[发明专利]用于离子注入系统的减速后的磁性能量过滤器

说明书

相关申请的引用

本申请主张于2008年6月25日提出申请的美国临时申请第61/075,657号的权益，该美国临时申请的发明名称为用于离子注入系统的减速后的磁性能量过滤器，该申请全文在此整体并入本文供参考。

技术领域

本发明总体上涉及离子注入系统，更具体地，涉及在离子注入系统中的减速器下游过滤低能量的离子束的系统及方法。

背景技术

在半导体装置和其它产品的制造中，离子注入系统用于将公知作为掺杂元素的杂质传送至半导体晶片、显示面板或其它工件。传统的离子注入系统或离子注入器以离子束处理工件，以便产生n-型或p-型掺杂区或形成工件中的钝化层。当用于掺杂半导体时，离子注入系统注射选定的离子种类以产生期望的非本征材料。例如，注入从诸如锑、砷或磷的源材料所产生的离子产生n-型非本征材料的晶片。可选地，注入从诸如硼、镓或铟的材料所产生的离子将产生半导体晶片中的p-型非本征材料部分。

传统的离子注入系统包括离子源，所述离子源离子化期望的掺杂元素，所述掺杂元素接着被加速以形成指定能量的离子束。离子束指向工件的表面以将掺杂元素注入该工件。离子束的高能离子穿过工件的表面，使得所述高能离子嵌入工件材料的晶格以形成为期望的导电性的区域。该注入过程典型地在高真空处理室中执行，从而可防止由于碰撞剩余气体分子造成离子束的分散，并使得由于空中微粒造成的工件污染的风险最小化。

离子剂量和能量为通常用来限定离子注入的两个变量。离子剂量对于给定的半导体材料与注入离子的浓度有关。典型地，高电流注入器(通常为大于10毫安(mA)的离子束电流)用于高剂量注入，而中等强度电流注入器(通常为能够达到大约1mA的束电流)用于较低剂量应用。离子能量用于控制半导体装置中的接面深度。构成离子束的离子的能量决定所注入离子的深度的程度。诸如用于在半导体装置中形成倒退阱(retrograde well)的过程的高能量制造过程典型地需要达到数百万电子伏特(MeV)的注入，而浅接面可能仅需要低于1千电子伏特(keV)的能量。

愈来愈小的半导体装置的持续趋势需要注入器具有用于以低能量传送高束电流的离子源。高束电流提供必要的剂量水平，而低能量水平允许浅注入。例如，互补金属氧化物半导体(CMOS)装置中的源极/漏极接面需要这种高电流、低能量的应用。因此，通过正好在工件的上游的减速器在注入之前使离子减速，束线保持很短以提供高电流。束线保持很短以降低与低能量束有关的束散开(blow-up)。然而，污染经常归因于离子源，且这种低能量系统中的工件至离子源的紧密邻近导致增加了对寻找至工件的途径产生污染的潜在性。

因此，本发明的一个目的是提供一种系统及方法，以充分降低低能量束线组件中的粒子污染，其中可以促进有效的污染减轻。

发明内容

本发明通过提供一种用于降低离子注入系统中(具体地为低能量离子注入系统中)的粒子污染的方法及系统克服现有技术的限制。因此，下文提出本发明的简化的概述，以便提供本发明的一些方面的基本了解。此概述并非为本发明的广泛的概述。此概述以既非为判别本发明的关键或重要的要素且亦非为界定本发明的范围。目的是以简化的形式呈现本发明的一些概念，作为稍后提出的较为详细说明的序言。

本发明总体上涉及一种用于降低离子注入系统中的粒子污染的系统及方法，所述系统及方法在离子注入系统中的减速器的下游采用磁性能量过滤器用于以低能量将离子注入工件。根据一个方面，所述离子注入系统包括终端站，其中工件大致位于所述终端站。设置发射离子的离子源，且进一步设置质谱仪并将质谱仪构造成用以对离子进行质量分析且以基本上高的能量限定离子束。进一步在质谱仪的下游设置减速器以减速离子束。此外，四极磁性能量过滤设备定位在减速器的下游且在工件的上游，其中四极磁性能量过滤器被构造成进一步从离子束中过滤中性离子。

为了达成前述和相关目的，本发明包括充分描述于下文且特别指出于申请专利范围中的特征。以下的说明和随附的附图详细陈述本发明的某些说明性的实施例。然而，这些实施例指出可采用本发明原理的各种方式中的一些方式。本发明的其它目的、优点和新颖性特征将从在结合附图考虑的本发明的以下详细说明而变得清楚。

附图说明

图1为根据本发明的一个方面的示例性离子注入系统的系统阶层方块图；

图2为根据本发明的另一个方面的示例性离子注入设备的平面图；

图3为根据本发明的另一个方面的示例性离子注入设备的X-Z平面图；

图4为根据本发明的又一个方面的示例性四极磁性能量过滤器的立体平面图；