低温离子注入方法技术

本发明专利技术提供了可增进低温离子注入的产量的技术。在低温离子注入时，注入程序可在冷却程序使衬底温度降至大约为一预定注入温度前开始，而加热程序可在注入程序完成前开始升高衬底的温度。此外，可在注入程序中一部分期间或多个部分期间进行一或多个温度调整程序，以便于注入过程中，使衬底温度可控制地高于预定注入温度。

Low temperature ion implantation method

The present invention provides techniques for increasing the yield of low temperature ion implantation. In low temperature ion implantation, the injection program may begin at the cooling program to reduce the substrate temperature to about a predetermined injection temperature, while the heating program can begin to increase the substrate temperature before the injection process is completed. In addition, one or more temperature adjustment procedures may be carried out during a part of the injection process, or during a plurality of portions, so that the substrate temperature is controlled to be higher than the predetermined injection temperature in the injection process.

【技术实现步骤摘要】
低温离子注入方法本申请为申请号：201110072168.X、申请日：2011.3.17、专利技术名称：低温离子注入方法的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术有关离子注入，特别是有关低温离子注入。
技术介绍
目前已发现在离子注入时维持较低的衬底(substrate)温度对于浅接面的形成可能有帮助，特别是对于半导体的持续缩小化越来越重要的超浅接面；其亦可能对提升离子注入的良率有帮助。传统的低温离子注入开始时会在注入程序前将一衬底由外界环境，例如大气环境，移入注入机(implanter)。如图1a所示，接着进行冷却程序(由时间tc到时间ti)，以使衬底温度从环境温度(TR)，例如约为15～25℃，降至大约为一预定注入温度(TP)，例如约为-15～-25℃，此温度通常低于水的冰点，并且基本上即为注入程序中静电夹盘(e-chuck)的温度。此处，衬底可在注入机外的至少一承载盘(cassette)、一注入机的前置腔体(loadlock)或一注入机的腔室(chamber)中等进行降温。一般会通入气体到气体背面以冷却衬底，但降温的过程需要数秒(甚至数分钟)。请继续参照图1a，在注入过程中(由时间ti到时间th)，衬底受到离子束能量加热，再透过降温机制(例如背面气体(backsidegas))降温。通常来说，为了确保经过注入程序的衬底的注入质量，会适度地调整降温机制的操作，以保证注入过程中(由时间ti到时间th)，衬底的温度大致与预定注入温度(TP)相同，或者至少不超过一上限温度(TL)。此处，衬底温度的上升曲线可为线性或非线性；图1a所示注入过程中(由时间ti到时间th)的上升曲线仅为示意，但如果上限温度(TL)与预定注入温度(TP)相当接近，如图1b所示，则注入过程(由时间ti到时间th)的上升曲线可简化为一条水平直线。请继续参照图1a或图1b，完成注入程序后，接着进行一加热程序(由时间th到时间tf)，以使受注入的衬底升温至一似环境温度(TR’)，再将受注入的衬底由注入机移至外界环境，以进行后续的半导体工艺，其中，似环境温度可与大气环境温度相近，或高于外界环境中水的露点温度(dewpointofwafer)，因此，可避免因温差而导致衬底表面水凝结的问题。前述程序需要数秒(甚至数分钟)使衬底由环境温度降至预定注入温度，并且也需要数秒(甚至数分钟)使受注入的衬底由预定注入温度升至似环境温度。此外，在低温离子注入程序中，为了确保注入程序的均匀度及质量，冷却程序以及加热程序均与离子注入程序分开，但是冷却程序及加热程序均耗费时间，以致于低温离子注入的产量受限。因此，提供一新颖且有效的方法来增进低温离子注入实为目前急需努力的目标。
技术实现思路
因此，本专利技术一实施例提供一低温离子注入方法。首先，将一衬底由一外界环境移入一腔室，其中，外界环境具有一外界环境温度；接着，进行一冷却程序，以使一衬底温度降至低于外界环境温度；再来，进行一注入程序且持续进行冷却程序，以同时冷却衬底以及将离子注入于衬底；然后，完成冷却程序，并持续进行注入程序，以将离子注入至衬底；接着，完成注入程序，之后进行一加热程序，以加热衬底；最后，将衬底由腔室移至外界环境。本专利技术另一实施例提供一低温离子注入方法。首先，将一衬底由一外界环境移入一腔室，其中外界环境具有一外界环境温度；然后，进行一冷却程序，以使衬底的一衬底温度降至低于外界环境温度；再来，在冷却程序完成后，进行一注入程序，以将离子注入至衬底；然后，进行一加热程序，并持续进行注入程序，以同时加热衬底以及将离子注入至衬底；接着，完成注入程序完成，并持续进行加热程序，以加热衬底；最后，将衬底由腔室移至外界环境。本专利技术例另一实施例提供一低温离子注入方法。首先，在一腔室中提供一离子束，以及将一衬底由一外界环境移入腔室；然后，进行一冷却程序，以冷却衬底；接着，进行一注入程序，以将离子注入至衬底，其中，一个或多个温度调整程序以及注入程序的一部分期间或多个部分期间同时进行；再来，进行一加热程序，以加热衬底；最后，将衬底由腔室移至外界环境。附图说明图1a与图1b为传统低温离子注入时，衬底温度与时间的关系图。图2为本专利技术一实施例的低温离子注入方法的流程图。图3为本专利技术一实施例在低温离子注入时，衬底温度与时间的关系图。图4为本专利技术另一实施例在低温离子注入时，衬底温度与时间的关系图。图5为本专利技术另一实施例的低温离子注入方法的流程图。图6为本专利技术另一实施例在低温离子注入时，衬底温度与时间的关系图。图7为本专利技术另一实施例在低温离子注入时，衬底温度与时间的关系图。图8为本专利技术另一实施例在低温离子注入时，衬底温度与时间的关系图。图9为本专利技术另一实施例在低温离子注入时，衬底温度与时间的关系图。图10为本专利技术另一实施例的低温离子注入方法的流程图。具体实施方式本专利技术的详细说明将于以下的实施例呈现，这些实施例并非用以限制本专利技术的范围，且应能随其它的应用而调整。附图中所示的细节，例如组件的数量等，除非说明书中对其另外有明确的限定，应被认为可依实际情况不同而有变化。为简化说明及附图，以下说明及相关附图并没有特别强调预定注入温度及上限温度的差别。实际上，其中一些说明及附图假设两者不同，而其它说明及附图则假设两者相同(或至少两者的差异是可被忽略的)。但是，本专利技术并不限于预定注入温度与上限温度的差异，本领域中具有通常知识者应能将此差异加入以下的说明及相关附图。图2为本专利技术一实施例的低温离子注入方法的流程图。在步骤20中，将一衬底由一外界环境移入一腔室，其中外界环境具有一外界环境温度；在步骤22中，进行一冷却程序以使衬底的温度降至低于外界环境温度；在步骤24中，进行一注入程序且持续进行冷却程序，以同时冷却衬底及将离子注入至衬底；在步骤26中，完成冷却程序，并继续进行注入程序，以将离子注入至衬底；在步骤28中，完成注入程序，之后进行一加热程序，以加热衬底；在步骤30中，将衬底由腔室移至外界环境。图3为本专利技术另一实施例在低温离子注入时，衬底温度与时间的关系图。在本实施例中，注入程序与冷却程序部分重迭。首先，进行一冷却程序，以在时间tc至时间ti内，将衬底由大约为环境温度(TR)降至一较低温度。在冷却程序中，当达到一温度TS时(对应时间ts)，即开始进行离子注入程序，其中，温度TS介于环境温度(TR)以及预定注入温度(TP)间，且选择性地高出预定注入温度(TP)许多。因此，从时间ts到时间ti，注入程序是伴随着冷却程序进行。此处，从时间ts到时间ti，衬底温度可降至与预定注入温度(TP)实质相等。另外，同时进行离子注入与冷却衬底的期间(由时间ts至时间ti)与冷却程序的总期间(由时间tc至时间ti)的比值不超过一半；并且完成冷却程序的时间点不晚于注入程序的期间的一半，以及上限温度(TL)是假设与预定注入温度(TP)相等。到时间ti时，冷却程序已完成，而注入程序则持续地在进行，以将离子注入至衬底中，直到注入程序在时间th完成；注入程序完成后，接着进行加热程序(由时间th至时间tf)，以将受注入的衬底升温至等于或低于环境温度(TR)的似环境温度(TR’)；最后，将受注入的衬底由注入机移至外界环境，以进行后续的半导体工艺。图4为本专利技术另一实施例在低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温离子注入方法，包含：在一腔室中提供一离子束，以及将一衬底由一外界环境移入所述腔室；进行一冷却程序，以冷却所述衬底；进行一注入程序，以将离子注入所述衬底，其中，一或多个温度调整程序以及所述注入程序的一部分期间或多个部分期间同时进行；进行一加热程序，以加热所述衬底；以及将所述衬底由所述腔室移至所述外界环境。

【技术特征摘要】
2010.03.31 US 12/750,9831.一种低温离子注入方法，包含：在一腔室中提供一离子束，以及将一衬底由一外界环境移入所述腔室；进行一冷却程序，以冷却所述衬底；进行一注入程序，以将离子注入所述衬底，其中，一或多个温度调整程序以及所述注入程序的一部分期间或多个部分期间同时进行；进行一加热程序，以加热所述衬底；以及将所述衬底由所述腔室移至所述外界环境。2.如权利要求1所述的低温离子注入方法，其特征在于，进行所述温度调整程序的期间与所述注入程序的总期间的比值不大于一半。3.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·D·波拉克，万志民，艾瑞克·科拉，
申请(专利权)人：汉辰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71