[发明专利]用于减少颗粒的真空限束孔清洁

说明书

技术领域

本发明一般涉及离子注入系统，尤其是涉及用于控制离子注入系统的颗粒污染的系统和方法。

背景技术

在半导体器件和其它产品的制造中，使用离子注入系统来赋予杂质(通常所说的掺杂元素)到半导体晶片、显示面板或其它工件中。常规离子注入系统或离子注入器用离子束处理工件以便产生n或p型掺杂区域，或者在工件中形成钝化层。当用于掺杂半导体时，离子注入系统注入选定种类离子以产生期望的非本征材料。例如，从原材料诸如锑、砷或磷产生的注入离子形成n型非本征材料晶片。替代地，从诸如硼、镓或铟的材料产生的注入离子在半导体晶片中形成p型非本征材料部分。

常规离子注入系统包括使期望的掺杂元素离子化的离子源，然后掺杂元素被加速而形成具有指定能量的离子束。离子束对准工件的表面以便用掺杂元素注入工件。离子束的高能离子穿透工件的表面从而它们嵌入到工件材料的晶格中以形成具有期望导电率的区域。注入过程典型地在高真空处理室中完成，这样防止离子束由于和残余气体分子碰撞而分散，并使工件被空气中的颗粒污染的风险最小化。

离子剂量和能量是普遍用来限定离子注入的两个变量。离子剂量与用于给定半导体材料的注入离子的浓度有关。典型地，大电流注入器(一般大于10毫安(mA)离子射束电流)用于大剂量注入，而中电流注入器(一般能达到大约1mA离子射束电流)用于较小剂量应用。离子能量用于控制在半导体器件中的结深。构成离子束的离子的能量决定注入离子的深浅程度。高能处理，诸如用于在半导体器件中形成退化型井(retrograde well)的那些，一般需要高达几百万电子伏(Mev)的注入，而浅结可能只要求1千电子伏(keV)以下的能量。

半导体器件的变得越来越小的持续趋势要求具有离子源的注入器能够在低能量下输送高射束电流。高射束电流提供必需的剂量水平，同时低能量水平允许浅注入。例如，在互补金属氧化物半导体(CMOS)器件中的源/漏结需要这样的大电流、低能量应用。

发明内容

本发明提供一种用于减小离子注入系统中的颗粒污染的方法和系统。下面提出本发明的简化的概要以便提供对本发明的一些方面的基本理解。本摘要并非对本发明的详尽总结。意思是既非确定本发明的关键或核心元件，也并非要描绘本发明的范围。它的目的是以简单的形式提出本发明的一些概念作为后面要提出的更详细的描述的先导。

本发明大致指向用于减小离子注入系统中的颗粒污染的方法和系统。根据一个典型方面，提供离子注入系统例如大电流离子注入系统，其具有离子源、位于质量分析器的出口附近的解析孔，以及减速抑制板及/或位于解析孔下游的孔。终端站进一步设置在减速抑制板和解析孔的下游，其中终端站构造成在离子注入期间支撑工件。在一个例子中，在终端站之前，等离子体洪流容纳围绕物(也被称为等离子体洪流组件)及/或一个或多个接地参照孔进一步设置在解析孔的下游。

根据本发明的一个典型方面，离子束由离子源形成并被质量分析，其中离子束因此通过解析板、减速抑制板。减速抑制电压被施加到减速抑制板，其中选择性地从离子束剥离电子并聚焦离子束。在一个例子中，工件位于终端站中并用来自离子束的离子注入，其中工件随后被从终端站移走至外部环境，而另一工件被移入终端站中用于注入。与工件在终端站和外部环境之间转移同时发生的是，调制减速抑制电压，其中扩张和收缩离子束的高度及/或宽度。因而例如解析孔的一个或多个表面在减速抑制电压调制期间被扩展和收缩的离子束冲击，其中大致减小由于之前沉积的物质残留在所述一个或多个表面上而造成的以后对工件的污染。例如，调制减速抑制电压通过从所述一个或多个表面溅出之前沉积的物质大致从所述一个或多个表面移除之前沉积的物质。替代的，取决于例如离子束的种类、质量及/或能量，调制减速抑制电压大致增强之前沉积的物质对所述一个或多个表面的附着。

根据另一典型方面，减速抑制电压同时影响从离子束移除电子和对离子束的聚焦，其中调制减速抑制电压在离子束上的影响导致在一定范围的减速抑制电压上的对离子束的高度及/或宽度的净调制。因此，离子束被大致扩展和收缩或者“扫”过位于解析孔的下游的部件。因此，离子束的扩张和收缩导致离子束冲击至少解析孔的一个或多个表面，其中大致将之前沉积的物质溅射干净，及/或将之前沉积的物质有力地附着或贴附到所述一个或多个表面，其中使由于薄膜应力造成沉积物质分层的机会最小化。