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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.
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