[發明專利]用于離子布植的裝置以及在離子布植過程產生離子的方法

有效

• 申請號: 201811026743.0
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109841470B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 徐星杓;鄭迺漢;陳世芳
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01J37/08
• 分類號: H01J37/08;H01J37/317
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國

一種裝置包含游離腔以及至少部分設置于游離腔內的電子源裝置。游離腔用以接受至少一化學物質，且提供具有游離化的化學物質的電漿。電子源裝置包含至少一絲極以及陰極，絲極用以產生電子，陰極用以當來自絲極的電子打到陰極后表面時，從前表面發出二次電子。陰極的前表面朝游離腔內凸出。

技術領域

本揭露是關于半導體制程。更具體而言，本揭露的標的是關于離子束源，其用于半導體制程中的半導體離子布植設備。

背景技術

離子布植常用于摻雜半導體材料，其能精準控制深度與摻雜物濃度。離子布植機通常包含離子源、離子束傳送光學器件以及制程腔，離子源用于產生離子束，離子束傳送光學器件用以加速離子束，在制程腔中進行半導體晶圓上的離子布植。離子大部分是帶正電的。在離子布植的過程中，帶電的離子束撞擊到制程腔內的半導體晶圓，當摻雜離子擴散進入晶圓時，形成一經摻雜的半導體晶圓。

在此期間，半導體晶圓的尺寸逐漸提升，以提升生產能力并降低每個晶片的成本。舉例而言，在晶圓尺寸從300毫米至450毫米的轉換期間中，晶圓面積增加了125％。在超過兩倍尺存的晶圓中，晶圓內(within?wafer)均勻度變得更難維持。

發明內容

于部分實施方式中，用于半導體離子布植的裝置包含游離腔以及電子源裝置。游離腔用以接受至少一化學物質且提供一電漿，電漿包含至少一化學物質的離子。電子源裝置至少部分設置于游離腔內。電子源裝置包含至少一絲極以及陰極，絲極用以產生電子。陰極具有前表面以及后表面，且陰極用以當來自至少一絲極的電子打到陰極的后表面時，從前表面發射二次電子。陰極的該前表面朝游離腔內凸出，且該陰極的該后表面具有一部分相對該前表面且為凹形。

于部分實施方式中，提供一種用于半導體離子布植的裝置。該裝置包含游離腔以及電子源裝置。游離腔包含至少一入口，用以接收至少一化學物質，其中該游離腔定義一孔徑，該孔徑用以提供一電漿，該電漿包含該至少一化學物質的離子。電子源裝置至少部分設置于該游離腔內。電子源裝置包含至少一絲極以及一陰極。絲極用以在加熱下產生復數個電子。陰極具有一前表面以及一后表面，且用以當來自該至少一絲極的該些電子打到該陰極的該后表面時，從該前表面發出復數個二次電子。該陰極的該前表面朝該游離腔內凸出，該陰極的該后表面具有一部分相對該前表面且為凹形，且該絲極具有一上部分，該上部分具有一彎曲途徑，該彎曲途徑對齊一凸表面。

于部分實施方式中，提供一種在離子布植過程中產生離子的方法。該方法包含提供至少一化學物質至一游離腔；由至少一絲極在加熱下產生復數個電子；由一陰極產生復數個二次電子，其中該陰極具有一前表面以及一后表面，當來自該至少一絲極的該些電子打到該陰極的該后表面時，該些二次電子從該前表面發出，其中該陰極的該前表面位于游離腔內且為凸形，且該陰極的該后表面具有一部分相對該前表面且為凹形；以及游離化該至少一化學物質，以形成一電漿，其中該電漿包含該至少一化學物質的離子。

附圖說明

從以下詳細敘述并搭配附圖檢閱，可理解本揭露的態樣。應注意到，多種特征并未以產業上實務標準的比例繪制。事實上，為了清楚討論，多種特征的尺寸可以任意地增加或減少。在說明書及附圖中，相似的標號代表相似的特征。

圖1為部分實施方式中具有離子束源的示范裝置的剖面圖，其中離子束源包含具有平坦表面的陰極；

圖2A為圖1的示范裝置的絲極與陰極的放大圖；圖2B為圖1的示范裝置的陰極的立體示意圖；

圖2C與圖2D為圖1的示范裝置的絲極的立體示意圖；

圖3為部分實施方式中具有離子束源的示范裝置的剖面圖，其中離子束源包含具有表面曲率的陰極；

圖4A為圖3的示范裝置的陰極的放大圖；圖4B為圖3的示范裝置的陰極的立體圖；

圖5為圖3的示范裝置的一部分的剖面圖；

圖6為部分實施方式中用于圖3的示范裝置的一示范方法的流程圖；