[发明专利]新型大倾角单片式注入离子注入机离子光学系统

说明书

技术领域

本发明是一新型大倾角单片式注入离子注入机离子光学系统，特别涉及半导体制造离子注入工艺中所用的离子注入机，属于半导体器件制造领域。

背景技术

离子注入机及相关工艺在半导体尤其是CMOS生产中起着极其重要的作用。随着线宽的变窄，并迈向90-65nm甚至更细，就更显其重要性，并对其工艺和设备的要求越来越高。

当CMOS步入亚微米，离子注入的工艺种类可分为沟道区及阱区掺杂、多晶硅注入、源漏区注入等三大类。源漏区注入主要包括大角度(Halo)注入，延伸(Extension注入，源漏(source-drain)及非晶体化(Pre-amorphouse)注入；其中大角度注入工艺Halo是大角度(＞20°)四方向的中等剂量离子注入工艺，是相对较新的工艺。

因此随着器件特征尺寸的缩小和进入90-65nm工艺，对离子注入掺杂设备的要求越来越高，离子注入机需要采用大倾角离子注入方式，在束平行性及束注入角度控制、束能量纯度及能量污染、注入深度控制、注入重复性、均匀性与生产率等方面也提出了更加严格的要求。

而离子注入机研制首先必须根据半导体掺杂具体工艺及各种主要技术指标和功能要求进行离子注入机离子光学系统的设计，离子光学系统是整机的核心关键部分，决定了离子注入机设备的主要技术指标和性能特点；如何根据离子注入机使用工艺性能特征要求而选择合适恰当的离子光学系统是整个离子注入机成功研制的基本保障。

本发明为一90-65nm大倾角单片式注入离子注入机离子光学系统，该离子光学系统主要由离子源、源过滤磁铁、加速管、质量分析器、分析光栏、偏转扫描系统、平行束透镜及大倾角靶盘等部分组成。光路中采用先加速后分析方式，保证注入离子能量精度；采用多级磁偏转筛选系统保证注入离子纯度和低能量污染；同时整机高能、低能注入工作兼顾设计，光路匹配传输，束传输效率高，保证高生产效率要求；这样解决束注入角度精度、能量污染及高生产效率实用性问题，实现和满足90-65nm半导体掺杂工艺对离子注入掺杂设备的各项功能要求。

发明内容

本发明是针对现有半导体制造工艺技术中90-65nm半导体掺杂工艺对离子注入掺杂设备提出束注入角度精度高、低能量污染及高生产效率等诸多功能要求问题，需要采用大倾角离子注入方式，采用先加速后分析方式，保证注入离子能量精度；采用多级磁偏转筛选系统保证注入离子纯度和低能量污染；同时整机高能、低能注入工作兼顾设计，光路匹配传输，束传输效率高，保证高生产效率要求；这样解决束注入角度精度、能量污染及高生产效率实用性问题，实现和满足90-65nm半导体掺杂工艺对离子注入掺杂设备的各项功能要求。

本发明通过以下技术方案实现：

一新型大倾角单片式注入离子注入机离子光学系统，包括：一离子源、一源过滤磁铁、一加速管、一质量分析器、一分析光栏、一偏转扫描系统、一平行束透镜、一大倾角单片靶盘。

所述的离子源，产生需要的各种离子，包括单电荷、双电荷和三电荷离子。

所述的源过滤磁铁，初次进行离子偏转筛选，使进入分析器的束中只有某种需要离子及相关同位素离子。

所述的加速管，束能量加速或减速到所需注入的能量；同时对传输的离子束起聚焦作用，增加束传输效率。

所述的质量分析器，实现离子筛选功能，获取所需要的离子；同时对传输的离子束起聚焦作用，增加束传输效率。

所述的分析光栏，为可调分析缝，使所需要的离子通过，对离子具有提纯作用，保证质量分辨率。

所述的偏转扫描系统，将束扩张成水平向所要求的束斑宽度，形成水平带状束。

所述的平行束透镜，使扫描偏转后的扩张束进入束平行透镜后出射的离子束为平行束，实现平行束精度要求，以便控制离子束注入角度；同时将中性粒子过滤，减少能量污染。

所述的大倾角单片靶盘，单片装载注入的300mm口径大圆片晶片，注入角度0°-60°可调。

本发明具有如下显著优点：

1.采用多级磁偏转筛选系统提纯所需注入离子的纯度，保证注入离子纯度和离子能量精度，解决注入工艺超低能量污染要求。

2.光路中采用先加速后分析方式，保证注入离子能量精度。

3.光路中设计平行束透镜，使水平向束成高度平行的带状束，从而靶注入角度高度一致，保证注入角度精度。

4.整机高能、低能注入工作兼顾设计，光路匹配传输，传输效率高。

5.靶注片方式采用单园片式注入，束注入角度0°-60°可调。

附图说明