一种用于SiC晶片掺杂的离子注入方法，包括以下步骤：产生SiC晶片掺杂需要的Al离子并引出形成离子束；对离子束依次进行质量分析、光栏分析和水平扫描；将宽带束变为平行束；加速提高离子束的能量；对加速后的离子束进行偏转过滤；经偏转过滤后的离子束注入SiC晶片，注入过程中对SiC晶片进行垂直扫描。一种用于SiC晶片掺杂的离子注入装置，包括按照注入过程依次设置的溅射式离子源、引出装置、质量分析器、分析光栏、水平扫描器、平行透镜、等梯度加速管、能量过滤器及靶盘，所述溅射式离子源配设有气箱，所述靶盘连接垂直扫描器。本发明专利技术具有成本低、离子束平行度好、传输效率高、良品率高、降低能量污染等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及SiC器件制造技术，尤其涉及一种用于SiC晶片掺杂的离子注入掺杂方法及装置。
技术介绍
SiC材料具有宽禁带、高热导率、高饱和电子漂移速率和强临界击穿电场等特性，利用SiC晶片可制备大功率、高频高温、抗强辐射的蓝光激光器和紫外探测器等SiC器件。由于SiC的原子密度比硅大，要达到相同的注入深度，SiC器件制备过程中的离子注入工艺需要离子具有更高的注入能量，一般要达到400～700KeV。在SiC外延层形成P型掺杂的离子注入工艺一般使用Al原子，而Al原子比C原子大得多，注入后对晶格的损伤和杂质处于未激活状态的现象都比较严重，由于这些因素的存在，要求离子注入需要采用金属离子(一般为Al原子)、具备更高的加速电压(0～300KV)、晶片需在高温条件(400～550℃)下注入，在束流纯度及能量污染、束平行性、注入角度和深度控制、注入重复性、注入良品率及生产率等方面也提出了更加严格的要求，现有的SiC离子注入机存在束传输效率低、束流小、束平行性差、手动装片、生产效率低、能量污染难以控制等缺陷。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成本低、离子束平行度好、传输效率高、良品率高、降低能量污染的用于SiC晶片掺杂的离子注入方法及装置。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种用于SiC晶片掺杂的离子注入方法，包括以下步骤：S1：产生SiC晶片掺杂需要的Al离子；S2：引出，将产生的Al离子引出并形成离子束；S3：筛选、提纯，对离子束依次进行质量分析和光栏分析；S4：水平扫描，对离子束进行水平方向的扫描，形成水平方向能覆盖SiC晶片的扇形带状束；S5：平行处理，将扇形带状束变为平行束；S6：加速，将平行束的能量提高到SiC晶片掺杂所需要的值；S7：偏转过滤，对加速后的离子束进行偏转过滤；S8：注入，经偏转过滤后的离子束注入SiC晶片，注入过程中对SiC晶片进行垂直扫描。作为上述技术方案的进一步改进：所述水平扫描为电扫描，所述垂直扫描为机械扫描。一种用于SiC晶片掺杂的离子注入装置，包括按照注入过程依次设置的溅射式离子源、引出装置、质量分析器、分析光栏、水平扫描器、平行透镜、等梯度加速管、能量过滤器及靶盘，所述溅射式离子源配设有气箱，所述靶盘连接垂直扫描器。作为上述技术方案的进一步改进：溅射式离子源包括灯丝、弧室、位于弧室上方的引出板、及相对布置于弧室两侧的阴极帽和反射板，所述灯丝、所述阴极帽和反射板通过绝缘子安装于所述弧室的壳体上，所述阴极帽外周设有第一含铝部件，所述反射板外周设有第二含铝部件，所述引出板上加载引出电压。所述分析光栏为可调分析缝。所述靶盘为自加热静电靶盘。所述垂直扫描器为直线电机。所述等梯度加速管包括抑制电极及位于抑制电极远离所述平行透镜一侧的多个加速电极，多个加速电极均匀布置，距离抑制电极最近的加速电极处于低电位，距离抑制电极最远的加速电极处于高电位，相邻加速电极之间设有绝缘环和一对防撞环，加速电极位于绝缘环外侧的部分设于均压环内，一对防撞环位于绝缘环内侧且分别与一个加速电极固定连接，一对防撞环包括大径环和小径环，沿绝缘环的轴向所述大径环和小径环搭接。用于SiC晶片掺杂的离子注入装置还包括自动传片组件，所述自动传片组件包括工艺腔室、位于工艺腔室内的传输机械手、定向台和冷却台、及位于工艺腔室外的出片片盒和进片片盒，所述靶盘位于所述工艺腔室内。所述进片片盒、定向台、靶盘、冷却台和出片片盒沿所述传输机械手的周向依次布置，所述靶盘和所述传输机械手中心点的连线与定向台和冷却台中心点的连线垂直，所述进片片盒和出片片盒对称布置于靶盘和传输机械手中心点的连线两侧。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术公开的用于SiC晶片掺杂的离子注入方法，在质量分析和光栏分析之后直接进行水平扫描，校正了离子束角度，提高了离子束的平行度，简化了光路，降低了成本；水平扫描之后进行平行处理，提高了离子束的精度，使离子束满足注入角度和均匀性一致，提高了SiC器件的良品率；在平行处理之后对离子束进行加速，提高了离子束的传输效率；加速之后的离子束进行偏转过滤，可大幅度减少注入掺杂过程中的能量污染。本专利技术公开的用于SiC晶片掺杂的离子注入装置，在分析光栏之后设置水平扫描器，校正了离子束角度，提高了离子束的平行度，简化了光路，降低了成本；平行透镜使扇形带状束进入平行透镜后出射的离子束为平行束，实现平行束精度要求，以便控制离子束注入角度，同时将中性粒子过滤，减少注入掺杂过程中的能量污染；能量过滤器对加速后的离子束进行偏转过滤，确保离子束的纯度满足工艺要求。附图说明图1是本专利技术用于SiC晶片掺杂的离子注入装置的结构示意图。图2是本专利技术中的溅射式离子源的立体结构示意图。图3是本专利技术中的等梯度加速管的结构示意图。图中各标号表示：1、溅射式离子源；2、气箱；3、引出装置；4、质量分析器；5、水平扫描器；6、平行透镜；7、等梯度加速管；71、抑制电极；72、加速电极；73、绝缘环；74、均压环；75、防撞环；751、大径环；752、小径环；8、传动轴；9、电动机；10、能量过滤器；101、灯丝；102、阴极帽；103、第一含铝部件；104、引出板；105、第二含铝部件；106、反射板；107、弧室；11、靶盘；12、冷却台；13、出片片盒；14、定向台；15、传输机械手；16、进片片盒；17、离子束；18、发电机；19、垂直扫描器；20、分析光栏。具体实施方式以下将结合说明书附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。本实施例的用于SiC晶片掺杂的离子注入方法，包括以下步骤：S1：产生SiC晶片掺杂需要的Al离子；S2：引出，将产生的Al离子引出并形成离子束17；S3：筛选、提纯，对离子束17依次进行质量分析和光栏分析；S4：水平扫描，对离子束17进行水平方向的扫描，形成水平方向能覆盖SiC晶片的扇形带状束；S5：平行处理，将扇形带状束变为平行束；S6：加速，将平行束的能量提高到SiC晶片掺杂所需要的值；S7：偏转过滤，对加速后的离子束17进行偏转过滤；S8：注入，经偏转过滤后的离子束17注入SiC晶片，注入过程中对SiC晶片进行垂直扫描。该用于SiC晶片掺杂的离子注入方法，在质量分析和光栏分析之后直接进行水平扫描，校正了离子束17角度，提高了离子束17的平行度，简化了光路，降低了成本；水平扫描之后进行平行处理，提高了离子束17的精度，使离子束17满足注入角度和均匀性一致，提高了SiC器件的良品率；在平行处理之后对离子束17进行加速，提高了离子束17的传输效率；加速之后的离子束17进行偏转过滤，可大幅度减少注入掺杂过程中的能量污染。本实施例中，水平扫描为电扫描，垂直扫描为机械扫描。如图1至图3所示，本实施例的用于SiC晶片掺杂的离子注入装置，包括依次设置的溅射式离子源1、引出装置3、质量分析器4、分析光栏20、水平扫描器5、平行透镜6、等梯度加速管7、能量过滤器10及靶盘11，溅射式离子源1配设有气箱2，靶盘11连接垂直扫描器19，溅射式离子源1产生SiC晶片掺杂需要的Al离子及其他气体离子(N离子和B离子)，价态包括单电荷和双电荷离子；气箱2包含4到5路气体(Ar，B，N，P)，提供工艺过程中需要的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于SiC晶片掺杂的离子注入方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：产生SiC晶片掺杂需要的Al离子；S2：引出，将产生的Al离子引出并形成离子束(17)；S3：筛选、提纯，对离子束(17)依次进行质量分析和光栏分析；S4：水平扫描，对离子束(17)进行水平方向的扫描，形成水平方向能覆盖SiC晶片的扇形带状束；S5：平行处理，将扇形带状束转变为平行束；S6：加速，将平行束的能量提高到SiC晶片掺杂所需要的值；S7：偏转过滤，对加速后的离子束(17)进行偏转过滤；S8：注入，经偏转过滤后的离子束(17)注入SiC晶片，注入过程中对SiC晶片进行垂直扫描。
【技术特征摘要】
1.一种用于SiC晶片掺杂的离子注入方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：产生SiC晶片掺杂需要的Al离子；S2：引出，将产生的Al离子引出并形成离子束(17)；S3：筛选、提纯，对离子束(17)依次进行质量分析和光栏分析；S4：水平扫描，对离子束(17)进行水平方向的扫描，形成水平方向能覆盖SiC晶片的扇形带状束；S5：平行处理，将扇形带状束转变为平行束；S6：加速，将平行束的能量提高到SiC晶片掺杂所需要的值；S7：偏转过滤，对加速后的离子束(17)进行偏转过滤；S8：注入，经偏转过滤后的离子束(17)注入SiC晶片，注入过程中对SiC晶片进行垂直扫描。2.根据权利要求1所述的用于SiC晶片掺杂的离子注入方法，其特征在于：所述水平扫描为电扫描，所述垂直扫描为机械扫描。3.一种用于SiC晶片掺杂的离子注入装置，其特征在于：包括按照注入过程依次设置的溅射式离子源(1)、引出装置(3)、质量分析器(4)、分析光栏(20)、水平扫描器(5)、平行透镜(6)、等梯度加速管(7)、能量过滤器(10)及靶盘(11)，所述溅射式离子源(1)配设有气箱(2)，所述靶盘(11)连接垂直扫描器(19)。4.根据权利要求3所述的用于SiC晶片掺杂的离子注入装置，其特征在于：所述溅射式离子源(1)包括灯丝(101)、弧室(107)、位于弧室(107)上方的引出板(104)、及相对布置于弧室(107)两侧的阴极帽(102)和反射板(106)，所述灯丝(101)、所述阴极帽(102)和反射板(106)通过绝缘子安装于所述弧室(107)的壳体上，所述阴极帽(102)外周设有第一含铝部件(103)，所述反射板(106)外周设有第二含铝部件(105)，所述引出板(104)上加载引出电压。5.根据权利要求3所述的用于SiC晶片掺杂的离子注入装置，其特征在于：所述分析光栏(20)为可调分析缝...
【专利技术属性】
技术研发人员：王迪平，彭立波，孙雪平，易文杰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十八研究所，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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