专利名称：离子注入装置用石墨部件及离子注入装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种集成电路加工制造装置，尤其涉及一种用于离子注入装置用石墨部件及离子注入装置。
背景技术：
在加工半导体器件的过程中，其中一个步骤是采用离子注入的方式向半导体衬底中注入杂质元素，所述半导体衬底的材料例如是硅、碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)或氮化镓 (GaN)等材质。请参考图1，其为现有技术中离子注入装置的结构示意图。该离子注入装置10是用于将希望的杂质元素电离，并将电离后的元素加速至设定能量，且使加速后的元素撞击半导体衬底。如图1所示，所述离子注入装置10包括轨道管壁110和设置于管壁轨道110中提供注入离子的离子源11、用于引出产生的离子的引出电极(Extraction Electrode) 12、用于从引出的离子中选择希望的离子的分离电磁体13、用于加速离子的加速电极14、以及用于使加速离子偏转的偏转电极15，以及离子源终止器17 (Beam Mop)，所述离子源终止器前方设置有晶圆16。图1中虚线方向20表示注入离子的运动方向。组成离子注入装置的每一部件的材料均要求具有优异的耐热性和优异的导热性， 因此在离子注入装置中，在离子行经过程中需要用到大量的石墨来改变离子的方向和形状，例如，轨道管壁、以及设置于所述轨道管壁内部的离子源控制电极和离子源终止器等都需要使用石墨材料，业界也将这些使用石墨材料的部件称为石墨部件。尤其在大电流的离子注入机台中，由于制程上的需要在后段有一块需要加高压(0-20KV)的石墨，大量的离子会由于负压而打在石墨表面。在实际生产过程中在机台连续工作大于三天时，石墨会产生大量的击穿，从而导致机台损坏或者激起大量的杂质，以至于很多机台不能运行产品。现在离子注入使用石墨基本上都是碳含量高于95%的高纯度石墨，石墨间电压小于5KV每厘米就满足要求。但由于在高温条件下碳和硼离子会发生化学反应生成B4C, B4C 是一种热电效应非常强的物质，当在高温高压下，在B4C物质表面聚集大量的离子从而产生放电，导致击穿。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是，提供一种用于离子注入装置的石墨部件，通过在其表面覆盖一层多晶硅，从而高速运动的离子打在多晶硅层，而非打在石墨材质上，从而避免注入离子与石墨产生热电效应较强的物质，从而保护离子注入装置，提高石墨部件进而离子注入装置的使用寿命。为解决上述问题，本实用新型提供一种离子注入装置用石墨部件，所述石墨部件表面覆盖有多晶硅层。进一步的，所述多晶硅层的厚度为Imm 2mm。[0010]本实用新型还提供一种离子注入装置，用于对晶圆进行离子注入，包括离子源和上述石墨部件，所述石墨部件包括轨道管壁、以及设置于所述轨道管壁内部的离子源控制电极和离子源终止器；其中所述离子源设置于轨道管壁中沿注入离子运动方向的起始端，包含需要注入的杂质元素的离子；所述离子源控制电极，沿注入离子运动方向位于所述离子源的前方；所述离子源终止器设置于轨道管壁中沿注入离子运动方向的终止端，所述离子源终止器上固定所述晶圆。进一步的，所述离子源控制电极沿注入离子运动方向向前依次包括引出电极、分离电磁极、加速电极以及偏转电极。进一步的，所述多晶硅层的厚度为Imm 2mm。综上所述，本实用新型中所述石墨部件表面形成有多晶硅层，各种注入离子(如 BF3, AsH3, PH3)经过高温高压下均不会和多晶硅发生化学反应，并且多晶硅也不是热电性物质，故当有注入离子到达石墨部件时，注入离子也只会注入多晶硅层里面，从而不能和石墨接触，不会产生热电效应非常强的物质，可避免离子大量聚集放电，防止击穿损坏离子注入装置，延长石墨部件的使用寿命。
图1为现有技术中离子注入装置的结构示意图；图2为本实用新型一实施例中离子注入装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本实用新型的内容作进一步说明。当然本实用新型并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本实用新型的保护范围内。其次，本实用新型利用示意图进行了详细的表述，在详述本实用新型实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本实用新型的限定。本实用新型的核心思想是提供一种用于离子注入装置的石墨部件，其表面覆盖有多晶硅层，从而注入离子在离子注入装置中移动过程中，未打入晶圆表面的注入离子能够打在石墨部件表面的多晶硅层，而非打在石墨部件的石墨材质上，从而避免注入离子与石墨产生热电效应较强的物质，从而保护了离子注入装置，提高了石墨部件进而离子注入装置的使用寿命。图2为本实用新型一实施例中石墨部件的结构示意图。如图2所示，本实用新型所述离子注入装置用石墨部件100，包括轨道管壁210以及设置于所述轨道管壁210内部的离子源控制电极(图中标示)和离子源终止器211，所述石墨部件100表面覆盖有多晶硅层 101。各种注入离子(如BF3, AsH3, PH3)经过高温高压下均不和多晶硅发生化学反应，并且多晶硅也不是热电性物质，所以石墨部件的表面(尤其在正面和中间)添加一层多晶硅层， 当有注入离子到达石墨部件时，注入离子也只会注入多晶硅层里面，从而不能和石墨接触， 不会产生热电效应非常强的物质，避免离子大量聚集放电，导致击穿损坏离子注入装置，延长离子注入装置的使用寿命。其中，所述多晶硅层的厚度优选为Imm 2mm。所述多晶硅层可采用电镀或等离子体溅射(plasma)的方法形成。上述多晶硅的厚度易于形成且足够阻止注入离子打入石墨部件的石墨材质中。图3为本实用新型一实施例中离子注入装置的结构示意图，如图3所示，本实用新型还提供一种离子注入装置200，用于对晶圆300进行离子注入，包括离子源201和上述的石墨部件，所述石墨部件包括轨道管壁210、以及设置于所述轨道管壁210内部的离子源控制电极和离子源终止器211。其中所述离子源201设置于轨道管壁210中沿注入离子的运动方向30的起始端， 包含需要注入的杂质元素的离子；所述杂质元素的离子为BF3、AsH3或PH3。所述离子源控制电极，沿注入离子的运动方向30位于所述离子源201的前方；所述离子源控制电极沿注入离子运动方向30向前依次包括引出电极203、分离电磁极205、加速电极207以及偏转电极209。所述离子源终止器211设置于轨道管壁210中沿注入离子运动方向30的终止端， 所述离子源终止器211上固定所述晶圆300。从图3中可以离子注入装置中设置的石墨部件有所述离子源控制电极，包括引出电极203、分离电磁极205、加速电极207以及偏转电极209，以及离子终止器211，上述部件均在覆盖有多晶硅层。离子注入装置产生杂质元素的离子源201，经过离子源控制电极的选定、加速、以及必要时的偏转后，将注入离子撞击于所述晶圆300的待加工部位，从而完成离子注入工艺。在此过程中，部分没有撞击到所述晶圆待加工部位的注入离子(BF3，AsH3， PH3)撞击到石墨部件表面，注入离子也只会注入Si里面，不与石墨接触，不会产生热电效应非常强的物质，避免离子大量聚集放电，导致击穿损坏离子注入装置，延长离子注入装置的使用寿命。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求1.一种离子注入装置用石墨部件，其特征在于，所述石墨部件表面覆盖有多晶硅层。
2.如权利要求1所述的离子注入装置用石墨部件，其特征在于，所述石墨部件包括轨道管壁以及设置于所述轨道管壁中的离子源控制电极和离子源终止器。
3.如权利要求1或2所述的离子注入装置用石墨部件，其特征在于，所述多晶硅层的厚度为Imm 2mm。
4.一种离子注入装置，用于对晶圆进行离子注入，所述离子注入装置包括离子源和石墨部件，其特征在于，所述石墨部件表面覆盖有多晶硅层。
5.如权利要求4所述的离子注入装置，其特征在于，所述石墨部件包括轨道管壁以及设置于所述轨道管壁中的离子源控制电极和离子源终止器，其中，所述离子源设置于轨道管壁中沿注入离子运动方向的起始端；所述离子源控制电极，沿注入离子运动方向位于所述离子源的前方；所述离子源终止器设置于轨道管壁中沿注入离子运动方向的终止端，所述离子源终止器上固定所述晶圆。
6.如权利要求4所述的离子注入装置，其特征在于，所述离子源控制电极沿注入离子运动方向向前依次包括引出电极、分离电磁极、加速电极以及偏转电极。
7.如权利要求4至6中任意一项所述的离子注入装置，其特征在于，所述多晶硅层的厚度为Imm 2mm。
专利摘要本实用新型涉及一种离子注入装置用石墨部件及离子注入装置，所述石墨部件表面覆盖有多晶硅层，针对上述石墨部件，本实用新型还提供一种离子注入装置包括离子源和石墨部件。上述石墨部件表面覆盖一层多晶硅，从而高速运动的注入离子打在多晶硅层，而非打在石墨材质上，从而避免注入离子与石墨产生热电效应较强的物质，从而保护了离子注入装置，提高了石墨部件进而离子注入装置的使用寿命。
文档编号H01J37/04GK202094078SQ20112018130
公开日2011年12月28日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年5月31日
发明者许飞, 陈立峰 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司