[发明专利]离子注入系统的电源供应器

说明书

技术领域

本发明是关于一种离子注入设备，且特别是关于一种离子注入系统的电源供应器(power supply)。

背景技术

在半导体制程中，离子注入用于改变部份基板的材质属性。实际上，离子注入已经成为各种基于半导体(semiconductor-based)的产品的生产过程中变更半导体晶圆属性的标准技术。离子注入可用于将导电性变更杂质(conductivity-altering impuriry)引入到产生的埋层(光晕注入物/haloimplant)，改变晶体表面(预非晶化/pre-amorphization)，以产生污染物吸收(gettering)位置，产生扩散屏障(F及C注入物)。注入还用于平面显示器制程以及其他表面处理中的非晶体管应用的半导体中，例如合金化金属接触区域。所有这些离子注入应用一般可以归类为形成材质属性改变区域。

离子注入得到普及的一个原因是其应用类型的多样化以及其将离子杂质注入到精确深度的能力-注入深度随着半导体元件的集成度的增加而变得特别重要。

现有的离子注入系统包括离子源，其对所需的掺质元素进行离子化，离子化的掺质元素随后进行加速以形成具有预定能量的离子束。离子束被导引到工件的表面。一般来说，离子束的高能离子穿透到工件体内并嵌入工件的晶格，以形成具有所需导电性的区域。这种离子注入制程一般在高真空且气密的处理室内进行，处理室包围晶圆搬运总成(handlingassembly)以及离子源。

现有技术的注入系统中的典型离子束路径包括离子源、一个或多个电极、分析磁铁配置(analyzing magnet arrangement)、光学解析组件(optical resolving element)以及晶圆处理系统。电极汲取并加速离子源内生成的离子以产生导引至分析磁铁配置的离子束。分析磁铁配置根据离子束中的离子的荷质比(charge-to-mass ratio)对它们进行分类，并且晶圆处理系统调整工件相对离子束路径的位置。

离子注入系统一般提供高电压以产生将离子注入基板所必须的加速能量。加速能量的范围可从许多注入系统中的10-200千电子伏特(keV)到高能系统中的几兆电子伏特(MeV)。一般来说，通过由高压电源供应器供电的电极来施加这种高电压。由于可能产生过热、闪络(flashover)以及不想要的电压电弧放电，尺寸成为设计这种高压电源供应器的限制条件。此外，相较于较低电压电平下的操作，这些高电压可以使得电源供应器以更快的速度随时间衰退。因而，随着元件尺寸的缩小，系统变得更容易受到电弧崩溃(arc break down)的影响并且在崩溃情况下还变得易燃。

因而，希望提供一种系统以及方法来缓和这种电源供应器过载和/或电压崩溃状态。

发明内容

一种离子注入系统的电源供应器。在一实施例中，此系统可视为包围于介电材质中的电源供应器。电源供应器包括包围于气密介电外壳内的高压发电单元，介电外壳避免了内部元件的崩溃强度变化。电源供应器还可包括低频电源转换器以及堆栈式驱动器以控制由高压发电单元对输入电力的倍增量。

根据另一实施例，提供了一种离子注入系统的电源供应器。根据本实施例的电源供应器包括电源转换器；从电源转换器接收源电力的高压发电单元，其中高压发电单元包括用以提供输出电力的高压变压器，输出电力倍增至所需的输出电平；以及外壳，包括包围高压发电单元的至少一部份的介电材质。

根据另一实施例，提供一种离子注入装置。根据本实施例的离子注入装置可包括产生离子束的离子源；将离子束加速到所需的能量水平的至少一离子束加速器；可操作耦接至离子束加速器的电源供应器；从离子束中移除不需的离子物项的至少一质量分析仪；定形且导引离子束的至少一光束定形元件；定形的离子束入射于其上的基板处理端站；以及以通讯方式耦接至离子源、电源供应器以及端站的控制器，其中电源供应器包括电源转换器、从电源转换器接收源电力的高压发电单元以及外壳，外壳包括包围高压发电单元的至少一部份的介电材质。

根据另一实施例，提供一种离子注入设备的电源供应系统。根据本实施例的电源供应系统可包括电源转换器；从电源转换器接收源电力的高压发电单元，其中高压发电单元包括用于提供输出电力的变压器，输出电力倍增至所需的输出电平并供应到离子束加速器；由介电材质构成的外壳，以包围高压发电单元的至少一部份，以及堆栈式驱动器，从注入设备的电脑化控制器接收控制信号，控制信号包括用来指示变压器所需的输出电力，并使高压发电单元输出所需的输出电平的输出电源。