本发明实施例涉及晶片结晶定向的估测方法与系统。
背景技术：
半导体集成电路(ic)行业已经历快速增长。ic材料及设计的技术进步已产生数代ic，其中每一代具有比前一代更小且更复杂的电路。为促进先进ic装置，离子植入被广泛用于将杂质掺杂到工件(例如半导体晶片)中以形成n型或p型阱。在使用离子植入的情况下，更改工件中的杂质量，以便将导电性引入到所述阱。所要杂质材料可由离子源电离且加速以形成具有规定能量的离子束。可将离子束引导到工件的前表面且穿透到工件的块体中。所植入离子可围绕晶片区域的深度分布，且离子的分布及浓度是可控的，例如通过调整植入角及射束能。
技术实现要素：
根据本发明的实施例，一种方法包括：接收第一晶片；在所述第一晶片上界定第一区带及第二区带；分别针对所述第一区带及所述第二区带界定多个第一区域及第二区域；将第一离子束投影到所述第一区域上且响应于所述第一离子束而接收第一热波；使所述第一晶片旋转达一扭角；将第二离子束投影到所述第二区域上且响应于所述第二离子束而接收第二热波；及基于所述第一离子束及所述第二离子束以及所述第一热波及所述第二热波估测所述第一晶片的第一结晶定向角。
根据本发明的实施例，一种方法包括：在第一晶片上界定第一区带及第二区带；将第一离子束及第二离子束分别投影到所述第一区带及所述第二区带上；基于所述第一离子束及所述第二离子束估测所述第一晶片的第一结晶定向角；在第二晶片上界定第三区带及第四区带；将第三离子束及第四离子束分别投影到所述第三区带及所述第四区带上；基于所述第三离子束及所述第四离子束估测所述第二晶片的第二结晶定向角；及基于所述第一结晶定向角及所述第二结晶定向角估测第三晶片的第三结晶定向角。
根据本发明的实施例，一种方法包括：接收多个晶片；估测所述多个晶片的结晶定向角；使所述多个晶片根据其结晶定向角分类为晶片群组；从所述晶片群组中的一者选择至少一个晶片；及根据所述晶片群组中的所述一者的代表性结晶定向角对所述至少一个晶片执行离子植入操作。
附图说明
当结合附图阅读时，从以下具体实施方式更好理解本揭露的方面。应注意，根据行业标准做法，各种构件未按比例绘制。事实上，为使论述清楚，各种构件的尺寸可任意增大或减小。
图1a是展示根据一些实施例的形成半导体晶片的方法的示意图。
图1b是展示根据一些实施例的投影到半导体晶片上的离子束的示意图。
图2是根据一些实施例的估测半导体晶片的结晶定向角的方法的流程图。
图3是展示根据一些实施例的具有分割区带的半导体晶片的表面的示意图。
图4是展示根据一些实施例的离子束投影的示意图。
图5是说明根据一些实施例的热波强度对晶片倾斜角的示意图。
图6是根据一些实施例的估测半导体晶片的结晶定向角的方法的流程图。
图7是根据一些实施例的制造半导体装置的方法的流程图。
图8是根据一些实施例的实施结晶定向角估测方法的系统的示意图。
具体实施方式
以下揭露提供用于实施所提供标的物的不同构件的许多不同实施例或实例。下文描述元件及布置的特定实例以简化本揭露。当然，这些仅为实例且并不希望为限制。例如，在以下描述中，在第二构件上方或上形成第一构件可包含其中第一构件及第二构件形成为直接接触的实施例，且也可包含其中额外构件可形成于第一构件与第二构件之间使得第一构件及第二构件可不直接接触的实施例。另外，本揭露可在各种实例中重复参考数字及/或字母。此重复是为了简单及清楚且本身并不指示所论述的各种实施例及/或配置之间的关系。
此外，为便于描述，例如“下面”、“下方”、“下”、“上方”、“上”及类似物的空间相对术语可在本文中用于描述一个元件或构件与另一(些)元件或构件的关系，如图中所说明。空间相对术语除涵盖图中描绘的定向以外，还希望涵盖装置在使用或操作中的不同定向。设备可以其它方式定向(旋转90度或按其它定向)且因此可同样解释本文中使用的空间相对描述词。
虽然陈述本揭露的广泛范围的数值范围及参数是近似值，但要尽可能精确地报告特定实例中所陈述的数值。然而，任何数值本就含有由通常在相应测试测量中发现的偏差必然引起的特定误差。而且，如本文中使用，术语“约”、“近似”或“基本上”一般意味着在给定值或范围的10％、5％、1％或0.5％内。替代地，如所属领域的一般技术人员所考虑，术语“约”、“近似”或“基本上”意味着在可接受的平均值标准误差内。除了在操作/工作实例中之外，或除非另有明确指定，本文中揭示的全部数值范围、数量、值及百分比(例如材料量、持续时间、温度、操作条件、数量比及其类似物的数值范围、数量、值及百分比)应被理解为在全部例子中都由术语“约”、“近似”或“基本上”修饰。因此，除非指示相反，否则本揭露及随附权利要求书中陈述的数值参数是可视需要变化的近似值。最后，每一数值参数应至少根据所报告的有效数字的数目且通过应用普通舍入技术解释。范围在本文中可表示为从一个端点到另一端点或在两个端点之间。除非另有指定，否则本文中揭示的全部范围包含端点。
所属领域的技术人员将了解，本揭露的实施例可被实施为系统、方法或计算机程序产品。因此，本揭露的实施例可采用全硬件实施例、全软件实施例(包含固件、常驻软件、微代码等)或组合本文中都可大体称为“电路”、“块”、“模块”或“系统”的软件及硬体方面的实施例的形式。此外，本揭露的实施例可采用以任何有形媒体的表达体现的计算机程序产品的形式，其具有以媒体体现且可由计算机执行的程序代码。
半导体晶片被用作半导体装置的衬底，其中可在半导体晶片的块体中形成掺杂区。使用具有平行晶格平面的晶格结构形成半导电铸锭或晶片。半导电铸锭的晶格平面确定铸锭或半导体晶片的结晶定向(或晶格定向)角。一般来说，以贯穿铸锭的基本上相等结晶定向角生长半导电铸锭且角度差通常是可忽略的。然而，随着半导体装置的大小不断减小，半导体装置的制造需要以操作参数的更大精确性执行。否则，以不足参数精确性执行的制造操作将导致所制造半导体装置的质量均匀性问题。
在本揭露中，提供用于估测半导体晶片的结晶定向角的方法及系统。对单个测试晶片执行估测方法。归因于消除不同测试晶片间的角度可变性的影响，所提出估测方法比使用多个测试晶片的替代估测方法更精确。此外，由于每半导电铸锭仅使用一个测试晶片，所以测试晶片的费用也减少。制造操作(例如离子植入)可以较佳地匹配半导体的结晶定向角的较大投影角精确性执行，且掺杂区可通过具有较佳轮廓控制的离子植入形成。所提出方法也减少估测相同批次的晶片群组的结晶定向角的成本，这是因为在一些案例中需要最少两个测试晶片或仅一个测试晶片，借此减少晶片质量控制的额外耗用且改进结晶定向角的校准效率。
图1a是展示根据一些实施例的形成半导体晶片的方法100的示意图。方法100开始于晶体生长操作102。因此，形成半导电铸锭103。半导电铸锭103可使用所属领域中已知的任何晶体生长方法形成，例如丘克拉斯基(cz)方法。在一些实施例中，生长半导电铸锭103以包含单晶晶格结构。在一些实施例中，半导电铸锭103是由硅或另一适合半导体材料制成的铸锭。在形成硅铸锭103之后，执行操作104以由半导电铸锭103制造半导体晶片110的切片，例如半导体晶片110a、110b或110c。操作104可包含一或多个晶片形成过程，例如将半导电铸锭103切割成原始晶片，且斜切、研磨、蚀刻及抛光原始晶片以形成成品半导体晶片110。在一些实施例中，如果半导体晶片110由相同半导电铸锭103形成，那么其属于相同晶片批次。在一些实施例中，成品半导体晶片110具有约1英寸到约12英寸之间的直径。在一些实施例中，成品半导体晶片110具有约100μm到约500μm之间的厚度。
在一些实施例中，半导体晶片110具有拥有与晶体平面(例如(100)、(110)或(111)晶体平面)相关联的相同结晶定向的类似晶体结构，这是因为其由相同半导电铸锭103制造。关于离子植入(也称为离子束投影)操作，至少部分由入射离子束与晶格结构的结晶定向角之间的夹角确定植入的穿透深度及分布。因此，使用离子束投影形成于半导体晶片中的阱区的电行为以及包含阱区的半导体装置受到结晶定向角的控制精确性的影响。
在一些实施例中，半导体晶片中的每一者(例如半导体晶片110a、110b及110c)具有垂直于半导体晶片110a、110b或110c的表面的相应法线n1、n2及n3。理想地，每一半导体晶片110a、110b或110c共享平行于与某一晶体平面(例如(100)平面)相关联的半导电铸锭103的纵向轴103l的相同结晶定向方向。然而，在大多数情况中，当切割半导电铸锭103时，切割刀片可不精确垂直于纵向轴103l。因此，法线n1、n2或n3不平行于相应结晶定向线110l1、110l2及110l3的方向。结晶定向线110l1、110l2或110l3的方向与相应法线n1、n2或n3之间的夹角β1、β2或β3在本文中称为半导体晶片110a、110b或110c的结晶定向角。在一些实施例中，夹角β1、β2及β3基本上为零度。
在一些实施例中，在半导电铸锭103的晶体生长期间，晶体平面的定向可在晶格结构向上生长时绕纵向轴103l旋转。换句话来说，位置108a、108b及108c处的实际结晶定向线110l1、110l2及110l3可分别指向略微不同方向。另外，夹角β1、β2及β3可不相等。在一些实施例中，晶体平面在晶体生长期间的旋转与半导电铸锭103的生长高度成比例。因此，夹角β1、β2及β3或等效地半导体晶片110的结晶定向角近似地由线性方程式表示。在一些其它实施例中，可由来自相同半导电铸锭103的两个或两个以上其它半导体晶片110的夹角(例如β2及β3)估测夹角(例如β1)或等效地半导体晶片110的结晶定向角。
图1b是展示根据一些实施例的投影到半导体晶片110上的离子束120的示意图。参考图1b的标绘图(a)，半导体晶片110经放置为其表面110s平行于xy平面。图1b的标绘图(a)也展示在z轴的方向上且垂直于表面110s延伸的法线n。在一些实施例中，半导体晶片110的晶体平面可不平行于半导体晶片110的表面110s，如由结晶定向线110l说明，所述结晶定向线110l指示半导体晶片110的结晶定向。在法线n与结晶定向线110l之间形成结晶定向角β。在半导体晶片110绕垂直于xy平面的法线n旋转时，晶体平面及结晶定向线110l也随着半导体晶片110的旋转而转动。在一些实施例中，在半导体晶片110绕法线n旋转时，结晶定向线110l绕法线n转动。凹口130n充当参考点，且半导体晶片110可从凹口130旋转达一旋转角到目标坐标(x0,y0)，参考线110t与目标线110r之间的夹角或中心角在本文中称为扭角θ，其中参考线110r被绘制为从表面110s的中心到凹口130n，而目标线110t被绘制为从表面110s的中心到目标坐标(x0,y0)。在一些实施例中，扭角θ表示半导体晶片110的晶体平面定向的改变。
离子束120由离子植入操作中使用的离子植入源(未单独展示)投影，例如植入器。离子束120及法线n形成夹角α，本文中称为植入器的投影角。离子束120沿路径120p投影到半导体晶片110的表面110s的位置(例如中心)上。
参考图1b的标绘图(b)，展示半导体晶片110的俯视图及侧视图。在离子束投影操作期间，半导体晶片110可以相对于xy平面的晶片倾斜角ω倾斜。在一些实施例中，提供支撑及固持半导体晶片110的晶片载物台(未单独展示)，其中通过倾斜晶片载物台而倾斜晶片110。假定选择目标坐标(x0,y0)作为倾斜点，通过倾斜晶片载物台而倾斜半导体晶片110，其中与目标坐标(x0,y0)相关联的目标线110t形成与xy平面的晶片倾斜角ω。倾斜角ω可取决于目标线110t是否在xy平面上方或下方而为正或负。在一些实施例中，结晶定向线110l的方向改变达晶片倾斜角ω的量。基于上文，晶片倾斜角ω、扭角θ及投影角α一起确定离子束120与半导体晶片110的结晶定向线110l之间的夹角，借此确定离子束120相对于半导体晶片110的植入角。
在一些实施例中，离子束120的投影角α与结晶定向角β之间的角度差(α-β)是确定所植入阱区的轮廓的一个因素。此外，阱区轮廓的偏差在所植入阱区具有减小间距(例如，小于约1μm)时更大。例如，在先进cmos图像传感器的应用中，以小于0.8μm的像素间距形成感测像素。在这些状况中，植入一或多个阱以形成感测像素，其中照射角的偏差应小于0.05度。如先前论述，除植入器的植入角以外，也由结晶定向角确定实际照射角。然而，在大规模生产制造过程中，难以具有拥有相等结晶定向角的不同批次坯料半导体晶片。甚至由相同半导电铸锭103制造的相同批次半导体晶片(例如图1a中的半导体晶片110)仍包含跨半导电铸锭103的整个高度的约0.1度的结晶定向角的最大角偏差，其超过先进cmos图像传感器的精确性容限。因此，需要提供结晶定向角的精确估测以消除或减少结晶定向角可变性的干扰。
图2是根据一些实施例的估测半导体晶片的结晶定向角的方法200的流程图。应理解，可在图2中展示的步骤之前、期间及之后提供额外步骤，且可在方法200的其它实施例中取代或消除下文描述的一些步骤。步骤的顺序可互换。
在步骤202，接收第一晶片110。第一晶片110也在图3中展示。在一些实施例中，第一晶片110选自晶片批次且充当晶片批次的测试晶片。在一些实施例中，将第一晶片110放置于晶片载物台或平台(未单独展示)上。在一些实施例中，在第一晶片上形成或标记凹口110n。当由晶片载物台旋转第一晶片110时，指向第一晶片110的凹口110n的标记302充当第一晶片110相对于凹口110n的参考点。
在步骤204，如图3的标绘图(a)中说明，在第一晶片110上界定第一区带310及第二区带320。此外，分别在第一区带及第二区带中界定多个第一区域312(例如第一区域312a、312b、312c、312d及312e)及多个第二区域322(例如第二区域322a、322b、322c、322d及322e)。在一些实施例中，第一区带310及第二区带320表示第一晶片110的两半。在一些实施例中，第一区带310及第二区带320相对于对称线s1彼此对称。在一些实施例中，第一区带310及第二区带320具有基本上相等面积，其中的每一者等于第一晶片110的总面积的一半。在一些实施例中，第一区带310毗邻第二区带320；然而，在一些其它实施例中，第一区带310及第二区带320由第一区带310与第二区带320之间的第三区带分离，且第一区带310及第二区带320各自具有小于第一晶片110的总面积的一半的面积。在所描绘实施例中，第一区带310或第二区带320具有半圆形形状；然而，例如多边形形状或圆形形状的其它形状也是可行的。图3的标绘图(a)中展示的第一区带310及第二区带320的形状及面积仅供说明。第一区带310及第二区带320的其它配置也在本揭露的预期范围内。
在第一区带310中界定第一区域312。在第二区带320中界定第二区域322。在一些实施例中，第一区域312具有不同形状或面积。例如，第一区域312a具有半圆形形状，且其余第一区域312b、312c、312d及312e中的每一者具有弧形形状；然而，例如多边形形状、圆饼形状或圆形形状的其它形状也是可行的。在一些实施例中，第一区域312a毗邻其余第一区域312b、312c、312d及312e。第一区域312a可由第一区域312b、312c、312d及312e以及第二区带320的第二区域322a横向围绕。在一些实施例中，第一区域312a到312e彼此毗邻。在一些实施例中，第一区域312a到312e彼此隔开。在所描绘实例中，第一区带310被分割为五个第一区域312a到312e。然而，其它数目个第一区域312也是可行的。
在一些实施例中，第二区域322具有不同形状或面积。例如，第二区域322a具有半圆形形状，且其余第二区域322b、322c、322d及322e中的每一者具有弧形形状；然而，例如多边形形状、圆饼形状或圆形形状的其它形状也是可行的。在一些实施例中，第二区域322a毗邻其余第二区域322b、322c、322d及322e。第二区域322a可由第二区域322b、322c、322d及322e以及第一区带310的第一区域312a横向围绕。在一些实施例中，第二区域322a到322e彼此毗邻。在一些实施例中，第二区域322a到312e彼此隔开。在所描绘实例中，第二区带320被分割为五个第二区域322a到322e。然而，其它数目个第二区域322也是可行的。
在一些实施例中，第一区域312中的一者(例如第一区域312a)与第二区域322中的一者(例如第二区域322a)经配对。在一些实施例中，经配对第一区域312a及第二区域322a相对于对称线s1对称。在一些实施例中，经配对第一区域312a及第二区域322a具有相同面积及形状。类似地，第一区域312b(312c、312d或312e)与第二区域322b(322c、322d或322e)配对，且第一区域312b(312c、312d或312e)及第二区域322b(322c、322d或322e)相对于对称线s1对称。
在步骤206，执行第一离子束投影，其中将第一离子束402投影到第一区域312上，如图4的标绘图(a)中说明。响应于第一离子束402而接收第一热波404。在一些实施例中，植入器经配置以每次将一个个别第一离子束402投影到个别第一区域312上，其中在不同时间以相同能量及相同植入角α投影第一离子束402中的每一者，且个别第一区域312中的每一者以相应晶片倾斜角ω接收个别第一离子束402。在一些实施例中，植入器以不同倾斜角ω重复地投影第一离子束402，其中倾斜角ω具有角度差k1。例如，角度差k1是0.2°，且植入器经配置以针对第一区域311a到311e以-0.4度、-0.2度、0度、0.2度及0.4度的相应晶片倾斜角五次投影第一离子束402。在一些实施例中，在第一离子束投影期间防止第二区带320接收第一离子束402。
当第一离子束402投影到第一晶片110的表面110s上时，第一离子束402中的电离粒子由植入器加速且穿透到第一晶片110的内部晶格结构中。第一离子束402的电离粒子的一部分与晶格结构中的原子碰撞且产生向外传播的第一热波404。热波检测器(例如温度计)用于接收由第一离子束402及晶格结构的碰撞导致的第一热波404。第一热波404的强度或温度由碰撞程度确定，其与第一离子束402的实际照射角相关。由于第一离子束402以不同晶片倾斜角ω投影到个别第一区域312上，所以晶片倾斜角ω的不同例子的第一热波404具有不同波强度。
在一些实施例中，第一离子束402以表示为角度差(α-β)的照射角照射到相应第一区域312上(假定零度的晶片倾斜角ω)。通过调谐晶片倾斜角ω，可使实际照射角小于(α-β)，以便实现较大离子穿透及电离粒子与晶格原子之间的较少碰撞，且因此导致相应第一热波404具有减小波强度。在一些实施例中，当调谐晶片倾斜角ω以补偿植入角α与结晶定向角β之间的夹角(α-β)时，第一离子束402以最小照射角(基本上零度)命中晶体平面，从而导致第一热波404的最小波强度。
在步骤208，还是参考图3的标绘图(b)，使用晶片载物台将第一晶片110旋转达扭角θ。在一些实施例中，将扭角θ设置为180度；然而，扭角θ的其它值也是可行的。在其中将扭角θ设置为180度的实施例中，第一晶片110旋转达180度，借此导致凹口110n背离标记302，且第一区域312a到312e及第二区域322a到322e的相对位置相对于对称线s1互换。
在步骤210，还是返回参考图4的标绘图(b)，执行第二离子束投影，其中将第二离子束412投影到第二区域322上。响应于第二离子束412而接收第二热波414。在一些实施例中，植入器经配置以每次将一个个别第二离子束412投影到个别第二区域322上，其中在不同时间以相同能量及相同植入角α投影第二离子束412中的每一者，且个别第二区域322中的每一者以相应晶片倾斜角ω接收个别第二离子束412。在一些实施例中，第一离子束402及第二离子束412具有相同植入能及植入角α。在一些实施例中，晶片倾斜角ω具有角度差k2。例如，角度差k2是0.2°，且植入器经配置以将五个第二离子束422以相应晶片倾斜角-0.4度、-0.2度、0度、0.2度及0.4度投影到第二区域322a到322e上。在一些实施例中，角度差k1相同或不同于角度差k2。在一些实施例中，在第二离子束投影期间防止第一区带310接收离子束422。
当第二离子束412投影到第一晶片110的表面110s上时，第二离子束412中的电离粒子由植入器加速且穿透到第一晶片110的内部晶格结构中。第二离子束412的电离粒子的一部分与晶格结构中的原子碰撞且产生向外传播的第二热波414。热波检测器(例如温度计)用于接收由第二离子束412及晶格结构的碰撞导致的第二热波414。第二热波414的强度或温度由碰撞程度确定，其与第二离子束412的实际照射角相关。由于第二离子束412以不同晶片倾斜角ω投影到个别第二区域322上，所以不同晶片倾斜角ω的第二热波414具有不同波强度。
参考图4的标绘图(a)及(b)，归因于第一晶片110旋转达180度的扭角θ，结晶定向角β及-β由正负号区分。在一些实施例中，假定零度的晶片倾斜角ω，则第二离子束412以(α β)的照射角照射到第二区域322上。通过调谐晶片倾斜角ω，可使实际照射角小于(α β)以实现较大离子穿透及电离粒子与晶格原子之间的较少碰撞，因此减小相应第二热波414的波强度。在一些实施例中，当调谐晶片倾斜角ω以补偿夹角(α β)时，第二离子束404以最小照射角(基本上零度)命中晶体平面，从而导致第二热波414的最小波强度。
在步骤212，基于第一离子束402、第二离子束412、第一热波404及第二热波414估测第一晶片110的第一结晶定向角β。在一些实施例中，也基于第一离子束402、第二离子束412、第一热波404及第二热波414估测植入器的植入角。参考图5，示意图500说明根据一些实施例的热波强度对晶片倾斜角ω。在图表500上标绘第一热波404及第二热波414的强度。菱形标记指示第一热波404在不同晶片倾斜角ω下的强度且方形标记指示第二热波414在不同晶片倾斜角ω下的强度。
执行曲线拟合操作以产生最佳地拟合第一热波404的测量的曲线，如由虚线展示。类似地，执行另一曲线拟合操作以产生最佳地拟合第二热波414的测量的曲线，如由实线展示。随后，确定晶片倾斜角ω1，其获得第一热波404的最小强度。类似地，确定另一晶片倾斜角ω2，其获得第二热波414的最小强度。在一些实施例中，通过求解描述第一热波404或第二热波414的曲线的方程式而确定晶片倾斜角ω1或ω2的值。
如先前论述，导致第一热波404的最小波强度的晶片倾斜角ω1对应于角度差(α-β)，而导致第二热波414的最小波强度的晶片倾斜角ω2对应于角度差(α β)。因此，植入角α及结晶定向角β的值可通过线性代数估测且可表示如下：
α＝(ω1 ω2)/2；
β＝(ω2-ω1)/2。
图6是根据一些实施例的制造半导体装置的方法600的流程图。应理解，可在图6中展示的步骤之前、期间及之后提供额外步骤，且可在方法600的其它实施例中取代或消除下文描述的一些步骤。步骤的顺序可互换。
在步骤602，接收第一晶片。在一些实施例中，第一晶片是图1a中的晶片110a以及图3及4中的晶片110。在步骤604，在第一晶片上界定第一区带及第二区带。在一些实施例中，第一区带及第二区带是图3中的第一区带310及第二区带320。在一些实施例中，在第一区带310中界定第一区域312且在第二区带320中界定第二区域322。
在步骤606，执行第一离子束投影及第二离子束投影，其中分别通过相应第一离子束投影及第二离子束投影将第一离子束及第二离子束投影到第一晶片的第一区带及第二区带上。在一些实施例中，第一离子束及第二离子束分别是第一离子束402及第二离子束412。在一些实施例中，第一区域及第二区域分别以相应植入器倾斜角接收第一离子束投影及第二离子束投影。在一些实施例中，分别响应于第一离子束投影及第二离子束投影而接收第一热波及第二热波。在一些实施例中，步骤606中的第一离子束投影或第二离子束投影以类似于步骤206、208及210的方式的方式执行。
在步骤608，基于第一离子束及第二离子束估测第一晶片的第一结晶定向角。在一些实施例中，进一步基于第一热波及第二热波估测第一晶片的第一结晶定向角。在一些实施例中，在步骤608，也基于第一离子束、第二离子束、第一热波及第二热波估测植入器的植入角。在一些实施例中，步骤608中的第一晶片的第一结晶定向角及植入器的植入角的估测以类似于步骤212的方式的方式执行。
在步骤610，接收第二晶片。在一些实施例中，第二晶片是图1a中的晶片110b以及图3及图4中的晶片110。在一些实施例中，第一晶片及第二晶片是测试晶片。在一些实施例中，第一晶片及第二晶片由相同半导电铸锭制造且在半导电铸锭中由一或多个其它晶片分离。在一些实施例中，第一晶片及第二晶片属于相同晶片批次且由一或多个其它晶片分离。
在步骤612，在第二晶片上界定第三区带及第四区带。在一些实施例中，第三区带及第四区带是图3中的第一区带310及第二区带320。在一些实施例中，在第一区带310中界定第一区域312且在第二区带320中界定第二区域322。
在步骤614，执行第三离子束投影及第四离子束投影，其中分别通过相应第三离子束投影及第四离子束投影将第三离子束及第四离子束投影到第二晶片的第三区带及第四区带上。在一些实施例中，第三离子束及第四离子束分别是第一离子束402及第二离子束412。在一些实施例中，第二晶片的第一区域312及第二区域322分别以相应植入器倾斜角接收第三离子束投影及第四离子束投影。在一些实施例中，分别响应于第三离子束投影及第四离子束投影而接收第三热波及第四热波。在一些实施例中，步骤614中的第三离子束投影或第四离子束投影以类似于步骤206、208及210中的方式的方式执行。
在步骤616，基于第三离子束及第四离子束估测第二晶片的第二结晶定向角。在一些实施例中，进一步基于第三热波及第四热波估测第二晶片的第二结晶定向角。在一些实施例中，在步骤616，也基于第三离子束、第四离子束、第三热波及第四热波估测植入器的植入角。在一些实施例中，由步骤616进行的第二晶片的第二结晶定向角及植入器的植入角的估测以类似于步骤212的方式的方式执行。
在步骤618，接收第三晶片。在一些实施例中，第三晶片是准备用于制造半导体装置的晶片。在一些实施例中，第三晶片是由制造第一晶片及第二晶片的半导电铸锭制造。在一些实施例中，第三晶片属于相同于第一晶片及第二晶片的晶片批次。在一些实施例中，第三晶片在第一晶片与第二晶片之间的半导电铸锭的位置中。
在步骤620，基于第一结晶定向角及第二结晶定向角确定第三晶片的第三结晶定向角。在一些实施例中，通过基于半导电铸锭中的第一晶片、第二晶片及第三晶片间的距离内插或外插第一结晶定向角及第二结晶定向角而确定第三晶片的第三结晶定向角。在一些实施例中，第三晶片的第三结晶定向角是第一晶片结晶定向角及第二晶片结晶定向角的算术平均值。在一些实施例中，接收相同半导电铸锭中的第四晶片的第四结晶定向角，且基于第一结晶定向角、第二结晶定向角及第四结晶定向角(例如，通过适合近似方法，例如曲线拟合或线性回归)确定第三晶片的第三结晶定向角。
在一些实施例中，用于在步骤606及614中执行离子束投影的植入器是相同植入器，且基于步骤608及616中执行的植入器的植入角的估测结果确定植入器的最终植入角。在一些实施例中，通过对步骤608及616中执行的第一晶片及第二晶片的植入角的估测结果求平均值而确定最终植入角。
在步骤622，根据第三结晶定向角对第三晶片执行离子植入。在一些实施例中，第三晶片并非测试晶片且执行离子植入以在用于制造半导体装置的第三晶片中制造阱区。在一些实施例中，根据植入器的植入角对第三晶片执行离子植入。
图7是根据一些实施例的制造半导体装置的方法700的流程图。应理解，可在图7中展示的步骤之前、期间及之后提供额外步骤，且可在方法700的其它实施例中取代或消除下文描述的一些步骤。步骤的顺序可为可互换的。
在步骤702，接收多个晶片。在一些实施例中，多个晶片属于相同晶片批次或不同晶片批次。在一些实施例中，多个晶片由相同半导电铸锭制造或由不同半导电铸锭制造。在步骤704，估测多个晶片的结晶定向角。在一些实施例中，使用方法200(其中在步骤212估测结晶定向角)或使用方法600(其中在步骤602估测结晶定向角)基于其它晶片的结晶定向角确定多个晶片中的每一者的结晶定向角。在一些实施例中，由另一适合方法估测结晶定向角。在一些实施例中，也在步骤704估测植入器的植入角。在一些实施例中，多个晶片包含一或多个测试晶片，且估测测试晶片的结晶定向角。基于测试晶片的所估测结晶定向角确定多个晶片的其余者的结晶定向角。
在步骤706，使多个晶片(排除测试晶片(如果存在))根据其结晶定向角分类为一个以上晶片群组。在一些实施例中，由代表性结晶定向角识别每一晶片群组。在一些实施例中，基于所分类结晶定向角的粒度确定晶片群组的数目。晶片群组中的晶片的结晶定向角的较小标准偏差可需要更多晶片群组，此导致每一晶片群组的更精确代表性结晶定向角。每一晶片群组中的晶片可来自相同或不同半导电铸锭。
在步骤708，选择来自某一晶片群组的至少一个晶片。在步骤710，对至少一个所选择的晶片执行离子植入操作。在一些实施例中，使用植入器根据植入器的所估测倾斜角及从其中选择至少一个晶片的晶片群组的代表性结晶定向角执行离子植入操作。由于所选择的晶片共享共同代表性结晶定向角，所以可通过最小化或消除大规模生产过程中的不同晶片之间的结晶定向角的可变性而以相对于这些晶片的更精确倾斜角执行离子植入操作。
图8是根据一些实施例的实施结晶定向角估测方法的系统800的示意图。系统800包含一或多个处理器801、网络接口803、输入及输出(i/o)装置805、存储装置807、存储器809及总线808。总线808使网络接口803、i/o装置805、存储装置807、存储器809及处理器801彼此耦合。
处理器801经配置以执行程序指令，所述程序指令包含经配置以执行参考本揭露的图描述及说明的方法的工具。因此，所述工具经配置以执行步骤，例如估测及提供结晶定向角及调谐一或多个半导体处理装置的参数(例如植入器的倾斜角)。
网络接口803经配置以存取程序指令及通过网络(未展示)远程地存储的由程序指令存取的数据。
i/o装置805包含经配置用于实现与系统800的用户互动的输入设备及输出装置。在一些实施例中，输入设备包括例如键盘、鼠标及其它装置。输出装置包括例如显示器、打印机及其它装置。
存储装置807经配置用于存储程序指令及由程序指令存取的数据。在一些实施例中，存储装置807包括非暂时性计算机可读存储媒体，例如磁盘及光盘。
存储器809经配置以存储由处理器801执行的程序指令及由程序指令存取的数据。在一些实施例中，存储器809包括随机存取存储器(ram)、一些其它易失性存储装置、只读存储器(rom)及一些其它非易失性存储装置的任何组合。
根据实施例，一种方法包含：接收第一晶片；在所述第一晶片上界定第一区带及第二区带；分别针对所述第一区带及所述第二区带界定多个第一区域及第二区域；将第一离子束投影到所述第一区域上且响应于所述第一离子束而接收第一热波；使所述第一晶片旋转达一扭角；将第二离子束投影到所述第二区域上且响应于所述第二离子束而接收第二热波；及基于所述第一离子束及所述第二离子束以及所述第一热波及所述第二热波估测所述第一晶片的第一结晶定向角。
根据实施例，一种方法包含：在第一晶片上界定第一区带及第二区带；将第一离子束及第二离子束分别投影到所述第一区带及所述第二区带上；基于所述第一离子束及所述第二离子束估测所述第一晶片的第一结晶定向角；在第二晶片上界定第三区带及第四区带；将第三离子束及第四离子束分别投影到所述第三区带及所述第四区带上；基于所述第三离子束及所述第四离子束估测所述第二晶片的第二结晶定向角；及基于所述第一结晶定向角及所述第二结晶定向角估测第三晶片的第三结晶定向角。
根据实施例，一种方法包含：接收多个晶片；估测所述多个晶片的结晶定向角；使所述多个晶片根据其结晶定向角分类为晶片群组；从所述晶片群组中的一者选择至少一个晶片；及根据所述晶片群组中的所述一者的代表性结晶定向角对所述至少一个晶片执行离子植入操作。
前文概述了若干实施例的特征，使得所属领域的技术人员可更好地理解本揭露的方面。所属领域的技术人员应了解，其可容易地使用本揭露作为设计或修改用于实行本文中介绍的实施例的相同目的及/或实现相同优点的其它制造过程及结构的基础。所属领域的技术人员也应认识到，这些等效构造不脱离本揭露的精神及范围，且其可在不脱离本揭露的精神及范围的情况下对本文进行各种改变、替换及更改。
符号说明
100:方法
102:晶体生长操作
103:半导电铸锭
103l:纵向轴
104:操作
108a:位置
108b:位置
108c:位置
110:半导体晶片
110a:半导体晶片
110b:半导体晶片
110c:半导体晶片
110l:结晶定向线
110l1:结晶定向线
110l2:结晶定向线
110l3:结晶定向线
110n:凹口
110r:目标线/参考线
110s:表面
110t:目标线/参考线
120:离子束
120p:路径
130:凹口
200:方法
202:步骤
204:步骤
206:步骤
208:步骤
210:步骤
212:步骤
302:标记
310:第一区带
312a到312e:第一区域
320:第二区带
322a到322e:第二区域
402:第一离子束
404:第一热波
412:第二离子束
414:第二热波
500:示意图/图表
600:方法
602:步骤
604:步骤
606:步骤
608:步骤
610:步骤
612:步骤
614:步骤
616:步骤
618:步骤
620:步骤
622:步骤
700:方法
702:步骤
704:步骤
706:步骤
708:步骤
710:步骤
800:系统
801:处理器
803:网络接口
805:输入及输出(i/o)装置
807:存储装置
808:总线
809:存储器
n:法线
n1:法线
n2:法线
n3:法线
s1:对称线
α:夹角
β:结晶定向角
β1:夹角
β2:夹角
β3:夹角
θ:扭角
ω:晶片倾斜角
ω1:晶片倾斜角
ω2:晶片倾斜角
1.一种方法，其包括：
接收第一晶片；
在所述第一晶片上界定第一区带及第二区带；
分别针对所述第一区带及所述第二区带界定多个第一区域及第二区域；
将第一离子束投影到所述第一区域上且响应于所述第一离子束而接收第一热波；
使所述第一晶片旋转达一扭角；
将第二离子束投影到所述第二区域上且响应于所述第二离子束而接收第二热波；及
基于所述第一离子束及所述第二离子束以及所述第一热波及所述第二热波估测所述第一晶片的第一结晶定向角。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述第一离子束投影到所述第一区域上包括在不同时间将所述第一离子束中的每一者投影到所述第一区域中的每一者上且使所述第一晶片倾斜达相应第一倾斜角，其中所述第一倾斜角具有角度差。
3.根据权利要求1所述的方法，其中将所述第二离子束投影到所述第二区域上包括在不同时间将所述第二离子束中的每一者投影到所述第二区域中的每一者上且使所述第一晶片倾斜达相应第二倾斜角，其中所述第二倾斜角分离达第二差值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中估测所述第一晶片的结晶定向角包括分别测量所述第一热波及所述第二热波的第一强度及第二强度。
5.一种方法，其包括：
在第一晶片上界定第一区带及第二区带；
将第一离子束及第二离子束分别投影到所述第一区带及所述第二区带上；
基于所述第一离子束及所述第二离子束估测所述第一晶片的第一结晶定向角；
在第二晶片上界定第三区带及第四区带；
将第三离子束及第四离子束分别投影到所述第三区带及所述第四区带上；
基于所述第三离子束及所述第四离子束估测所述第二晶片的第二结晶定向角；及
基于所述第一结晶定向角及所述第二结晶定向角估测第三晶片的第三结晶定向角。
6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括形成半导电铸锭且切割所述半导电铸锭以形成所述第一晶片、所述第二晶片及所述第三晶片。
7.根据权利要求5所述的方法，其中将第一离子束及第二离子束投影到所述第一区带及所述第二区带上进一步包括将所述第一离子束中的一者投影到所述第一区带的第一区域上且将所述第二离子束中的一者投影到所述第二区带的第二区域上，其中所述第一离子束中的所述一者及所述第二离子束中的所述一者具有相同能量及植入角。
8.一种方法，其包括：
接收多个晶片；
估测所述多个晶片的结晶定向角；
使所述多个晶片根据其结晶定向角分类为晶片群组；
从所述晶片群组中的一者选择至少一个晶片；及
根据所述晶片群组中的所述一者的代表性结晶定向角对所述至少一个晶片执行离子植入操作。
9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括估测执行所述离子植入操作的植入器的植入角，其中根据所述植入角执行所述离子植入操作。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述多个晶片包含测试晶片，其中所述多个晶片的所述结晶定向角的所述估测包括在估测其余晶片的所述结晶定向角之前估测所述测试晶片的结晶定向角。
技术总结