制造硅绝缘体晶圆的单晶圆植入机的制作方法

专利名称：制造硅绝缘体晶圆的单晶圆植入机的制作方法
技术领域：
本发明有关于离子植入，且更特定而言，有关于用于硅绝缘体的植入 (silicon-on-insulator implant)的单晶圆束线离子植入机(single waferbeamline ion implanter)0
背景技术：
离子植入是用于向半导体晶圆内引入多种改变电导率用的杂质的标准技术。所期 望的杂质材料在离子源中被电离，离子经加速以形成指定能量的离子束，且离子束对准晶 圆表面。射束中的高能离子穿入到半导体材料的块体内并嵌入于半导体材料的晶格内以形 成想要的电导率的区域。离子植入机包括用于将气体或固体材料转变成边界清晰的离子束的离子源。离子 束通常经质量分析以消除不想要的物质，加速至想要的能量，并植入至目标内。离子束可通 过静电或磁束扫描，通过目标移动，或者通过束扫描与目标移动的组合而分布于目标区上。 离子束可为点束或具有长尺寸和短尺寸的带束(ribbon beam)。对于带束，长尺寸通常至少 与晶圆同样宽。硅绝缘体(S0I)是一种层化的半导体结构，其通常由具有内部绝缘层的硅基板组 成。安置于基板内的绝缘层可为(例如化102或51仏S0I减少晶体管充电或放电所需的 时间，减小在源极与漏极接面处的电容，且可用于减小电路大小。制造 S0I 的一种方法是氧植入分离(separation by implantation ofoxygen, SIM0X)。SIM0X通常利用离子束植入和退火来形成二氧化硅层。晶圆在氧植入之前经加热 以在植入期间维持其结晶结构。然后，将氧植入至晶圆内且晶圆经退火以形成Si02层。然 后可执行高温退火。在某些实施例中，执行硅沉积以形成S0I晶圆。使用氮气来代替氧气以与SIM0X类似的方式来执行氮植入分离(Separation by implantation of nitrogen, SIMON)。氮离子可形成(例如)Si3N4，其为良好的绝缘体，或 者可在植入期间与氧离子组合。制造S0I的另一种方法是通过“结合与切割(bond and cleave)”制程。施体晶 圆(donor wafer)被氧化以形成绝缘层。氢、氦、或者氢与氦的组合被植入至施体晶圆内。 然后将施体晶圆倒置并结合至被称作支撑件(handle)的另一晶圆上，因此施体晶圆的植 入表面被安置于支撑晶圆(handle wafer)上。在植入期间，氢或氦在施体晶圆内形成泡或 囊。因此，可切割施体晶圆，或者施体晶圆可具有与植入部份分开的非植入部份。电浆浸没(Plasma immersion)已用于S0I植入。电浆浸没通常使用RF电浆源来 产生离子，如(例如)在颁布予亨利(Henley)等人的美国专利第6，207，005号中可见。但 电浆浸没缺少质量选择磁体(mass selectionmagnet)，因此难以进行离子选择。而且，难于 在植入期间维持剂量均勻性。旋转圆盘批式植入机(Spinning disk batch implanter)可同样用于S0I植入。 但是，若在处理期间在批式植入机中出现任何误差，则整批晶圆或工件可能会毁掉，而不是
4仅单个晶圆或工件毁掉。晶圆通常较为昂贵，因此在批式植入机中这样的错误的代价是很 大的。单晶圆束线植入机提供旋转圆盘批式植入机或电浆浸没系统所不具有的很多优 点。对于离子选择而言，例如，两个磁体束线(magnet beamline)是非常重要的。单晶圆植 入机内的某些束形(beam shapes)还提供更高的产量，此归因于这些束形在高束电流下具 有更宽的射束和更好的输送。单晶圆植入机还向晶圆提供改良的热负荷分布。先前，用于S0I植入的单晶圆植入机具有很小的束面积、较小的束电流且不具有 高产量或者不能对晶圆或工件进行温度控制。因此，在某些情况下，因为这些植入机的产量 非常低，可能需要数天时间来完成植入。因此，在现有技术中需要用于硅绝缘体的植入的单晶圆束线离子植入的新的且改 良的装置和方法。

发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种离子植入机。该离子植入机包括离子束源，用 于将由氧和氮所构成的族群中选出的离子产生为具有一定剂量范围的离子束，该剂量范围 是由氧大约1E17至4E17cnT2、氧大约1至3E15cnT2和氮大约1E17至2E18cnT2所构成的族群中 选出；分析器磁体，用于自离子束移除不想要的物质；以及，具有背面气体热耦合的静电夹 盘(chuck)，该静电夹盘用于固持单个工件而通过具有一定剂量范围的离子束来进行硅绝 缘体的植入，该静电夹盘用于冷却工件至大约300°C至600°C的温度范围。根据本发明的第二方面，提供一种离子植入机。该离子植入机包括离子束源，用 于产生由氢和氦所构成的族群中选出的离子为具有一定剂量范围的离子束，该剂量范围是 由氢大约5E15至8E16cm_2和氦大约5E15至8E16cm_2所构成的族群中选出；分析器磁体，用于 自离子束移除不想要的物质；以及具有背面气体热耦合的静电夹盘，该静电夹盘用于固持 单个工件而通过具有一定剂量范围的离子束来进行硅绝缘体的植入，该静电夹盘用于将工 件冷却至大约300°C至600°C的温度范围。根据本发明的第三方面，提供在单晶圆离子植入机中进行硅绝缘体植入的方法。 在单晶圆植入机中进行硅绝缘体植入的方法包括产生由剂量大约5E15至8E16cm_2的氢、剂 量大约5E15至8E16cnT2的氦、剂量大约1E17至4E17cnT2的氧、剂量大约1至3E15cnT2的氧、以及 剂量大约1E17至2E18cm_2的氮所构成族群中选出的离子束；分析离子束以移除不想要的物 质；实质上保持单个工件以在具有背面气体热耦合的静电夹盘上进行硅绝缘体的制造；利 用离子束对单个工件进行植入；以及，使用静电夹盘将单个工件冷却至大约300°C至600°C 的温度范围。


为了更佳地理解本发明揭示的内容，参看附图，附图以引用的方式结合到本文中， 在附图中图1是单晶圆离子植入机的实施例；图2是间接加热的阴极的实施例；图3是微波离子源的实施例；
图4示出静电夹盘的实施例；图5是带有背面气体的夹盘的温度与气体压力的比较的实例；图6是能够执行背面气体热耦合的夹盘的实施例；图7是使用多个灯来加热晶圆的装置的实施例。
具体实施例方式在本文中结合离子束植入装置和方法来描述本发明。但本发明可用于半导体制造 中所涉及的其它系统和制程。因此，本发明并不限于下文所述的特定实施例。图1是单晶圆离子植入机的实施例。一般而言，单晶圆离子植入机10，诸如由 Varian Semiconductor Equipment Associates of Gloucester,MA所制造的VllSta HC植 入机，包括离子束源11以产生离子束12。离子束源11可包括离子室和含有待电离的气体 的气体箱。离子束源11可为间接加热的阴极、微波离子源或RF离子源。气体被供应至离 子室，在离子室中，气体被电离。由此形成的离子自离子室提取以形成离子束12。离子束12穿过抑制电极(suppression electrode) 14和接地电极 (groundelectrode) 15而到达质量分析器(mass analyzer) 16。质量分析器16包括一解析 磁体13和具有解析孔口 18的屏蔽电极17。解析磁体13使离子束12中的离子偏转使得想 要的离子物质的离子穿过解析孔口 18。不想要的离子物质不穿过解析孔口 18，而是由屏蔽 电极(masking electrode) 17阻挡。在一实施例中，解析磁体13使想要的物质的离子偏转 大约90°。想要的离子物质的离子穿过解析孔口 18到达角度校正器磁体23。在某些实施例 中，想要的物质的离子还穿过减速级(deceleration stage)。角度校正器磁体23使想要的 离子物质的离子偏转且将离子束自发散离子束转变成带束24，带束24具有实质上平行的 离子轨迹。在一实施例中，角度校正器磁体23使想要的离子物质的离子偏转大约70°。在某些实施例中，离子束12可穿过加速塔(acceleration column)。此加速塔可 选择地控制离子束12的能量并有助于造成离子束12至工件26内想要的浓度和穿入程度。 在某些实施例中，带束24亦可穿过加速塔。在其它实施例中，诸如其中最大能量可为大约 60keV的氢植入，可不需要加速塔。在一特定实施例中，加速塔可位于解析孔口 18和质量分析器16的后面。对于其 中最大能量可为大约200keV的氧植入而言，可需要这样的加速塔。用于氧植入的该加速塔 将用于所需的电流容量和高电压电源。在另一特定实施例中，加速塔位于角度校正器磁体 23的后面。带束24可具有足够的束电流来允许以一定剂量范围而以生产级产量进行植入， 剂量范围为(例如)氧大约1E17至4E17Cm_2，氧大约1至3E15Cm_2，氮大约1E17至2E18Cm_2， 氢大约5E15至8E16cnT2，以及氦大约5E15至8E16cnT2。带束24还可具有足够的束电流来以 一定剂量范围而以生产级产量进行植入，例如，对于氧损伤植入而言，剂量范围为大约1至 3E15cnT2。带束24的两个特定剂量可为(例如)对于H+植入而言为大约5E16cnT2或者对于 0+植入而言大约2E17cm_2。在大多数应用中，用于0+植入的能量必须为至少大约80keV。端站25在带束24的路径中支撑一工件(诸如工件26)，使得想要的离子物质的离 子被植入至工件26内。工件26可为(例如)晶圆或需要离子植入的另一对象。在此等实施例中，工件26通常进行SOI的植入。
除了工件26的外，端站25还可支撑其它进行植入的工件。端站25可包括夹盘 32以支撑工件26。端站25的某些实施例亦可包括扫描仪以用于垂直于带束24横截面 的长尺寸来移动工件26或执行其它的一维扫描，由此而在工件26的整个表面上分布离 子。在某些实施例中，夹盘32亦可用于进行旋转并提供正交扫描校正(orthogonal scan correction)0在其它实施例中，夹盘32可用于执行四重植入(quad implant)。四重植入通常表 示每四分之一剂量后将工件26旋转90°以帮助遮蔽各I3R特点(features)。四重植入亦 可在SOI应用中洗掉任何自右向左的梯度。带束24可至少与工件26 —样宽。虽然说明为带束24，但其它离子植入机实施例 可提供扫描的离子束(一维扫描或二维扫描)或可提供固定的离子束。在某些实施例中， 离子植入机还可包括位于角度校正器磁体23下游的第二减速级。离子植入机可包括本领域技术人员已知的额外部件。举例而言，端站25通常包括 自动工件搬运设备以用于将工件引入到离子植入机内和在离子植入后用于移除工件。端站 25还可包括剂量量测系统、电子流枪(electron floodgun)和其它已知的部件。本领域技 术人员应了解在离子植入期间，离子束所横贯的整个路径被排空(evacuated)。诸如图1所说明的单晶圆离子植入机可用于SOI植入。诸如单晶圆离子植入机10 的单晶圆离子植入机可执行(例如)氢、氦、氧和氮植入。在某些实施例中，氢和氦或者氧 和氮一起植入。此可在工件中形成绝缘体层，在工件中形成损伤层(damage layer)，或者在 工件内形成泡或囊。因此，单个工件26被置放于带束24的路径中。这在当多个工件被一 起植入时不同于诸如旋转圆盘植入机的批式植入机。单晶圆植入机中的SOI需要均勻的离 子分布。通过一维扫描使用带束24来满足此要求。亦可通过静电扫描或电磁扫描而使用 带束24来满足此要求。亦可通过二维机械扫描来提供均勻的离子分布。但此机械扫描受 到惯性限制且该带束可缓慢移动。与先前的单晶圆SOI植入机相比，诸如单晶圆离子植入机10的某些单晶圆植入机 用于在很大程度上增加SOI植入的产量。此可(例如)通过使用更大的束面积或对晶圆或 工件进行温度控制而达成。举例而言，单晶圆植入机可使用一种带束以用于氧植入或氢植 入。举例而言，用于SOI植入的氢剂量可在大约5E16cm_2的范围内且用于SOI植入的氧剂量 可在大约2E17cm_2的范围内。由于此等高剂量，需要较高的束电流来维持高产量。带束减小在该高束电流下由 于空间电荷所造成的“爆破(blowup)”。晶圆或工件必须也经冷却以适应这样的高剂量。使 用背面气体热耦合允许这样的高剂量用于单晶圆SOI植入。对在单晶圆植入机中的SOI的另一要求是精确的剂量，此可涉及高束电流或高功 率密度。因此，诸如单晶圆离子植入机10之类的单晶圆植入机必须能够保持晶圆或工件在 正确的温度范围内。此可利用夹盘32的不同实施例来达成。最后，单晶圆植入机中的SOI可需要在植入之前预热晶圆或工件以进行氧植入从 而防止硅的非晶化(amorphizing)。此可通过夹盘32的不同实施例来达成。此亦可通过至 少一个灯来执行。一个这样的离子束源11是间接加热的阴极40。图2是间接加热的阴极的一实施例。此可用于氢、氦、氧和氮的植入。间接加热的阴极40的此实施例包括阴极41，阴极41用 于穿过电弧室44的壁43而延伸。在中空区46中，邻近阴极41而安置灯丝(Filament) 45。 电源(未说明)加热灯丝45，在灯丝45与阴极41之间提供偏压，并在阴极41与电弧室44 之间提供电弧偏压。当受热时，灯丝45产生足够的能量来自其一部份发出电子，通过偏压将电子推进 至阴极41的中空区46内。因此阴极41变热且最终开始向电弧室44内发出电子。通过电 弧偏压而将电子吸入至电弧室44内，因此电子在撞击由源气体47所供应的气体分子时形 成电浆。在某些实施例中，在阴极41与壁43之间存在间距以维持电压间隙。为了利用间 接加热的阴极40，源气体47被引入至电弧室44内。在某些实施例中，通过保持此间距较小 而实质上限制透过阴极41与壁43之间的任何间距的源气体47的流动。在某些实施例中 可使用限制构件。阴极41经加热以电离源气体47。源气体47被电离并产生离子束12。为了提高效率并增加离子产生，间接加热的阴极40可与反射极(impeller) 50耦 合。反射极50是机械、静电或磁装置，在电子横过电弧室44之后，反射极50取得由间接加 热的阴极40所产生的电子并且使电子反向以使电子再次横过电弧室44。这增加了所产生 的电子与源气体47之间的碰撞。图3是微波离子源的一实施例。微波功率可用于在离子束源11内形成电浆。使 用微波功率排除了对灯丝或阴极的需要。因此，微波功率可具有较长的源寿命。一种产生 微波功率的方法是在电浆室中形成大约0.1特斯拉(lkG)的轴向磁场。所形成的该磁场 具有由公式6e=eB/m所给出的共振条件，其中，&是回旋共振频率(cyclotron resonance frequency)，e是电子电荷，B是磁场，且m是电子质量。在此特定实施例中，通过2. 45GHz的微波产生器67以至少500W的功率来驱动微 波离子源60。此微波产生器67是磁控管(magnetron)。500W的输入功率可形成电子密度 在大约E12至E13cm_3之间的电浆。提取的束电流可在大约100至200mA/cm2之间，且电浆 室61压力在低于毫托的范围。对于2. 45GHz微波产生器，8. 75E_2特斯拉的磁场频率满足电子的共振条件。此磁 场的操作使微波离子源60成为电子回旋共振(electron cyclotronresonance，ECR)源，但 也可通过将磁场增加超过共振值来增加可用的束电流。在微波离子源60的电浆室61中产生离子。电浆室61通常为水冷汽缸 (water-cooled cylinder)且在此实施例中具有直径大约2至5cm和长度大约7至15cm 的尺寸。电浆室61可由诸如铝或不锈钢的材料制成且在此实施例中为双壁。使电浆室61 水冷却限制了微波离子源60自不在冷却表面上冷凝的材料(诸如，吐、彻、队或02)产生离 子。但微波离子源60亦可在固体材料上使用。微波功率透过介电窗(dielectric window)63而引入至电浆室61中的电浆62内。 介电窗63将大气与电浆室61的较低压力分隔开。但微波功率亦可透过天线或本领域技术 人员已知的其它机构而引入至电浆62内。由于接近共振条件，因此，微波功率可被电浆62 吸收。介电窗63通常为诸如石英、氧化铝或氮化硼的多种材料，该等材料经选择以自空 气的介电常数逐渐过渡为电浆62的介电常数。多种材料可以夹心或层化组态来排列。此 种逐渐过渡减小了微波反射功率。在此实施例中，介电窗63的源寿命由介电窗63的多种材料的最终层来决定，因为是这一层接收了返流电子的轰击。在预防性维修或源维修期间 可替换该介电窗63的最终层。波导68抵靠介电窗63而安置着。波导68可包括三个短线调谐器(threestub tuner)以降低反射功率并将以具体模式来操作。通过在电浆室61周围安置的多个螺线管64来产生轴向磁场。每个螺线管64通 常由若干个线圈组成使得磁场可作为电浆室61内位置的函数来调整磁场。可对螺线管64 执行微调来使束电流最大化并使束噪声最小化。气体递送系统69通常将气体流动递送到电浆室61。在一实例中，此气体流动小 至每分钟仅几标准立方公分(Standard Cubic Centimeter)。气体流动可来自于一调节器 70。可使用其它的低压气体源，诸如“安全递送系统”容器或本领域技术人员已知的其它源。在电浆室61的相对端引入微波功率，通常在此处提取离子。因此，通常在与介电 窗63相对处提取离子。一种提取电极总成(Extraction electrodeassembly) 65通常由软 钢制成以使电浆孔口 66下游的区域中的任何边缘场(fringing field)最小化，但该提取 电极总成65可由本领域技术人员已知的其它材料制成。在某些实施例中，返回钢(Return steel) 71可包括于提取电极65中。返回钢71 将使电浆室61内部的强场短路。返回钢71由软钢组成且因为场线将穿过钢而不是真空， 返回钢71将俘获(capture)场线。此返回钢71有助于防止靠近该提取区域的任何磁场， 在离子从电浆室61出来时，磁场会使离子偏转。在某些实施例中，该提取电极总成65还可 包括一抑制电极和接地电极。在另一实施例中，RF离子源可用于离子束源11。此RF离子产生器形成射频驱动 电浆，如本领域技术人员已知的情形。此可为在电浆产生室外部的外天线或在电浆产生室 内部的内天线。在一实施例中，RF离子源被感应耦合。图4示出静电夹盘的一实施例。夹盘32用于使用静电力来固定和支撑工件26。 在此实施例中，夹盘32用于单个工件26。S0I植入通常需要夹盘，诸如夹盘32，夹盘32用 于在100°C以上的植入。在某些实施例中，夹盘32被设计成可消除在该些温度处的弯曲或 使该弯曲最小化。在此实施例中，夹盘32具有介电层81和导电电极82、83。尽管说明了两个电极 82,83,但夹盘32可仅具有一个电极或具有超过两个电极。电极82、83可电性连接至直流 电源或交流电源84。诸如夹盘32的静电夹盘一般可被归类为库仑(Coulombic)或约翰逊-拉别克 (Johnsen-Rahbek)型。一个夹盘可合并Coulombic与Johnsen-Rahbek型。每种夹盘可具 有位于工件26与电极82、83之间的介电层81。交流电压或直流电压可施加至电极82、83。介电层81可由多种绝缘体材料制成，包括但不限于，诸如氧化铝的陶瓷材料。用 于Coulombic夹盘的介电层用于不允许电荷迁移使得在Coulombic夹盘上的电荷总是驻留 在被夹持的电极和工件上。相反，Johnsen-Rahbek夹盘的介电层用于允许介电层附近的电 荷迁移。介电层的厚度、表面形状、介电层的表面粗糙度可能是影响Johnsen-Rahbek夹盘 中电荷迁移的因素。介电层附近的此电荷迁移导致电荷在工件-介电质界面附近的累积。 与Coulombic夹盘相比，由于Johnsen-Rahbek夹盘中相反电荷之间的距离更小，因此对于 相同的钳位电压，在Johnsen-Rahbek夹盘中的夹持压力更大。
一般而言，掺杂程度决定夹盘32可操作的温度范围。若夹盘32为Johnsen-Rahbek 型夹盘，则可更改掺杂程度使得Johnsen-Rahbek效应在不同的温度起作用且介电层81传 导正确的电流范围。举例而言，对于修整植入(touch-up implant)而言，0+植入可在大约 400°C进行且亦可在大约50°C进行。作为另一实例，可在室温进行H+植入。因此，植入可用 于允许Johnsen-Rahbek效应。在大约lkv的钳位电压的情况下，Johnsen-Rahbek型夹盘允许背面气体压力在30 托至50托的范围。此范围允许20kW氧离子(0+)束将工件26维持在400°C的温度，其一般 适于SIM0X植入。此在图5中说明，其说明了带有背面气体的夹盘的温度与气体压力的比 较的实例。图6是能够执行背面气体热耦合的夹盘的实施例。在某些实施例中，夹盘32可具 有背面气体装置以执行背面气体热耦合。此处，气体原子或分子87在工件26与夹盘32之 间流动。气体原子或分子87打击(strike)夹盘32的表面并获得对应于夹盘32温度的平 移能量和旋转能量。可使用适应系数(accommodation coefficient)来描述对应于夹盘32 的温度的此能量，适应系数描述了在原子或分子87与所打击的表面之间所经历的耦合。适 应系数取决于原子或分子87的细节(诸如自由度)和所打击的表面的细节(诸如粗糙度 或黏附系数)。然后，热化的原子或分子87可经过工件26与夹盘32之间的间隙行进。若与原子 或分子87的平均自由路径相比或碰撞之间所行进的平均距离相比，工件26与夹盘32之间 的距离较小，则经过间隙的行程将是直的。当原子或分子到达工件26时，将与工件26发生 相同的热化制程。若工件26比夹盘32更热，则原子或分子87将自工件26吸收能量。若 夹盘32比工件26更热，则原子或分子87将自夹盘32吸收能量。由于原子或分子87在工 件26与夹盘32之间行进，因此使两个表面趋向于相同的温度。以此方式，可加热或冷却工 件26。因为分子或原子随后将相互间共享能量，若在气体原子或分子87之间存在大量的碰 撞，则可使此传热的效率较低。在一实施例中，工件26被加热或冷却至大约300°C与600°C 之间。在一实例中，在大约15托，N2分子的平均自由路径为大约20 iim。更高的气体压力 将意味着更多的原子在工件26与夹盘32之间传热，但也意味着更短的平均自由路径。因 此，在较低压力，传热与气体压力成比例。在压力升高到一种平均自由路径降低到夹盘-工 件分离的点时，上述的更多将开始下降。可通过保持夹盘32更靠近工件26来使用更高的 压力。在大多数情况下，夹持压力必须高于背面气体压力。在夹盘外部的热源还可用于加热工件26。图7是使用多个灯来加热晶圆的装置的 一实施例。在此实施例中，可在存在背面气体或不存在背面气体的情况下操作工件26和夹 盘32之间的界面。工件26反射或吸收大部份热。某些热被传输，但夹盘32的电介质可能不会变得像 工件26—样热。热源可为至少一个灯90，诸如优仕旺(Ushio)所制造的2kW QIH-240-2000。 热源亦可为各种波长的激光器。举例而言，可选择一定波长的红外线，该红外线由工件26 有效地吸收以加热工件26。在此实施例中，灯数组91被示出具有三个灯90。另一实施例具有i^一个灯90以 均勻地加热工件26。这些灯为一个灯在另一个灯的上方排列的线性灯，但其可为圆形灯泡(circular bulb)并以圆形数组排列，或者为本领域技术人员已知的其它组态。灯90安装 在反射镜92的前面。在此实施例中，灯90在带束24轨迹下方，当工件26处于垂直位置时加热该工件 26。可选择水平加热方位使得工件26可被解除夹持(de-clamped)，以减轻背面损伤。灯 90可在带束24的上方，或同时在带束24的上方和下方，或者可向带束24撞击工件26的同 一位置而散发热。在此实施例中使用带束24来执行离子植入，但相同的制程亦可用于其它 形式的离子植入。在一实施例中，灯90加热工件26至大约300°C与600°C之间。在常规的(regular)植入期间，光阻残余物可能会涂布在灯90上。但在热植入期 间不太可能发生这种情况，因为可使用固体屏蔽，而以聚合物为主的光阻超过100°C时劣化 (degrade)。为了避免此问题，在某些实施例中，灯数组91可具有盖子以用于执行常规的室 温植入，或可机械地移动使得来自光阻释气(outgassing)的蒸汽不能在灯90或反射镜92 上冷凝。在一实施例中，灯90可经组态而被加热来烧掉沉积于灯90和反射镜92上的污染 物。或者，在另一实施例中，灯90的温度可持续地维持在高于蒸汽冷凝的温度。工件26安置于夹盘32上。在此实施例中，夹盘32通过扫描仪机构93而在方向 94中平移。方向94将工件26和夹盘32自带束24的路径移动至用于由灯数组91加热的 位置。在本文中所采用的术语和表达仅用于描述目的而不是限制目的。使用该等术语和表达的目的并不排除所示出和所描述的特点的任何等效物(或其一部份)，且应认识到在 申请专利范围的范畴内可能做出各种修改。其它的修改、变型和替代也是可能的。因此，前 文之描述仅是举例说明而不是用来限制本发明。
权利要求
一种离子植入机，包括离子束源，用于将由氧与氮所构成的族群中选出的离子产生为具有一定剂量范围的离子束，所述离子束的剂量范围由氧大约1E17至4E17cm-2、氧大约1至3E15cm-2以及氮大约1E17至2E18cm-2所构成的族群中选出；分析器磁体，用于自所述离子束移除不想要的物质；以及具有背面气体热耦合的静电夹盘，所述静电夹盘用于固持单个工件而通过具有所述剂量范围的所述离子束来进行硅绝缘体的植入，所述静电夹盘用于冷却所述工件至大约300℃至600℃的温度范围。
2.根据权利要求1所述的离子植入机，其中所述离子束是带束且所述静电夹盘用于对 所述单个工件执行一维扫描。
3.根据权利要求1所述的离子植入机，其中所述离子束源包括间接加热的阴极离子源。
4.根据权利要求1所述的离子植入机，其中所述离子束源包括微波离子源。
5.根据权利要求1所述的离子植入机，其中所述离子束源包括感应耦合的RF离子源。
6.根据权利要求1所述的离子植入机，其中所述离子植入机用于在植入前预热所述单 个工件至大约300°C至600°C的温度范围。
7.根据权利要求6所述的离子植入机，其中所述静电夹盘用于预热所述单个工件。
8.根据权利要求6所述的离子植入机，其中所述离子植入机还包括至少一个灯，所述 灯用于预热所述单个工件。
9.根据权利要求1所述的离子植入机，其中所述背面气体热耦合提供至少大约15托的 背面气体压力。
10.一种离子植入机，包括离子束源，用于将由氢和氦所构成的族群选出的离子产生为具有一定剂量范围的离子 束，所述剂量范围是由氢大约5E15至SE16CnT2和氦大约5E15至SE16CnT2所构成的族群选出； 分析器磁体，用于自所述离子束移除不想要的物质；以及具有背面气体热耦合的静电夹盘，所述静电夹盘用于固定单个工件而通过具有所述 剂量范围的所述离子束来进行硅绝缘体的植入，所述静电夹盘用于将所述工件冷却至大约 300°C至600°C的温度范围。
11.根据权利要求10所述的离子植入机，其中所述离子束是带束且所述静电夹盘用于 对所述单个工件执行一维扫描。
12.根据权利要求10所述的离子植入机，其中所述离子束源包括间接加热的阴极离子源。
13.根据权利要求10所述的离子植入机，其中所述离子束源包括微波离子源。
14.根据权利要求10所述的离子植入机，其中所述离子束源包括感应耦合的RF离子源。
15.根据权利要求10所述的离子植入机，其中所述离子植入机用于在植入前将所述单 个工件预热至大约300°C至600°C的温度范围。
16.根据权利要求15所述的离子植入机，其中所述静电夹盘用于预热所述单个工件。
17.根据权利要求15所述的离子植入机，其中所述离子植入机还包括至少一个灯，所述灯用于预热所述单个工件。
18.根据权利要求10所述的离子植入机，其中所述背面气体热耦合提供至少大约15托 的背面气体压力。
19.一种用于在单晶圆离子植入机中进行硅绝缘体植入的方法，包括产生由剂量为大约5E15至8E16cnT2的氢、剂量为大约5E15至8E16cnT2的氦、剂量为大约 1E17至4E17cnT2的氧、剂量为大约1至3E15cnT2的氧以及剂量为大约1E17至2E18cnT2的氮所 构成的族群中选出的离子束；分析所述离子束以移除不想要的物质；实质上保持单个工件以用于在具有背面气体热耦合的静电夹盘上进行硅绝缘体的制造；通过所述离子束来植入所述单个工件；以及使用所述静电夹盘将所述单个工件冷却至大约300°C至600°C的温度范围。
20.根据权利要求19所述的用于在单晶圆离子植入机中进行硅绝缘体植入的方法，其 中通过间接加热的阴极离子源来产生所述离子束。
21.根据权利要求19所述的用于在单晶圆离子植入机中进行硅绝缘体植入的方法，其 中通过微波离子源来产生所述离子束。
22.根据权利要求19所述的用于在单晶圆离子植入机中进行硅绝缘体植入的方法，其 中通过感应耦合的RF离子源来产生所述离子束。
23.根据权利要求19所述的用于在单晶圆离子植入机中进行硅绝缘体植入的方法，其 中所述方法还包括使用所述静电夹盘将所述单个工件预热至大约300°C至600°C的温度范 围。
24.根据权利要求19所述的用于在单晶圆离子植入机中进行硅绝缘体植入的方法，其 中所述方法还包括使用至少一个灯来将所述单个工件预热至大约300°C至600°C的温度范围。
25.根据权利要求19所述的用于在单晶圆离子植入机中进行硅绝缘体植入的方法，其 中所述离子束为带束且通过对所述工件进行一维扫描以利用所述带束来对所述单个工件 进行植入。
全文摘要
本发明揭示了一种离子植入机。一个这样的离子植入机包括离子束源和分析器磁体，此离子束源用于产生氧、氮、氦或氢离子为具有特定剂量范围的离子束，此分析器磁体用于自离子束移除不想要的物质。此离子植入机包括一种具有背面气体热耦合的静电夹盘，此静电夹盘用于固持单个工件来通过离子束进行硅绝缘体的植入且用于将此工件冷却至大约300℃至600℃的温度范围。
文档编号H01L21/265GK101802980SQ200880107324
公开日2010年8月11日 申请日期2008年9月17日 优先权日2007年9月27日
发明者乔纳森·吉罗德·英格兰, 朱利安·G·布雷克, 由里·艾洛克海 申请人:瓦里安半导体设备公司