TWI769522B - 晶圓結晶定向的估測方法與系統 - Google Patents

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Abstract

根據本發明的一些實施例，一種方法包含：接收一第一晶圓；在該第一晶圓上界定一第一區帶及一第二區帶及複數個第一區域；分別針對該第一區帶及該第二區帶界定複數個第一區域及第二區域；將第一離子束投射至該等第一區域上且回應於該等第一離子束而接收第一熱波；使該第一晶圓旋轉達一扭角；將第二離子束投射至該等第二區域上且回應於該等第二離子束而接收第二熱波；及基於該等第一離子束及該等第二離子束以及該等第一熱波及該等第二熱波估測該第一晶圓之一第一結晶定向角。

Description

晶圓結晶定向的估測方法與系統
本發明實施例係有關晶圓結晶定向的估測方法與系統。
半導體積體電路(IC)行業已經歷快速增長。IC材料及設計中之技術進步已產生數代IC，其中各代具有比前一代更小且更複雜之電路。為促進先進IC裝置，離子植入被廣泛用於將雜質摻雜至一工件(諸如一半導體晶圓)中以形成N型或P型井。在使用離子植入的情況下，更改工件中之雜質量，以便將導電性引入至該等井。一所要雜質材料可由一離子源電離且加速以形成具有規定能量之一離子束。可將離子束引導至工件之一前表面且穿透至工件之塊體中。所植入離子可圍繞晶圓區域之一深度分佈，且離子之分佈及濃度係可控的，諸如透過調整植入角及射束能量。
根據本發明的一實施例，一種方法，其包括：接收一第一晶圓；在該第一晶圓上界定一第一區帶及一第二區帶；分別針對該第一區帶及該第二區帶界定複數個第一區域及第二區域；將第一離子束投射至該等第一區域上且回應於該等第一離子束而接收第一熱波；使該第一晶圓旋轉達一扭角；將第二離子束投射至該等第二區域上且回應於該等第二離子束而接收第二熱波；及基於該等第一離子束及該等第二離子束以及該等第一熱波及該等第二熱波估測該第一晶圓之一第一結晶定向角。
根據本發明的一實施例，一種方法，其包括：在一第一晶圓上界定一第一區帶及一第二區帶；分別將第一離子束及第二離子束投射至該第一區帶及該第二區帶上；基於該等第一離子束及該等第二離子束估測該第一晶圓之一第一結晶定向角；在一第二晶圓上界定一第三區帶及一第四區帶；分別將第三離子束及第四離子束投射至該第三區帶及該第四區帶上；基於該等第三離子束及該等第四離子束估測該第二晶圓之一第二結晶定向角；及基於該第一結晶定向角及該第二結晶定向角估測一第三晶圓之一第三結晶定向角。
根據本發明的一實施例，一種方法，其包括：接收複數個晶圓；估測該複數個晶圓之結晶定向角；將該複數個晶圓根據其等結晶定向角分類為晶圓群組；從該等晶圓群組之一者選擇至少一個晶圓；及根據該等晶圓群組之該一者之一代表性結晶定向角對該至少一個晶圓執行一離子植入操作。
以下揭露提供用於實施所提供標的物之不同構件之許多不同實施例或實例。在下文描述組件及配置之特定實例以簡化本揭露。當然，此等僅為實例且並不旨在為限制性的。例如，在以下描述中，在一第二構件上方或上形成一第一構件可包含其中第一構件及第二構件形成為直接接觸之實施例，且亦可包含其中額外構件可形成於第一構件與第二構件之間，使得第一構件及第二構件可不直接接觸之實施例。另外，本揭露可在各種實例中重複參考數字及/或字母。此重複係出於簡單及清晰之目的且本身並不指示所論述之各種實施例及/或組態之間的一關係。
此外，為便於描述，諸如「在……下面」、「在……下方」、「下」、「在……上方」、「上」及類似物之空間相對術語可在本文中用於描述一個元件或構件與圖中繪示之另一(些)元件或構件之關係。空間相對術語旨在涵蓋除在圖中描繪之定向以外的使用或操作中之裝置之不同定向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或按其他定向)且因此可同樣解釋本文中使用之空間相對描述符。
雖然闡述本揭露之廣泛範疇之數值範圍及參數係近似值，但儘可能精確地報告特定實例中所闡述之數值。然而，任何數值本就含有必然由通常在各自測試量測中發現之偏差引起之特定誤差。而且，如本文中使用，術語「約」、「大量」或「實質上」一般意謂在一給定值或範圍之10%、5%、1%或0.5%內。替代地，當由一般技術者考慮時，術語「約」、「大量」或「實質上」意謂在一可接受的平均值標準誤差內。除了在操作/工作實例中之外，或除非另有明確指定，本文中揭示之全部數值範圍、數量、值及百分比(諸如材料量、持續時間、溫度、操作條件、數量比及其等之類似者之數值範圍、數量、值及百分比)應被理解為在全部例項中皆由術語「約」、「大量」或「實質上」修飾。因此，除非有相反指示，否則本揭露及隨附發明申請專利範圍中闡述之數值參數係可如所需般變化之近似值。至少，各數值參數應至少根據所報告之有效數位之數字且藉由應用普通捨入技術解釋。本文中可將範圍表達為從一個端點至另一端點或在兩個端點之間。除非另有指定，否則本文中揭示之全部範圍包含端點。
熟習此項技術者將瞭解，本揭露之實施例可被實施為一系統、方法或電腦程式產品。因此，本揭露之實施例可採用一完全硬體實施例、一完全軟體實施例(包含韌體、常駐軟體、微代碼等)或組合本文中皆可大體被稱為一「電路」、「區塊」、「模組」或「系統」之軟體及硬體態樣之一實施例之形式。此外，本揭露之實施例可採用以任何有形媒體之表達體現之一電腦程式產品之形式，其具有以媒體體現且可由一電腦執行之程式碼。
一半導體晶圓被用作一半導體裝置之一基板，其中可在半導體晶圓之塊體中形成摻雜區。使用具有平行晶格平面之一晶格結構形成一半導電鑄錠或晶圓。半導電鑄錠之晶格平面判定鑄錠或半導體晶圓之一結晶定向(或晶格定向)角。一般言之，以貫穿鑄錠之一實質上相等結晶定向角生長一半導電鑄錠且角度差通常係可忽略的。然而，隨著半導體裝置之大小不斷減小，半導體裝置之製造需要以操作參數的更大精確性執行。否則，以不足參數精確性執行之製造操作將導致所製造半導體裝置中之品質均勻性問題。
在本揭露中，提供用於估測一半導體晶圓之結晶定向角之一方法及一系統。對一單一測試晶圓執行估測方法。歸因於消除不同測試晶圓間之角度可變性之影響，所提出估測方法比使用多個測試晶圓之替代估測方法更精確。此外，由於每半導電鑄錠僅使用一個測試晶圓，所以測試晶圓之費用亦減少。製造操作(諸如離子植入)可以較佳地匹配半導體之結晶定向角之較大投射角精確性執行，且摻雜區可藉由具有一較佳輪廓控制之離子植入形成。所提出方法亦減少估測一相同批次之一晶圓群組之結晶定向角之成本，此係因為在一些案例中需要最少兩個測試晶圓或僅一個測試晶圓，藉此減少晶圓品質控制之額外耗用且改良結晶定向角之校準效率。
圖1A係展示根據一些實施例之形成半導體晶圓之一方法100之一示意圖。方法100開始於一晶體生長操作102。因此形成一半導電鑄錠103。半導電鑄錠103可使用此項技術中已知的任何晶體生長方法形成，諸如丘克拉斯基(Cz)方法。在一些實施例中，生長半導電鑄錠103以包含單晶晶格結構。在一些實施例中，半導電鑄錠103係由矽或另一適合半導體材料製成之一鑄錠。在形成矽鑄錠103之後，執行一操作104以由半導電鑄錠103製造半導體晶圓110之切片，諸如半導體晶圓110a、110b或110c。操作104可包含一或多個晶圓形成程序，諸如將半導電鑄錠103切割成原始晶圓，且斜切、研磨、蝕刻及拋光原始晶圓以形成成品半導體晶圓110。在一些實施例中，若半導體晶圓110由相同半導電鑄錠103形成，則其等屬於一相同晶圓批次。在一些實施例中，成品半導體晶圓110具有約1英吋與約12英吋之間的一直徑。在一些實施例中，成品半導體晶圓110具有約100 µm與約500 µm之間的一厚度。
在一些實施例中，半導體晶圓110具有擁有與一晶體平面(諸如(100)、(110)或(111)晶體平面)相關聯之一相同結晶定向之類似晶體結構，此係因為其等由一相同半導電鑄錠103製造。關於一離子植入(亦被稱為一離子束投射)操作，至少部分由入射離子束與晶格結構之結晶定向角之間的夾角判定植入之穿透深度及分佈。因此，使用離子束投射形成於半導體晶圓中之一井區之電行為以及包含井區之一半導體裝置受到結晶定向角之控制精確性之影響。
在一些實施例中，半導體晶圓之各者(例如，半導體晶圓110a、110b及110c)具有垂直於半導體晶圓110a、110b或110c之表面之一各自法線N1、N2及N3。理想地，各半導體晶圓110a、110b或110c共用平行於與某一晶體平面(例如，一(100)平面)相關聯之半導電鑄錠103之縱向軸103L之一相同結晶定向方向。然而，在大多數情況中，當切割半導電鑄錠103時，切割刀片可不精確垂直於縱向軸103L。因此，法線N1、N2或N3不平行於各自結晶定向線110L1、110L2及110L3之方向。結晶定向線110L1、110L2或110L3之方向與各自法線N1、N2或N3之間的一夾角β1 、β2 或β3 在本文中被稱為半導體晶圓110a、110b或110c之結晶定向角。在一些實施例中，夾角β1 、β2 及β3 係實質上零度。
在一些實施例中，在半導電鑄錠103之晶體生長期間，晶體平面之定向可在晶格結構向上生長時繞縱向軸103L旋轉。換言之，位置108a、108b及108c處之實際結晶定向線110L1、110L2及110L3可分別指向略不同方向。另外，夾角β1 、β2 及β3 可不相等。在一些實施例中，晶體平面在晶體生長期間之旋轉與半導電鑄錠103之生長高度成比例。因此，夾角β1 、β2 及β3 或等效地半導體晶圓110之結晶定向角近似地由一線性方程式表示。在一些其他實施例中，可由來自相同半導電鑄錠103之兩個或兩個以上其他半導體晶圓110之夾角(例如，β2 及β3 )估測夾角(例如，β1 )或等效地半導體晶圓110之結晶定向角。
圖1B係展示根據一些實施例之投射至一半導體晶圓110上之一離子束120之一示意圖。參考圖1B之標繪圖(A)，半導體晶圓110經放置為其表面110S平行於xy平面。圖1B之標繪圖(A)亦展示在z軸之方向上且垂直於一表面110S延伸之一法線N。在一些實施例中，半導體晶圓110之一晶體平面可不平行於半導體晶圓110之表面110S，如由一結晶定向線110L繪示，該結晶定向線110L指示半導體晶圓110之結晶定向。在法線N與結晶定向線110L之間形成一結晶定向角β。在半導體晶圓110繞垂直於xy平面之法線N旋轉時，晶體平面及結晶定向線110L亦隨著半導體晶圓110之旋轉而轉動。在一些實施例中，在半導體晶圓110繞法線N旋轉時，結晶定向線110L繞法線N轉動。一凹口130N充當一參考點，且半導體晶圓110可從凹口130旋轉達一旋轉角至一目標座標(x0 ,y0 )，一參考線110T與一目標線110R之間的一夾角或一中心角在本文中被稱為一扭角θ，其中參考線110R被繪製為從表面110S之中心至凹口130N而目標線110T被繪製為從表面110S之中心至目標座標(x0 ,y0 )。在一些實施例中，扭角θ表示半導體晶圓110之晶體平面定向之改變。
離子束120由一離子植入操作中使用之一離子植入源(未單獨展示)投射，諸如一植入器。離子束120及法線N形成一夾角α，在本文中被稱為植入器之一投射角。離子束120沿一路徑120P投射至半導體晶圓110之表面110S之一位置(諸如中心)上。
參考圖1B之標繪圖(B)，展示半導體晶圓110之一俯視圖及一側視圖。在一離子束投射操作期間，半導體晶圓110可以相對於xy平面之一晶圓傾斜角ω傾斜。在一些實施例中，提供支撐及固持半導體晶圓110之一晶圓載物台(未單獨展示)，其中藉由傾斜晶圓載物台而傾斜晶圓110。假定選擇目標座標(x0 ,y0 )作為傾斜點，藉由傾斜晶圓載物台而傾斜半導體晶圓110，其中與目標座標(x0 ,y0 )相關聯之目標線110T形成與xy平面之晶圓傾斜角ω。傾斜角ω可取決於目標線110T是否在xy平面上方或下方而為正或負。在一些實施例中，結晶定向線110L之方向改變達晶圓傾斜角ω之量。基於上文，晶圓傾斜角ω、扭角θ及投射角α一起判定離子束120與半導體晶圓110之結晶定向線110L之間的夾角，藉此判定離子束120相對於半導體晶圓110之植入角。
在一些實施例中，離子束120之投射角α與結晶定向角β之間的角度差(α-β)係判定所植入井區之輪廓之一個因素。此外，井區輪廓之偏差在所植入井區具有一減小間距(例如，小於約1 µm)時更大。例如，在一先進CMOS影像感測器之應用中，以小於0.8 µm之一像素間距形成一感測像素。在此等狀況中，植入一或多個井以形成感測像素，其中照射角之偏差應小於0.05度。如先前論述，除植入器之植入角以外，亦由結晶定向角判定實際照射角。然而，在一大規模生產製程中，難以具有擁有相等結晶定向角之不同批次坯料半導體晶圓。甚至由相同半導電鑄錠103製造之相同批次半導體晶圓(例如，圖1A中之半導體晶圓110)仍包含跨半導電鑄錠103之整個高度之約0.1度之結晶定向角之一最大角偏差，其超過先進CMOS影像感測器之精確性容限。因此，需要提供結晶定向角之一精確估測以消除或減少結晶定向角可變性之干擾。
圖2係根據一些實施例之估測一半導體晶圓之一結晶定向角之一方法200之一流程圖。應理解，可在圖2中展示之步驟之前、期間及之後提供額外步驟，且可在方法200之其他實施例中取代或消除下文描述之一些步驟。步驟之順序可為可互換的。
在步驟202，接收一第一晶圓110。第一晶圓110亦在圖3中展示。在一些實施例中，第一晶圓110選自一晶圓批次且充當晶圓批次之一測試晶圓。在一些實施例中，將第一晶圓110放置於一晶圓載物台或平台(未單獨展示)上。在一些實施例中，在第一晶圓上形成或標記一凹口110N。當由晶圓載物台旋轉第一晶圓110時，指向第一晶圓110之凹口110N之一標記302充當第一晶圓110相對於凹口110N之一參考點。
在步驟204，如圖3之標繪圖(A)中繪示，在第一晶圓110上界定一第一區帶310及一第二區帶320。此外，分別在第一區帶及第二區帶中界定複數個第一區域312 (例如，第一區域312a、312b、312c、312d及312e)及複數個第二區域322 (例如，第二區域322a、322b、322c、322d及322e)。在一些實施例中，第一區帶310及第二區帶320表示第一晶圓110之兩半。在一些實施例中，第一區帶310及第二區帶320相對於一對稱線S1彼此對稱。在一些實施例中，第一區帶310及第二區帶320具有實質上相等面積，其等之各者等於第一晶圓110之總面積之一半。在一些實施例中，第一區帶310毗鄰第二區帶320；然而，在一些其他實施例中，第一區帶310及第二區帶320藉由第一區帶310與第二區帶320之間的一第三區帶分離，且第一區帶310及第二區帶320各具有小於第一晶圓110之總面積之一半之一面積。在所描繪實施例中，第一區帶310或第二區帶320具有一半圓形形狀；然而，諸如一多邊形形狀或一圓形形狀之其他形狀亦係可行的。圖3之標繪圖(A)中展示之第一區帶310及第二區帶320之形狀及面積係為繪示目的。第一區帶310及第二區帶320之其他組態亦在本揭露之預期範疇內。
在第一區帶310中界定第一區域312。在第二區帶320中界定第二區域322。在一些實施例中，第一區域312具有不同形狀或面積。例如，第一區域312a具有一半圓形形狀，且其餘第一區域312b、312c、312d及312e之各者具有一弧形形狀；然而，諸如多邊形形狀、圓餅形狀或圓形形狀之其他形狀亦係可行的。在一些實施例中，第一區域312a毗鄰其餘第一區域312b、312c、312d及312e。第一區域312a可被第一區域312b、312c、312d及312e以及第二區帶320之第二區域322a橫向圍繞。在一些實施例中，第一區域312a至312e彼此毗鄰。在一些實施例中，第一區域312a至312e彼此隔開。在所描繪實例中，第一區帶310被分割為五個第一區域312a至312e。然而，其他數目個第一區域312亦係可行的。
在一些實施例中，第二區域322具有不同形狀或面積。例如，第二區域322a具有一半圓形形狀，且其餘第二區域322b、322c、322d及322e之各者具有一弧形形狀；然而，諸如多邊形形狀、圓餅形狀或圓形形狀之其他形狀亦係可行的。在一些實施例中，第二區域322a毗鄰其餘第二區域322b、322c、322d及322e。第二區域322a可被第二區域322b、322c、322d及322e以及第一區帶310之第一區域312a橫向圍繞。在一些實施例中，第二區域322a至322e彼此毗鄰。在一些實施例中，第二區域322a至312e彼此隔開。在所描繪實例中，第二區帶320被分割為五個第二區域322a至322e。然而，其他數目個第二區域322亦係可行的。
在一些實施例中，第一區域312之一者(例如，第一區域312a)與第二區域322之一者(例如，第二區域322a)經配對。在一些實施例中，經配對第一區域312a及第二區域322a相對於對稱線S1對稱。在一些實施例中，經配對第一區域312a及第二區域322a具有相同面積及形狀。類似地，第一區域312b (312c、312d或312e)與第二區域322b (322c、322d或322e)配對，且第一區域312b (312c、312d或312e)及第二區域322b (322c、322d或322e)相對於對稱線S1對稱。
在步驟206，執行一第一離子束投射，其中將第一離子束402投射至第一區域312上，如圖4之標繪圖(A)中繪示。回應於第一離子束402而接收第一熱波404。在一些實施例中，植入器經組態以每次將一個個別第一離子束402投射至個別第一區域312上，其中在不同時間以相同能量及相同植入角α投射第一離子束402之各者，且個別第一區域312之各者以一各自晶圓傾斜角ω接收個別第一離子束402。在一些實施例中，植入器以不同傾斜角ω重複地投射第一離子束402，其中傾斜角ω具有一角度差K1 。例如，角度差K1 係0.2°，且植入器經組態以針對第一區域311a至311e以-0.4度、-0.2度、0度、0.2度及0.4度之各自晶圓傾斜角五次投射一第一離子束402。在一些實施例中，在第一離子束投射期間防止第二區帶320接收第一離子束402。
當第一離子束402投射至第一晶圓110之表面110S上時，第一離子束402中之電離粒子由植入器加速且穿透至第一晶圓110之內部晶格結構中。第一離子束402之電離粒子之一部分與晶格結構中之原子碰撞且產生向外傳播之第一熱波404。一熱波偵測器(諸如一溫度計)用於接收由第一離子束402及晶格結構之碰撞導致之第一熱波404。第一熱波404之強度或溫度由碰撞程度判定，其與第一離子束402之實際照射角相關。由於第一離子束402以不同晶圓傾斜角ω投射至個別第一區域312上，所以晶圓傾斜角ω之不同例項之第一熱波404具有不同波強度。
在一些實施例中，第一離子束402以表示為一角度差(α-β)之一照射角照射至各自第一區域312上(假定零度之晶圓傾斜角ω)。藉由調諧晶圓傾斜角ω，可使實際照射角小於(α-β)，以便達成較大離子穿透及電離粒子與晶格原子之間的較少碰撞，且因此導致各自第一熱波404具有減小波強度。在一些實施例中，當調諧晶圓傾斜角ω以補償植入角α與結晶定向角β之間的夾角(α-β)時，第一離子束402以一最小照射角(實質上零度)命中晶體平面，從而導致第一熱波404之一最小波強度。
在步驟208，亦參考圖3之標繪圖(B)，使用晶圓載物台將第一晶圓110旋轉達一扭角θ。在一些實施例中，將扭角θ設定為180度；然而，扭角θ之其他值亦係可行的。在其中將扭角θ設定為180度之實施例中，第一晶圓110旋轉達180度，藉此導致凹口110N背離標記302，且第一區域312a至312e及第二區域322a至322e之相對位置相對於對稱線S1互換。
在步驟210，亦參考回圖4之標繪圖(B)，執行一第二離子束投射，其中將第二離子束412投射至第二區域322上。回應於第二離子束412而接收第二熱波414。在一些實施例中，植入器經組態以每次將一個個別第二離子束412投射至個別第二區域322上，其中在不同時間以相同能量及相同植入角α投射第二離子束412之各者，且個別第二區域322之各者以一各自晶圓傾斜角ω接收個別第二離子束412。在一些實施例中，第一離子束402及第二離子束412具有相同植入能量及植入角α。在一些實施例中，晶圓傾斜角ω具有一角度差K2 。例如，角度差K2 係0.2°，且植入器經組態以將五個第二離子束422以各自晶圓傾斜角-0.4度、-0.2度、0度、0.2度及0.4度投射至第二區域322a至322e上。在一些實施例中，角度差K1 相同或不同於角度差K2 。在一些實施例中，在第二離子束投射期間防止第一區帶310接收離子束422。
當第二離子束412投射至第一晶圓110之表面110S上時，第二離子束412中之電離粒子由植入器加速且穿透至第一晶圓110之內部晶格結構中。第二離子束412之電離粒子之一部分與晶格結構中之原子碰撞且產生向外傳播之第二熱波414。一熱波偵測器(諸如一溫度計)用於接收由第二離子束412及晶格結構之碰撞導致之第二熱波414。第二熱波414之強度或溫度由碰撞程度判定，其與第二離子束412之實際照射角相關。由於第二離子束412以不同晶圓傾斜角ω投射至個別第二區域322上，所以不同晶圓傾斜角ω之第二熱波414具有不同波強度。
參考圖4之標繪圖(A)及(B)，歸因於第一晶圓110旋轉達180度之一扭角θ，結晶定向角β及–β由一正負號區分。在一些實施例中，假定零度之一晶圓傾斜角ω，則第二離子束412以(α+β)之一照射角照射至第二區域322上。藉由調諧晶圓傾斜角ω，可使實際照射角小於(α+β)以達成較大離子穿透及電離粒子與晶格原子之間的較少碰撞，因此減小各自第二熱波414之波強度。在一些實施例中，當調諧晶圓傾斜角ω以補償夾角(α+β)時，第二離子束404以一最小照射角(實質上零度)命中晶體平面，從而導致第二熱波414之一最小波強度。
在步驟212，基於第一離子束402、第二離子束412、第一熱波404及第二熱波414估測第一晶圓110之一第一結晶定向角β。在一些實施例中，亦基於第一離子束402、第二離子束412、第一熱波404及第二熱波414估測植入器之植入角。參考圖5，一示意圖500繪示根據一些實施例之熱波強度對晶圓傾斜角ω。在圖表500上標繪第一熱波404及第二熱波414之強度。菱形標記指示第一熱波404在不同晶圓傾斜角ω下之強度且方形標記指示第二熱波414在不同晶圓傾斜角ω下之強度。
執行一曲線擬合操作以產生最佳地擬合第一熱波404之量測之一曲線，如由虛線展示。類似地，執行另一曲線擬合操作以產生最佳地擬合第二熱波414之量測之一曲線，如由實線展示。隨後，判定一晶圓傾斜角ω1 ，其獲得第一熱波404之一最小強度。類似地，判定另一晶圓傾斜角ω2 ，其獲得第二熱波414之一最小強度。在一些實施例中，藉由求解描述第一熱波404或第二熱波414之曲線之一方程式而判定晶圓傾斜角ω1 或ω2 之值。
如先前論述，導致第一熱波404之最小波強度之晶圓傾斜角ω1 對應於角度差(α-β)而導致第二熱波414之最小波強度之晶圓傾斜角ω2 對應於角度差(α+β)。因此，植入角α及結晶定向角β之值可透過線性代數估測且可表示如下。
α=(ω1 +ω2 )/2
β=(ω2 -ω1 )/2
圖6係根據一些實施例之製造半導體裝置之一方法600之一流程圖。應理解，可在圖6中展示之步驟之前、期間及之後提供額外步驟，且可在方法600之其他實施例中取代或消除下文描述之一些步驟。步驟之順序可為可互換的。
在步驟602，接收一第一晶圓。在一些實施例中，第一晶圓係圖1A中之晶圓110a以及圖3及圖4中之晶圓110。在步驟604，在第一晶圓上界定一第一區帶及一第二區帶。在一些實施例中，第一區帶及第二區帶係圖3中之第一區帶310及第二區帶320。在一些實施例中，在第一區帶310中界定第一區域312且在第二區帶320中界定第二區域322。
在步驟606，執行一第一離子束投射及一第二離子束投射，其中分別藉由各自第一離子束投射及第二離子束投射將第一離子束及第二離子束投射至第一晶圓之第一區帶及第二區帶上。在一些實施例中，第一離子束及第二離子束分別係第一離子束402及第二離子束412。在一些實施例中，第一區域及第二區域分別以各自植入器傾斜角接收第一離子束投射及第二離子束投射。在一些實施例中，分別回應於第一離子束投射及第二離子束投射而接收第一熱波及第二熱波。在一些實施例中，步驟606中之第一離子束投射或第二離子束投射以類似於步驟206、208及210之方式之一方式執行。
在步驟608，基於第一離子束及第二離子束估測第一晶圓之一第一結晶定向角。在一些實施例中，進一步基於第一熱波及第二熱波估測第一晶圓之第一結晶定向角。在一些實施例中，在步驟608，亦基於第一離子束、第二離子束、第一熱波及第二熱波估測植入器之植入角。在一些實施例中，步驟608中之第一晶圓之第一結晶定向角及植入器之植入角之估測以類似於步驟212之方式之一方式執行。
在步驟610，接收一第二晶圓。在一些實施例中，第二晶圓係圖1A中之晶圓110b以及圖3及圖4中之晶圓110。在一些實施例中，第一晶圓及第二晶圓係測試晶圓。在一些實施例中，第一晶圓及第二晶圓由一相同半導電鑄錠製造且在半導電鑄錠中藉由一或多個其他晶圓分離。在一些實施例中，第一晶圓及第二晶圓屬於一相同晶圓批次且藉由一或多個其他晶圓分離。
在步驟612，在第二晶圓上界定一第三區帶及一第四區帶。在一些實施例中，第三區帶及第四區帶係圖3中之第一區帶310及第二區帶320。在一些實施例中，在第一區帶310中界定第一區域312且在第二區帶320中界定第二區域322。
在步驟614，執行一第三離子束投射及一第四離子束投射，其中分別藉由各自第三離子束投射及第四離子束投射將第三離子束及第四離子束投射至第二晶圓之第三區帶及第四區帶上。在一些實施例中，第三離子束及第四離子束分別係第一離子束402及第二離子束412。在一些實施例中，第二晶圓之第一區域312及第二區域322分別以各自植入器傾斜角接收第三離子束投射及第四離子束投射。在一些實施例中，分別回應於第三離子束投射及第四離子束投射而接收第三熱波及第四熱波。在一些實施例中，步驟614中之第三離子束投射或第四離子束投射以類似於步驟206、208及210中之方式之一方式執行。
在步驟616，基於第三離子束及第四離子束估測第二晶圓之一第二結晶定向角。在一些實施例中，進一步基於第三熱波及第四熱波估測第二晶圓之第二結晶定向角。在一些實施例中，在步驟616，亦基於第三離子束、第四離子束、第三熱波及第四熱波估測植入器之植入角。在一些實施例中，由步驟616進行之第二晶圓之第二結晶定向角及植入器之植入角之估測以類似於步驟212之方式之一方式執行。
在步驟618，接收一第三晶圓。在一些實施例中，第三晶圓係準備用於製造一半導體裝置之一晶圓。在一些實施例中，第三晶圓係由製造第一晶圓及第二晶圓之一半導電鑄錠製造。在一些實施例中，第三晶圓屬於相同於第一晶圓及第二晶圓之一晶圓批次。在一些實施例中，第三晶圓在第一晶圓與第二晶圓之間的半導電鑄錠之一位置中。
在步驟620，基於第一結晶定向角及第二結晶定向角判定第三晶圓之一第三結晶定向角。在一些實施例中，藉由基於半導電鑄錠中之第一晶圓、第二晶圓及第三晶圓間之距離內插或外插第一結晶定向角及第二結晶定向角而判定第三晶圓之第三結晶定向角。在一些實施例中，第三晶圓之第三結晶定向角係第一晶圓結晶定向角及第二晶圓結晶定向角之一算術平均值。在一些實施例中，接收相同半導電鑄錠中之一第四晶圓之一第四結晶定向角，且基於第一結晶定向角、第二結晶定向角及第四結晶定向角(例如，透過一適合近似方法，諸如曲線擬合或線性回歸)判定第三晶圓之第三結晶定向角。
在一些實施例中，用於在步驟606及614中執行離子束投射之植入器係相同植入器，且基於步驟608及616中執行之植入器之植入角之估測結果判定植入器之最終植入角。在一些實施例中，藉由對步驟608及616中執行之第一晶圓及第二晶圓之植入角之估測結果求平均值而判定最終植入角。
在步驟622，根據第三結晶定向角對第三晶圓執行一離子植入。在一些實施例中，第三晶圓並非一測試晶圓且執行離子植入以在用於製造一半導體裝置之第三晶圓中製造一井區。在一些實施例中，根據植入器之植入角對第三晶圓執行離子植入。
圖7係根據一些實施例之製造半導體裝置之一方法700之一流程圖。應理解，可在圖7中展示之步驟之前、期間及之後提供額外步驟，且可在方法700之其他實施例中取代或消除下文描述之一些步驟。步驟之順序可為可互換的。
在步驟702，接收複數個晶圓。在一些實施例中，複數個晶圓屬於一相同晶圓批次或不同晶圓批次。在一些實施例中，複數個晶圓由一相同半導電鑄錠製造或由不同半導電鑄錠製造。在步驟704，估測複數個晶圓之結晶定向角。在一些實施例中，使用方法200 (其中在步驟212估測結晶定向角)或使用方法600 (其中在步驟602估測結晶定向角)基於其他晶圓之結晶定向角判定複數個晶圓之各者之結晶定向角。在一些實施例中，由另一適合方法估測結晶定向角。在一些實施例中，亦在步驟704估測一植入器之一植入角。在一些實施例中，複數個晶圓包含一或多個測試晶圓，且估測測試晶圓之結晶定向角。基於測試晶圓之所估測結晶定向角判定複數個晶圓之其餘者之結晶定向角。
在步驟706，將複數個晶圓(排除測試晶圓，若存在)根據其等結晶定向角分類為一個以上晶圓群組。在一些實施例中，由一代表性結晶定向角識別各晶圓群組。在一些實施例中，基於所分類結晶定向角之粒度判定晶圓群組之數目。一晶圓群組中之晶圓之結晶定向角之一較小標準偏差可需要更多晶圓群組，此導致各晶圓群組之一更精確代表性結晶定向角。各晶圓群組中之晶圓可來自相同或不同半導電鑄錠。
在步驟708，選擇來自某一晶圓群組之至少一個晶圓。在步驟710，對至少一個選定晶圓執行一離子植入操作。在一些實施例中，使用植入器根據植入器之所估測傾斜角及從其中選擇至少一個晶圓之晶圓群組之代表性結晶定向角執行離子植入操作。由於選定晶圓共用一共同代表性結晶定向角，所以可藉由最小化或消除一大規模生產程序中之不同晶圓之間的結晶定向角之可變性而以相對於此等晶圓之一更精確傾斜角執行離子植入操作。
圖8係根據一些實施例之實施一結晶定向角估測方法之一系統800之一示意圖。系統800包含一或多個處理器801、一網路介面803、一輸入及輸出(I/O)裝置805、一儲存器807、一記憶體809及一匯流排808。匯流排808將網路介面803、I/O裝置805、儲存器807、記憶體809及處理器801彼此耦合。
處理器801經組態以執行程式指令，該等程式指令包含經組態以執行參考本揭露之圖描述及繪示之方法之一工具。因此，該工具經組態以執行步驟，諸如估測及提供結晶定向角及調諧一或多個半導體處理裝置之參數(例如，一植入器之傾斜角。)
網路介面803經組態以存取程式指令及透過一網路(未展示)遠端地儲存之由程式指令存取之資料。
I/O裝置805包含經組態用於實現與系統800之使用者互動之一輸入裝置及一輸出裝置。在一些實施例中，輸入裝置包括例如一鍵盤、一滑鼠及其他裝置。輸出裝置包括例如一顯示器、一印表機及其他裝置。
儲存裝置807經組態用於儲存程式指令及由程式指令存取之資料。在一些實施例中，儲存裝置807包括一非暫時性電腦可讀儲存媒體，例如一磁碟及一光碟。
記憶體809經組態以儲存待由處理器801執行之程式指令及由程式指令存取之資料。在一些實施例中，記憶體809包括一隨機存取記憶體(RAM)、某其他揮發性儲存裝置、一唯讀記憶體(ROM)及某其他非揮發性儲存裝置之任何組合。
根據一實施例，一種方法包含：接收一第一晶圓；在該第一晶圓上界定一第一區帶及一第二區帶；分別針對該第一區帶及該第二區帶界定複數個第一區域及第二區域；將第一離子束投射至該等第一區域上且回應於該等第一離子束而接收第一熱波；使該第一晶圓旋轉達一扭角；將第二離子束投射至該等第二區域上且回應於該等第二離子束而接收第二熱波；及基於該等第一離子束及該等第二離子束以及該等第一熱波及該等第二熱波估測該第一晶圓之一第一結晶定向角。
根據一實施例，一種方法包含：在一第一晶圓上界定一第一區帶及一第二區帶；分別將第一離子束及第二離子束投射至該第一區帶及該第二區帶上；基於該等第一離子束及該等第二離子束估測該第一晶圓之一第一結晶定向角；在一第二晶圓上界定一第三區帶及一第四區帶；分別將第三離子束及第四離子束投射至該第三區帶及該第四區帶上；基於該等第三離子束及該等第四離子束估測該第二晶圓之一第二結晶定向角；及基於該第一結晶定向角及該第二結晶定向角估測一第三晶圓之一第三結晶定向角。
根據一實施例，一種方法包含：接收複數個晶圓；估測該複數個晶圓之結晶定向角；將該複數個晶圓根據其等結晶定向角分類為晶圓群組；從該等晶圓群組之一者選擇至少一個晶圓；及根據該等晶圓群組之該一者之一代表性結晶定向角對該至少一個晶圓執行一離子植入操作。
前文概述若干實施例之特徵，使得熟習此項技術者可更好地理解本揭露之態樣。熟習此項技術者應瞭解，其等可容易地使用本揭露作為設計或修改用於實行本文中介紹之實施例之相同目的及/或達成相同優點之其他製程及結構之一基礎。熟習此項技術者亦應認知，此等等效構造不脫離本揭露之精神及範疇，且其等可在不脫離本揭露之精神及範疇的情況下在本文中進行各種改變、替換及更改。
100:方法 102:晶體生長操作 103:半導電鑄錠 103L:縱向軸 104:操作 108a:位置 108b:位置 108c:位置 110:半導體晶圓 110a:半導體晶圓 110b:半導體晶圓 110c:半導體晶圓 110L:結晶定向線 110L1:結晶定向線 110L2:結晶定向線 110L3:結晶定向線 110N:凹口 110R:目標線/參考線 110S:表面 110T:目標線/參考線 120:離子束 120P:路徑 130:凹口 200:方法 202:步驟 204:步驟 206:步驟 208:步驟 210:步驟 212:步驟 302:標記 310:第一區帶 312a至312e:第一區域 320:第二區帶 322a至322e:第二區域 402:第一離子束 404:第一熱波 412:第二離子束 414:第二熱波 500:示意圖/圖表 600:方法 602:步驟 604:步驟 606:步驟 608:步驟 610:步驟 612:步驟 614:步驟 616:步驟 618:步驟 620:步驟 622:步驟 700:方法 702:步驟 704:步驟 706:步驟 708:步驟 710:步驟 800:系統 801:處理器 803:網路介面 805:輸入及輸出(I/O)裝置 807:儲存器 808:匯流排 809:記憶體 N:法線 N1:法線 N2:法線 N3:法線 S1:對稱線 α:夾角 β:結晶定向角 β1 :夾角 β2 :夾角 β3 :夾角 θ:扭角 ω:晶圓傾斜角 ω1 :晶圓傾斜角 ω2 :晶圓傾斜角
當結合附圖閱讀時，從以下實施方式更好理解本揭露之態樣。應注意，根據行業中之標準實踐，各種構件不按比例繪製。事實上，為清晰論述，各種構件之尺寸可任意增大或減小。
圖1A係展示根據一些實施例之形成半導體晶圓之一方法之一示意圖。
圖1B係展示根據一些實施例之投射至一半導體晶圓上之一離子束之一示意圖。
圖2係根據一些實施例之估測一半導體晶圓之一結晶定向角之一方法之一流程圖。
圖3係展示根據一些實施例之具有分割區帶之一半導體晶圓之一表面之一示意圖。
圖4係展示根據一些實施例之離子束投射之一示意圖。
圖5係繪示根據一些實施例之熱波強度對晶圓傾斜角之一示意圖。
圖6係根據一些實施例之估測一半導體晶圓之一結晶定向角之一方法之一流程圖。
圖7係根據一些實施例之製造半導體裝置之一方法之一流程圖。
圖8係根據一些實施例之實施一結晶定向角估測方法之一系統之一示意圖。
200:方法
202:步驟
204:步驟
206:步驟
208:步驟
210:步驟
212:步驟

Claims (10)

  1. 一種晶圓結晶定向角的估測方法，其包括：接收一第一晶圓；在該第一晶圓上界定一第一區帶及一第二區帶；分別針對該第一區帶及該第二區帶界定複數個第一區域及第二區域；將第一離子束投射至該等第一區域上且回應於該等第一離子束而接收第一熱波；使該第一晶圓旋轉達一扭角；將第二離子束投射至該等第二區域上且回應於該等第二離子束而接收第二熱波；及基於該等第一離子束及該等第二離子束以及該等第一熱波及該等第二熱波估測該第一晶圓之一第一結晶定向角。
  2. 如請求項1之方法，其中將該等第一離子束投射至該等第一區域上包括在不同時間將該等第一離子束之各者投射至該等第一區域之各者上且使該第一晶圓傾斜達各自第一傾斜角，其中該等第一傾斜角具有一角度差。
  3. 如請求項1之方法，其中將該等第二離子束投射至該等第二區域上包括在不同時間將該等第二離子束之各者投射至該等第二區域之各者上且使該第一晶圓傾斜達各自第二傾斜角，其中該等第二傾斜角分離達以一第二差值。
  4. 如請求項1之方法，其中估測該第一晶圓之一結晶定向角包括分別量測該等第一熱波及該等第二熱波之第一強度及第二強度。
  5. 一種晶圓結晶定向角的估測方法，其包括：在一第一晶圓上界定一第一區帶及一第二區帶；分別將第一離子束及第二離子束投射至該第一區帶及該第二區帶上；基於該等第一離子束及該等第二離子束估測該第一晶圓之一第一結晶定向角；在一第二晶圓上界定一第三區帶及一第四區帶；分別將第三離子束及第四離子束投射至該第三區帶及該第四區帶上；基於該等第三離子束及該等第四離子束估測該第二晶圓之一第二結晶定向角；及基於該第一結晶定向角及該第二結晶定向角估測一第三晶圓之一第三結晶定向角。
  6. 如請求項5之方法，其進一步包括形成一半導電鑄錠且切割該半導電鑄錠以形成該第一晶圓、該第二晶圓及該第三晶圓。
  7. 如請求項5之方法，其中將第一離子束及第二離子束投射至該第一區帶及該第二區帶上進一步包括將該等第一離子束之一者投射至該第一區帶 之一第一區域上且將該等第二離子束之一者投射至該第二區帶之一第二區域上，其中該等第一離子束之該一者及該等第二離子束之該一者具有相同能量及植入角。
  8. 一種離子植入的方法，其包括：接收複數個晶圓；估測該複數個晶圓之結晶定向角，其中該估測包含將離子束投射至一第一晶圓中的第一區帶及該第二區帶上，該第一區帶及該第二區帶相對於該第一晶圓的對稱線彼此對稱；將該複數個晶圓根據其等結晶定向角分類為晶圓群組；從該等晶圓群組之一者選擇至少一個晶圓；及對該等晶圓群組之該者的該至少一個晶圓執行一離子植入操作。
  9. 如請求項8之方法，其進一步包括估測執行該離子植入操作之一植入器之一植入角，其中根據該植入角執行該離子植入操作。
  10. 如請求項8之方法，其中該第一晶圓係一測試晶圓，其中該複數個晶圓之該等結晶定向角之該估測包括在估測其餘晶圓之該等結晶定向角之前估測該第一晶圓之一結晶定向角。
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