CN106373846A - 一种晶圆高能离子注入机金属污染改善方法 - Google Patents
一种晶圆高能离子注入机金属污染改善方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106373846A CN106373846A CN201611009755.3A CN201611009755A CN106373846A CN 106373846 A CN106373846 A CN 106373846A CN 201611009755 A CN201611009755 A CN 201611009755A CN 106373846 A CN106373846 A CN 106373846A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electric field
- high energy
- expressed
- metallic pollution
- energy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 title abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 9
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 title abstract description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 32
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 24
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims abstract description 15
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 5
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 9
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 8
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 3
- 238000012216 screening Methods 0.000 abstract description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 abstract 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
- H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
- H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
- H01J37/1472—Deflecting along given lines
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/15—Means for deflecting or directing discharge
- H01J2237/151—Electrostatic means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
- H01J2237/317—Processing objects on a microscale
- H01J2237/31701—Ion implantation
- H01J2237/31705—Impurity or contaminant control
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
本发明提出一种晶圆高能离子注入机金属污染改善方法，包括下列步骤：由离子源产生离子并经过与镁炉交换电子变为负离子；负离子通过加速后与气体交换电子重新变更为正离子；所述正离子通过加速后，通过能量筛选电磁场筛选出满足注入能量的束流；在所述能量筛选电磁场后增加对束流垂直方向偏转一定角度的电场来消除金属污染。本发明提出的晶圆高能离子注入机金属污染改善方法，通过在能量筛选电磁场后，增加一个对束流垂直偏转方向的电场，筛选出需要的能量源种束流，将不满足能量要求的金属等注入消除，从而降低金属污染。
Description
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造领域，且特别涉及一种晶圆高能离子注入机金属污染改善方法。
背景技术
离子注入机是集成电路制造前工序中的关键设备，离子注入是对半导体表面附近区域进行掺杂的技术，其目的是改变半导体的载流子浓度和导电类型。离子注入与常规热掺杂工艺相比可对注入剂量、注入角度、注入深度、横向扩散等方面进行精确的控制，克服了常规工艺的限制，提高了电路的集成度、开启速度、成品率和寿命，降低了成本和功耗。离子注入机广泛用于掺杂工艺，可以满足浅结、低温和精确控制等要求，已成为集成电路制造工艺中必不可少的关键装备。
离子注入机由离子源、质量分析器、加速器、四级透镜、扫描系统和靶室组成，可以根据实际需要省去次要部位。离子源是离子注入机的主要部位，作用是把需要注入的元素气态粒子电离成离子，决定要注入离子的种类和束流强度。离子源直流放电或高频放电产生的电子作为轰击粒子，当外来电子的能量高于原子的电离电位时，通过碰撞使元素发生电离。碰撞后除了原始电子外，还出现正电子和二次电子。正离子进入质量分析器选出需要的离子，再经过加速器获得较高能量，由四级透镜聚焦后进入靶室，进行离子注入。
高能离子注入机由离子源产生离子经过与镁炉交换电子变为负离子，负离子首先通过加速后，与Ar气体交换电子重新变更为正离子。该正离子通过加速后，根据不同能量离子电磁场筛选出满足注入能量的束流。但是在该过程中，可能存在未交换的Ar或束流中夹杂的C原子，其进入前后加速管中与加速电极碰撞产生金属离子，而能量分析电磁场中分离半径公式为(r:分离半径，m:束流原子质量，V:电场电压，B：磁场电压)。因为电磁场分离半径与束流原子质量，电荷相关，所以杂志金属离子通过加速后可能具备与目标注入能量离子相同的束流半径而注入到晶圆中，造成金属污染。
发明内容
本发明提出一种晶圆高能离子注入机金属污染改善方法，通过在能量筛选电磁场后，增加一个对束流垂直偏转方向的电场，筛选出需要的能量源种束流，将不满足能量要求的金属等注入消除，从而降低金属污染。
为了达到上述目的，本发明提出一种晶圆高能离子注入机金属污染改善方法，包括下列步骤：
由离子源产生离子并经过与镁炉交换电子变为负离子；
负离子通过加速后与气体交换电子重新变更为正离子；
所述正离子通过加速后，通过能量筛选电磁场筛选出满足注入能量的束流；
在所述能量筛选电磁场后增加对束流垂直方向偏转一定角度的电场来消除金属污染。
进一步的，所述电场对束流垂直方向偏转15-30度的角度。
进一步的，所述束流进入电场后，在水平方向做匀速直线运动，在垂直方向做加速运动，通过设定的垂直偏转角度来进一步消除金属污染。
进一步的，所述束流进入垂直偏转电场后，偏离水平方向角度tanΘ＝Vy/Vx＝at/Vo＝qUL/mdVo2，其中Θ表示为水平方向偏转角度；U表示为偏转电场电压；L表示为偏转电场水平长度；q表示为束流电荷；m表示为束流原子质量；d表示为垂直方向距离；V0表示为加速电场进入偏转电场速度。
进一步的，根据束流在加速电场获得最终速度得到故束流的水平偏转角度tanΘ＝UL/(2*E*d)，其中E表示为加速电场最终电压。
进一步的，所述气体为Ar气体。
本发明提出的晶圆高能离子注入机金属污染改善方法，通过在能量筛选电磁场后，增加一个对束流垂直方向束流偏转的一定角度(15-30度)的电场来消除金属污染。该电场通过束流进入电场后，在水平方向做匀速直线运动，在垂直方向做加速运动，通过给定特殊的垂直偏转角度来进一步消除金属污染。
附图说明
图1所示为本发明较佳实施例的晶圆高能离子注入机金属污染改善方法流程图。
图2所示为本发明较佳实施例的角度能量分析电场模型示意图。
具体实施方式
以下结合附图给出本发明的具体实施方式，但本发明不限于以下的实施方式。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图1，图1所示为本发明较佳实施例的晶圆高能离子注入机金属污染改善方法流程图。本发明提出一种晶圆高能离子注入机金属污染改善方法，包括下列步骤：
步骤S100：由离子源产生离子并经过与镁炉交换电子变为负离子；
步骤S200：负离子通过加速后与气体交换电子重新变更为正离子；
步骤S300：所述正离子通过加速后，通过能量筛选电磁场筛选出满足注入能量的束流；
步骤S400：在所述能量筛选电磁场后增加对束流垂直方向偏转一定角度的电场来消除金属污染。
根据本发明较佳实施例，所述电场对束流垂直方向偏转15-30度的角度。所述束流进入电场后，在水平方向做匀速直线运动，在垂直方向做加速运动，通过设定的垂直偏转角度来进一步消除金属污染。
根据本发明较佳实施例，所述束流进入垂直偏转电场后，偏离水平方向角度为：
tanΘ＝Vy/Vx＝at/Vo＝qUL/mdVo2，
其中Θ表示为水平方向偏转角度；U表示为偏转电场电压；L表示为偏转电场水平长度；q表示为束流电荷；m表示为束流原子质量；d表示为垂直方向距离；V0表示为加速电场进入偏转电场速度。
进一步的，根据束流在加速电场获得最终速度得到故束流的水平偏转角度tanΘ＝UL/(2*E*d)，其中E表示为加速电场最终电压。由于偏转电场的偏转角度α＝900-Θ，因此该垂直偏转电场最终偏转角度仅与束流能量有关，可以进一步消除金属污染。
进一步的，所述气体为Ar气体。
综上所述，本发明提出的晶圆高能离子注入机金属污染改善方法，通过在能量筛选电磁场后，增加一个对束流垂直方向束流偏转的一定角度(15-30度)的电场来消除金属污染。该电场通过束流进入电场后，在水平方向做匀速直线运动，在垂直方向做加速运动，通过给定特殊的垂直偏转角度来进一步消除金属污染。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (6)
1.一种晶圆高能离子注入机金属污染改善方法，其特征在于，包括下列步骤：
由离子源产生离子并经过与镁炉交换电子变为负离子；
负离子通过加速后与气体交换电子重新变更为正离子；
所述正离子通过加速后，通过能量筛选电磁场筛选出满足注入能量的束流；
在所述能量筛选电磁场后增加对束流垂直方向偏转一定角度的电场来消除金属污染。
2.根据权利要求1所述的晶圆高能离子注入机金属污染改善方法，其特征在于，所述电场对束流垂直方向偏转15-30度的角度。
3.根据权利要求1所述的晶圆高能离子注入机金属污染改善方法，其特征在于，所述束流进入电场后，在水平方向做匀速直线运动，在垂直方向做加速运动，通过设定的垂直偏转角度来进一步消除金属污染。
4.根据权利要求1所述的晶圆高能离子注入机金属污染改善方法，其特征在于，所述束流进入垂直偏转电场后，偏离水平方向角度tanΘ＝Vy/Vx＝at/Vo＝qUL/mdVo2，其中Θ表示为水平方向偏转角度；U表示为偏转电场电压；L表示为偏转电场水平长度；q表示为束流电荷；m表示为束流原子质量；d表示为垂直方向距离；V0表示为加速电场进入偏转电场速度。
5.根据权利要求4所述的晶圆高能离子注入机金属污染改善方法，其特征在于，根据束流在加速电场获得最终速度得到故束流的水平偏转角度tanΘ＝UL/(2*E*d)，其中E表示为加速电场最终电压。
6.根据权利要求1所述的晶圆高能离子注入机金属污染改善方法，其特征在于，所述气体为Ar气体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611009755.3A CN106373846B (zh) | 2016-11-16 | 2016-11-16 | 一种晶圆高能离子注入机金属污染改善方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611009755.3A CN106373846B (zh) | 2016-11-16 | 2016-11-16 | 一种晶圆高能离子注入机金属污染改善方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106373846A true CN106373846A (zh) | 2017-02-01 |
| CN106373846B CN106373846B (zh) | 2019-01-18 |
Family
ID=57890952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201611009755.3A Active CN106373846B (zh) | 2016-11-16 | 2016-11-16 | 一种晶圆高能离子注入机金属污染改善方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106373846B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109473344A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-03-15 | 上海华力微电子有限公司 | 一种离子注入的方法及设备 |
| CN114256045A (zh) * | 2021-12-16 | 2022-03-29 | 华虹半导体(无锡)有限公司 | 改善离子注入机金属污染的方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1159074A (zh) * | 1995-12-22 | 1997-09-10 | 三星电子株式会社 | 离子注入机和采用此离子注入机的离子注入方法 |
| US7022984B1 (en) * | 2005-01-31 | 2006-04-04 | Axcelis Technologies, Inc. | Biased electrostatic deflector |
| CN1758409A (zh) * | 2004-08-04 | 2006-04-12 | 三星电子株式会社 | 离子源和离子注入器及包括离子源的方法 |
| CN101730927A (zh) * | 2007-07-10 | 2010-06-09 | 高美科株式会社 | 离子注入机及其内部结构及在注入机中形成涂层的方法 |
| CN102779714A (zh) * | 2012-08-20 | 2012-11-14 | 杭州士兰集成电路有限公司 | 一种Bipolar电路中的二价硼离子注入工艺 |
| TW201445620A (zh) * | 2013-05-29 | 2014-12-01 | Sen Corp | 高能量離子植入裝置 |
-
2016
- 2016-11-16 CN CN201611009755.3A patent/CN106373846B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1159074A (zh) * | 1995-12-22 | 1997-09-10 | 三星电子株式会社 | 离子注入机和采用此离子注入机的离子注入方法 |
| CN1758409A (zh) * | 2004-08-04 | 2006-04-12 | 三星电子株式会社 | 离子源和离子注入器及包括离子源的方法 |
| US7022984B1 (en) * | 2005-01-31 | 2006-04-04 | Axcelis Technologies, Inc. | Biased electrostatic deflector |
| CN101730927A (zh) * | 2007-07-10 | 2010-06-09 | 高美科株式会社 | 离子注入机及其内部结构及在注入机中形成涂层的方法 |
| CN102779714A (zh) * | 2012-08-20 | 2012-11-14 | 杭州士兰集成电路有限公司 | 一种Bipolar电路中的二价硼离子注入工艺 |
| TW201445620A (zh) * | 2013-05-29 | 2014-12-01 | Sen Corp | 高能量離子植入裝置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109473344A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-03-15 | 上海华力微电子有限公司 | 一种离子注入的方法及设备 |
| CN109473344B (zh) * | 2018-11-13 | 2021-08-03 | 上海华力微电子有限公司 | 一种离子注入的方法及设备 |
| CN114256045A (zh) * | 2021-12-16 | 2022-03-29 | 华虹半导体(无锡)有限公司 | 改善离子注入机金属污染的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106373846B (zh) | 2019-01-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6313475B1 (en) | Acceleration and analysis architecture for ion implanter | |
| TWI404106B (zh) | 離子植入系統、用於減少離子植入系統中的污染之裝置以及用於控制離子植入系統中的污染之方法 | |
| JP5120598B2 (ja) | 偏向用の加速／減速ギャップ | |
| KR102517458B1 (ko) | 이온 주입을 위해 결합된 정전 렌즈 시스템 | |
| KR101603196B1 (ko) | 조정가능한 통공을 구비한 이온 소스 | |
| US7022984B1 (en) | Biased electrostatic deflector | |
| KR101992992B1 (ko) | 에너지 오염을 감소시키는 빔 라인 설계 | |
| US20080078949A1 (en) | Technique for improved ion beam transport | |
| TWI451467B (zh) | 帶狀粒子束用的質量分析磁鐵 | |
| KR20080112188A (ko) | 이온원의 불소계 세척 | |
| US8803110B2 (en) | Methods for beam current modulation by ion source parameter modulation | |
| EP1662540A2 (en) | Wafer charge compensation device and ion implantation system employing the same | |
| CN107039227A (zh) | 离子生成装置及离子生成装置的控制方法 | |
| US7087913B2 (en) | Ion implanter electrodes | |
| CN106373846B (zh) | 一种晶圆高能离子注入机金属污染改善方法 | |
| KR20160146946A (ko) | 각도 에너지 필터를 사용한 각도 스캐닝 | |
| US20020100880A1 (en) | Apparatus for decelerating ion beams for reducing the energy contamination | |
| US20100019141A1 (en) | Energy contamination monitor with neutral current detection | |
| US11011343B2 (en) | High-current ion implanter and method for controlling ion beam using high-current ion implanter | |
| US10074514B1 (en) | Apparatus and method for improved ion beam current | |
| Tsumori et al. | High power neutral beam injection in LHD | |
| TWI850336B (zh) | 對離子束進行處理的裝置、系統及方法 | |
| JPH07105901A (ja) | イオン注入装置 | |
| CN218957666U (zh) | 原子层刻蚀机 | |
| JPH049865B2 (zh) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |