[發(fā)明專利]用于離子束系統(tǒng)的間熱式寬帶束離子源和寬帶離子束系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310089797.2
• 申請日: 2013-03-20
• 公開（公告）號: CN103247505A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設計）人: 黃永章
• 申請（專利權）人: 寧波瑞曼特新材料有限公司
• 主分類號: H01J37/08
• 分類號: H01J37/08;H01J37/317
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產(chǎn)權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 胡吉科

技術領域

本發(fā)明涉及半導體制造設備，尤其涉及一種用于離子束系統(tǒng)的間熱式寬帶束離子源和寬帶離子束系統(tǒng)。?

背景技術

離子注入是一種把原子或分子引入目標工件襯底的制程，此制程通常被稱為摻雜，它能改變材料的屬性。離子注入是一個在大規(guī)模集成電路的制造中常見的制程，離子注入也可用于太陽能電池片的制造工藝，離子注入也可用于薄膜沉積等與制造光學儀器或顯示儀器（如平板顯示器）等相關的制造工藝。?

一個典型的離子注入機包括一個產(chǎn)生離子束的離子源；一個離子束選擇、成型和傳輸系統(tǒng)，它包括使用磁場的離子束質(zhì)量分析系統(tǒng)；以及一個靶室，用于處理將注入離子束的半導體硅晶片。?

離子源是離子注入系統(tǒng)的重要組成部分，離子源通常用于產(chǎn)生穩(wěn)定的不同種類的離子束，在不同的引出電壓下，這些離子束會具有不同的能量。?

圖?1描述了一種已被廣泛應用于離子注入系統(tǒng)中的所謂的間接加熱式陰極離子源的典型體現(xiàn)。該離子源包括一個具有導電室壁的弧室14，在弧室14的一端有一個間熱式陰極101，間熱式陰極101包括一個陰極12和設置在其內(nèi)部的燈絲11。燈絲11連接到第一個電源31，電源31產(chǎn)生高電流，這個高電流可以加熱鎢燈絲11到高溫以產(chǎn)生熱電子發(fā)射。第二個電源32在鎢燈絲11?和陰極12之間形成偏置電壓，這個偏壓加速鎢燈絲11的熱發(fā)射電子向陰極12運動，并加熱陰極12。陰極12被加熱后產(chǎn)生進入至弧室14的熱發(fā)射電子。第三個電源33在陰極12和弧室14之間形成偏置電壓，這個偏壓加速陰極12的熱發(fā)射電子進入弧室14。在弧室14的另一端設置反射電極13，反射電極13的電位的設置與陰極12的地位相同或相近，反射電極的作用是將弧室內(nèi)的電子反射回弧室。一個源磁鐵在弧室14的內(nèi)部建立磁場B來約束弧室內(nèi)的電子。一種典型的源磁鐵是一個超大口徑的二極磁鐵，這個源磁鐵通常包括在弧室兩端的磁極22和24，以及環(huán)繞磁極22日和24線圈21和23。一個氣源（未顯示）可提供摻雜物種的氣體，例如，BF3,?PH3?or?AsH3等，氣體經(jīng)過進氣口15進入弧室14。電子通過與氣體分子的相互作用在弧室內(nèi)產(chǎn)生等離子體41。弧室14前端16有一個引出長孔徑41，一套引出電極（未顯示）可從等離子體41中通過引出孔徑41引出離子束42。典型的間熱式離子源通常產(chǎn)生50?-?100mm寬的離子束。?

???????寬帶離子束已經(jīng)被用于現(xiàn)代高電流離子注入機進行300毫米晶圓的離子注入，見美國專利US5350926。在那里，寬帶束是由一個小尺寸（與大晶圓尺寸比較）的離子源產(chǎn)生的小尺寸離子束擴展形成的。為了減少這種注入機系統(tǒng)的復雜性，人們希望能夠產(chǎn)生細寬的寬帶離子束。因此，最好是由寬帶束離子源提供一個密度分布均勻的寬帶離子束，這在未來450mm晶圓或電池片的注入應用中尤為意義突出。為了從離子源產(chǎn)生300毫米或更寬的離子束，需要有改進的離子源技術。?

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術中的問題，本發(fā)明提供了一種用于離子束系統(tǒng)的間熱式寬帶束離子源，解決現(xiàn)有技術中存在注入機系統(tǒng)復雜且無法提供密度分布均勻的寬帶離子束的問題。?

本發(fā)明提供了一種用于離子束系統(tǒng)的間熱式寬帶束離子源，包括弧室、雙間接加熱式陰極、多通道氣體入口裝置、窗框型源磁鐵、限制源磁鐵下游的的磁場分布范圍的磁屏蔽裝置、放置在所述弧室內(nèi)部的內(nèi)部電極以及給所述弧室、雙間接加熱式陰極、窗框源磁鐵和放置在所述弧室內(nèi)部的內(nèi)部電極供電的電源。?

作為本發(fā)明的進一步改進，?所述弧室在長度方向具有一個100毫米至1000毫米尺寸的長形腔體，所述弧室的一面有一個在長度方向具有100毫米至1000毫米尺寸的長形引出開口以便離子從所述長形引出開口被引出。?

作為本發(fā)明的進一步改進，所述雙間接加熱式陰極由兩個間接加熱式陰極組成，每一個間接加熱式陰極設置在所述弧室的一端；所述的間接加熱式陰極包括筒狀的陰極、燈絲和支撐裝置，該支撐裝置支撐所述筒狀的陰極和燈絲，所述筒狀的陰極的一端是敞開的，所述筒狀的陰極的另一端包括一個導電性罩延伸到弧室內(nèi)用于發(fā)射致電離的電子。?

作為本發(fā)明的進一步改進，所述多通道氣體入口裝置安裝在所述弧室的內(nèi)部，并面對氣體供給管線，所述多通道氣體入口裝置的多通道氣體入口有沿電弧室的長方向設置多個均勻分布的孔，從所述氣體供給管線進入的摻雜氣體分子通過所述多通道氣體入口裝置的多通道氣體入口后被重新分配進入弧室。?