[发明专利]离子束传输装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种离子束传输装置。

背景技术

离子注入方法用于把通常称之为杂质的原子或分子引入靶标基片，从而改变基片材料的物理和化学性能。尤其令人感兴趣的是，用离子注入法在单晶或多晶硅中掺杂，是制造现代集成电路中使用的一种常规工艺过程。由于半导体产品的生产逐渐趋向较大的半导体晶圆(从8英寸到12英寸，而现在已向18英寸发展)工艺，单晶圆工艺(一次处理一片晶圆)最近已被广泛地采用。晶圆工件越大，注入所需要的时间就越长，同时要想达到一定的注入剂量均匀性和注入角度均匀性也越来越困难。

离子束里的高能离子与离子束传输路线中剩余气体的原子或分子会发生碰撞从而产生电子，这些电子被吸引在离子束内，从而使离子束内的空间正电荷保持得很低。然而，在离子束传输系统中往往需要通过设置电极，以使离子束产生符合预设要求的偏转，或者在偏转的同时进行聚焦以及加减速，但是任何静电场的变化在离子束传输中的存在，都会把离子束内的电子从离子束中排斥出去，导致在离子束内产生大量的空间正电荷(即空间电荷效应)，在这种情况下，离子束的横向尺寸会急剧增加，导致在离子束到达靶标之前，就撞击到离子束传输系统的物理边界而损失掉了，这无疑会影响离子束的引出和传输，并会对到达靶标上的束流强度产生不利的限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的离子束传输系统中由于使用电极对离子束进行偏转、加减速或聚焦、散焦，而导致离子束中的电子被该电场移出离子束，由此产生的空间电荷效应会引起束流流强损失的缺陷，提供一种通过在电极周围设置磁场从而将离子束中的电子约束于该离子束中的离子束传输装置。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种离子束传输装置，其包括一个或多个电极，其特点在于，在该一个或多个电极周围设置一对或多对磁铁，该一对或多对磁铁的磁场将通过该装置的一离子束中的电子约束于该离子束中。

较佳地，该一个或多个电极为负电位，该一对或多对磁铁被设置为其磁力线穿过该一个或多个电极。

较佳地，该一个或多个电极为正电位或负电位，该一对或多对磁铁被设置为其磁力线不穿过该一个或多个电极。

较佳地，该一个或多个电极为负电位，该一对或多对磁铁被设置为每对磁铁的连线方向与该一个或多个电极所在的平面垂直(此处所称的“垂直”既包括完全垂直的情况，也包括接近垂直的情况)。

较佳地，该电极的数量为一个或一对，该磁铁的数量为一对。

较佳地，该一个或多个电极为正电位或负电位，该一对或多对磁铁被设置为每对磁铁的连线方向与该一个或多个电极所在的平面平行。

较佳地，该电极的数量为一个，该磁铁的数量为一对。

较佳地，该电极的数量为一对，该磁铁的数量为两对，该两对磁铁分别设置于该对电极的周围。

其中，该磁铁为电磁铁或永磁铁。

本发明的积极进步效果在于：当采用电极使离子束进行偏转，或者进行聚焦、散焦以及加减速时，通过在电极的周围设置磁场以克服由电场导致的空间电荷效应，使离子束内的电子在磁场的约束作用下始终被保留在离子束的内部，从而实现离子束在被偏转、聚焦以及加减速时，其束流的横向膨胀可以减至最低程度，束流的形状能够基本保持不变，由此减少了束流的流强损失，提高了离子束注入剂量的准确性，最终在较大的离子能量范围(几十eV到几百keV)内提高了整个离子束传输系统的注入效率。

附图说明

图1为本发明的离子束传输装置的第一实施例的示意图。

图2为本发明的离子束传输装置的第二实施例的示意图。

图3为本发明的离子束传输装置的第三实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。