[實用新型]離子源

有效

• 申請號: 201720040857.5
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN206379326U
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 粘俊能
• 申請（專利權）人: 粘俊能
• 主分類號: H01J37/08
• 分類號: H01J37/08
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司11006
• 代理人: 梁揮,尚群

技術領域

本實用新型涉及一種離子布植機的離子源，特別是一種提高離子束(萃取電流)中有用離子的比例的離子源。

背景技術

離子布植機在半導體工藝中是用以對半導體晶圓中的待摻雜區進行離子布植，而該離子布植機中的離子源是則是用來產生離子布植用的離子束。

請參閱圖8所示，該離子源60主要于一基座61上依序設有一支撐組件62及一電弧室63。該電弧室63的外殼630的頂面開口設有一萃取電極板631，該萃取電極板631形成有一萃取孔隙631a，而該外殼630的底面與一進氣管64連通，摻雜源氣體通過該進氣管64進入該電弧室63。當該電弧室63通電產生熱電子，熱電子會碰撞摻雜源氣體，并將摻雜源氣體予以離子化，以產生多種帶正、負電的離子。為了將離子布植用的帶正電的離子自該電弧室63中萃取出來，該萃取電極板631會再通電以產生電場，將該電弧室63內的帶正電的離子通過該萃取電極板的萃取孔隙631a向外吸引，以構成一離子束。

目前離子源依照不同的熱電子產生方式概有二種：其中一種為間接加熱陰極式離子源(Indirectly-Heated-Cathode Ion Source；IHC Ion Source)，另一種為伯納式離子源(Bernas Ion Source)，以下進一步說明較常見的間接加熱陰極式離子源的熱電子產生結構及方法。

請配合參閱圖9所示，該電弧室63外殼630內進一步包含有四內側板632、一內底板633、一電隔離設置于其中一內側板632的一燈絲634及一陰極635，以及一電隔離設置于另一相對內側板的斥拒極636；其中該燈絲634位在該陰極635的外側且相互保持一間隔。當該燈絲634及陰極635通電后，該燈絲634發射的電子會不停撞擊該陰極635的外側，于撞擊時即能量轉換予該陰極，使該陰極635的溫度提高，達到加熱陰極635的作用。當該陰極635加熱至一定溫度，且提供一高壓(一般為60V至150V)予該電弧室63的內側板632及內底板633時，該高溫的陰極635會向該電弧室63內空間發射高能量的熱電子，以多次撞擊摻雜源氣體。

當摻雜源氣體被撞擊后離子化并會產生許多不同種類的離子，以三氟化硼(BF3)的摻雜源氣體來說，被第一次放射出來的高能量熱電子撞擊后，可能產生一價帶正電離子，但由于此時熱電子仍有充足能量，故一價的帶正電離子有機會再被撞擊出二價或三價帶正電離子，一般來說概一價帶正電離子包含有BF3+、BF2+、BF+、B+、F+，而二價帶正電離子包含有BF++,B++,F++；然而，當對半導體晶圓進行B+離子布植所需要的離子只有一價帶正電的硼離子B+；由此可知，自該電弧室63萃取出來的離子束即包含該些帶正電的一價及二價離子，并非全然為硼離子B+；因此，不必要的離子仍占萃取電流中很高的比例，對于離子布植的效率及品質均非最佳，有必要進一步改善。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是鑒于現有技術離子源所產生的萃取電流中有用的離子比例低的缺陷，提供一種離子源，以拉高所有有用的離子在萃取電流中的比例。

為了實現上述目的，本實用新型提供了一種離子源，其中，包括：

一電弧室，包含有：

一外殼，包含有多個內壁，并具有一上開口及一供一摻雜源氣體通入該電弧室內的底進氣孔；多個內板，分別設置于該外殼的對應內壁上；

一萃取電極板，蓋合于該外殼的上開口，該萃取電極板中間形成有一第一萃取間隙；以及

一熱電子產生元件，電隔離地設置于該外殼的一側及對應該外殼一側的內板上；以及

一電源供應裝置，包含有：

一使該熱電子產生元件加熱至一預定溫度的加熱電源供應單元，耦接至該熱電子產生元件；以及

一低壓電弧電源供應單元，耦接至該多個內板及該熱電子產生元件，并產生20V至45V的輸出電壓予該多個內板及該熱電子產生元件。

上述的離子源，其中：

該熱電子產生元件由外至內包含有一燈絲及一陰極，其中該燈絲與該陰極之間保持一間隔；

該加熱電源供應單元耦接至該燈絲，加熱燈絲至該預定溫度；

該電源供應裝置進一步包含有一偏流電源供應單元，該偏流電源供應單元的正、負電極分別耦接至該陰極及該燈絲；

該低壓電弧電源供應單元的正、負電極分別耦接至該多個內板及該陰極。

上述的離子源，其中：

該熱電子產生元件包含一燈絲；

該加熱電源供應單元耦接至該燈絲，加熱燈絲至該預定溫度；

該低壓電弧電源供應單元的正、負電極分別耦接至該多個內板及該燈絲。