[发明专利]一种增大离子注入束流的离子发射装置及方法

说明书

本发明公开了一种增大离子注入束流的离子发射装置，包括离子源、第一吸极、储存磁场和磁性分析部件，所述第一吸极设置在离子源的出口方向，所述储存磁场与所述第一吸极的出口偏转一定的角度，该角度使得经过第一吸极的离子进入储存磁场中做圆周运动，所述磁性分析部件用于对储存磁场中的离子进行检测分离；所述离子源电离的离子经过第一吸极引出，被第一吸极引出的离子进入储存磁场中做圆周运动，当储存磁场中的离子数量达到规定值时，将储存磁场中的离子释放至所述磁性分析部件中。本发明提供的增大离子注入束流的离子发射装置可以增大离子注入束流，进而提高离子注入工艺的均匀性和效率。

技术领域

本发明涉及离子注入技术领域，具体涉及一种增大离子注入束流的离子发射装置及方法。

背景技术

离子注入机是集成电路制造工序中的关键设备，离子注入就是将所要注入的元素进行电离，并将正离子分离和加速，形成具有数万电子伏特的高能离子流，轰击工件表面，离子因动能很大，被打入表层内，其电荷被中和，成为置换原子或晶格间的填隙原子，被留于表层中，使材料的化学成分、结构、性能产生变化。离子注入相比于常规热掺杂工艺，可对注入剂量、注入角度、注入深度、横向扩散等方面进行精确的控制。因此，离子注入机广泛用于掺杂工艺中，已成为集成电路制造工艺中必不可少的关键装备。

离子注入机中离子源电离出的离子经过中间环节的加速处理进入靶盘装置中轰击待加工晶圆表面，完成离子注入的工艺。为了高效地对待加工晶圆进行离子注入，就要求入射离子的宽度范围大于晶圆的面积，这样才能在一次注入工艺中，对晶圆表面进行有效的离子注入。随着半导体工艺制造技术进入12寸甚至更大硅片尺寸，为了适应更大尺寸的硅片或者其他晶圆，离子注入技术中出现了扫描范围较大的宽束扫描，并且逐渐成为注入机的主流技术。

在离子注入装置中，离子源电离出来的等离子体被吸引出来进入所述分析磁场中进行检测分离，有用的离子再经过中间环节的加速处理进入靶盘装置进行离子注入。其中，离子发射装置部分如附图1所示，离子源电离出来的等离子体被吸出组件吸出之后，直接进入磁性分析部件中进行检测分离。被磁性分析部件分离之后的离子再对待加工晶圆进行离子注入。但是离子源每次电离的等离子体数量有限，而宽束扫描中每扫描一次所需要的离子较多，若不能一次性地注入较多的离子，就会在离子注入过程中引起离子量少，在待加工晶圆上注入不均匀的缺陷。因此，采用现有装置进行宽束扫描过程中，离子注入束流中离子数量过小成为离子注入工艺的严重缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种增大离子注入束流的离子发射装置及方法，该装置采用储存磁场将离子源电离的离子储存起来，当储存的离子量达到规定值时，再将储存的离子引入磁性分析部件中，从而增大离子注入束流，提高了离子注入工艺的均匀性和效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种增大离子注入束流的离子发射装置，其中，包括离子源、第一吸极、储存磁场和磁性分析部件，所述第一吸极设置在离子源的出口方向，所述储存磁场与所述第一吸极的出口偏转一定的角度，该角度使得经过第一吸极的离子进入储存磁场中做圆周运动，所述磁性分析部件用于对储存磁场中的离子进行检测分离；所述离子源电离的离子经过第一吸极引出，被第一吸极引出的离子进入储存磁场中做圆周运动，当储存磁场中的离子数量达到规定值时，将储存磁场中的离子释放至所述磁性分析部件中。

进一步地，还包括第二吸极，所述第二吸极设置在储存磁场和磁性分析部件中间；当储存磁场中的离子数量达到规定值时，所述第二吸极将所述储存磁场中的离子引出到磁性分析部件。

进一步地，，所述储存磁场设置可打开的缺口，所述磁性分析部件设置在所述缺口的切线方向上；当储存磁场中的离子数量达到规定值时，所述储存磁场打开缺口，储存磁场中的离子沿着缺口的切线运动至所述磁性分析部件。