[发明专利]使用衬底倾斜的半导体掺杂

说明书

技术领域

【0001】本发明一般涉及掺杂半导体衬底的方法；并且，更具体地涉及一种通过改变衬底相对于注入源的倾斜角度来注入掺杂剂的方法。

背景技术

【0002】在集成电路制造中注入掺杂剂需要对射束入射角度进行精确控制。尽管存在很多不同类型的射束入射角度误差，三种较常见的类型是跨越整个晶片的锥角误差、射束偏转误差和平行度误差。锥角误差通常是由晶片扫描系统的几何形状引起的锥角效应的结果。锥角误差可跨越整个晶片变化。例如，射束角度误差在一个晶片边缘约为-x度，在晶片中心约为零度，在相对边缘处约为+x度。另一方面，当在批量、注入组之间调整射束时，或每当调整发生时，偏转误差被引入，并且在整个晶片上偏转误差往往是一致的。尽管如此，平行度误差导致在晶片的整个宽度上的随机的射束入射角度误差。这种误差的随机性质使其极难修正。

【0003】很遗憾，如果没有对射束入射角度的精确控制，各种不同的问题使得集成电路的集体管降级。作为例子，晶体管不对称、变化、以及降低的多功能侦测良率(MPY)经常是由于射束入射角误差所造成的结果。射束入射角度误差也可导致栅或门极阴影效应或阴影遮蔽效应(shadowing)和不对称的掺杂分布，这两者都是不希望出现的。图1示出了晶体管器件100上的栅极阴影遮蔽效应。晶体管器件100包括栅极结构120，其具有高度(h)，位于衬底110的上方。晶体管器件100经历注入工艺130以形成注入区140。如图所示，由于注入射束的入射角度(θ)，栅极结构120的高度(h)遮蔽或遮护衬底110的一部分使其无法受到注入，由此引起位于栅极结构120的不同端上的注入区140的形貌上的不同。例如，一个注入区140(示于图1中的左端)起始于离栅极结构120的侧壁的距离(d)处，而其它注入区140(示于图1中的右端)紧靠栅极结构120的侧壁起始。尽管使用方程d＝h tan(θ)可估计出距离(d)，但是它产生了由距离(d)确立的不希望有的未掺杂区，该未掺杂区可导致所制造的晶体管100中的运行问题。

【0004】因此，需要一种没有现有技术方法和器件的缺点的在衬底内注入掺杂剂的方法。

发明内容

【0005】本发明提供了用于在衬底中注入掺杂剂的方法和用于制造半导体器件的方法，其中衬底倾斜角度在掺杂期间是变化的。

【0006】在一个实施方式中，一种用于注入掺杂剂的方法包括：围绕相对于注入源的轴线、在第一方向(例如，顺时针x度)以第一角度定位衬底；在衬底被以第一角度定位的情况下，将注入剂量的一部分注入；围绕相对于注入源的轴线，在与第一方向相反的第二方向(例如，逆时针x度)以第二角度定位衬底；以及在衬底被以第二角度定位的情况下，将注入剂量的另一部分注入。第二角度可以可选地被选择为与第一角度相等并相反。第一和第二角度可以可选地被选择为具有约90度的间隔。

【0007】在一个修改的实施例中，该方法可包括：围绕相对于注入源的轴线、再次在第一方向以第三角度定位衬底；在衬底以第三角度定位的情况下，将注入剂量的第三部分注入；围绕相对于注入源的轴线，在与第一方向相反的第二方向以第四角度定位衬底；以及在衬底以第四角度定位的情况下，将注入剂量的第四部分注入。第三和第四角度可以可选地被选择为分别与第一和第二角度相同。第一、第二、第三和第四注入部分可以可选地包含以相等的(即，总量的四分之一)注入剂量、速率和时段的注入。

【0008】衬底可位于一台板或转盘上方，并且定位步骤可通过围绕轴线倾斜台板实现。

【0009】本发明进一步提供了一种用于制造半导体器件的方法，其使用上述的掺杂注入方法。在一个实施例中，一种用于制造半导体器件的方法包含：在衬底的上方形成栅极结构，并且在靠近栅极结构的衬底内形成注入，以形成MOS晶体管器件的源极区和漏极区。

附图说明

【0010】本说明书参照附图对本发明的实施方式进行了描述，其中：

【0011】图1(现有技术)示出了晶体管器件的制造中在掺杂已知掺杂期间的栅极阴影遮蔽效应的示例。

【0012】图2是曲线图，其示出了对于同一晶片上的垂直晶体管和水平晶体管，射束入射角度误差对n沟道金属氧化物半导体(MOS)器件的驱动电流的影响。

【0013】图3-6是示意性图示，它们示出了示例工艺的步骤中的顶视图和横截面图，在该示例工艺中，多个衬底根据本发明的原理经历掺杂。

【0014】图7是结合了根据采用了本发明的原理的掺杂工艺制造的半导体器件的集成电路(IC)的横截面图。

具体实施方式