源漏极离子注入方法及注入系统与流程

本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种源漏极离子注入方法及注入系统。

背景技术：

半导体的制造工艺涉及数百个详细而复杂的工艺，必须根据严格的制造调度对它们进行熟练的协调。半导体制造工艺可能包括光刻工艺、蚀刻工艺、淀积工艺、抛光工艺、快速热处理工艺、注入工艺、退火工艺等等。这样，就需要专门的设备来根据定义好的制造规则来执行上述各种工艺。

随着半导体生产的规模化，对自动化要求越来越高，制造执行系统(manufacturingexecutionsystem，mes)应运而生。mes是一种用来跟踪生产进度、库存情况、工作进度和其它进出车间的操作管理相关的信息流的管理系统软件，运行于主机上。即mes是用于管理并执行上述定义好的制造规则的系统。

由于不同半导体的制造工艺不同，其加工的时间周期不同，而且交货日期也各不相同。为了制造出高质量的产品，某些制造工序之间有严格的时间间隔要求，也就是当某一工序完成后，一定要在特定时间内完成另一工序。本领域技术人员将这个特定的设定时间称为设定队列时间或最大等待时间(q-time)。

离子注入技术较扩散可以对掺杂工艺进行更好地控制，同时也提供了额外的优势。离子注入过程中没有横向扩散，工艺在接近室温下进行，杂质原子被置于晶圆表面的下面，使得宽浓度范围的掺杂成为可能，除此之外还可以独立地控制掺杂浓度和结深。因此，离子注入技术在半导体制造技术中占有重要的地位。

半导体制备过程中，会多次使用离子注入技术，在某些关键的层次中，更是会连续多次注入某一同种离子来达到器件的要求。

对于离子注入工艺，一般要经过大约36道离子注入才完成，从离子源产生离子，经过加速管注入到晶圆的相应部位。这里，在半导体生产线中，各设备确定未完成的晶圆产品，简称为在制品(wip：waferinprocess)。注入的离子包括as、p、b、c、ge、bf2和f等。对于在器件内形成n阱的离子注入工艺，该工艺过程应该是连续注入的工序。

晶圆形成n阱需要依次连续注入ge、bf2和f三种元素，在上述离子注入过程中,由于注入源种包括f与bf2，f注入与bf2注入之间不能间隔太久，如若间隔时间较久，注入的bf2或f会溢出至晶圆表面，产生f-extraction，在晶圆表面产生鼓包，影响产品良率。

在半导体生产线中设有n台离子注入机台，在对晶圆进行离子注入时，晶圆输送系统会将晶圆成批量(lots)的输送到由mes系统分配的各个离子注入机台处，通常一批量包括25个晶圆，当一批量晶圆输送至对应的离子注入机台时，该离子注入机台设有真空锁(loadlock),该真空锁内部会有缓冲容器(buffer)用来依序存放该批量晶圆，并确认该批量晶圆确实以批量的方式进行整个离子注入工序及处理步骤。暂存盒通常用来固定及依序存放全部或部份晶圆，并将晶圆以单晶圆的方式提供给上述离子注入机台腔内。上述离子注入机台在暂存盒通常能够暂存4个晶圆。

由上述可知，形成n阱需要依次连续注入ge、bf2和f三种元素，对于单个晶圆来说，首先，mes系统对这个晶圆进行检测，发现其是需要进行形成n阱的工艺流程，则mes系统为其分配一个具有ge源的离子注入机台中进行离子注入，之后，mes系统控制该ge源的离子注入机台将上述晶圆取出，并将其进行分配至具有bf2源的离子注入机台中进行离子注入，然后，mes系统控制该bf2源的离子注入机台将上述晶圆取出，并将其进行分配至具有f源的离子注入机台中进行离子注入，注入完成后，mes系统控制该bf2源的离子注入机台将上述晶圆取出，通过晶圆输送系统输送至进行下一道工艺的站点处，上述形成n阱的离子注入工序称之为分层次注入工序。

然而，在实际对晶圆进行离子注入时，半导体制造厂中设有n台离子注入机台都是处于工作状态的，因此，在晶圆进行过bf2元素的注入后，在进入到下一个注入f的离子注入机台进行f注入前，有一个最大等待时间即q-time，由于处理晶圆都是成批量处理，当上一批量晶圆没有注入完成时，处于下一批量待注入f的该晶圆就需要等待，当其等待时间超过q-time时，再对其进行f元素注入时，f元素会溢出晶圆表面，在晶圆表面形成密集的鼓包，造成后续晶圆缺陷过高，最终影响产品良率甚至报废产品，造成良率损失。

因此，需要一种源漏极离子注入方法及注入系统，以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种源漏极离子注入方法及注入系统，通过源漏极离子注入方法控制将上述形成n阱的离子注入工艺过程在同一台离子注入机台中完成，用以解决在晶圆等待进行f离子注入机台作业完成后的等待时间超过q-time时，在对其进行f离子注入后，注入的f元素溢出晶圆表面，使得后续产品缺陷过高，报废产品，造成良率损失的问题。

为了解决上述问题，本发明通过以下技术方案实现：

一种源漏极离子注入方法，包括：建立机台及在制品信息表；在当前批次晶圆的下一处理工序为执行源漏极离子注入的工序情况下，执行寻找可以采用连续注入工序对所述晶圆进行源漏极离子注入的离子注入机台；对找到的离子注入机台进行设定，将分层次注入工序整合成连续注入工序；根据找到的离子注入机台以及待执行源漏极离子注入工艺的晶圆形成第一派工列表；根据第一派工列表将晶圆对应分配至所述离子注入机台；以及所述离子注入机台根据所述连续注入工序对晶圆进行源漏极离子注入。

进一步的，当所述源漏极离子注入为轻掺杂漏离子注入形成n阱区的工艺时，所述连续注入工序包括以下过程：

步骤s7.1、所述离子注入机台对待注入的一个晶圆进行ge离子注入，其他同批次的晶圆在该离子注入机台的真空锁中储存；

步骤s7.2、该晶圆的ge离子注入工艺完成后，取出放入真空锁中储存，将下一个待注入的单个晶圆运送至等离子注入机台内进行ge离子注入，重复步骤s7.1～步骤s7.2，直至该批次的所有晶圆均在该离子注入机台中注入了ge离子；

步骤s7.3、对所述离子注入机台进行设定，将所述离子注入机台的ge离子源切换为bf2源，依次对该批次晶圆进行bf2离子注入，直至该批次的晶圆均在该离子注入机台中注入了bf2离子；

步骤s7.4、对离子注入机台进行设定，将该离子注入机台的bf2离子源切换为f源，依次对该批次晶圆进行f离子注入，直至该批次的晶圆均在该离子注入机台中注入了f离子。

进一步的，所述机台信息表定义了适用于机台到机台自动派工的所有离子注入机台，且所述机台信息表中记录有所有离子注入机台的类型，机台编号以及各个机台对应的载货台编号信息；所述在制品信息表定义了适用于机台到机台自动派工的所有晶圆，且所述在制品信息表中记录有所有晶圆的数量、晶圆批次编号、晶圆编号和处理工序信息。

进一步的，所述机台信息表具有禁止列表，所述禁止列表记录了能够用于注入ge、bf2和f中的一种或两种元素的离子注入机台的编号。

进一步的，所述可以执行连续注入工序的离子注入机台满足如下条件：不存在于所述禁止列表的中的离子注入机台且所述离子注入机台的类型为中束流离子注入机台。

进一步的，还包括以下过程：当未找到可以执行连续注入工序的离子注入机台时，则重新寻找。

进一步的，还包括以下过程：当未找到可以执行连续注入工序的离子注入机台时，则执行以下操作：寻找可以进行执行分层次注入工序的离子注入机台；根据找到的离子注入机台以及待执行源漏极离子注入工艺的晶圆形成第二派工列表；根据第二派工列表将晶圆对应分配至进行执行分层次注入工序的离子注入机台；所述离子注入机台对晶圆根据所述分层次注入工序进行离子注入。

进一步的，可以执行分层次注入工序的所述离子注入机台满足如下条件：存在于所述禁止列表的中的离子注入机台且所述离子注入机台的类型为中束流离子注入机台。

另一方面，一种源漏极离子注入系统，包括：信息管理单元，用以存储离子注入机台信息表以及在制品信息表；派工信息处理单元，用以对所述信息管理单元内存储离子注入机台信息表中的离子注入机台信息以及在制品信息表中的晶圆信息进行分析，寻找可以采用连续注入工序对所述晶圆进行源漏极离子注入的离子注入机台以及下一处理工序为进行源漏极离子注入的晶圆；程序整合单元，根据派工信息处理单元的寻找结果，将mes系统中预先设定的分层次注入工序整合成连续注入工序；派工输出单元，用以根据所述派工信息处理单元的寻找结果，生成派工列表，进行派工操作。程序控制单元，用以对可以采用连续注入工序对所述晶圆进行源漏极离子注入的离子注入机台进行控制，使得所述离子注入机台以连续注入工序对所述晶圆进行离子注入。

进一步的，所述机台信息表具有禁止列表，所述禁止列表记录了能够用于注入ge、bf2和f中的一种或两种元素的离子注入机台的编号。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明通过源漏极离子注入控制将上述形成n阱的离子注入工艺过程在同一台离子注入机台中完成，实现了源漏极的连续注入，减少晶圆缺陷的产生，降低良率损失。即避免了在对晶圆采用分层次注入工序进行离子注入时，在等待进行f离子注入机台作业完成后的等待时间超过q-time，然后在对超过q-time的晶圆其进行f离子注入后，注入的f离子会溢出晶圆表面，使得后续产品出现缺陷过高，报废产品，造成良率损失的问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的源漏极离子注入方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的单机连续离子注入工序的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的源漏极离子注入系统的结构框图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选一实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际一实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际一实施例的开发中，必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个一实施例改变为另一个一实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明一实施例的目的。

如图1所示，本实施例提供的一种源漏极离子注入方法包括如下过程：步骤s1、建立机台及在制品信息表。其中，该机台信息表定义了适用于机台到机台自动派工的所有离子注入机台，且机台信息表中记录有所有离子注入机台的类型，机台编号以及各个机台对应的载货台编号等信息。该在制品信息表定义了适用于机台到机台自动派工的所有晶圆，在制品信息表中记载了所有晶圆的数量、晶圆批次编号、晶圆编号和处理工序等信息。在本实施例中，机台信息表还包括一禁止列表，所述禁止列表记录了能够用于注入一种或两种元素的离子注入机台的编号。

步骤s2在当前批次晶圆的下一处理工序为执行源漏极离子注入的工序的情况下，寻找可以执行连续注入上述工序的离子注入机台。

常用的生产型离子注入机台主要有三种类型：低能大束流注入机、高能注入机和中束流注入机，如表1所示：

表1表示离子注入机台的类型

从表1中可知，对于低能大束流离子注入机台：其束流可以达到几毫安甚至几十毫安，注入剂量范围10¹³～10¹⁶cm^-2。能量低于100kev，由于器件的特征尺寸不断缩小，需要更低能量的注入，以形成浅结或超浅结，有的大束流的注入机台的最低能量可以达到0.2kev。

对于高能离子注入机台：高能注入机台的能量可高达几mev，注入剂量为10¹¹～10¹³cm^-2。

对于中束流离子注入机台：中束流注入机台的注入能量在几百kev范围内，注入剂量范围比高能注入机台大。

所述连续注入工序即在同一台离子注入机台中完成源漏极注入的步骤的处理工序。

具体地，在本实施例中，以在晶圆中形成n阱区为例，由于形成n阱区需要连续注入ge、bf2和f三种元素，因此可以执行连续注入工序的离子注入机台需满足以下条件：不存在于禁止列表的中的离子注入机台且离子注入机台的类型为中束流离子注入机台。

具体寻找过程为分析对比所述机台信息表和禁止列表，不存在于禁止列表中的且记录在机台信息表中的机台类型为中束流离子注入机台的离子注入机台即为可以执行连续注入工序的离子注入机台。

步骤s3、判断是否寻找成功，若判断结果为寻找成功，则进入步骤s5，若判断结果为寻找失败，则返回步骤s3和/或进入步骤s9。

具体的，若寻找到满足上述条件的离子注入机台，则为寻找成功进入步骤s5，若未寻找到满足上述条件的离子注入机台，则为寻找失败，进入步骤s9，或者，可以返回步骤s3，重新进行寻找可以执行连续注入工序的离子注入机台。

步骤s4、对可以执行连续注入上述工序的离子注入机台进行设定，将分层次注入工序整合成连续注入工序。

步骤s5、根据找到的离子注入机台以及待执行源漏极离子注入工艺的晶圆形成第一派工列表。

步骤s6、根据第一派工列表将晶圆对应分配至进行执行连续注入工序的离子注入机台。具体的，晶圆时成批次的分配至对应的离子注入机台中。

步骤s7、离子注入机台根据连续注入工序对晶圆进行离子注入。

具体地，所述步骤s8还包括以下过程：

步骤s7.1、离子注入机台对待注入批次晶圆中的一个晶圆进行ge离子注入，其他同批次的晶圆在该离子注入机台的真空锁中储存。

步骤s7.2、该晶圆的ge离子注入工艺完成后，取出放入真空锁中储存，将下一个晶圆运送至等离子注入机台内进行ge离子注入，重复步骤s7.1～步骤s7.2，直至该批次的晶圆均在该离子注入机台中注入了ge离子。

步骤s7.3、对该离子注入机台进行设定，将该离子注入机台的ge源切换为bf2源，依次对上述注入了ge离子的晶圆进行bf2离子注入，直至该批次的晶圆均在该离子注入机台中注入了bf2离子。具体的，离子注入机台对待注入批次晶圆中的一个晶圆进行bf2离子注入，其他同批次的晶圆在该离子注入机台的真空锁中储存。该晶圆的bf2离子注入工艺完成后，取出放入真空锁中储存，将下一个晶圆运送至等离子注入机台内进行bf2离子注入，重复步骤s7.3，直至该批次的晶圆均在该离子注入机台中注入了bf2离子。

步骤s7.4、对离子注入机台进行设定，将该离子注入机台的bf2源切换为f源，依次对上述注入了bf2离子的晶圆进行f离子注入，直至该批次的晶圆均在该离子注入机台中注入了f离子。具体的，离子注入机台对待注入批次晶圆中的一个晶圆进行f离子注入，其他同批次的晶圆在该离子注入机台的真空锁中储存。该晶圆的f离子注入工艺完成后，将其取出放入真空锁中储存，将该批次中的下一个晶圆运送至等离子注入机台内进行f离子注入，重复步骤s7.4，直至该批次的晶圆均在该离子注入机台中注入了f离子。至此，该批次的晶圆均形成了n阱，完成源漏极注入工序。

通过源漏极离子注入方法控制将上述形成n阱的离子注入工艺过程在同一台离子注入机台中完成，实现了源漏极的连续注入，减少晶圆缺陷的产生，降低良率损失。即避免了在对晶圆采用分层次注入工序进行离子注入时，在等待进行f离子注入机台作业完成后的等待时间超过q-time，然后在对超过q-time的晶圆其进行f离子注入后，注入的f离子会溢出晶圆表面，使得后续产品出现缺陷过高，报废产品，造成良率损失的问题。

由上文可知，当没有寻找到可以执行连续注入工序的离子注入机台时，为了不耽误生产，可以执行步骤s9。

步骤s8、寻找可以进行执行分层次注入工序的离子注入机台。具体可以先选择位于所述禁止列表中的能够注入锗离子的离子注入机台且该离子注入机台的类型为中束流离子注入机台。之后对注入了锗离子的晶圆选择位于所述禁止列表中的能够注入bf2离子的离子注入机台且该离子注入机台的类型为中束流离子注入机台，最后为对注入了bf2离子的晶圆选择位于所述禁止列表中的能够注入f离子的离子注入机台且该离子注入机台的类型为中束流离子注入机台。

步骤s9，根据找到的离子注入机台以及待执行源漏极离子注入工艺的晶圆形成第二派工列表。

步骤s10、根据第二派工列表将晶圆对应分配至进行执行分层次注入工序的离子注入机台。

步骤s11、离子注入机台对晶圆根据分层次注入工序对该批次晶圆进行离子注入。

具体的，所述步骤s11中的分层次注入工序包括以下过程：对该批次晶圆在具有ge源的离子注入机台中进行ge离子注入，该离子注入机台对该批次晶圆中一个晶圆进行锗离子注入，其他同批次的晶圆在该离子注入机台的真空锁中储存。重复上述过程，直至该批次的晶圆均进行了锗离子注入。

之后，mes系统控制该ge源的离子注入机台将上述批次的晶圆取出，并将其进行分配至具有bf2源的离子注入机台中进行离子注入，然后，mes控制该bf2源的离子注入机台将上述晶圆取出，并将其进行分配至具有f源的离子注入机台中进行离子注入，注入完成后，mes控制该bf2源的离子注入机台将上述晶圆取出，通过晶圆输送系统输送至进行下一道工艺的站点处。

基于上述的源漏极离子注入方法，本发明还公开了一种源漏极离子注入系统，如图3所示，所述注入系统包括：

信息管理单元，用以存储离子注入机台信息表以及在制品信息表；

派工信息处理单元，用以对所述信息管理单元内存储离子注入机台信息表中的离子注入机台信息以及在制品信息表中的晶圆信息进行分析，寻找可以采用连续注入工序对所述晶圆进行源漏极离子注入的离子注入机台以及下一处理工序为进行源漏极离子注入的晶圆。

程序整合(merge)单元，根据派工信息处理单元的寻找结果，将mes系统中预先设定的分层次注入工序整合成连续注入工序。

派工输出单元，用以根据所述派工信息处理单元的寻找结果，生成派工列表，进行派工操作。

程序控制单元，用以对可以采用连续注入工序对所述晶圆进行源漏极离子注入的离子注入机台进行控制，使得所述离子注入机台以连续注入工序对所述晶圆进行离子注入。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。