[发明专利]一种带有反射极电源的碳离子源装置

说明书

本发明涉及一种带有反射极电源的碳离子源装置带有反射极电源的碳离子源装置，其包括弧室、盖板、灯丝、阴极、反射极和通气孔；起弧室用于电子与气体分子碰撞产生等离子体的腔室；盖板上设置有用于引出等离子体的引出缝，将等离子体引出起弧室；灯丝被加热之后产生第一组电子，第一组电子用于加热阴极；阴极被加热后，产生第二组电子，第二组电子用于起弧；反射极设置在起弧室内与阴极相对的一侧，用于构筑起弧室内的电场；通气孔设置在起弧室的内壁，用于向起弧室输入气体。本发明的离子源装置可获得束流更大且更为纯净的碳离子束，且便于调节电场强度，提高了注入的质量，提升了产品良率。

技术领域

本发明属于半导体制造加工领域，涉及一种带有反射极电源的碳离子源装置，其适用于离子注入设备。

背景技术

离子注入技术是半导体芯片制造领域十分重要的掺杂手段，其中碳作为联合离子注入的一种有效手段被用来制造超浅结、突变结，并抑制硼等掺杂原子的扩散。

离子注入的过程中不仅要对注入的能量、剂量、角度等参数进行精确控制，还需要严格控制注入时的污染状况。一旦污染加重就必须对设备进行清洁维护，极大的降低了设备的有效运行时间，增加机台的运行成本。然而，碳由于其自身的特性容易造成堆积，导致离子注入时污染加重。

离子源是使中性原子或分子电离，生成等离子体的装置，是离子注入机不可缺少的部件。目前离子注入设备常用的离子源，其起弧室侧壁及开设有引出缝的盖板所用材料多为钼、钨等金属。在进行碳离子注入时，钼、钨等材料表面极易造成碳的堆积。堆积在电弧室侧壁表面的碳，会使得等离子体解离效率降低，离子束流变小；而堆积在引出缝处的碳会形成毛刺，阻挡部分离子束流前进的通道，导致离子束流整体均匀度降低，束流成形难度加大。此外，当碳堆积到一定程度会产生剥落，剥落下来的碳有一定几率随离子束到达工艺腔，吸附于晶圆表面，从而对产品良率造成杀伤。再者，起弧室运动的电子会撞击起弧室及盖板，产生金属离子，导致对产生的离子束以及分析磁铁等部分造成污染。以及，目前起弧室中阴极和反射极电位相同，无法直观且便捷地调整起弧室内电场强度，导致电子运动距离或速度不佳，影响产生等离子体的效果；或者需要花费较多时间去调试多个电源，效率低，无法满足大规模产线的生产需要。因此，需要找寻一种更加适于碳离子注入的离子源装置，以减少碳离子注入过程中的堆积以及污染现象，同时更快捷地调整起弧室内电子的运动情况。

发明内容

基于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种带有反射极电源的碳离子源装置，其主要用于离子注入设备中，尤其适用于碳离子注入工艺。

依据本发明的技术方案，本发明提供了本发明提供了一种带有反射极电源的碳离子源装置，碳离子源装置是使中性原子或分子电离且生成碳等离子体的装置；其包括起弧室、盖板、灯丝、阴极、反射极和通气孔，其中，起弧室，用于电子与气体分子碰撞产生等离子体的腔室；盖板，其上设置有用于引出等离子体的引出缝，将等离子体引出起弧室；灯丝，其被加热之后产生第一组电子，第一组电子用于加热阴极；阴极，其被加热后，产生第二组电子，第二组电子用于起弧；反射极，其设置在起弧室内与阴极相对的一侧，用于构筑起弧室内的电场；通气孔，其设置在起弧室的内壁，用于向起弧室输入气体。

进一步的，其包括起弧室和盖板，起弧室为一侧具有底部、另一侧为开口的盒形，盖板可拆卸地固定盖合于起弧室的开口处；盖板上开设有长条形的引出缝；起弧室的内壁开设有一个或多个贯通的通气孔；起弧室与盖板相邻的一侧面上设置有阴极；阴极为一端具有底部、另一端为开口的筒状；起弧室内与阴极相对的一侧面设置有反射极，反射极和起弧室之间连接有反射极电源，产生将第二组电子限定为在反射极和阴极之间振荡的电场。

优选的，起弧室为由石墨制成的起弧室，且盖板为由石墨制成的盖板。

进一步优选的，反射极为由石墨制成的块体。