[发明专利]用于离子源壳体的氢气排气

说明书

用于离子注入系统的终端系统(102)具有离子源(108)，该离子源具有壳体和包括一个或多个孔板的提取电极组件。气体箱(152)电耦接至离子源。气体源(148)在气体箱内，以与离子源组件基本相同的电位提供气体。排气导管(154、172、174)将气体引入到位于离子源的壳体的内部和至少一个孔板的上游的区域。排气导管具有一个或多个贯穿离子源组件的主体延伸的馈通件，例如位于离子源的安装凸缘中的孔。安装凸缘可以是具有通道的管状部。排气导管可以进一步具有限定为气体分配环(174)的气体分配设备(172)。气体分配环通常可以环绕安装凸缘的管状部。

相关申请的引用

本申请是美国非临时申请，其要求于2018年5月11日提交的题为《用于离子源壳体的氢气排气》的第62/670,307号美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及离子注入系统，并且更具体地涉及具有用于离子注入系统的离子源的氢气排气的离子注入系统。

背景技术

在半导体器件的制造中，离子注入被用来对半导体掺杂杂质。离子注入系统通常用于用离子束中的离子对工件(例如半导体晶圆)进行掺杂，以产生n型或p型材料掺杂，或在集成电路制造过程中形成钝化层。这种射束处理通常用于以预定的能级并以受控的浓度选择性地向晶圆注入特定掺杂剂材料的杂质，以在集成电路制造期间产生半导体材料。当用于掺杂半导体晶圆时，离子注入系统将选定的离子种类注入到工件中，以产生所需的外源性材料。注入由诸如锑、砷或磷之类的源材料产生的离子会导致“n型”外源性材料晶圆，而“p型”外源性材料晶圆往往是由通过诸如硼、镓或铟等源材料产生的离子导致的。

典型的离子注入机包括离子源、离子提取装置、质量分析装置、射束传输装置和晶圆处理处理装置。离子源产生所需的原子或分子掺杂剂种类的离子。这些离子通过提取系统(通常是一组电极)从离子源中被提取，从而形成离子束，该提取系统供能并引导来自源的离子流。在质量分析装置(通常是进行提取离子束的质量分散或分离的磁偶极子)中，将所需的离子从离子束中分离出来。射束传输装置通常是包含一系列聚焦装置的真空系统，将离子束传输到晶圆处理装置，同时保持所需的离子束特性。最后，半导体晶圆通过晶圆处置系统进出晶圆处理装置，该晶圆处置系统可以包括一个或多个机械臂，该一个或多个机械臂用于将要处理的晶圆放置在离子束的前面并从离子注入机中去除处理过的晶圆。

离子注入机中的离子源通常通过将电弧腔室中的源材料电离来产生离子束，其中源材料的成分是所需的掺杂剂元素。然后以离子束的形式从电离的源材料中提取所需的掺杂剂元素。在一些情况下，期望的掺杂剂元素可以包括诸如铝等金属离子。

常规地，当铝离子是期望的掺杂剂元素时，出于离子注入的目的，已经使用诸如氮化铝(AIN)和氧化铝(Al₂O₃)等材料作为铝离子的源材料。氮化铝或氧化铝是固态的绝缘材料，通常置于形成等离子体的电弧腔室中(在离子源中)。传统上引入蚀刻剂气体(例如，包含氟的气体)来化学蚀刻含铝材料，其中使源材料离子化，并且铝被提取并沿束线转移到位于端站中的碳化硅工件，以用于注入其中。但是，蚀刻过程会产生绝缘材料(例如AIF_x、AIN、Al₂0₃等)，该材料与预期的铝离子一起从电弧腔室中发射出去，其中绝缘材料在离子注入系统的各个组件之间造成不利的电弧作用。

发明内容

以下提供本发明的简化概述，以提供对本发明的一些方面的基本理解。该概述不是本发明的广泛概述。它既不旨在标识本发明的关键或重要元素，也不旨在描绘本发明的范围。其目的是以简化形式呈现本发明的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。