揭示一种提供多模式离子源的技术。在一特定例示性实施例中，可将所述技术实现为用于离子植入的设备，其包括在多种模式下操作的离子源，使得第一模式为弧放电模式，且第二模式为ＲＦ模式。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上是有关于半导体制造装备，且更明确而言，是有关于提供多模式离 子源的技术。
技术介绍
离子植入是通过用受激(energized)离子直接轰击基板来将化学物质沉积至基 板中的制程。在半导体制造中，离子植入器主要用于掺杂制程，其更改目标材料的导电性的 类型及位准。集成电路(integrated circuit, IC)基板及其薄膜结构中的精确掺杂轮廓对 适当IC效能而言常常是至关紧要的。为达成所要掺杂轮廓(profile)，可以不同剂量且以 不同能量位准来植入一或多个离子种类。图1描绘已知离子植入器系统100。离子植入器系统100可包括离子源102及一 系列复杂的组件，离子束10可穿过所述组件。所述系列的组件可包含(例如)萃取调处器 (extraction manipulator) 104、过滤器磁铁106、加速或减速柱108、分析器磁铁110、旋转 质量狭缝(mass slit) 112、扫描器114以及校正器磁铁116。非常类似于调处光束的一系列 光学透镜，离子植入器组件可在将离子束10向目标晶圆120(位于晶圆平面12中)导引之 前，对离子束10进行过滤及聚焦。可使用许多量测装置(诸如剂量控制法拉第杯(Faraday cup) 118、行进(traveling)法拉第杯124以及设置(set up)法拉第杯122，来监视并控制 离子束条件。离子源102为离子植入器系统100的关键组件。需要离子源102来针对多种不同 离子种类及萃取电压而产生稳定且可靠的离子束10。图2描绘可用于离子植入器系统100中的离子源200的典型实施例。离子源200 可为感热式阴极(inductively heated cathode, IHC)离子源，其通常用于高电流离子植入 装备。离子源200包括弧室(arc chamber) 202，其具有导电腔室壁214。在弧室202的一 端处，存在具有钨丝204位于其中的阴极206。钨丝204耦合至能够供应高电流的第一电源 208。所述高电流可加热钨丝204，以导致电子的热离子发射。第二电源210可以比钨丝204 高得多的电位偏压阴极206，以致使所发射的电子向阴极206加速并加热阴极206。加热阴 极206导致阴极206将热离子电子发射至弧室202中。第三电源212可相对于阴极206而 偏压腔室壁214，使得电子以高能量加速至弧室中。源磁铁(未图示)可在弧室202内部产 生磁场B，以限制高能(energetic)电子，且位于弧室202另一端的反射极(r印eller)216 可以与阴极206相同或类似电位偏压以反射高能电子。气体源218可将前驱物植入物质 (例如AsH4、PH4, BF3、GeF4)供应至弧室202中。高能电子可与前驱物植入物质交互作用以 产生等离子体20。萃取电极(未图示)可接着经由萃取孔220自等离子体20萃取离子22， 供离子植入器100中使用。已知离子植入中当前存在的问题在于通常为相对较高植入能量(例如，数 十kV(10’ S kV))下的有效操作而设计的离子植入器无法在较低能量(例如，kV以下 (sub-kV))下有效地起作用。举例而言，使用低能量掺杂剂束的一个应用为在互补金属氧化物半导体(complimentary metal-oxide semiconductor, CMOS)制造中形成超浅电晶体接 面。具体而言，将低能量硼(P型掺杂剂)植入硅晶圆中是特别重要的。较低能量下的此低效性通常是由空间电荷限制导致。柴耳得-兰牟 (Child-Langmuir)关系J (Z/A) 1/2VV2/d2描述受空间电荷控制的束的电流密度限制。此 处，离子束的电流密度限制J与电荷质量比(Z/A)的平方根且与萃取电位V的二分之三次 幂成比例地缩放。因此，在较低束能量(例如，较低萃取电位V)下，当与较高能量下的相同 物质的萃取相比，可获得较小离子电流密度。举例而言，因为离子沿束线前进(“束冲散(beam blow-up) ”)，低能量束中的空间 电荷趋向于导致束横截面面积(“轮廓”)变大。当束轮廓(profile)超过植入器的传输光 学器件已为之设计的轮廓时，发生经渐晕现象(vignetting)的束损失。举例而言，在500eV 的传输能量下，已知离子植入器通常无法传输足够的硼束电流以用于有效的商业制造。晶 圆产量由于较低植入剂量速率而减小。一种克服低能量束的空间电荷限制的方法是将所需掺杂剂以其分子形式植入。举 例而言，美国专利申请案第11/504，355号及第11/342，183号(其全文特此以引用的方式 并入本文中)描述一种分子离子植入且具体而言自C2BltlH12 (碳硼烷(carborane))产生的 C2BltlHx离子的植入的方法。分子离子植入允许使用较高萃取能量来达成与自低能量原子离 子植入获得的植入深度等效的植入深度。较高分子萃取能量与等效原子植入深度之间的关 系可由以下等式表达E^=(分子质量/原子质量)χ E等效，其中Ei+为分子离子之能量，且E^4*仅使用原子离子达成所要植入深度所需的 植入能量。举例而言，代替以能量E植入原子B+离子的离子电流I，可以近似13xE的能量 且以0. 10x1的离子电流来植入(例如)碳硼烷分子离子(C2BltlH12+)。尽管已将两种方法的 所得植入深度及掺杂剂浓度(剂量)显示为大体上均等，但分子植入技术可具有相当大的 潜在优势。举例而言，由于碳硼烷离子的传输能量是均等剂量的硼离子的传输能量的十三 倍，且碳硼烷电流是硼电流的十分之一，因此当与单原子硼植入相比时，空间电荷力可实质 上减小。然而，使用IHC离子源102的已知离子植入器在产生较大分子离子方面相对低效。 举例而言，虽然已知离子源通常使用BF3气体来产生B+离子，但必需使用碳硼烷(C2BltlH14) 来产生碳硼烷离子C2B1(iHx+。碳硼烷为具有相当大的蒸气压力(在20°C下大约为1托)，在 100°C下熔化，且在750°C下分解的固体材料。为有效地产生C2BltlHx+,碳硼烷必须在100°C以 下气化(vaporized)，且必须在局部环境(例如，腔室壁及腔室组件)低于750°C的离子源 中操作，以避免经气化分子之大多数发生分解。然而，IHC源的操作温度自腔室主体至经加 热的钮扣阴极(button cathode)通常为800°C至2300°C。虽然BF3的热离解及随后的B+ 离子形成需要此等温度，但此等温度并不有助于产生可由高操作温度轻易离解的碳硼烷离 子。另外，此些极高温度缩短IHC离子源的效能及寿命。因此，IHC离子源的效能降级及短 寿命大大降低离子植入器的生产力。此外，离子源气化器通常由于自离子源至气化器的辐射加热而无法在碳硼烷所需 的较低温度下可靠地操作。举例而言，气化器馈送线(feed line)可能容易被来自碳硼烷 蒸气与其热表面相互作用时分解的蒸气的沉积物阻塞。因此，已知离子源与碳硼烷离子植入不相容。鉴于前述内容，可理解存在与当前离子源技术相关联的显著问题及缺点。
技术实现思路
揭示用于提供多模式离子源的技术。在一个特定例示性实施例中，可将所述技术 实现为用于离子植入的设备，其包括在多个模式下操作的离子源，使得第一模式本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于离子植入的设备，所述设备包括：离子源，其在多种模式下操作，其中第一模式为弧放电模式，且第二模式为ＲＦ模式。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·E·库鲁尼西，
申请(专利权)人：瓦里安半导体设备公司，
类型：发明
国别省市：US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。