DE102016224319A1

DE102016224319A1 - Ionenimplanter

Info

Publication number: DE102016224319A1
Application number: DE102016224319.5A
Authority: DE
Inventors: Shoichi KUGA
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2017-06-22
Also published as: JP6429763B2; US20170178860A1; CN106910666A; US9899189B2; CN106910666B; JP2017117559A

Abstract

Eine in der vorliegenden Beschreibung offenbarte Technik betrifft einen Ionenimplanter, der eingerichtet ist, ein Halbleitersubstrat durch ein einfaches Verfahren davor zu schützen, durch eine anormale elektrische Entladung beschädigt zu werden. Der Ionenimplanter dieser Technik umfasst eine Ionenbestrahleinheit (8), die zum Bestrahlen einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats (1) mit Ionen eingerichtet ist. Der Ionenimplanter umfasst zudem wenigstens eine Elektrode (Nadelelektrode (5), Nadelelektroden (6), ringförmige Elektrode (7), ringförmige Elektrode (7a)), die an einer Position in der Nähe von wenigstens einer der Rückseite und Seitenflächen eines Endes des Halbleitersubstrats (1) angeordnet ist. Die Position ist zu und von dem Halbleitersubstrat (1) entladbar. Die wenigstens eine Elektrode (Nadelelektrode (5), Nadelelektroden (6), ringförmige Elektrode (7), ringförmige Elektrode (7a)) ist beabstandet zu dem Halbleitersubstrat (1) angeordnet.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Eine in der Beschreibung offenbarte Technik betrifft Ionenimplanter und betrifft beispielsweise Ionenimplanter, die Ionen in Halbleitersubstrate implantieren.
Beschreibung des technologischen Hintergrunds
Ein Ionenimplanter umfasst ein Ionenquellensystem, ein Massenspektrometersystem, ein Strahlliniensystem und eine Endstation.
Das Ionenquellensystem ionisiert ein zu implantierendes Element und legt zudem eine hohe Spannung an das ionisierte Element an, um dieses als Ionenstrahlen zu extrahieren. Das Massenspektrometersystem legt unter Verwendung eines Elektromagneten ein Magnetfeld an die Ionenstrahlen an, die in dem Ionenquellensystem extrahiert worden sind, wodurch Bewegungsrichtungen der Ionenstrahlen abgelenkt werden. Das Strahlliniensystem transportiert die Ionenstrahlen.
Die Endstation stellt ein Halbleitersubstrat, das ein Targetsubstrat ist, und führt einen Ionenimplantationsprozess durch. Die Endstation ist mit einem Elektronenschauererzeuger versehen, der sekundäre Elektronen zuführt.
Gewünschte Ionen des Elements, die das Strahlliniensystem passiert haben, werden zu dem Halbleitersubstrat abgestrahlt, das in der Endstation gestellt wird. Wegen der Bestrahlung mit den Ionen des Elements, die elektrische Ladungen haben, hat das Halbleitersubstrat elektrische Ladungen angesammelt. Das Halbleitersubstrat ist dadurch elektrisiert.
Hierbei werden den Ionenstrahlen die sekundären Elektronen des Elektronenschauererzeugers zugeführt, der in der Endstation angeordnet ist. Dadurch wird das Halbleitersubstrat gleichzeitig sowohl mit den sekundären Elektronen als auch mit den Ionenstrahlen bestrahlt. Dies neutralisiert die angesammelten elektrischen Ladungen innerhalb des Halbleitersubstrats. Dies schützt das Halbleitersubstrat davor, elektrisiert zu werden (vgl. beispielsweise japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 62-126538 ).
Der Zeitraum verschlechtert eine Faser, die eine Erzeugungsquelle für die sekundären Elektronen in einem Elektronenschauererzeuger eines herkömmlichen Ionenimplanters ist, bei dem der Elektronenschauererzeuger verwendet wird, um zu verhindern, dass ein Halbleitersubstrat elektrisiert wird. Folglich ändert diese Verschlechterung die Menge an sekundären Elektronen, die von der Faser zugeführt werden. Es ist daher bislang schwierig, die zuzuführenden sekundären Elektronen zu regulieren.
Es ist bislang schwierig, die sekundären Elektronen, die von dem Elektronenschauererzeuger zuzuführen sind, wie festgelegt in Übereinstimmung mit Implantationsenergien der Ionenstrahlen oder mit der Kapazität von elektrischen Ladungen in dem Halbleitersubstrat zu regulieren. Insbesondere kann ein relativ starker Strahlstrom in einem Bereich von mehreren zehn Milliampere bis mehreren hundert Milliampere die Ionenstrahlen aufgrund der elektrischen Ladungen derselben polarisieren, was in einer nicht einheitlichen Menge an zu implantierenden Ionen resultiert. Folglich ist es bislang schwierig, die von dem Elektronenschauererzeuger zuzuführenden sekundären Elektronen zu regulieren.
Der relativ starke Strahlstrom in dem Bereich von mehreren zehn Milliampere bis mehreren hundert Milliampere kann eine Sättigung der elektrischen Ladungen des elektrisierten Halbleitersubstrats verursachen. In solch einem Fall kann das Halbleitersubstrat eine anormale elektrische Entladung in einer Vorderseite des Halbleitersubstrats haben, wodurch ein Halbleiterelement oder das Halbleitersubstrat selbst beschädigt wird.
Auf der anderen Seite benötigt ein schwacher Strahlstrom, der verhindert, dass das Halbleitersubstrat elektrisiert wird, wegen einer Verringerung der Implantationsenergie eine lange Zeit zur Bestrahlung. Wegen dieser lang dauernden Bestrahlung hat der Ionenimplanter eine geringere Bearbeitungsfähigkeit. Wenn das Halbleitersubstrat extrem dünn und in einem relativ schwachen Strahlstrom in einem Bereich von mehreren Milliampere zu mehreren zehn Milliampere ist, kann zudem die anormale elektrische Entladung ebenfalls das Halbleiterelement oder das Halbleitersubstrat selbst beschädigen, wie in dem relativ starken Strahlstrom.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine in der vorliegenden Beschreibung offenbarte Technik betrifft einen Ionenimplanter, der eingerichtet ist, ein Halbleitersubstrat durch ein einfaches Verfahren davor zu schützen, durch eine anormale elektrische Entladung beschädigt zu werden.
Der Ionenimplanter gemäß einem Aspekt der in der vorliegenden Beschreibung offenbarten Technik umfasst eine Ionenbestrahleinheit, die eingerichtet ist, eine Vorderseite eines Halbleitersubstrats mit einem Ion zu bestrahlen. Der Ionenimplanter umfasst zudem wenigstens eine Elektrode, die an einer Position in der Nähe von wenigstens einer der Rück- und Seitenflächen eines Endes des Halbleitersubstrats angeordnet ist. Die Position ist elektrisch entladbar zu und von dem Halbleitersubstrat. Die wenigstens eine Elektrode ist beabstandet zu dem Halbleitersubstrat angeordnet.
Gemäß einer solchen Konfiguration verursacht die wenigstens eine Elektrode, dass eine elektrische Entladung in der Nähe des Endes des Halbleitersubstrats auftritt. Dies schützt das Halbleitersubstrat durch ein einfaches Verfahren davor, durch eine anormale elektrische Entladung beschädigt zu werden. Zudem sind das Halbleitersubstrat und die wenigstens eine Elektrode nicht in Kontakt miteinander. Dies schützt das Halbleitersubstrat davor, durch die wenigstens eine Elektrode verunreinigt oder beschädigt zu werden.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Kombination mit den anhängenden Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsdarstellung, die schematisch eine Teilkonfiguration zum Realisieren eines Ionenimplanters gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt;
2 ist eine Querschnittsdarstellung, die schematisch eine Teilkonfiguration zum Realisieren eines Ionenimplanters gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt;
3 ist eine Querschnittsdarstellung, die schematisch eine Teilkonfiguration zum Realisieren eines Ionenimplanters gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt;
4 ist eine Querschnittsdarstellung, die schematisch eine Teilkonfiguration zum Realisieren eines Ionenimplanters gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt;
5 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Anzahl eines Auftretens einer elektrischen Ladung zwischen einer Seitenfläche eines Halbleitersubstrat und einem Ende einer Nadelelektrode und einem Abstand X zwischen dem Halbleitersubstrat und der Nadelelektrode gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt;
6 ist eine Draufsicht, welche die Struktur des Ionenimplanters in seiner Gesamtheit gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt; und
7 ist eine Zeichnung, die ein Halbleitersubstrat gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt, dessen Vorderseite eine anormale elektrische Entladung hat.
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. Es wird angemerkt, dass die Zeichnungen lediglich schematische Darstellungen der Erfindung sind und die Wechselbeziehungen zwischen Größen und Positionen von einzelnen Bildern, die in den separaten Zeichnungen gezeigt sind, nicht notwendigerweise mit Genauigkeit gegeben sind und angemessen geändert werden können. Es wird weiter angemerkt, dass durchgehend durch die folgenden Beschreibungen ähnliche Komponenten mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind und zudem ähnliche Namen und Funktionen haben. Detaillierte Beschreibungen von ähnlichen Komponenten können daher weggelassen werden.
Des Weiteren ist die durch die folgenden Beschreibungen durchgehende Verwendung von Begriffen, wie beispielsweise "oben", "unter", "Seite", "Boden", "vorder-" und "rück-", die spezielle Positionen und spezielle Richtungen andeuten, lediglich zur Bequemlichkeit bei einer einfachen Würdigung der Ausführungsbeispiele. Diese Begriffe haben somit nichts mit tatsächlichen Richtungen zu tun, wenn die Ausführungsbeispiele tatsächlich realisiert werden.
<Erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel>
Das Folgende beschreibt einen Ionenimplanter gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird anfänglich eine Beschreibung zu der üblichen Struktur eines typischen Ionenimplanters gegeben.
6 ist eine Draufsicht, die eine übliche Struktur eines Ionenimplanters zeigt. Ionenimplanter sind üblicherweise Hochspannungs- und Hochvakuumgeräte. Wie in 6 gezeigt, umfasst der Ionenimplanter ein Ionenquellensystem 8, ein Massenspektrometersystem 9, ein Strahlliniensystem 10 und eine Endstation 12.
Das Ionenquellensystem 8 ionisiert ein zu implantierendes Element und legt des Weiteren eine hohe Spannung an das ionisierte Element an, um dieses als Ionenstrahlen zu extrahieren. Das Massenspektrometersystem 9 legt unter Verwendung eines Elektromagneten ein Magnetfeld an die Ionenstrahlen an, die in dem Ionenquellensystem 8 extrahiert worden sind, wodurch die Bewegungsrichtungen der Ionenstrahlen abgelenkt werden. Das Anlegen des Magnetfelds ermöglicht, dass ausschließlich Elemente, die vorgegebene Massen haben, aussortiert werden können. Das heißt, ein leichtes Element wird zu stark abgelenkt und ein schweres Element wird nicht vollständig abgelenkt. Demzufolge ermöglicht die Einstellung des Magnetfelds, dass ein Element, das eine benötigte Masse hat, extrahiert wird.
Das Strahlliniensystem 10 transportiert zudem die Ionenstrahlen. In dem Strahlliniensystem 10 werden die Ionenstrahlen durch Anlegen einer vorgegebenen Spannung beschleunigt, geformt, erfasst und gescannt.
Die Endstation 12 stellt zudem ein Halbleitersubstrat 1, das ein Targetsubstrat ist, und führt dann einen Ionenimplantationsprozess durch. Die Endstation 12 ist mit einem Elektronenschauererzeuger 11 versehen, der sekundäre Elektronen zuführt.
Gewünschte Ionen des Elements, die das Strahlliniensystem 10 durchlaufen haben, werden zu dem Halbleitersubstrat 1 abgestrahlt, das in der Endstation 12 gestellt wird. Durch die Bestrahlung mit den Ionen des Elements, die elektrische Ladungen haben, hat das Halbleiterelement 1 elektrische Ladungen angesammelt. Das Halbleitersubstrat ist somit elektrisiert.
Hierbei werden den Ionenstrahlen die sekundären Elektronen des Elektronenschauererzeugers 11 zugeführt, der in der Endstation 12 angeordnet ist. Dadurch wird das Halbleitersubstrat 1 gleichzeitig sowohl mit den sekundären Elektronen als auch mit den Ionenstrahlen bestrahlt. Dies neutralisiert die angesammelten elektrischen Ladungen innerhalb des Halbleitersubstrats 1. Dies verhindert, dass das Halbleitersubstrat 1 elektrisiert wird.
Jedoch verschlechtert der Zeitraum eine Faser, die eine Erzeugungsquelle für die sekundären Elektronen in dem Elektronenschauererzeuger zum Verhindern des Elektrisierens des Halbleitersubstrats ist. Folglich ändert diese Verschlechterung die Menge an von der Faser zugeführten sekundären Elektronen. Es ist bislang schwierig, die zuzuführenden sekundären Elektronen zu regulieren.
Es ist bislang schwierig, die von dem Elektronenschauererzeuger zugeführten sekundären Elektronen wie festgelegt in Übereinstimmung mit Implantationsenergien der Ionenstrahlen oder mit der Kapazität von elektrischen Ladungen in dem Halbleitersubstrat zu regulieren. Insbesondere kann ein relativ starker Strahlstrom in einem Bereich von mehreren zehn Milliampere bis mehreren hundert Milliampere die Ionenstrahlen aufgrund der elektrischen Ladungen derselben polarisieren. Dies resultiert in einer nicht einheitlichen Menge an zu implantierenden Ionen. Folglich ist es bislang schwierig, die von dem Elektronenschauererzeuger zuzuführenden sekundären Elektronen zu regulieren.
7 ist eine Zeichnung, die das Halbleitersubstrat 1 zeigt, dessen Vorderseite eine anormale elektrische Entladung hat. Bauteile, wie beispielsweise Halbleiterelemente 3 an der Vorderseite des Halbleitersubstrats 1 können mit Ionenstrahlen 4 bestrahlt werden, mit dem Halbleitersubstrat 1 an einer elektrostatischen Spannauflage 2 angeordnet, wie in 7 gezeigt. In solch einem Fall kann ein relativ starker Strahlstrom in einem Bereich von mehreren zehn Milliampere bis mehreren hundert Milliampere beispielsweise eine Sättigung von elektrischen Ladungen in dem Halbleitersubstrat verursachen. Zudem kann der relativ starke Strahlstrom die anormale elektrische Entladung in der Vorderseite des Halbleitersubstrats 1 erzeugen. In diesem Fall könnten die Halbleiterelemente oder das Halbleitersubstrat 1 selbst beschädigt werden.
Auf der anderen Seite benötigt ein schwacher Strahlstrom zum Verhindern der Elektrisierung des Halbleitersubstrats aufgrund eines Abfallens der Implantationsenergie eine lange Zeit zur Bestrahlung. Wegen dieser langen Bestrahlungszeit hat der Ionenimplanter eine geringe Bearbeitungsfähigkeit. Wenn das Halbleitersubstrat 1 extrem dünn und in einem relativ schwachen Strahlstrom in einem Bereich von mehreren Milliampere bis mehreren zehn Milliampere ist, könnte die anormale elektrische Entladung zudem die Halbleiterelemente 3 oder das Halbleitersubstrat 1 selbst wie der relativ starke Strahlstrom beschädigen.
<Konfiguration des Ionenimplanters>
1 ist eine Querschnittsdarstellung, die schematisch eine Teilkonfiguration zum Realisieren des Ionenimplanters gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt.
Wie in 1 gezeigt, werden die Vorderseite des Halbleitersubstrats 1 auf der elektrostatischen Spannauflage 2 und Vorderseiten der Halbleiterelemente 3 durch Bestrahlung mit Ionenstrahlen 4 einer positiven Ionenart elektrisiert, um positive Ladungen zu haben.
Hier wird eine Nadelelektrode 5 in der Nähe einer Seitenfläche des Halbleitersubstrats 1 angeordnet. Die Nadelelektrode 5 wird zum Entladen von Ladungen in dem Halbleitersubstrat 1 und den Halbleiterelementen 3 verwendet. Die Nadelelektrode 5 ist eine Elektrode zum Anlegen einer Erdungs- oder Vorspannung. Die Nadelelektrode 5 ist in einem Mechanismus 50 installiert, der in Dickenrichtung und Seitenrichtungen des Halbleitersubstrats 1 bewegbar ist, sodass ein Abstand X zwischen dem Halbleitersubstrat 1 und der Nadelelektrode 5 frei festgelegt werden kann. Eine elektrische Entladung tritt somit zwischen der Seitenfläche des Halbleitersubstrats 1 und dem Ende der Nadelelektrode 5 auf.
<Betrieb des Ionenimplanters>
5 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Anzahl eines Auftretens der elektrischen Entladung zwischen der Seitenfläche des Halbleitersubstrats 1 und dem Ende der Nadelelektrode 5 und dem Abstand X zwischen dem Halbleitersubstrat 1 und der Nadelelektrode 5 zeigt. In 5 bezeichnet eine vertikale Achse die Anzahl des Auftretens und eine horizontale Achse den Abstand X [mm] zwischen dem Halbleitersubstrat 1 und der Nadelelektrode 5.
Ein Experiment ist in einem Zustand einer Strahlbeschleunigung durchgeführt worden, unter der das Halbleitersubstrat 1 einfach elektrisiert wird. Der Zustand umfasst ein Implantieren von Phosphor(P)-Ionen bei einer Beschleunigungsspannung von 50 keV und einer Dosierung von 2,0·10¹² Atomen/cm², wobei ein gewöhnlicher Strahlstrom von 1,5 mA auf 2,0 mA erhöht wird.
Das Experiment hat die folgenden Ergebnisse gezeigt: Die Anzahl des Auftretens der elektrischen Entladung ist 0, wenn der Abstand X von der Nadelelektrode 5 zu der Seitenfläche des Halbleitersubstrats 1 6,4 mm beträgt, die Anzahl ist 0, wenn der Abstand 5,4 mm beträgt, die Anzahl ist 1, wenn der Abstand X 4,4 mm beträgt, die Anzahl ist 1, wenn der Abstand X 3,4 mm beträgt, die Anzahl ist 1, wenn der Abstand X 2,4 mm beträgt, die Anzahl ist 5, wenn der Abstand X 1,4 mm beträgt und die Anzahl ist 11, wenn der Abstand X 0,4 mm beträgt.
Diese Ergebnisse haben klargestellt, dass die elektrische Entladung auftritt, wenn der Abstand X von der Nadelelektrode 5 zu der Seitenfläche des Halbleitersubstrats 1 die folgende Formel erfüllt:
[Formel 1]

0 < X ≤ 4,4 [mm].

In diesem Fall werden die Halbleiterelemente 3 nicht beschädigt. Der gewöhnliche Strahlstrom von 1,5 mA hat eine ähnliche Tendenz gezeigt.
Im Gegensatz dazu sind das Halbleitersubstrat 1 und die Nadelelektrode 5 immer kurzgeschlossen, wenn das Halbleitersubstrat 1 und die Nadelelektrode 5 in Kontakt miteinander sind; das heißt, wenn der Abstand X von der Nadelelektrode 5 zu der Seitenfläche des Halbleitersubstrats 1 0 beträgt. Dadurch werden die elektrischen Ladungen auf der elektrostatischen Spannauflage kurzgeschlossen. Dies resultiert in einem unstabilen Halten der elektrischen Ladungen in der Vorderseite des Halbleitersubstrats 1. Demzufolge müssen das Halbleitersubstrat 1 und die Nadelelektrode 5 beabstandet voneinander angeordnet sein; das heißt, der Abstand X von der Nadelelektrode 5 zu der Seitenfläche des Halbleitersubstrats 1 erfüllt die folgende Formel:
[Formel 2]

X > 0.

Indessen hat ein Strahlstrom kleiner als 0,7 mA als eine Strahlabschwächungsbedingung, unter der das Halbleitersubstrat 1 schlecht elektrisiert werden kann, weder die elektrische Entladung erzeugt, noch die Halbleiterelemente 3 beschädigt. Jedoch ist eine annähernd 16-minütige Bestrahlung für eine einzelne Platte erforderlich, um mit derselben Menge von zu injizierenden Energien in dem Strahlstrom kleiner als 0,75 mA zu bestrahlen, während eine annähernd 6-minütige Bestrahlung für eine einzelne Platte in einem Strahlstrom von 2,0 mA erforderlich ist. Als ein Ergebnis hat der Ionenimplanter eine deutlich geringere Bearbeitungsfähigkeit.
Wie oben beschrieben, würde der Ionenimplanter gemäß dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Notwendigkeit beseitigen, einen Strahlstrom zu verringern, wenn eine hohe Energie in die Vorrichtung zu injizieren ist, um die Elektrisierung des Halbleitersubstrats 1 zu reduzieren oder zu eliminieren. Die Verwendung des Ionenimplanters ermöglicht somit eine Kurzzeitbestrahlung. Als ein Ergebnis hat der Ionenimplanter eine hohe Bearbeitungsfähigkeit.
<Zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel>
Das Folgende beschreibt einen Ionenimplanter gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Jegliche Komponenten, die ähnlich zu denen sind, die in dem vorhergehenden bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben worden sind, werden mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet und detaillierte Beschreibungen der ähnlichen Komponenten werden nach Bedarf weggelassen.
<Konfiguration des Ionenimplanters>
2 ist eine Querschnittsdarstellung, die eine Teilkonfiguration zur Realisierung des Ionenimplanters gemäß dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt.
Wie in 2 gezeigt, sind wenigstens zwei oder mehr Nadelelektroden 6 nahe einer Seitenfläche eines Halbleitersubstrats 1 in einer Richtung entlang Ionenstrahlen 4 angeordnet, das heißt, in einer Dickenrichtung des Halbleitersubstrats 1. Die Nadelelektroden 6 sind an einem Mechanismus 50 befestigt, um einen Abstand X zwischen dem Halbleitersubstrat 1 und den Nadelelektroden 6 frei festlegen zu können. Der Mechanismus 50 ist in der Dickenrichtung des Halbleitersubstrats 1 und zu einer Seite des Halbleitersubstrats 1 bewegbar. Solch eine Konfiguration beseitigt eine Notwendigkeit zum Positionieren der Richtung der Nadelelektroden 6 entlang der Ionenstrahlen 4, das heißt, das Positionieren der Dickenrichtung des Halbleitersubstrats 1. Als ein Ergebnis würde eine elektrische Entladung sicher auftreten, wenn beispielsweise das Halbleitersubstrat 1 dünn ist oder eine nichteinheitliche Dicke hat.
<Drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel>
Das Folgende beschreibt einen Ionenimplanter gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Jegliche Komponenten, die ähnlich zu denen sind, die in den vorhergehenden bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben worden sind, werden mit denselben Bezugszeichen versehen und detaillierte Beschreibungen von ähnlichen Komponenten werden nach Bedarf weggelassen.
<Konfiguration des Ionenimplanters>
3 ist eine Querschnittsdarstellung, die schematisch eine Teilkonfiguration zum Realisieren des Ionenimplanters gemäß dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt.
Wie in 3 gezeigt, ist eine dünne ringförmige Elektrode 7 in der Nähe einer Rückseite eines Halbleitersubstrats 1 angeordnet, das heißt, nahe einer einer Vorderseite des Halbleitersubstrats 1 gegenüberliegenden Seite, wobei die Vorderseite mit Ionenstrahlen 4 bestrahlt wird. Die ringförmige Elektrode 7 ist an einem Mechanismus (nicht gezeigt) befestigt, der in einer Dickenrichtung des Halbleitersubstrats 1 bewegbar ist. Die ringförmige Elektrode 7 ist eine Elektrode, an die eine Erdungsspannung oder eine Vorspannung angelegt wird.
Die ringförmige Elektrode 7, die ringförmig entlang des äußeren Umfangs des Halbleitersubstrats 1 angeordnet ist, würde eine elektrische Entladung an dem gesamten äußeren Umfang des Halbleitersubstrats 1 erzeugen, wenn elektrische Ladungen ungleich über eine Seite des Halbleitersubstrats 1 verteilt sind. Zudem verursacht die ringförmige Elektrode 7 das Auftreten der elektrischen Entladung an der Rückseite des Halbleitersubstrats 1. Folglich würde die elektrische Entladung auftreten lediglich durch Einstellen der Dickenrichtung des Halbleitersubstrats 1, wenn das Halbleitersubstrat 1 eine ungleiche Dicke hat. Dies erzielt eine einfache Ionenimplanterkonfiguration. Zudem ermöglicht dies eine Regulierung eines Abstands X zwischen dem Halbleitersubstrat 1 und der ringförmigen Elektrode.
Die Nadelelektrode des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels oder die Nadelelektroden des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels können in einer Draufsicht um das Halbleitersubstrat 1 angeordnet sein, das heißt, in Draufsicht ringförmig gebildet sein.
Zudem kann die ringförmige Elektrode 7 um das Halbleitersubstrat 1 ausgebildet sein, um in einer Draufsicht teilweise zu fehlen; das heißt, die ringförmige Elektrode 7 kann in einer Draufsicht unterbrochen um das Halbleitersubstrat 1 ausgebildet sein.
<Viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel>
Das Folgende beschreibt einen Ionenimplanter gemäß einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Jegliche Komponenten, die ähnlich zu denen sind, die in den vorhergehenden bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben worden sind, werden mit denselben Bezugszeichen versehen und detaillierte Beschreibungen von ähnlichen Komponenten werden nach Bedarf weggelassen.
<Konfiguration des Ionenimplanters>
4 ist eine Querschnittsdarstellung, die schematisch eine Teilkonfiguration zum Realisieren des Ionenimplanters gemäß dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt.
Wie in 4 gezeigt, ist eine dünne ringförmige Elektrode 7a nahe einer Rückseite eines Halbleitersubstrats 1 angeordnet, das heißt, nahe einer einer Vorderseite des Halbleitersubstrats 1 gegenüberliegenden Seite, wobei die Vorderseite mit Ionenstrahlen 4 bestrahlt wird. Die ringförmige Elektrode 7a ist an einem Mechanismus (nicht gezeigt) befestigt, der in einer Dickenrichtung des Halbleitersubstrats 1 bewegbar ist. Die ringförmige Elektrode 7a ist ausgebildet, um ein spitzes Ende ähnlich einer Nadel aufzuweisen.
Da sie ein spitzes Ende hat, hat die ringförmige Elektrode 7 konzentrierte elektrische Ladungen wie entladen. Folglich ermöglicht dies das Auftreten der elektrischen Entladung mit höherer Sicherheit.
Es wird angemerkt, dass ähnlich den Nadelelektroden bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von ringförmigen Elektroden 7a in einer Richtung, die eine Richtung von der ringförmigen Elektrode 7a zu dem Halbleitersubstrat 1 kreuzt, angeordnet sein kann, das heißt, in einer Richtung entlang der Rückseite des Halbleitersubstrats 1.
Es wird weiter angemerkt, dass die ringförmige Elektrode 7a um das Halbleitersubstrat 1 ausgebildet sein kann, um in einer Draufsicht teilweise zu fehlen; das heißt, die ringförmige Elektrode 7a kann in einer Draufsicht unterbrochen um das Halbleitersubstrat 1 ausgebildet sein.
<Effekte der bevorzugten Ausführungsbeispiele>
Das Folgende erläutert Effekte der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Diese Effekte basieren auf speziellen Konfigurationen, die bei den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert sind. Zudem können diese speziellen Konfigurationen bis zu einem Ausmaß, das ähnliche Effekte erhalten werden, ausgetauscht werden gegen verschiedene spezielle Ausführungsbeispiele, die in der Beschreibung erläutert sind. Des Weiteren kann der Austausch über mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele durchgeführt werden. Das heißt, Kombinationen der einzelnen Konfigurationen, die bei den verschiedenen bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert worden sind, können ähnliche Effekte bewirken.
Gemäß den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen umfasst der Ionenimplanter die Ionenbestrahleinheit und wenigstens eine Elektrode. Hier entspricht das Ionenquellensystem 8 der Ionenbestrahleinheit. Zudem entspricht wenigstens eine der Nadelelektrode 5, der Nadelelektroden 6, der ringförmigen Elektrode 7 und der ringförmigen Elektrode 7a der wenigstens einen Elektrode. Das Ionenquellensystem 8 bestrahlt die Vorderseite des Halbleitersubstrats 1 mit Ionen. Die Nadelelektrode 5 ist an einer Position in der Nähe von wenigstens einer der Rückseite oder Seitenfläche eines Endes des Halbleitersubstrats angeordnet. Die Position ist entladbar zu und von dem Halbleitersubstrat 1. Die Nadelelektrode 5 ist beabstandet zu dem Halbleitersubstrat 1 angeordnet.
Gemäß einer solchen Konfiguration verursacht die Nadelelektrode 5 das Auftreten der elektrischen Entladung nahe des Endes des Halbleitersubstrats 1. Dies reduziert oder beseitigt die Beschädigung des Halbleitersubstrats 1 aufgrund der anormalen elektrischen Entladung durch ein einfaches Verfahren. Zudem ist das Halbleitersubstrat 1 nicht in Kontakt mit der Nadelelektrode 5. Dies reduziert oder beseitigt eine durch die Nadelelektrode 5 verursachte Verunreinigung des Halbleitersubstrats 1 oder eine durch die Nadelelektrode 5 verursachte Beschädigung des Halbleitersubstrats 1.
Verschiedene Konfigurationen, die in der Beschreibung erläutert und anders als die obigen Konfigurationen sind, können nach Bedarf weggelassen werden. Das heißt, die obigen Konfigurationen allein bringen den oben beschriebenen Effekt. Jedoch können die obigen Konfigurationen nach Bedarf zusätzlich wenigstens eine der in der Beschreibung erläuterten verschiedenen Konfigurationen umfassen. Das heißt, die obigen Konfigurationen können zusätzlich die in der Beschreibung erläuterten verschiedenen Konfigurationen aufweisen, die von jenen Konfigurationen ausgenommen sind. Solche eine zusätzlich umfasste Konfiguration bewirkt dennoch ähnlich den oben beschriebenen Effekt.
Gemäß dem oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt ein Abstand zwischen der Nadelelektrode und dem Halbleitersubstrat 1 4,4 mm oder mehr. Solch eine Konfiguration ermöglicht das Auftreten der elektrischen Entladung angemessen unter der Voraussetzung einer Strahlbeschleunigung, unter der das Halbleitersubstrat 1 einfach elektrisiert wird.
Zudem ist gemäß dem oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Nadelelektroden 6 in einer Richtung angeordnet, welche die Richtung von den Nadelelektroden 6 zu dem Halbleitersubstrat 1 kreuzt. Solche eine Konfiguration beseitigt die Notwendigkeit zum Positionieren der Nadelelektroden 6 in der Richtung, welche die Richtung von den Nadelelektroden 6 zu dem Halbleitersubstrat 1 kreuzt. Daher beseitigt das Anordnen der Nadelelektroden 6 in einer Richtung entlang der Ionenstrahlen 4, das heißt, in der Dickenrichtung des Halbleitersubstrats 1, beispielsweise die Notwendigkeit zum Positionieren der Nadelelektroden 6. Folglich würde dies das Auftreten der elektrischen Entladung mit Sicherheit ermöglichen, wenn das Halbleitersubstrat 1 dünn ist oder eine nichteinheitliche Dicke hat. Zudem beseitigt das Anordnen mehrerer ringförmiger Elektroden 7a in einer Richtung entlang der Rückseite des Halbleitersubstrats 1 eine Notwendigkeit zum Positionieren der ringförmigen Elektroden 7a in einer radialen Richtung des Halbleitersubstrats 1.
Des Weiteren ist gemäß dem oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel die ringförmige Elektrode 7 in einer Draufsicht um wenigstens einen Teil des Halbleitersubstrats 1 angeordnet. Gemäß einer solchen Konfiguration würde die Verwendung der ringförmigen Elektrode 7 das Auftreten der elektrischen Entladung in annähernd der gesamten Seitenfläche des Halbleitersubstrats verursachen, wenn die elektrischen Ladungen, die von der Ionenimplantation resultieren, ungleich über die Fläche des Halbleitersubstrats 1 verteilt sind. Zudem tritt die elektrische Entladung in der Rückseite des Halbleitersubstrats 1 auf. Folglich würde die elektrische Entladung lediglich durch Einstellen der Dickenrichtung des Halbleitersubstrats 1 auftreten, wenn das Halbleitersubstrat 1 eine ungleiche Dicke hat. Dies erzielt eine einfache Ionenimplanterkonfiguration. Zudem ermöglicht dies die Regulierung des Abstands X zwischen dem Halbleitersubstrat 1 und der ringförmigen Elektrode 7.
Des Weiteren hat gemäß dem oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel die ringförmige Elektrode 7a ein spitzes Ende in Richtung des Halbleitersubstrats 1. Bei solch einer Konfiguration hat die ringförmige Elektrode 7a, die solch ein spitzes Ende hat, die konzentrierten elektrischen Ladungen wie entladen. Folglich ermöglicht dies das Auftreten der elektrischen Entladung mit höherer Sicherheit.
<Variationen der bevorzugten Ausführungsbeispiele>
Die Materialqualität, das Material, die Größe oder die Form jeder Komponente, die Positionen von Komponenten relativ zueinander oder eine Bedingung zur Realisierung, die in jedem der bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist in allen Aspekten erläuternd und schränkt die vorliegende Erfindung nicht ein. Daher können zahlreiche nicht gezeigte Variationen innerhalb des Bereichs der in der Beschreibung offenbarten Technik angenommen werden. Beispiele von Variationen umfassen Abwandlungen, Ergänzungen und Weglassungen von wenigstens einer Komponente. Ein weiteres Beispiel umfasst das Herausnehmen von wenigstens einer Komponente von wenigstens einem bevorzugten Ausführungsbeispiel und das Kombinieren der herausgenommenen Komponente mit einer weiteren Komponente eines verschiedenen bevorzugten Ausführungsbeispiels.
Zudem, wenn nicht anderweitig widersprochen, kann "eine" Komponente, die in jedem der bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, "eine oder mehrere" Komponenten umfassen. Zusätzlich sind einzelne Komponenten konzeptionelle Einheiten. Eine Komponente kann viele Strukturen enthalten, eine Komponente kann einem Teil einer Struktur entsprechen und viele Komponenten können in einer einzelnen Struktur enthalten sein. Jede Komponente umfasst eine Struktur einer verschiedenen Konfiguration oder einer verschiedenen Form, solang die Struktur der verschiedenen Konfiguration oder der verschiedenen Form dieselbe Funktion erreicht.
Des Weiteren sind die Beschreibungen in der Beschreibung auf irgendeinen Zweck der vorliegenden Technik bezogen. Es ist somit nicht zulässig, dass irgendeine der hierin gegebenen Beschreibungen herkömmliche Techniken ist.
Wenn die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele Beschreibungen über Materialien enthalten, ohne genau spezifiziert zu sein, soll des Weiteren verstanden sein, dass ein Beispiel dieser Materialien Legierungen umfasst, die andere Additive in diesen Materialien enthalten, wenn nicht anderweitig widersprochen.
Während die Erfindung gezeigt und im Detail beschrieben worden ist, ist die vorhergehende Beschreibung in allen Aspekten erläuternd und nicht beschränkend. Es ist daher zu verstehen, dass vielfältige Abwandlungen und Variationen ausgedacht werden können, ohne von dem Rahmen der Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: Halbleitersubstrat
2: Spannauflage
3: Halbleiterelement
4: Ionenstrahl
5: Nadelelektrode
6: Nadelelektrode
7: ringförmige Elektrode
7a: ringförmige Elektrode
8: Ionenquellensystem
9: Massenspektrometersystem
10: Strahlliniensystem
11: Elektronenschauererzeuger
12: Endstation
50: Mechanismus
X: Abstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 62-126538 [0006]

Claims

Ionenimplanter, aufweisend: • eine Ionenbestrahleinheit (8), die zum Bestrahlen einer Vorderseite eines Halbleitersubstrats (1) mit einem Ion eingerichtet ist; und • wenigstens eine Elektrode (5, 6, 7, 7a), die an einer Position in einer Nähe von wenigstens einer der Rückseite und Seitenflächen eines Endes des Halbleitersubstrats (1) angeordnet ist, wobei die Position zu und von dem Halbleitersubstrat (1) elektrisch entladbar ist, wobei wenigstens eine Elektrode beabstandet zu dem Halbleitersubstrat (1) angeordnet ist
Ionenimplanter gemäß Anspruch 1, wobei ein Abstand zwischen der wenigstens einen Elektrode (5, 6, 7, 7a) und dem Halbleitersubstrat (1) 4,4 mm oder weniger beträgt.
Ionenimplanter gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die wenigstens eine Elektrode (6, 7a) eine Vielzahl von Elektroden aufweist, die in einer Richtung angeordnet sind, die eine Richtung von der wenigstens eine Elektrode (6, 7a) zu dem Halbleitersubstrat (1) kreuzt.
Ionenimplanter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die wenigstens eine Elektrode (5, 6, 7, 7a) in einer Draufsicht um wenigstens einen Teil des Halbleitersubstrats (1) angeordnet ist.
Ionenimplanter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die wenigstens eine Elektrode (5, 6, 7, 7a) ein spitzes Ende in Richtung des Halbleitersubstrats (1) hat.