[实用新型]离子源

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种离子布植机的离子源，特别是一种提高离子束(萃取电流)中有用离子的比例的离子源。

背景技术

离子布植机在半导体工艺中是用以对半导体晶圆中的待掺杂区进行离子布植，而该离子布植机中的离子源是则是用来产生离子布植用的离子束。

请参阅图8所示，该离子源60主要于一基座61上依序设有一支撑组件62及一电弧室63。该电弧室63的外壳630的顶面开口设有一萃取电极板631，该萃取电极板631形成有一萃取孔隙631a，而该外壳630的底面与一进气管64连通，掺杂源气体通过该进气管64进入该电弧室63。当该电弧室63通电产生热电子，热电子会碰撞掺杂源气体，并将掺杂源气体予以离子化，以产生多种带正、负电的离子。为了将离子布植用的带正电的离子自该电弧室63中萃取出来，该萃取电极板631会再通电以产生电场，将该电弧室63内的带正电的离子通过该萃取电极板的萃取孔隙631a向外吸引，以构成一离子束。

目前离子源依照不同的热电子产生方式概有二种：其中一种为间接加热阴极式离子源(Indirectly-Heated-Cathode Ion Source；IHC Ion Source)，另一种为伯纳式离子源(Bernas Ion Source)，以下进一步说明较常见的间接加热阴极式离子源的热电子产生结构及方法。

请配合参阅图9所示，该电弧室63外壳630内进一步包含有四内侧板632、一内底板633、一电隔离设置于其中一内侧板632的一灯丝634及一阴极635，以及一电隔离设置于另一相对内侧板的斥拒极636；其中该灯丝634位在该阴极635的外侧且相互保持一间隔。当该灯丝634及阴极635通电后，该灯丝634发射的电子会不停撞击该阴极635的外侧，于撞击时即能量转换予该阴极，使该阴极635的温度提高，达到加热阴极635的作用。当该阴极635加热至一定温度，且提供一高压(一般为60V至150V)予该电弧室63的内侧板632及内底板633时，该高温的阴极635会向该电弧室63内空间发射高能量的热电子，以多次撞击掺杂源气体。

当掺杂源气体被撞击后离子化并会产生许多不同种类的离子，以三氟化硼(BF3)的掺杂源气体来说，被第一次放射出来的高能量热电子撞击后，可能产生一价带正电离子，但由于此时热电子仍有充足能量，故一价的带正电离子有机会再被撞击出二价或三价带正电离子，一般来说概一价带正电离子包含有BF3+、BF2+、BF+、B+、F+，而二价带正电离子包含有BF++,B++,F++；然而，当对半导体晶圆进行B+离子布植所需要的离子只有一价带正电的硼离子B+；由此可知，自该电弧室63萃取出来的离子束即包含该些带正电的一价及二价离子，并非全然为硼离子B+；因此，不必要的离子仍占萃取电流中很高的比例，对于离子布植的效率及品质均非最佳，有必要进一步改善。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是鉴于现有技术离子源所产生的萃取电流中有用的离子比例低的缺陷，提供一种离子源，以拉高所有有用的离子在萃取电流中的比例。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种离子源，其中，包括：

一电弧室，包含有：

一外壳，包含有多个内壁，并具有一上开口及一供一掺杂源气体通入该电弧室内的底进气孔；多个内板，分别设置于该外壳的对应内壁上；

一萃取电极板，盖合于该外壳的上开口，该萃取电极板中间形成有一第一萃取间隙；以及

一热电子产生元件，电隔离地设置于该外壳的一侧及对应该外壳一侧的内板上；以及

一电源供应装置，包含有：

一使该热电子产生元件加热至一预定温度的加热电源供应单元，耦接至该热电子产生元件；以及

一低压电弧电源供应单元，耦接至该多个内板及该热电子产生元件，并产生20V至45V的输出电压予该多个内板及该热电子产生元件。

上述的离子源，其中：

该热电子产生元件由外至内包含有一灯丝及一阴极，其中该灯丝与该阴极之间保持一间隔；

该加热电源供应单元耦接至该灯丝，加热灯丝至该预定温度；

该电源供应装置进一步包含有一偏流电源供应单元，该偏流电源供应单元的正、负电极分别耦接至该阴极及该灯丝；

该低压电弧电源供应单元的正、负电极分别耦接至该多个内板及该阴极。

上述的离子源，其中：

该热电子产生元件包含一灯丝；

该加热电源供应单元耦接至该灯丝，加热灯丝至该预定温度；

该低压电弧电源供应单元的正、负电极分别耦接至该多个内板及该灯丝。