一种等离子体浸没离子注入系统技术方案

本实用新型专利技术涉及半导体处理技术和设备领域，具体其涉及一种等离子体浸没离子注入系统，包括离子注入腔室、电源部分、注入电极部分和真空部分，还包括掺杂源腔室和隔板；所述掺杂源腔室和所述离子注入腔室通过隔板相连。本实用新型专利技术提既提高了掺杂注入的均匀性，又消除了中、高能浸没离子注入由于鞘层过宽而引起的等离子体熄灭，还能实现低气压下的中、高能浸没离子掺杂注入。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体处理技术和设备领域，具体其涉及一种等离子体浸没离子 注入系统。
技术介绍
等离子体浸没离子注入(Plasma Immersion Ion Implantation, PIII)技术被认 为是替代传统束线离子注入技术制作超浅结的一项新的掺杂技术。其是将基片直接浸没在 等离子体中，当基片台加负脉冲偏压时，在电子等离子体频率倒数的时间尺度内，基片表 面附件等离子体中的电子被排斥，剩下惯性较大的离子形成离子母体鞘层。随后，在离子等 离子体频率的时间内离子被加速注入到基片中，这导致等离子体与鞘层之间的边界向等 离子体区域推进，暴露出的新离子又被提取出来，即鞘层随着离子的运动而扩张。在更长时 间尺度内，鞘层稳定于稳态的蔡尔德定律鞘层(等离子体中离子运动满足蔡尔德定律)。这 是PIII的基本原理。参见附图说明图1，其概括性地示出了现有ICP放电方式的PIII系统。系统包括真空系统、 电源部分、注入电极部分、冷却系统等四大部分组成。真空系统由进气喷嘴111、出气部分 112、离子注入腔室114及机械泵和分子泵组成的组合泵115组成；电源部分包括用于气体 放电产生等离子体的射频电源121和用于离子注入的直流脉冲电源125，其中射频电源又 由射频产生源122和射频L型匹配器123组成；注入电极部分包括基片台171和基片181 ； 冷却部分用于系统工作时分子泵及注入电极部分的冷却等。实际的PIII过程中，例如采用氩气放电实现氩离子掺杂，当注入电极加负脉冲偏 压时，基片正上方的电场并不是绝对的竖直向下，其中基片中间部分的电场为竖直向下方 向，而基片边缘部分由于注入电极的影响存在边缘效应，即边缘部分的电场为倾斜分布，从 而导致离子注入时注入深度不一，注入样品不均勻。实际的PIII过程中，当注入电极所加的负脉冲偏压增大时，基片上方等离子体鞘 层会变宽，当所需负脉冲偏压增大到一定程度是，基片上方等离子体会因鞘层过宽而熄灭， 这就导致PIII不能实现中、高能离子掺杂注入。为了解决这个问题，最直接的方法就是增 加腔室的高度，使脉冲偏压增大时等离子体不熄灭。腔室高宽比(腔室的高度/腔室的半 径)由多种因素决定，增加腔室高度会产生多种不利影响。PIII在中、高能离子掺杂注入时存在另一个问题。即低气压难放电的问题。中、高 能离子掺杂注入时要求放电压强较低，而低压强时气体很难实现打火放电。原因是加利福 尼亚大学伯克利分校(University of California at Berkeley)的 Pelletier, Jacques和Anders，Andre给出腔室放电压强与注入偏压的经验关系式-.ρ权利要求1.一种等离子体浸没离子注入系统，包括离子注入腔室、电源部分、注入电极部分和真 空部分，其特征在于还包括掺杂源腔室和隔板；所述掺杂源腔室和所述离子注入腔室通过隔板相连。2.如权利要求1所述的等离子体浸没离子注入系统，其特征在于所述掺杂源腔室内 的气压范围为0. IPa-IOOOPa。3.如权利要求1所述的等离子体浸没离子注入系统，其特征在于所述离子注入腔室 内的气压范围为0. ImTorr-IOmTorr。4.如权利要求1所述的等离子体浸没离子注入系统，其特征在于所述隔板上均勻分 布若干个圆孔。5.如权利要求4所述的等离子体浸没离子注入系统，其特征在于所述圆孔直径大小 范围为0. Imm到1mm，所述圆孔面积占空比为5 %到30 %。6.如权利要求4所述的等离子体浸没离子注入系统，其特征在于所述隔板厚度范围 为 1mm 到 1cm。7.如权利要求4所述的等离子体浸没离子注入系统，其特征在于所述隔板由聚四氟 或石墨制成。专利摘要本技术涉及半导体处理技术和设备领域，具体其涉及一种等离子体浸没离子注入系统，包括离子注入腔室、电源部分、注入电极部分和真空部分，还包括掺杂源腔室和隔板；所述掺杂源腔室和所述离子注入腔室通过隔板相连。本技术提既提高了掺杂注入的均匀性，又消除了中、高能浸没离子注入由于鞘层过宽而引起的等离子体熄灭，还能实现低气压下的中、高能浸没离子掺杂注入。文档编号C23C14/48GK201785483SQ20102024721公开日2011年4月6日 申请日期2010年7月5日 优先权日2010年7月5日专利技术者刘杰, 夏洋, 李勇滔, 李超波, 汪明刚, 罗威, 罗小晨 申请人:中国科学院微电子研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体浸没离子注入系统，包括离子注入腔室、电源部分、注入电极部分和真空部分，其特征在于：还包括掺杂源腔室和隔板；所述掺杂源腔室和所述离子注入腔室通过隔板相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李超波，刘杰，汪明刚，夏洋，罗威，罗小晨，李勇滔，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]