ULVAC SOPHI-200离子注入机

SOPHI-200型离子注入机，设计用于半导体材料表面离子束注入，从而改变材料导电特性，主要用于LDMOS电路中硼、磷、砷元素注入和集成电路的规模生产。

离子注入机由离子源、质量分析器、加速器、四级透镜、扫描系统和靶室组成，可以根据实际需要省去次要部位。离子源是离子注入机的主要部位，作用是把需要注入的元素电离成电子，决定要注入离子的种类和束流强度。离子源直流放电或高频放电产生的电子作为轰击粒子，当外来电子的能量高于原子的电离电位时，通过碰撞使元素发生电离。碰撞后除了原始电子外，还出现正电子和二次电子。正离子进入质量分析器选出需要的离子，再经过加速器获得较高能量，由四级透镜聚焦后进入靶室，进行离子注入。

该设备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。

离子注入机技术参数：

1、概述

本设备是为200mm以下普通或超薄晶圆开发设计的具有平行束流,为1/4um以下尺寸

器件提供精准的注入技术.

1-1特征

1)静电高速扫描可以为微细注入区提供稳定的均匀性.

2)通过注入均匀性监控器自动检查和修正注入均匀性,以确保获得高质量均匀性.

3)在各种能量和Dose剂量范围内确保高产能.

4)束流的角度和极性被设定为最佳数值,以确保高能量下无污染..`

单价和二价的会被彻底分开.得以高纯净注入效果.

5)静电压盘会极大的提高冷却能力.

6)装配有加速管,减少了X-ray的使用量,实现了减少X-ray源漏到小于6uSv/h

使用方法已极大的减化

7)耗电量将大幅减少,能够为用户整个产线的设备用量节省30%.

8)使用独立的净化水冷却系统,减少使用氟氯烷(氟凉)对环境造成影响.

2、 性能保证

2-1能源范围

1)35-200keV:以往的加速33个keV+新加速 2~167keV

10-34keV:选项

2-2最大束流电流

1)最大法拉第杯斑点电流(单位：uA)

能源(keV)50100200

11 B+8001300900

31P+90019001300

75As+80016001600

2)最大法拉第杯扫描束流(单位：uA)

能源(keV)50100200

11 B+500600350

31P+500700350

75As+500600350

2-3最小束流电流

1)500 nA:扫描电流

2-4最大束流稳定性

1)小于/每小时±10%以内

2-5注入均匀性/重复性

1)片内:σ／ps<0.5(1σ）

2)片间:σ／ps<0.5(1σ）

3)日间:σ／ps<0.5(1σ）

＊注入情况

离子类型:11个 B+

晶圆:有氧化膜的晶圆.

倾斜角度:7度

旋转角度:23 度

注入剂量:5 × 10E+13 ions/cm2

束流能量:100keV

2-6平行束流

1)小于 ± 0.5 度

2-7注入Dose积分剂量范围

1)5 E11-1 E16 ions/cm2

2-8适用晶圆

1)晶圆大小:直径200 mm± 1mm

2)晶圆大小:直径150 mm± 1mm

3)晶圆大小:直径125 mm± 1mm

＊晶圆兼容性(选项)

a.双层片盒(能储存13枚).

b.装片时允许偏离倾斜公差2.7mm.均可被自动修正并兼容..

c.厚度兼容50~625um

d.掉片时会自动停止传输.

2-9X-ray源漏数量

1)小于0.6uSv/h:31P+最大束流电流.

2-10到达压力

1)离子源处:4.0x10E-4Pa

2)束流线处:5.0x10E-5Pa

3)停止位置处:7.0x10E-5Pa

2-11最大基体转移能力

1)每小时200片:普通晶圆,注入时间为10秒

2)每小时100片:超薄晶圆,注入时间为10秒

2-12旋转角度

1)0-359 度

2-13倾斜角度

1)0-60 度

2-14步进旋转(选项)

2-15颗粒数量

1)小于20 颗粒:0.2um或更多(移动)

2-16晶圆冷却能力

1)温升80度:150keV斑点束流1.0mA

2-17占地

1)15.0 m 2:设备本体

2)0.4 m 2:干泵1.外部安装.

3)0.9 m 2:干泵2.外部安装.

4)0.3 m 2:低温泵压缩机.外部安装.

2-18不间断电源(选项)

 1)电脑备份用.

3安全测量

装配有互锁保护装置,可保护电系统,机械系统,气体系统,X-ray系统.

保护使用者安全操作及使用.

3-1安全(主设备)

 1)紧急停止:装有一个紧急停止钮扣, 可停止全部系统.

 2)高压部份:HV终端有保护嵌板.高压部份不能触碰。

在设备维护区进行检查时。会有指标灯标明高压。

 3)活动部份:传输用电机,真空阀,齿轮及保护板。

 4)控制系统:控制电源24VDC/±15V.

 5)电源线:美标UL线缆.

 6)Xray屏蔽保护:设备自带屏蔽保护.

 7)危险指示标签:所有危险位置均有危险指标标签。

 8)防震对策:地脚固定.

 9)外部输入:此设备震动,漏气,漏水,火灾均有信号检测.

3-2主设备保护

具有下列互锁功能。

 1)泵:冷却水达不到要求压力等时,泵不会开启。

 2)停电停水:停电停水时,自动停低温泵,分子泵.真空系统关闭.

 3)压缩空气:当被压缩的空气是不够的，设备不能够被开始。

 4)排气:为每个离子源部份,气体盒及HV终端配备了排气机构.

4所需条件

4-1所需安装尺寸

1)设备本体:2500(W)x5980(D)x2300(H)

2)外接干泵1:约400(W)x1000(D)x700(H)

3)外接干泵2:约700(W)x1200(D)x1300(H)

4)外接低温泵压缩机

:约500(W)x600(D)x700(H)

5)重量:约12 吨

6)必要最小搬入用尺寸

:1800(W)x2500(H)

＊以上数字要根据干泵最后规格

4-2必要装置

定格电力200-220 kV3相,64kvA,50/60Hz

当使用20-40kVA工艺时.

压缩空气压力0.6-0.8MPa

常态流率60L/min

最大流率100L/min

露点:-20度

冷却水输入压力0.2-0.4MPa

流量:61L/min

入口与出口的压差:0.2MPa

温度20-30度

干燥氮气压力0.2-0.8 MPa

最大流率90L/min

外部Ar压力0.050-0.098 MPa

最大流量5 sccm

附件气体盒5m3/min

热排气10m3/min

地面A级地面

室温20-25度

湿度40-60%

保养空间设备周围要预留1m以上的保养空间.