專利名稱：離子注入高溫靶盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料生產(chǎn)設(shè)備，具體是指用于離子注入機(jī)的離子注入高溫靶盤。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體IC制造領(lǐng)域，超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，對進(jìn)一步提高芯片的集成度和運(yùn)行速度以及減小集成電路的特征尺寸及增強(qiáng)抗輻射性能等方面提出了新的嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，SOI技術(shù)是解決超大規(guī)模集成電路功耗危機(jī)及提高抗輻射性能的關(guān)鍵技術(shù)，它將逐步取代體硅成為深亞微米集成電路的主流技術(shù)，也是0.13μm以下工藝的首選技術(shù)，SOI材料也是航天航空及其他武器裝備領(lǐng)域劇烈競爭的必備材料，是未來超大規(guī)模集成電路的主導(dǎo)材料。
現(xiàn)有制作SOI材料采用SIMOX工藝是，將硅片預(yù)熱到500℃左右，特定能量的大劑量的氧離子注入到硅片上，經(jīng)過1300℃左右的高溫退火，在硅片內(nèi)部形成一定厚度的SiO2的絕緣層，頂層硅用于制作SOI器件。硅片注入氧離子需在離子注入機(jī)內(nèi)的高溫靶室中進(jìn)行，高溫注入靶室是SIMOX工藝專用強(qiáng)流氧離子注入機(jī)的關(guān)鍵部件。但已有的離子注入高溫靶盤不能滿足實(shí)際需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種離子注入高溫靶盤，使高溫離子注入機(jī)能在400℃-800℃的高溫環(huán)境下進(jìn)行連續(xù)正常注片。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，所述離子注入高溫靶盤包括帶有環(huán)形冷卻水槽的可旋轉(zhuǎn)靶盤座，均勻分布在所述靶盤座外周的若干個卡持晶片的夾卡機(jī)構(gòu)經(jīng)相應(yīng)的徑向支條同該靶盤座相連接并由定位銷定位，所述夾卡機(jī)構(gòu)的組成是，一個二點(diǎn)卡子經(jīng)其連接角塊固定在所述支條的外端部，該支條沿長度方向開有一條凹槽且其中置有可滑動的移動板，表面裝有硅襯板的所述支條的凹槽面裝有蓋板，一個單點(diǎn)卡子經(jīng)其連接角塊固定在移動板的前部并位于所述二點(diǎn)卡子的對側(cè)而由此在一個圓周上形成三點(diǎn)式夾卡，位于所述支條內(nèi)端部位的夾緊彈簧的兩端經(jīng)相應(yīng)的連接角塊分別同該支條和移動板連接并在該夾緊彈簧的力作用下使所述移動板朝晶片中心移動；移動板上裝有限位釘并由支條上相應(yīng)的限位孔限位，支條上還裝有位于移動板外端而頂端為斜面的晶片頂柱和可上、下運(yùn)動的三根呈三角形分布的晶片頂桿；所述二點(diǎn)卡子和單點(diǎn)卡子用高純硅材料制作，支條、移動板、蓋板及所述各連接角塊、螺釘用鉬材料制作。
以下對本發(fā)明做出進(jìn)一步說明。
參見圖1至圖3，本發(fā)明裝置包括帶有環(huán)形冷卻水槽2的可旋轉(zhuǎn)靶盤座1，均勻分布在所述靶盤座1外周的若干個卡持晶片5的夾卡機(jī)構(gòu)經(jīng)相應(yīng)的徑向支條6同該靶盤座1相連接并由定位銷12定位，所述夾卡機(jī)構(gòu)的組成是，一個二點(diǎn)卡子3經(jīng)其連接角塊16固定在所述支條6的外端部，該支條6上沿長度方向開有一條凹槽且其中置有可滑動的移動板7，表面裝有硅襯板13的所述支條6的凹槽面裝有蓋板8，一個單點(diǎn)卡子4經(jīng)其連接角塊17固定在移動板的前部并位于所述二點(diǎn)卡子3的對側(cè)而由此在一個圓周上形成三點(diǎn)式夾卡，位于所述支條6內(nèi)端部位的夾緊彈簧10的兩端經(jīng)相應(yīng)的連接角塊分別同該支條6和移動板7連接并在該夾緊彈簧10的力作用下(如被壓縮時)使所述移動板7朝晶片5中心移動；移動板7上裝有限位釘9并由支條6上相應(yīng)的限位孔限位(參見圖3)，支條6上還裝有位于移動板7外端而頂端為斜面的晶片頂柱11和可上、下運(yùn)動的三根呈三角形分布的晶片頂桿19；所述二點(diǎn)卡子3和單點(diǎn)卡子4用高純硅(含硅量≥98％)制作，支條6、移動板7、蓋板8及所述各連接角塊、螺釘用鉬材料制作。
本發(fā)明的技術(shù)原理和工作過程是，靶盤座1最好用導(dǎo)熱性能好的鋁材制作，內(nèi)部通水冷卻，處于低溫區(qū)；高溫區(qū)的晶片夾卡機(jī)構(gòu)通過溫度過渡區(qū)的支條6與靶盤座1相連，電機(jī)帶動靶盤座1進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，整個靶盤可裝若干晶片(如18片)，靶爪組夾住晶片作勻速轉(zhuǎn)動；為了固定晶片5，本高溫靶盤在每組硅卡子上采用了一個二點(diǎn)卡子3和一個單點(diǎn)卡子4，即三點(diǎn)式夾卡方式，其中二點(diǎn)卡子通過聯(lián)接角塊16固定于支條6上，單點(diǎn)卡子則通過連接角塊17固定于移動板7上，支條6開有一條凹槽，蓋板8和支條6可通過螺釘聯(lián)接，移動板7可在支條6的凹槽中自由滑動。夾緊彈簧10通過兩個聯(lián)接角塊18一端與支條6聯(lián)接，另一端與移動板7聯(lián)接，由于彈簧的作用力使得移動板7朝晶片中心移動，所以固定于移動板7上的單點(diǎn)卡子會壓緊晶片，配合對面的二點(diǎn)卡子也就構(gòu)成三點(diǎn)卡式的晶片固定方式。
晶片是易碎品，在晶片固定時三點(diǎn)卡子的夾緊力須適中，因此彈簧10的彈力應(yīng)調(diào)節(jié)為適度，移動板7上安裝了限位釘9，用來限制單點(diǎn)硅卡4的移動范圍，夾緊彈簧10使單點(diǎn)卡子4與二點(diǎn)卡子3一道壓緊晶片，從而使晶片在旋轉(zhuǎn)注入時保持夾緊狀態(tài)使得壓緊力維持在設(shè)定值，晶片固定可靠且不易碎片。這種晶片夾緊力與整個靶盤高速旋轉(zhuǎn)是時產(chǎn)生的離心力方向是一致的，在注片旋轉(zhuǎn)時是不會有甩片現(xiàn)象的，彈簧的夾緊力要求不能太大，否則會對晶片有壓傷。
整個靶爪子依靠支條6連接在靶盤座1上，通過定位銷12定位。其他零件全部附著在定好位的支條6上。為了能在400℃-800℃的高溫環(huán)境中使用而減少金屬粒子的污染，二點(diǎn)卡子3和單點(diǎn)卡子4用高純硅Si加工，其他如支條6、移動板7、蓋板8以及各種聯(lián)接角塊和螺釘都是采用高溫材料MO加工。而夾緊彈簧10處在靠近靶盤座1的低溫端，可采用普通材料加工。為減少注片中金屬M(fèi)o的污染，在支條6上安裝有一塊硅襯板13，防止離子束轟擊金屬M(fèi)o產(chǎn)生濺射污染。
為實(shí)現(xiàn)晶片的自動裝卸，本高溫靶盤設(shè)計(jì)了松卡晶片的晶片頂柱11和晶片頂桿19，晶片頂柱11的頂片端帶有一定角度的斜面；晶片頂柱11上向移動時，沿斜面推動移動板7；晶片頂柱11的頂片頂端上移到移動板7方口內(nèi)側(cè)時，推動由夾緊彈簧10拉緊的移動板7，聯(lián)接在移動板7上的單點(diǎn)卡子跟隨松開壓緊的晶片，當(dāng)晶片松開后，三根晶片頂桿19進(jìn)行上下運(yùn)動，托住晶片實(shí)現(xiàn)晶片的自動裝卸，這也就是本高溫靶盤涉及的一端移動式自動裝卸片。
由以上可知，本發(fā)明為一種離子注入高溫靶盤，它能使高溫離子注入機(jī)在400℃-800℃的高溫環(huán)境下對半導(dǎo)體晶片進(jìn)行連續(xù)正常注片，從而有效克服了已有技術(shù)的不足。
如上所述，雖然已經(jīng)公開并描述了本發(fā)明目前優(yōu)先的實(shí)施方案，但應(yīng)理解為這些公開的內(nèi)容只是用于說明的目的，可以進(jìn)行各種變化和修改而不離開所附權(quán)利要求提出的本發(fā)明范圍。


圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的整體靶盤的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中一個靶爪子的局部縱向剖視結(jié)構(gòu)放大示意圖；圖3是圖2所示靶爪子的晶片裝夾部分俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是二點(diǎn)卡子的一種實(shí)施例俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4中A-A向視圖；圖6是圖4所示構(gòu)件的右視圖；圖7是單點(diǎn)卡子的一種實(shí)施例正視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8是圖7所示構(gòu)件的俯視結(jié)圖；圖9是晶片頂柱的一種實(shí)施例正視結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是圖9所示構(gòu)件的左視圖。
在圖中1-靶盤座， 2-環(huán)形冷卻水槽，3-二點(diǎn)卡子，4-單點(diǎn)卡子， 5-晶片，6-支條，7-移動板， 8-蓋板，9-限位釘，10-夾緊彈簧， 11-晶片頂柱， 12-定位銷，13-硅襯板，15-螺釘， 16、17、18-連接角塊，19-晶片頂桿， 20-密封圈。
具體實(shí)施例方式
參見附圖，靶盤座1用導(dǎo)熱性能好的鋁材制作，它的冷卻水路為一個圓環(huán)形水槽2，也可和兩個密封圈20組成的水套，內(nèi)部通水冷卻，處于低溫區(qū)；高溫區(qū)的晶片夾卡機(jī)構(gòu)通過溫度過渡區(qū)的支條6與靶盤座1相連，電機(jī)帶動靶盤座1進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，整個靶盤設(shè)計(jì)為可裝晶片18片，靶爪組夾住晶片作勻速轉(zhuǎn)動(為確保晶片在注入時的高溫要求，充分利用熱源，提高熱效率，該區(qū)域內(nèi)的零件結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)盡可能小，以最小的質(zhì)量和最小的導(dǎo)熱面積設(shè)計(jì)；為確保晶片在高溫注入時晶片表面溫度均勻，靶爪組與晶片以最小接觸面夾持晶片，與晶片相接觸的面積盡可能小)；二點(diǎn)卡子通過聯(lián)接角塊16固定于支條6上，單點(diǎn)卡子則通過聯(lián)接角塊17固定于移動板7上，支條6開有一條凹槽，蓋板8和支條6可通過螺釘聯(lián)接，移動板7可在支條6的凹槽中自由滑動。夾緊彈簧10通過兩個聯(lián)接角塊18一端與支條6聯(lián)接，另一端與移動板7聯(lián)接，彈簧的作用使得移動板7朝晶片中心移動；移動板7上安裝用來限制單點(diǎn)硅卡4移動范圍的限位釘9，夾緊彈簧10拉伸移動帶動單點(diǎn)卡子4與二點(diǎn)卡子3一道壓緊晶片，使晶片在旋轉(zhuǎn)注入時保持夾緊狀態(tài)使得壓緊力維持在設(shè)定值，晶片固定可靠且不易碎片。這種晶片夾緊力與整個靶盤高速旋轉(zhuǎn)是時產(chǎn)生的離心力方向是一致的，在注片旋轉(zhuǎn)時不會有甩片現(xiàn)象的；整個靶爪子依靠支條6連接在靶盤座1上，通過定位銷12定位，其他零件全部附著在定好位的支條6上。為了能在400℃-800℃的高溫環(huán)境中使用而減少金屬粒子的污染，二點(diǎn)卡子3和單點(diǎn)卡子4用高純硅Si加工，其他如支條6、移動板7、蓋板8以及各種聯(lián)接角塊和螺釘都是采用高溫材料MO加工。而夾緊彈簧10處在靠近靶盤座1的低溫端，可采用普通材料加工。為減少注片中金屬M(fèi)o的污染，在支條6上安裝有一塊硅襯板13，防止離子束轟擊金屬M(fèi)o產(chǎn)生濺射污染。
權(quán)利要求
1.一種離子注入高溫靶盤，包括帶有環(huán)形冷卻水槽(2)的可旋轉(zhuǎn)靶盤座(1)，均勻分布在所述靶盤座(1)外周的若干個卡持晶片(5)的夾卡機(jī)構(gòu)經(jīng)相應(yīng)的徑向支條(6)同該靶盤座(1)相連接并由定位銷(12)定位，所述夾卡機(jī)構(gòu)的組成是，一個二點(diǎn)卡子(3)經(jīng)其連接角塊(16)固定在所述支條(6)的外端部，該支條(6)上沿長度方向開有一條凹槽且其中置有可滑動的移動板(7)，表面裝有硅襯板(13)的所述支條(6)的凹槽面裝有蓋板(8)，一個單點(diǎn)卡子(4)經(jīng)其連接角塊(17)固定在移動板的前部并位于所述二點(diǎn)卡子(3)的對側(cè)而由此在一個圓周上形成三點(diǎn)式夾卡，位于所述支條(6)內(nèi)端部位的夾緊彈簧(10)的兩端經(jīng)相應(yīng)的連接角塊分別同該支條(6)和移動板(7)連接并在該夾緊彈簧(10)的力作用下使所述移動板(7)朝晶片(5)中心移動；移動板(7)上裝有限位釘(9)并由支條(6)上相應(yīng)的限位孔限位，支條(6)上還裝有位于移動板(7)外端而頂端為斜面的晶片頂柱(11)和可上、下運(yùn)動的三根呈三角形分布的晶片頂桿(19)；所述二點(diǎn)卡子(3)和單點(diǎn)卡子(4)用高純硅材料制作，支條(6)、移動板(7)、蓋板(8)及所述各連接角塊、螺釘用鉬材料制作。
全文摘要
一種離子注入高溫靶盤，包括帶冷卻水槽的靶盤座，靶盤座外周的晶片夾卡機(jī)構(gòu)經(jīng)支條同靶盤座相連，二點(diǎn)卡子經(jīng)其連接角塊固定在支條外端部，該支條上開有一條凹槽且其中置有移動板，裝有硅襯板的支條的凹槽面有蓋板，單點(diǎn)卡子固定在移動板的前部，位于所述支條內(nèi)端部的夾緊彈簧的兩端分別同該支條和移動板連接并在該夾緊彈簧的力作用下使移動板朝晶片中心移動；移動板上裝有限位釘，支條上還裝有位于移動板外端而頂端為斜面的晶片頂柱和可上、下運(yùn)動的晶片頂桿；二點(diǎn)卡子和單點(diǎn)卡子用高純硅制作，支條、移動板、蓋板及所述各連接角塊、螺釘用鉬材料制作。本發(fā)明能使高溫離子注入機(jī)在400℃－800℃的高溫環(huán)境下對半導(dǎo)體晶片進(jìn)行連續(xù)正常注片。
文檔編號H01L21/425GK101038850SQ200610031370
公開日2007年9月19日 申請日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月17日
發(fā)明者賈京英, 劉咸成, 王慧勇 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所