一种离子注入机竖直方向注入角度的管控结构的制作方法

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种离子注入机竖直方向注入角度的管控结构。

背景技术：

离子注入机是集成电路制造前工序中的关键设备，离子注入是对半导体表面附近区域进行掺杂的技术，其目的是改变半导体的载流子浓度和导电类型。离子注入与常规热掺杂工艺相比可对注入剂量、注入角度、注入深度、横向扩散等方面进行精确的控制，克服了常规工艺的限制，提高了电路的集成度、开启速度、成品率和寿命，降低了成本和功耗。离子注入机广泛用于掺杂工艺，可以满足浅结、低温和精确控制等要求，已成为集成电路制造工艺中必不可少的关键装备。

对于半导体产品，中束流离子注入机在离子注入制程（特别是与开启电压相关的离子注入制程（BL POCKET IMP））中对产品开启电压（Breakdown voltage，简称BV）有直接影响，而中束流离子注入机在离子注入制程中的注入角度也是非常关键（key）的参数，会直接影响到器件的开启电压和产品良率。而目前，半导体行业中的中束流离子注入机只能对注入时晶圆（wafer）的X-Tilt angle（X方向的角度）、Y-Tilt angle（Y方向的角度） 和 Twist angle（扭转角度）进行管控，而对于束流竖直方向的注入角度（beam vertical angle）的管控存在缺失，十分不利于产品良率的提升，这是本领域技术人员所不期望见到的。

技术实现要素：

针对上述存在的问题，本发明公开了一种离子注入机竖直方向注入角度的管控结构，所述管控结构包括法拉第；

所述法拉第可旋转地安装于所述离子注入机的工艺反应腔的尾端，且所述法拉第包括设置有容置空间的框体和设置在所述容置空间中的若干相互平行设置的栅状石墨结构；

其中，相邻所述栅状石墨结构之间均具有缝隙，且对应所述缝隙处的所述框体上设置有开口以使得部分所述离子通过所述缝隙和所述开口穿过所述法拉第。

上述的离子注入机竖直方向注入角度的管控结构，其中，所述法拉第的初始安装位置为各所述栅状石墨结构处于水平状态的位置。

上述的离子注入机竖直方向注入角度的管控结构，其中，在所述工艺反应腔中放入晶圆之前，所述法拉第对所述离子注入机竖直方向的注入角度进行测量。

上述的离子注入机竖直方向注入角度的管控结构，其中，当所述法拉第对所述离子注入机竖直方向的注入角度进行测量时，先将所述法拉第顺时针旋转α角度，并在所述离子注入机向所述法拉第注入离子时，再将所述法拉第逆时针旋转2α角度；

其中，所述离子注入机竖直方向的注入角度为在所述法拉第检测到的离子电流最小时栅状石墨结构竖直方向的角度，5°＜α＜15°。

上述的离子注入机竖直方向注入角度的管控结构，其中，α=10°

上述的离子注入机竖直方向注入角度的管控结构，其中，所述法拉第还包括马达，所述马达带动所述法拉第旋转。

上述的离子注入机竖直方向注入角度的管控结构，其中，所述法拉第与所述工艺反应腔的连接为可拆卸连接。

上述的离子注入机竖直方向注入角度的管控结构，其中，所述管控结构还包括设置于所述法拉第一侧的离子挡板，以在所述离子通过所述缝隙时吸收所述离子。

上述的离子注入机竖直方向注入角度的管控结构，其中，所述离子注入机为中束流离子注入机。

上述的离子注入机竖直方向注入角度的管控结构，其中，其特征在于，所述框体的材质为金属。

上述发明具有如下优点或者有益效果：

本发明公开了一种离子注入机竖直方向注入角度的管控结构，通过于离子注入机的工艺反应腔的尾端可旋转地安装一包括若干栅状石墨结构的法拉第，且相邻所述栅状石墨结构之间均具有缝隙，且对应缝隙处的框体上设置有开口以使得部分离子可以通过该缝隙和开口穿过法拉第，以使得在对离子注入机竖直方向注入角度进行测量时，可根据法拉第旋转的角度和电流的大小获取离子注入机竖直方向的注入角度，进而可以有效管控离子注入机竖直方向的注入角度，提高产品的良率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是本发明实施例中法拉第初始安装时离子注入机竖直方向注入角度的管控结构的示意图；

图2是本发明实施例中法拉第旋转一定角度后离子注入机竖直方向注入角度的管控结构的示意图；

图3是法拉第检测到的离子电流与法拉第旋转的角度的关系示意图；

图4是采用本发明的管控结构前后的束流离子注入机竖直方向的注入角度的对比示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。

如图1和图2所示，本实施例涉及一种离子注入机竖直方向注入角度的管控结构，其中，离子注入机竖直方向注入角度即为离子注入机注入的离子与水平线之间的夹角；优选的，该离子注入机为中束流离子注入机；具体的，该管控结构包括法拉第1；该法拉第1可旋转地安装于离子注入机的工艺反应腔的尾端，且法拉第1包括设置有容置空间的框体11和设置在该容置空间中的若干相互平行设置的栅状石墨结构12；其中，相邻栅状石墨结构12之间均具有缝隙，且对应缝隙处的框体11上设置有开口以使得部分离子，可通过缝隙和开口穿过法拉第1。

在本发明一个优选的实施例中，如图1所示，上述法拉第1的初始安装位置为各栅状石墨结构12处于水平状态的位置。

在本发明一个优选的实施例中，在工艺反应腔中放入晶圆之前，法拉第1对中束流离子注入机束流竖直方向的注入角度进行测量，从而可以在对晶圆进行离子注入工艺之前，对中束流离子注入机竖直方向的注入角度进行调整，以使得后续对晶圆进行精准的离子注入工艺。

在本发明一个优选的实施例中，如图2所示，当法拉第1对中束流离子注入机竖直方向的注入角度进行测量时（即中束流离子注入机已经做好测量的准备但还未进行离子注入时），先将法拉第1顺时针旋转10°（将法拉第1此时所处的位置称之为第一旋转位置，如图2所示），并在中束流离子注入机向法拉第1注入离子时，再将法拉第1逆时针旋转20°（将法拉第1此时所处的位置称之为第二旋转位置）其中，在法拉第1从第一位置逆时针旋转至第二旋转位置的过程中，法拉第1检测到的离子电流最小时的栅状石墨结构12竖直方向的角度（即栅状石墨结构12与水平线的夹角）即为中束流离子注入机竖直方向的注入角度。

在本发明的实施例中，法拉第检测到的离子电流与法拉第1旋转的角度的关系示意图如图3所示（其中X为法拉第检测到的离子电流，Y为法拉第1旋转的角度），即在法拉第1逆时针方向的旋转的过程中，法拉第1所处的位置使得栅状石墨结构12与中束流离子注入机竖直方向的注入角度平行时，此时从位于栅状石墨结构12之间的缝隙中穿过的束流离子最多，从而使得法拉第1检测到的离子的电流最小，此时法拉第1的栅状石墨结构12与水平线的夹角（或称之为栅状石墨结构12竖直方向的角度）即为束流离子注入机竖直方向的注入角度；其中，束流离子注入机竖直方向的注入角度可能为向上弯曲的角度或向下弯曲的角度，具体的，若法拉第逆时针旋转的角度小于10°（例如为6°）时法拉第1检测到的离子的电流最小，则束流离子注入机竖直方向的注入角度为向下弯曲的角度，且该向下弯曲的角度为10°-6°=4°，即为法拉第的栅状油墨结构竖直方向的角度；若法拉第1逆时针旋转的角度为一大于10°的角度时法拉第1检测到的离子的电流最小，例如为16°，则束流离子注入机竖直方向的注入角度为向上弯曲的角度，且该向上弯曲的角度为20°-16°=4°。

在本发明一个优选的实施例中，法拉第1还包括马达，马达带动法拉第1旋转；当然该法拉第1还包括其他的结构，由于这并非本发明改进的重点，在此便不予以赘述。

在本发明一个优选的实施例中，法拉第1与工艺反应腔的连接为可拆卸连接。

在本发明一个优选的实施例中，上述管控结构还包括设置于法拉第1一侧的离子挡板2，以在离子通过缝隙时吸收离子，避免离子污染。

在本发明一个优选的实施例中，上述框体11的材质为金属。

如图4可以看出（其中，Y轴为束流离子注入机竖直方向的注入角度，X轴表示实验数据的个数），与传统技术相比，采用本发明的管控结构后，束流离子注入机竖直方向的注入角度得到有效的管控（图中A为未采用本发明管控结构的区域，B为采用了本发明管控结构的区域）。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。