用于超浅结注入的离子源装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于超浅结注入的离子源装置，包括：起弧室；对靶溅射装置，位于所述起弧室下方；其特征在于，所述对靶溅射装置包括冷却装置，对靶材进行冷却。本发明专利技术在离子源中引入了小型对靶溅射装置，并辅以强冷却系统，为起弧室提供了足够的分子电离，有效地提高了注入的效率和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造装置领域，特別是涉及一种用于超浅结注入的离子源装置。
技术介绍
当集成电路制备エ艺发展到45纳米以下后，短沟道效应对器件的影响越来越明显，源漏区pn结耗尽层在沟道区内的扩展变得不可忽略，栅压控制的耗尽层电荷減少，使阈值电压降低。此外，短沟器件中，漏极发出的电カ线穿透到源区附近，造成源区附近势垒降低，这种漏感应势垒降低(DIBL)效应也会使得阈值电压下降。抑制短沟道效应的方法之一就是制备具有超浅结的源漏延伸区，即在源漏注入前通过ー步预非晶化注入和一歩超低能中等剂量的掺杂注入先制备ー个超浅结结构，降低源-衬和漏-衬的耗尽层宽度，从而起到对短沟道效应的抑制作用。对于P型掺杂，注入机一般由离子源通入BF3电离化产生B+或BF2+离子。但在源漏延伸区进行P型掺杂吋，由于硼(B)在低能注入(< 5Key)时为了获得足够大的束流往往采用减速模式(先加速后减速模式)，这样就容易由于离子中性化的原因引入能量沾污，而且B在退火时会产生瞬态增强扩散(TED)效应，不利于浅结的控制，因此业界提出了利用含有多个B原子的带电分子(如癸硼烷，十八硼烷等)进行注入的方法，利用这种方法可以将原有的注入能量提高十倍甚至更多，使低能注入变为常规能量注入，从而避免了减速模式带来的能量沾污，而且分子注入的自非晶化效应，还可以有效降低界面缺陷。但是这种材料本身有一定自身缺陷，比如这类材料多为固体，热稳定性差，高温下易分解，因此采用传统的注入机坩埚加热时，由于离子源起弧后本身温度很高，多数固体源在被电子电离前就已经分解，从而无法获得足够的B原子簇，效率很低也容易造成沾污。有鉴于此，需要ー种能增强固体掺杂剂源分子电离从而有效提高注入效率和可靠性的离子注入方法及其所使用的离子源装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于增强固体掺杂剂源分子电离以提高注入效率。为此，本专利技术提供了一种离子源装置，包括起弧室；对靶溅射装置，位于所述起弧室下方；其特征在干， 所述对靶溅射装置包括冷却装置，对靶材进行冷却。 其中，所述起弧室与所述对靶溅射装置之间的间距可调。所述冷却装置的冷却液为绝缘冷却液，所述绝缘冷却液为去离子水。所述对靶溅射装置使用射频电源，所述射频电源的最大频率为13.56MHz。所述对靶溅射装置的溅射工作气体为不与靶材反应的气体，所述不与靶材反应的气体包括含氟气体、惰性气体或队，所述惰性气体为Ar。所述靶材为固体材料，所述固体材料为压制的大分子材料，所述大分子材料为癸硼烷或十八硼烷，所述固体材料为金属及其合金，所述金属为Sb、In、Al、Ga。本专利技术在离子源中引入了小型对靶溅射装置，并辅以强冷却系统，为起弧室提供了足够的分子电离，有效地提高了注入的效率和可靠性。本专利技术所述目的，以及在此未列出的其他目的，在本申请独立权利要求的范围内得以满足。本专利技术的实施例限定在独立权利要求中，具体特征限定在其从属权利要求中。附图说明以下參照附图来详细说明本专利技术的技术方案，其中图1为依照本专利技术的具有小型对靶溅射装置的离子源装置的示意图。具体实施例方式以下參照附图并结合示意性的实施例来详细说明本专利技术技术方案的特征及其技术效果。需要指出的是，类似的附图标记表示类似的结构，本申请中所用的术语“第一”、“第 ニ”、“上”、“下”、“厚”、“薄”等等可用于修饰各种装置结构。这些修饰除非特別说明并非暗示所修饰装置结构的空间、次序或层级关系。參照图1，显示了本专利技术的离子源装置的构成示意图。离子源装置主要包括起弧室 1和对靶溅射装置2，均设置在离子源装置的外壳3 (部分未显示，仅显示了对靶溅射装置2 下方的一部分)内。起弧室1包括室壁11和设置在室壁11内的灯丝12，可通过电源(未示出，可设置在离子源装置内起弧室1タト，也可设置在离子源装置外而经由电源线连接至起弧室1)向灯丝11施加大电流以发生弧光放电，可产生大量的自由电子5。室壁11上设有多个狭缝13， 其下端的狭缝用于吸收从靶材4上轰击出来的靶分子41，其上端的狭缝用于释放被灯丝12 产生的电子电离之后所产生的带正电的靶分子42。对靶溅射装置2设置在与起弧室1相邻的位置上，例如可与起弧室1在同一水平平面上左右相邻或在同一垂直平面上上下相邻，也可以不在ー个水平或垂直平面上从而空间交错地设置。对靶溅射装置2优选地位于起弧室1下方，两者间距设定为L，该间距L可通过任何业界已知的机械操纵装置或系统(未示出)根据离子注入的剂量和能量来合理调节，以便使得起弧室获得所需的靶分子数量。对靶溅射装置2包括相对设置的一对靶基座21，多个靶材4通过例如卡合、粘附、 真空吸附、静电吸附的方式分別安放在每ー个靶基座21上。靶材4根据离子注入的不同需要而选取，可以是压制的大分子材料也可以是金属或合金。例如，对于注入B的ρ型掺杂， 靶材可以是固体的癸硼烷或十八硼烷。对于注入金属离子，靶材可以是相应的固态金属材料，例如Sb、Al、( 等，也可以是其合金或化合物。每ー个靶基座21内埋设有磁铁22，用于在相对的靶基座21之间产生磁场，改变靶材射出的靶分子的轨迹，以增加靶分子的产出，磁铁22可以是永磁体也可以是电磁线圈构成的电磁铁。相対的靶材4通过两端的靶基座21上的电连接装置(未示出)而连接至频率可调的射频电源23 (图中仅显示了电源连线，电源可设置在外壳3内，也可设置在离子源装置外)，其频率最大可调至13. 56MHz，射频电源23功率越大，则溅射时从靶材4脱离的靶分子 41越多，经过起弧室1后的带正电的靶分子42也越多，増大了注入时掺杂离子的剂量。靶基座21上还具有冷却装置，采用冷却液对流的方式对磁铁22和基座21制冷， 冷却装置可以是冷却液循环系统，在靶基座21上留有冷却液的入口 M和出ロ 25，冷却液可以是去离子水(DI水)，可以是DI水与乙醇或其他与水沸点不同的冷却液组合构成的二相冷却液，还可以是其他绝缘冷却液。冷却装置(调节装置和泵未示出)可通过调节冷却液流量流速以及泵功率来获得所需的冷却能力，使得靶材4温度保持在100摄氏度以下，确保靶材4不会在高温下分解，从而获得足够的掺杂原子簇，提高效率也避免造成沾污。离子源装置的外壳3下部开有对靶溅射用的工作气体的进气ロ 31，与外壳3外部的气体源(未示出)相连，气体源还可包括气压和流速控制装置。对靶溅射用的工作气体可以是Ar，也可以是N2，还可以是含氟的气体，或其他不与靶材反应的惰性气体。离子源装置的外壳3与靶基座21之间具有绝缘子32，用于电气隔离绝缘靶基座21与外壳3。依照本专利技术的离子源装置在工作吋，首先通过进气ロ 31向装置内充入足量的溅射工作气体，例如Ar、队、含氟的气体或其他不与靶材4反应的惰性气体。其次启动靶基座 21上的冷却装置，例如为DI水的冷却液循环制冷，使得溅射期间靶材4温度不高于100摄氏度。再次通过电源对起弧室1的灯丝12施加大电流，在起弧室1内形成大量电子5。接着开启射频电源23，产生射频电磁场，激发溅射工作气体轰击靶材4，从靶材4表面轰击出大量靶分子41。靶分子41可在靶基座21内的磁铁22的磁场偏转作用下进入起弧室1下方的狭缝13，在起弧室1内被灯丝12产生的大量电子电离，从起弧室1上方的狭缝经过萃取机制(例如正向偏置直流电压)被吸出起弧室1，穿过离子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金彪，张琦辉，宋希明，张浩，李琳，刘强，丁明正，李俊峰，赵超，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：