[发明专利]离子源以及离子注入装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种离子源以及离子注入装置。

背景技术

离子束薄膜沉积和离子束材料改性是材料科学新兴发展起来的一个重要分支，离子束技术的研究和推广已取得了巨大的成就，其标志之一是离子注入半导体掺杂已成为超大规模集成电路微细加工的关键工艺。其中，离子源是产生所需离子的关键部件。

图1为现有技术中离子源的示意图，如图1所示，现有技术中的离子源100包括一真空室110，真空室110位于支撑盘120上。真空室110内具有用于产生离子的等离子体形成容器130，通过气体导入管140从真空室110外向等离子体形成容器130导入可电离气体。

此外，如图2所示，现有技术中等离子体形成容器130的一侧面中具有用于放出电子的第一阴极131，在第一阴极131的正负极之间接入直流工作电压V1，使电流流过第一阴极131，对第一阴极131进行加热，从第一阴极131放出电子。第一旁热式阴极132设置于第一阴极131旁，并使第一旁热式阴极132连接更正的电位(一般要再接入一直流工作电压V2)，将所述第一阴极131放出的电子拉向第一旁热式阴极132，并碰撞所述第一旁热式阴极132。当所述第一阴极131放出的电子碰撞所述第一旁热式阴极132时，所述第一旁热式阴极132被加热，并从所述第一旁热式阴极132放出更多的电子，进入所述等离子体形成容器130内部。

等离子体形成容器130的壁面上具有至少一气体进入口135，气体进入口135连接气体导入管140。以向等离子体形成容器130导入可电离气体，如磷化氢、三氟化硼等。当电子进入所述等离子体形成容器130后，与所述可电离气体碰撞，引起可电离气体的电离，在所述等离子体形成容器130内生成等离子体。最终，所述等离子体从开口部136流出。

在与所述第一阴极131相对的所述等离子体形成容器130的侧面设置有一反射电极137，所述反射电极137的电位与第一旁热式阴极132的电位相同，以反射电子，从而提高可电离气体与电子碰撞的效率。

但是，在现有技术中，第一阴极131一般为灯丝，在工作过程中，所述灯丝很容易消耗，造成灯丝的接力能力变差，或者断线，则必须停止离子源工作，打开真空室110，以进行维护，从而影响产能。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种离子源以及离子注入装置，能够提高离子源的使用时间，从而提高产能效率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种离子源，所述离子源具有一真空室，所述真空室包括一等离子体形成容器，所述等离子体形成容器包括：

两个相对的侧面；

第一阴极，设置在所述等离子体形成容器的一侧面中，用于放出电子；

第一旁热式阴极，所述第一阴极放出的电子碰撞所述第一旁热式阴极后，进入所述等离子体形成容器；

第二阴极，设置在所述等离子体形成容器的另一侧面中，用于放出电子；

第二旁热式阴极，所述第二阴极放出的电子碰撞所述第二旁热式阴极后，进入所述等离子体形成容器。

进一步的，在所述离子源中，所述第一阴极通电，所述第二阴极不通电；或，所述第二阴极通电，所述第一阴极不通电。

进一步的，在所述离子源中，所述离子源还具有一电源连接端，所述电源连接端具有第一阴极接入端、第一阴极接出端、第二阴极接入端以及第二阴极接出端，所述第一阴极接入端和第一阴极接出端分别连接第一阴极的正极和负极，所述第二阴极接入端和第二阴极接出端分别连接第二阴极的正极和负极；当在所述第一阴极接入端和第一阴极接出端施加工作电压时，所述第一阴极通电，当在所述第二阴极接入端和第二阴极接出端施加工作电压时，所述第二阴极通电。

进一步的，在所述离子源中，所述电源连接端还具有第一旁热式阴极连接端和第二旁热式阴极连接端，所述第一旁热式阴极连接端和第二旁热式阴极连接端分别连接所述第一旁热式阴极和第二旁热式阴极。

进一步的，在所述离子源中，所述电源连接端设置于所述真空室的外部。

进一步的，在所述离子源中，所述第一旁热式阴极和第二旁热式阴极的电位相等。

进一步的，在所述离子源中，所述第一旁热式阴极和第二旁热式阴极的电压均为300V～600V。