[發(fā)明專利]具有雙熱電子源的離子源及其熱電子產(chǎn)生方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710500979.2
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107633992B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 粘俊能
• 申請（專利權(quán)）人: 晨碩國際有限公司
• 主分類號: H01J37/08
• 分類號: H01J37/08
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;祁建國

本發(fā)明公開一種具有雙熱電子源的離子源及其熱電子產(chǎn)生方法，該方法主要調(diào)降提供予一電弧室本體的電弧電源的電壓，使該電壓落在20V至45V電壓范圍之間，令熱電子及離子通過該本體分別與該第一及第二熱電子源之間的加速電場后的能量減弱；其中低能量的離子對各該第一及第二熱電子源造成的噴濺效應(yīng)可較和緩，以延長了各該第一及第二熱電子源的使用壽命，而低能量的熱電子則可避免熱電子多次撞擊已離子化的離子，有效減少不必要的二價或三價帶正電的離子，相對提高離子束(萃取電流)中所需要離子的比例。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種離子布植機的離子源，尤其涉及一種具有雙熱電子源的離子源。

背景技術(shù)

離子布植機在半導(dǎo)體制程中是用以對半導(dǎo)體晶圓中的待摻雜區(qū)進行離子布植，而該離子布植機中的離子源是用來產(chǎn)生離子布植用的離子束，而目前離子源依照不同的熱電子產(chǎn)生方式概有二種：其中一種伯納式離子源(Bernas Ion Source)，另一種為間接加熱陰極式離子源(Indirectly-Heated-Cathode Ion Source；IHC Ion Source)。

請配合參閱圖6A所示，伯納式離子源的熱電子源直接采用一燈絲62，該燈絲62自一電弧室60外殼61一側(cè)向內(nèi)穿經(jīng)并固定于該側(cè)的內(nèi)板611。當(dāng)一燈絲電源供應(yīng)單元70提供電流予該燈絲62，燈絲62溫度會升高，當(dāng)燈絲62 溫度升高至達到一定高溫(如溫度大于攝氏1000度)后會產(chǎn)生電子。此時，再將一電弧電源供應(yīng)單元72的正、負電極分別耦接至離子源的電弧室60的內(nèi)板 611及該燈絲62，于電弧室60內(nèi)構(gòu)成一電子的加速電場，以吸引該燈絲62 的電子至該電弧室60中，使該電弧室60內(nèi)的摻雜源氣體離子化而產(chǎn)生不同種類的離子。由于電弧電源供應(yīng)單元72提供予電弧室60的內(nèi)板611的電壓落于 60V至150V的電壓范圍中，故通過該加速電場的電子的能量大幅提升，成為高能量的熱電子，高能量的熱電子可多次撞擊摻雜源氣體，使其產(chǎn)生不同價的帶正電或帶負電離子；其中帶正電離子會同樣受到該加速電場吸引，而提高向外發(fā)射的能量。高能量離子會多次噴濺(Sputtering)該燈絲62，使燈絲62損壞而需更換。

為提高燈絲62的使用壽命，如圖6B所示的間接加熱陰極式離子源的電弧室60’，其中的熱電子源進一步包含有一覆蓋該燈絲62的金屬遮罩，并與該電弧電源供應(yīng)單元72的負電極耦接，故作為陰極621用(下稱統(tǒng)稱為陰極)。當(dāng)該燈絲62升溫發(fā)射電子后，由于該陰極621連接至一偏流電源供應(yīng)單元71 的正電極而呈正電位，而加速吸引該燈絲62發(fā)射的電子，能量被提高的電子會不停撞擊該陰極621的外側(cè)，使該陰極621的溫度提高；同理，當(dāng)該陰極 621加熱至一定溫度后發(fā)射電子，電子即受到由該電弧電源供應(yīng)單元72提供的電壓構(gòu)成的加速電場吸引，成為高能量的熱電子而向該電弧室60’發(fā)射。由于高能量熱電子同樣使電弧室60’內(nèi)的摻雜源氣體離子化而產(chǎn)生帶正、負電的離子，帶正電離子同樣會受到加速電場而反向加速朝向陰極621發(fā)射，從而噴濺陰極621的內(nèi)側(cè)，雖然可避免燈絲62直接被離子噴濺，但經(jīng)過一段時間后，該陰極621同樣會被擊穿而需更換；因此，圖6A及圖6B的單組熱電子源結(jié)構(gòu)的電弧室60、60’，其放電空間的離子濃度會集中在設(shè)置熱電子源的一側(cè)，且距該熱電子源愈近的離子濃度會愈高，呈現(xiàn)一種單一高濃度離子噴濺效應(yīng)。