[发明专利]在加速/减速系统中降低电应力的技术

说明书

技术领域

本发明是有关于一种半导体制造，且特别是有关于一种在加速/减速系统中降低电应力(electrical stress)的技术。

背景技术

离子植入(ion implantation)是一种藉由直接以受激离子(energized ion)轰击基板而将化学物质置于基板中的制程。在半导体制造中，离子植入机(ion implanter)主要是用于改变目标材料的导电型态与程度的掺杂制程。在集成电路(integrated circuit，IC)基板与其薄膜结构中的精确掺杂分布对于本身的IC效能通常是最重要的。为了达成需要的掺杂分布，可以将一种或多种离子物质以不同的剂量与能量植入。

为了在半导体晶圆上形成元件，通常需要将杂质植入半导体晶圆的不同深度。在朝向半导体晶圆的离子束中的杂质的能量决定了杂质穿透半导体晶圆的深度。随着元件尺寸的缩小以及元件操作速度的增加，希望使用低能量离子束来形成半导体晶圆中的浅电晶体接面(shallow transistor junction)。

同时，由于高能量离子植入不需要进行一些一般的制程(例如但不限于半导体晶圆的遮盖(masking))，因此高能量离子植入可以帮助将生产成本降至最低。此外，经由使用高能量离子植入所制造的半导体元件可以具有相对低程度的接面漏电流(junction leakage)与改善的闩锁特性(latch-up characteristic)。因此，藉由高能量离子植入所进行的离子植入制程可以具有高的生产良率。因此，高能量离子植入对于在至少一个或多个半导体元件制程中植入离子可以是有益的。

图1示出一种现有的离子植入机系统100。离子植入机系统100可以包括离子源(ion source)102与离子束10通过的一系列的组件。这些组件可以包括提取操纵器(extraction manipulator)104、过滤磁铁(filter magnet)106、加速或减速柱(acceleration or deceleration column)108、分析器磁体(analyzer magnet)110、旋转块狭缝(rotating mass slit)112、扫描机(scanner)114与校正器磁铁(corrector magnet)116。离子源102、提取操纵器104与过滤磁铁106可以安装在末端(terminal)118中。如一系列操纵光束的光学透镜，离子植入机组件可以在离子束10接进终点站120之前将离子束10过滤与聚焦。可以将离子束10过滤与聚焦的离子植入机组件可以是光学元件或光束光学仪器(beam optic)。

加速或减速柱108对于离子植入机系统100是一个重要的组件。随着所需的离子束10的能量位准的范围宽松(例如，由约1kV至约600kV)，加速或减速柱108被要求使用宽的电压谱(voltage spectrum)(例如，由约1kV至约600kV)来将离子加速或减速。

一般来说，可以使用电阻分压器(resistive divider)沿着加速或减速柱108将离子束10逐渐地加速(将加速电位(acceleration potential)分压)或减速(将减速电位分压)。也就是说，一个或多个电阻器(resistor)可以沿着加速或减速柱108在相邻的电极之间电性连接。因此，多个电阻器可以形成一串电阻器。加速或减速柱108的每一个电极可以沿着电阻器串(resistor chain)电性连接至某些电性接点(electrical contact)。因此，加速或减速电压可以藉由电阻器来分布。沿着加速或减速柱108的电压分布可以是分阶段的。随着操作的电压谱变宽以及电压增加，影响到了一般的电阻分压器。

举例来说，对于低能量加速与减速来说，一般的电阻分压器可能使用开关(switch)来选择不同的具有较低电阻的电阻器串。开关可以被电性启动且作为电开关(electrical switch)。举例来说，电开关可以经由继电器(relay)来启动。开关也可以由加压的流体提供动力且作为水力/气动开关(hydraulic/pneumatic switch)。水力/气动开关可以由介电材料制成的导管(conduit)中的加压的媒介来启动。导管例如为聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)空气管。然而，由于导管与周遭空气的介电常数的差异，导管可能受到高电应力，且可能导致加速或减速柱108的高的电压不稳定。为了避免上述问题发生，需要将电阻分压器适当地遮蔽与隔离，以确保加速或减速柱108的功能。