[发明专利]离子注入器中离子束形成的方法和装置无效

专利信息
申请号: 96122647.1 申请日: 1996-10-18
公开(公告)号: CN1160287A 公开(公告)日: 1997-09-24
发明(设计)人: V·M·本文尼斯特 申请(专利权)人: 易通公司
主分类号: H01L21/265 分类号: H01L21/265
代理公司: 中国专利代理(香港)有限公司 代理人: 吴增勇,王岳
地址: 美国俄*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 离子 注入 离子束 形成 方法 装置
【说明书】:

发明涉及离子束注入器中控制离子束产生的装置和方法,更具体地说,涉及利用控制离子束成分的磁场来清除离子束中的不需要的离子种类的方法。

离子束注入器采用离子束来处理硅晶片,这种处理可用于产生n型或p型非本征掺杂材料,或者当制造集成电路时能用于形成纯化层。

当用于对半导体进行掺杂时,离子注入器注入经选择的离子类型,以便产生所希望的非本征材料。从源材料如锑、磷中产生的注入离子产生“n型”非本征材料晶片。如果希望得到“p型”非本征材料晶片,就要注入用源材料如硼、镓、铟产生的离子。

离子束注入器包括离子源,它用于从能电离的源材料中产生正电荷离子。生成的离子形成一个束,并被加速沿预定的束通道到达注入站。离子束注入器包括延伸在离子源和注入站之间的束生成和成形结构。束生成和成形结构维持离子束并限定一个延伸的内部腔体或区域,束在到达注入站的途中穿过该区域。当注入器工作时,这个内部区域必须抽真空,以减少离子因为与空气分子碰撞而偏离预定的束路径的可能性。

对于高电流离子注入器而言,(近似5毫安束电流),注入站的晶片安放在旋转座的平面上。当座旋转时,晶片通过离子束。沿束通道行进的离子与旋转的晶片相碰撞并注入到旋转的晶片中,自动装置臂从晶片盒中移去处理后的晶片,同时又把晶片置于晶片支持面上。完成处理后,自动装置臂从晶片支持面上把晶片移去,并把处理后的晶片再存储到晶片盒内。

Eaton公司,本发明的受让人,通常卖的高电流注入器的产品型号为NV10,NV-GSD/200,NV-GSN/160,和NV-GSD/80。

这些普通型号的离子注入器包含一个目的在于选择离子种类的扇形磁铁。不同种类的离子从离子源发射出来。这些类型的离子具有相同的电荷但具有不同的质量。常规的扇形磁铁产生二极磁场,该磁场把不同动量与电荷比的粒子分散开来,以分离出希望的离子类型的轨迹。除二极场以外,在这样的磁铁内也必须产生四极场,该四极场把离子束限定在实际的包络内,并把离子束聚焦成其腰部处在束线方向上含有分析孔的位置。只有具有正确质量的离子保留在从腰出来的下游束流内。

“正确的”四极磁场的强度部分地取决于在其自身空间电荷密度影响下的束分散趋势,该发散趋势与束电流、能量、质量以及束线参量如残余气体的成分和压力有关。现有的高电流注入器必须工作在很宽的参数范围内,但对于最佳离子束通过率和最佳质量选择性理论上要求不同的聚焦参量。

在离子注入器中的现有的扇形磁铁设计成具有固定的四极聚焦强度,它是按一组标定的束参量为得到最佳工作状态而选择的。在这些标定条件以外,特别在非常低的能量(低于10千伏)和高电流的条件下,这些系统的性能受到显著的损害。

本发明产生能够根据不同的离子注入参量很容易调整的主聚焦四极场。按照本发明构造的离子注入器包括发射离子的离子源和注入室,后者被离子注入器结构与离子源隔开,所以离子注入器结构限定离子束通道,离子通过该通道从源向注入室运动。

注入器包括沿离子源与注入室之间的束通道配置的磁铁,用于使离子偏转而通过弧形通道,以便从离子束中过滤掉不希望有的粒子。这个磁铁具有由铁氧体磁性材料构成的第一和第二磁极靴,这些磁极靴具有在离子束运动通过的磁场区的相对的侧面的面向内的极面。该磁铁还包括一个或多个安装在紧靠磁极靴的主电流传导线圈。这些主线圈在第一和第二磁极靴的面向内的极面之间的磁场区内产生主二极磁场,该磁场使带电粒子偏转以便沿弧形通道穿过磁场区域。

四极场聚焦是由一个或多个附加电流传导线圈实现的,所述附加的电流传导线圈用于提供也限定离子弯曲通过的弧形通道的电流。这些四极场被迭加在极靴之间区域的二极场上。

四极场和二极场二者的强度由控制器调节,该控制器电连接到所述磁铁的主和附加电流传导线圈上。

按照本发明构成的磁铁给注入器增加了适应性。这种适应性允许注入器在低能量注入电平下使用不同种类的离子。参考联系附图对本发明的最佳实施例所进行的详细描述,将理解本发明的这些和其他目的、优点和特征。

图1是表示离子束注入器的部分剖面的侧视图,所述离子注入器包括离子源、束生成和成形结构和注入室;

图2是磁铁的透视图,该磁铁用于控制合适荷质比的粒子从离子源到注入室的传输率;

图3是图2描绘的磁铁的结构描绘;

图4是图2描绘的磁铁的分解的剖视图;

图5是图2描绘的磁铁放大侧视图,它是从其中磁场受到控制的磁铁的磁场区看去的;

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