[发明专利]低温离子注入方法

说明书

本申请为申请号：201110072168.X、申请日：2011.3.17、发明名称：低温离子注入方法的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明有关离子注入，特别是有关低温离子注入。

背景技术

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t_c到时间t_i)，以使衬底温度从环境温度(T_R)，例如约为15～25℃，降至大约为一预定注入温度(T_P)，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(load lock)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t_i到时间t_h)，衬底受到离子束能量加热，再透过降温机制(例如背面气体(backside gas))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t_i到时间t_h)，衬底的温度大致与预定注入温度(T_P)相同，或者至少不超过一上限温度(T_L)。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t_i到时间t_h)的上升曲线仅为示意，但如果上限温度(T_L)与预定注入温度(T_P)相当接近，如图1b所示，则注入过程(由时间t_i到时间t_h)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t_h到时间t_f)，以使受注入的衬底升温至一似环境温度(T_R’)，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(dew point of wafer)，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。

发明内容

因此，本发明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。

本发明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。