[发明专利]一种离子注入装置

说明书

一种离子注入装置，包括屏蔽房、依次设置的离子源、引出电极、分析器、分析光栏、聚焦透镜、加速管、对称静电扫描电极以及均匀磁场平行透镜，屏蔽房内设有相互隔离的第一腔室和第二腔室，第一腔室内设有高压仓，第二腔室内设有靶室，离子源、引出电极、分析器、及分析光栏设于高压仓内，加速管设于第一腔室内，高压仓上设有供离子束进入加速管的第一出口，第一腔室上设有供离子束进入对称静电扫描电极的第二出口，对称静电扫描电极和均匀磁场平行透镜设于第二腔室内，靶室内设有靶台、定向台、片库以及至少一个用于传递晶圆的机械手，靶室上设有供离子束注入靶台上晶圆的注入口。本发明具有结构简单、成本低、便于实现高能高精度注入等优点。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路设备，尤其涉及离子注入装置。

背景技术

第三代宽禁带半导体材料与器件，是发展大功率、高频高温、抗强辐射、蓝光激光器和紫外探测器等技术的核心技术。SiC材料具有高热导率、高电子饱和速度和大的临界击穿电场，是电力电子功率半导体领域Si材料的首选继承者。由于SiC的原子密度比硅大，要达到相同的注入深度，SiC离子注入工艺需要离子具有更高的注入能量，一般要达到350～700KeV，且SiC晶圆向大尺寸发展，对注入工艺的均匀性和角度一致性都提出了更高的要求，已有的几种在硅注入工艺中得到应用的离子注入机由于光路受到局限，不能完全满足SiC注入工艺的要求和发展需求。附图1示出了一种在4寸硅片以下注入工艺中较常应用的光路，其优点是采用先分析后加速布局结构，分析器分辨能力高、成本低，设备易得到高能量束流，双静电扫描方式实现成本较低，具有水平偏转过滤功能，可克服束流能量污染，但由于扫描电极采用双静电扫描结构，离子束在注入到晶圆表面的不同位置时，受扫描角度影响，具有较大的角度差异，不再适合应用到6寸及更大尺寸晶圆的注入。附图2示出了一种在6寸～8寸硅片注入工艺中较常应用的光路，优点是采用先分析后加速布局结构，分析器分辨能力高、成本低，采用平行透镜获得扫描平行离子束，具有较好的角度一致性，但由于扫描电极采用单向扫描结构，需要大的扫描角度来满足大尺寸晶圆的注入，束流在扫描过程中存在较大的畸变和均匀性变化，同时由于加速管靠近晶圆，加速之后没有过滤单元，存在较大的束流能量污染风险，不能满足更大尺寸和高精度注入工艺的要求。附图3示出了一种在8寸～12寸硅片注入工艺中较常应用的光路，在均匀性和束流能量污染控制方面都有很好的性能，优点在于，束流纯度高、污染低，采用对称扫描，束流畸变小，采用均匀磁场平行透镜获得扫描平行束，束流平行度高，均匀性好，但由于加速管位于分析之前，且采用三电极加速结构，在满足SiC注入所需的高能方面存在能量提升困难、成本高的不足。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低、便于实现高能高精度注入的离子注入装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种离子注入装置，包括离子束传输光路及屏蔽房，所述离子束传输光路包括依次设置的离子源、引出电极、分析器、分析光栏、聚焦透镜、加速管、对称静电扫描电极、以及均匀磁场平行透镜，所述屏蔽房内设有相互隔离的第一腔室和第二腔室，所述第一腔室内设有高压仓，所述第二腔室内设有靶室，所述离子源、引出电极、分析器、及分析光栏设于所述高压仓内，所述加速管设于所述第一腔室内，所述高压仓上设有供离子束进入所述加速管的第一出口，所述第一腔室上设有供离子束进入所述对称静电扫描电极的第二出口，所述对称静电扫描电极和所述均匀磁场平行透镜设于所述第二腔室内，所述靶室内设有用于放置晶圆的靶台、用于对晶圆定向的定向台、至少一个用于存储晶圆的片库、以及至少一个用于传递晶圆的机械手，所述靶室上设有供离子束注入靶台上晶圆的注入口。

作为上述技术方案的进一步改进：所述加速管与所述对称静电扫描电极之间设有聚焦光栏，所述聚焦光栏位于所述第二腔室内，聚焦光栏上设有光栏孔。

作为上述技术方案的进一步改进：所述对称静电扫描电极靠近所述均匀磁场平行透镜的一侧设有可伸缩的聚焦法拉第，聚焦法拉第当需要检测通过聚焦光栏的束流值时伸出进入检测位置，不检测时缩回停留在旁侧位置。