專(zhuān)利名稱(chēng)：低溫離子布植技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制造技術(shù)，更涉及一種低溫離子布植技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體元件日趨小型化，人們對(duì)超淺接面(ultra-shallow junction)的需求也日益增強(qiáng)。例如，為滿(mǎn)足對(duì)現(xiàn)代互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 (complementary metal-oxide-semiconductor, CM0S)元件的需求,人們大 力創(chuàng)造更加活化、更淺層以及更陡峭的源/漏極延伸接面(source-drain extension junction)。
舉例來(lái)說(shuō)，要在晶體硅晶圓中創(chuàng)造一個(gè)陡峭超淺接面，需要使晶圓表 面非晶化。通常，優(yōu)先采用相對(duì)較厚的非晶硅層，因?yàn)槭褂帽〉姆蔷Ч鑼訒?huì) 導(dǎo)致非晶硅層中出現(xiàn)較多的大的隧穿(channe 1 ing)和較少的摻雜原子，且 會(huì)致使較多的間隙(interstitial)駐留在非晶態(tài)一晶態(tài)交界面以外的末端 區(qū)域中。由此，較薄的非晶硅層會(huì)導(dǎo)致較深的接面深、較不陡峭的摻雜分 布、摻質(zhì)活化不充分且在退火后引起較多的末端缺陷(end-of-range defect)。所有這些都是現(xiàn)代互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)元件小型化過(guò)程 中的主要障礙，源/漏極延伸摻雜尤其如此。
研究發(fā)現(xiàn)，在離子布植過(guò)程中采用較低的晶圓溫度有利于硅晶圓非晶 化。在當(dāng)前的離子布植應(yīng)用中，通常會(huì)在布植過(guò)程中采用冷卻器(chi 1 ler) 通過(guò)氣體輔助制造工藝(gas-assisted process)使晶圓冷卻。 一般來(lái)說(shuō)，上 述冷卻技術(shù)會(huì)將晶圓溫度控制在冷卻器溫度(如，15°C)和為保持光阻完整 性而采用的上限溫度(如，IO(TC)之間。如此高溫會(huì)增強(qiáng)自退火效應(yīng) (self-annealing effect),即，點(diǎn)缺陷對(duì)(Frenkel pairs)(由離子束轟擊 產(chǎn)生的i真隙空4立〗禺(vacancy-interstitial pairs))湮滅。由于《又當(dāng)大量石圭 原子被束離子移開(kāi)時(shí)才會(huì)發(fā)生硅非晶化，因此高溫下點(diǎn)缺陷對(duì)湮滅增強(qiáng)會(huì) 對(duì)亟需的非晶化過(guò)程產(chǎn)生不利影響，結(jié)果導(dǎo)致非晶化劑量閾值(dose t h r e s ho 1 d)偏高，而理想的淺4妻面減少。
在其他參數(shù)相同的情況下，非晶硅層的厚度會(huì)隨因自身退火效應(yīng)減弱 所致布植溫度的下降而增加。非晶層較厚時(shí)，尾部隧穿(tail channeling) 會(huì)較小。更多的由束離子引起的損壞被限制在非晶區(qū)內(nèi)，而緊靠非晶態(tài)-晶 態(tài)交界面外側(cè)的晶態(tài)區(qū)中損壞較少。此外，在隨后的退火過(guò)程中，由于固 相磊晶過(guò)程(sol id-phase epitaxy process)使替代位置上出現(xiàn)更多的摻質(zhì)，因此可得到更好的活化效果。
除較厚非晶硅層帶來(lái)的好處外，在低溫下實(shí)施離子布植還可將點(diǎn)缺陷 對(duì)在布植過(guò)程中的移動(dòng)降到最低。因此，同高溫布植情況相比，伸入非晶 態(tài)-晶態(tài)交界面外區(qū)域的點(diǎn)缺陷對(duì)相對(duì)較少。大多數(shù)點(diǎn)缺陷對(duì)會(huì)在固相磊晶 過(guò)程中逐漸回到晶格中，不會(huì)導(dǎo)致過(guò)多的間隙產(chǎn)生而引起瞬間增強(qiáng)擴(kuò)散或 形成擴(kuò)展缺陷。過(guò)量間隙越少，源/漏極延伸摻雜對(duì)通道的影響越小，或是
環(huán)形摻雜(halo doping)影響就越小。伸入通道的間隙越少、或是伸入通道 區(qū)的環(huán)形摻質(zhì)越少，負(fù)偶合(如，逆短通道效應(yīng))也就越小。因而，就可以 更好地控制制造工藝，獲得元件的預(yù)期性能。
通常采用快速加熱退火加熱晶圓(如，在5秒鐘內(nèi)加熱至IOO(TC)來(lái)活 化植入的摻質(zhì)。無(wú)擴(kuò)散退火(diffusion-less anneal)日漸成為人們青睞的 布植后制造工藝(post-implant process),其中激光作為熱源可使晶圓溫 度上升速度更快(如，在5毫秒內(nèi)上升至IOO(TC)。這些超快速熱處理作用 如此之快，以致?lián)劫|(zhì)來(lái)不及大范圍地?cái)U(kuò)散，但也沒(méi)有太多時(shí)間對(duì)植入損壞 進(jìn)行修復(fù)。相信低溫離子布植可提高上述無(wú)擴(kuò)散退火過(guò)程中的植入損壞修 復(fù)程度。
此外，優(yōu)選低溫離子布植也還有其他方面的原因。
盡管采用了低溫離子布植，但現(xiàn)有方法還是存在許多缺陷。首先，現(xiàn) 有的大多數(shù)低溫離子布植技術(shù)都是開(kāi)發(fā)用于批量晶圓(batch-wafer)離子 布植機(jī)的，而目前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的趨勢(shì)更看好單晶圓(single-wafer)離子布 植機(jī)。批量晶圓離子布植機(jī)主要對(duì)一個(gè)真空箱中的多個(gè)晶圓(成批)進(jìn)行處 理。若干冷卻晶圓同時(shí)放在同一個(gè)真空箱中(通常時(shí)間更長(zhǎng))需要具有超強(qiáng) 的現(xiàn)場(chǎng)(in-situ)冷卻能力。對(duì)整批晶圓進(jìn)行預(yù)冷并非易事，因?yàn)楦骶A在 等待被植入時(shí)會(huì)經(jīng)歷不同的溫升。而且，真空箱暴露于低溫晶圓會(huì)導(dǎo)致殘 留水分結(jié)冰。
其次，幾乎現(xiàn)有的所有低溫離子布植機(jī)都是在離子布植過(guò)程中直接冷 卻晶圓。除在制造工藝反應(yīng)室中引起結(jié)冰問(wèn)題外，直接冷卻需要將冷卻元件 (如，冷卻劑輸送管道、熱泵和額外的電力配線)并入晶圓平臺(tái)(wafer platen) 中。 一般說(shuō)來(lái)，現(xiàn)代晶圓平臺(tái)已經(jīng)相當(dāng)精密，很難進(jìn)行改造。因此，改造 現(xiàn)有的離子布植機(jī)或設(shè)計(jì)新的離子布植機(jī)來(lái)適應(yīng)低溫制造工藝會(huì)因成本過(guò) 高使人望而止步，只能設(shè)法做些邊際改進(jìn)。而且，為了低溫離子布植而改 造晶圓平臺(tái)還會(huì)對(duì)離子布植機(jī)的室溫離子布植能力造成不利影響。此外，現(xiàn) 場(chǎng)冷卻常常會(huì)嚴(yán)重減緩整個(gè)離子布植制造工藝，導(dǎo)致產(chǎn)量降低。
鑒于上述原因，需要一種能克服上述不足和缺點(diǎn)的低溫離子布植解決 方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是揭露一種低溫離子布植技術(shù)。在一種特定較佳實(shí)施例 情況下，所述技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)為一種低溫離子布植裝置。該裝置可包含預(yù)冷
站(pre-chill station)。預(yù)冷站靠近離子布植機(jī)中的終端站(end station)。該裝置也可包含位于預(yù)冷站內(nèi)的冷卻機(jī)構(gòu)。該裝置可更包括與 預(yù)冷站和端站相連接的裝載組件(loading assembly)。此外，所述裝置可 另包括與裝載組件及冷卻機(jī)構(gòu)通信的控制器，藉以將晶圓載入預(yù)冷站、使 晶圓冷卻到預(yù)定溫度范圍以及將冷卻后的晶圓載入終端站。在終端站中，對(duì) 冷卻后的晶圓進(jìn)行離子布植制造工藝。
在本特定較佳實(shí)施例的其他實(shí)施方式中，預(yù)冷站內(nèi)含第 一真空空間，且 所述終端站內(nèi)含第二真空空間，兩個(gè)真空空間相互獨(dú)立。
在本特定較佳實(shí)施例的更多實(shí)施方式中，離子布植機(jī)為單晶圓離子布 植機(jī)，在所述終端站內(nèi)一次處理一個(gè)晶圓。
在本特定較佳實(shí)施例的補(bǔ)充實(shí)施方式中，控制器還可用以使裝載組件
在離子布植制造工藝完成后立即將晶圓從終端站移出。
在本特定較佳實(shí)施例的一種實(shí)施方式中，終端站包括一個(gè)平臺(tái) (platen)，該平臺(tái)在離子布植制造工藝中用于固定晶圓，且晶圓實(shí)質(zhì)上與平 臺(tái)呈絕熱狀態(tài)。平臺(tái)包括多個(gè)支撐晶圓的臺(tái)面結(jié)構(gòu)(mesa structures),使 得平臺(tái)和晶圓間的總接觸面積實(shí)質(zhì)上比晶圓表面小。此外，平臺(tái)可便于晶
圓的傾斜和旋轉(zhuǎn)。
在本特定較佳實(shí)施例的又一種實(shí)施方式中，預(yù)冷站包括一個(gè)固定平臺(tái) (fixed platen),可在冷卻時(shí)將晶圓固定住。固定平臺(tái)包含升降元件，可 供裝載組件用以裝卸晶圓。
在本特定較佳實(shí)施例的又一種實(shí)施方式中，晶圓被附著在一個(gè)物體上，以
獲得更大的熱質(zhì)量，以使晶圓在離子布植制造工藝中受到較小的溫升。該 物體是一個(gè)承板，其重量大于晶圓。晶圓被附著于承板上，并低于二氧化 碳的升華溫度，其中承板至少要包含一個(gè)嵌入的熱感應(yīng)器。承板中有嵌入 的冷卻/加熱才幾構(gòu)。
在本特定較佳實(shí)施例的又一種實(shí)施方式中，離子布植制造工藝為等離 子體摻雜制造工藝的一部分。
在本特定較佳實(shí)施例的又一種實(shí)施方式中，冷卻機(jī)構(gòu)冷卻晶圓所采用
的一項(xiàng)或多項(xiàng)技術(shù)由下列技術(shù)所構(gòu)成的族群中選出氣冷、冷卻劑循環(huán)、冷 卻劑相變、巾白爾貼(Peltier)熱傳以及內(nèi)置式4氐溫泵(built-in cryop卿)。 在本特定較佳實(shí)施例的又一種實(shí)施方式中，預(yù)計(jì)由離子布植制造工藝 所導(dǎo)致的晶圓的溫升量，而進(jìn)一步配置的控制器能使晶圓至少部分在預(yù)計(jì) 的溫升量的基礎(chǔ)上得以冷卻，以避免晶圓在離子布植制造工藝中過(guò)熱。
7在本特定較佳實(shí)施例的更進(jìn)一步的實(shí)施方式中，預(yù)冷站為與終端站相
連的真空預(yù)備室(loadlock)的一部分。視需要，將預(yù)冷站和冷卻機(jī)構(gòu)的至
少部分并入裝載組件中。
在另 一種特定較佳實(shí)施例情況下，所述技術(shù)可以表現(xiàn)為 一種低溫離子 布植的方法。所述方法包括將晶圓載入第一真空空間。所述方法還包括將 第一真空空間中的晶圓冷卻至預(yù)定的溫度范圍內(nèi)。所述方法更包括將冷卻 后的晶圓載入與第一真空空間相分離的第二真空空間；所述方法另外還包 括在第二真空空間中對(duì)冷卻后的晶圓進(jìn)行離子布植。
在本特定較佳實(shí)施例的其他實(shí)施方式中，所述方法更包括將承板附著
到晶圓的背面，以獲得更大的熱質(zhì)量，使晶圓的溫度在離子布植制造工藝 中微小地升溫。
在本特定較佳實(shí)施例的更多實(shí)施方式中，所述方法更包括在離子布植 過(guò)程完成后，立即將晶圓從第二真空空間取出。
在本特定較佳實(shí)施例的額外實(shí)施方式中，所述方法更包括在離子布植
過(guò)程完成后，加熱晶圓以使溫度升至露點(diǎn)以上。
在本特定較佳實(shí)施例的一種實(shí)施方式中，所述方法更包括預(yù)計(jì)由離子 布植制造工藝所導(dǎo)致的晶圓的溫升量，且使晶圓至少部分在預(yù)計(jì)的溫升量 的基礎(chǔ)上得以冷卻，以避免在離子布植制造工藝中晶圓過(guò)熱。
在本特定較佳實(shí)施例的一種實(shí)施方式中，所述方法更包括暫停離子布 植制造工藝、重新將晶圓冷卻至需要的溫度和恢復(fù)離子布植制造工藝。
在本特定較佳實(shí)施例的又一種實(shí)施方式中，離子布植制造工藝為等離
子體摻雜制造工藝的一部分。
在本特定較佳實(shí)施例的又一種實(shí)施方式中，所述方法更包括在進(jìn)行離
子布植制造工藝前對(duì)晶圓除氣。
在本特定較佳實(shí)施例的又一種實(shí)施方式中，所述方法更包括在完成離 子布植制造工藝后，進(jìn)行無(wú)擴(kuò)散退火。
而在另一種特定較佳實(shí)施例情況下，所述技術(shù)可以表現(xiàn)為一種訊號(hào)，包含 在至少一個(gè)載波中，用以藉由至少一臺(tái)處理器發(fā)送可讀的電腦指令程序，從 而指示至少 一 臺(tái)處理器運(yùn)行電腦程序來(lái)4丸行上述方法。
在另一種特定較佳實(shí)施例情況下，所述技術(shù)可以表現(xiàn)為一種處理器可 讀的載波，用以?xún)?chǔ)存電腦指令程序，藉由至少一臺(tái)處理器而可讀，從而指 示所述至少一臺(tái)處理器運(yùn)行電腦程序來(lái)執(zhí)行上述方法。
在另 一種特定較佳實(shí)施例情況下，所述技術(shù)可以表現(xiàn)為一種離子布植 機(jī)。離子布植機(jī)包括至少一個(gè)終端站、至少一個(gè)位置靠近至少一個(gè)終端站 的預(yù)冷站，所述至少一個(gè)預(yù)冷站具有冷卻^/l構(gòu)、與至少一個(gè)終端站和至少 一個(gè)預(yù)冷站相連接的裝載組件、以及控制器，控制器的配置可以使晶圓在載入終端站進(jìn)行離子布植制造工藝之前被栽入至少一個(gè)預(yù)冷站，并使晶圓 冷卻到預(yù)定溫度范圍內(nèi)。
在另 一種特定較佳實(shí)施例情況下，所述技術(shù)可以表現(xiàn)為 一種離子布植 摻質(zhì)活化的方法。所述方法包括對(duì)晶圓進(jìn)行離子布植制造工藝，其中，在 離子布植制造工藝中，將晶圓溫度保持在低于室溫的范圍內(nèi)。所述方法還 包括在完成離子布植制造工藝后，對(duì)晶圓進(jìn)行無(wú)擴(kuò)散退火。在執(zhí)行離子布 植制造工藝之前，將晶圓預(yù)冷到需要的溫度范圍內(nèi)，在離子布植制造工藝 過(guò)程中，將晶圓放在平臺(tái)上，該平臺(tái)與晶圓至少部分絕熱。視需要，將晶 圓溫度保持在一定范圍內(nèi)所采用的 一項(xiàng)或多項(xiàng)技術(shù)可由下列技術(shù)所構(gòu)成的
族群中選出氣冷、冷卻劑循環(huán)、冷卻劑相變、帕爾貼熱傳以及內(nèi)置式低 溫泵?？刹捎眉す膺M(jìn)行無(wú)擴(kuò)散退火。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例中一個(gè)較佳低溫離子布植系統(tǒng)的示意圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例中另一個(gè)較佳低溫離子布植系統(tǒng)的示意圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例中低溫離子布植預(yù)冷站的示意圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例低溫離子布植方法的流程圖。
圖5A和圖5B為本發(fā)明實(shí)施例用于低溫離子布植的晶圓附著的示意圖。
20、 30、 502、 506、 508:晶圓
22:離子束100、 200:低溫離子布植系統(tǒng)
102、300:預(yù)冷站104終端站
106:晶圓裝載組件108控制器
110:冷卻裝置112機(jī)械臂
114、116、302:晶圓保持器118,120、210、 212:真空預(yù)備室
202:制造工藝反應(yīng)室204:掃描才幾構(gòu)
205:閘閥206晶圓平臺(tái)
208:預(yù)冷器211真空閥
214、216:搬運(yùn)機(jī)器臂304背面冷卻組件
306:管道308正面冷卻組件
310:升降元件402~412:步驟
504:承板
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明實(shí)施例提供一種低溫離子布植技術(shù)，其中晶圓在載入離子布植 平臺(tái)前，預(yù)冷到需要的溫度范圍。在離子布植過(guò)程中，無(wú)需對(duì)晶圓進(jìn)行主 動(dòng)或連續(xù)的冷卻，但是晶圓要與晶圓平臺(tái)絕熱。將晶圓附著在另一物體上
9以得到更大的熱質(zhì)量(thermal mass),可進(jìn)一步減緩離子布植過(guò)程中的晶 圓溫升(temperature increase)。在此揭露的低溫離子布植技術(shù)可應(yīng)用于 各種離子布植制造工藝(即制程，以下均稱(chēng)為制造工藝)以及等離子體(即電 漿，以下均稱(chēng)為等離子體)摻雜(plasma doping, PLAD)，等離子體摻雜又稱(chēng)為 等離子體浸沒(méi)離子布植(plasma immersion ion implantat ion, PIII)。 可 簡(jiǎn)單改造現(xiàn)有離子布植機(jī)或制造新的離子布植機(jī)來(lái)提供預(yù)冷能力。
本文中，"溫度范圍"指特定的溫度值(如，-IO(TC)或兩個(gè)規(guī)定溫度 點(diǎn)之間的溫度范圍(如，-ll(TC -9(TC)或大于/小于規(guī)定溫度的溫度范圍 (如，》-150。C或《80。C)。本文中，"終端站"指離子布植機(jī)的一部分，在 離子布植過(guò)程中晶圓就夾持在此。終端站主要包括一個(gè)離子布植制造工藝 反應(yīng)室，可包括與終端站耦接或其他方式位于終端站附近的預(yù)冷站/室，詳 述如下。
圖1顯示的是在本發(fā)明所提出的一種實(shí)施例中，較佳低溫離子布植系 統(tǒng)100的示意圖。低溫離子布植系統(tǒng)100是離子布植機(jī)的一個(gè)部分，包括 預(yù)冷站102、終端站104、晶圓裝載組件106和控制器108。
預(yù)冷站102,也稱(chēng)為"熱調(diào)節(jié)裝置"，通常內(nèi)含一個(gè)真空空間，該真空 空間與終端站104所含的真空空間相互獨(dú)立。在預(yù)冷站102內(nèi)有一個(gè)晶圓 保持器114和一個(gè)與晶圓保持器114耦接的冷卻裝置110。通常晶圓保持器 114是一個(gè)固定平臺(tái)，例如用靜電力將晶圓固定在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?。冷卻裝置 110采用一個(gè)或多個(gè)目前已知或后來(lái)開(kāi)發(fā)的冷卻技術(shù)將晶圓冷卻至預(yù)定溫 度范圍。通常，低溫離子布植需要的溫度范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于室溫，且常常低于 純水的冷凝點(diǎn)(freezing point)。雖然可能會(huì)需要達(dá)到液態(tài)氮的溫度，但 對(duì)于所有的離子布植這樣極端的溫度可以不需要或者無(wú)法實(shí)行。在一種實(shí) 施例情況下，對(duì)于絕大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，溫度在-100。C至-5(TC之間的范圍內(nèi) 便足夠了。盡管如此，本發(fā)明并未限定任何具體的溫度范圍。事實(shí)上，前 述熱調(diào)節(jié)理念也適用于晶圓溫度高于室溫的離子布植。
終端站104可以是一個(gè)進(jìn)行單晶圓離子布植的制造工藝反應(yīng)室。終端 站104具有獨(dú)立的晶圓保持器116，可在離子布植過(guò)程中固定和/或移動(dòng)晶 圓。典型的晶圓保持器116可以是一個(gè)平臺(tái)，便于傾斜和/或轉(zhuǎn)動(dòng)晶圓。在 低溫離子布植過(guò)程中，無(wú)須通過(guò)晶圓保持器116對(duì)晶圓進(jìn)行主動(dòng)或連續(xù)的 冷卻。同樣，也不需要改造現(xiàn)有晶圓平臺(tái)來(lái)裝設(shè)冷卻元件。假定是那樣的 話，晶圓保持器116最好能與固定在其上的晶圓絕熱。采用靜電夾具 (electrostatic clamp, ESC)或靜電式晶圓座(E-chuck)將晶圓固定在適當(dāng) 的位置上。此外，可以采用一個(gè)接觸面積小的靜電式晶圓座，其中小型臺(tái) 式結(jié)構(gòu)可支承晶圓，而僅與晶圓背面保持最小面積的接觸(例如，約為晶圓 表面的1%)。為進(jìn)一步減少晶圓和平臺(tái)的熱接觸，在載入晶圓進(jìn)行離子布植前，可對(duì)晶圓進(jìn)4亍去氣(outgas)處理。
晶圓裝載組件106可包含一個(gè)機(jī)械臂112,用以裝卸預(yù)冷站102和終端 站104中的晶圓。晶圓裝卸組件106可以是典型自動(dòng)化晶圓裝卸系統(tǒng)的一 部分。真空預(yù)備室118和真空預(yù)備室120可允許機(jī)械臂112分別進(jìn)入預(yù)冷 站102和終端站104。
控制器108可以包括一個(gè)微處理器或微控制器或類(lèi)似計(jì)算設(shè)備以及輸 入/輸出和儲(chǔ)存設(shè)備?？刂破?08可與冷卻裝置110和晶圓裝載組件106進(jìn) 行通信，以便協(xié)調(diào)晶圓的裝卸和冷卻。在各晶圓進(jìn)行離子布植前，控制器108 會(huì)使晶圓裝載組件106將晶圓裝栽在預(yù)冷站102中的晶圓保持器114上。隨 后，控制器108會(huì)指令冷卻裝置110將晶圓冷卻至預(yù)定的溫度范圍內(nèi)。當(dāng) 達(dá)到需要的溫度范圍時(shí)，控制器108會(huì)使晶圓裝載組件106將晶圓從預(yù)冷 站102中卸下，然后搬運(yùn)到終端站104中。更確切地說(shuō)，就是將晶圓放置 在晶圓保持器116上，根據(jù)指定配方(recipe)接受離子布植。完成離子布 植后，控制器108會(huì)發(fā)出指令將晶圓從終端站104中卸下。
圖2顯示的是在本發(fā)明所提出的一種實(shí)施例中，另一個(gè)較佳低溫離子 布植系統(tǒng)200的示意圖。本圖以實(shí)例說(shuō)明如何改造現(xiàn)有離子布植機(jī)以適應(yīng) 低溫離子布植。
所述低溫離子布植系統(tǒng)200基于現(xiàn)有離子布植機(jī)中的終端站。終端站 包括一個(gè)制造工藝反應(yīng)室202和真空預(yù)備室210和212。制造工藝反應(yīng)室 202中有晶圓平臺(tái)206、預(yù)冷器208和搬運(yùn)機(jī)器臂214和216。晶圓平臺(tái)206 在離子布植過(guò)程中會(huì)夾住晶圓，其中晶圓實(shí)質(zhì)上與平臺(tái)206呈絕熱狀態(tài)。
預(yù)冷器208可以通過(guò)晶圓定位器改造而成。預(yù)冷器208不僅可以偵測(cè) 出平邊(flat edge)、缺角(notch)或其他明顯的晶圓特征，還具有一個(gè)附 加功能，即是在離子布植前將晶圓預(yù)冷至需要的溫度范圍內(nèi)。視需要，預(yù) 冷器208可僅用以對(duì)晶圓進(jìn)行預(yù)冷，而晶圓定位功能可重新設(shè)置在離子布 植機(jī)內(nèi)部或外部的其他地方。如果預(yù)冷后的晶圓仍需要經(jīng)過(guò)定位器，則需 要對(duì)定位器進(jìn)行絕熱處理，以防止不必要的晶圓溫升。為了將結(jié)冰問(wèn)題減 小到最低限度，需要將預(yù)冷器208設(shè)在真空空間或真空室中，而該真空空
間或真空室與晶圓平臺(tái)206的真空空間或真空室相互獨(dú)立。上述獨(dú)立真空 空間或真空室還可同時(shí)進(jìn)行一個(gè)晶圓的預(yù)冷和另 一個(gè)晶圓的離子布植過(guò) 程，而相互不會(huì)引起不當(dāng)干擾。
在操作中，大氣機(jī)器臂(atmospheric robot)(圖中未示出)會(huì)通過(guò)真空 閥211將一個(gè)晶圓20從大氣環(huán)境傳入真空預(yù)備室210中。真空預(yù)備室210 一旦被泵(圖中未示出)抽空，通向制造工藝反應(yīng)室202的閘閥205就會(huì)開(kāi) 啟。搬運(yùn)機(jī)器臂214會(huì)將晶圓20移出，然后放置在預(yù)冷器208上。預(yù)冷器 208將晶圓20冷卻至預(yù)定溫度范圍內(nèi)。預(yù)冷器208還能偵測(cè)出晶圓20的中
ii心及其晶向(crystal orientation)。 一旦達(dá)到需要溫度，另一個(gè)搬運(yùn)才幾器 臂216會(huì)將晶圓20載入晶圓平臺(tái)206的中心位置上，使晶圓20的晶格處于 選定晶向。本圖所示的晶圓平臺(tái)206處于水平裝載位置。在上述位置上，晶 圓所處高度要高于離子束22進(jìn)入制造工藝反應(yīng)室202的高度。 一旦晶圓平 臺(tái)206通電并夾持晶圓20，掃描機(jī)構(gòu)204便會(huì)帶動(dòng)晶圓20繞垂直于離子束 22方向的水平軸旋轉(zhuǎn)。然后，晶圓20上下通過(guò)離子束22并藉由掃描機(jī)構(gòu) 204進(jìn)行掃描。在掃描過(guò)程中，晶圓20可能需要定位，譬如，根據(jù)離子布 植制造工藝的要求處于垂向或介于±60°的范圍內(nèi)。
由于在離子布植過(guò)程中不要求對(duì)晶圓進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)冷卻，因此無(wú)需為冷卻 目的而對(duì)晶圓平臺(tái)206進(jìn)行 嫂。但是，需務(wù)使晶圓平臺(tái)206與晶圓絕熱，以 減少晶圓溫升。
完成離子布植后，搬運(yùn)機(jī)器臂216會(huì)卸下晶圓20，并將晶圓20搬運(yùn)至 真空預(yù)備室212。視制造工藝反應(yīng)室202和真空預(yù)備室212中的殘留水分量 比較情況，必要時(shí)，在晶圓20被搬運(yùn)至真空預(yù)備室212之前先將晶圓20 加熱至一定程度。在真空預(yù)備室212中，晶圓會(huì)自行升溫或被輔助加熱，直 至溫度高于露點(diǎn)。此時(shí)，可安全地打開(kāi)真空預(yù)備室212，使之與大氣相通，并 卸下晶圓。視情況還可配備加熱站，使低溫離子布植制造工藝后的晶圓溫 度升至露點(diǎn)溫度以上。加熱站是一個(gè)熱調(diào)節(jié)裝置。盡管可采用組合式加熱 站/預(yù)冷器，但最好加熱站和預(yù)冷器208分開(kāi)。熱感應(yīng)器和相關(guān)的電子設(shè)備 會(huì)在加熱站中提供反饋控制(feedback control),以確保晶圓被加熱至需 要的溫度范圍內(nèi)。加熱晶圓的方式多種多樣，包括但不僅限于以下方式加 熱燈組(如，紅外線的或其他電磁頻率的加熱燈)、嵌入晶圓平臺(tái)支架中的 熱電和/或電阻元件、和/或晶圓支架中受熱液體的循環(huán)。
在本發(fā)明提出的另一種實(shí)施例情況下，與前述情況不同的是，預(yù)冷制造 工藝不在預(yù)冷器208中進(jìn)行，而是在其中一個(gè)真空預(yù)備室中進(jìn)行。例如真 空預(yù)備室210經(jīng)改造后包括一個(gè)冷卻機(jī)構(gòu)或與一個(gè)冷卻機(jī)構(gòu)相連接，使載 入真空預(yù)備室210中的一個(gè)或多個(gè)晶圓在載入制造工藝反應(yīng)室202進(jìn)行離 子布植前得以在此冷卻。換言之，真空預(yù)備室被改造為或用作預(yù)冷站。如 果采用的是預(yù)冷器/真空預(yù)備室的組合，也需要具有加熱能力，以便在低溫 離布植制造工藝后對(duì)晶圓進(jìn)行加熱。
在本發(fā)明提出的另 一種實(shí)施例情況中，通過(guò)改造搬運(yùn)機(jī)器臂的末端執(zhí)
(po口st-heating)能力。I匕一，二個(gè)或^個(gè)熱^應(yīng)^和其他4空制電子^臾i^ 連同搬運(yùn)機(jī)器臂中的冷卻/加熱機(jī)構(gòu) 一并裝設(shè)。
如圖2所示，僅需要依照本發(fā)明所述對(duì)現(xiàn)有的離子布植機(jī)做些許改造 就能獲得低溫離子布植帶來(lái)的種種優(yōu)勢(shì)。圖3顯示的是在本發(fā)明所提出的一種實(shí)施例中，低溫離子布植的預(yù)冷站 300的示意圖。預(yù)冷站300包括一個(gè)晶圓保持器302，該晶圓保持器302可 夾持晶圓30并將其冷卻。晶圓保持器302可以是一個(gè)簡(jiǎn)單的固定平臺(tái)，因 為在其預(yù)冷過(guò)程中通常無(wú)須傾斜或旋轉(zhuǎn)晶圓。在一種實(shí)施例情況下，可通 過(guò)背面氣體(如，氮)使晶圓與晶圓保持器302結(jié)合在一起。如上所述，預(yù)冷 站300包括一個(gè)冷卻^l構(gòu)，該冷卻^l構(gòu)應(yīng)用任一冷卻^支術(shù)將晶圓30控制在 需要的溫度范圍內(nèi)。例如背面冷卻組件304可以冷卻晶圓30的背面，且/ 或正面冷卻組件308可以冷卻晶圓30的正面。背面冷卻組件304可以設(shè)有 散熱片(heat sink)(圖中未明確示意)直接與晶圓30接觸，并通過(guò)管道306 循環(huán)冷卻劑(如，水或液氮)。背面冷卻組件304還可利用冷卻劑(如，氨NH》 的相變(phase change)來(lái)持續(xù)冷卻晶圓30，直至接近相同的溫度。背面冷 卻組件304還包含一個(gè)內(nèi)置低溫泵(圖中未明確示意)，可直接轉(zhuǎn)移晶圓30 背面的熱量。視需要，背面冷卻組件304也可包含(堆疊)帕爾貼(Peltier) 元件的陣列(圖中未明確示意)，用于熱電致冷卻(thermoelectric cooling)。正面冷卻組件308也以同樣的方式實(shí)現(xiàn)各種冷卻纟支術(shù)，以^使快 速、準(zhǔn)確地冷卻晶圓30。
除冷卻能力外，晶圓保持器302還可提供自動(dòng)晶圓裝卸。例如在此 處可配備一組升降元件310,用以在機(jī)械臂裝卸過(guò)程中將晶圓30保持在晶 圓^:運(yùn)平面內(nèi)。
圖4顯示的是在本發(fā)明所提出的一種實(shí)施例中，低溫離子布植方法的 制造工藝流程圖。
在步驟402中，將欲接受離子布植的晶圓載入預(yù)冷站中。預(yù)冷站位于 靠近離子布植機(jī)的終端站的位置。同樣，預(yù)冷站也最好具有真空空間，且 該真空空間要與終端站的真空空間相互獨(dú)立。在一些實(shí)施例情況下，為了 縮短在預(yù)冷站中的預(yù)冷過(guò)程，載入的晶圓可來(lái)自真空預(yù)備室，該真空預(yù)備 室包含一批已冷卻至室溫以下的晶圓。
在步驟404中，將預(yù)冷站內(nèi)的晶圓冷卻至需要的溫度范圍內(nèi)。如前所 述，本預(yù)冷過(guò)程可應(yīng)用任何已知或后來(lái)開(kāi)發(fā)的冷卻技術(shù)。由于預(yù)冷過(guò)程不 在最終實(shí)施離子布植的終端站中發(fā)生，所以同現(xiàn)場(chǎng)冷卻相比，預(yù)冷在冷卻 技術(shù)的選擇和實(shí)施方面的限制要少得多。離子布植制造工藝的預(yù)冷過(guò)程要 持續(xù)40秒至60秒，而離子布植制造工藝持續(xù)時(shí)間也大體相當(dāng)。
在步驟406中，視情況可將晶圓附著在另一物體上(如，承板)以增加 熱質(zhì)量。由于晶圓和承板都處于預(yù)冷溫度，因此需要從離子束轉(zhuǎn)移大量的 熱來(lái)提高晶圓溫度。由此，可減緩離子布植過(guò)程中的晶圓溫升。
圖5A和圖5B顯示的是在本發(fā)明所提出的一種實(shí)施例中，用于低溫離子 布植的晶圓附著的示意圖。圖5A顯示的是岸^1 504附著在晶圓502背面。承板504可以是一個(gè)金屬板，其質(zhì)量比晶圓502重(例如是晶圓502重量的4 至5倍)。由于從離子束傳出的部分熱會(huì)被承板504吸收，所以在離子布植 過(guò)程中晶圓502會(huì)受到微小的溫升。承板的設(shè)計(jì)可使靜電夾具能裝于靜電 式晶圓座之上。因而，承板可以包括具有適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電性和/或極化率的表面 材料。例如，可使用具有用以?shī)A持的薄層和良好導(dǎo)電性的合成金屬承板。在 一些實(shí)施例情況下，承板中嵌有加熱和/或冷卻機(jī)構(gòu)；當(dāng)承板接觸到某個(gè)電 觸點(diǎn)時(shí)，所述加熱和/或冷卻機(jī)構(gòu)會(huì)被啟動(dòng)。
圖5B顯示的是一個(gè)晶圓506,其中有另一個(gè)晶圓508附著在晶圓506 背面。晶圓508可與晶圓506型態(tài)和/或形狀相同，也可不同。晶圓508最 好能與晶圓506的重量相同，這樣可有效地降低晶圓506的熱容(heat capacity), 至少降低一半。
晶圓和其他重體(如，承板或另一個(gè)晶圓)間的附著方式多種多樣。在 一種實(shí)施例情況下，將晶圓背面可以?shī)A持在帶有化合物(如二氧化碳(C02)) 的支承面上。隨后，冷卻晶圓和其附著件并維持在C02升華溫度之下，以保持 緊密貼合。稍后，只需讓晶圓升溫并抽空C02就可將晶圓與其附著件分開(kāi)。有 關(guān)晶圓夾持技術(shù)詳細(xì)說(shuō)明，見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)案第6,686,598號(hào)，該專(zhuān)利申 請(qǐng)案均并入本案供參考。
在本發(fā)明提出的一種實(shí)施例情況中，晶圓附著件(如，承板或另一個(gè)晶
:在預(yù)°冷、晶圓搬運(yùn)^)或離^^;;直^J呈中對(duì):曰曰圓溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。譬如r溫
度感應(yīng)器可通過(guò)有線連結(jié)或無(wú)線連結(jié)傳輸測(cè)量資料，以便于預(yù)冷過(guò)程的反 饋控制。
在步驟408中，預(yù)冷的晶圓(及其附著件，如有)被載入離子布植的終 端站中。通常終端站可以是一個(gè)單晶圓制造工藝反應(yīng)室。在離子布植過(guò)程 中，晶圓要與終端站中的所有元件絕熱，使傳給晶圓的熱僅來(lái)自于離子束或 背景輻射。由于離子布植在高度真空中進(jìn)行，因此對(duì)晶圓的隔離主要是晶圓 和晶圓平臺(tái)間的適當(dāng)絕熱。即使晶圓和平臺(tái)間的絕熱并不是十分理想，但 是他們間的殘余熱傳導(dǎo)將非常微小，常常可忽略不計(jì)。
例如，可〗吏用溫差電偶(thermocouple)或高溫計(jì)(pyrometer)對(duì)晶圓在 離子布植過(guò)程中的溫度變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在一種實(shí)施例情況下，在離子布植 制造工藝反應(yīng)室中安裝一個(gè)溫度感應(yīng)器(最好是非接觸式)，用以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng) 溫度監(jiān)測(cè)。視情況可將溫度感應(yīng)器嵌入用以附著晶圓的承板中。在這兩種 實(shí)施例情況下，可通過(guò)有線連結(jié)或無(wú)線連結(jié)向控制器傳輸溫度測(cè)量資料。上 述溫度測(cè)量資料用以對(duì)離子布植制造工藝進(jìn)行反饋控制。如果晶圓溫度上 升過(guò)快，則有必要中斷離子布植制造工藝，以及重新冷卻晶圓。這時(shí)，一 個(gè)離子布植配方會(huì)在冷卻與布植的交替中通過(guò)多步驟完成。在一種實(shí)施例情況下，晶圓先預(yù)冷至-70。C,然后在離子布植制造工藝結(jié)束時(shí)升溫至-50 。C。
對(duì)于規(guī)定的離子布植配方，特定晶圓的溫升量是可以預(yù)測(cè)的。因此，可 基于上述預(yù)測(cè)將晶圓預(yù)冷至一定的溫度范圍，使離子布植制造工藝結(jié)束時(shí) 的晶圓溫度得以控制在容許范圍內(nèi)。
在步驟410中，離子布植一經(jīng)完成，晶圓被立即從終端站中移出。最好 盡量減少終端站(及其元件)與低溫晶圓接觸，以減少或避免結(jié)冰問(wèn)題。此 外，為避免離子束繼續(xù)加熱，在完成離子布植制造工藝后，需要完全阻止 離子束進(jìn)入終端站。
在步驟412中，晶圓在接觸空氣前，可以加熱以使溫度高于露點(diǎn)。加 熱制造工藝可以是被動(dòng)的，也可以是主動(dòng)的。在被動(dòng)加熱過(guò)程中，晶圓會(huì)自 行慢熱起來(lái)；而在主動(dòng)加熱過(guò)程中，采用燈或其他加熱元件來(lái)加熱晶圓。 一見(jiàn) 需要，可讓晶圓暴露于干燥和/或暖氣體中來(lái)加熱。
圖4所示過(guò)程可分為布植前階段(如，步驟404)、離子布植階段(如，步 驟408)和布植后階段(如，步驟410)。在本發(fā)明提出的一種實(shí)施例情況中，所 述三個(gè)階段都需要將晶圓溫度控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。離子布植階段中的晶 圓溫度通?？刂圃诖蠹s-20(TC至(TC的范圍內(nèi)。例如在一個(gè)特定的離子布 植制造工藝中，離子布植階段的晶圓溫度范圍在-10(TC至-70。C之間?？捎?jì) 算出離子布植所引起的預(yù)料的晶圓溫升量，從而為布植前階段選擇相應(yīng)較 低的溫度范圍(即，預(yù)冷溫度)。布植后階段的溫度范圍可根據(jù)露點(diǎn)溫度和終 端站各部件中的殘留水分來(lái)選定。盡管較低溫度范圍更適合于低露點(diǎn)，但 常用的布植后晶圓溫度范圍是20。C至4(TC。通常，離子布植制造工藝反應(yīng) 室都處于最高真空狀態(tài)，且濕度最低。在將晶圓從制造工藝反應(yīng)室中卸下 前，最好先將晶圓加熱至一定程度。在一種實(shí)施例情況中，可以提供一個(gè) 布植后加熱站，其濕度要與制造工藝反應(yīng)室一樣低，這樣在完成離子布植 后就可將冷晶圓立即從制造工藝反應(yīng)室中移出。加熱站接著可加熱晶圓，直 至能安全地搬運(yùn)晶圓至真空預(yù)備室進(jìn)行卸載。
在一些實(shí)施例情況下，上述和/或任何其他低溫離子布植技術(shù)可與無(wú)擴(kuò) 散退火制造工藝結(jié)合使用，如此既可使摻質(zhì)得以快速活化也可提高植入損 壞修復(fù)度。
在這一點(diǎn)上，應(yīng)注意本發(fā)明的低溫離子布植技術(shù)在某種程度上涉及到 輸入資料的處理和輸出資料的生成。輸入資料處理和輸出資料生成可通過(guò) 硬件或軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如在離子布植機(jī)或類(lèi)似或相關(guān)的電路中應(yīng)用特定 的電子元件，按照上述本發(fā)明內(nèi)容來(lái)實(shí)現(xiàn)與低溫離子布植相關(guān)的功能。視 需要，依照儲(chǔ)存的指令運(yùn)行的一個(gè)或多個(gè)處理器可根據(jù)上述本發(fā)明內(nèi)容來(lái) 實(shí)現(xiàn)與低溫離子布植相關(guān)的功能。如果是那樣的話，將上述指令儲(chǔ)存在一
15個(gè)或多個(gè)處理器可讀載體(processor readable carrier)上(如，磁片)，或 通過(guò)一個(gè)或多個(gè)訊號(hào)傳輸?shù)揭粋€(gè)或多個(gè)處理器上也在本申請(qǐng)專(zhuān)利范圍內(nèi)。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任 何熟習(xí)此技藝的人，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng) 與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種低溫離子布植裝置，包括預(yù)冷站，靠近離子布植機(jī)的終端站；冷卻機(jī)構(gòu)，位于所述預(yù)冷站內(nèi)；裝載組件，與所述預(yù)冷站和所述終端站相連；以及控制器，與所述裝載組件及所述冷卻機(jī)構(gòu)通信，藉以調(diào)節(jié)將晶圓載入所述預(yù)冷站、使所述晶圓冷卻到預(yù)定溫度范圍以及將冷卻后的所述晶圓載入所述終端站，在所述終端站中冷卻后的所述晶圓接受離子布植制造工藝。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫離子布植裝置，其中所述預(yù)冷站內(nèi)含第 一真空空間，且所述終端站內(nèi)含第二真空空間，所述第一真空空間與所述 第二真空空間相互獨(dú)立。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫離子布植裝置，其中所述離子布植機(jī)為 單晶圓離子布植機(jī)，在所述終端站內(nèi) 一次處理一個(gè)所述晶圓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫離子布植裝置，其中所述控制器更包括 使所述裝載組件在所述離子布植制造工藝完成后立即將所述晶圓從所述終 端站移出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫離子布植裝置，其中所述終端站包括平 臺(tái)，所述平臺(tái)在所述離子布植制造工藝中用于固定所述晶圓，且其中所述 晶圓實(shí)質(zhì)上與所述平臺(tái)呈絕熱狀態(tài)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的低溫離子布植裝置，其中所述平臺(tái)包括支撐 所述晶圓的多個(gè)臺(tái)面結(jié)構(gòu)，使得所述平臺(tái)和所述晶圓間的總接觸面積實(shí)質(zhì) 上比所述晶圓表面小。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的低溫離子布植裝置，其中所述平臺(tái)便于所述 晶圓的傾斜和旋轉(zhuǎn)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫離子布植裝置，其中所述預(yù)冷站包括固 定平臺(tái)，可在冷卻時(shí)將所述晶圓固定住。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的低溫離子布植裝置，其中所述固定平臺(tái)包含 升降元件，可供所述裝載組件用以裝卸所述晶圓。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫離子布植裝置，其中所述晶圓被附著在 物體上，以獲得更大的熱質(zhì)量，以使所述晶圓在所述離子布植制造工藝中 受到較小的溫升。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的低溫離子布植裝置，其中所述物體為比所 述晶圓重的承板。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的低溫離子布植裝置，其中所述晶圓被附著 于具有二氧化碳的所述承板上，并低于二氧化碳的升華溫度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的低溫離子布植裝置，其中所述承板包括有 至少一個(gè)熱感應(yīng)器，所述熱感應(yīng)器嵌在所述承板中。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的低溫離子布植裝置，其中所述承板嵌有冷 卻/力o熱才幾構(gòu)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫離子布植裝置，其中所述離子布植制造 工藝為等離子體摻雜制造工藝的一部分。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫離子布植裝置，其中所述冷卻機(jī)構(gòu)冷卻 所述晶圓采用的一項(xiàng)或多項(xiàng)技術(shù)選自由氣冷、冷卻劑循環(huán)、冷卻劑相變、帕 爾貼熱傳以及內(nèi)置式低溫泵所構(gòu)成的族群。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫離子布植裝置，其中預(yù)計(jì)由所述離子布 植制造工藝所導(dǎo)致的所述晶圓的溫升量，且其中所述控制器進(jìn)一步經(jīng)配置 以使所述晶圓至少部分在預(yù)計(jì)的所述溫升量的基礎(chǔ)上得以冷卻，以避免所 述晶圓在所述離子布植制造工藝中過(guò)熱。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫離子布植裝置，其中所述預(yù)冷站為與所 述終端站相連的真空預(yù)備室的一部分。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫離子布植裝置，其中所述預(yù)冷站和所述 冷卻^l構(gòu)中的至少部分并入所述裝載組件中。
20. —種低溫離子布植的方法，包括 將晶圓載入第一真空空間；將所述第一真空空間中的所述晶圓冷卻到預(yù)定的溫度范圍； 將冷卻后的所述晶圓載入與所述第 一真空空間相分離的第二真空空 間；以及在所述第二真空空間對(duì)冷卻后的所述晶圓進(jìn)行離子布植制造工藝。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的低溫離子布植的方法，更包括 將承板附到所述晶圓的背面，以獲得更大的熱質(zhì)量，使所述晶圓在所述離子布植制造工藝中微小地升溫。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的低溫離子布植的方法，更包括 在所述離子布植制造工藝完成后，立即將所述晶圓從所述第二真空空間取出。
23. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的低溫離子布植的方法，更包括 在離子布植制造工藝完成后，加熱所述晶圓以使溫度升至露點(diǎn)以上。
24. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的低溫離子布植的方法，更包括 預(yù)計(jì)由所述離子布植制造工藝所導(dǎo)致的所述晶圓的溫升量；以及 使所述晶圓至少部分在預(yù)計(jì)的所述溫升量的基礎(chǔ)上得以冷卻，以避免在所述離子布植制造工藝中所述晶圓過(guò)熱。
25. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的低溫離子布植的方法，更包括暫停所述離子布植制造工藝； 重新將所述晶圓冷卻至需要的溫度；以及 恢復(fù)所述離子布植制造工藝。
26. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的低溫離子布植的方法，其中所述離子布植 制造工藝為等離子體摻雜制造工藝的一部分。
27. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的低溫離子布植的方法，更包括 在進(jìn)行所述離子布植制造工藝前對(duì)所述晶圓除氣。
28. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的低溫離子布植的方法，更包括 在完成所述離子布植制造工藝后，進(jìn)行無(wú)擴(kuò)散退火。
29. 至少一種訊號(hào)，包含在至少一載波中，用以藉由至少一處理器發(fā)送 可讀的電腦指令程序，從而指示所述至少一處理器運(yùn)行電腦程序來(lái)執(zhí)行如 權(quán)利要求20所述的低溫離子布植的方法。
30. 至少一種處理器可讀的載波，用以?xún)?chǔ)存電腦指令程序，藉由至少一 處理器而可讀，從而指示所述至少一處理器運(yùn)行電腦程序來(lái)執(zhí)行如權(quán)利要 求20所述的低溫離子布植的方法。
31. —種離子布植機(jī)，包括 至少一終端站；至少一預(yù)冷站，靠近所述至少一終端站，所述至少一預(yù)冷站具有冷卻 機(jī)構(gòu)；裝載組件，與所述至少一終端站和所述至少一預(yù)冷站相連接；以及 控制器，使晶圓在載入所述至少 一終端站以進(jìn)行離子布植制造工藝之 前，被載入所述至少一預(yù)冷站，并冷卻到預(yù)定溫度范圍。
32. —種離子布植及摻質(zhì)活化的方法，包括對(duì)晶圓進(jìn)行離子布植制造工藝，其中，在所述離子布植制造工藝中，將 所述晶圓的溫度保持在低于室溫的范圍內(nèi)；以及在完成所述離子布植制造工藝后，對(duì)所述晶圓進(jìn)行無(wú)擴(kuò)散退火。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的離子布植及摻質(zhì)活化的方法，其中，在執(zhí) 行所述離子布植制造工藝之前，將所述晶圓預(yù)冷到需要的溫度范圍，且其 中，在所述離子布植制造工藝中，將所述晶圓放在平臺(tái)上，所述平臺(tái)與所 述晶圓至少部分絕熱。
34. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的離子布植及摻質(zhì)活化的方法，其中將所述 晶圓的溫度保持在一定范圍內(nèi)采用的一項(xiàng)或多項(xiàng)技術(shù)選自由氣冷、冷卻劑 循環(huán)、冷卻劑相變、帕爾貼熱傳以及內(nèi)置式低溫泵所構(gòu)成的族群。
35. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的離子布植及摻質(zhì)活化的方法，其中用激光 進(jìn)行所述無(wú)擴(kuò)散退火。
全文摘要
一種低溫離子布植技術(shù)。在一特定較佳實(shí)施例中，所述技術(shù)可表現(xiàn)為低溫離子布植裝置。該裝置可包含預(yù)冷站。預(yù)冷站靠近離子布植機(jī)中的終端站。該裝置也可包含位于預(yù)冷站內(nèi)的冷卻機(jī)構(gòu)。該裝置可更包括與預(yù)冷站和終端站相連接的裝載組件。所述裝置可另包括控制器?？刂破髋c裝載組件及冷卻機(jī)構(gòu)通信，藉以將晶圓載入預(yù)冷站、使晶圓冷卻到預(yù)定溫度范圍以及將冷卻后的晶圓載入終端站。在終端站中，對(duì)冷卻后的晶圓進(jìn)行離子布植制造工藝。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101536149SQ200780034015
公開(kāi)日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2007年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月15日
發(fā)明者喬納森·吉羅德·英格蘭, 保羅·J·墨菲, 史帝文·R·沃特, 朱利安·布雷克, 理查·S·默卡, 瑞爾·B·利伯特 申請(qǐng)人:瓦里安半導(dǎo)體設(shè)備公司