离子注入机结构构造课件

单元五：掺杂子任务2：离子注入设备单元五：离子注入机结构构造离子注入机是实现注入掺杂的关键设备，不象扩散技术，每种杂质都必需单独配备一套扩散系统，而一台注入机可进行多种不同离子的注入；扩散一次可同时对几十乃至几百个硅晶片进行掺杂，而离子注入是一个一个逐点扫描注入的。离子注入机结构构造离子注入机示意图离子源分析磁体加速管粒子束等离子体工艺腔吸出组件扫描盘离子注入机示意图离子源分析磁体加速管粒子束等离子体工艺腔吸出（1）离子源

产生注入用离子的设备原理：利用电子放电使气态离子源材料电离，产生离子浓度很高的等离子体，然后用一负偏压（吸极）将正离子从等离子体中吸出来成为一束离子流。源材料：选择广泛，可以是任何一种能电离的单质或化合物，优先选用气态源，如砷烷，磷烷等。（1）离子源（2）质量分析器

从离子源出来的离子束一般包含有几种离子，而需要注入的仅仅是其中一种，因此需要通过分析器将所需要的离子准确地筛选出来。（2）质量分析器分析器以磁分析器居多，在分析器中常用600或900扇形磁铁；原理基于运动电荷在磁场中所受到的洛仑兹力使粒子运动轨迹发生弯曲的动力学理论，当粒子垂直于磁场方向进入两块扇形磁极所形成的磁场中，可求出运动轨迹弯曲的曲率半径为：分析器以磁分析器居多，在分析器中常用600或900扇形磁铁；根据上式，可见，在一定的磁场和引入电压下，把出口狭缝放在适当位置，只有质荷比（M/j）符合上述式子的离子才能通过，而其它离子则无法通过，从而达到分选离子的目的。(3)加速器离子能量在离子注入中是一个主要参量。离子束是通过一个具有分段加速势的长管道来获得所需要的能量的。根据上式，可见，在一定的磁场和引入电压下，把出口狭缝放在适当加速管100MW100MW100MW100MW100MW0kV+100kV+80kV+20kV+40kV+60kV+100kV粒子束粒子束至工艺腔电极来自分析磁体加速管100MW100MW100MW100MW1加速方式：先加速，后分析前后加速，中间分析其中以第二种方式较为常用。加速方式：（4）偏束器

原因：由于系统中还有还有未排除的空气原子，离子在管道中高速运动时，就有可能和空气原子发生碰撞，从而发生电荷交换，离子将电荷传递给空气原子，而呈电中性，中性的离子对于掺杂是没有作用的，必须将其去除。通过偏束器即可实现这一点。原理：用一静电极板使加速后的离子偏转一小角度（约为50）后再进入靶室，中性束因不受电场影响仍沿原方向直线前进而截留。（4）偏束器（5）扫描器

离子束流截面积较小，约在“平方毫米”数量级，且中间密度大，周围密度小，这样的离子束流根本无法使用，扫描就是使离子在整个靶片上均匀注入而采用的一种措施。（5）扫描器扫描方式：靶片静止，离子束在X、Y两方向上作电扫描；离子束在Y方向上作电扫描，靶在X、Y方向上作机械运动；离子束不扫描，完全由靶片的机械运动实现全机械扫描；以前两种扫描方式较为普遍；扫描方式：（6）工作室室内有安装靶片的样品架，样品架上备有对靶片进行加热或冷却的装置；并与电荷积分仪相连以检测注入剂量，必要时样