[发明专利]用于生产晶片的离子注入系统的能量过滤元件

说明书

本发明涉及注入设备，注入系统和方法。注入设备包括过滤器框架和由该过滤器框架固定的过滤器，其中所述过滤器设计为由离子束照射。

技术领域

本发明涉及一种包括用于离子注入的能量过滤器(注入过滤器)的注入装置及其用途，以及注入方法。

背景技术

通过离子注入，可以为几纳米至几百微米的深度范围的预定深度分布在任何期望的材料如半导体材料(硅，碳化硅，氮化镓)或光学材料(LiNbO₃)中实现掺杂或产生缺陷分布。特别期望的是，产生特征在于比通过单能离子辐射可获得的掺杂浓度峰值或缺陷浓度峰值更宽的深度分布，或产生不能由一个或多个简单的单能注入产生的掺杂或缺陷深度分布。

附图说明

图1示出了能量过滤器的基本原理：单能离子束的能量在通过微结构化的能量过滤器组件时作为进入点的函数而被修改。所产生的离子能量分布会导致基材基质中的注入物质深度分布的改变。

图2在左侧显示了晶片轮，待注入的基材在其上固定就位。在加工/注入期间，轮倾斜90°并设置为旋转。以绿色表示的离子束因此在轮上“写入”同心圆。为了照射整个晶片的表面，在加工期间轮垂直移动。在右侧，图2显示了在束开口区域中安装的能量过滤器。

图3显示了不同配置的能量过滤器微结构的各种掺杂分布(掺杂剂浓度作为基材中的深度的函数)的示意图(在每种情况下显示的侧视图和俯视图)：

(a)三棱柱形结构产生矩形掺杂分布；

(b)较小的三棱柱形结构产生具有较浅深度分布的掺杂分布；

(c)梯形棱柱形结构产生在分布开始处具有峰值的矩形掺杂分布；

(d)金字塔形结构产生三角形掺杂分布，随着基材中深度的增加而高度增加。

图4显示了用于固定能量过滤器芯片的过滤器框架的截面。

图5显示了具有锁定元件和安装的能量过滤器的用于固定能量过滤器元件的过滤器框架的俯视图。

图6示出了用于将能量过滤器元件固定于离子注入机的束路径中的框架的典型安装。在该实例中，过滤器固定件布置于室壁的一个侧面上。在该实例中，这个侧面是室壁的内侧，即在注入期间面向晶片(未示出)的侧面。过滤器芯片已插入其中的框架推入过滤器固定件中，随后盖住室壁中离子束在注入期间通过的开口。

图7显示了部分框架(图中的左侧)和完整框架(图中最右侧)，每个框架可以由与能量过滤器相同的材料(例如，单片)和/或不同的材料构成。

图8示出了一个或多个杆用于连接围绕过滤器的过滤器框架或任何其他被动散射元件的用途。

图9示出了单个或多个悬挂元件用于连接围绕过滤器的过滤器框架或任何其他散射元件的用途。

图10示出了磁场用于连接围绕过滤器的过滤器框架或任何其他散射元件的用途。

图11示出了多过滤器的简单实现。三个不同形状的过滤器元件组合于过滤器固定框架中而形成完整的能量过滤器。离子束均匀地通过所有的单个过滤器元件。

在本发明实施例(左)中，由此产生了右侧所示的掺杂剂深度分布。这种分布包含三个深度分布，编号为1，2和3。这些子分布每一个都源自左侧所示的三个子过滤器之一，即来自提供有相应编号的子过滤器。

图12示出了多过滤器概念的细节图。左侧是以举例的方式示出的三个过滤器元件。四个元件按照编号描述。对于给定的离子种类和初级能量，掺杂剂深度分布由每个过滤器元件产生。通过改变各个过滤元件表面的尺寸可以调节加权，即产生的浓度。对于这个实例，假设过滤器和基材具有相同的能量依赖性阻止本领(stopping power)。然而，通常情况并非如此。