[发明专利]用于双腔室结构等离子体浸没离子注入的隔板装置

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体浸没离子注入领域，特别涉及一种用于双腔室结构等离子体浸没离子注入的隔板装置。

背景技术

等离子体浸没离子注入(Plasma Immersion Ion Implantation，PIII)技术是一项用于制造超浅结和SOI(Silicon On Insulator)结构的掺杂技术，其是将基片直接浸没在等离子体中，当基片台加负脉冲偏压时，在电子等离子体频率倒数的时间尺度内，基片表面附件等离子体中的电子被排斥，剩下惯性较大的离子形成离子母体鞘层。随后，在离子等离子体频率的时间内离子被加速注入到基片中，这导致等离子体与鞘层之间的边界向等离子体区域推进，暴露出的新离子又被提取出来，即鞘层随着离子的运动而扩张。在更长时间尺度内，鞘层稳定于稳态的蔡尔德定律鞘层(等离子体中离子运动满足蔡尔德定律)。

PIII与传统的束线离子注入技术相比有很多优点：首先PIII没有传统的离子提取、聚焦、扫描等装置，设备简单，成本低；其次PIII为非扫描式掺杂，可实现大面积同时注入，注入效率高；再次PIII为outline-of-sight过程，能实现三维复杂结构工件的掺杂；还有PIII掺杂离子能量分布很宽，注入能量无理论限制，能实现高剂量、低能量离子掺杂。

PIII在中、高能离子掺杂注入时存在一个难题。即低气压难放电的问题。中、高能离子掺杂注入时要求放电压强较低，而低压强时气体很难实现打火放电。原因是加利福尼亚大学伯克利分校(Universityof Califomia at Berkeley)的Pelletier，Jacques和Anders，Andre给出腔室放电压强与注入偏压的经验关系式：即大偏压注入时需要低压强，如V_o＝100kV，p＜10^-4Torr，而低气压放电是困难的。根源是放电气压越低，电子离化的平均自由程就越大，如p＝10^-4Torr，λ＝11.5m

PIII时，由于离子注入时基片台的边缘效应使的注入基片中心处的注入剂量较高，边缘处的注入剂量较低。随着基片尺寸的增大(100mm到200mm到300mm)注入的非均匀性问题更加明显。如何在大面积基片上实现均匀的离子注入亟待解决。离子注入的均匀性是衡量PIII系统的主要参数指标。ICP PIII时，产生的高密度等离子体中的离子在注入电极加脉冲偏压的情况下直接注入到基片中，相同放电条件下不能实现不同等离子体密度的注入。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种用于等离子体浸没离子注入系统中实现均匀离子注入的隔板装置。

根据本发明的一个方面，提供一种用于双腔室结构等离子体浸没离子注入的隔板装置，包括隔板A和隔板B，所述隔板A和隔板B设置在离子注入腔室与掺杂源腔室之间，所述隔板A和隔板B相同，并可平行抽动；所述隔板A和隔板B分布着若干个圆孔。

所述圆孔是随机或均匀分布在所述隔板A和隔板B的中间。

所述圆孔直径大小范围为0.1mm到1mm，所述圆孔面积占空比为5％到30％。

所述隔板A和隔板B的厚度范围为1mm到1cm。

所述隔板A和隔板B由聚四氟或石墨制成。

通过本发明提供的用于双腔室结构等离子体浸没离子注入的隔板装置，实现了离子注入腔室等离子体密度的大小和均匀性的控制，使等离子体均匀地扩散到离子注入腔室，从而最终实现大面积基片的均匀离子注入。

附图说明

图1示出了传统ICP PIII系统示意图；

图2示出了本发明实施例提供的双腔室结构PIII示意图；

图3示出了本发明实施例中圆孔均匀分布的隔板A或B示意图；

图4示出了本发明实施例中圆孔随机分布的隔板A或B示意图；

图5示出了本发明实施例中隔板抽动时的示意图；

图6隔板在抽动时孔变化示意图。

具体实施方式