具有离子束导向单元的注入装置、半导体器件及制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体领域，尤其涉及一种具有离子束导向单元的注入装置、半导体器件及制造方法
【背景技术】
[0002]具有高电流加速器系统和大于2mA的离子束电流的离子注入机发射具有数厘米(cm)直径的离子束。数个半导体衬底可被装配在衬底载体上，该衬底载体在离子注入期间旋转。具有中等电流加速器系统和约ImA的离子束电流的离子注入机发射具有约Icm直径的离子束。静电偏转系统沿着两个正交扫描方向使该离子束偏转。对于在半导体衬底中注入杂质，离子束沿着平行线或之字形(zig-zag)路径线性地扫描半导体衬底。注入剂量可以通过省略线或通过用于一个或多个线性扫描的线，或通过改变扫描速度局部地被修改。
[0003]需要提升离子注入机和离子注入的方法。
【发明内容】
[0004]根据实施例，一种离子注入装置包括离子束导向单元、衬底支撑和控制器。该控制器被配置为在经过离子束导向单元的离子束和衬底支撑之间产生相对运动，其中离子束在衬底上的束轨迹包括圆或螺旋，衬底被装配在衬底支撑上。
[0005]根据另一个实施例，一种离子注入方法包括将离子束导向至衬底上，并且控制离子束和衬底之间的相对运动，从而该离子束的束轨迹是围绕该衬底的中心点的螺旋或圆。
[0006]根据另外的实施例，一种半导体衬底包括圆形晶片级(wafer-scale)半导体主体和在该半导体主体中的圆形注入区，该圆形注入区具有围绕半导体主体的中心点径向变异的掺杂。
[0007]通过阅读下面的【具体实施方式】和参看附图，本领域的技术人员将能认识到其他的特征和优点。
【附图说明】
[0008]附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并且附图被包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。【附图说明】了本发明的实施例，并且和【具体实施方式】一起用于解释本发明的原理。通过参考下面的【具体实施方式】，能更好地理解并将容易领会本发明的其他的实施例和预期优点。
[0009]图1A是根据实施例示出一种离子注入装置的示意图，该实施例提供用于两个横向方向的静电偏转单元；
[0010]图1B是根据实施例的一种衬底的示意性平面图，该实施例在衬底上的离子束轨迹包括同心圆；
[0011]图1C是是根据实施例的一种衬底的示意性平面图，该实施例在衬底上的离子束轨迹包括螺旋；
[0012]图1D是根据实施例示出圆形杂质分布的示意图；
[0013]图2A是根据实施例的一种离子注入装置的示意性方框图，该实施例包括旋转的衬底支撑；
[0014]图2B是根据另一个实施例的一种衬底的示意性平面图，用于示出离子束平面和衬底之间的剖面线；
[0015]图3A是根据实施例的一种包括圆形杂质区的半导体器件的示意性横向剖视图，该实施例涉及电荷载流子寿命调整；
[0016]图3B是根据实施例的一种半导体器件的示意性剖视图，该实施例涉及具有圆形掺杂变化的场截止层；
[0017]图3C是根据实施例的一种闸流晶体管的示意性剖视图，该实施例涉及对有效的栅极电阻变化的补偿；
[0018]图4A是示意性地示出一种半导体晶片的比电阻(specific resistance)的横向分布的图表，该半导体晶片由丘克拉斯基过程(Czochralski process)获得，用于讨论该实施例的效果；
[0019]图4B是示意性地示出横跨半导体晶片的本征氧分布的图表，该半导体晶片由切克劳斯基过程获得，用于讨论该实施例的效果；
[0020]图4C是示意性地示出在半导体晶片的芯片面积中的电荷载流子密度的图表，该半导体晶片由切克劳斯基过程获得，用于讨论该实施例的效果；
[0021]图4D是用于说明一种根据另外的实施例制造半导体器件的方法的示出杂质分布的不意图；
[0022]图5是根据其他实施例的离子注入方法以及制造半导体器件的方法的示意性流程图。
【具体实施方式】
[0023]下面的【具体实施方式】参考了附图，附图构成【具体实施方式】的一部分并且以例证的方式示出了本发明可以实施的特定实施例。应当可以理解的是，不脱离本发明的范围，可以采用其它的实施例并且可以做出结构上或者逻辑上的改变。例如，用于示出或描述一个实施例的特征能够用在其它实施例上或者与其它实施例结合而产出又一个实施例。本发明旨在包括这些修改和变化。示例使用特定的语言进行描述，不应当被解释为对所附权利要求范围的限制。附图不一定是按比例的，并且仅以说明为目的。为清楚起见，在不同的附图中相同的元件用对应的附图标记表明，除非另有说明。
[0024]术语“具有(having)”、“包括(containing、including、comprising) ” 等是开放式，且该术语表明所陈述的结构、元件或特征的存在，但并不排除其它的元件或特征。冠词“一(a或an)”和“该(the) ”旨在包括复数形式以及单数形式，除非上下文另有明确说明。
[0025]术语“电连接(electrically connected) ”描述电连接的元件之间的永久低电阻连接，例如连接元件之间的直接接触或者经由金属和/或高掺杂半导体的低电阻连接。术语“电親接(electrically coupled) ”包括适用于信号传输的一个或者多个介入元件可被提供在电耦接的元件之间，例如可控的在第一状态时临时提供低电阻连接以及在第二状态时提供高电阻电去耦的元件。
[0026]附图通过紧接在掺杂类型“η”或“p”之后表明或“ + ”示出相对掺杂浓度。例如，“η_”表示掺杂浓度低于“η”掺杂区的掺杂浓度，同时“η+”掺杂区的掺杂浓度高于“η”掺杂区的掺杂浓度。具有相同的相对掺杂浓度的掺杂区不一定具有相同的绝对掺杂浓度。例如，两个不同的“η”掺杂区可具有相同或者不同的绝对掺杂浓度。
[0027]图1中的离子注入装置100包括发射离子束101的离子束源110。举例说明，离子束源110可包括发射所期望的离子的离子源例如，质子、氦、施主离子或受体离子(比如，硼离子、磷离子或砷离子)。离子束源110另外可包括加速器、分离磁体和镜头单元，该加速器静电地加速由离子源所发射的离子，该分离磁体用于去除不需要的杂质离子，该镜头单元用于使离子束101聚焦。根据实施例，离子束101的直径在0.5cm和2.5cm之间。
[0028]离子注入装置100还包括离子束导向单元120，离子束导向单元120包括第一偏转单元121和第二偏转单元122，第一偏转单元121用于使离子束101沿第一横向方向(x轴)偏转，第二偏转单元122用于使离子束101沿第二横向方向(y轴)偏转，该第二横向方向可正交于该第一横向方向。偏转单元121、122中的每个可使该离子束相对于离子束101的中心位置对称地偏转。
[0029]衬底支撑190固定衬底200，从而衬底200的中心点105被布置在离子束101的中心位置中。
[0030]衬底200可以是圆形衬底，例如是具有任何直径(例如，至少25.4mm)的标准半导体晶片。举例说明，该半导体晶片可以是硅晶片、SOI (绝缘体上硅)晶片(例如，SOG(玻璃上硅)晶片)、或另一种单晶半导体材料的衬底，该单晶半导体材料比如是碳化硅SiC、砷化镓GaAs、氮化镓GaN、任何其他AmBv半导体、锗Ge或硅锗晶体SiGe0根据另一个实施例，衬底200可以是通过例如激光束从半导体晶片切下的盘形形状的衬底。
[0031]衬底支撑190可校准衬底200，从而衬底200的暴露的加工表面201垂直于在其中心位置的离子束101。根据其他实施例，衬底200以至多10° (例如，约7° )斜向在其中心位置的离子