[發明專利]一種適用于微納器件制造的離子注入機

有效

• 申請號: 201711269543.3
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN109872938B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 袁衛華;彭立波;孫雪平;易文杰;鐘新華;程文進;胡振東;王迪平
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十八研究所
• 主分類號: H01J37/317
• 分類號: H01J37/317;H01J37/09
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清;徐好

本發明公開了一種適用于微納器件制造的離子注入機，包括依次相連的離子源、質量分析器、束流聚焦電透鏡系統、束流靜電掃描系統及載片腔室，還包括用于調節束斑形狀和和束流大小的光闌組件、以及用于點注入的點注入掩膜板，所述光闌組件包括設于離子源和質量分析器之間的可調光闌、設于質量分析器和束流聚焦電透鏡系統之間的限束光闌以及設于束流靜電掃描系統和載片腔室之間的終端注入光闌，所述點注入掩膜板位于載片腔室內，所述終端注入光闌和所述點注入掩膜板上開設點注入微孔。本發明具有可簡化工藝過程，能夠實現微米級的低劑量、高精度注入等優點。

技術領域

本發明涉及半導體器件制造設備，尤其涉及一種適用于微納器件制造的離子注入機。

背景技術

在量子研究應用中特種離子注入機主要是以離子注入的方式在高純金剛石中注入氮元素，取代金剛石中的碳原子，從而得到一種良好的、廣泛應用于量子通信中量子密鑰分配的單光子源。這種注入工藝要求離子束斑直徑特別小(達到微米級)、注入劑量特別低且樣品定位精度特別高，對離子注入設備提出了極高的要求。現有的特種離子的離子注入機，劑量范圍都在10¹¹atoms/cm²(每平方厘米中原子的個數)以上，且大都采用面掩膜注入，也即先在工件表面整面涂上光刻膠，再用光刻機刻除光刻膠，最后進行離子注入，工藝過程繁瑣，且無法實現微米級的低劑量、高精度的注入。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種可簡化工藝過程，能夠實現微米級的低劑量、高精度注入的適用于微納器件制造的離子注入機。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種適用于微納器件制造的離子注入機，包括依次相連的離子源、質量分析器、束流聚焦電透鏡系統、束流靜電掃描系統及載片腔室，還包括用于調節束斑形狀和和束流大小的光闌組件、以及用于點注入的點注入掩膜板，所述光闌組件包括設于離子源和質量分析器之間的可調光闌、設于質量分析器和束流聚焦電透鏡系統之間的限束光闌以及設于束流靜電掃描系統和載片腔室之間的終端注入光闌，所述點注入掩膜板位于載片腔室內，所述終端注入光闌和所述點注入掩膜板上開設點注入微孔。

作為上述技術方案的進一步改進：所述離子源和所述載片腔室內的載片臺均水平布置，且離子源位于載片腔室側上方，所述質量分析器的偏轉角度為90°，所述束流聚焦電透鏡系統為雙單元靜電四極透鏡，束流聚焦電透鏡系統的X方向聚焦透鏡位于質量分析器下方，束流聚焦電透鏡系統的Y方向聚焦透鏡位于所述X方向聚焦透鏡下方，所述束流靜電掃描系統包括位于所述Y方向聚焦透鏡下方的Y方向掃描電場、以及位于Y方向掃描電場下方的X方向掃描電場，所述載片臺配置有水平面內的二維聯動機構，所述二維聯動機構驅動載片臺和點注入掩膜板完成注入定位。

作為上述技術方案的進一步改進：所述載片腔室配置有用于所述載片臺和所述點注入掩膜板視覺定位的工業相機。

作為上述技術方案的進一步改進：所述束流聚焦電透鏡系統為電磁透鏡，各腔室采用獨立的電磁鐵系統生成電磁場。

作為上述技術方案的進一步改進：所述二維聯動機構包括縱向平移直線電缸和兩件設于縱向平移直線電缸的橫向平移直線電缸，所述載片臺設于其中一件橫向平移直線電缸上，點注入掩膜板設于另一件橫向平移直線電缸上。

作為上述技術方案的進一步改進：所述點注入微孔的孔徑為20um至100um。

作為上述技術方案的進一步改進：所述離子源為熱陰極式離子源。

作為上述技術方案的進一步改進：所述束流聚焦電透鏡系統和所述束流靜電掃描系統之間還設有法拉第部件。