离子注入设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种离子注入设备及方法，该离子注入设备包括离子源、一与该真空腔相连通的加热腔体、一氢气供应装置，和偏转元件，用于从至少部分束流中分离出掺杂源离子束流和氢离子束流；位于掺杂源离子束流传输路径上的掺杂源离子束流检测装置和/或位于氢离子束流传输路径上的氢离子束流检测装置，该掺杂源离子束流检测装置用于检测掺杂源离子束流的电流，该氢离子束流检测装置用于检测氢离子束流的电流。通过偏转，可以通过采样部分或者全部束流，从而得知束流中氢和掺杂源元素的比例，并且通过检测结果来调整掺杂源的升华温度和/或氢气的供应量，由此获得较为理想的束流参数。

Ion Implantation Equipment and Method

The invention discloses an ion implantation device and method, which comprises an ion source, a heating chamber connected with the vacuum chamber, a hydrogen supply device, and a deflection element for separating doped source ion beam and hydrogen ion beam from at least part of the beam, and a doped source ion beam detection device and/or position located on the ion beam transport path of the doped source. The hydrogen ion beam detection device on the transmission path of hydrogen ion beam is used to detect the current of the ion beam of the doping source, and the hydrogen ion beam detection device is used to detect the current of the ion beam of the doping source. By deflection, the ratio of hydrogen to doped source elements can be obtained by sampling part or all of the beams, and the sublimation temperature and/or the hydrogen supply of the doped source can be adjusted by the test results, thus the ideal beam parameters can be obtained.

【技术实现步骤摘要】
离子注入设备及方法
本专利技术涉及一种离子注入设备及方法，特别是涉及一种束流稳定的离子注入设备及方法。
技术介绍
目前在主流的离子注入机中，需要N型掺杂时通常采用磷作为掺杂材料。为了产生磷离子束流，常用的是离子化磷烷(PH3)以引出磷离子束流。然而，离子化了磷烷后，需要增加质量分选装置将磷离子和氢离子分开。如果不加质量分选装置，那么磷和氢均被注入至衬底中，而引出的束流中磷和氢的比例难以得到控制，检测到的电流是磷和氢的量的总和，这样一来被注入至衬底中的磷可能并未达到所需的剂量，由此可能会对器件的性能产生影响。况且磷烷还具有一定毒性，一旦发生泄露，于安全生产也是不利的。为此，业内提出一种采用固态掺杂源的离子源，不采用气态的化合物，而是采用固态单质作为掺杂源，通过对固态掺杂源的升华来提供待离子化的气体，以此来避免氢注入对总的注入剂量的影响(既然升华的是单质，引出的束流中只有一种元素，即掺杂元素，此时检测的就是掺杂元素的量，而不含其他元素)。对于磷掺杂来说可以采用红磷作为固态掺杂源。但是这又出现了另一系列问题，在气化红磷等升华温度较高(高于250℃)的固态掺杂源时，需要将固态掺杂源加热至较高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离子注入设备，其包括离子源，该离子源包括一真空腔以及引出电极，其特征在于，该离子源还包括有：一与该真空腔相连通的加热腔体，用于容置固态掺杂源并且使固态掺杂源升华成气态掺杂源以及将气态掺杂源传输至该真空腔中以在真空腔中产生掺杂源等离子体；一氢气供应装置，用于将氢气传输至该真空腔中和/或该加热腔体中，进入该真空腔中的氢气在在真空腔中产生氢等离子体；连接于该氢气供应装置和该真空腔之间的流量计，用于控制被传输至该真空腔中的氢气的流量，和/或，连接于该氢气供应装置和该加热腔体之间的流量计，用于控制被传输至该加热腔体中的氢气的流量；一温度控制装置，用于加热该加热腔体，该引出电极用于从该真空腔中引出...

【技术特征摘要】
2017.06.16 CN 20171045711041.一种离子注入设备，其包括离子源，该离子源包括一真空腔以及引出电极，其特征在于，该离子源还包括有：一与该真空腔相连通的加热腔体，用于容置固态掺杂源并且使固态掺杂源升华成气态掺杂源以及将气态掺杂源传输至该真空腔中以在真空腔中产生掺杂源等离子体；一氢气供应装置，用于将氢气传输至该真空腔中和/或该加热腔体中，进入该真空腔中的氢气在在真空腔中产生氢等离子体；连接于该氢气供应装置和该真空腔之间的流量计，用于控制被传输至该真空腔中的氢气的流量，和/或，连接于该氢气供应装置和该加热腔体之间的流量计，用于控制被传输至该加热腔体中的氢气的流量；一温度控制装置，用于加热该加热腔体，该引出电极用于从该真空腔中引出束流以完成对衬底的离子注入，其中该束流中包括掺杂源离子束流和氢离子束流，该离子注入设备还包括：位于该引出电极下游的偏转元件，用于从至少部分束流中分离出掺杂源离子束流和氢离子束流；位于掺杂源离子束流传输路径上的掺杂源离子束流检测装置和/或位于氢离子束流传输路径上的氢离子束流检测装置，该掺杂源离子束流检测装置用于检测掺杂源离子束流的电流和/或电流密度，该氢离子束流检测装置用于检测氢离子束流的电流和/或电流密度。2.如权利要求1所述的离子注入设备，其特征在于，该流量计用于根据氢离子束流的检测结果和掺杂源离子束流的检测结果控制氢气的流量；和/或，该温度控制装置用于根据氢离子束流的检测结果和掺杂源离子束流的检测结果控制加热腔体的温度。3.如权利要求1所述的离子注入设备，其特征在于，该掺杂源离子束流检测装置还用于检测掺杂源离子束流的电流的变化量和/或电流密度的变化量，该氢离子束流检测装置还用于检测氢离子束流的电流的变化量和/或电流密度的变化量。4.如权利要求1所述的离子注入设备，其特征在于，离子注入设备还包括：一控制器和一比较器，该控制器用于计算一比值并将该比值分别与第一阈值和第二阈值比较，若该比值大于第一阈值，则启用该比较器以判断检测次数是否达到次数阈值，若是，发出警报；若否，启用该温度控制装置以使该加热腔体的温度降低第一温度阈值，和/或，启用该流量计使通入的氢气流量增加第一流量阈值；若该比值小于第二阈值，该控制器则用于启用该比较器以判断检测次数是否达到次数阈值，若是，发出警报；若否，启用该温度控制装置使该加热腔体的温度升高第二温度阈值，和/或，启用该流量计使通入的氢气流量减小第二流量阈值；若该比值介于第二阈值和第一阈值之间，则采用该束流完成对衬底的离子注入，其中该比值为所检测的掺杂源离子束流的电流与氢离子束流的电流之比，或者掺杂源离子束流的电流密度和氢离子束流的电流密度之比，第一阈值大于第二阈值，优选地，该比较器优先启用该温度控制装置以调节该加热腔体的温度。5.如权利要求4所述的离子注入设备，其特征在于，该比较器还用于判断掺杂源离子束流的电流的变化量是否达到第一变化阈值和/或氢离子束流的电流的变化量是否达到第二变化阈值，若是，则启用该控制器计算该比值；若否，则采用该束流完成对衬底的离子注入。6.如权利要求1所述的离子注入设备，其特征在于，该氢气供应装置为氢气发生器或氢气瓶；和/或，该离子源还包括一惰性气体供应装置，用于将惰性气体传输至该真空腔中，该惰性气体用于在该真空腔中产生惰性气体等离子体，或者，该离子源为RF离子源或IHC离子源，和/或，该离子注入设备还包括一整体束流检测装置，用于检测该束流的整体电流和/或整体电流密度。7.如权利要求1-6中任意一项所述的离子注入设备，其特征在于，该束流中掺杂源离子和氢离子的比例为100：1-1：1。8.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：何川，洪俊华，张劲，陈炯，杨勇，
申请(专利权)人：上海凯世通半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31