离子植入系统和工艺技术方案

公开了离子植入系统和工艺。示范性的离子植入系统可以包括离子源、提取操纵器、磁分析仪以及电极组件。提取操纵器可以构造为通过从离子源提取离子而生成离子束。所生成的离子束的截面具有长维度以及与离子束的长维度正交的短维度。磁分析仪可构造为沿着平行于离子束的短维度的x方向聚焦离子束。电极组件可构造为加速或减速离子束。电极组件的一个或多个入口电极可限定第一开口，电极组件可相对于磁分析仪定位而使得随着离子束通过第一开口进入而使得离子束沿x方向收敛。

【技术实现步骤摘要】
离子植入系统和工艺相关申请的交叉引用本申请要求2015年10月14日提交的、“名称为IONIMPLANTATIONSYSTEMANDPROCESS(离子植入系统和工艺)序号为14/883,538的美国申请的优先权，该申请的全文因所有目的通过引用方式合并于此。
本公开一般地涉及离子植入，更特别地涉及用于离子植入的系统和工艺。
技术介绍
在半导体器件制作中，材料的物理和/或电性质可以通过称为离子植入的工艺来修改。离子植入可以利用离子植入系统来执行。在离子植入系统中，离子束可由离子源生成。在将离子束引导到工件(例如，半导体衬底)上之前，可以利用离子植入系统的各部件来操纵离子束的形状、角度和均匀度。常规的离子植入系统会频繁地遭遇通过离子植入系统的各部件的差的差的传输，这会导致低效的离子植入工艺以及所有者的高成本。此外，离子束会易于受空间电荷效应影响，更具体地，随着离子束被引导通过离子植入系统，空间电荷吹起。这会导致难以精确控制离子束的形状、角度和均匀度。离子束的这种不精确的控制在半导体器件制作期间是不期望的。专利技术概述公开了离子植入系统和工艺。示范性的离子植入系统可包括离子源、提取操纵器、磁分析仪以及电极组件。该提取操纵器可构造为通过从离子源提取离子而生成离子束。离子束的截面可具有长维度以及与离子束的长维度正交的短维度。磁分析仪可构造为沿着平行于离子束的短维度的x方向聚焦离子束。电极组件可构造为加速或减速离子束。电极组件的一个或多个入口电极可以限定第一开口，电极组件可相对于磁分析仪定位而使得随着离子束通过第一开口进入而使得离子束沿x方向收敛。在一些实施例中，磁分析仪可构造为沿平行于离子束的短维度的x方向聚焦离子束。离子源和提取操纵器可相对于磁分析仪定位而使得生成的离子束以相对于磁分析仪的中心轴线为近似2-8度的入射角进入磁分析仪。在一些实施例中，磁分析仪可包括磁轭，并且生成的离子束可通过磁轭的开口进入磁分析仪。离子源和提取操纵器可构造为使得生成的离子束的至少近似90％通过磁轭的开口传输。在一些实施例中，电极组件的一个或多个入口电极可布置在电极组件的第一侧。电极组件还可以包括布置在电极组件的与第一侧相对的第二侧的一对出口电极。一对出口电极可限定第二开口。一对出口电极可位于与第二开口的第一维度对准的第一平面的相对侧。电极组件还可以包括邻近一对出口电极的一对皮尔斯电极。该一对皮尔斯电极可位于与第二开口的第二维度对准的第二平面的相对侧。第二开口的第二维度可以垂直于第二开口的第一维度。一对皮尔斯电极可部分地限定从第一开口延伸到第二开口的第一离子束路径。一对皮尔斯电极中的每个皮尔斯电极可具有面向第一离子束路径的成角度的表面。每个皮尔斯电极的成角度的表面可以定位成使得每个皮尔斯电极的成角度的表面的第一维度相对于所述第二平面形成近似40度与80度之间的角。附图说明图1A-B示出了根据各个实施例的离子植入系统。图2示出了根据各个实施例的离子源、提取操纵器以及磁分析仪相对于离子束的y方向的剖视图。图3A示出了根据各个实施例的电极组件的剖面二维视图。图3B示出了根据各个实施例的电极组件的剖面三维立体图。图4示出了根据各个实施例的电极组件的部分的成角度的上下立体图。图5示出了根据各个实施例的皮尔斯电极的立体图。图6A示出了根据各个实施例的离子束穿过具有皮尔斯电极的电极组件的部分的成角度的上下立体图。图6B示出了根据各个实施例的在从具有皮尔斯电极的电极组件离开后离子束的离子束轮廓。图7A示出了根据各个实施例的离子束穿过具有皮尔斯电极的电极组件的部分的成角度的上下立体图。图7B示出了根据各个实施例的在离开具有皮尔斯电极的电极组件后离子束的离子束剖面。图8示出了离子束穿过示范性的不具有皮尔斯电极的电极组件的部分的成角度的上下立体图。图9示出了根据各个实施例的离子植入系统的工件支撑结构。图10示出了根据各个实施例利用工件支撑结构实现的工件的线性扫描。图11示出了根据各个实施例使用图1A-B的离子植入系统的离子植入工艺。专利技术详述下面的说明被提供以使本领域普通技术人员能够实现和利用各个实施方案。具体的系统、设备、方法和应用的说明仅作为实施例而提供。本文所描述的实施例的各种修改对于本领域普通技术人员而言将变得显而易见，并且本文定义的一般原理可应用于其它实施例和应用，而不背离各个实施方案的主旨和范围。因此，各个实施方案不旨在限于本文所描述和显示的实施例，而是应与权利要求的范围一致。在一个实施方案中，离子植入系统可以包括离子源、提取操纵器、磁分析仪和电极组件。提取操纵器可构造为通过从离子源提取离子而生成离子束。离子束的截面可以具有长维度以及与所述离子束的长维度正交的短维度。磁分析仪可构造为将离子束沿着平行于离子束的短维度的x方向聚焦。电极组件可构造为加速或减速离子束。电极组件的一个或多个入口电极可以限定第一开口，电极组件可相对于磁分析仪定位而使得随着离子束通过第一开口进入，离子束沿x方向收敛。构造系统而使得离子束在通过第一开口进入时收敛可以减少离子束通过电极组件的总体发散，这可以减少束的空间电荷吹气。这对于增加离子束通过电极组件的传输是期望的。在一些实施例中，离子源和提取操纵器可以相对于磁分析仪定位而使得生成的离子束以相对于磁分析仪的中心轴线成近似2-8度的入射角进入磁分析仪。该构造可以增加离开磁分析仪的离子束的焦距并且在离子束通过电极组件的第一开口进入时利于离子束的收敛。在一些实施例中，电极组件还可以包括用于控制空间电荷效应的一对皮尔斯电极。该对皮尔斯电极可邻近电极组件的限定第二开口的一对出口电极。一对出口电极可位于与第二开口的第一维度对准的第一平面的相对侧。该对皮尔斯电极可以位于与第二开口的第二维度对准的第二平面的相对侧。第二开口的第二维度可垂直于第二开口的第一维度。该对皮尔斯电极可部分地限定从第一开口延伸到第二开口的第一离子束路径。一对皮尔斯电极中的每个皮尔斯电极可以具有面向第一离子束路径的成角度的表面。每个皮尔斯电极的成角度的表面可以定位成使得每个皮尔斯电极的成角度的表面的第一维度相对于第二平面形成近似40度与80度之间的角。该对皮尔斯电极可构造为生成电场，随着离子束离开电极组件，该电场抵制离子束的发散。这对于减少离子束中的空间电荷效应是期望的。常规地，皮尔斯电极可实现为提取电极以从电子源提取准直电子束。电子源可以包含超低能量电子池(例如，小于近似20eV)。在电子束提取期间，电势差可施加到提取电极与电子源之间以从电子源提取电子并且将电子加速到期望的能量。对于这种提取电极，可得到唯一的解决方案来确定提取电极的形状和位置。然而，该解决方案不能应用于实现于离子植入系统的电极组件中的皮尔斯电极。这是因为在离子植入中所使用的离子具有显著大于电子的质量-电荷比。此外，不同于电子束，离子植入系统的离子束可以包括具有不同质量的各种不同的离子品种。因此，在提取电子束时所使用的提取电极的形状和位置会不适当地实现于离子植入系统的电极组件中。事实上，在离子植入系统的电极组件中实现该提取电极会产生非期望的结果。图1A-B示出了根据各个实施例的离子植入系统100。系统100可以包括离子源102以及用于产生离子束105的提取操纵器104。提取操纵器104本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用离子植入系统将离子植入工件的方法，所述离子植入系统包括离子源、提取操纵器、磁分析仪和电极组件，所述方法包括：利用所述提取操纵器从所述离子源提取离子来生成离子束，其中所述离子束的截面具有长维度以及与所述离子束的长维度正交的短维度；引导所述离子束通过所述磁分析仪、所述磁分析仪被配置为沿着与所述离子束的短维度平行的x方向聚焦离子束；加速或减速所述离子束通过所述电极组件，其中所述电极组件的一个或多个入口电极限定了第一开口，并且其中所述电极组件相对于所述磁分析仪定位，使得随着所述离子束通过所述第一开口进而而使得所述离子束沿所述x方向收敛；以及将所述工件定位在所述离子束中以将离子植入所述工件中。

【技术特征摘要】
2015.10.14 US 14/883,5381.利用离子植入系统将离子植入工件的方法，所述离子植入系统包括离子源、提取操纵器、磁分析仪和电极组件，所述方法包括：利用所述提取操纵器从所述离子源提取离子来生成离子束，其中所述离子束的截面具有长维度以及与所述离子束的长维度正交的短维度；引导所述离子束通过所述磁分析仪、所述磁分析仪被配置为沿着与所述离子束的短维度平行的x方向聚焦离子束；加速或减速所述离子束通过所述电极组件，其中所述电极组件的一个或多个入口电极限定了第一开口，并且其中所述电极组件相对于所述磁分析仪定位，使得随着所述离子束通过所述第一开口进而而使得所述离子束沿所述x方向收敛；以及将所述工件定位在所述离子束中以将离子植入所述工件中。2.如权利要求1所述的方法，其中随着离子束从磁分析仪的出口行进到所述电极组件的入口电极，所述离子束持续地沿着所述x方向收敛。3.如权利要求2所述的方法，其中所述离子束收敛到定位在所述电极组件内的焦点。4.如权利要求1所述的方法，其中所述离子源和所述提取操纵器相对于所述磁分析仪定位，使得所生成的离子束以相对于所述磁分析仪的中心轴线为近似2-8度的入射角进入所述磁分析仪。5.如权利要求4所述的方法，其中所述磁分析仪被配置为使得离子束沿第一方向偏转，并且其中随着所述离子束进入所述磁分析仪所述离子束朝向所述第一方向关于所述磁分析仪的中心轴线成角度。6.如权利要求1所述的方法，其中磁分析仪包括磁轭，并且所生成的离子束通过磁轭的开口进入所述磁分析仪，并且其中所述离子源和所述提取操纵器被构造为使得生成的离子束中的至少近似90％通过所述磁轭的开口传输。7.如权利要求6所述的方法，其中随着所述离子束通过所述磁轭的开口进入所述离子束沿着平行于所述离子束的长维度的y方向发散，并且其中所述离子束沿所述y方向的发散角度在所述磁轭的开口处大于近似2.5度。8.如权利要求1所述的方法，其中所述电极组件的一个或多个入口电极布置在所述电极组件的第一侧，其中所述电极组件还包括：一对出口电极，其布置在所述电极组件的与所述电极组件的第一侧相对的第二侧，所述一对出口电极限定了第二开口，其中所述一对出口电极定位在与所述第二开口的第一维度对准的第一平面的相对侧；以及与所述一对出口电极相邻的一对皮尔斯电极，所述一对皮尔斯电极定位在与所述第二开口的第二维度对准的第二平面的相对侧，其中：所述第二开口的第二维度垂直于所述第二开口的第一维度；所述一对皮尔斯电极部分地限定了从第一开口延伸到第二开口的第一离子束路径；所述一对皮尔斯电极中的每个皮尔斯电极具有朝向所述第一离子束路径的成角度的表面；以及每个皮尔斯电极的成角度的表面定位成使得每个皮尔斯电极的成角度的表面的第一维度相对于所述第二平面形成近似40度与80度之间的角度。9.如权利要求8所述的方法，还包括：对所述一对皮尔斯电极施加电压，其中所述一对皮尔斯电极生成沿着与所述一对皮尔斯电极邻近的离子束边界的电场以抵制所述离子束在所述一对出口电极之间的发散。10.如权利要求9所述的方法，其中施加到所述一对皮尔斯电极上的电压在近似0.5kV与10kV之间，或者在-0.5kV与-10kV之间。11.如权利要求8所述的方法，其中所述一对皮尔斯电极构造为使得第一离子束路径在所述一对皮尔斯电极之间朝向所述第二开口逐渐地缩窄。12.如权利要求8所述的方法，其中所述一对皮尔斯电极定位成使得每个皮尔斯电极的成角度的表面的第二维度关于所述第一平面形成近似35度与65度之间的角度，并且其中所述成角度的表面的第二维度垂直于所述成角度的表面的第一维度。13.用于将离子植入工件的离子束植入系统，所述系统包括：离子源：提取操纵器，其构造为通过从离子源提取离子来生成离子束，其中所述离子束的截面具有长维度以及与所述离子束的长维度正交的短维度；磁分析仪，其配置为沿平行于所述离子束的短维度的x方向聚焦所述离子束；以及电极组件，其构造为加速或减速所述离子束，其中所述电极组件的一个或多个入口电极限定第一开口，并且其中所述电极组件相对于所述磁分析仪定位而使得随着所述离子束通过所述第一开口进入而使得所述离子束沿所述x方向收敛。14.如权利要求13所述的系统，其中所述电极组件相对于所述磁分析仪定位而使得所述离子束的焦点位于所述电极组件内。15.如权利要求13所述的系统，其中所述电极组件相对于所述磁分析仪定位而使得随着所述离子束从所述磁分析仪的出口行进到所述电极组件的所述一个或多个入口电极而使得所述离子束沿着所述x方向持续地收敛。16.如权利要求13所述的系统，其中：所述电极组件还包括构造为将所述离子束偏转的第一组电极；所述一个或多个入口电极和所述第一组电极限定了所述电极组件中的第一离子束路径的第一部分；以及所述电极组件相对于所述磁分析仪定位而使得所述离子束沿着所述第一离子束路径的第一部分收敛到焦点。17.如权利要求16所述的系统，其中所述离子束顺着从所述第一开口到所述焦点的直线轨迹。18.如权利要求16所述的系统，其中所述电极组件的出口电极限定了第二开口，并且所述第一离子束路径从所述第一开口通过所述电极组件延伸到所述第二开口。19.如权利要求18所述的系统，其中所述电极组件还包括构造为偏转所述离子束的第二组电极，所述第二组电极限定了所述第一组电极与所述第二开口之间的第一离子束路径的第二部...

【专利技术属性】
技术研发人员：万志民，K·沙丹特曼德，N·怀特，
申请(专利权)人：汉辰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71