[發(fā)明專利]用于離子注入系統(tǒng)的減速后的磁性能量過濾器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980123998.1
• 申請日: 2009-06-23
• 公開（公告）號: CN102067268A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杰弗里·瑞丁;馬文·法利;博·范登伯格;西奧多·史密克;高尾坂瀨
• 申請（專利權(quán)）人: 艾克塞利斯科技公司
• 主分類號: H01J37/05
• 分類號: H01J37/05;H01J37/317
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 張成新

相關(guān)申請的引用

本申請主張于2008年6月25日提出申請的美國臨時(shí)申請第61/075,657號的權(quán)益，該美國臨時(shí)申請的發(fā)明名稱為用于離子注入系統(tǒng)的減速后的磁性能量過濾器，該申請全文在此整體并入本文供參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及離子注入系統(tǒng)，更具體地，涉及在離子注入系統(tǒng)中的減速器下游過濾低能量的離子束的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體裝置和其它產(chǎn)品的制造中，離子注入系統(tǒng)用于將公知作為摻雜元素的雜質(zhì)傳送至半導(dǎo)體晶片、顯示面板或其它工件。傳統(tǒng)的離子注入系統(tǒng)或離子注入器以離子束處理工件，以便產(chǎn)生n-型或p-型摻雜區(qū)或形成工件中的鈍化層。當(dāng)用于摻雜半導(dǎo)體時(shí)，離子注入系統(tǒng)注射選定的離子種類以產(chǎn)生期望的非本征材料。例如，注入從諸如銻、砷或磷的源材料所產(chǎn)生的離子產(chǎn)生n-型非本征材料的晶片。可選地，注入從諸如硼、鎵或銦的材料所產(chǎn)生的離子將產(chǎn)生半導(dǎo)體晶片中的p-型非本征材料部分。

傳統(tǒng)的離子注入系統(tǒng)包括離子源，所述離子源離子化期望的摻雜元素，所述摻雜元素接著被加速以形成指定能量的離子束。離子束指向工件的表面以將摻雜元素注入該工件。離子束的高能離子穿過工件的表面，使得所述高能離子嵌入工件材料的晶格以形成為期望的導(dǎo)電性的區(qū)域。該注入過程典型地在高真空處理室中執(zhí)行，從而可防止由于碰撞剩余氣體分子造成離子束的分散，并使得由于空中微粒造成的工件污染的風(fēng)險(xiǎn)最小化。

離子劑量和能量為通常用來限定離子注入的兩個(gè)變量。離子劑量對于給定的半導(dǎo)體材料與注入離子的濃度有關(guān)。典型地，高電流注入器(通常為大于10毫安(mA)的離子束電流)用于高劑量注入，而中等強(qiáng)度電流注入器(通常為能夠達(dá)到大約1mA的束電流)用于較低劑量應(yīng)用。離子能量用于控制半導(dǎo)體裝置中的接面深度。構(gòu)成離子束的離子的能量決定所注入離子的深度的程度。諸如用于在半導(dǎo)體裝置中形成倒退阱(retrograde?well)的過程的高能量制造過程典型地需要達(dá)到數(shù)百萬電子伏特(MeV)的注入，而淺接面可能僅需要低于1千電子伏特(keV)的能量。

愈來愈小的半導(dǎo)體裝置的持續(xù)趨勢需要注入器具有用于以低能量傳送高束電流的離子源。高束電流提供必要的劑量水平，而低能量水平允許淺注入。例如，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)裝置中的源極/漏極接面需要這種高電流、低能量的應(yīng)用。因此，通過正好在工件的上游的減速器在注入之前使離子減速，束線保持很短以提供高電流。束線保持很短以降低與低能量束有關(guān)的束散開(blow-up)。然而，污染經(jīng)常歸因于離子源，且這種低能量系統(tǒng)中的工件至離子源的緊密鄰近導(dǎo)致增加了對尋找至工件的途徑產(chǎn)生污染的潛在性。

因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種系統(tǒng)及方法，以充分降低低能量束線組件中的粒子污染，其中可以促進(jìn)有效的污染減輕。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明通過提供一種用于降低離子注入系統(tǒng)中(具體地為低能量離子注入系統(tǒng)中)的粒子污染的方法及系統(tǒng)克服現(xiàn)有技術(shù)的限制。因此，下文提出本發(fā)明的簡化的概述，以便提供本發(fā)明的一些方面的基本了解。此概述并非為本發(fā)明的廣泛的概述。此概述以既非為判別本發(fā)明的關(guān)鍵或重要的要素且亦非為界定本發(fā)明的范圍。目的是以簡化的形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念，作為稍后提出的較為詳細(xì)說明的序言。

本發(fā)明總體上涉及一種用于降低離子注入系統(tǒng)中的粒子污染的系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)及方法在離子注入系統(tǒng)中的減速器的下游采用磁性能量過濾器用于以低能量將離子注入工件。根據(jù)一個(gè)方面，所述離子注入系統(tǒng)包括終端站，其中工件大致位于所述終端站。設(shè)置發(fā)射離子的離子源，且進(jìn)一步設(shè)置質(zhì)譜儀并將質(zhì)譜儀構(gòu)造成用以對離子進(jìn)行質(zhì)量分析且以基本上高的能量限定離子束。進(jìn)一步在質(zhì)譜儀的下游設(shè)置減速器以減速離子束。此外，四極磁性能量過濾設(shè)備定位在減速器的下游且在工件的上游，其中四極磁性能量過濾器被構(gòu)造成進(jìn)一步從離子束中過濾中性離子。

為了達(dá)成前述和相關(guān)目的，本發(fā)明包括充分描述于下文且特別指出于申請專利范圍中的特征。以下的說明和隨附的附圖詳細(xì)陳述本發(fā)明的某些說明性的實(shí)施例。然而，這些實(shí)施例指出可采用本發(fā)明原理的各種方式中的一些方式。本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點(diǎn)和新穎性特征將從在結(jié)合附圖考慮的本發(fā)明的以下詳細(xì)說明而變得清楚。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的示例性離子注入系統(tǒng)的系統(tǒng)階層方塊圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面的示例性離子注入設(shè)備的平面圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面的示例性離子注入設(shè)備的X-Z平面圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面的示例性四極磁性能量過濾器的立體平面圖；