軸傾斜を用いて改善された大傾斜注入角度性能

专利摘要:
本発明は、従来達成できなかった角度の精度による大傾斜角注入のための方法を具える。幅および高さ次元を有するイオンビームは、複数の個々のビームレットから形成される。これらビームレットは、典型的に、これら２つの次元の一方において高い平行度を見せる。それ故に、角度誤差を最小化するため、ワークピースは、高い平行度を有する次元に実質的に垂直な軸について傾斜される。ワークピースは、その後、大きな傾斜角で注入され、ワークピースの表面に直交するラインの周りに回転される。このプロセスは、大きな傾斜注入が要求される全ての領域において行われるまで繰り返されることができる。
公开号:JP2011509504A
申请号:JP2010540796
申请日:2008-12-18
公开日:2011-03-24
发明作者:ガプタ アトゥル；シー；オルソン ジョセフ
申请人:ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド；
IPC主号:H01J37-317

专利说明:

[0001] イオン注入器は、半導体ウェーハの製造において一般に利用されている。イオン源は、ワークピースにその後方向付けられる、正電荷を有するイオンのビームを作り出すのに用いられる。イオンがワークピースに当たるとき、イオンは、これらイオンが衝突した領域においてワークピースの特性を変化させる。この変化は、ワークピースの特定の領域が、適切に「ドープされる」ことを可能にする。ドープ領域の構成は、ワークピースの機能性を規定し、導電性インターコネクトの使用を通して、これらワークピースは複雑な回路に変換される。]
[0002] 多くの用途において、イオンビームは、ワークピースに対し、このワークピースの平面に垂直な方向に当たる。図１は、３次元Ｘ，Ｙ，Ｚにおけるワークピース１００の代表的な方向を示す。多くの用途において、イオンビーム(図示せず)は、ワークピース１００に対し、Ｚ軸に実質的に平行な方向に方向付けられる。この方法において、イオンビームは、Ｘ軸およびＹ軸において、ワークピースに実質的に垂直である。イオンビームは、イオンビームレットのセットであると考えられ、各ビームレットは、ＸＺ平面において単一のラインを具える。ビームのすべてがワークピースに実質的に垂直であることが重要であるとともに、個々のビームレットのそれぞれも、ＸおよびＹ軸のいずれもの軸においてワークピースに垂直であるということも同じように重要である。図２ａは、複数のビームレット２１０から形成されるイオンビーム２００を示す。説明のために数本だけが示されているが、イオンビームは、任意数のビームレットからなることができる。この図において、ビームレット２１０の全ては互いに平行である。対照的に、図２ｂは、ワークピースに実質的に垂直なイオンビーム２５０を示す。しかしながら、その成分であるイオンビームレット２７０は、互いに平行ではなく、その結果として、これらビームレットのいくつかは、ワークピースに垂直ではない。] 図１ 図２ａ 図２ｂ
[0003] イオンビームが３次元の構成要素であるので、平行性は、種々の次元において存在する。例えば、イオンビームレットは、Ｘ次元(すなわち、ＸＺ平面)で平行とされることができる。この次元において、Ｙ次元におけるずれは考慮されない。同様に、イオンビームレットは、Ｙ次元(すなわちＹＺ平面)で平行とされることができ、Ｘ次元におけるずれは考慮されない。当業者にとって、イオンビームのイオンビームレットが、一の次元に直交する次元(すなわち高さ)における平行性を示すことなく、一の次元(すなわち幅)における平行性を見せることができるということは明らかである。この問題は従来良く知られていた一方で、ワークピース支持体の機械的な動きがワークピースの全ての部分を確実にビームに露光することから、重要であるとは考えられていなかった。]
[0004] 特許文献１は、参照することによりここに取り入れられ、イオンビームレット間で所望の平行度を維持する装置および方法を開示する。当業者であれば、平行性は、典型的に、磁石のような角度補正器を介して制御されることを認めるであろう。しかしながら、ビームレット平行性のための光学設定は、９０°以外の入射角で発生する可能性がある。これを補正するため、ワークピースは、Ｙ軸に平行なラインについて傾斜される。図３に示されるように、イオンビームは、角度補正器３３０から出る。角度補正器３３０によって作り出された磁場のために、イオンビーム３００のビームレット３１０は、互いに平行になる。しかしながら、それらの入射角は、ワークピース３２０に直交していない。これを修正するために、ワークピース３２０は、角度３４０でラインの周りに旋回される。この方法において、イオンビーム３００は、ワークピース３２０に垂直に当たる。] 図３
[0005] ある用途は、イオンビームがワークピースに大傾斜角のような９０°以外の入射角で当たることを要求する。一の実施形態において、ハロまたはポケット注入のような大傾斜注入は、ゲートデバイスの端部の下部にドーパントポケットを作り出すのに用いられる。図４は、基板４２０の上にゲート領域４１０を具える代表的なトランジスタ構造４００を示す。ソース領域４３０およびドレイン領域４４０は、ゲート領域４１０の両側に位置する。ソースおよびドレイン領域をゲート領域の端部の下方に拡張するために、イオンビームは、参照符合４５０ａおよび４５０ｂの矢印で示されるような大きな傾斜角で基板に激突する。この傾斜角は、典型的に、５〜６０度の範囲である。] 図４
[0006] この大傾斜角注入は、種々の次元においてワークピースを操作することによって得られる。図５は、従来技術における、これらステップを実行する好ましい方法を説明する。図５は、実質的にＸＹ平面に沿ったワークピース５００を示す。イオンビーム５１０は、Ｚ軸に実質的に平行であり、ワークピース５００に垂直である。上述したとおり、ワークピース５００は、Ｙ軸に平行なラインの周りに旋回され、イオンビームがワークピースに９０°で当たることを確実にする。大傾斜注入を達成するため、ワークピースは、その後、Ｘ軸に平行なラインの周りに旋回される。ワークピースは、その後、従来の方法で、イオンビーム５１０によって走査される。伝統的に、ビームは、静電的にまたは磁石を用いることによって、Ｘ方向の前後に走査され、ワークピースは、ビームに対してＹ方向に移動される。磁気または静電スキャンは、通常、高速走査と称され、機械スキャンは、低速走査と称される。代案は、高速走査をリボンビームで置き換え、かつ高速静電または磁気スキャンを、機械スキャン(２Ｄ機械スキャン)で置き換えることを含む。ワークピースが走査された場合、ワークピースは、図４に示されるように、４５０ａのような大傾斜角で注入される。] 図４ 図５
[0007] イオンを、図４に示される４５０ｂによって表される入射角で注入するために、ワークピースを再び回転させる必要がある。この場合、ワークピースは、ワークピースの表面に垂直なラインの周りに回転されるのが好ましい。１８０°の回転は、４５０ｂによって表される入射角を生じさせるのに必要とされる。] 図４
[0008] この３つの別個の軸の周りの動きの組み合わせは、ワークピースが、大傾斜角で注入されることを可能にする。上述した正確な動きにもかかわらず、±０．５度の範囲内での角度の精度を得ることは難しい。それ故に、６０°の注入角は、実際は５９．５°と６０．５°との間とすることができる。ジオメトリが寸法を減少させ続けるので、これら角度の各々、特に入射角の正確な制御を有することは、より重要になってきている。それ故に、従来のプロセスにおけるずれの量は、受け入れ難いほど高くなってきている。]
先行技術

[0009] 米国特許番号第6,437,350号公報]
発明が解決しようとする課題

[0010] 従来技術の問題は、本発明により解決される。本発明は、大傾斜角注入のための方法および装置を含み、結果として、従来得られなかった角度の精度をもたらす。]
課題を解決するための手段

[0011] 幅および高さ次元を有するイオンビームが複数の個別のビームレットで構成される。これらビームレットは、典型的に、これら二つの次元の一つでより正確に制御され、その結果、ビームレット間で高い平行度を示す。それ故に、角度誤差を最小化するため、半導体ワークピースのようなワークピースは、高い平行度を有する次元に、実質的に垂直なラインについて傾斜される。ワークピースは、その後、注入され、ワークピースの表面に直交するラインの周りに回転される。プロセスは、大傾斜注入が全ての所望の領域において実行されるまで繰り返されることができる。]
[0012] 一の実施形態において、ビームレットの方向は、イオンビームの幅に沿って高い平行度を示す。したがって、ワークピースは、幅に直交する軸について傾斜される。別の実施形態において、高い平行度は、イオンビームの高さに沿って発生する。この実施形態において、ワークピースは、高さに直交する軸について傾斜される。]
[0013] さらなる実施形態において、走査イオンビームが用いられる。このビームの幅は、要求された傾斜角に基づいて変化され、ビーム幅は、傾斜角が増加するにつれて減少する。]
[0014] さらなる実施形態において、ハロ注入および片面埋め込みストラップのようなワークピースの部分は、選択的に注入される。ウェーハは、高い平行度を有する次元に垂直な軸について傾斜される。ワークピースは、その後、イオンビームが当たるような位置にその位置を向けるよう操作される。]
図面の簡単な説明

[0015] 図１は、半導体ワークピースの方向を説明するのに用いられる座標系を示す。
図２ａは、複数のイオンビームレットを具えるイオンビームの第１の例を示し、図２ｂは、複数のイオンビームレットを具えるイオンビームの第２の例を示す。
図３は、従来技術において実行されていた、イオンビームレットの平行性を最大化するためのワークピースの動きを示す。
半導体デバイスおよび種々の大傾斜注入角の例を示す。
従来技術の大傾斜注入プロセスにおけるＸおよびＹ軸について傾斜されるワークピースを示す。
図６は、本発明を実施するのに好適なイオン注入器の概略図の例を示す。
図７ａ〜７ｄは、それぞれ、第１〜４プロセスステップ中に示されるような２つのトランジスタ構造の代表を含むワークピースを示す。
図８ａは、イオンビームレットに平行でかつ同一平面上にある理想的なイオンビームを示し、図８ｂは、イオンビームレットに平行であるが、同一平面上にないイオンビームを示す。
図９は、本発明に従うトレンチ構造の一つの壁の注入を示す。
図１０は、ソースドレイン拡張部を有するトランジスタの側面を示す。] 図１ 図１０ 図２ａ 図２ｂ 図３ 図６ 図７ａ 図７ｂ 図７ｃ 図７ｄ
実施例

[0016] 上述したとおり、半導体ウェーハのようなワークピースにイオンを注入するのには、イオンビームが用いられる。代表的なイオン注入器６００のブロック図が図６に示される。イオン源６１０は、ヒ素またはホウ素のような所望の種のイオンを発生する。これらイオンはビーム状に形成され、その後、ソースフィルタ６２０を通過する。ソースフィルタは、イオン源の近くに配置されるのが好ましい。ビーム中のイオンは、コラム６３０で所望のエネルギーレベルまで加速／減速される。開口部６４５を有する質量解析磁石６４０は、イオンビームから不要な成分を取り除くのに用いられ、結果として所望のエネルギーおよび質量特性を有するイオンビーム６５０が分割開口部６４５を通過する。] 図６
[0017] ある実施形態において、イオンビーム６５０はスポットビームである。このシナリオにおいて、イオンビームはスキャナ６６０、好ましくは静電スキャナを通過する。このスキャナは、イオンビーム６５０を屈折させて走査ビーム６５５を作り出し、個々のビームレット６５７は、走査源６６５から分岐する軌道を有する。ある実施形態において、スキャナ６６０は、走査装置と連通している分離した走査板を具える。走査装置は、走査板に適用される、振幅および周波数成分を有する正弦、鋸歯または三角の波形のようなスキャン電圧波形を作り出す。好適な実施形態において、走査波形は、典型的にほぼ三角波(一定の傾斜)に非常に近く、すべての位置で走査ビームをほぼ同じ時間だけ放置する。三角形からのずれは、ビームを均一にするのに用いられる。結果として得られる電場は、イオンビームを図６に示すように分岐させる。] 図６
[0018] 角度補正器６７０は、分岐するイオンビームレット６５７を実質的に平行な軌道を有するビームレットのセットに屈曲させるよう構成される。好ましくは、角度補正器６７０は、ギャップを形成するよう離れて配置される電磁コイルおよび磁極片を具え、イオンビームレットは、このギャップを通過する。コイルは、ギャップの中に磁場を作り出すよう電圧が印加され、加えられた磁場の強さおよび方向に従ってイオンビームレットが屈折される。磁場は、電磁コイルを通る電流を変化させることによって調整される。代案として、平行化レンズのような他の構造も、この機能を実行するのに利用されることができる。]
[0019] ビームスキャナ６６０および角度補正器６７０がプレートを含み、この間をイオンビームレットが通過するということを留意することは重要である。この配置のために、ビームは、プレートのセットの間に規定される平面内に厳重に制御されることができる。しかしながら、限定された制御は、上記平面に直交する次元において可能である。それ故に、角度補正器６７０に関し、プレートは、好ましくはＸＺ平面(図１の座標系によって規定される)内に存在するギャップを作り出すように間隔が空けられる。したがって、ビームレット制御は、この次元において最も厳格に制御され、個々のイオンビームレットがＸ次元において互いに平行となるよう、角度補正器が個々のイオンビームレットの方向を変えることを可能にする。個々のイオンビームレットは、Ｙ方向において制御されず、Ｘ次元におけるものよりも平行性は低くなる。平行とは、典型的に、いずれの場所においても等距離で、決して交わらないものとして定義される。「平行度」という用語は、イオンビームのセットがどの程度平行に近づくかについて表すのに用いられる。「より高い平行度を有する次元」という単語は、イオンビームレットがより平行に近づく次元を意味するのに用いられる。言い換えれば、この次元において、イオンビームレットは、より小さな分岐を示し、より厳格に制御される。図６に示されるシステムにおいては、ビームスキャナ６６０および角度補正器６７０の動作のために、より高い平行度を有する次元はＸ次元となる。] 図１ 図６
[0020] 角度補正器６７０の後、走査ビームはワークピースを目標とする。ワークピースは、ワークピース支持体に取り付けられる。ワークピース支持体は、種々の動き度を提供する。例えば、ワークピース支持体は、ワークピースの中心を通過するラインの周りに回転することができ、３つの主軸のいずれかに平行である。それ故に、Ｘ軸に平行なラインの周りを旋回することによって、ワークピース支持体は、ワークピースの傾斜を可能にし、ワークピースの上半分は、下半分に対して、イオン源に近づくかまたはイオン源から離れて傾けられる。同様に、Ｙ軸に平行なラインの周りを旋回することによって、ワークピース支持体は、ワークピースの傾斜を可能にし、ワークピースの左半分は、右半分に対して、イオン源に近づくかまたはイオン源から離れて傾けられる。最後に、ワークピース支持体は、ワークピースの表面に垂直なラインの周りを回転することができ、時計回りまたは反時計回りのワークピース表面の動きを作り出す。これら動きは、相互排他的ではなく、ワークピース支持体は、同時に方向の任意の組み合わせで操作されることができる。加えて、ワークピース支持体は、平行移動、典型的にはＹ方向への移動も提供し、ワークピース全体をイオンビームに露光させる。上述したように、ワークピースは、Ｙ軸に平行なラインについて傾斜されることができ、イオンビームレットの平行性を最大化する。これは、上述したようなワークピース支持体の傾斜を介して得られる。また、ハロ注入に用いられる大傾斜入射角を得るために、ワークピースは、典型的に、図５に示されるようなワークピース支持体の傾斜によって、Ｘ軸に平行なラインについて傾斜される。] 図５
[0021] 大傾斜角注入は、典型的に、４ステップ工程を介して得られる。図７ａは、２つのトランジスタ７１０，７２０を有する代表的なワークピース７００を示し、トランジスタ７１０は長手方向を垂直方向に方向付けられ、トランジスタ７２０は、長手方向を水平方向に方向付けられる。２つのトランジスタのみが示されるが、当業者であれば、ワークピースが任意の数のトランジスタを含むことができるということは明らかである。] 図７ａ
[0022] 従来技術において、図５に示されるように、ワークピース支持体(したがってワークピース)は、大傾斜入射を予期してＸ軸に実質的に平行なラインの周りに旋回される。図７ａ〜ｄに関し、この旋回の結果として、ワークピースの上部が(紙面の)後方へ傾けられ、下部が(紙面から)前へ傾けられるということを仮定する。工程の第１ステップの間、ワークピースは、図７ａに示されるように方向付けられたトランジスタが与えられる。それ故に、ワークピースがイオンビームに露光されるとき、イオンはトランジスタ７２０の下のゲートエッジ７２１に沿って注入される。高い入射角のため、これらイオンは、ゲートデバイスの真下に突き通る。トランジスタの７２０の上のゲートエッジ７２２は、そのゲート構造がイオンビームをブロックするので注入されない。ハロ注入は、ゲートの幅に沿った領域ではなく、ゲートの長さに沿った領域に主に関係するので、この時、トランジスタ７１０に向けられたイオンビームは重要ではない。] 図１０ 図５ 図７ａ 図７ｂ 図７ｃ 図７ｄ 図８ａ 図８ｂ 図９
[0023] 工程の第２ステップにおいて、ワークピースは９０°時計回りに、例えば、ワークピース表面に垂直なライン、好ましくはワークピースの中心を通るラインの周りに回転される。それ故に、２つのトランジスタは、図７ｂに示されるように、ワークピース上に現れるであろう。この工程ステップの間、ワークピースがイオンビームに露光されているとき、イオンはトランジスタ７１０の下のゲートエッジ７１１に沿って注入される。トランジスタの７１０の上のゲートエッジ７１２は注入されない。ハロ注入は、ゲートの幅に沿った領域ではなく、ゲートの長さに沿った領域に主に関係するので、この時、トランジスタ７２０に向けられたイオンビームは重要ではない。] 図７ｂ
[0024] 工程の第３ステップにおいて、ワークピースは再び９０°時計回りに回転される。それ故に、２つのトランジスタは、図７ｃに示されるように、ワークピース上に現れるであろう。この工程ステップの間、ワークピースがイオンビームに露光されているとき、イオンはトランジスタ７２０の上のゲートエッジ７２２に沿って注入される。トランジスタの７２０の下のゲートエッジ７２１は注入されない。再び、この時、トランジスタ７１０に向けられたイオンビームは重要ではない。] 図７ｃ
[0025] 最後に、工程の第４ステップにおいて、ワークピースは再び９０°時計回りに回転される。それ故に、２つのトランジスタは、図７ｄに示されるように、ワークピース上に現れるであろう。この工程ステップの間、ワークピースがイオンビームに露光されているとき、イオンはトランジスタ７１０の上のゲートエッジ７１２に沿って注入される。トランジスタの７１０の下のゲートエッジ７１１は注入されない。再び、この時、トランジスタ７２０に向けられたイオンビームは重要ではない。] 図７ｄ
[0026] それ故に、この４つのステップを実行することによって、ワークピースの表面に垂直な軸の周りで４回転することで、全てのトランジスタのゲートエッジは、それらの方向の軸に関係なく、注入されることができる。水平に方向付けられたトランジスタ７２０がステップ１および３の間注入され、一方で垂直に方向付けられたトランジスタ７１０が工程ステップ２および４の間注入されるということに留意すべきである。]
[0027] 上述したように、角度補正器６７０はプレートを具え、これらの間を、イオンビームレットが通過する。上記のように、この構成のために、ビームは、プレートのセット間に規定される平面内に厳格に制御されることができる。しかしながら、限定された制御は、上記平面に直交する次元において可能である。それ故に、イオンビームレットがＸ次元(すなわちＸＺ平面)において互いに平行である一方で、これらビームレットは、Ｙ次元(すなわちＹＺ平面)において互いに平行ではない可能性がある。図８ａは、走査イオンビーム８００の例を示し、この走査イオンビーム８００は、多くのビームレット８１０を具える。角度補正器６７０が、平行に近いビームレットの分岐を形成したという点に留意すべきである。実際、特許文献１で説明された検出技術を用いて、イオンビームレットの角度のずれを、±．１°内まで非常に厳格に制御することは可能である。しかしながら、この制御のレベルは、Ｙ次元においては可能ではない。図８ｂは、イオンビーム８２０を示すが、ビームレット８３０がＸＺ平面内で平行のように見せながら、Ｙ次元で平行ではないことを説明する。個々のビームレットが、それらの軌道にＹ成分を有することができ、Ｙ次元(すなわちＹＺ平面)にイオンビームの平行性におけるずれにつながるということに留意すべきである。ずれが著しく大きいものではないものの、ＸＺ平面内に存在するずれよりもずいぶん大きい。それ故に、イオンビーム８２０は、Ｘ次元において高い平行度を示す。さらにまた、図６に記載されたシステムは、Ｙ次元におけるずれを測定または制御する機構を有さない。] 図６ 図８ａ 図８ｂ
[0028] 図７ａ〜ｄに関し、重要な角度は、イオンビームの入射角度およびワークピースのＸ軸に平行なラインの周りの旋回に基づいているという点に留意すべきである。それ故に、この角度の正確さは、Ｙ次元におけるイオンビームの平行性および傾斜機構の正確性によって決定される。上記のように、Ｙ次元におけるイオンビームの平行性は制御されることができず、この次元における平行性のずれは、個々のイオンビームレットが度合い(degree)と同程度の軌道における分岐を有するという結果になる。] 図１０ 図７ａ 図７ｂ 図７ｃ 図７ｄ 図８ａ 図８ｂ 図９
[0029] 前に説明したとおり、図６に示されるイオン注入器は、Ｘ次元(すなわちＸＺ平面)性を非常に高い度合いまで制御および測定する能力を有する。その結果として、Ｙ軸に実質的に平行なラインの周りの角運動は、正確に制御された測定値および角度分布をもたらす。この特徴は、従来技術において、イオンビームが確実にワークピースをＹ軸に対して垂直に当たるよう利用される。この特徴は、本発明においても同様に、大傾斜角度注入中の正確に制御された入射角を発生させるよう用いられる。本発明は、高い平行度を有するイオンビームの次元に垂直な軸について傾斜する。] 図６
[0030] 図７ａ〜ｄに戻り、ワークピースが現在、垂直軸について傾斜されると仮定すると、ワークピースの左側が紙面奥方向に傾斜し、ワークピースの右側が紙面手前方向に傾斜することになり、ハロ注入のための要求された入射角を作り出す。工程の第１ステップの間、ワークピースは図７ａにおいて見られる方向で示される。それ故に、ワークピースがイオンビームに露光されるとき、イオンはトランジスタ７１０の右のゲートエッジ７１１に沿ってまたは下に注入される。トランジスタ７１０の左のゲートエッジ７１２は、そのゲート構造がイオンビームをブロックするので注入されない。ハロ注入は、ゲートの幅に沿った領域ではなく、ゲートの長さに沿った領域に主に関係するので、この時、トランジスタ７２０に向けられたイオンビームは重要ではない。] 図１０ 図７ａ 図７ｂ 図７ｃ 図７ｄ 図８ａ 図８ｂ 図９
[0031] 工程の第２ステップにおいて、ワークピースは９０°時計回りに、例えば、ワークピース表面に垂直なラインの周りに回転される。それ故に、２つのトランジスタは、図７ｂに示されるように、ワークピース上に現れるであろう。この工程ステップの間、ワークピースがイオンビームに露光されているとき、イオンはトランジスタ７２０の右のゲートエッジ７２２に沿って注入される。トランジスタの７２０の左のゲートエッジ７２１は注入されない。この時、トランジスタ７１０に向けられたイオンビームは重要ではない。] 図７ｂ
[0032] 工程の第３ステップにおいて、ワークピースは再び９０°時計回りに回転される。それ故に、２つのトランジスタは、図７ｃに示されるように、ワークピース上に現れるであろう。この工程ステップの間、ワークピースがイオンビームに露光されているとき、イオンはトランジスタ７１０の左のゲートエッジ７１２に沿って注入される。トランジスタの７１０の右のゲートエッジ７１１は注入されない。再び、この時、トランジスタ７２０に向けられたイオンビームは重要ではない。] 図７ｃ
[0033] 最後に、工程の第４ステップにおいて、ワークピースは９０°時計回りに回転される。それ故に、２つのトランジスタは、図７ｄに示されるように、ワークピース上に現れるであろう。この工程ステップの間、ワークピースがイオンビームに露光されているとき、イオンはトランジスタ７２０の左のゲートエッジ７２１に沿って注入される。トランジスタの７２０の右のゲートエッジ７２２は注入されない。再び、この時、トランジスタ７１０に向けられたイオンビームは重要ではない。] 図７ｄ
[0034] 水平に方向付けられたトランジスタ７２０がステップ２および４の間注入され、一方で垂直に方向付けられたトランジスタ７１０が工程ステップ１および３の間注入されるということに留意すべきである。]
[0035] これら２つの技術の間の違いは重大である。前者の技術において、入射角度は、Ｙ次元(ＹＺ平面)におけるイオンビームの平行性およびワークピース支持体の動きの正確性に基づく。後者の技術において、入射角度は、Ｘ次元(ＸＺ平面)におけるイオンビームレットの平行性およびワークピース支持体の動きの正確性に基づく。ワークピース支持体は、両方の軸に等しく正確であるので、エラーの差異は、完全に、入射するイオンビームの特徴に起因する。上述したように、このビームは、ＸＺ平面内で非常に厳格に制御および測定される。しかしながら、Ｙ次元においては制御も測定もされない。それ故に、前者の技術の角度誤差の大きさは、後者の技術のものの何倍にもなりうる。さらにまた、後者の技術は、Ｘ次元におけるイオンビームの平行性が既に測定および制御可能であるから、将来の改善を可能とする。それ故に、平行性の改善は、大傾斜注入の角度誤差を減少させることの効果に対応する。]
[0036] 本発明は、９０°の４回転からなる注入のみに限定されるものではない。回転数および回転量は、いずれも換えられることができる。例えば、すべてのトランジスタが単一の方向を有するトポロジーは、従来技術において知られている。このトポロジーを有するワークピースを用いることで、上述した注入は、各１８０°の２回転により得ることができる。このシナリオにおいて、２つのワークピースは、図７ａに示されるように注入され、全てのトランジスタはトランジスタ７１０と同じ方向に方向付けられる。ワークピースは、その後、１８０°回転され、結果として図７ｃに示される構成をもたらす。全てのトランジスタが同じ方向に方向付けられているので、全てのトランジスタは２つの回転で注入されることができる。] 図７ａ 図７ｃ
[0037] 別の実施形態において、ワークピースのトポロジーは、種々のトランジスタが２よりも多い垂直方向に方向付けられるようなものとすることができ、したがって、ワークピースは、４よりも多い方向に注入されなければならない。例えば、ワークピースが、ｎ注入が要求されるよう方向付けられたトランジスタを有する場合、ワークピースは、ｎ回だけ回転されるのが好ましく、各回転は、３６０／ｎ度である。それ故に、８つの等しい間隔を空けられた方向に方向付けられたトランジスタを有するワークピースは、各４５°の８回転を必要とするであろう。固定された量によってトランジスタの方向を互いからオフセットすることが好ましいとはいえ、それは必要とされない。言い換えれば、６回転が要求される状況において、トランジスタが０°、６０°、１２０°、１８０°、２４０°、３００°および３６０°に方向付けられることは好ましい。それ故に、６回転、各６０°は、トランジスタを注入するのに役立つであろう。しかしながら、トランジスタは、０°、３０°、１２０°、１８０°、２１０°および３００°のような不規則な間隔で方向付けられ得る。そのような場合、ワークピースの回転の量は、一定ではない。]
[0038] 上述した記述は、平面のワークピースを仮定し、かつこのワークピースの表面に垂直な回転軸を使用する。しかしながら、本発明はそれほど限定されない。一部の例では、ワークピースは、平面ではないかもしれないし、または、より大きな関連性の軸とされるかもしれない。この開示は、イオンビームに対するワークピースの注入領域の時計回りまたは反時計回りの動きが含まれることを意味するのに、「回転」という用語を用いる。ワークピースの平坦な表面に垂直な軸の使用が回転の好適な方法であるとはいえ、他の軸も可能である。注入されるべき表面が、イオンビームに対する時計回りまたは反時計回りの動きを経験する限り、この操作は、「回転」と見なされる。「傾斜」という単語は、ワークピースの表面に実質的に平行な軸について、好ましくは、ワークピースの平坦な表面によって規定される平面内にある軸についての動きについて言及する。]
[0039] 前述した高い精度の大傾斜注入プロセスを利用することができる追加の工程特性がある。ソースドレイン拡張法は、当業者に知られたプロセスであり、本発明を用いて実行されることができる。図１０は、ソースドレイン拡張部を有するトランジスタの側面図を示す。基板１０２０は、ゲート１０１０の両側にドープされ、ソース１０３０およびドレイン１０４０を形成する。スペーサ１０５０は、ゲート１０１０の両側に形成され、これらソースおよびドレイン領域をゲートから分離する。トランジスタの性能を改善するため、ソースおよび／またはドレイン領域を、ゲート領域１０１０の近くおよびおそらく下まで拡張することが望まれるであろう。ソース拡張部１０６０は、ゲート１０１０の近くまでドープされたソース領域１０３０を延ばし、ドレイン拡張部１０７０は、ゲート１０１０の近くまでドープされたドレイン領域１０４０を延ばす。これら拡張領域の各々は、ここで説明された大傾斜注入を用いて注入されることができる。] 図１０
[0040] また、ダブルまたはトリプルゲートトランジスタ(図示せず)のような他のデバイス構造も可能であり、ビーム入射角度の正確な制御が、イオン注入の使用のために重大な許可成分とすることができる。そのようなデバイスは、非平面とすることができる。そのようなデバイスにおいて、大傾斜注入は、デバイスの異なる部分を選択的にドープするのに必要とされ、そのような注入工程は、それ故にこの発明から恩恵を受ける。]
[0041] 加えて、高い正確性の大傾斜注入を要求するが、複数の回転を必要としない特定の工程ステップがある。そのようなステップの一つは、片面埋め込みストラップとして知られ、米国特許第６４２６５２６号およびその他において説明される。片面埋め込みストラップは、典型的に、ダイナミックＲＡＭ(ＤＲＡＭ)セルの製造において用いられ、高い傾斜角で実行されるべき注入を必要とする。典型的に、トレンチがワークピースに存在し、トレンチの１つの壁にだけ注入される必要がある。ワークピースのトポロジーは、大傾斜角注入とともに、これを可能性にする。図９は、この操作の一例を示す。トレンチ９１０は、ワークピース９００に形成される。大傾斜角を用いるイオンビーム９４０は、ワークピース９００に露光される。トレンチ９１０のトポロジーは、近くの壁９３０を影に隠れた状態にし、したがってイオンビーム９４０には露光されない。しかしながら、遠い壁９２０は、イオンビームに露光され、したがって注入される。] 図９
[0042] この工程ステップおよび多くの他のステップを実行するため、そのようなハロ注入は、注入されるべきワークピースの垂直部分がイオンビームに露光されるべき位置にあるよう、ワークピースの方向を合わせるのに必要である。言い換えれば、Ｙ軸についての傾斜を過程すると、遠い壁９２０は、トレンチ９１０の左側にあるよう方向付けられなければならない。同様に、上記ハロ注入の記載は、ワークピースが、注入されるべきウェーハの部分がビームに露光されるべき位置にあるよう適切に方向付けられたと仮定した。好適な実施形態において、ワークピースが高い平行度を有するイオンビームの次元に垂直な軸について傾斜されるときに露光されるよう、注入されるべき部分は位置付けられる。この技術の使用は、これら操作の正確に制御された注入角を提供する。]
[0043] 本発明の一つの結果は、減少されたビーム利用である。イオン注入器６００のスキャナ６６０は、注入されるべきワークピースの幅よりも大きな幅の走査イオンビームを作り出す。ワークピース支持体の並進運動は、Ｙ次元におけるワークピースの動きに関与し、イオンビームがワークピース全体を走査するようにする。Ｘ軸周りの大傾斜旋回は、ワークピースによって要求される機械的動きの範囲を減少させるが、ワークピースの効果的な幅には影響を及ぼさない。]
[0044] 本発明は、Ｙ軸の周りにワークピースを旋回させることによって、注入のためにイオンビームに提示されるワークピースの効果的な幅に重大に影響を与えることができる。イオンビームに垂直に提示されるときにワークピースが直径Ｄを有する場合、効果的な直径Ｄcos(θ)を有するであろう。ここで、θは、注入の角度である。所望の注入の角度が、６０°のように大きい場合、ワークピースの効果的な直径は、著しく減少する(例えば、Ｄcos(θ)またはＤ／２)。それ故に、イオンビームのエネルギーおよび重要な部分は、幅広のビームがワークピースに影響を与えないため、役に立たない。これを補うため、スキャナに適用される波形は、注入の角度の関数として修正されることができ、それ故に、非常に幅広い走査イオンビームを作り出し、無駄なくワークピースの効果的な幅を走査する。そのような修正は、注入の角度(θ)の関数としての波形の振幅を修正することによって実行されることができる。]
[0045] 上記記載が、走査イオンビームがスポットイオンビームから生じるということを表現するものの、本発明は、この実施形態に制限されない。代案としてリボンビームが使用されることができる。米国特許番号５，３５０，９２６号は、厳格に制御されたリボンビームを用いるシステムを開示する。リボンビームシステムは、多くの図６で示されたものと同じ構成部品を具える。しかしながら、イオンビームは、リボンの形状で生じるので、種々の構成部品、大部分はとりわけイオンスキャナは、もはや必要とされない。しかしながら、リボンビームシステムは、その幅に沿ったリボンビームの平行性に同様に関係している。それ故に、リボンビームシステムは、まだ、補正磁石または静電並行化レンズのような一種の平行化デバイスを使用する。再び、走査イオンビームに関して記載されたとおり、リボンビームは、典型的に、一つの次元においてより厳格に制御される。リボンビームシステムは、典型的に、ＸＺ平面内の１回分の均一性および平行性を制御し、Ｙ次元と関連するレンズとなる。それ故に、従来のリボンビームシステムは、制御された平行化に関し、走査イオンビームと同様な特徴を有するイオンビームを製造するであろう。] 図６
[0046] 本発明は、イオンビームが、一の次元において、他の次元よりも厳格に測定および制御され(すなわち、一の次元が他の次元よりも高い平行度を有する)、これを適切な傾斜軸を決定するのに用いるという事実を利用する。最も従来のイオンビーム注入システムにおいて、ビームは、その幅(Ｘ次元またはＸＺ平面と称される)に沿ってより厳格に制御される。それ故に、好適な傾斜角が、平行性の最も厳格な制御および高い度合いの平面に直交するので、最も正確な角度注入は、Ｙ軸周りのワークピースを傾斜させることによって起こる。しかしながら、本発明は、この実施形態に限定されない。例えば、追加の平行化レンズは、上述したシステムに加えられることができ、Ｙ次元におけるイオンビームの平行性を、Ｘ次元におけるイオンビームレットの平行性よりも厳格に制御されたレベルまで改善する。このシナリオにおいて、Ｘ軸の周りでワークピースを旋回させることは利点である。それ故に、ワークピースは高い平行度を処理する次元に垂直な軸について傾斜される。]
[0047] イオンビームが、高い平行度を有する一の次元を有するという事実を利用することによって、種々の注入プロセスの正確性を大きく向上させることが可能である。ハロ注入および片側埋め込みストラップのような従来のプロセスの状態の多くは、大傾斜角で実行されるべき注入を高い精度で要求する。ワークピースを高い平行度を有する次元に垂直な軸の周りに傾斜させることによって、これらプロセスの角度の正確性は、大きく改善されることができる。]
[0048] 本発明は、上述した特定の実施形態に関連して説明されたが、当業者であれば多くの変形および修正が可能であるということは明らかである。したがって、この開示で示された実施形態は、例示であって限定されるものではない。種々の実施形態は、本発明の範囲から逸脱することなく想像することができる。]

权利要求:

請求項1
２つの直交する次元を有するイオンビームを準備する準備工程であって、前記イオンビームが複数のイオンビームレットを具え、かつ前記イオンビームの一方の次元における前記ビームレット間の平行度が他方の次元よりも高い工程(工程ａ)と、平坦な表面を有するワークピースを、前記平行度が高い方の次元に実質的に垂直な軸について傾斜させる傾斜工程であって、前記ワークピースと前記イオンビームに垂直な平面との間に角度を形成する形成工程(工程ｂ)と、前記ワークピースを前記イオンビームにさらす露光工程(工程ｃ)と、前記ワークピースを時計回りまたは反時計周りに回転させる回転工程(工程ｄ)とを具えることを特徴とする大傾斜注入を行う方法。
請求項2
前記回転は、前記ワークピースの平坦な表面に垂直な軸の周りで行われる請求項１に記載の方法。
請求項3
前記ワークピースの全体が前記イオンビームに露光されるように、前記ワークピースを前記次元に実質的に垂直な方向に動かす工程をさらに具える請求項１に記載の方法。
請求項4
前記イオンビームが幅次元およびより小さい高さ次元を有し、かつ前記高い平行度は、前記幅次元にある請求項１に記載の方法。
請求項5
前記傾斜工程によって形成される角度は、約５〜６０度の範囲である請求項１に記載の方法。
請求項6
前記露光工程および前記回転工程は、複数回行われる請求項１に記載の方法。
請求項7
前記回転の角度が約９０度である請求項１に記載の方法。
請求項8
前記回転の角度が約１８０度である請求項１に記載の方法。
請求項9
前記回転の角度が、３６０度を前記回転工程が行われる回数で除した角度であると定義される請求項６に記載の方法。
請求項10
前記イオンビームが走査イオンビームを含む請求項１に記載の方法。
請求項11
前記イオンビームがリボンビームを含む請求項１に記載の方法。
請求項12
前記イオンビームの幅が、前記傾斜工程によって形成された角度に基づいて変化する請求項１０に記載の方法。
請求項13
a.イオンビーム源と、b.前記イオンビームを走査するための走査手段であって、幅次元を有する走査ビームを作り出すための走査手段と、c.ワークピース支持体であって、前記幅次元に実質的に垂直な軸について傾斜されるよう適応して、それ故に注入の角度を作り出すワークピース支持体とを具え、前記走査手段は、前記角度に基づいて前記幅次元を修正するよう適応されることを特徴とするワークピースにイオンを注入するための装置。
請求項14
前記走査手段は、静電スキャナおよび走査波形発生器を具え、前記発生された波形は、前記角度に基づいて修正される請求項１３に記載の装置。
請求項15
前記波形は周波数および振幅を有し、かつ前記修正は前記振幅の修正を含む請求項１３に記載の装置。
請求項16
２つの直交する次元を有するイオンビームを準備する準備工程であって、前記イオンビームが複数のイオンビームレットを具え、かつ前記イオンビームの一方の次元における前記ビームレット間の平行度が他方の次元よりも高い工程(工程ａ)と、平坦な表面を有するワークピースを、前記平行度が高い方の次元に実質的に垂直な軸について傾斜させる傾斜工程であって、前記ワークピースと前記イオンビームに垂直な平面との間に角度を形成する形成工程(工程ｂ)と、前記イオンビームに対して前記ワークピースの方向を合わせる配向工程であって、前記ワークピースの一部分を前記ビームによって露光されるべき位置に配置する配向工程(工程ｃ)と、前記ワークピースを前記イオンビームにさらす露光工程(工程ｄ)とを具えることを特徴とするワークピースの一部分を注入する方法。
請求項17
前記イオンビームが幅次元およびより小さい高さ次元を有し、かつ前記高い平行度は、前記幅次元にある請求項１６に記載の方法。
請求項18
前記一部分がハロ注入を受ける請求項１６に記載の方法。
請求項19
前記一部分が片側埋め込みストラップ注入を受ける請求項１６に記載の方法。
請求項20
前記一部分がソース—ドレイン拡張注入を受ける請求項１６に記載の方法。
請求項21
前記大傾斜注入が、非平面デバイス構造の一部分上で行われる請求項１６に記載の方法。
請求項22
前記ワークピースを時計回りまたは反時計周りに回転させる回転工程をさらに具える請求項１６に記載の方法。
請求項23
前記回転は、前記ワークピースの平坦な表面に垂直な軸の周りで行われる請求項２２に記載の方法。
請求項24
前記配向工程、前記露光工程および前記回転工程は、複数回行われる請求項２２に記載の方法。
請求項25
前記配向工程は、前記ワークピースを時計回りまたは反時計周りに回転させることによって行われる請求項１６に記載の方法。
請求項26
前記配向工程は、前記ワークピースを前記ワークピースの平坦な表面に垂直な軸の周りで回転させることによって行われる請求項２５に記載の方法。