晶圆承载装置及离子注入方法与流程

本发明涉及半导体制造，特别是涉及一种晶圆承载装置及离子注入方法。

背景技术：

1、在半导体制造工艺中，离子注入（imp）常用于形成晶圆中的掺杂区域。随着半导体器件特征尺寸不断减小，对离子注入深度的要求也越来越高，浅表层离子注入在先进制程中的应用日益广泛。如图1所示，现有离子注入方式通常采用垂直注入或小角度倾斜注入，其中小角度倾斜注入的注入角度通常小于45°。现有离子注入工艺通常通过降低离子束能量来减小注入深度，但在低能注入过程中，离子束经减速后容易发生发散及传输损耗，导致到达晶圆的离子束束流减小，进而造成注入时间延长、生产效率降低，难以满足量产需求。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种晶圆承载装置及离子注入方法，用于解决现有技术中浅表层离子注入的注入深度与离子束传输效率难以兼顾的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种晶圆承载装置，所述晶圆承载装置包括：

3、托盘，具有相对设置的底面及承载面，所述承载面用于承载待进行离子注入的晶圆；

4、支撑结构，包括围护部及支撑部；其中，所述围护部包括底部段、侧围段及内伸段，所述底部段位于所述托盘底面的下方，所述支撑部设置于所述托盘的底面与所述底部段之间，所述支撑部用于支撑所述托盘，所述侧围段由所述底部段朝向所述晶圆一侧延伸并环绕所述托盘的侧面，所述内伸段由所述侧围段朝向所述托盘的中心方向延伸，且至少部分所述内伸段位于所述晶圆的下方；以及

5、离子束防护层，至少覆盖离子注入过程中位于离子束传播路径上的所述支撑结构的表面。

6、可选地，所述支撑结构的材料包括金属，所述离子束防护层的材料包括石墨。

7、可选地，所述离子束防护层覆盖所述支撑结构的全部外露表面。

8、可选地，所述内伸段与所述晶圆之间具有间隙。

9、本发明还提供一种离子注入方法，所述离子注入方法包括：

10、s1，提供待进行离子注入的晶圆及如上任意一项所述的晶圆承载装置，并将所述晶圆置于所述晶圆承载装置的托盘上；其中，所述晶圆远离所述晶圆承载装置的表面上形成有光阻层；

11、s2，以所述光阻层为掩膜，自所述晶圆远离所述晶圆承载装置的表面进行离子注入，所述离子注入的离子束与所述晶圆表面法线之间具有夹角α，且45°＜α＜90°。

12、可选地，所述夹角α不小于60°。

13、可选地，所述离子注入的离子束加速电压大于3kv。

14、可选地，还包括确定所述光阻层的参数的步骤，所述光阻层基于预设光阻层边界位置修正得到，以所述预设光阻层为掩膜进行垂直于所述晶圆表面的预设离子注入时形成预设注入区域，以所述光阻层为掩膜采用所述夹角α进行所述离子注入时形成与所述预设注入区域的位置及宽度相同的目标注入区域；

15、确定所述光阻层的参数的步骤包括：

16、确定所述预设光阻层的高度t、所述夹角α及所述离子注入的深度h；

17、基于所述预设光阻层的高度t及所述夹角α，确定阻挡注入区域的第一宽度l1；

18、基于所述夹角α及所述离子注入的深度h，确定过注入区域的第二宽度l2；

19、基于所述第一宽度l1及所述第二宽度l2，确定所述光阻层在所述晶圆远离所述晶圆承载装置的表面上的目标位置。

20、进一步地，

21、基于所述预设光阻层的高度t及所述夹角α，确定所述阻挡注入区域的第一宽度l1的方法包括：计算所述夹角α的正切值与所述高度t的乘积，将所述夹角α的正切值与所述高度t的乘积确定为所述第一宽度l1；

22、基于所述夹角α及所述离子注入的深度h，确定所述过注入区域的第二宽度l2的方法包括：计算所述夹角α的正切值与所述深度h的乘积，将所述夹角α的正切值与所述深度h的乘积确定为所述第二宽度l2。

23、进一步地，以所述晶圆远离所述晶圆承载装置的表面所在方向为x轴，以垂直于所述晶圆表面的方向为y轴，所述预设光阻层在水平方向上具有预设第一坐标（x1，0）及预设第二坐标（x1+l0，0）；基于所述第一宽度l1及所述第二宽度l2，确定所述光阻层在所述晶圆远离所述晶圆承载装置的表面上的目标位置的方法包括：

24、确定所述光阻层在水平方向上的目标第一坐标为（x1-l2，0）；

25、确定所述光阻层在水平方向上的目标第二坐标为（x1+l0-l1，0）。

26、如上所述，本发明的晶圆承载装置及离子注入方法，具有以下有益效果：

27、本发明的晶圆承载装置通过设置包括底部段、侧围段及内伸段的围护部，并使至少部分内伸段位于晶圆的下方，同时在离子注入过程中位于离子束传播路径上的支撑结构表面设置离子束防护层，可以对大角度离子注入过程中可能受到离子束轰击的支撑结构进行防护，降低离子束直接轰击支撑结构的可能性，并在支撑结构采用金属材料、离子束防护层采用石墨材料时，减少离子束直接撞击金属材料所产生的二次电子，为大角度离子注入提供相应的结构基础。

28、本发明的离子注入方法通过使离子束与晶圆表面法线之间具有大于45°且小于90°的夹角，以大角度倾斜方式进行离子注入，可以减小离子束在晶圆法线方向上的投影深度，从而在保持较高离子束能量的情况下获得较浅的法向注入深度，减少因降低离子束能量而造成的束流发散及传输损耗，有利于兼顾浅表层离子注入的注入深度与离子束传输效率，提高离子注入工艺的生产效率。

29、此外，通过根据预设光阻层的高度、夹角α及离子注入深度确定阻挡注入区域的第一宽度和过注入区域的第二宽度，并据此对预设光阻层的位置进行修正，可以补偿大角度离子注入产生的横向遮挡及横向偏移，使采用修正后的光阻层进行大角度离子注入时形成的目标注入区域与采用预设光阻层进行垂直离子注入时形成的预设注入区域的位置及宽度相同，从而提高大角度离子注入条件下注入区域的位置准确性。

1.一种晶圆承载装置，其特征在于，所述晶圆承载装置包括：

2.根据权利要求1所述的晶圆承载装置，其特征在于：所述支撑结构的材料包括金属，所述离子束防护层的材料包括石墨。

3.根据权利要求1所述的晶圆承载装置，其特征在于：所述离子束防护层覆盖所述支撑结构的全部外露表面。

4.根据权利要求1所述的晶圆承载装置，其特征在于：所述内伸段与所述晶圆之间具有间隙。

5.一种离子注入方法，其特征在于，所述离子注入方法包括：

6.根据权利要求5所述的离子注入方法，其特征在于：所述夹角α不小于60°。

7.根据权利要求5所述的离子注入方法，其特征在于：所述离子注入的离子束加速电压大于3kv。

8.根据权利要求5所述的离子注入方法，其特征在于，还包括确定所述光阻层的参数的步骤，所述光阻层基于预设光阻层边界位置修正得到，以所述预设光阻层为掩膜进行垂直于所述晶圆表面的预设离子注入时形成预设注入区域，以所述光阻层为掩膜采用所述夹角α进行所述离子注入时形成与所述预设注入区域的位置及宽度相同的目标注入区域；

9.根据权利要求8所述的离子注入方法，其特征在于：

10.根据权利要求8所述的离子注入方法，其特征在于，以所述晶圆远离所述晶圆承载装置的表面所在方向为x轴，以垂直于所述晶圆表面的方向为y轴，所述预设光阻层在水平方向上具有预设第一坐标（x1，0）及预设第二坐标（x1+l0，0）；基于所述第一宽度l1及所述第二宽度l2，确定所述光阻层在所述晶圆远离所述晶圆承载装置的表面上的目标位置的方法包括：