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ES2573089T3 - Técnicas para procesar un sustrato - Google Patents

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ES2573089T3
ES2573089T3 ES10762439.7T ES10762439T ES2573089T3 ES 2573089 T3 ES2573089 T3 ES 2573089T3 ES 10762439 T ES10762439 T ES 10762439T ES 2573089 T3 ES2573089 T3 ES 2573089T3
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ES
Spain
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mask
substrate
openings
ion beam
technique
Prior art date
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Active
Application number
ES10762439.7T
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English (en)
Inventor
Kevin M. Daniels
Russell J. Low
Benjamin B. Riordon
Nicholas P. T. Bateman
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Varian Semiconductor Equipment Associates Inc
Original Assignee
Varian Semiconductor Equipment Associates Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Varian Semiconductor Equipment Associates Inc filed Critical Varian Semiconductor Equipment Associates Inc
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Abstract

Una máscara (950, 1050) para procesar un sustrato (100), comprendiendo la máscara (950, 1050): una o más primeras aberturas (956a) dispuestas en una primera fila (955a); una o más segundas aberturas (956b) dispuestas en una segunda fila (955b); y una o más terceras aberturas (956c) dispuestas en una tercera fila (955c), extendiéndose cada fila en una dirección (912) de la anchura de la máscara (950, 1050), en la que la segunda fila (955b) es adyacente a las filas primera y tercera (955a, 955c) y está dispuesta entre las filas primera y tercera (955a, 955c), las una o más primeras aberturas (956a) y las una o más segundas aberturas (956b) no están alineadas en una dirección (910) de la altura de la máscara (950, 1050), estando la máscara caracterizada porque las una o más primeras aberturas (956a) y las una o más terceras aberturas (956c) están alineadas en la dirección (910) de la altura de la máscara (950, 1050).

Description

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DESCRIPCION
Tecnicas para procesar un sustrato Campo
La presente divulgacion versa acerca de una tecnica para procesar un sustrato, mas en particular acerca de una tecnica para introducir dopantes o impurezas en un sustrato.
Antecedentes
En la fabricacion de dispositivos electronicos, se introducen dopantes o impurezas en un sustrato para alterar la propiedad mecanica, optica o electrica original del sustrato. En la fabricacion de dispositivos de memoria, se pueden introducir iones de boro en un sustrato de silicio. Dado que los ionos de boro y los atomos de silicio en la estructura reticular cristalina tienen distintas propiedades electricas, la introduccion de suficiente cantidad de ionos de boro puede alterar la propiedad electrica del sustrato de silicio.
Se puede utilizar la tecnica de implantacion de iones para introducir los dopantes. En esta tecnica, se ioniza el material de alimentacion que contiene las especies deseadas. A partir de entonces, se dirigen los iones del material de alimentacion, en forma de un haz de iones que tiene la energfa deseada, hacia el sustrato y se implantan posteriormente. Si los iones son de distintas especies, el ion puede alterar la propiedad del sustrato.
Tambien se puede fabricar una celula solar, otro dispositivo basado en sustrato de silicio, introduciendo iones o dopantes en el sustrato de silicio. En el pasado, los dopantes han sido introducidos mediante un procedimiento de difusion en el que se dispone vidrio o pasta que contiene dopantes sobre el sustrato de silicio. A partir de entonces, se calienta el sustrato, y se difunden los dopantes en el vidrio o pasta en el sustrato mediante difusion termica.
Aunque el procedimiento de difusion puede ser rentable, el procedimiento tiene muchas desventajas. En algunas celulas solares, es deseable llevar a cabo un dopado selectivo para introducir dopantes unicamente en la region seleccionada del sustrato. Sin embargo, es diffcil de controlar el procedimiento de difusion, y puede ser diffcil conseguir un dopado selectivo mediante difusion. El procedimiento puede tener como resultado un dopado impreciso o la formacion de regiones dopadas no uniformes. Ademas, se pueden introducir huecos o burbujas de aire, u otros contaminantes en el sustrato junto con los dopantes durante el procedimiento de difusion.
Para abordar tales desventajas, se ha propuesto un dopado mediante un procedimiento de implantacion de iones. En el procedimiento propuesto, se reviste el sustrato con una capa fotorresistente, y se lleva a cabo un procedimiento litografico para exponer porciones del sustrato. A partir de entonces, se lleva a cabo la implantacion de iones, y se implantan los dopantes en las porciones expuestas. El procedimiento, aunque consigue un dopado selectivo preciso, no es barato. Se requieren etapas y tiempo adicionales para revestir, modelar y eliminar la capa fotorresistente, cada una de las cuales anade costes al procedimiento de fabricacion. Las etapas pueden ser mas complicadas si las regiones que han de ser expuestas son sumamente pequenas.
Cualquier coste anadido en la fabricacion de la celula solar reducina la capacidad de la celula solar para generar energfa de bajo coste. Por otra parte, cualquier coste reducido en la fabricacion de celulas solares de alto rendimiento con una eficacia elevada tendna un impacto positivo sobre la implementacion mundial de celulas solares. Esto permitira una mayor disponibilidad y adopcion de tecnologfa de energfa limpia.
Como tal, se necesita una nueva tecnica.
El documento US 5 369 282 A da a conocer un procedimiento de exposicion a un haz de electrones que incluye: producir una pluralidad de elementos de haz de electrones a partir de un unico haz de electrones conformando e irradiar la pluralidad de elementos de haz de electrones sobre un sustrato. Se consigue la exposicion una pluralidad de veces con patrones respectivos de haz de electrones por medio de distintos conjuntos de elementos de haz de electrones, produciendose los elementos de haz de electrones de distintos conjuntos simultaneamente y siendo desviados simultaneamente, de forma que se barra el sustrato consecutivamente. Los elementos de haz de electrones en un conjunto estan desplazados de los elementos correspondientes de haz de electrones del otro conjunto una separacion de M/N representando N el numero de conjuntos de haz de electrones y M es un numero entero menor que N.
El documento US 2010/062589 A1 da a conocer mascaras para ser utilizadas con equipos de implantacion de iones formandose las mascaras montando un conjunto de segmentos y separadores para crear una mascara que tiene la configuracion deseada. Se mantiene unido este conjunto de partes con un soporte estructural. Se forma un panel mecanizando ranuras abiertas en un sustrato, de manera que se forme un dispositivo con forma de peine. Se pueden conectar entre sf dos paneles tales para formar una mascara. Los paneles pueden ser utilizados secuencialmente en un procedimiento de implantacion de iones para crear contactos posteriores entrelazados. Se pueden superponer multiples mascaras, de forma que se creen patrones de implantacion que no pueden ser creados de forma eficaz utilizando una unica mascara.
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Sumario de la divulgacion
Se proporciona la presente invencion en la reivindicacion 1 adjunta.
Se describira ahora la presente divulgacion con mas detalle con referencia a realizaciones ejemplares de la misma, segun se muestra en los dibujos adjuntos.
Breve descripcion de los dibujos
Se describira ahora la presente divulgacion con mas detalle con referencia a realizaciones ejemplares de la misma, segun se muestra en los dibujos adjuntos. Aunque se describe la presente divulgacion a continuacion con referencia a realizaciones ejemplares, se debena comprender que la presente divulgacion no esta limitada a ello. Las personas con un nivel normal de dominio de la tecnica reconoceran implementaciones, modificaciones y realizaciones adicionales, al igual que otros campos de uso, que se encuentran dentro del alcance de la presente divulgacion segun se describe en la presente memoria, y con respecto a las cuales la presente divulgacion puede ser de utilidad significativa.
La FIG. 1 ilustra un sustrato que puede conseguirse utilizando la tecnica descrita en la presente divulgacion.
La FIG. 2 ilustra un sistema ejemplar de implantacion de iones en la lmea de haz para procesar un sustrato segun una realizacion de la presente divulgacion.
La FIG. 3 ilustra una mascara ejemplar para procesar un sustrato segun una realizacion de la presente divulgacion.
La FIG. 4 ilustra otra mascara ejemplar para procesar un sustrato segun otra realizacion de la presente divulgacion.
Las FIGURAS 5a y 5b ilustran una tecnica ejemplar para procesar un sustrato segun una realizacion de la presente divulgacion.
La FIG. 6 ilustra otra tecnica ejemplar para procesar un sustrato segun una realizacion de la presente divulgacion.
La FIG. 7 ilustra otra mascara ejemplar para procesar un sustrato segun otra realizacion de la presente divulgacion.
Las FIGURAS 8a y 8b ilustran otra tecnica ejemplar para procesar un sustrato segun otra realizacion de la presente divulgacion.
La FIG. 9 ilustra otra mascara ejemplar para procesar un sustrato segun otra realizacion de la presente divulgacion.
La FIG. 10 ilustra otra mascara ejemplar para procesar un sustrato segun otra realizacion de la presente divulgacion.
La FIG. 11 ilustra otra tecnica ejemplar para procesar un sustrato segun otra realizacion de la presente divulgacion.
La FIG. 12 ilustra otra mascara para procesar un sustrato segun otra realizacion de la presente divulgacion. Descripcion detallada
En la presente memoria se introducen varias realizaciones de tecnicas para procesar un sustrato. Segun la invencion, con referencia a la FIG. 9, se muestra una mascara ejemplar 950 segun una realizacion de la presente divulgacion. En aras de la claridad y de la sencillez, se describe la mascara 950 en el contexto de aberturas. La mascara 950 comprende una pluralidad de filas 955a-955c de aberturas 956a-956c en la direccion 910 de la altura. En la presente realizacion, la mascara 950 comprende tres filas 955a-955c. En cada fila 955a-955c, se pueden disponer una o mas aberturas 956a-956c. Las aberturas 956a-956c, en la presente realizacion, pueden tener forma rectangular. Segun se ilustra en la FIG. 9, cada abertura 956a-956c de la presente realizacion comprende lados primero y segundo 967a y 967b que se extienden en la direccion 910 de la altura una distancia l y anchuras primera y segunda 969a y 969b que se extienden en la direccion 912 de la anchura una distancia w. En otras realizaciones, las aberturas 956a-956c pueden tener otras formas.
En la presente realizacion, las aberturas 956a-956c en filas adyacentes 955a-955c pueden no ser uniformes. La falta de uniformidad, en la presente realizacion, puede asociarse con la posicion o la alineacion de las aberturas 956a- 956c. Por ejemplo, las primeras aberturas 956a en la primera fila 955a y las segundas aberturas 956b en la segunda fila 955b no estan alineadas en la direccion 910 de la altura. En el proceso, se desplaza el centro de las aberturas 956a y 956b y no se alinean en la direccion 910 de la altura una distancia x.
Ademas, las aberturas 956a-956c en filas adyacentes 955a-955c estan colocadas de forma que el primer lado 967a de las aberturas 956a-956c en una fila 955a-955c esta desplazado y no alineado con el primer lado 967a de las aberturas 956a-956c en la fila adyacente 955a-955c. En la presente realizacion, se desplazan las aberturas 956a- 956c en filas adyacentes de forma que el primer lado 967a de la primera abertura 956a esta alineado con el segundo lado 967b de la segunda abertura 956b. En otras realizaciones, se puede desplazar el primer lado 967a de la primera abertura 956a y no alinearlo con el segundo lado 967b de la segunda abertura 956b una distancia d (no mostrada). En la presente invencion, las primeras aberturas 956a estan alineadas con las terceras aberturas 956c en la tercera fila 955c.
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De forma similar a las mascaras de realizaciones alternativas descritas a continuacion, la mascara 950 de la presente realizacion puede incluir diversos materiales.
Con referencia a la FIG. 10, se muestra otra mascara ejemplar 1050 segun otra realizacion de la presente invencion. En la presente realizacion, la mascara 1050 es similar a la mascara 950 mostrada en la FIG. 9. Sin embargo, las aberturas 956a-956c en filas adyacentes 955a-955c se solapan una distancia y, en la direccion 910 de la altura.
Con referencia a la Fig. 11, se muestra otra tecnica ejemplar para procesar un sustrato segun otra realizacion de la presente invencion. La figura no esta dibujada a escala necesariamente. En aras de la claridad y de la sencillez, se describira la tecnica de la presente realizacion con la mascara 950 ilustrada en la FIG. 9. Las personas con un nivel normal de dominio de la tecnica reconoceran que se puede llevar a cabo la presente tecnica con otras mascaras.
La tecnica de la presente realizacion puede ser una tecnica de multiples partes, pudiendo ser la primera parte similar a la tecnica descrita con las FIGURAs 5a, 5b, 8a y 8b en las realizaciones alternativas descritas a continuacion. Como tal, se debena leer la tecnica de la presente realizacion con la tecnica de la realizacion alternativa descrita a continuacion con las FIGURAS 5a, 5b, 8a y 8b.
En la presente realizacion, la mascara 950 esta dispuesta entre una fuente (no mostrada) de iones y el sustrato (no mostrado). A partir de entonces, se dirige el haz 20 de iones hacia el sustrato en la trayectoria del haz de iones. Durante la primera parte de la tecnica, se dirige el haz 20 de iones hacia la parte superior de la mascara 950. Por ejemplo, se pueden colocar el haz 20 de iones y la mascara 950 de forma que la primera parte del haz 20a de iones se solapa con al menos una porcion de las segundas aberturas 956b en la segunda fila 955b. Por otra parte, la segunda parte del haz 20b de iones se solapa con al menos una porcion de las primeras aberturas 956a en la primera fila 955a. Segun se traslada el sustrato en la direccion 910 de la altura, se pueden formar regiones implantadas.
Si el primer lado 967a de la primera abertura 966a esta alineado con el segundo lado 967b de la segunda abertura 966b en la direccion 910 de la altura, se pueden formar regiones de implantacion que tienen una anchura igual a la anchura de las aberturas primera y segunda 956a y 956b. Si se desplaza el primer lado 967a de la primera abertura 966a del segundo lado 967b de la segunda abertura 966b una distancia d, se pueden formar regiones no implantadas que tienen la anchura d entre dos regiones de implantacion separadas.
Durante la segunda parte de la tecnica, que puede producirse antes o despues de la primera parte, se mueve el haz 20 de iones con respecto a la mascara 950, de forma que se dirige el haz 20 de iones hacia la parte inferior de la mascara 950. Por ejemplo, se pueden colocar el haz 20 de iones y la mascara 950 de forma que la primera parte del haz 20a de iones se solape con al menos una porcion de las terceras aberturas 956c en la tercera fila 955c. Por otra parte, la segunda parte del haz 20b de iones puede solaparse con al menos una porcion de las segundas aberturas 956b. Segun se traslada el sustrato, se puede mitigar la falta de uniformidad del haz de iones en la direccion 910 de la altura.
Si se utiliza la mascara 1050 mostrada en la FIG. 10, el solapamiento de las aberturas primeras y segundas 956a y 956b o el solapamiento de las aberturas segundas y terceras 956b y 956c permite la formacion de regiones con muchas impurezas, que tienen una anchura y, entre regiones con pocas impurezas. Las regiones con muchas impurezas pueden formarse por medio de iones que pasan a traves de las regiones de solapamiento, mientras que las regiones con pocas impurezas pueden formarse por medio de iones que pasan a traves de las regiones no solapantes. Ademas, si la tecnica es un procedimiento de multiples partes, se puede mitigar la falta de uniformidad en la direccion de la altura del haz (no mostrado). En aras de la claridad y de la sencillez, las realizaciones pueden centrarse en la tecnica para introducir dopantes o impurezas en un sustrato. Por ejemplo, las tecnicas descritas en la presente memoria pueden ser utilizadas para formar regiones que contienen distintas dosis o niveles de impurezas y/o regiones que contienen distinto tipo de impurezas o de dopantes.
Realizaciones alternativas
Las siguientes realizaciones alternativas no son parte de la invencion pero pueden ser utiles para comprender la misma. En la siguiente divulgacion, las realizaciones alternativas se describen en el contexto de un sistema de implantacion en lmea de haz de haz plano. Aunque no se expone en detalle, no se descartan otros tipos de sistemas de implantacion de iones, incluyendo sistemas de implantacion de iones por haz de barrido que utilizan un haz puntual o concentrado de iones. Ademas, pueden ser igualmente aplicables otros tipos de sistemas de procesamiento de sustratos incluyendo, por ejemplo, sistemas de dopaje asistido por plasma (PLAD) o de implantacion de iones por inmersion en plasma (PIII).
Los sustratos dados a conocer en las realizaciones pueden ser sustratos a base de silicio para la fabricacion de celulas solares. Aunque se expone principalmente un sustrato a base de silicio, la presente divulgacion puede ser igualmente aplicable a sustratos que contienen otros materiales. Por ejemplo, tambien pueden ser aplicables sustratos que contienen teluro de cadmio (CdTe), seleniuro de cobre-indio-galio (CIGS), u otros materiales. Ademas, tambien pueden ser aplicables a la presente divulgacion otros sustratos de celula no solar. Los sustratos metalicos, otros sustratos semiconductores, y sustratos aislantes para la fabricacion de otros dispositivos mecanicos,
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electronicos (por ejemplo, dispositivos de memoria) u opticos (por ejemplo, diodos emisores de luz) u otros dispositivos pueden ser igualmente aplicables.
Con referencia a la FIG. 1, se muestra un sustrato ejemplar 100 fabricado utilizando las tecnicas de la presente divulgacion. En la presente realizacion, se muestra un sustrato 100 de celula solar. Por un lado, el sustrato 100 puede incluir una o mas regiones 102 de contacto, en cada una de las cuales se puede formar un contacto metalico (no mostrado). Las regiones 102 de contacto pueden estar formadas introduciendo una dosis predeterminada de dopantes deseados en las regiones 102. Si el sustrato 100 incluye dos o mas regiones 102 de contacto, se pueden separar las regiones 102 de contacto entre sf por medio de una region separadora 104. En algunas realizaciones, el sustrato 100 tambien puede comprender una o mas regiones separadoras 104, y tambien se pueden introducir dopantes o impurezas en cada region separadora 104. En la presente realizacion, las especies de dopantes introducidas en las regiones 102 de contacto y en las regiones separadoras 104 pueden ser identicas. Sin embargo, las regiones 102 de contacto pueden tener una mayor dosis de dopantes que la region separadora 104. Si el sustrato es una celula solar, este patron de incluir regiones 102 de contacto con muchas impurezas y regiones separadoras 104 con pocas impurezas en el lado frontal del sustrato 100 puede ser denominado un diseno de emisor selectivo. Las regiones 102 de contacto con muchas impurezas pueden permitir una mejor superficie de contacto entre las regiones 101 de contacto y los contactos metalicos. Ademas, una mayor dosis de dopantes puede permitir una mayor conductividad electrica en la region 102 de contacto. Aunque no es preferible, en otras realizaciones, se pueden introducir distintas especies de dopantes en las regiones 102 de contacto y en las regiones separadoras 104. Por ejemplo, se pueden introducir dopantes de tipo p en una de la region 102 de contacto y de la region separadora 104, mientras que se introducen dopantes de tipo n en la otra de la region 102 de contacto y de la region separadora 104. En otro ejemplo, se pueden introducir dopantes del mismo tipo, pero distintas especies, en la region 102 de contacto y en la region separadora 104. Ademas, la dosis de los dopantes en las regiones 102 de contacto tambien puede ser mayor que la de la region separadora 104. De forma alternativa, la dosis en las regiones 102 de contacto puede ser igual o menor que la de la region separadora 104.
Con referencia a la FIG. 2, se muestra un sistema ejemplar 200 para procesar un sustrato segun una realizacion de la presente divulgacion. En la presente realizacion, se puede utilizar el sistema 200 para fabricar un sustrato de celula solar con un diseno de emisor selectivo mostrado en la FIG. 1. Segun se ilustra en la FIG. 2, el sistema 200 puede ser un sistema de implantacion de iones en la lmea de haz, en el que se pueden introducir dopantes, en forma de iones, en el sustrato 100.
El sistema 200 de implantacion de iones de la presente realizacion puede incluir una fuente 202 de iones acoplada a una unidad 230 de gas que contiene gas de alimentacion de especies deseadas de dopantes. Se suministra el gas de alimentacion desde la unidad 230 de gas a la fuente 202 de iones y, a partir de entonces, es ionizado. Este gas de alimentacion puede contener especies de dopantes con uno o mas elementos de los Grupos I y 3A-8A. Por ejemplo, el gas de alimentacion puede contener hidrogeno (H), helio (He) u otros gases raros, oxfgeno (O), nitrogeno (N), arsenico (As), boro (B), fosforo (P), antimonio, galio (Ga), indio (In) u otros gases. Ademas, el gas de alimentacion puede contener carborano C2B10H12 u otro compuesto molecular. Despues de que se ioniza el gas de alimentacion, se extraen los iones 20 de la fuente 202 de iones por medio de un electrodo 201 de extraccion que incluye un electrodo 201a de supresion y un electrodo 201b de conexion a tierra. Se puede acoplar una fuente de alimentacion (no mostrada) al electrodo 201 de extraccion y puede proporcionar una tension regulable.
El sistema 200 de implantacion de iones tambien puede comprender componentes opcionales de la lmea de haz. Los componentes de la lmea de haz pueden ser opcionales, dado que los sistemas de otras realizaciones pueden omitir los componentes de la lmea de haz. Si se incluyen, los componentes de la lmea de haz opcionales pueden incluir al menos uno de un analizador 203 de masas, un iman 207 corrector del angulo, y etapas primera y segunda 205 y 209 de aceleracion/desaceleracion.
El analizador 203 de masas puede desviar los iones en funcion de su masa. Los iones que tienen una masa deseada pueden ser desviados suficientemente para que pasen a traves de la abertura de salida del analizador 203 de masas y desplazarse mas corriente abajo del sistema 200. Por otra parte, los iones que tienen una masa no deseada pueden ser desviados insuficiente o excesivamente, y los iones pueden ser dirigidos hacia las paredes del analizador 203 de masas. Por otra parte, el iman 207 correcto del angulo puede colimar los iones 20 que se desplazan en una trayectoria que diverge con respecto a una trayectoria sustancialmente paralela. En la presente realizacion, se puede colimar un haz divergente 20 de iones en un haz sustancialmente paralelo 20 de iones con forma plana. Si se incluyen, las etapas primera y segunda 205 y 207 de aceleracion/desaceleracion pueden acelerar o desacelerar los iones en el haz 20 de iones que se desplazan en la trayectoria del haz de iones.
El haz 20 de iones que se desplaza en la trayectoria del haz de iones puede ser dirigido hacia la estacion terminal 206. En la estacion terminal 206, se pueden colocar uno o mas sustratos 100 en la trayectoria del haz de iones, de forma que se implanten los iones en el haz 20 de iones en el sustrato 100. Para controlar el procedimiento de implantacion, la estacion terminal 206 puede contener diversos componentes. Por ejemplo, la estacion terminal 206 puede contener una placa 214 que puede soportar el o los sustratos 100. La placa 214, ademas de soportar el sustrato 100, tambien puede controlar, por ejemplo, la temperatura del sustrato 100 para proporcionar una implantacion de iones en caliente o en fno. Para proporcionar la implantacion de iones en fno, la placa 214 puede
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mantener el sustrato 100 a una temperatura inferior a la temperatura ambiente, preferentemente inferior a 273 °K. Para proporcionar una implantacion de iones en caliente, la placa 214 puede mantener el sustrato 100 a una temperatura superior a la temperatura ambiente, preferentemente superior a 293 °K. Ademas de la placa 214, el sistema 200 de implantacion de iones de la presente divulgacion puede contener una estacion (no mostrada) de enfriado y/o de calentamiento en la que se puede enfriar o calentar el sustrato 100 antes de la implantacion de iones o despues de la implantacion de iones.
La estacion terminal 206 tambien puede contener un explorador por barrido (no mostrado), por ejemplo, un “roplat”, que puede colocar el sustrato 100 en la trayectoria del haz 20 de iones. El explorador por barrido tambien puede trasladar/girar el sustrato 100 hasta una posicion y una orientacion deseadas con respecto al haz 20 de iones. En una realizacion, se puede orientar el sustrato 100 sustancialmente perpendicular con respecto a la trayectoria del haz de iones, de forma que los iones se implantan con un angulo incidente o de implantacion sustancialmente de 0°. En otra realizacion, el sustrato puede ser no perpendicular con respecto al haz 20 de iones para proporcionar un angulo incidente o de implantacion no nulo. En una realizacion, el angulo de implantacion puede permanecer constante durante todo el procedimiento de implantacion. En otra realizacion, el angulo de implantacion puede variarse durante el procedimiento de implantacion. En la presente divulgacion, se puede trasladar el sustrato 100 a una velocidad deseada, de forma que se controle la dosis de los iones implantados. Para garantizar una dosis apropiada, la estacion terminal 306 tambien puede incluir un sistema de dosificacion.
Entre la fuente 202 de iones y el sustrato 100, se pueden ubicar una o mas mascaras 250. En la presente divulgacion, la mascara 250 puede incluir uno o mas dedos para impedir que los iones 20 alcancen el sustrato 100. La mascara 250 tambien puede incluir una o mas aberturas a traves de las cuales pueden pasar los iones 20 y pueden ser implantados en el sustrato 100. La mascara 250 puede estar soportada por diversos componentes del sistema 200 incluyendo la pared de la estacion terminal 206. Se puede proporcionar una orientacion o posicion apropiada de la mascara 250 con respecto al haz 20 de iones y/o al sustrato 100 por medio de diversos componentes que soportan la mascara 250. Por ejemplo, se puede acoplar un accionador (no mostrado) a la mascara 250 para trasladar, girar o inclinar la mascara 250 con respecto al sustrato 100 y/o al haz 20 de iones. Para evitar que la temperatura de la mascara 250 aumente excesivamente, tambien se puede proporcionar un enfriamiento de la mascara 250.
Con referencia a la FIG. 3, se muestra una mascara ejemplar 350 segun una realizacion de la presente divulgacion. En la presente realizacion, la mascara 350 puede comprender al menos un dedo 352. La mascara 350 puede contener opcionalmente una base 354, y el dedo 352 puede estar soportado por la base 354. Si la mascara 350 no contiene la base 354, la mascara 350 puede ser uno o mas dedos 352 que estan soportados y/o mantenidos unidos. Si la mascara 350 comprende dos o mas dedos 352, los dedos 352 pueden estar separados entre sf para definir un hueco o abertura 356. En una realizacion, la mascara 350 puede tener una pluralidad de dedos 352 para definir uno o mas huecos o aberturas, y los dedos 352 pueden tener una forma y un tamano uniformes. Ademas, los dedos 352 pueden estar configurados de forma que los huecos o aberturas 356 tengan una forma y un tamano uniformes. En otra realizacion, la mascara 350 puede tener 61 dedos 352, y los dedos 352 estan configurados para formar 60 aberturas uniformes y rectangulares 356. Sin embargo, las personas con un nivel normal de dominio de la tecnica reconoceran que la mascara 350 puede tener cualquier numero de dedos 352 y de aberturas 356. Ademas, las aberturas 356 pueden tener diversas formas y tamanos, uniformes o no uniformes.
La mascara 350 puede estar fabricada de diversos materiales. Preferentemente, la mascara esta fabricada de un material inerte con capacidad para soportar la condicion reactiva de implantacion de iones. Ejemplos del material contenido en la mascara 350 pueden incluir cuarzo, grafito, silicio (Si), SiC y SiN. Tambien se pueden incluir otros ejemplos de los materiales en la mascara 350. Ejemplos de otros materiales pueden incluir material que contiene especies dopantes.
Con referencia a la FIG. 4, se muestra otra mascara ejemplar 450 segun otra realizacion de la presente divulgacion. En la presente realizacion, la mascara 450 puede comprender al menos un dedo 452. La mascara 450 tambien puede comprender bases primera y segunda 454a, 454b que soportan el dedo 452, dispuestas en lados opuestos de la mascara 450. Si se desea, la mascara 450 tambien puede incluir bases tercera y cuarta 454c y 454d dispuestas junto a los dedos, en lados opuestos de la mascara 450. De forma alternativa, se pueden sustituir las bases tercera y cuarta 454c y 454d por dedos adicionales 452. Si la mascara 450 comprende dos o mas dedos 452, los dedos 452 pueden estar separados entre sf para definir uno o mas huecos o aberturas 456. En una realizacion, la mascara 450 puede tener una pluralidad de dedos 452, y los dedos 452 pueden tener una forma y un tamano uniformes. Ademas, los dedos 52 pueden estar configurados de forma que las aberturas 456 tengan una forma y un tamano uniformes. Sin embargo, las personas con un nivel normal de dominio de la tecnica reconoceran que la mascara 450 puede tener cualquier numero de dedos 452 y de aberturas 456. Ademas, las aberturas 456 pueden tener diversos tamanos y formas, uniformes o no uniformes.
De forma similar a la mascara 350 de la anterior realizacion mostrada en la FIG. 3, la mascara 450 puede incluir diversos materiales. En aras de la claridad y de la sencillez, se omitira la descripcion de los materiales.
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Con referencia a las FIGURAS 5a y 5b, se muestra una tecnica ejemplar para procesar un sustrato segun una realizacion de la presente divulgacion. Las figuras no estan dibujadas necesariamente a escala. En aras de la claridad y de la sencillez, se describe la tecnica utilizando el sistema 200 de implantacion de iones en la lmea de haz mostrado en la FIG. 2 y la mascara 350 mostrada en la FIG. 3. Sin embargo, se pueden utilizar otros sistemas, incluyendo el sistema de implantacion de iones por haz de barrido utilizando un haz puntual o concentrado de iones. Ademas, tambien se pueden utilizar otras mascaras, incluyendo la mascara 450 mostrada en la FIG. 4. En aras de la claridad y de la sencillez, se puede describir la presente tecnica en el contexto de la altura del haz. Las personas con un nivel normal de dominio de la tecnica reconoceran que para el implantador de iones de haz plano, la altura del haz puede hacer referencia a la altura real del haz plano. Con respecto al implantador de iones por haz de barrido que utiliza un haz puntual o concentrado, la expresion puede hacer referencia a la altura de un area por medio de la cual se se hace un barrido con el haz puntual para conseguir el efecto similar al del implantador de iones de haz plano.
En la presente realizacion, se puede disponer un sustrato 500 y la mascara 350 en el sistema 200 de implantacion de iones. Segun se ilustra en las FIGURAS 5a y 5b, se pueden dimensionar y colocar los dedos 352 de la mascara 350 de forma que no se extiendan a traves de toda la altura del sustrato 500, en la direccion de la altura mostrada por la flecha 510. Los dedos 352 tambien pueden estar dimensionados o colocados de forma que no se extiendan a traves de toda la altura del haz 20 de iones. En la presente realizacion, los dedos 352 de la mascara 350 pueden extenderse a traves de aproximadamente un 50% de la altura del haz 20 de iones. Con los dedos 352 extendiendose en menos de toda la altura, se puede dividir el haz 20 de iones, cuando es dirigido hacia el sustrato 500, en multiples partes. Por ejemplo, el haz 20 de iones puede comprender una primera parte 20a que se extiende desde el primer borde 20i del haz 20 de iones hasta una lmea imaginaria 20iii de referencia. El haz 20 de iones tambien puede comprender una segunda parte 20b que se extiende desde el segundo borde 20ii del haz 20 de iones hasta la lmea 20iii de referencia. La lmea 20iii de referencia puede estar definida por un extremo de los dedos 352i.
Si los dedos 352 se extienden en aproximadamente un 50% de la altura del haz 20 de iones, las alturas de las partes primera y segunda 20a y 20b pueden ser sustancialmente identicas. Se pueden implantar los iones en la primera parte del haz 20a de iones directamente en el sustrato 500 para llevar a cabo la implantacion generalizada de iones. Por otra parte, se implanta una porcion de los iones en la segunda parte 20b en el sustrato 500 por medio de las aberturas 356 para llevara cabo una implantacion selectiva de iones.
Cada uno del haz 20 de iones, de la mascara 350 y del sustrato 500 puede tener una libertad independiente de giro y de traslacion, y el haz 20 de iones, la mascara 350 y el sustrato 500 pueden inclinarse, girar y/o trasladarse conjunta o independientemente. En la presente realizacion, la mascara 350 puede estar colocada de forma fija con respecto al haz 20 de iones. Por otra parte, el sustrato 500 puede trasladarse con respecto al haz 20 de iones y/o a la mascara 350, en la direccion de la altura mostrada por la flecha 510. Aunque no se expone en detalle, el sustrato 500, en otra realizacion, tambien puede trasladarse con respecto al haz 20 de iones y/o a la mascara 350, en una direccion mostrada por la flecha 512. Segun se traslada el sustrato 500 en la direccion 510 de la altura, se pueden formar las regiones primera y segunda 502 y 504 que contienen dopantes. La primera region 502 puede ser una region con muchas impurezas, ya que se implantan los dopantes desde las partes primera y segunda del haz 20a y 20b de iones. Por otra parte, la segunda region 504 puede ser una region con pocas impurezas, ya que se implantan los dopantes o iones desde la primera parte del haz 20a de iones. Comparando el sustrato 500 de la presente realizacion con el sustrato 100 mostrado en la FIG. 1, la primera region 502 con muchas impurezas puede corresponderse con la region 102 de contacto, mientras que la segunda region 504 con pocas impurezas puede corresponderse con la region separadora 104. En otras realizaciones en las que la region 102 de contacto tiene una dosis de dopantes menor que la region separadora 104, la primera region 502 con muchas impurezas puede corresponderse con la region separadora 104, mientras que la segunda region 504 con pocas impurezas puede corresponderse con la region 102 de contacto.
Dependiendo de la altura de los dedos 352 y del haz 20 de iones, se puede regular la dosis o el nivel de dopantes en las regiones primera y segunda 502 y 504. En la presente realizacion, la altura de los dedos 352 puede ser de aproximadamente un 50% de la altura del haz 20 de iones. Como resultado, las partes primera y segunda del haz 20a y 20b de iones resultantes de los dedos 352 pueden tener una altura identica. Si la cantidad de iones en el haz 20 de iones es sustancialmente uniforme en la direccion 510 de la altura, y si la velocidad a la que se traslada el sustrato 500 es constante, la dosis de dopantes en la primera region 502 puede ser aproximadamente el doble que en la segunda region 504. Por ejemplo, la dosis de dopantes en la primera region 502 puede ser de aproximadamente 2E15/cm2, mientras que la dosis de dopantes en las segundas regiones 504 tienen una dosis de dopantes de 1E15/cm2. En otra realizacion, la altura de los dedos 352 puede ser de aproximadamente un 33% (un tercio) de la altura del haz 20 de iones. En esa realizacion, la altura de la primera parte del haz 20a de iones puede ser aproximadamente un 50% mayor que la de la segunda parte 20b. Despues de la implantacion de iones, la cantidad de dopantes en la primera region 502 puede ser aproximadamente un 50% mayor que la cantidad de dopantes en la segunda region 504. Como tal, la relacion de la dosis de dopantes en las regiones primera y segunda 502 y 504 puede ser de aproximadamente 3:2.
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Ademas del control de la dosis de dopantes, se puede regular la altura del dedo 352 para proporcionar al haz de iones una regulacion de uniformidad. Por ejemplo, se pueden regular la longitud de los dedos 352 de la mascara 350 para conseguir una implantacion con uniformidad de 2*.
Utilizando la tecnica de la presente divulgacion, se puede fabricar un sustrato que tiene dos regiones con distintas dosis de dopantes. A diferencia de la tecnica convencional, la tecnica de la presente divulgacion, cuando se utiliza, puede conseguir la implantacion generalizada y selectiva con un haz de iones o con un paso del haz de iones para generar dos regiones simultaneamente o de forma sustancialmente simultanea. Ademas, la tecnica no requiere dos mascaras distintas. Ademas, se pueden evitar etapas adicionales de colocacion de distintas mascaras, de procesamiento con distintas mascaras y de retirar las mascaras. La tecnica descrita en la presente divulgacion es mucho mas sencilla y eficaz.
Con referencia a la FIG. 6, se muestra otra tecnica ejemplar para procesar un sustrato segun una realizacion de la presente divulgacion. Las figuras no estan dibujadas necesariamente a escala. Las personas con un nivel normal de dominio de la tecnica reconoceran que la presente realizacion contiene muchas caractensticas que son similares a las descritas en las anteriores realizaciones. En aras de la claridad y de la sencillez, puede que no se repita la descripcion de caractensticas similares. Las caractensticas no estan dibujadas necesariamente a escala.
En la presente realizacion, el sustrato 500 y la mascara 650 pueden estar dispuestos en un sistema de implantacion de iones. A partir de entonces, se puede dirigir el haz 30 de iones hacia el sustrato 400. En la presente realizacion, la altura del haz 30 de iones, en la direccion mostrada por la flecha 510, puede ser suficientemente grande, de forma que sea innecesaria la traslacion del sustrato 400 con respecto al haz 30 de iones. En otras palabras, la altura del haz 30 de iones es suficientemente grande, de forma que la region en el sustrato 500 que ha de ser implantada puede estar abarcada por la altura del haz 30 de iones, y no se necesita trasladar el sustrato 500 o el haz 30 de iones con respecto al otro.
Por otra parte, la mascara 650 de la presente realizacion puede ser similar a la mascara 350. De forma similar a la anterior realizacion, cada uno del haz 30 de iones, de la mascara 650 y del sustrato 500 de la presente realizacion puede tener una libertad independiente de giro y de traslacion. Sin embargo, el sustrato 500 y el haz 30 de iones pueden colocarse de forma fija uno con respecto al otro, de forma que puedan inclinarse, girar y/o trasladarse conjuntamente. Por otra parte, la mascara 650 puede trasladarse con respecto al haz 30 de iones y al sustrato 500. Segun se traslada la mascara 650 en la direccion de la altura, se pueden formar la primera region 502 con muchas impurezas y la segunda region 504 con pocas impurezas. Para evitar una implantacion adicional de los dopantes en las regiones primera y segunda 502 y 504, la mascara 650 de la presente realizacion puede incluir, opcionalmente, una base 654 con una mayor altura. Al llevar a cabo la tecnica de la presente realizacion, se pueden conseguir la primera region 502 con muchas impurezas y la segunda region 504 con pocas impurezas trasladando la mascara 650 con respecto al haz 30 de iones.
Con referencia a la FIG. 7, se muestra otra mascara ejemplar 750 segun otra realizacion de la presente divulgacion. En la presente realizacion, la mascara 750 puede comprender partes superior e inferior 702 y 704 dispuestas en lados opuestos de la mascara 750. Las personas con un nivel normal de dominio de la tecnica reconoceran que cada una de las partes superior e inferior 702 y 704 es similar a la mascara 350 de la anterior realizacion ilustrada en la FIG. 3. En cada una de las partes superior e inferior 702 y 704, la mascara 750 puede comprender uno o mas primeros dedos 752a y uno o mas segundos dedos 752b. La mascara 750 tambien puede comprender bases primera y segunda opcionales 754a y 754b que soportan los dedos primeros y segundos 752a y 752b. Ademas, la mascara 750 tambien puede incluir bases tercera y cuarta opcionales 754c y 754d dispuestas junto a los dedos, en lados opuestos.
Si cada una de las partes superior e inferior 702 y 704 de la mascara 750 comprende dos o mas dedos primeros y segundos 752a y 752b, los dedos 752a y 752b pueden estar separados entre sf, en la direccion 712 de la anchura, para definir una o mas primeras aberturas 756a. La mascara 750 tambien puede comprender una segunda abertura 756b definida por las partes superior e inferior 702 y 704 que estan separadas entre sf en la direccion 710 de la altura.
De forma similar a las mascaras 350 y 450 de anteriores realizaciones, la mascara 750 de la presente realizacion puede incluir diversos materiales.
Con referencia a las FIGURAS 8a y 8b, se muestra otra tecnica ejemplar para procesar un sustrato segun otra realizacion de la presente divulgacion. Las figuras no estan dibujadas necesariamente a escala. En aras de la claridad y de la sencillez, se describira la tecnica de la presente realizacion con la mascara 750 ilustrada en la FIG. 7. Las personas con un nivel normal de dominio de la tecnica reconoceran que se puede llevar a cabo la presente tecnica con otras mascaras. Ademas, en aras de la claridad y de la sencillez, no se muestran las bases tercera y cuarta opcionales 754c y 754d.
La tecnica de la presente realizacion puede ser una tecnica de multiples partes, en la que la primera parte puede ser similar a la tecnica descrita con las FIGURAS 5a y 5b. Como tal, se debena leer la presente realizacion con la tecnica de la anterior realizacion descrita con las FIGURAS 5a y 5b.
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En la presente realizacion, se puede disponer la mascara 750 entre la fuente (no mostrada) de iones y el sustrato 500. A partir de entonces, se puede dirigir el haz 20 de iones hacia el sustrato 500 en la trayectoria del haz de iones. Durante la primera parte de la tecnica, se puede dirigir el haz 20 de iones hacia la parte superior 702 de la mascara 750, y se puede disponer la parte superior 702 de la mascara en la trayectoria del haz de iones. Segun se ilustra en la FIG. 8a, los primeros dedos 752a pueden estar dimensionados o colocados de forma que los primeros dedos 752a no se extiendan en toda la altura del haz 20 de iones. En el proceso, se puede dividir el haz 20 de iones en las partes primera y segunda 20a y 20b. Se pueden implantar los iones en la primera parte 20a del haz 20 de iones directamente en el sustrato por medio de la segunda abertura 756b, de forma que se lleve a cabo una implantacion generalizada de iones. Por otra parte, una porcion de los iones de la segunda parte 20b del haz 20 de iones puede pasar a traves de una o mas primeras aberturas 756a para llevar a cabo una implantacion selectiva de iones. De forma similar a la tecnica dada a conocer en las FIGURAS 5a y 5b, el sustrato 500 puede trasladarse en la direccion 710 de la altura. Por otra parte, se puede colocar de manera fija la parte superior 702 de la mascara 750 con el haz 20 de iones. Como resultado, se pueden formar regiones (no mostradas) con muchas impurezas y regiones (no mostradas) con pocas impurezas sobre el sustrato 500.
Durante la segunda parte de la tecnica, que puede producirse despues o antes de la primera parte, se puede dirigir el haz 20 de iones hacia la parte inferior 704 de la mascara 750. De forma similar a la primera parte de la tecnica, se pueden dimensionar o colocar los segundos dedos 752b de forma que los segundos dedos 752 b no se extiendan en toda la altura del haz 20 de iones. En el proceso, se puede dividir el haz 20 de iones en partes primera y segunda 20a y 20b. A diferencia de la primera parte de la tecnica, se puede utilizar la primera parte del haz 20a de iones para llevar a cabo una implantacion selectiva de iones por medio de las primeras aberturas 756a en la parte inferior 704 de la mascara 750. Por otra parte, se puede llevar a cabo una implantacion generalizada de iones con la segunda parte 20b del haz 20a de iones.
La tecnica de la presente realizacion proporciona varias ventajas. Entre otras, se puede utilizar la tecnica para abordar la falta de uniformidad del haz 20 de iones en la direccion 710 de la altura. En muchos implantadores de iones, puede existir una falta de uniformidad tal como, por ejemplo, una variacion de las dosis de iones en la direccion de la altura. La variacion puede ser causada, entre otros, por el efecto de carga espacial. Al utilizar las partes tanto primera como segunda del haz de iones para generar las regiones con muchas impurezas y con pocas impurezas, se puede mitigar la falta de uniformidad.
Ademas, se puede determinar la posicion de la mascara 750 con respecto al sustrato. Por ejemplo, se puede disponer la mascara 750 corriente arriba del sustrato 500 sin calibrar la posicion relativa de los dedos primeros y segundos 752a y 752b con respecto al sustrato 500 y al haz 20 de iones. Se puede dirigir el haz 20 de iones hacia la mascara 750, y en funcion de la perdida de la corriente del haz de iones debida a los dedos 752a y 752b, se puede generar el “mapa de oblea”. Ademas, se puede regular la velocidad con la que el haz de iones o el sustrato barre en la direccion 710 de la altura para compensar cualquier asimetna. Por ejemplo, se puede mover la mascara 750 con respecto al haz de iones mientras que se da la vuelta al sustrato 500, cuando no se esta implantando iones en el sustrato 500. Esto puede permitir que se cancelen las faltas de uniformidad en la porcion de implantacion generalizada del sustrato. Puede que no se necesite mover la mascara 750 cada vez que se de la vuelta al sustrato, pero puede ser movida a intervalos que minimicen el solapamiento con fluctuaciones del haz de iones. Por ejemplo, esto puede evitar armonicos de 50 y 60 Hz.
Con referencia a la FIG. 12, se muestra otra mascara ejemplar segun otra realizacion de la presente divulgacion. La mascara 1250 puede comprender una pluralidad de filas, cada una de las cuales contiene una o mas aberturas. En la presente realizacion, la mascara 1250 puede comprender 5 filas 1255a-1255e, y se pueden disponer una o mas aberturas 1256a-1256e en cada fila. Segun se ilustra en la FIG. 10, las aberturas 1056a-1056e en filas adyacentes no son uniformes. Por ejemplo, las aberturas 1056a-1056e en filas adyacentes pueden diferir con respecto al tamano y a la posicion.
De forma similar a las mascaras de anteriores realizaciones, la mascara 1050 de la presente realizacion puede incluir diversos materiales.

Claims (6)

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    REIVINDICACIONES
    1. Una mascara (950, 1050) para procesar un sustrato (100), comprendiendo la mascara (950, 1050):
    una o mas primeras aberturas (956a) dispuestas en una primera fila (955a); una o mas segundas aberturas (956b) dispuestas en una segunda fila (955b); y
    una o mas terceras aberturas (956c) dispuestas en una tercera fila (955c), eXtendiendose cada fila en una direccion (912) de la anchura de la mascara (950, 1050), en la que la segunda fila (955b) es adyacente a las filas primera y tercera (955a, 955c) y esta dispuesta entre las filas primera y tercera (955a, 955c), las una o mas primeras aberturas (956a) y las una o mas segundas aberturas (956b) no estan alineadas en una direccion (910) de la altura de la mascara (950, 1050), estando la mascara caracterizada porque las una o mas primeras aberturas (956a) y las una o mas terceras aberturas (956c) estan alineadas en la direccion (910) de la altura de la mascara (950, 1050).
  2. 2. La mascara (950, 1050) segun la reivindicacion 1, en la que las una o mas primeras aberturas (956a) y las una o mas segundas aberturas (956b) no tienen una region de solapamiento en la direccion (910) de la altura.
  3. 3. La mascara (950, 1050) segun la reivindicacion 1, en la que las una o mas primeras aberturas (956a) y las una o mas segundas aberturas (956b) se solapan en la direccion (910) de la altura para definir una region de solapamiento.
  4. 4. La mascara (950, 1050) segun la reivindicacion 1, en la que la mascara (950, 1050) comprende dos o mas primeras aberturas (956a) en la primera fila (955a) y dos o mas segundas aberturas (956b) en la segunda fila (955b),
    en la que las dos o mas primeras aberturas (956a) en la primera fila (955a) estan alineadas entre sf en una direccion (912) de la anchura de la mascara (950, 1050).
  5. 5. La mascara (950, 1050) segun la reivindicacion 4, en la que las dos o mas segundas aberturas (956b) en la
    segunda fila (955b) estan alineadas entre sf en la direccion (912) de la anchura de la mascara (950, 1050).
  6. 6. La mascara (950, 1050) segun la reivindicacion 5, en la que cada una de los dos o mas primeras aberturas
    (956a) y cada una de las dos o mas segundas aberturas (956b) se encuentran en una relacion no alineada entre sf en la direccion (910) de la altura.
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