[发明专利]离子注入装置及控制该离子注入装置的方法

说明书

技术领域

    本发明涉及离子注入技术，更具体地，涉及离子注入过程中对均匀性的控制。

背景技术

    离子注入是近些年来在国际上蓬勃发展并获得广泛应用的一种材料表面改进技术，其基本原理是：用能量例如为100KeV量级的离子束入射到材料中，使离子束与材料中的原子或分子发生一系列物理的和化学的相互作用，入射离子逐渐损失能量，最后停留在材料中，并引起材料的表面成分、结构和性能发生变化，从而优化材料表面性能，或获得某些新的优异性能。

    在半导体制程中，常以向衬底（例如硅衬底）中引入可控数量杂质的方式来改变其的电学性能。事实上，离子注入在现代晶片制造过程中有着广泛的应用。

    离子注入机通常被用来向半导体衬底中注入离子。离子注入机一般包括产生离子束的离子源、从离子束中选择特定种类离子的质量分析器、使通过真空腔的选定质量的离子束指向支撑在衬底架上的靶衬底的装置。这样的离子注入装置可以例如是在公开号为CN1667791A的专利申请中所公开的离子注入机。

    离子注入的模式又可分为平带状离子束（ribbon beam）注入和点状（spot beam）离子束注入。与点状离子束注入相比较，平带状离子束注入较难控制。当注入过程中发生离子束剖面（beam profile）偏移时，易形成对晶片边缘注入的均匀性变差的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种适用于平带状离子束的离子注入装置，以有效解决上述问题。所述装置包括产生离子束的离子源、加速离子束的加速器、安装所述晶片并控制所述晶片按照既定方向移动以被离子束扫描的终端站，其中，所述离子注入装置还包括用于根据所接收的一组输入数据以改善晶片边缘注入均匀性的控制模块，所述输入数据为离子束束流范围、束流均匀性参数、涉及注入转角的参数、以及束流效率中的一个或多个。

在本文中术语“涉及注入转角的参数”是指与转角注入相关的参数，可包括进行几次转角注入、转角的角度为多少等。

优选地，所述离子注入装置中，所述晶片为多晶硅晶片，所述离子束束流范围在5mA到8mA之间。优选所述束流效率大于90%。优选所述束流均匀性参数<0.8。优选在注入过程中进行四次转角注入（也可称作四象限注入），也就是说，在注入过程中晶片可旋转四次；以起始角度为45度为例，则四次转角角度可分别为45度、135度、225度以及315度。

本发明还提供一种控制适用于平带状离子束的离子注入装置的离子注入均匀性的方法，所述离子注入装置包括产生离子束的离子源、加速离子束的加速器、安装所述晶片并控制所述晶片按照既定方向移动以被离子束扫描的终端站，所述方法包括输入一组数据，该组数据为离子束束流范围、束流均匀性参数、涉及注入转角的参数、以及束流效率中的一个或多个，并且根据输入的该组数据调整所述离子源所发射的离子束、或调整晶片的移动方向、或调整所述离子源所发射的离子束和晶片的移动方向，以控制晶片离子注入的均匀性。

优选地，所述方法中，所输入的离子束束流范围在5mA到8mA之间。优选地，所述方法中，所输入的束流效率大于90%。优选地，所输入的束流均匀性参数<0.8。优选在注入过程中进行四次转角注入，也就是说，在注入过程中晶片会被旋转四次（也可称作四象限注入）；以起始角度为45度为例，则四次转角角度分别为45度、135度、225度以及315度。

使用本发明的离子注入装置或采用本发明所述的方法，可有效控制晶片离子注入的均匀性。

附图说明

    图1是根据本发明所述的离子注入装置的结构示意图。

具体实施方式

    以下结合附图进一步说明本发明。本领域技术人员可以理解到，以下只是结合具体的实施方式来对本发明的主旨进行说明，并不就此限定本发明的实施。本发明所主张的范围由所附的权利要求确定，任何不脱离本发明精神的修改、变更都应由本发明的权利要求所涵盖。 

    以下实施方式中晶片为多晶硅晶片，更具体地，以下示例中晶片以多晶硅晶片为例进行说明，但应理解到，该实施方式只是示例性的，而非限制性的。实际应用中，本领域技术人员根据本发明的主旨，可对在此给出的示例进行稍微修改（例如改变参数值的大小之后），进而应用到对其它晶片离子注入均匀性的控制。这里参数值的大小可以是离子束束流的大小，简言之，对于较为敏感的晶片，该离子束束流大小的范围应较小，反之，应较大。