一周边区域中，该方法包括界定一在一水平线的上侧的第一区域及一在该水平线的下侧的第二区域，该水平线是该圆形分界线的一切线；以第一密度注入掺杂剂离子至一第一注入区，该第一注入区是该第一区域除了该第一区域的靠近该水平线的一特定部分以外的剩余部分，以不同于第一密度的第二密度注入掺杂剂离子至一第二注入区，该第二注入区是该第二区域除了该第二区域的靠近该水平线的一特定部分以外的剩余部分，及以第三密度注入掺杂剂离子至一第三注入区，该第三注入区是该晶片除了该第一及该第二注入区以外的剩余部分，第三密度是一位于该第一与第二密度间的中间值；以及重复地注入该等离子，同时间歇地在360°的角度范围内旋转该晶片。
优选，可以实施该等离子的重复注入，同时间歇地旋转该晶片，直到使该晶片旋转超过至少360°的角度范围为止。
优选，在该等掺杂剂离子的注入期间可以间歇地使该晶片旋转小于180°的角度。
优选，该第一注入区可以具有该第一区域的约98％的面积。
优选，该第二注入区可以具有该第二区域的约98％的面积。
优选，在该第一注入区中所注入的掺杂剂离子的第一密度可以低于在该第三注入区中所注入的掺杂剂离子的第三密度，以及在该第二注入区中所注入的掺杂剂离子的第二密度可以高于在该第三注入区中所注入的掺杂剂离子的第三密度。
优选，该第一密度可以低于该第三密度约5％，以及该第二密度可以高于该第三密度约5％。
另一种部分注入法以不同密度将掺杂剂离子注入在一晶片中藉由一分界线所界定的多个区域中，该多个区域包括第一及第二区域，该方法包括界定一第一注入区，该第一注入区占据该第一区域的部分及该第二区域的靠近该分界线的一特定部分，及界定一等于该第二区域的第二注入区；以及以第一密度注入掺杂剂离子至该第一注入区，及以不同于第一密度的第二密度注入掺杂剂离子至该第二注入区。
优选，该第一注入区可以具有该第一区域的约110％的面积。
优选，在该第一注入区中所注入的掺杂剂离子的第一密度可以低于在该第二注入区中所注入的掺杂剂离子的第二密度。
优选，该第一密度可以低于该第二密度约5％。
优选，在该第一注入区中所注入的掺杂剂离子的第一密度可以高于在该第二注入区中所注入的掺杂剂离子的第二密度。
优选，该第一密度可以高于该第二密度约5％。
另一种部分注入法以不同密度将掺杂剂离子注入在一晶片中藉由一圆形分界线所界定的一中心区域及一周边区域中，该方法包括界定一在一水平线的上侧的第一区域及一在该水平线的下侧的第二区域，该水平线是该圆形分界线的一切线；界定一第一注入区，该第一注入区占据该第一区域的部分及该第二区域的靠近该分界线的一特定部分，及界定一等于该第二区域的第二注入区；以第一密度注入掺杂剂离子至该第一注入区，及以不同于第一密度的第二密度注入掺杂剂离子至该第二注入区；以及重复地注入该等离子，同时间歇地在360°的角度范围内旋转该晶片。
优选，可以实施该等离子的重复注入，同时间歇地旋转该晶片，直到使该晶片旋转超过至少360°的角度范围为止。
优选，在该等掺杂剂离子的注入期间可以间歇地使该晶片旋转小于180°的角度。
优选，该第一注入区可以具有该第一区域的约110％的面积。
优选，在该第一注入区中所注入的掺杂剂离子的第一密度可以低于在该第二注入区中所注入的掺杂剂离子的第二密度。
优选，在该第一注入区中所注入的掺杂剂离子的第一密度可以高于在该第二注入区中所注入的掺杂剂离子的第二密度。
从下面配合附图的详细说明可更加清楚了解所公开的方法的上述及其它特征以及优点，其中图1是说明一传统部分注入法的图式；图2是描述藉由一传统部分注入法所注入的掺杂剂离子的密度分布的曲线图；图3是说明依据第一公开方法的一部分注入法的图式；图4是描述藉由依据第一公开方法的部分注入法所注入的掺杂剂离子的密度分布的曲线图；图5是说明第一公开方法的一替代部分注入法的图式；图6a至6d是说明依据第二公开方法的一部分注入法的图式；图7是描述藉由依据第二公开方法的部分注入法所注入的掺杂剂离子的密度分布的曲线图；图8是说明依据第三公开方法的一部分注入法的图式；图9是藉由依据第三公开方法的部分注入法所注入的掺杂剂离子的密度分布的曲线图；图10是说明依据第三公开方法的一替代部分注入法的图式；图11是说明依据第三公开方法在一分界线附近的密度分布的调整的曲线图；图12a至12d是说明依据第四公开方法的一部分注入法的图式；图13是描述藉由依据第四公开方法的部分注入法所注入的掺杂剂离子的密度分布的曲线图；以及图14a至14d是说明第四公开方法的一替代部分注入法的图式。
具体实施例方式
在下面描述中，应该知道术语“上”及“下”为了有关附图的晶片结构的容易说明所使用，以及并非想要用以限制其间的位置关系。
图3是说明依据第一公开方法的一部分注入法的图式。将一晶片300依据所要注入的掺杂剂离子的密度分割成多个区域。更特别地，依据一越过该晶片的中心的分界线310，将该晶片300分割成一在该分界线310的上侧的第一区域320及一在该分界线310的下侧的第二区域330。当然，自然地可了解到本实施例依据越过该晶片300的中心的分界线310将该晶片300等分成该第一及该第二区域320及330，然而此仅是示范用，以及当情况需要时，可向上或向下移置该分界线310。在另一情况中，该分界线310可以朝垂直方向而非图1所示的水平方向延伸，或者可以倾斜地设置。
在将该晶片300分割成该第一及第二区域320及330之后，在该第一区域320的部分中界定一第一注入区350。该第一注入区350具有一藉由在该第一区域320的靠近该分界线310的一特定部分中所注入的掺杂剂离子的密度分布所决定的面积。在本实施例中，该第一注入区350的面积是该第一区域320的面积的约98％。在此，该第一区域320的剩余面积对应于靠近该分界线310的特定部分。更特别地，依据位于该分界线310上方的虚线340，将该第一区域320分割成一在该虚线340的下侧的靠近该分界线310的区及一在该虚线340的上侧的与该分界线310隔开的区。使用在该虚线340的上侧的与该分界线310隔开的区以作为该第一注入区350。
同样地，在该第二区域330的部分中界定一第二注入区370。该第二注入区370具有一藉由在该第二区域330的靠近该分界线310的一特定部分中所注入的掺杂剂离子的密度分布所决定的面积。在本实施例中，该第二注入区370的面积是该第二区域330的面积的约98％。在此，该第二区域330的剩余面积对应于靠近该分界线310的特定部分。更特别地，依据位于该分界线310下侧的虚线360，将该第二区域330分割成一在该虚线360的上侧的靠近该分界线310的区及一在该虚线360的下侧的与该分界线310隔开的区。使用在该虚线360的下侧的与该分界线310隔开的区以作为该第二注入区370。
该晶片300的除了该第一及第二注入区350及370以外的靠近分界线310的剩余部分界定一第三注入区380。亦即，该第三注入区380以预定的距离从该分界线310延伸至该第一及第二区域320及330。
在依据该分界线310界定该第一及第二注入区350及370(藉由排除靠近该分界线310的特定部分来界定)以及在该第三注入区380(作为该排除部分)后，藉由一离子注入掩模对该第一、第二及第三注入区350、370及380实施一用于临界电压调整的离子注入工艺。传统上，相继在该第一、第二及第三注入区350、370及380实施离子注入工艺。在本实施例中，以正常密度将掺杂剂离子注入该第三注入区380，同时以低于及高于该正常密度的不同密度将掺杂剂离子分别注入该第一及第二注入区350及370。在此，在该第三注入区380中所注入的掺杂剂离子的正常密度对应于在一般注入工艺而非一部分注入的情况中所注入的掺杂剂离子的密度。
作为一用于临界电压调整的离子注入工艺的范例，当希望增加该第一区域320的临界电压以超过一预定水平及减少该第二区域330的临界电压以低于一预定水平时，该第一区域320需要补偿在后续工艺中其临界电压的减少，同时该第二区域330需要补偿在后续工艺中其临界电压的增加。对此，在该第一注入区350中所注入的掺杂剂离子的密度必须低于在该第三注入区380所注入的掺杂剂离子的正常密度。相反地，在该第二注入区370中所注入的掺杂剂离子的密度必须高于在该第三注入区380所注入的掺杂剂离子的正常密度。更特别地，虽然可依据所期望临界电压值来改变所注入的掺杂剂离子的密度，但是决定在该第一注入区350中所注入的掺杂剂离子的密度低于在该第三注入区380中所注入的掺杂剂离子的密度约5％，同时决定在该第二注入区370中所注入的掺杂剂离子的密度高于在该第三注入区380中所注入的掺杂剂离子的密度约5％。藉由使用上述部分注入法以实施该离子注入工艺，可由改变该第一及第二注入区350及370的面积中的至少一者来调整该分界线310附近的掺杂剂离子的密度分布。
图4是描述藉由依据第一公开方法的部分注入法所注入的掺杂剂离子的密度分布的曲线图。该曲线图的横坐标表示沿着一与该晶片300的分界线310相交的线所测量的该晶片300的长度。在横坐标的中心的零值对应于该晶片300的分界线310，以及该零值的左及右侧分别表示该晶片300的第一及第二区域320及330。该曲线图的横坐标表示一TW信号，其与在该晶片300中所注入的掺杂剂离子的密度成比例。
如图4所示，相较于图2所示的传统部分注入法，使用图3的部分注入法以注入该等掺杂剂离子的结果可发现在该晶片300的分界线310附近的掺杂剂离子的密度快速地改变。亦即，一用以表示在该分界线310附近的掺杂剂离子的密度分布的虚线400的斜率是较高的。该虚线400的斜率可藉由改变该第一及第二注入区350及370的面积中的至少一者来调整。例如当希望增加该虚线400的斜率时，藉由朝该分界线310移置该等虚线340及360中的至少一者来增加该第一及第二注入区350及370的面积中的至少一者，其中该等虚线340及360界定该第一及第二注入区350及370的边界。相反地，当希望减少该虚线400的斜率时，藉由远离该分界线310移置该等虚线340及360中的至少一者来减少该第一及第二注入区350及370的面积中的至少一者。
图5是说明第一公开方法的一替代部分注入法的图式。
相较于有关图3所述的公开方法，依据一圆形分界线310a将一晶片300a分割成第一及第二区域。亦即，该第一区域是一在该圆形分界线310a内部的晶片300a的中心区域，以及该第二区域是一在该圆形分界线310a外部的晶片300a的周边区域。在此情况中，在一从该分界线310a向内移置有一预定距离的圆形虚线340a内界定一第一注入区350a，以及在一从该分界线310a向外移置有一预定距离的圆形虚线360a外界定一第二注入区370a。一在该第一与第二注入区350a及370a间的区是一第三注入区380a。除了上述差别以外，上述替代实施例相似于图3的第一实施例，以及因此，为了简化起见将省略其详细说明。
图6a至6d是说明依据第二公开方法的一部分注入法的图式。该部分注入法包含离子几次的注入，同时旋转一晶片600。首先，将该晶片600依据所要注入的掺杂剂离子的密度分割成多个区域。在本实施例中，依据一圆形分界线610将该晶片600分割成第一及第二区域。该晶片600的第一区域是一在该分界线610外侧的周边区域620，以及该晶片600的第二区域是一在该分界线610内侧的中心区域630。
接下来，将该晶片600定位至一标准位置。该标准位置如图6a所示，其中该晶片600的一平坦区610在该晶片的最下位置。在此方位中，在一从一标准虚线610a(作为该圆形分界线610的一切线)向上平行地移置有一预定距离的第一虚线640的上侧界定一第一注入区650。可决定该第一注入区650的面积为在该第一虚线640的上侧的区域的面积的约98％。同样地，在一从该标准虚线610a(作为该圆形分界线610的一切线)向下平行地移置有一预定距离的第二虚线660的下侧界定一第二注入区670。亦可决定该第二注入区670的面积为在该第二虚线660的下侧的区域的面积的约98％。在此情况中，该晶片600的除了该第一及第二注入区650及670以外的靠近该标准虚线610a的剩余部分界定一第三注入区680。亦即，该第三注入区680以预定距离从该标准虚线610a延伸至该第一及第二区。
在界定该第一、第二及第三注入区650、670及680之后，藉由一离子注入掩模对该第一、第二及第三注入区650、670及680相继地实施一用于临界电压调整的第一离子注入工艺。在此情况中，以一正常密度在该第三注入区680中注入掺杂剂离子，同时以高于及低于该正常密度的不同密度分别在该第一及第二注入区650及670中注入掺杂剂离子。在此，在该第三注入区680中所注入的离子的正常密度对应于在一般注入工艺而非该部分注入工艺的情况中所注入的掺杂剂离子的密度。
作为一用于临界电压调整的离子注入工艺的范例，当希望增加该第一区域620的临界电压以超过一预定水平及减少该第二区域630的临界电压以低于一预定水平时，该第一区域620需要补偿在后续工艺中其临界电压的减少，同时该第二区域630需要补偿在后续工艺中其临界电压的增加。对此，在该第一注入区650中所注入的掺杂剂离子的密度必须低于在该第三注入区680所注入的掺杂剂离子的正常密度。相反地，在该第二注入区670中所注入的掺杂剂离子的密度必须高于在该第三注入区680所注入的掺杂剂离子的正常密度。更特别地，虽然可依据所期望临界电压值来改变所注入的掺杂剂离子的密度，但是决定在该第一注入区650中所注入的掺杂剂离子的密度低于在该第三注入区680中所注入的掺杂剂离子的密度约5％，同时决定在该第二注入区670中所注入的掺杂剂离子的密度高于在该第三注入区680中所注入的掺杂剂离子的密度约5％。
参考图6b，在完成该第一离子注入工艺之后，使该晶片600顺时针(图6a中的箭头r1所示)旋转90°，促使该平坦区601处于该晶片600的最左位置。在此方位中，在相同于该第一离子注入工艺的工艺条件下实施一第二离子注入工艺。亦即，在该第一、第二及第三注入区650、670及680中相继地注入掺杂剂离子。决定在该第一注入区650中所注入的掺杂剂离子的密度低于在该第三注入区680中所注入的掺杂剂离子的密度约5％，同时决定在该第二注入区670中所注入的掺杂剂离子的密度高于在该第三注入区680中所注入的掺杂剂离子的密度约5％。
参考图6c，在完成该第二离子注入工艺之后，使该晶片600顺时针(图6b中的箭头r2所示)旋转90°，促使该平坦区601处于该晶片600的最上位置。在此方位中，在相同于该第一及第二离子注入工艺的工艺条件下实施一第三离子注入工艺。
参考图6d，在完成该第三离子注入工艺之后，使该晶片600顺时针(图6c中的箭头r3所示)旋转90°，促使该平坦区601处于该晶片600的最右位置。在此方位中，在相同于该第一、第二及第三离子注入工艺的工艺条件下实施一第四离子注入工艺。
在完成该第四离子注入工艺之后，使该晶片600顺时针(图6d中的箭头r4所示)旋转90°，促使该平坦区601回到该晶片600的原始最下位置。应该了解到虽然本实施例已描述该晶片600只旋转360°的角度范围，但是可藉由重复地旋转该晶片600以实施该第一至第四离子注入工艺。再者，取代间歇地以90°间隔旋转该晶片600，可以使该晶片600旋转小于90°或旋转于90°与180°之间。相应地，离子注入工艺的数目自然是以与该晶片600的旋转角度成比例关系增加或减少。
图7是描述藉由依据第二公开方法的部分注入法所注入的掺杂剂离子的密度分布的曲线图。将了解到在该晶片600的第一区域620中所注入的掺杂剂离子的密度高于在该晶片600的第二区域630中所注入的掺杂剂离子的密度。依据界定该第一及第二注入区650及670(亦即，从该标准虚线610a至该第一及第二虚线640及660的距离)的方式来决定该虚线700的斜率(表示在该第一与第二区域620及630间的界面上(亦即，在该分界线610的附近)的掺杂剂离子的密度分布)。在该第一或第二虚线640或660与该标准虚线610a间的距离越短，则该等虚线700的斜率越高。相反地，在该第一或第二虚线640或660与该标准虚线610a间的距离越远，则该等虚线700的斜率越低。
图8是说明依据第三公开方法的一部分注入法的图式。将一晶片800依据所要注入的掺杂剂离子的密度分割成多个区域。更特别地，依据一越过该晶片的中心的分界线810，将该晶片800分割成一在该分界线810的上侧的第一区域820及一在该分界线810的下侧的第二区域830。一第一注入区850占据该第一区域820的部分及该第二区域830的一靠近该分界线810的特定部分。该第一注入区850的边界藉由虚线840来表示。该第一注入区850的面积依据在该分界线810附近的掺杂剂离子的密度分布来决定。在本实施例中，决定该第一注入区850的面积为该第一区域820的面积的约110％。一第二注入区860具有相等于该第二区域830的面积。因此，该第一注入区850的部分与该第二注入区860的部分重叠，藉此产生一重叠区855。该重叠区855位于靠近该分界线810的第二区域830中。
在界定该第一及第二注入区850及860之后，藉由一离子注入掩模在该第一注入区850中先注入掺杂剂离子，以及随后，将掺杂剂离子注入该第二注入区860中。结果，将离子两次注入该第一及第二注入区850及860的重叠区855中。在此情况中，在该第一注入区850中所注入的掺杂剂离子的密度低于在该第二注入区860中所注入的掺杂剂离子的密度。在本实施例中，在该第一及第二注入区850及860中所注入的掺杂剂离子间的密度差为约5％。
图9是藉由依据第三公开方法的部分注入法所注入的掺杂剂离子的密度分布的曲线图。将了解到在该第一区域820中所注入的掺杂剂离子的密度低于该第二区域830中所注入的掺杂剂离子的密度。再者，因为在该第一及第二区域820及830在该分界线810的附近重叠的状态下实施该离子注入工艺，所以一虚线900的斜率(表示在该分界线810附近的掺杂剂离子的密度分布)相对较低。当希望降低该虚线900的斜率时，应该增加该第一及第二注入区850及860的重叠区855的面积。
图10是说明依据第三公开方法的一替代部分注入法的图式。将一晶片1000依据所要注入的掺杂剂离子的密度分割成多个区域。更特别地，依据一越过该晶片的中心的分界线1010，将该晶片1000分割成一在该分界线1010的上侧的第一区域1020及一在该分界线1010的下侧的第二区域1030。一第一注入区1050具有相等于该第一区域1020的面积。一第二注入区1060占据该第二区域1030的部分及该第一区域1020的一靠近该分界线1010的特定部分。该第二注入区1060的边界藉由虚线1040来表示。该第二注入区1060的面积依据在该分界线1010附近的掺杂剂离子的密度分布来决定。在本实施例中，决定该第二注入区1060的面积为该第二区域1030的面积的约110％。因此，该第二注入区1060的部分与该第一注入区1050的部分重叠，藉此产生一重叠区1055。该重叠区1055位于靠近该分界线1010的第一区域1020中。
在界定该第一及第二注入区1050及1060之后，藉由一离子注入掩模在该第一注入区1050中先注入掺杂剂离子，以及随后，将掺杂剂离子注入该第二注入区1060中。结果，将离子两次注入该第一及第二注入区1050及1060的重叠区1055中。在此情况中，在该第一注入区1050中所注入的掺杂剂离子的密度低于在该第二注入区1060中所注入的掺杂剂离子的密度。在本实施例中，在该第一及第二注入区1050及1060中所注入的掺杂剂离子间的密度差为约5％。藉由使用上述部分注入法实施该离子注入工艺所获得的掺杂剂离子的密度分布相似于图9的曲线所示者。
图11是说明依据第三公开方法在该分界线附近的密度分布的调整的曲线图。可调整在该晶片的分界线附近的掺杂剂离子的密度分布，以提供一具有最低斜率的虚线1101、一具有中间斜率的虚线1102及一具有最高斜率的虚线1103。可藉由改变该第一及第二注入区的重叠区的面积来调整该虚线1102的斜率。该第一及第二注入区的重叠区的面积越大，则用以表示掺杂剂离子的密度分布的虚线的斜率越低。当该第一及第二注入区重叠有一大面积时，获得最低斜率的虚线1101，然而该第一及第二注入区重叠有一小面积时，获得最高斜率的虚线1103。
图12a至12d是说明依据第四公开方法的一部分注入法的图式。相似于先前所述的第二实施例，依据第四公开方法的部分注入法包含在一晶片1200的旋转期间的多个离子注入工艺。在本实施例中，将该晶片1200依据所要注入的掺杂剂离子的密度分割成多个区域。亦即，依据一圆形分界线1210，将该晶片1200分割成第一及第二区域。该晶片1200的第一区域是一在该圆形分界线1210外的周边区域1220，以及该晶片1200的第二区域是一在该圆形分界线1210内的中心区域1230。
接下来，将该晶片1200的一平坦区1201定位在最下位置。在此方位中，在一从一标准虚线1210a(作为该圆形分界线1210的一切线)向上平行地移置有一预定距离的虚线1240的上侧界定一第一注入区1250。在该标准虚线1210a的下侧界定一第二注入区1260。
在界定该第一及第二注入区1250及1260之后，藉由一离子注入掩模在该第一及第二注入区1250及1260中实施一用于临界电压调整的第一离子注入工艺。将该第一离子注入工艺分割成一相关联于该第一注入区1250的离子注入步骤及一相关联于该第二注入区1260的离子注入步骤。将具有不同密度的掺杂剂离子注入该第一及第二注入区1250及1260。决定在该第一注入区1250中所注入的掺杂剂离子的密度低于在该第二注入区1260中所注入的掺杂剂离子的密度。更特别地，虽然可依据期望临界电压值改变所注入的掺杂剂离子的密度，但是在该第一及第二注入区1250及1260中所注入的掺杂剂离子的密度差为约5％。
参考图12b，在完成该第一离子注入工艺之后，使该晶片1200顺时针(图12a中的箭头r1所示)旋转90°，促使该平坦区1201处于该晶片1200的最左位置。在此方位中，在相同于该第一离子注入工艺的工艺条件下实施一第二离子注入工艺。亦即，将该等掺杂剂离子注入该第一及第二注入区1250及1260，以便在该第一注入区1250中所注入的掺杂剂离子的密度低于在该第二注入区1260所注入的掺杂剂离子的密度约5％。
参考图12c，在完成该第二离子注入工艺之后，使该晶片1200顺时针(图12b中的箭头r2所示)旋转90°，促使该平坦区1201处于该晶片1200的最上位置。在此方位中，在相同于该第一及第二离子注入工艺的工艺条件下实施一第三离子注入工艺。
参考图12d，在完成该第三离子注入工艺之后，使该晶片1200顺时针(图12c中的箭头r3所示)旋转90°，促使该平坦区1201处于该晶片1200的最右位置。在此方位中，在相同于该第一、第二及第三离子注入工艺的工艺条件下实施一第四离子注入工艺。
在完成该第四离子注入工艺之后，使该晶片1200顺时针(图12d中的箭头r4所示)旋转90°，促使该平坦区1201回到其原始最下位置。应该了解到虽然本实施例已描述该晶片1200只旋转360°的角度范围，但是可藉由重复地旋转该晶片1200以实施该第一至第四离子注入工艺。再者，取代间歇地以90°间隔旋转该晶片1200，可以使该晶片1200旋转小于90°或旋转于90°与180°之间。相应地，离子注入工艺的数目自然是以与该晶片1200的旋转角度成比例关系增加或减少。
图13是描述藉由依据第四公开方法的部分注入法所注入的掺杂剂离子的密度分布的曲线图。一起参考图12a至12d，可了解到在该晶片1200的第一区域1220中的掺杂剂离子的密度高于在该第二区域1230中的掺杂剂离子的密度。依据界定该第一及第二注入区1250及1260的方式及该标准虚线1210a至该虚线1240间的距离(亦即，该第一及第二注入区1250及1260的重叠区的面积)来决定虚线1300的斜率(表示在该第一与第二区域1220及1230间的界面上(亦即，在该分界线1210附近)的掺杂剂离子的密度分布)。在该第一及第二注入区1250及1260的重叠区的面积越小，则该等虚线1300的斜率越高。相反地，在该第一及第二注入区1250及1260的重叠区的面积越大，则该等虚线1300的斜率越低。
图14a至14d是说明第四公开方法的一替代部分注入法的图式。除了界定第一及第二注入区1450及1460的方式以外，依据第四公开方法的部分注入法相似于图12a至12d所述的部分注入法。更特别地，依据一圆形分界线1410，将该晶片1400分割成一第一区域1420及一第二区域1430，其中该第一区域1420是一在该分界线1410外的周边区域，以及该第二区域1430是一在该分界线1410内的中心区域。
接下来，将该晶片1400的一平坦区1401定位在其最下位置。在此方位中，在一标准虚线1440(作为该圆形分界线1410的一切线)的上侧界定一第一注入区1450。在一从该标准虚线1440(作为该圆形分界线1410的一切线)向上平行地移置有一预定距离的虚线1410a的下侧界定一第二注入区1460。
在界定该第一及第二注入区1450及1460之后，藉由一离子注入掩模在该第一及第二注入区1450及1460中实施一用于临界电压调整的第一离子注入工艺。将该第一离子注入工艺分割成一相关联于该第一注入区1450的离子注入步骤及一相关联于该第二注入区1460的离子注入步骤。以不同密度将离子注入该第一及第二注入区1450及1460。亦即，决定在该第一注入区1450中所注入的掺杂剂离子的密度低于在该第二注入区1460中所注入的掺杂剂离子的密度。更特别地，虽然可依据期望临界电压值改变所注入的掺杂剂离子的密度，但是在该第一及第二注入区1450及1460中所注入的掺杂剂离子的密度差为约5％。
参考图14b，在完成该第一离子注入工艺之后，该晶片1400顺时针(图14a中的箭头r1所示)旋转90°，促使该平坦区1401处于该晶片1400的最左位置。在此方位中，在相同于该第一离子注入工艺的工艺条件下实施一第二离子注入工艺。亦即，将该等掺杂剂离子注入该第一及第二注入区1450及1460，以便在该第一注入区1450中所注入的掺杂剂离子的密度低于在该第二注入区1460所注入的掺杂剂离子的密度约5％。
参考图14c，在完成该第二离子注入工艺之后，该晶片1400顺时针(图14b中的箭头r2所示)旋转90°，促使该平坦区1401处于该晶片1400的最上位置。在此方位中，在相同于该第一及第二离子注入工艺的工艺条件下实施一第三离子注入工艺。
参考图14d，在完成该第三离子注入工艺之后，该晶片1400顺时针(图14c中的箭头r3所示)旋转90°，促使该平坦区1401处于该晶片1400的最右位置。在此方位中，在相同于该第一、第二及第三离子注入工艺的工艺条件下实施一第四离子注入工艺。
在完成该第四离子注入工艺之后，使该晶片1400顺时针(图14d中的箭头r4所示)旋转90°，促使该平坦区1401回到其原始最下位置。应该了解到虽然本实施例已描述该晶片1400只旋转360°的角度范围，但是可在重复地旋转该晶片1400的同时实施该第一至第四离子注入工艺。再者，取代间歇地以90°间隔旋转该晶片1400，可以使该晶片1400旋转小于90°或旋转于90°与180°之间。相应地，离子注入工艺的数目自然是以与该晶片1400的旋转角度成比例关系增加或减少。藉由使用上述部分注入法实施该离子注入工艺所获得的掺杂剂离子的密度分布相似于图9的曲线图所示者。
如同上述明显的描述，该等公开方法提供一种用以制造半导体装置的部分注入法，其包括下列步骤将一晶片依据所注入的掺杂剂离子的密度分割成多个区域；在该晶片的各区域中界定多个离子注入区，以便使该等离子注入区与各该等区域的分界线彼此隔离或者使该等离子注入区彼此重叠；以及对各该等离子注入区域实施离子注入工艺，藉此实现一用以表示在该晶片的各区域间的分界线附近的掺杂剂离子的密度分布的斜率的调整。
虽然已基于说明目的公开该等优选方法，但是本领域技术人员将了解到在不脱离此公开及所附权利要求的范围及精神内可实施各种修改、附加及取代。
权利要求
1.一种部分注入法，以不同密度将掺杂剂离子注入在一晶片中藉由一分界线所界定的多个区域中，该多个区域包括第一及第二区域，该方法包括界定一第一注入区，该第一注入区是该第一区域除了该第一区域的靠近该分界线的一特定部分以外的剩余部分，界定一第二注入区，该第二注入区是该第二区域除了该第二区域的靠近该分界线的一特定部分以外的剩余部分，及界定一第三注入区，该第三注入区是该晶片除了该第一及第二注入区以外的剩余部分；以及以第一密度将掺杂剂离子注入该第一注入区，以不同于第一密度的第二密度将掺杂剂离子注入该第二注入区，及以位于该第一密度与第二密度间的第三密度将掺杂剂离子注入该第三注入区。
2.如权利要求1所述的方法，其中该第一注入区具有该第一区域的约98％的面积。
3.如权利要求1所述的方法，其中该第二注入区具有该第二区域的约98％的面积。
4.如权利要求1所述的方法，其中在该第一注入区中所注入的掺杂剂离子的第一密度低于在该第三注入区中所注入的掺杂剂离子的第三密度，以及在该第二注入区中所注入的掺杂剂离子的第二密度高于在第三注入区中所注入的掺杂剂离子的第三密度。
5.如权利要求4所述的方法，其中该第一密度低于该第三密度约5％，以及该第二密度高于该第三密度约5％。
6.如权利要求1所述的方法，其中在该第一与该第二区域间的分界线形成用以垂直地或水平地将该晶片分为二等分。
7.如权利要求1所述的方法，其中在该第一与该第二区域间的分界线形成用以将该晶片分割成一中心区域及一周边区域。
8.一种部分注入法，以不同密度将掺杂剂离子注入在一晶片中藉由一圆形分界线所界定的一中心区域及一周边区域中，该方法包括界定一在一水平线的上侧的第一区域及一在该水平线的下侧的第二区域，该水平线是该圆形分界线的一切线；以第一密度注入掺杂剂离子至一第一注入区，该第一注入区是该第一区域除了该第一区域的靠近该水平线的一特定部分以外的剩余部分，以不同于第一密度的第二密度注入掺杂剂离子至一第二注入区，该第二注入区是该第二区域除了该第二区域的靠近该水平线的一特定部分以外的剩余部分，及以该第一与第二密度间的第三密度注入掺杂剂离子至一第三注入区，该第三注入区是该晶片除了该第一及该第二注入区以外的剩余部分；以及重复地注入该等离子，同时间歇地在360°的角度范围内旋转该晶片。
9.如权利要求8所述的方法，其中实施该等离子的重复注入，同时间歇地旋转该晶片，直到使该晶片旋转超过至少360°的角度范围为止。
10.如权利要求8所述的方法，其中在该等掺杂剂离子的注入期间间歇地使该晶片旋转小于180°的角度。
11.如权利要求8所述的方法，其中该第一注入区具有该第一区域的约98％的面积。
12.如权利要求8所述的方法，其中该第二注入区具有该第二区域的约98％的面积。
13.如权利要求8所述的方法，其中在该第一注入区中所注入的掺杂剂离子的第一密度低于在该第三注入区中所注入的掺杂剂离子的第三密度，以及在该第二注入区中所注入的掺杂剂离子的第二密度高于在该第三注入区中所注入的掺杂剂离子的第三密度。
14.如权利要求13所述的方法，其中该第一密度低于该第三密度约5％，以及该第二密度高于该第三密度约5％。
15.一种部分注入法，以不同密度将掺杂剂离子注入在一晶片中藉由一分界线所界定的多个区域中，该多个区域包括第一及第二区域，该方法包括界定一第一注入区，该第一注入区占据该第一区域的部分及该第二区域的靠近该分界线的一特定部分，及界定一等于该第二区域的第二注入区；及以第一密度注入掺杂剂离子至该第一注入区，及以不同于第一密度的第二密度注入掺杂剂离子至该第二注入区。
16.如权利要求15所述的方法，其中该第一注入区具有该第一区域的约110％的面积。
17.如权利要求15所述的方法，其中在该第一注入区中所注入的掺杂剂离子的第一密度低于在该第二注入区中所注入的掺杂剂离子的第二密度。
18.如权利要求17所述的方法，其中该第一密度低于该第二密度约5％。
19.如权利要求15所述的方法，其中在该第一注入区中所注入的掺杂剂离子的第一密度高于在该第二注入区中所注入的掺杂剂离子的第二密度。
20.如权利要求19所述的方法，其中该第一密度高于该第二密度约5％。
21.一种部分注入法，以不同密度将掺杂剂离子注入在一晶片中藉由一圆形分界线所界定的一中心区域及一周边区域中，该方法包括界定一在一水平线的上侧的第一区域及一在该水平线的下侧的第二区域，该水平线是该圆形分界线的一切线；界定一第一注入区，该第一注入区占据该第一区域的部分及该第二区域的靠近该分界线的一特定部分，及界定一等于该第二区域的第二注入区；以第一密度注入掺杂剂离子至该第一注入区，及以不同于第一密度的第二密度注入掺杂剂离子至该第二注入区；以及重复地注入该等离子，同时间歇地在360°的角度范围内旋转该晶片。
22.如权利要求21所述的方法，其中实施该等离子的重复注入，同时间歇地旋转该晶片，直到使该晶片旋转超过至少360°的角度范围为止。
23.如权利要求21所述的方法，其中在该等掺杂剂离子的注入期间间歇地使该晶片旋转小于180°的角度。
24.如权利要求21所述的方法，其中该第一注入区具有该第一区域的约110％的面积。
25.如权利要求21所述的方法，其中在该第一注入区中所注入的掺杂剂离子的第一密度低于在该第二注入区中所注入的掺杂剂离子的第二密度。
26.如权利要求21所述的方法，其中在该第一注入区中所注入的掺杂剂离子的第一密度高于在该第二注入区中所注入的掺杂剂离子的第二密度。
全文摘要
在此公开一种用以制造半导体装置的部分注入法。该方法包括以不同密度将掺杂剂离子注入在一晶片中藉由一分界线所界定的多个晶片区域中，其中该多个晶片区域包括第一及第二区域。在该方法中，界定第一、第二及第三注入区。该第一注入区是该第一区域除了该第一区域的靠近该分界线的一特定部分以外的剩余部分，该第二注入区是该第二区域除了该第二区域的靠近该分界线的一特定部分以外的剩余部分，以及该第三注入区是该晶片除了该第一及第二注入区以外的剩余部分。然后，以第一密度将掺杂剂离子注入该第一注入区，以不同于第一密度的第二密度将掺杂剂离子注入该第二注入区，以及以第三密度将掺杂剂离子注入该第三注入区，其中该第三密度是一在该第一与第二密度间的中间值。
文档编号H01L21/265GK1835190SQ200510099040
公开日2006年9月20日 申请日期2005年9月5日 优先权日2005年3月17日
发明者卢俓奉, 孙容宣, 李民镛 申请人:海力士半导体有限公司