質(zhì)量分析器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種質(zhì)量分析器，所述質(zhì)量分析器的內(nèi)壁上設(shè)有碳化硅層。在所述質(zhì)量分析器內(nèi)壁上增設(shè)一層碳化硅層，由于碳化硅的硬度特別高，在離子束撞擊所述碳化硅時(shí)不容易出現(xiàn)脫落的現(xiàn)象，有效地避免了晶圓被劃傷的危險(xiǎn)。
【專利說(shuō)明】質(zhì)量分析器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體工藝設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及質(zhì)量分析器。

【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體裝置的制造過(guò)程中，離子注入(implantat1n)是半導(dǎo)體進(jìn)行摻雜形成器件摻雜區(qū)域的重要方法，如形成場(chǎng)效應(yīng)器件中的阱區(qū)、溝道區(qū)、源漏區(qū)等等。離子注入是將待摻雜原子(分子)電離，加速到一定能量后注入到晶片特定區(qū)域中，再經(jīng)退火激活達(dá)到摻雜目的。
[0003]如圖1所示，典型的離子注入系統(tǒng)包括用于由可電離源材料產(chǎn)生正電荷離子的離子源10、質(zhì)量分析器11、掃描系統(tǒng)12、平行器13和劑量測(cè)量系統(tǒng)14。所述離子源10產(chǎn)生的離子形成離子束15并沿著預(yù)定的路徑投向注入位置進(jìn)行離子注入，在離子注入的過(guò)程中，所需的離子要求具有固定的電荷-質(zhì)量比，而所述離子源10產(chǎn)生的離子中不僅包含電荷-質(zhì)量比符合要求的離子，可能還會(huì)包括電荷-質(zhì)量比大于所需電荷-質(zhì)量比的離子，電荷-質(zhì)量比小于所需電荷質(zhì)量比的離子和不需要的中性的離子。這些不符合要求和不需要的離子的存在，會(huì)對(duì)離子注入的效果產(chǎn)生影響，因此，在所述離子束15到達(dá)注入位置之前必須將這些不需要的離子去除掉。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中主要采用質(zhì)量分析器11用于分離不同電荷-質(zhì)量比的離子，以確保到達(dá)半導(dǎo)體晶片或其他目標(biāo)的所需要區(qū)域的離子束15的純度。其中，如圖2所示，一種常見的質(zhì)量分析器11的內(nèi)腔為弓形，具體的原理為:所述質(zhì)量分析器11通常設(shè)置有質(zhì)量分析磁體，該質(zhì)量分析磁體會(huì)產(chǎn)生偶極磁場(chǎng)，而相對(duì)于離子電荷的離子質(zhì)量(如電荷-質(zhì)量比)影響離子被靜電場(chǎng)或磁場(chǎng)在軸向和橫向上的加速的角度，所述質(zhì)量分析器11會(huì)有選擇地分離需要和不需要的電荷-質(zhì)量比的離子，不需要的分子重量的離子會(huì)在偶極磁場(chǎng)的作用下偏移到遠(yuǎn)離所述離子束15的位置。
[0005]如圖2所示，所述離子束15進(jìn)入所述質(zhì)量分析器11以后，不同電荷-質(zhì)量比的離子在偶極磁場(chǎng)的作用下發(fā)生不同角度的偏轉(zhuǎn)，又由于所述質(zhì)量分析器11的形狀為弓形，不符合要求的電荷-質(zhì)量比的離子就會(huì)達(dá)到所述質(zhì)量分析器11的內(nèi)壁上而被阻擋，只有符合要求的電荷-質(zhì)量比的離子可以通過(guò)出口而進(jìn)入下游位置。例如，如圖2中所示，不含電荷的中性粒子不受偶極磁場(chǎng)的影響，繼續(xù)沿原先的運(yùn)動(dòng)軌跡直線運(yùn)動(dòng)而打在所述質(zhì)量分析器11中A區(qū)域的內(nèi)壁上；電荷-質(zhì)量比大于所需電荷-質(zhì)量比的離子在偶極磁場(chǎng)的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但由于電荷-質(zhì)量比較大，其偏轉(zhuǎn)的角度太小而被打在所述質(zhì)量分析器11中B區(qū)域的內(nèi)壁上；電荷-質(zhì)量比小于所需電荷-質(zhì)量比的離子在偶極磁場(chǎng)的作用下同樣會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但由于電荷-質(zhì)量比較小，其偏轉(zhuǎn)的角度又過(guò)大而被打在所述質(zhì)量分析器11中C區(qū)域的內(nèi)壁上。
[0006]這些從所述離子束15中偏移出來(lái)的離子都具有比較高的能量，會(huì)以較高的速度打在所述質(zhì)量分析器11的內(nèi)壁上，對(duì)所述質(zhì)量分析器11形成巨大的沖擊力。而所述質(zhì)量分析器11中被不同電荷-質(zhì)量比的離子打到的A區(qū)域、B區(qū)域和C區(qū)域的內(nèi)壁表面為石墨涂層，在這些不同電荷-質(zhì)量比的離子的沖擊下，會(huì)有部分所述石墨涂層發(fā)生脫落，由于所述離子束15運(yùn)行的腔體與進(jìn)行離子注入的工藝腔體之間存在有壓差，在所述壓差的作用下，脫落的石墨會(huì)被帶入到工藝腔體內(nèi)，而工藝腔體內(nèi)的晶圓是在機(jī)臺(tái)的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)的，這些被帶入進(jìn)來(lái)的石墨很容易劃傷晶圓的表面。晶圓一旦開始離子注入的工序，整個(gè)過(guò)程不具有重復(fù)性，所述晶圓一旦在離子注入的過(guò)程中被劃傷，就直接導(dǎo)致整個(gè)劃傷區(qū)域的報(bào)廢，大大降低了產(chǎn)品的質(zhì)量。
[0007]鑒于此，有必要設(shè)計(jì)一種新的質(zhì)量分析器用以解決上述技術(shù)問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種質(zhì)量分析器，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中由于質(zhì)量分析器內(nèi)壁上的石墨層容易被離子束撞擊脫落而進(jìn)入工藝腔體，進(jìn)而劃傷晶圓表面，大大降低產(chǎn)品質(zhì)量的問題。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種質(zhì)量分析器，適于離子注入系統(tǒng)，所述質(zhì)量分析器適于分離離子束中不同電荷-質(zhì)量比的離子，在所述質(zhì)量分析器的內(nèi)壁包括離子撞擊區(qū)域，所述質(zhì)量分析器的內(nèi)壁上設(shè)有一層碳化硅層。
[0010]作為本實(shí)用新型的質(zhì)量分析器的一種優(yōu)選方案，所述碳化硅層位于所述離子撞擊區(qū)域的表面上。
[0011]作為本實(shí)用新型的質(zhì)量分析器的一種優(yōu)選方案，所述碳化硅層的厚度為1.5_?
2.5mmο
[0012]作為本實(shí)用新型的質(zhì)量分析器的一種優(yōu)選方案，所述碳化硅層的厚度為2_。
[0013]作為本實(shí)用新型的質(zhì)量分析器的一種優(yōu)選方案，所述碳化硅層為化學(xué)氣相沉積法制得的碳化硅層。
[0014]作為本實(shí)用新型的質(zhì)量分析器的一種優(yōu)選方案，所述質(zhì)量分析器內(nèi)壁與所述碳化硅層之間還設(shè)有一層保護(hù)層。
[0015]作為本實(shí)用新型的質(zhì)量分析器的一種優(yōu)選方案，所述保護(hù)層為石墨涂層。
[0016]如上所述，本實(shí)用新型的質(zhì)量分析器，具有以下有益效果:在所述質(zhì)量分析器內(nèi)壁上增設(shè)一層碳化硅層，由于碳化硅的硬度特別高，在離子束撞擊所述碳化硅時(shí)不容易出現(xiàn)脫落的現(xiàn)象，有效地避免了晶圓被劃傷的危險(xiǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1顯示為現(xiàn)有技術(shù)中離子注入系統(tǒng)的示意圖。
[0018]圖2顯示為現(xiàn)有技術(shù)中離子束在質(zhì)量分析器中運(yùn)行的示意圖。
[0019]圖3顯示為本實(shí)用新型實(shí)施例一中提供的質(zhì)量分析器分離不同電荷-質(zhì)量比的離子的示意圖。
[0020]圖4顯示為本實(shí)用新型實(shí)施例一中提供的質(zhì)量分析器內(nèi)壁表面設(shè)有碳化硅層的示意圖。
[0021]圖5顯示為本實(shí)用新型實(shí)施例二中提供的質(zhì)量分析器分離不同電荷-質(zhì)量比的離子的示意圖。
[0022]圖6顯示為本實(shí)用新型實(shí)施例二中提供的質(zhì)量分析器內(nèi)壁表面設(shè)有碳化硅層的石墨涂層的示意圖。
[0023]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0024]10離子源
[0025]11質(zhì)量分析器
[0026]12掃描系統(tǒng)
[0027]13平行器
[0028]14劑量測(cè)量系統(tǒng)
[0029]15離子束
[0030]21質(zhì)量分析器
[0031]22離子束
[0032]23碳化硅層
[0033]24質(zhì)量分析器的內(nèi)壁
[0034]25保護(hù)層
[0035]d碳化硅層的厚度

【具體實(shí)施方式】
[0036]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本實(shí)用新型還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本實(shí)用新型的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0037]請(qǐng)參閱圖3至圖6。須知，本說(shuō)明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說(shuō)明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本實(shí)用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實(shí)用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說(shuō)明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語(yǔ)，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實(shí)用新型可實(shí)施的范疇。
[0038]實(shí)施例一
[0039]請(qǐng)參閱圖3至圖4，本實(shí)用新型提供一種質(zhì)量分析器，適于離子注入系統(tǒng)，所述質(zhì)量分析器21適于分離離子束22中不同電荷-質(zhì)量比的離子，所述質(zhì)量分析器21的內(nèi)壁24包括離子撞擊區(qū)域，所述離子撞擊區(qū)域?yàn)樗霰环蛛x出所述離子束22的離子撞擊在所述質(zhì)量分析器21的部分內(nèi)壁上的區(qū)域，所述質(zhì)量分析器21的內(nèi)壁24上設(shè)有一層碳化硅層23。
[0040]請(qǐng)參閱圖3，當(dāng)所述離子束22進(jìn)入所述質(zhì)量分析器21內(nèi)以后，在所述質(zhì)量分析器21產(chǎn)生的偶極磁場(chǎng)的作用下，不同電荷-質(zhì)量比的離子會(huì)發(fā)生不同角度的偏轉(zhuǎn)。符合工藝要求的電荷-質(zhì)量比的離子會(huì)穿過(guò)所述質(zhì)量分析器21，而其他的離子則會(huì)被從所述離子束22中分離出來(lái)而被所述質(zhì)量分析器21的內(nèi)壁24所阻擋，如圖3所示，被分離出所述離子束22的離子會(huì)撞擊在所述質(zhì)量分析器21的內(nèi)壁24上的D區(qū)域，所述D區(qū)域即為所述離子撞擊區(qū)域。由于所述離子束22具有較高的能量，被分離出來(lái)的離子會(huì)以較高的速度撞擊在所述質(zhì)量分析器21的內(nèi)壁上，導(dǎo)致所述質(zhì)量分析器21的內(nèi)壁24表面上的物質(zhì)發(fā)生脫落的現(xiàn)象。為了避免類似現(xiàn)象的發(fā)生，本實(shí)施例中在所述質(zhì)量分析器21的內(nèi)壁24上沉積一層碳化硅層23。所述碳化硅層23可以沉積在整個(gè)所述質(zhì)量分析器21的內(nèi)壁24上，也可以僅僅沉積在所述離子撞擊區(qū)域內(nèi)的所述質(zhì)量分析器21的內(nèi)壁24上。優(yōu)選地，如圖3所示，本實(shí)施例中，所述碳化硅23沉積在所述離子撞擊區(qū)域內(nèi)的所述質(zhì)量分析器21的內(nèi)壁24上。由于碳化硅具有較大的硬度，在受到?jīng)_擊作用力時(shí)不容易發(fā)生脫落。
[0041 ] 請(qǐng)參閱圖4，在所述質(zhì)量分析器21的內(nèi)壁24上所沉積的碳化硅層23的厚度d不能太厚，也不能太薄，如果所述碳化硅層23的厚度太厚，會(huì)使得沉積工藝比較困難，沉積的所述碳化硅層23不容易與所述質(zhì)量分析器21的內(nèi)壁24結(jié)合在一起，容易從所述質(zhì)量分析器21的內(nèi)壁24上脫落；如果所述碳化硅層23的厚度太薄，所述碳化硅層23的硬度不夠大，在所離子的撞擊下容易被撞擊脫落。優(yōu)選的，所述碳化娃層23的厚度d為1.5mm?2.5mm,更為優(yōu)選地，所述碳化娃層23的厚度d為2mm。
[0042]具體的，所述碳化娃層23是通過(guò)化學(xué)氣相沉積法(CVD, Chemical vapordeposit1n)沉積在所述質(zhì)量分析器21的內(nèi)壁24上的?；瘜W(xué)氣相沉積法是現(xiàn)有技術(shù)中比較成熟的一種鍍膜工藝，使用化學(xué)氣相沉積法將所述碳化硅層23沉積在所述質(zhì)量分析器21的內(nèi)壁24上，可以使得所述碳化硅層23的表面更光滑，使得所述碳化硅層23與所述質(zhì)量分析器21的內(nèi)壁24的結(jié)合力更強(qiáng)。
[0043]實(shí)施例二
[0044]請(qǐng)參閱圖5至圖6，本實(shí)施例中還提供一種質(zhì)量分析器21，所述質(zhì)量分析器21的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一中所述的質(zhì)量分析器21的結(jié)構(gòu)大致相同，二者的不同在于:本實(shí)施例中的所述質(zhì)量分析器21的內(nèi)壁24與所述碳化硅層23之間還可以設(shè)有一層保護(hù)層25。
[0045]具體的，當(dāng)所述碳化硅層23僅僅沉積于所述離子撞擊區(qū)域內(nèi)的所述質(zhì)量分析器21的內(nèi)壁24上，所述保護(hù)層25可以如圖5所示的僅僅設(shè)置于所述離子撞擊區(qū)域內(nèi)的所述質(zhì)量分析器21的內(nèi)壁與所述碳化硅層23之間，也可以選擇性的沉積在所述離子撞擊區(qū)域以外的所述質(zhì)量分析器21的內(nèi)壁24上，甚至沉積于所述質(zhì)量分析器21的整個(gè)內(nèi)壁上。優(yōu)選地，所述保護(hù)層25沉積于所述離子撞擊區(qū)域內(nèi)的所述質(zhì)量分析器21的內(nèi)壁24上。由于所述質(zhì)量分析器21的內(nèi)壁24 —般都為金屬材料，在所述質(zhì)量分析器21的內(nèi)壁24與所述碳化硅層23之間設(shè)置所述保護(hù)層25，可以在所述碳化硅層23意外脫落后，防止所述離子束22將所述質(zhì)量分析器21的內(nèi)壁24上的金屬材料進(jìn)一步剝離，避免了對(duì)后續(xù)工藝腔體造成金屬污染和對(duì)晶圓造成更嚴(yán)重的劃傷損害。
[0046]具體的，所述保護(hù)層25優(yōu)選為石墨涂層。將所述保護(hù)層25選為石墨涂層，是由于所述石墨涂層與所述碳化硅層23具有較好的結(jié)合性，在所述石墨涂層上沉積的所述碳化硅層23結(jié)合性更好，在外力的作用下更不容易脫落。
[0047]請(qǐng)參閱圖6，在所述保護(hù)層25上所沉積的碳化硅層23的厚度d不能太厚，也不能太薄，如果所述碳化硅層23的厚度太厚，會(huì)使得沉積工藝比較困難，沉積的所述碳化硅層23不容易與所述保護(hù)層25結(jié)合在一起，容易從所述保護(hù)層25上脫落；如果所述碳化硅層23的厚度太薄，所述碳化硅層23的硬度不夠大，在所離子的撞擊下容易被撞擊脫落。優(yōu)選的，所述碳化娃層23的厚度d為1.5mm?2.5mm,更為優(yōu)選地,所述碳化娃層23的厚度d為2mm ο
[0048]具體的，所述碳化娃層23是通過(guò)化學(xué)氣相沉積法(CVD，Chemical vapordeposit1n)沉積在所述保護(hù)層25的表面上的。化學(xué)氣相沉積法是現(xiàn)有技術(shù)中比較成熟的一種鍍膜工藝，使用化學(xué)氣相沉積法將所述碳化硅層23沉積在所述保護(hù)層25的表面上，可以使得所述碳化硅層23的表面更光滑，使得所述碳化硅層23與所述保護(hù)層25的結(jié)合力更強(qiáng)。
[0049]綜上所述，本實(shí)用新型提供一種質(zhì)量分析器，在所述質(zhì)量分析器內(nèi)壁上增設(shè)一層碳化硅層，由于碳化硅的硬度特別高，在離子束撞擊所述碳化硅時(shí)不容易出現(xiàn)脫落的現(xiàn)象，有效地避免了晶圓被劃傷的危險(xiǎn)。
[0050]上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種質(zhì)量分析器，適于離子注入系統(tǒng)，所述質(zhì)量分析器適于分離離子束中不同電荷-質(zhì)量比的離子，在所述質(zhì)量分析器的內(nèi)壁包括離子撞擊區(qū)域，其特征在于，所述質(zhì)量分析器的內(nèi)壁上設(shè)有一層碳化娃層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)量分析器，其特征在于:所述碳化硅層位于所述離子撞擊區(qū)域的表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)量分析器，其特征在于:所述碳化硅層的厚度為1.5_?2.Smnin
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的質(zhì)量分析器，其特征在于:所述碳化硅層的厚度為2_。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)量分析器，其特征在于:所述碳化硅層為化學(xué)氣相沉積法制得的碳化硅層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)量分析器，其特征在于:所述質(zhì)量分析器內(nèi)壁與所述碳化硅層之間還設(shè)有一層保護(hù)層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的質(zhì)量分析器，其特征在于:所述保護(hù)層為石墨涂層。
【文檔編號(hào)】H01J37/317GK204155901SQ201420600621
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】許飛, 汪東, 李楠, 秦斌, 於鵬飛 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(北京)有限公司