在本申請說明書中公開的技術(shù)涉及離子注入裝置，例如涉及將離子注入至半導體襯底的離子注入裝置。

背景技術(shù)：

離子注入裝置具有離子源系統(tǒng)、質(zhì)量分析系統(tǒng)、束線系統(tǒng)以及終端站。

離子源系統(tǒng)是將所要注入的元素進行離子化，進而施加高電壓而將該元素作為離子束引出的部分。另外，質(zhì)量分析系統(tǒng)是對在離子源系統(tǒng)處引出的離子束使用電磁鐵而施加磁場，由此使該離子束的行進方向彎轉(zhuǎn)的部分。另外，束線系統(tǒng)是對離子束進行輸送的部分。

另外，終端站是設(shè)置作為目標襯底的半導體襯底，進行離子注入處理的部分。在終端站處，設(shè)置用于供給2次電子的電子簇射發(fā)生器。

經(jīng)過了上述的束線系統(tǒng)后的期望的元素離子向在終端站處設(shè)置的半導體襯底照射。通過將帶有電荷的元素離子向半導體襯底照射，從而使半導體襯底累積電荷而帶電。

與此相對，從設(shè)置于終端站的電子簇射發(fā)生器將2次電子供給至離子束，由此，能夠?qū)?次電子和離子束同時向半導體襯底照射。通過上述方式，能夠?qū)υ诎雽w襯底累積的電荷進行中和，防止半導體襯底的帶電(例如，參照專利文獻1)。

專利文獻1：日本特開昭62-126538號公報

在現(xiàn)有的離子注入裝置的用于防止帶電的電子簇射發(fā)生器中，作為2次電子的發(fā)生源的燈絲隨著時間而劣化，因此從該燈絲供給的2次電子的量發(fā)生變化。因此，難以對2次電子的供給量進行控制。

另外，難以與離子束的注入能量、或者所設(shè)置的半導體襯底的帶電容量相對應地，對來自電子簇射發(fā)生器的2次電子的供給量進行控制。特別是，在束電流是幾十mA至幾百mA而比較大的情況下，有時離子束會由于自身的帶電而發(fā)生偏振，離子注入量變得不均勻，對應于此，難以對來自電子簇射發(fā)生器的2次電子的供給量進行控制。

在束電流是幾十mA至幾百mA而比較大的情況下，如果所帶的電荷飽和，則在半導體襯底的表面部分發(fā)生異常放電，有時半導體元件或半導體襯底其本身發(fā)生損壞。

另一方面，如果為了抑制帶電而將束電流減小，則注入能量減少，因此照射時間變長，處理能力降低。另外，即使在束電流是幾mA至幾十mA而比較小的情況下，如果半導體襯底的厚度非常薄，則也與束電流比較大的情況同樣地，有時會由于異常放電而使半導體元件或半導體襯底其本身發(fā)生損壞。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在本申請說明書中公開的技術(shù)是為了解決上述記載的問題而提出的，涉及一種離子注入裝置，該離子注入裝置能夠以容易的方法抑制半導體襯底的由放電導致的損壞。

在本申請說明書中公開的技術(shù)的一個方式涉及的離子注入裝置具有：離子照射部，其向半導體襯底的表面照射離子；以及至少一個電極部，其在所述半導體襯底的端部的背面及側(cè)面中的至少一者的附近處的能夠與所述半導體襯底之間放電的位置，與所述半導體襯底分離地配置。

發(fā)明的效果

在本申請說明書中公開的技術(shù)的一個方式涉及的離子注入裝置具有：離子照射部，其向半導體襯底的表面照射離子；以及至少一個電極部，其在所述半導體襯底的端部的背面及側(cè)面中的至少一者的附近處的能夠與所述半導體襯底之間放電的位置，與所述半導體襯底分離地配置。根據(jù)如上所述的結(jié)構(gòu)，通過電極部而在半導體襯底的端部的附近產(chǎn)生放電，因此能夠以容易的方法抑制半導體襯底的由異常放電導致的損壞。另外，半導體襯底與電極部不接觸，因此能夠抑制電極部對半導體襯底造成的污染、或者電極部對半導體襯底造成的損傷。

在本申請說明書中公開的技術(shù)涉及的目的、特征、方案及優(yōu)點，通過下面所示的詳細的說明和附圖而變得更清楚。

附圖說明

圖1是概略地例示實施方式涉及的用于實現(xiàn)離子注入裝置的一部分結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖2是概略地例示實施方式涉及的用于實現(xiàn)離子注入裝置的一部分結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖3是概略地例示實施方式涉及的用于實現(xiàn)離子注入裝置的一部分結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖4是概略地例示實施方式涉及的用于實現(xiàn)離子注入裝置的一部分結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖5是例示實施方式涉及的在半導體襯底的側(cè)面與針電極的前端之間發(fā)生放電的次數(shù)、和半導體襯底與針電極之間的距離X的關(guān)系的圖。

圖6是例示實施方式涉及的離子注入裝置的整體的構(gòu)造的俯視圖。

圖7是例示實施方式涉及的在半導體襯底的表面部分發(fā)生了異常放電的情況的圖。

標號的說明

1半導體襯底，2靜電卡盤臺，3半導體元件，4離子束，5、6針電極，7、7a環(huán)狀的電極，8離子源系統(tǒng)，9質(zhì)量分析系統(tǒng)，10束線系統(tǒng)，11電子簇射發(fā)生器，12終端站，50機構(gòu)，X距離。

具體實施方式

下面，參照附圖對實施方式進行說明。此外，附圖是概略地示出的，在不同的附圖分別示出的圖像的大小和位置之間的相互關(guān)系并不一定是準確地記載的，能夠適當?shù)刈兏?。另外，在以下所示的說明中，對相同的結(jié)構(gòu)要素標注相同標號而進行圖示，它們的名稱和功能也相同。因此，有時省略針對這些結(jié)構(gòu)要素的詳細的說明。

另外，在下面記載的說明中，雖然有時會使用“上”、“下”、“側(cè)”、“底”、“表”或“背”等意味著特定位置和方向的用語，但這些用語是為了易于理解實施方式的內(nèi)容，出于方便這一目的而使用的，與實際實施時的方向沒有關(guān)系。

<第1實施方式>

下面，對本實施方式涉及的離子注入裝置進行說明。為了便于說明，首先，對通常的離子注入裝置的整體的構(gòu)造進行說明。

圖6是例示離子注入裝置的整體的構(gòu)造的俯視圖。離子注入裝置通常是高電壓且高真空的設(shè)備。如圖6所例示的那樣，離子注入裝置具有離子源系統(tǒng)8、質(zhì)量分析系統(tǒng)9、束線系統(tǒng)10及終端站12。

離子源系統(tǒng)8是將所要注入的元素進行離子化，進而施加高電壓而將該元素作為離子束引出的部分。另外，質(zhì)量分析系統(tǒng)9是對在離子源系統(tǒng)8處引出的離子束使用電磁鐵而施加磁場，由此使該離子束的行進方向彎轉(zhuǎn)的部分。由此，在質(zhì)量分析系統(tǒng)9中，能夠僅篩選出規(guī)定質(zhì)量的元素。即，質(zhì)量輕的元素過度彎轉(zhuǎn)，另外，質(zhì)量重的元素彎轉(zhuǎn)不足，因此能夠通過對磁場進行調(diào)整而僅將所要求的質(zhì)量的元素提取出。

另外，束線系統(tǒng)10是對離子束進行輸送的部分。在束線系統(tǒng)10處，通過施加規(guī)定的電壓，從而對離子束進行加速，對離子束的形狀實施整形，對離子束進行集束，另外，使離子束進行掃描(scan)。

另外，終端站12是設(shè)置作為目標襯底的半導體襯底1，進行離子注入處理的部分。在終端站12處，設(shè)置用于供給2次電子的電子簇射發(fā)生器11。

經(jīng)過了上述的束線系統(tǒng)10后的期望的元素離子向在終端站12處設(shè)置的半導體襯底1照射。帶有電荷的元素離子向半導體襯底1照射，由此使半導體襯底1累積電荷而帶電。

與此相對，從設(shè)置于終端站12的電子簇射發(fā)生器11將2次電子供給至離子束，由此能夠?qū)?次電子和離子束同時向半導體襯底1照射。通過上述方式，能夠?qū)υ诎雽w襯底1累積的電荷進行中和，防止半導體襯底1的帶電。

但是，在用于防止帶電的電子簇射發(fā)生器中，作為2次電子的發(fā)生源的燈絲隨著時間而劣化，因此從該燈絲供給的2次電子的量發(fā)生變化。因此，難以對2次電子的供給量進行控制。

另外，難以與離子束的注入能量、或者所設(shè)置的半導體襯底的帶電容量相對應地，對來自電子簇射發(fā)生器的2次電子的供給量進行控制。特別是，在束電流是幾十mA至幾百mA而比較大的情況下，有時離子束會由于自身的帶電而發(fā)生偏振，離子注入量變得不均勻，對應于此，難以對來自電子簇射發(fā)生器的2次電子的供給量進行控制。

圖7是例示在半導體襯底1的表面部分發(fā)生了異常放電的情況的圖。如圖7所例示的那樣，在靜電卡盤臺2之上配置有半導體襯底1的狀態(tài)下，對半導體襯底1的表面處的半導體元件3等照射離子束4的情況下，如果束電流例如是幾十mA至幾百mA而比較大，則有時所帶的電荷會飽和，進而在半導體襯底1的表面部分發(fā)生異常放電。在該情況下，有時半導體元件或半導體襯底1其本身發(fā)生損壞。

另一方面，如果為了抑制帶電而將束電流減小，則注入能量減少，因此照射時間變長，處理能力降低。另外，即使在束電流是幾mA至幾十mA而比較小的情況下，如果半導體襯底1的厚度非常薄，則也與束電流比較大的情況同樣地，有時會由于異常放電而使半導體元件3或半導體襯底1其本身發(fā)生損壞。

<關(guān)于離子注入裝置的結(jié)構(gòu)>

圖1是概略地例示本實施方式涉及的用于實現(xiàn)離子注入裝置的一部分結(jié)構(gòu)的剖視圖。

如圖1所例示的那樣，例如，如果照射正離子類的離子束4，則放置于靜電卡盤臺2之上的半導體襯底1及半導體元件3的表面帶有正電荷。

在這里，在半導體襯底1的側(cè)面附近，設(shè)置用于使半導體襯底1及半導體元件3所帶的電荷進行放電的針電極5。針電極5是接地或施加偏置電壓的電極。針電極5安裝于機構(gòu)50，該機構(gòu)50能夠向半導體襯底1的厚度方向及半導體襯底1的側(cè)方進行位置移動，以能夠任意地設(shè)定半導體襯底1與針電極5之間的距離X。而且，在半導體襯底1的側(cè)面與針電極5的前端之間發(fā)生放電。

<關(guān)于離子注入裝置的動作>

圖5是例示在例如離子照射時間為6分鐘的情況下，在半導體襯底1的側(cè)面與針電極5的前端之間發(fā)生放電的次數(shù)、和半導體襯底1與針電極5之間的距離X的關(guān)系的圖。在圖5中，縱軸表示放電的發(fā)生次數(shù)，橫軸表示半導體襯底1與針電極5之間的距離X[mm]。

作為容易引起半導體襯底1的帶電的束流加速條件，在相對于標準的束電流1.5mA而將束電流增加至2.0mA的狀態(tài)下，以加速電壓50keV、劑量2.0×10¹²atom/cm²注入磷離子(P)而進行實驗。

于是，在從針電極5至半導體襯底1的側(cè)面為止的距離X是6.4mm的情況下，放電的發(fā)生次數(shù)是0次。另外，在從針電極5至半導體襯底1的側(cè)面為止的距離X是5.4mm的情況下，放電的發(fā)生次數(shù)是0次。另外，在從針電極5至半導體襯底1的側(cè)面為止的距離X是4.4mm的情況下，放電的發(fā)生次數(shù)是1次。另外，在從針電極5至半導體襯底1的側(cè)面為止的距離X是3.4mm的情況下，放電的發(fā)生次數(shù)是1次。另外，在從針電極5至半導體襯底1的側(cè)面為止的距離X是2.4mm的情況下，放電的發(fā)生次數(shù)是1次。另外，在從針電極5至半導體襯底1的側(cè)面為止的距離X是1.4mm的情況下，放電的發(fā)生次數(shù)是5次。另外，在從針電極5至半導體襯底1的側(cè)面為止的距離X是0.4mm的情況下，放電的發(fā)生次數(shù)是11次。

由此，可知在從針電極5至半導體襯底1的側(cè)面為止的距離X是下述式1的情況下，發(fā)生放電。在該情況下，依然不發(fā)生半導體元件3的損壞。該傾向在標準的束電流1.5mA時也是同樣的。

【式1】

0＜X≤4.4[mm]

另一方面，在半導體襯底1與針電極5接觸的情況下，即，在從針電極5至半導體襯底1的側(cè)面為止的距離X是0的情況下，成為半導體襯底1與針電極5始終短接的狀態(tài)。因此，靜電卡盤臺所帶的電荷短路，半導體襯底1的表面處的保持變得不穩(wěn)定。因此，需要使半導體襯底1與針電極5分離，即，從針電極5至半導體襯底1的側(cè)面為止的距離X為下述式2。

【式2】

X＞0

另一方面，作為不易引起半導體襯底1的帶電的束流緩和條件，如果將束電流設(shè)為小于0.75mA，則不發(fā)生放電，而且也沒有發(fā)生半導體元件3的損壞。但是，為了在將束電流設(shè)為小于0.75mA的狀態(tài)下進行相同注入能量的照射，與在將束電流設(shè)為2.0mA的情況下1片的處理所需時間為大致6分鐘相對，1片的處理所需時間變?yōu)榇笾?6分鐘。因此，處理能力顯著降低。

如上所述，在使用了本實施方式涉及的離子注入裝置的情況下，即使在需要高能量注入的情況下，也無需為了抑制半導體襯底1的帶電而降低束電流，因此能夠?qū)崿F(xiàn)短時間的照射。因此，維持高處理能力。

<第2實施方式>

對本實施方式涉及的離子注入裝置進行說明。下面，對與在以上記載的實施方式中說明的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)標注相同標號而進行圖示，適當省略其詳細的說明。

<關(guān)于離子注入裝置的結(jié)構(gòu)>

圖2是概略地例示本實施方式涉及的用于實現(xiàn)離子注入裝置的一部分結(jié)構(gòu)的剖視圖。

如圖2所例示的那樣，在半導體襯底1的側(cè)面的附近，在沿離子束4的方向、即沿著半導體襯底1的厚度方向排列而配置至少大于或等于2個針電極6。針電極6安裝于機構(gòu)50，該機構(gòu)50能夠向半導體襯底1的厚度方向及半導體襯底1的側(cè)方進行位置移動，以能夠任意地設(shè)定半導體襯底1與針電極6之間的距離X。如果是如上所述的結(jié)構(gòu)，則不需要針電極6的沿離子束4的方向、即半導體襯底1的厚度方向的定位。因此，即使是例如半導體襯底1的厚度薄的情況、或者半導體襯底1的厚度存在波動的情況等，也能夠可靠地發(fā)生放電。

<第3實施方式>

對本實施方式涉及的離子注入裝置進行說明。下面，對與在以上記載的實施方式中說明的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)標注相同標號而進行圖示，適當省略其詳細的說明。

<關(guān)于離子注入裝置的結(jié)構(gòu)>

圖3是概略地例示本實施方式涉及的用于實現(xiàn)離子注入裝置的一部分結(jié)構(gòu)的剖視圖。

如圖3所例示的那樣，在半導體襯底1的背面的附近、即半導體襯底1的被照射離子束4的面即表面的相反側(cè)的面的附近，配置薄的環(huán)狀的電極7。環(huán)狀的電極7安裝于能夠向半導體襯底1的厚度方向移動的機構(gòu)(在這里未圖示)。環(huán)狀的電極7是接地或施加偏置電壓的電極。

環(huán)狀的電極7沿半導體襯底1的外周以環(huán)狀配置，從而即使在所帶的電荷的分布在半導體襯底1的面內(nèi)不均勻的情況下，也能夠在半導體襯底1的整個外周發(fā)生放電。另外，通過環(huán)狀的電極7而在半導體襯底1的背面?zhèn)劝l(fā)生放電，因此即使在半導體襯底1的厚度不同的情況下，也能夠僅通過進行半導體襯底1的厚度方向的調(diào)整而發(fā)生放電，因此結(jié)構(gòu)變得簡單。另外，半導體襯底1與環(huán)狀的電極7之間的距離X的管理容易。

此外，第1實施方式或第2實施方式中的針電極也可以形成為在俯視觀察時包圍半導體襯底1、即形成為環(huán)狀。

另外，環(huán)狀的電極7也可以是，在俯視觀察時缺失了一部分的狀態(tài)，即，在俯視觀察時間斷地包圍半導體襯底1而形成。

<第4實施方式>

對本實施方式涉及的離子注入裝置進行說明。下面，對與在以上記載的實施方式中說明的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)標注相同標號而進行圖示，適當省略其詳細的說明。

<關(guān)于離子注入裝置的結(jié)構(gòu)>

圖4是概略地例示本實施方式涉及的用于實現(xiàn)離子注入裝置的一部分結(jié)構(gòu)的剖視圖。

如圖4所例示的那樣，在半導體襯底1的背面的附近、即半導體襯底1的被照射離子束4的面即表面的相反側(cè)的面的附近，配置薄的環(huán)狀的電極7a。環(huán)狀的電極7a安裝于能夠向半導體襯底1的厚度方向移動的機構(gòu)(在這里未圖示)。環(huán)狀的電極7a的前端形成為以針狀變尖。

通過如上所述地形成，從而放電的電荷向環(huán)集中，因此能夠更可靠地發(fā)生放電。

此外，環(huán)狀的電極7a也可以如第2實施方式中的針電極所示，在與將環(huán)狀的電極7a和半導體襯底1連接的方向相交叉的方向、即在沿半導體襯底1的背面的方向上設(shè)置多個。

另外，環(huán)狀的電極7a也可以是，在俯視觀察時缺失了一部分的狀態(tài)，即，在俯視觀察時間斷地包圍半導體襯底1而形成。

<關(guān)于通過以上記載的實施方式而實現(xiàn)的效果>

下面，例示出通過以上記載的實施方式而實現(xiàn)的效果。此外，在下面，記載基于在以上記載的實施方式中例示出的具體結(jié)構(gòu)而實現(xiàn)的效果，但也可以在產(chǎn)生同樣的效果的范圍，替換為在本申請說明書中例示的其他具體結(jié)構(gòu)。另外，該替換也可以跨越多個實施方式而進行。即，也可以是對在不同的實施方式中例示的各個結(jié)構(gòu)進行組合而產(chǎn)生同樣的效果的情況。

根據(jù)以上記載的實施方式，離子注入裝置具有離子照射部和至少一個電極部。在這里，離子源系統(tǒng)8對應于離子照射部。另外，針電極5、針電極6、環(huán)狀的電極7及環(huán)狀的電極7a中的至少一個對應于電極部。離子源系統(tǒng)8向半導體襯底1的表面照射離子。針電極5是在半導體襯底1的端部的背面及側(cè)面中的至少一者的附近處的能夠與半導體襯底1之間放電的位置，與半導體襯底1分離地配置的。

根據(jù)如上所述的結(jié)構(gòu)，通過針電極5而在半導體襯底1的端部的附近產(chǎn)生放電，因此能夠以容易的方法對半導體襯底1的由異常放電導致的損壞進行抑制。另外，半導體襯底1與針電極5不接觸，因此能夠抑制針電極5對半導體襯底1造成的污染、或者針電極5對半導體襯底1造成的損傷。

此外，對于除上述結(jié)構(gòu)以外的在本申請說明書中例示的其他結(jié)構(gòu)，能夠適當省略。即，僅通過上述的結(jié)構(gòu)，就能夠產(chǎn)生以上記載的效果。但是，在將本申請說明書中例示的其他結(jié)構(gòu)中的至少一個適當追加至以上記載的結(jié)構(gòu)的情況下、即將沒有作為以上記載的結(jié)構(gòu)而記載的在本申請說明書中例示的其他結(jié)構(gòu)追加至以上記載的結(jié)構(gòu)的情況下，也同樣能夠產(chǎn)生以上記載的效果。

另外，根據(jù)以上記載的實施方式，針電極5與半導體襯底1之間的距離小于或等于4.4mm。根據(jù)如上所述的結(jié)構(gòu)，能夠在容易引起半導體襯底1的帶電的束流加速條件下，適當?shù)匕l(fā)生放電。

另外，根據(jù)以上記載的實施方式，在與將針電極6和半導體襯底1連接的方向相交叉的方向排列多個針電極6。根據(jù)如上所述的結(jié)構(gòu)，不需要在與將針電極6和半導體襯底1連接的方向相交叉的方向上的定位。因此，例如，在沿離子束4的方向上、即在半導體襯底1的厚度方向排列多個針電極6，從而不需要半導體襯底1的厚度方向的定位。因此，即使是例如半導體襯底1的厚度薄的情況、或者半導體襯底1的厚度存在波動的情況等，也能夠可靠地發(fā)生放電。另外，例如，在沿半導體襯底1的背面的方向上排列多個環(huán)狀的電極7a，從而不需要半導體襯底1的徑向的定位。

另外，根據(jù)以上記載的實施方式，環(huán)狀的電極7是在俯視觀察時包圍半導體襯底1的至少一部分而配置的。根據(jù)如上所述的結(jié)構(gòu)，通過使用環(huán)狀的電極7，從而即使在由于離子注入而帶有的電荷的分布在半導體襯底1的面內(nèi)不均勻的情況下，也能夠在半導體襯底1的側(cè)面的大致整周發(fā)生放電。另外，由于在半導體襯底1的背面?zhèn)劝l(fā)生放電，因此即使在半導體襯底1的厚度不同的情況下，僅通過進行半導體襯底1的厚度方向的調(diào)整就能夠發(fā)生放電，因此結(jié)構(gòu)變得簡單。另外，半導體襯底1與環(huán)狀的電極7之間的距離X的管理容易。

另外，根據(jù)以上記載的實施方式，環(huán)狀的電極7a的朝向半導體襯底1的端部尖銳地形成。根據(jù)如上所述的結(jié)構(gòu)，放電的電荷向環(huán)集中，因此能夠更可靠地發(fā)生放電。

<關(guān)于以上記載的實施方式的變形例>

在以上記載的實施方式中，有時也記載了各個結(jié)構(gòu)要素的材質(zhì)、材料、尺寸、形狀、相對的配置關(guān)系或?qū)嵤┑臈l件等，但這些在所有的方案中都是例示，并不限定于在本申請說明書中記載的內(nèi)容。因此，在本申請說明書中公開的技術(shù)范圍內(nèi)，會設(shè)想到?jīng)]有例示的無數(shù)的變形例。例如，包含對至少一個結(jié)構(gòu)要素進行變形的情況、追加的情況或者省略的情況，并且包含將至少一個實施方式中的至少一個結(jié)構(gòu)要素提取出，與其他實施方式的結(jié)構(gòu)要素組合的情況。

另外，只要不產(chǎn)生矛盾，在以上記載的實施方式中記載為具有“1個”的結(jié)構(gòu)要素，也可以具有“大于或等于1個”。而且，各個結(jié)構(gòu)要素為概念性的單位，包含一個結(jié)構(gòu)要素由多個構(gòu)件構(gòu)成的情況、一個結(jié)構(gòu)要素對應于某個構(gòu)件的一部分的情況，并且包含一個構(gòu)件具有多個結(jié)構(gòu)要素的情況。另外，對于各個結(jié)構(gòu)要素，只要發(fā)揮相同的功能，則包含具有其他構(gòu)造或形狀的構(gòu)件。

另外，本說明書中的說明是為了與本技術(shù)相關(guān)的全部目的而進行參照的，均未承認是現(xiàn)有技術(shù)。

另外，在以上記載的實施方式中，在沒有特別指定地記載了材料名稱等的情況下，只要不產(chǎn)生矛盾，則該材料包括含有其他添加物的例如合金等。