[发明专利]用于离子注入器的高传输,低能量离子束管线结构有效

专利信息
申请号: 00813878.8 申请日: 2000-09-18
公开(公告)号: CN1377509A 公开(公告)日: 2002-10-30
发明(设计)人: 安东尼·丽奥 申请(专利权)人: 瓦里安半导体设备联合公司
主分类号: H01J37/317 分类号: H01J37/317;H01J37/147
代理公司: 永新专利商标代理有限公司 代理人: 过晓东
地址: 美国马*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 用于 离子 注入 传输 能量 离子束 管线 结构
【说明书】:

本发明的领域

本发明涉及工件离子注入的方法和装置,更具体地,本发明涉及可以使用低能量离子的半导体晶片离子注入的离子束管线结构。

本发明的背景

离子注入是将改变传导性的掺合物引入到半导体晶片中规范技术。将所需的掺合物在离子源离子化,加速离子形成指定能量的离子束,将离子束指向晶片表面。离子束中带有能量的离子穿透进入半导体物质的疏松部分,并嵌入半导体物质的晶格中形成所需传导性的区域。

离子注入系统通常包括用来将气体或固体物质转换成界限分明的离子束的离子源。对离子束进行质谱分析以除去不需要的离子种类,然后将离子束加速到所需能量并指在目标平面上。通过离子束扫描,目标移动或通过离子束扫描和目标移动的结合,使离子束在目标区域分布。先有技术离子注入器的实例在1981年6月30日授予Enge的美国专利No.4,276,477;1981年8月11日授予Turner的美国专利No.4,283,631;1990年2月6日授予Freytsis等人的美国专利No.4,899,059;1990年5月1日授予Berrian等人的美国专利No.4,922,106中公开。

半导体工业中的一个众所周知的趋势是向更小,更快速的设备发展。具体地,半导体设备的特征横向尺寸和深度下降。半导体设备技术的规定要求结深度少于1000埃,可能最终要求结深度在200埃数量级或更少。

通过注入到半导体晶片中的离子的能量可确定,至少部分确定掺合物物料的注入深度。使用低注入能量获得浅结。离子注入器通常设计在相当高的注入能量下操作,如在50KeV到400KeV下,在浅结注入所需的能量下不能有效操作。在低注入能量下,如2KeV及更低能量下,输送到晶体上的离子流强度比所需的要低很多,在一些情况中可能接近于零。这样,需要长注入时间以获得指定剂量,生产量受到不利影响。生产量的下降增加了制作成本,对半导体设备的制造商来说是不可以接受的。

产生高强度带状离子束的离子注入器构件在1994年9月27日授予White等人的美国专利No.5,350,926中公开。离子源产生在水平平面分散的离子束。分析磁铁将离子束中所需的离子种类偏转到分辨孔口并将离子束中所需的离子种类聚集在分辨孔口中。第二磁铁将通过分辨孔口的离子束偏转以产生平行离子轨迹。在多种条件下,所公开离子注入器都具有令人满意的表现。但是,在低能量下,空间电荷影响使得离子束扩张,特别在离子束聚集的高电流密度区域中,在低能量下的表现可能不令人满意。具有类似缺陷的另一种离子束管线结构在1992年6月30日授予White的美国专利No.5,126,575中公开。

因此,需要一种改进的离子注入器的离子束管线结构,这种结构能够在低能量下输送高强度离子束流。

本发明的概述

根据本发明的第一个方面,提供了一种离子束装置。离子束装置包括离子源,第一磁铁组件,界定分辨孔的结构,和第二磁铁组件。离子源狭长的排出孔,用来产生带状离子束。第一磁铁组件提供第一磁场,用来偏转垂直于带状离子束横截面的长边的离子束,在第一磁场中将带状离子束中的不同种类的离子分离。分辨孔从分离的离子束中选取离子种类。第二磁铁组件提供第二磁场,用来偏转在平行于带状离子横截面的长边的离子束中所选取离子种类的离子,以产生在带状离子束中选取离子种类的所需离子轨迹。优选地,所需离子轨迹基本上是平行的。在通过大部分离子束管线时带状离子束的宽度是增加的。因此,低能量性能被加强。

第一磁铁组件优选地包括分辨磁铁,分辨磁铁具有由带状离子束通过的第一间隙分隔开的第一磁极片。第二磁铁组件优选地包括角度校正器磁铁,角度校正器磁铁具有由在带状离子束中选取的离子种类的离子通过的第二间隙分隔开的第二磁极片。在优选实施方案中,由第一磁铁组件产生的第一磁场基本上是水平的,由第二磁铁组件产生的第二磁场基本上是垂直的。第一磁铁组件优选地将在带状离子束中选取的离子种类的离子偏转约20度到90度角,更优选地偏转约60度角。第二磁铁组件优选地将在带状离子束中选取的离子种类的离子偏转约20度到90度角,更优选地偏转约70度角。

在一个实施方案中,界定分辨孔的结构包括位于第一和第二磁铁组件之间的掩板。在另一个实施方案中,界定分辨孔的结构包括第二磁铁组件的第二磁极片,进入第二间隙的入口组成分辨孔。

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