[实用新型]离子注入机的离子源

说明书

技术领域

本实用新型属于芯片制造领域，尤其涉及一种离子注入机的离子源。

背景技术

本征硅的晶体结构由硅的共价键形成，本征硅的导电性很差，因此需要向其中加入少量杂质，使其结构和导电率发生改变，硅才能成为有用的半导体。这个过程被称为掺杂，离子注入是最重要的掺杂方法。

离子注入是一种向硅衬底中引入可控制数量的杂质，以改变其电学性能的方法。如图1，现有的离子注入机包括一反应腔(chamber)，反应腔两侧设置阴极(cathode)、反射体(reflector)，在反应腔内高压抨击气体，产生电浆。在该过程中会有沉积物产生，该沉积物一方面来源于气体本身可能带有杂质，另一方面是气体电离后的产物。

沉积物积累是引起离子束不稳定的一个因素，并会破坏工艺的集成，离子源的不稳定会带来两个主要问题。一个问题是在晶圆工艺中由于高压击穿引起的瞬间束电流消失，这会导致在某一段时间内向晶圆上注入不希望的粒子；这样的高压故障会引起注入的不均匀和微粒污染。束电流不稳定的另一个问题是束电流的漂移引起的，会产生注入剂量误差。这些工艺集成问题会使离子源的替换操作变的不可预测。

上述沉积物通常附着在反应腔内表面，反应腔内表面的材质为光滑的金属，沉积物会因为反应腔内温度的变化及反应腔内表面的光滑而容易脱落；同时，为产生电势差，阴极、反射体与弧形反应腔组件不接触、但距离很近，阴极与弧形反应腔之间通常会因为有沉积物落入而引起短路，导致阴极与反应腔组件丧失电势差，从而致使作业失败。为避免短路的产生，需要经常维护上述离子注入设备；而又因为反应腔的内表面过于光滑，沉积物很容易就滑落，维护周期相应的很短。

另外，现有的注入方法，利用现有的离子源，在两个不同的离子注入工艺之间需要间隔一段时间，在该间隔时间内通常注入清洁气体，以避免微粒污染。这种方法不但不能充分利用设备，而且还需要注入清洁气体，从而增加成本。

为减少成本、提高设备的使用效率，需要一个增大设备维护周期的方法。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种离子注入机的离子源，该离子源可扩大设备的维护周期。

本实用新型的另一目的是提供上述离子源注入离子的方法。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种离子注入机的离子源，包括一反应腔，该反应腔内表面为金属材料，该反应腔内表面经过处理而变得粗糙。可选的所述反应腔内表面被凹凸不平以提供规则的表面特征图案，所述反应腔内表面的轴向截面凹凸不平以提供一系列槽。可选的，所述槽的深度范围为1mm到5mm。

可选的，所述槽具有任何一种如下的横截面形状：V型、U型、锯齿型或者箱型沟槽。

与现有技术相比，本实用新型揭示的离子注入机的离子源，一方面通过提高反应腔内表面的粗糙率，使沉积物更容易附着在反应腔的内壁而不脱落；另一方面通过增大反应腔内表面的面积，减少单位面积的沉积物的数量，同时还可以提高产生电浆的效率。本实用新型可以减少离子注入机离子源的维护费用。另外，本方法提供的利用新实用新型的离子源的离子注入方法，可以进行粒子的直接转换，更加有效的利用了设备，提高生产率。

附图说明

图1实施例一中离子注入机反应腔的结构图。

图2～图5实施例二中离子注入机反应腔表面的横截面图。

图6为本实用新型离子注入机反应腔的结构图。

附图标记说明：

1、反应腔；

2、阴极；

3、反射体；

4、反应腔组件一；

5、反应腔组件二。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型做具体介绍。

实施例一

请参阅图1，本实用新型介绍了一种可以减少离子注入机离子源维护费用的新型离子源，包括一反应腔1，反应腔1由反应腔组件一4(反应腔轴向方向的内壁)、反应腔组件二5(反应腔纵向方向的内壁)、阴极2伸入反应腔1的部分及反射体3伸入反应腔1的部分围成。

其中，反应腔1内表面(包括反应腔组件一4、反应腔组件二5)为金属材料，为使反应腔内生成的沉积物更容易附着在反应腔的内壁而不脱落，反应腔1内表面经过处理而变得粗糙。由此，可以增加离子注入机的维护周期，减小维护频率，从而减少昂贵的维护费用，从根本上减小制造成本；另外还可以提高设备的使用时间，从两方面节省制造成本。