[发明专利]增强基于RF的注入机的能量及射束电流的方法

说明书

本申请提供了一种离子注入系统的方法和系统，其配置用于在不改变离子源处的电荷状态的情况下将射束电流增大至高于来自离子源的第一电荷状态的最大动能。从离子源提供具有第一电荷状态的离子，这些离子被选入第一RF加速器并被加速至第一能量。对离子进行剥离以将其转化为具有各种电荷状态的离子。电荷选择器接收该各种电荷状态的离子并选择在第一能量下的最终电荷状态。第二RF加速器将离子加速至最终能谱。最终能量过滤器过滤离子以将处于最终能量和最终电荷状态的离子提供给工件。

相关申请的引用

本申请要求2019年8月19日提交的名称为“METHOD OF ENHANCING THE ENERGYAND BEAM CURRENT ON RF BASED IMPLANTER(增强基于RF的注入机的能量及射束电流的方法)”的美国申请16/544,000的优先权，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及离子注入系统，更具体地，涉及一种用于在离子源处不使用较高电荷状态的情况下增大针对电荷状态的最大能量下可获得的射束电流的系统和方法。

背景技术

在制造半导体器件的过程中，离子注入用于利用杂质对半导体进行掺杂。离子注入系统通常用于利用来自离子束的离子对诸如半导体晶圆的工件进行掺杂，以便在集成电路的制造期间形成钝化层或产生n型或p型材料掺杂。这种射束处理通常用于：在集成电路的制造期间，以预定能级和受控浓度，利用特定掺杂剂材料的杂质选择性地对晶圆进行注入，以产生半导体材料。当用于对半导体晶圆进行掺杂时，离子注入系统将选定的一种离子物质注入工件中以产生所需的非本征材料。例如，注入由锑、砷或磷等源材料产生的离子会产生“n型”非本征材料晶圆，而“p型”非本征材料晶圆通常由利用硼、镓或铟等源材料产生的离子产生。

典型的离子注入机包括离子源、离子提取设备、质量分析设备、射束传输设备和晶圆处理设备。离子源产生所需原子或分子掺杂剂物质的离子。这些离子由提取系统从源中提取，提取系统通常是一组电极，这些电极激励并引导来自源的离子流，从而形成离子束。在质量分析设备中，所需的离子从离子束中分离出来，质量分析设备通常是磁偶极子，其对所提取的离子束进行质量分散或分离，从而将离子加速或减速至最终所需的能量。射束传输设备通常是包含一系列聚焦设备的真空系统，其将离子束传送至晶圆处理设备，同时保持离子束的所需性质。最后，通过晶圆处理系统将半导体晶圆传送至晶圆处理设备以及从晶圆处理设备传送出，晶圆处理系统可以包括一个或多个机械臂，用于将待处理的晶圆放置在离子束的前面以及从离子注入机移除经处理的晶圆。

在基于RF的加速器和基于DC的加速器中，离子可以经由加速器的多个加速级而被反复地加速。例如，基于RF的加速器可以具有电压驱动的加速间隙。由于RF加速场的时变特性和多个加速间隙，存在大量影响最终射束能量的参数。因为离子束的电荷状态分布可改变，所以需要付出大量努力来将离子束中的电荷值保持在最初预期的单一值。然而，对更高能级的注入方案(例如，离子束能量、质量、电荷值、射束电流和/或注入的总剂量水平)的更大需求要求：在不会不必要地损害离子源的情况下提供更高的射束电流。

相应地，需要用于增大射束电流的合适的系统或方法。

发明内容

以下呈现简要说明，用以提供对本公开的一个或多个方面的基本理解。这一说明不是本公开的广泛综述，其既无意指定本公开的关键或重要要素，也无意描绘本公开的范围。相反，这一说明的目的是以简化形式呈现本公开的一些构思，用作稍后呈现的具体实施方式的序言。