[实用新型]质量分析器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种半导体工艺设备技术领域，特别是涉及质量分析器。

背景技术

在半导体装置的制造过程中，离子注入(implantation)是半导体进行掺杂形成器件掺杂区域的重要方法，如形成场效应器件中的阱区、沟道区、源漏区等等。离子注入是将待掺杂原子(分子)电离，加速到一定能量后注入到晶片特定区域中，再经退火激活达到掺杂目的。

如图1所示，典型的离子注入系统包括用于由可电离源材料产生正电荷离子的离子源10、质量分析器11、扫描系统12、平行器13和剂量测量系统14。所述离子源10产生的离子形成离子束15并沿着预定的路径投向注入位置进行离子注入，在离子注入的过程中，所需的离子要求具有固定的电荷-质量比，而所述离子源10产生的离子中不仅包含电荷-质量比符合要求的离子，可能还会包括电荷-质量比大于所需电荷-质量比的离子，电荷-质量比小于所需电荷质量比的离子和不需要的中性的离子。这些不符合要求和不需要的离子的存在，会对离子注入的效果产生影响，因此，在所述离子束15到达注入位置之前必须将这些不需要的离子去除掉。

现有技术中主要采用质量分析器11用于分离不同电荷-质量比的离子，以确保到达半导体晶片或其他目标的所需要区域的离子束15的纯度。其中，如图2所示，一种常见的质量分析器11的内腔为弓形，具体的原理为：所述质量分析器11通常设置有质量分析磁体，该质量分析磁体会产生偶极磁场，而相对于离子电荷的离子质量(如电荷-质量比)影响离子被静电场或磁场在轴向和横向上的加速的角度，所述质量分析器11会有选择地分离需要和不需要的电荷-质量比的离子，不需要的分子重量的离子会在偶极磁场的作用下偏移到远离所述离子束15的位置。

如图2所示，所述离子束15进入所述质量分析器11以后，不同电荷-质量比的离子在偶极磁场的作用下发生不同角度的偏转，又由于所述质量分析器11的形状为弓形，不符合要求的电荷-质量比的离子就会达到所述质量分析器11的内壁上而被阻挡，只有符合要求的电荷-质量比的离子可以通过出口而进入下游位置。例如，如图2中所示，不含电荷的中性粒子不受偶极磁场的影响，继续沿原先的运动轨迹直线运动而打在所述质量分析器11中A区域的内壁上；电荷-质量比大于所需电荷-质量比的离子在偶极磁场的作用下发生偏转，但由于电荷-质量比较大，其偏转的角度太小而被打在所述质量分析器11中B区域的内壁上；电荷-质量比小于所需电荷-质量比的离子在偶极磁场的作用下同样会发生偏转，但由于电荷-质量比较小，其偏转的角度又过大而被打在所述质量分析器11中C区域的内壁上。

这些从所述离子束15中偏移出来的离子都具有比较高的能量，会以较高的速度打在所述质量分析器11的内壁上，对所述质量分析器11形成巨大的冲击力。而所述质量分析器11中被不同电荷-质量比的离子打到的A区域、B区域和C区域的内壁表面为石墨涂层，在这些不同电荷-质量比的离子的冲击下，会有部分所述石墨涂层发生脱落，由于所述离子束15运行的腔体与进行离子注入的工艺腔体之间存在有压差，在所述压差的作用下，脱落的石墨会被带入到工艺腔体内，而工艺腔体内的晶圆是在机台的带动下高速旋转的，这些被带入进来的石墨很容易划伤晶圆的表面。晶圆一旦开始离子注入的工序，整个过程不具有重复性，所述晶圆一旦在离子注入的过程中被划伤，就直接导致整个划伤区域的报废，大大降低了产品的质量。

鉴于此，有必要设计一种新的质量分析器用以解决上述技术问题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种质量分析器，用于解决现有技术中由于质量分析器内壁上的石墨层容易被离子束撞击脱落而进入工艺腔体，进而划伤晶圆表面，大大降低产品质量的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种质量分析器，适于离子注入系统，所述质量分析器适于分离离子束中不同电荷-质量比的离子，在所述质量分析器的内壁包括离子撞击区域，所述质量分析器的内壁上设有一层碳化硅层。

作为本实用新型的质量分析器的一种优选方案，所述碳化硅层位于所述离子撞击区域的表面上。

作为本实用新型的质量分析器的一种优选方案，所述碳化硅层的厚度为1.5mm～2.5mm。

作为本实用新型的质量分析器的一种优选方案，所述碳化硅层的厚度为2mm。

作为本实用新型的质量分析器的一种优选方案，所述碳化硅层为化学气相沉积法制得的碳化硅层。

作为本实用新型的质量分析器的一种优选方案，所述质量分析器内壁与所述碳化硅层之间还设有一层保护层。