[实用新型]一种离子源以及一种离子注入机

说明书

本实用新型涉及一种离子源，包括：壳体，其具有可容纳离子源气体的第一空腔，其中所述壳体具有用于引入离子源气体的入口以及用于引出等离子体的出口；以及多孔层，其布置在壳体的第一空腔中，其中所述多孔层具有开放的孔隙，并且其中所述孔隙的直径在从所述入口到所述出口的方向上增大。通过该离子源，能够提高所生成的等离子体的均匀度，从而提高产品质量并减少因频繁调节电流频率造成的灯丝寿命损失，此外，还能够增加离子源气体的利用率，增加等离子体的生成速度。

技术领域

本实用新型总体而言涉及半导体制造领域，具体而言，涉及一种离子源。此外，本实用新型还涉及一种具有该离子源的离子注入机。

背景技术

如今，半导体器件已深入到现代生活的方方面面。而诸如计算机、移动电话之类的大多数电子产品的核心部件、如处理器、存储器等都含有半导体器件。半导体器件已在现代信息化设备中扮演至关重要的角色。

半导体制造的一个重要工艺是离子注入。离子注入是指，将来自离子源的离子束进行加速和偏转后入射到目标材料中去，离子束最后停留在目标材料中，从而对目标材料的化学或物理性质进行调整。在半导体制造中，通常例如采用离子注入对目标材料进行掺杂、如n型或p型掺杂。

离子注入机的一个重要组件是离子源，离子源的作用是，使用灯丝等加热器使离子源气体(如BF₃、AsH₃和PH₃)电离以形成包含掺杂物的等离子体。然后，离子注入机的其它部件执行后续操作，例如：质量分析器对等离子体施加磁场以分离出所需掺杂物的离子束；加速器用高压静电场对离子束进行加速；中性束偏移器分离出中性原子；聚焦系统将离子成形为离子束；偏转扫描系统使离子束沿x、y方向扫描等等。从该工艺流程可知，离子源所生成的等离子体的质量和生成速度将直接影响整个工艺的质量和速度。

现有的离子源采用带有入口和出口的气体腔室作为离子源气体容器，其中离子源气体从入口输入，经灯丝电离后生成的等离子体从出口输出。这样的离子源的缺点在于，其气体填充量和气体均匀度较差，这导致生成的等离子体的浓度不均匀。为了提高等离子体的均匀性，必须频繁地调节电流频率，由此可能降低灯丝的寿命，进而提高了设备生产成本。此外，这样的离子源的气体利用率较低，产生的等离子体少、且速度慢。

实用新型内容

本实用新型的任务是，提供一种离子源，通过该离子源，能够提高所生成的等离子体的均匀度，从而提高产品质量并减少因频繁调节电流频率造成的灯丝寿命损失，此外，还能够增加离子源气体的利用率，增加等离子体的生成速度。

根据本实用新型，该任务通过一种离子源来解决，该离子源包括：

壳体，其具有可容纳离子源气体的第一空腔，其中所述壳体具有用于引入离子源气体的入口以及用于引出等离子体的出口；以及

多孔层，其布置在壳体的第一空腔中，其中所述多孔层具有开放的孔隙(或称开孔)，并且其中所述孔隙的直径在从所述入口到所述出口的方向上增大。

在此，应当指出，在本实用新型中，多孔层中的孔隙的直径例如是指多孔层的孔隙的平均直径。例如，多孔层的各节段中的孔隙的平均直径在从入口到出口的方向上增大。

在本实用新型的一个优选方案中规定，所述孔隙为可供离子源气体穿过的穿孔。通过该优选方案，可以增加气体的透过率，从而增加气流的流速，进而提高产率。但是在其它实施例中，孔隙可以不是穿孔而是仅仅为开孔。

在本实用新型的另一优选方案中规定，所述多孔层形成可容纳离子源气体的第二空腔，其中所述第二空腔在朝向出口的侧具有开口。通过该优选方案，可以增加离子源气体与多孔层之间的接触面，由此提高气体的均匀度，进而提高所生成的等离子体的均匀度。