[发明专利]数控扫描波形发生器

说明书

技术领域

本发明公开了一种数控扫描发生器，用于半导体制造中的离子注入机，特别涉及半导体制造离子注入工艺中所用的大倾角离子注入机，更具体的说涉及采用静电偏转和扫描的8”、12”大圆片离子注入机，属于半导体器件制造领域。

背景技术

军用微电子技术对整个军事高技术的发展起着巨大的推动作用，其发展速度和规模已成为衡量一个国家军事技术进步和武器装备水平的重要标志。

离子注入机是军用微电子器件最关键的制造设备之一。离子注入机制造的硅集成电路、砷化镓超高速集成电路、砷化镓微波/毫米波集成电路被广泛应用于微波雷达、数字微波通信、卫星通信等领域，是各类通信机、电台、雷达系统、电视发射差转及车载移动通信设备的关键核心器材，也是国防建设中微波波束武器和微波雷达的重要组成部分，同时也是国外对我国封锁的技术之一。

随着半导体器件制造的集成度向片上系统(SOC)级芯片规模发展，用于器件制造的晶圆片朝着300mm以上尺寸扩展，而单元器件尺寸则朝纳米细线条减缩，特别是军用砷化镓超高速集成电路、砷化镓微波/毫米波集成电路上晶体管尺寸的减缩，对离子束注入掺杂技术提出了很明显的挑战。随着IC集成度的不断提高，注入工艺越来越复杂。工艺特征线宽的缩小，结深变浅，要求注入的掺杂浓度逐步增大，对沟道注入要求高掺杂精确度；在HALO注入中，必须30°-50°倾斜角注入，并且离子投射角很小的变化会引起该区域掺杂分布很大的变化，这种变化对漏电流影响特别大。这都要求对注入位置和浓度等进行精确控制，所以要求对掺杂浓度即注入剂量的均匀性与重复性实施精确的闭环控制和进行全自动调整，而要做到这些，就对水平方向采用静电偏转扫描的注入机提出了更高的要求，要求设计出更加稳定可靠的扫描发生器，用以产生稳定可靠的水平扫描波形，并且在程序的控制下能够对扫描波形进行校正，通过它对扫描电源的精确控制，使水平方向的束流均匀分布，从而保证水平方向的掺杂浓度均匀分布，扫描发生器是离子注入掺杂核心技术之一，它的性能指标直接影响离子注入机注入束流的均匀性和重复性。

发明内容

该数控扫描波形发生器是针对水平方向采用静电扫描，垂直方向采用机械扫描的单圆片注入而进行设计的。

数控扫描波形发生器的功能就是使离子束作水平方向扫描运动。离子束从离子源引出，经束线传输系统到达晶圆片靶台时，只是一个小束斑，该束斑直径远小于晶圆片的直径，不能实现对整个晶圆片的注入。数控扫描波形发生器使离子束沿水平方向扫描开，覆盖整个晶圆片直径范围，在水平方向上实现对整个晶圆片范围的注入。

该数控扫描波形发生器与传统的离子注入机扫描波形发生器相比，其特点为扫描周期为固定常数，但在一个扫描周期内，实际进行扫描的时间可通过软件进行精确调节，即扫描的占空比可精确调节。另外，在不需要对束流进行扫描的调束阶段，它可对束流行使偏转的作用，节省了一个束偏转控制器。

如图(1)所示，本发明由DAC1(数模转换器)，DAC2，系统控制器3，比较器4，积分器5，放大器6，电阻7，电容8，扫描速度控制9，位置脉冲10，扫描波形11组成。

所述的DAC1：用于对波形数据的斜率信号进行数模转换；

所述的DAC2：用于对波形数据的位置信号进行数模转换；

所述的系统控制器3：用于对定义波形的数据进行存储和精确的输出控制，并负责与主控计算机进行通讯联系和数据传送；

所述的比较器4：用于扫描波形每个位置点的比较输出；

所述的积分器5：用于对扫描波形的斜率信号进行积分；

所述的放大器6：用于对积分器的输出进行放大输出，形成扫描波形；

所述的电阻7：与电容8一起形成积分定时电路；

所述的电容8：与电阻7一起形成积分定时电路；

所述的扫描速度控制9：在固定的扫描周期下负责扫描波形占空比的控制；

所述的位置脉冲10：当扫描波形的一个位置点到达时，触发系统控制器3输出下一个位置信号数据；

所述的扫描波形11：控制离子束进行有效的扫描；

本发明具有如下显著优点：

1.集合了偏转和扫描的控制功能，有效的节约了控制成本；

2.采用程序控制，在固定的扫描周期下能够根据实际需求随时改变扫描波形的占空比，对最终的输出波形进行修正；

3.斜率和位置信号输出选用了一批精度非常高的高精密电阻，很好的满足了机器的水平扫描精度要求；

4.采用单片机进行微处理控制，采用的控制器和控制程序简单可靠；