[发明专利]一种超低温晶圆注入工艺及注入平台

说明书

本发明涉及一种超低温晶圆注入工艺及注入平台，所述注入工艺使用超低温晶圆注入平台在超低温真空环境下对晶圆进行离子注入，所述注入工艺包括步骤：晶圆装载步骤、抽真空步骤、待处理的晶圆转送步骤、晶圆冷却步骤、晶圆离子注入步骤、晶圆升温步骤、晶圆回送步骤、晶圆卸载步骤和晶圆产品标记入库步骤。超低温晶圆注入工艺及注入平台实现了超低温离子注入，形成了完整的非晶层，完整非晶层使得后续离子束落在非晶层，进而使得后续晶圆造成的损伤分布在非晶态区域；完整的非晶层为高质量的非晶层。

技术领域

本发明属于半导体制造加工领域，涉及一种超低温晶圆注入工艺及注入平台。

背景技术

半导体器件在很长的一段时间内一直向着小型化发展，根据摩尔定律，集成电路芯片单位面积上所集成的半导体器件数目每隔18个月就将翻一倍，而伴随着半导体器件的小型化，半导体器件内部大部分结构势必要等比例缩小，目前半导体器件的关键尺寸业已达到纳米或深纳米级。如何制造半导体器件内的超浅结、突变结，如何更完整地修复半导体器件制造过程的离子注入射程末端缺陷(EOR Damage)，成为提高互补金属氧化物半导体性能的关键。现有理论研究表明，为了解决上述技术难题，一般需要对晶圆表面进行非晶化处理。

非晶化处理技术一般为使用碳、锗等不显电性的原子打乱晶圆表面单晶硅的原有晶体结构，使单晶硅变成非晶态(α-Si)。离子注入是近年来半导体制造中使单晶硅变成非晶态获得广泛应用的技术之一，其原理是将某电中性的原子或者分子电离，再以一定能量和剂量将所需离子束沿一定角度入射到衬底材料(如晶圆)之中，入射离子会与衬底发生一系列的物理或化学反应，从而引起衬底表面成分、结构和性质的变化，进而使单晶硅变成非晶态。

目前公开的离子注入技术大多数采用的是常温离子注入技术，注入时的环境温度一般为20℃左右，常温离子注入技术不能在晶圆表面很好的形成所需要的非晶层。根据理论研究表明，采用温度为-50℃以下的超低温离子注入能够明显提升注入效果。而采用超低温离子注入工艺的工艺，尤其是超低温晶圆注入工艺，原有常温注入技术中使用的离子注入部件将无法正常使用；即使常温离子注入部件使用于-20℃以上的浅低温注入工艺，但该离子注入部件的故障率也是非常高，经常停机调整和维修，这也是2021年度芯片缺货且产能不足的重要原因之一。

此外，常温离子注入技术或浅低温离子注入技术中，随着离子注入的进行，注入离子会与晶圆表面的硅原子发生碰撞，破坏晶圆表面硅原有的晶体结构，造成晶体结构损伤。但由于碰撞导致衬底温度升高，大部分损伤会随着离子注入的进行被修复，这类似离子注入后的快速退火现象，但它是一个动态进行的过程，因而被可以称为动态退火。因为常温离子注入或浅低温离子注入时存在着动态退火现象，所以常温离子注入或浅低温离子注入并不能在晶圆表面很好的形成所需要的非晶层。

为了在晶圆表面获得所需要的良好非晶层或得到良好非晶态，必须寻找一种合适的离子注入技术。

发明内容

基于现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种超低温晶圆注入平台，其利用超低温离子注入技术制造超浅结、突变结，并且更加完整地修复了离子注入射程末端缺陷。

依据本发明技术方案的第一方面，提供一种超低温晶圆注入工艺，其用于使用超低温晶圆注入平台在超低温真空环境下对晶圆进行离子注入，超低温晶圆注入工艺包括以下步骤：

步骤S1，晶圆装载步骤

步骤S2，抽真空步骤；

步骤S3，待处理的晶圆转送步骤；

步骤S4，晶圆冷却步骤；

步骤S5，晶圆离子注入步骤；

步骤S6，晶圆升温步骤；

步骤S7，晶圆回送步骤；

步骤S8，晶圆卸载步骤；

步骤S9，晶圆产品标记入库步骤。