離子注入機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)造課件

單元五：摻雜子任務(wù)2：離子注入設(shè)備單元五：離子注入機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)造離子注入機(jī)是實(shí)現(xiàn)注入摻雜的關(guān)鍵設(shè)備，不象擴(kuò)散技術(shù)，每種雜質(zhì)都必需單獨(dú)配備一套擴(kuò)散系統(tǒng)，而一臺注入機(jī)可進(jìn)行多種不同離子的注入；擴(kuò)散一次可同時對幾十乃至幾百個硅晶片進(jìn)行摻雜，而離子注入是一個一個逐點(diǎn)掃描注入的。離子注入機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)造離子注入機(jī)示意圖離子源分析磁體加速管粒子束等離子體工藝腔吸出組件掃描盤離子注入機(jī)示意圖離子源分析磁體加速管粒子束等離子體工藝腔吸出（1）離子源

產(chǎn)生注入用離子的設(shè)備原理：利用電子放電使氣態(tài)離子源材料電離，產(chǎn)生離子濃度很高的等離子體，然后用一負(fù)偏壓（吸極）將正離子從等離子體中吸出來成為一束離子流。源材料：選擇廣泛，可以是任何一種能電離的單質(zhì)或化合物，優(yōu)先選用氣態(tài)源，如砷烷，磷烷等。（1）離子源（2）質(zhì)量分析器

從離子源出來的離子束一般包含有幾種離子，而需要注入的僅僅是其中一種，因此需要通過分析器將所需要的離子準(zhǔn)確地篩選出來。（2）質(zhì)量分析器分析器以磁分析器居多，在分析器中常用600或900扇形磁鐵；原理基于運(yùn)動電荷在磁場中所受到的洛侖茲力使粒子運(yùn)動軌跡發(fā)生彎曲的動力學(xué)理論，當(dāng)粒子垂直于磁場方向進(jìn)入兩塊扇形磁極所形成的磁場中，可求出運(yùn)動軌跡彎曲的曲率半徑為：分析器以磁分析器居多，在分析器中常用600或900扇形磁鐵；根據(jù)上式，可見，在一定的磁場和引入電壓下，把出口狹縫放在適當(dāng)位置，只有質(zhì)荷比（M/j）符合上述式子的離子才能通過，而其它離子則無法通過，從而達(dá)到分選離子的目的。(3)加速器離子能量在離子注入中是一個主要參量。離子束是通過一個具有分段加速勢的長管道來獲得所需要的能量的。根據(jù)上式，可見，在一定的磁場和引入電壓下，把出口狹縫放在適當(dāng)加速管100MW100MW100MW100MW100MW0kV+100kV+80kV+20kV+40kV+60kV+100kV粒子束粒子束至工藝腔電極來自分析磁體加速管100MW100MW100MW100MW1加速方式：先加速，后分析前后加速，中間分析其中以第二種方式較為常用。加速方式：（4）偏束器

原因：由于系統(tǒng)中還有還有未排除的空氣原子，離子在管道中高速運(yùn)動時，就有可能和空氣原子發(fā)生碰撞，從而發(fā)生電荷交換，離子將電荷傳遞給空氣原子，而呈電中性，中性的離子對于摻雜是沒有作用的，必須將其去除。通過偏束器即可實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。原理：用一靜電極板使加速后的離子偏轉(zhuǎn)一小角度（約為50）后再進(jìn)入靶室，中性束因不受電場影響仍沿原方向直線前進(jìn)而截留。（4）偏束器（5）掃描器

離子束流截面積較小，約在“平方毫米”數(shù)量級，且中間密度大，周圍密度小，這樣的離子束流根本無法使用，掃描就是使離子在整個靶片上均勻注入而采用的一種措施。（5）掃描器掃描方式：靶片靜止，離子束在X、Y兩方向上作電掃描；離子束在Y方向上作電掃描，靶在X、Y方向上作機(jī)械運(yùn)動；離子束不掃描，完全由靶片的機(jī)械運(yùn)動實(shí)現(xiàn)全機(jī)械掃描；以前兩種掃描方式較為普遍；掃描方式：（6）工作室室內(nèi)有安裝靶片的樣品架，樣品架上備有對靶片進(jìn)行加熱或冷卻的裝置；并與電荷積分儀相連以檢測注入劑量，必要時樣