[发明专利]一种离子束导管

说明书

技术领域

【0001】本发明涉及离子注入机，并且具体涉及用于离子注入机中的离子束的导管，其位于注入机中与被注入的半导体晶片相邻近的位置。在注入过程中，这种导管用来约束用于晶片中和所使用的带电粒子。

背景技术

【0002】在半导体器件的制造中使用离子注入时，由于在被注入的半导体晶片表面上的绝缘位置的电荷积累，问题就会产生。半导体晶片表面上过多的电荷会破坏晶片中形成的柔性结构，并且还会对注入过程本身有所影响，尤其是当注入离子的能量较低时。

【0003】因此，在离子注入过程中，实际上常提供各种配置来中和晶片表面上积累的电荷。注入过程中的晶片中和的配置在美国专利5,399,871中有所描述。在晶片的前端放置一个导管，在注入过程中离子束通过导管到达晶片。与导管相关的等离子体发生器提供低能量电子源至导管的内部。在通常为正离子束的情况下，在晶片表面积累的静电荷是正的。导管内的低能量电子被吸引到晶片表面积累的正的静电荷的任一位置，然后被中和掉。

【0004】在美国专利6,101,536和6,501,081中公开了上述类型的电荷中和系统相关的进一步进展。在这些现有技术文档中公布的中和系统在本领域是指等离子体注满系统(PFS)。

【0005】为了注入低能量的离子，已知的方法是提供带有静电荷减速透镜的离子注入机，其位于沿着离子束方向质量选择配置的下流，并处在晶片中和系统的前方。如果离子在被减速到注入所需目标能量之前，通过减速透镜的离子束中的一些离子被中和时，这种减速透镜配置可能会产生问题。这些中和后的离子然后就会在离子束中一同运动，并以超过所需目标能量的能量注入到晶片中。这称作能量污染。因此，在离子注入机的减速透镜区域内及在透镜和与质量选择狭缝之间的位置，在现有技术设备中需要采取措施来最小化离子注入机的真空室内的剩余气体压力。以这种方式，来自质量选择狭缝的离子束中的离子同剩余气体原子和分子相互作用导致离子束的电荷交换和电荷中和的可能性就会被最小化。一种注入机中配有减速配置的例子在美国专利5,969,366中进行了描述。

【0006】美国专利5,969,366，美国专利6,101,536以及美国专利6,501,081中公开的所有内容在此并入作为参考。

发明内容

【0007】本发明提供一种用于离子注入机中的离子束的导管，其位于注入机中与被注入的晶片相邻近的位置，以便在注入过程中约束晶片中和所使用的带电粒子。所述导管具有一个轴、沿着所述轴接收离子束的开口端、与所述轴基本平行的导管壁、以及穿过所述导管壁的至少一个开口，所述导管壁从所述导管内到外形成气体流通通道。所述通道具有一长度(该长度与所述导管轴成锐角排列)及横向于所述长度的最小尺寸，以便垂直于所述导管轴的通过通道的视线被充分阻挡。

【0008】可以发现，提供一个或多个这种通过晶片中和配置的导管壁的通道能显著减少在导管的上游位置使用减速透镜的减速离子束中的能量污染。可以注意到，来自被注入晶片的除气光致抗蚀剂，以及在等离子注满系统中使用的惰性气体，加剧了在减速透镜的区域中的剩余气体压力。提供一个或多个通过等离子体注满系统的导管的侧壁的通道，可以允许来自晶片的除气材料和惰性PFS气体(典型地为氩气)从导管中逃逸，从而减小了减速透镜区域中的剩余气体压力的增加。与导管轴成锐角制造一个或多个通过导管壁的通道，以及确保通道的最小横向尺寸足够小，可以在约束所期望的低能量电子时，使导管的静电效应几乎没有被削弱。此外，由于垂直于所述导管轴的通过一个或者多个通道的视线被充分阻挡，导管附近设备上的热负荷，如低温泵，可以被很好地控制。

【0009】通过导管壁的通道的最小横向尺寸可以在包含有所述导管轴的平面内。

【0010】在一个例子中，所述通道是通过所述导管壁的槽形成的，其在横向于所述通道长度上有一个主要尺寸，并横向于所述导管轴。

【0011】在注入过程中，在导管的下游端与晶片邻近，而上游端接收离子束的这种情况下，通道优选地定向为远离所述下游端。有了这种定向材料，在注入过程中来自晶片的除气能更容易经过通道逃离导管内部。

附图说明

【0012】将参照下列附图对本发明的例子进行描述，其中：

【0013】图1是并入本发明的实施例的离子注入机的简图；

【0014】图2是包含体现本发明的导管的晶片中和系统的示意图；

【0015】图3是沿图2中的线3-3的导管的横截面视图；和