本發(fā)明涉及離子注入技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種離子注入機的靶盤裝置。

背景技術(shù)：

離子注入機是集成電路制造工序中的關(guān)鍵設(shè)備，離子注入就是將所要注入的元素進行電離，并將正離子分離和加速，形成具有數(shù)萬電子伏特的高能離子流，轟擊工件表面，離子因動能很大，被打入表層內(nèi)，其電荷被中和，成為置換原子或晶格間的填隙原子，被留于表層中，使材料的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)、性能產(chǎn)生變化。離子注入相比于常規(guī)熱摻雜工藝，可對注入劑量、注入角度、注入深度、橫向擴散等方面進行精確的控制。因此，離子注入機廣泛用于摻雜工藝中，已成為集成電路制造工藝中必不可少的關(guān)鍵裝備。

離子注入機中離子源發(fā)射出的離子經(jīng)過中間環(huán)節(jié)的加速處理進入靶盤裝置中轟擊待加工晶圓表面，完成離子注入的工藝。為了高效地對待加工晶圓進行離子注入，就要求入射離子的寬度范圍大于晶圓的面積，這樣才能在一次注入工藝中，對晶圓表面進行有效的離子注入。隨著半導(dǎo)體工藝制造技術(shù)進入12寸甚至更大硅片尺寸，為了適應(yīng)更大尺寸的硅片或者其他晶圓，離子注入技術(shù)中出現(xiàn)了掃描范圍較大的寬束掃描，并且逐漸成為注入機的主流技術(shù)。

在寬束掃描進行離子注入過程中，由于束流寬度大于待加工晶圓寬度，故會有未注入待加工晶圓的高能離子束轟擊在靶盤裝置的后壁或其他部件上，高能量的離子轟擊之后，被轟擊的部件會產(chǎn)生金屬離子或者其他顆粒，從而對待加工的晶圓產(chǎn)生顆粒、金屬玷污，從而使得待加工晶圓在離子注入的過程中被二次污染，損壞離子注入工藝的效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種離子注入機的靶盤裝置，放置硅片的靶盤面積小于硅片面積，同時在靶臺后面放置石墨電極，并在其上施加一定電壓，對轟擊在其上的束流進行減速，從而避免高能離子束轟擊靶盤裝置的其他部件，產(chǎn)生二次污染離子和轟擊產(chǎn)生的顆粒。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種離子注入機的靶盤裝置，包括靶盤平臺和支撐架，支撐架的上端安裝所述靶盤平臺，用于放置待加工晶圓，高能離子束進入所述靶盤裝置，入射在待加工晶圓上，實現(xiàn)離子注入工藝，其中，還包括石墨電極單元和供電單元，所述支撐架的下端安裝石墨電極單元，所述石墨電極單元為中空結(jié)構(gòu)，包括石墨電極和中空區(qū)域ⅰ，所述石墨電極和所述供電單元連接，所述中空區(qū)域ⅰ的面積小于待加工晶圓的面積，所述石墨電極的面積加上所述中空區(qū)域ⅰ的面積大于高能離子束的入射面積，所述待加工晶圓和中空區(qū)域ⅰ的中心位于平行于高能離子束入射方向的同一條直線上；當高能離子束入射到靶盤平臺上的待加工晶圓上進行離子注入時，所述供電單元對石墨電極施加電壓，產(chǎn)生和高能離子束運動形成的電場方向相反的電場，減小入射到待加工晶圓以外的高能離子束的運動速度。

進一步地，所述待加工晶圓、靶盤平臺、中空區(qū)域ⅰ和石墨電極單元的中心位于平行于高能離子束入射方向的同一條直線上。

進一步地，所述靶盤平臺為矩形，所述石墨電極單元為中空結(jié)構(gòu)的矩形，且中空區(qū)域ⅰ的矩形面積小于待加工晶圓的面積，所述石墨電極的面積加上所述中空區(qū)域ⅰ的面積大于高能離子束的入射面積。

進一步地，所述靶盤平臺為圓形，所述石墨電極為環(huán)形結(jié)構(gòu)，且石墨電極的內(nèi)徑小于待加工晶圓的半徑，所述石墨電極的面積加上所述中空區(qū)域ⅰ的面積大于高能離子束的入射面積。

進一步地，所述靶盤平臺的面積小于待加工晶圓的面積。

進一步地，所述靶盤平臺和石墨電極中間安裝屏蔽單元，所述屏蔽單元為中空結(jié)構(gòu)，包括中空區(qū)域ⅱ和屏蔽區(qū)域，所述中空區(qū)域ⅱ和中空區(qū)域ⅰ的面積相同并且中心位于平行于高能離子束入射方向的同一條直線上，所述中空區(qū)域ⅱ的面積加上屏蔽區(qū)域的面積大于待加工晶圓的面積。

進一步地，所述屏蔽區(qū)域為多孔的接地電極。

進一步地，所述接地電極為石墨電極。

進一步地，所述靶盤平臺的四周安裝電子槍，所述屏蔽區(qū)域為電子槍噴射的電子區(qū)域。

本發(fā)明的有益效果為：放置硅片的靶盤面積小于硅片面積，同時在靶臺后面放置石墨電極，并在其上施加一定電壓，對轟擊在其上的束流進行減速，從而避免高能離子束轟擊靶盤裝置的其他部件，產(chǎn)生二次污染離子和轟擊產(chǎn)生的顆粒。同時，在靶盤平臺和石墨電極中間安裝屏蔽單元，避免石墨電極產(chǎn)生的電場影響到高能離子束在待加工晶圓上的注入均勻性。高能離子束轟擊在石墨電極上不會產(chǎn)生金屬離子污染物，降低了對離子注入工藝產(chǎn)生的影響。

附圖說明

圖1為實施例1中一種離子注入機的靶盤裝置的剖面圖。

圖2為實施例2中一種離子注入機的靶盤裝置的剖面圖。

圖中：1高能離子束，2靶盤平臺，3待加工晶圓，4石墨電極，5中空區(qū)域ⅰ，6屏蔽區(qū)域，8中空區(qū)域ⅱ，9支撐架。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做進一步的詳細說明。

本發(fā)明提供的一種離子注入機的靶盤裝置，包括靶盤平臺和支撐架，支撐架的上端安裝靶盤平臺，用于放置待加工晶圓，高能離子束進入靶盤裝置，入射在待加工晶圓上，實現(xiàn)離子注入工藝，其中，還包括石墨電極單元和供電單元，支撐架的下端安裝石墨電極，石墨電極單元為中空結(jié)構(gòu)，包括石墨電極和中空區(qū)域ⅰ，石墨電極和供電單元連接，中空區(qū)域ⅰ的面積小于待加工晶圓的面積，石墨電極的面積加上中空區(qū)域ⅰ的面積大于高能離子束的入射面積，待加工晶圓和中空區(qū)域ⅰ的中心位于平行于高能離子束入射方向的同一條直線上。當靶盤平臺為矩形，石墨電極單元為中空結(jié)構(gòu)的矩形，且中空區(qū)域ⅰ的矩形面積小于待加工晶圓的面積，石墨電極的面積加上中空區(qū)域ⅰ的面積大于高能離子束的入射面積。當靶盤平臺為圓形時，石墨電極為環(huán)形結(jié)構(gòu)，且石墨電極的內(nèi)徑小于待加工晶圓的半徑，石墨電極的面積加上中空區(qū)域ⅰ的面積大于高能離子束的入射面積。無論待加工晶圓和靶盤平臺的形狀如何，中空區(qū)域ⅰ的面積均小于待加工晶圓的面積，石墨電極的面積加上中空區(qū)域ⅰ的面積均大于高能離子束的入射面積。

因為高能離子束的入射范圍大于待加工晶圓的面積，在高能離子束進行注入的時候，必然會有一部分高能離子束不能注入到待加工晶圓的表面，這些高能離子束就會轟擊靶盤裝置的其他部件，而靶盤裝置中的其他部件大多是由金屬制成，高能離子束轟擊金屬表面會產(chǎn)生金屬離子，且轟擊過程會產(chǎn)生顆粒，造成靶盤裝置的二次污染。在待加工晶圓的下方放置中空結(jié)構(gòu)的石墨電極單元，可以保證高能離子束在對待加工晶圓進行離子注入的時候，多余的高能離子束在石墨電極產(chǎn)生的電場中進行減速，不會轟擊在靶盤裝置的其他部件上。同時，石墨電極為中空結(jié)構(gòu)，既能節(jié)省石墨電極的用料，又能避免石墨電極產(chǎn)生的電場影響到入射在待加工晶圓上的高能離子束的能量。

當高能離子束入射到靶盤平臺上的待加工晶圓上進行離子注入時，供電單元對石墨電極施加電壓，產(chǎn)生和離子束運動形成的電場方向相反的電場，減小入射到待加工晶圓以外的高能離子束的入射速度。其中，高能離子束為帶正電的離子時，供電單元對石墨電極施加正電壓；高能離子束為帶負電的離子時，供電單元對石墨電極施加負電壓。

靶盤平臺和石墨電極單元中間安裝屏蔽單元，屏蔽單元為中空結(jié)構(gòu)，包括中空區(qū)域ⅱ和屏蔽區(qū)域，中空區(qū)域ⅱ和中空區(qū)域ⅰ的面積相同并且中心位于平行于高能離子束入射方向的同一條直線上，中空區(qū)域ⅱ的面積加上屏蔽區(qū)域的面積大于待加工晶圓的面積。屏蔽區(qū)域可以為多孔的接地的石墨電極；靶盤平臺的四周還可以安裝電子槍，屏蔽區(qū)域為電子槍噴射的電子區(qū)域。

石墨電極產(chǎn)生的電場減小了高能離子束的速度，并且中空區(qū)域ⅰ的面積小于待加工晶圓的面積，因此，入射在待加工晶圓邊緣的高能電子束的速度會受到影響，從而造成待加工晶圓離子注入不均勻的缺陷。因此需要消除石墨電極對待加工晶圓的入射范圍內(nèi)的高能離子束的影響。靶盤平臺和石墨電極單元的中間安裝屏蔽單元，屏蔽單元中的中空區(qū)域ⅱ對應(yīng)中空區(qū)域ⅰ，這一區(qū)域入射的高能離子束注入待加工晶圓中，中空區(qū)域ⅱ的面積加上屏蔽區(qū)域的面積略大于待加工晶圓的面積，并且和石墨電極構(gòu)成電容，避免石墨電極產(chǎn)生的電場影響到入射在待加工晶圓邊緣的高能離子束。

為了進一步解釋本發(fā)明，下面以具體實施例對本發(fā)明做進一步解釋。

實施例1

本實施例中待加工晶圓3為硅片。

如圖1所述，一種離子注入機的靶盤裝置，包括靶盤平臺2、支撐架9、石墨電極單元和供電單元(圖中未示)，支撐架9的上端安裝靶盤平臺2，用于放置硅片3，硅片3為圓形，和靶盤平臺2為矩形，高能離子束1進入靶盤裝置，入射在硅片上，實現(xiàn)離子注入工藝，支撐架的下端安裝石墨電極單元，石墨電極單元為中空結(jié)構(gòu)的矩形，包括中空區(qū)域ⅰ5和石墨電極4，且中空區(qū)域ⅰ5的矩形面積小于待加工晶圓3的面積，石墨電極4的面積加上中空區(qū)域ⅰ5的面積大于高能離子束1的入射面積。硅片3、靶盤平臺2和中空區(qū)域ⅰ5中心位于平行于高能離子束1入射方向的同一條直線上。

當高能離子束入射到靶盤平臺上的硅片上進行離子注入時，供電單元對石墨電極施加電壓，產(chǎn)生和離子束運動形成的電場方向相反的電場，當入射到硅片以外的高能離子束繼續(xù)運動時，石墨電極產(chǎn)生的電場降低其運動速度，防止高能離子束轟擊靶盤裝置的其他部件，產(chǎn)生污染的金屬離子。其中，高能離子束為帶正電的離子時，供電單元對石墨電極施加正電壓；高能離子束為帶負電的離子時，供電單元對石墨電極施加負電壓。

實施例2

如圖2所示，一種離子注入機的靶盤裝置，包括靶盤平臺2、支撐架9、石墨電極單元、供電單元(圖中未示出)和屏蔽單元。支撐架9的上端安裝靶盤平臺2，用于放置待加工晶圓3，待加工晶圓3和靶盤平臺2均為圓形，高能離子束1進入靶盤裝置，入射在待加工晶圓3上，實現(xiàn)離子注入工藝，支撐架9的下端安裝石墨電極單元，石墨電極單元包括中空區(qū)域ⅰ5和環(huán)形石墨電極4，且環(huán)形石墨電極的內(nèi)徑小于待加工晶圓的半徑，石墨電極的面積加上中空區(qū)域ⅰ的面積大于高能離子束的入射面積。靶盤平臺2和石墨電極單元中間安裝屏蔽單元，屏蔽單元為中空結(jié)構(gòu)，包括中空區(qū)域ⅱ7和屏蔽區(qū)域6，中空區(qū)域ⅱ7和中空區(qū)域ⅰ5的面積相同，中空區(qū)域ⅱ7的面積加上屏蔽區(qū)域6的面積大于待加工晶圓3的面積，待加工晶圓3、靶盤平臺2、中空區(qū)域ⅰ5和中空區(qū)域ⅱ7的面積的中心位于平行于高能離子束入射方向的同一條直線上。

屏蔽區(qū)域可以為多孔接地的石墨電極；將石墨電極產(chǎn)生的電場在待加工晶圓邊緣的影響降到最低。靶盤平臺的四周還可以安裝電子槍，屏蔽區(qū)域為電子槍噴射的電子區(qū)域，通過電阻噴射區(qū)來屏蔽石墨電極產(chǎn)生的電場對待加工晶圓邊緣離子注入工藝的影響。

當高能離子束入射到靶盤平臺上的待加工晶圓上進行離子注入時，供電單元對石墨電極施加電壓，產(chǎn)生和離子束運動形成的電場方向相反的電場，當入射到待加工晶圓以外的高能離子束繼續(xù)運動時，石墨電極產(chǎn)生的電場降低其運動速度，防止高能離子束轟擊靶盤裝置的其他部件，產(chǎn)生二次污染離子和轟擊產(chǎn)生的顆粒。同時，屏蔽區(qū)域屏蔽了石墨電極產(chǎn)生的電場對待加工晶圓邊緣離子注入工藝的影響。

本實施例中的離子注入機的靶盤裝置既能避免多余的高能離子束轟擊靶盤裝置的其他部件，產(chǎn)生二次污染離子和轟擊產(chǎn)生的顆粒，也能保證高能離子束均勻地入射到待加工晶圓表面。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述實施例并非用于限制本發(fā)明的專利保護范圍，因此凡是運用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。