[发明专利]等离子体产生装置和离子注入设备

说明书

本发明公开了一种等离子体产生装置和离子注入设备。包括激光产生结构、粒子产生腔室和筛选组件：激光产生结构，用于产生符合预定条件的飞秒脉冲激光，预定条件包括预定波长和/或预定能量；粒子产生腔室，用于接收所述飞秒脉冲激光并照射位于所述反应腔室中的靶材以激发形成高能粒子束；所述筛选组件，用于对所述高能粒子束进行筛选，以形成仅包括离子的等离子体束。可以通过使用高功率飞秒脉冲激光辐照靶材，得到强激光高能粒子束，并经过筛选形成等离体子体束，电离率极高，与传统的电离中性气体等离子源相比，可在较短时间内得到较高剂量、高纯度的等离子体束，提高了生产效率。

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，具体涉及一种等离子体产生装置和一种包括该等离子体产生装置的离子注入设备。

背景技术

近年来，伴随着半导体工业的发展，等离子体处理技术在大规模集成电路制造领域得到了广泛的应用。各类低温高密度等离子体源，如电容耦合等离子体源、电感耦合等离子体源、电子回旋共振等离子体源和表面波等离子体源等，该些等离子体源在半导体晶片沉积、刻蚀、离子注入等工艺过程中均起到了关键作用。

离子注入是将纯净的具有一定能量的带电离子注入晶片的特定位置的过程，通过离子注入形成掺杂是制作半导体器件的基础。

相关技术中离子注入设备，杂质离子由离子源产生后，经过高压萃取电极的作用，带正电的离子被集中起来形成离子束。经过质量分析器后，需要进行注入的杂质离子被挑选出来，经过传统的高电压加速电极加速后，使用电磁透镜进行聚焦、经过偏束板除去中子，最后经过扫描电极注入至基片中。

但是，相关技术中，使用高压电弧放电或射频耦合放电，电离率低，产生的等离子体密度较低，无法进行短时间高剂量的注入。

此外，为得到高纯度的杂质离子，需使用结构复杂的质量分析器，如操作不当将造成离子损失。

此外，为得到足够能量的杂质离子，需使用高压加速电极，此电极具有一定的长度，意味着离子需要额外经过一定的路程，由于腔室的真空度不可能达到零，因此，仍然可能造成离子的损失。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种等离子体产生装置和一种包括该等离子体产生装置的离子注入设备。

为了实现上述目的，本发明的第一方面，提供了一种等离子体产生装置，包括激光产生结构、粒子产生腔室和筛选组件：

所述激光产生结构，用于产生符合预定条件的飞秒脉冲激光；其中，所述预定条件包括预定波长和/或预定能量；

所述粒子产生腔室，用于接收所述飞秒脉冲激光并照射位于所述粒子产生腔室中的靶材以激发形成高能粒子束，所述高能粒子束中的粒子包括离子、中子和电子；

所述筛选组件，用于对所述高能粒子束进行筛选，以形成仅包括离子的等离子体束。

可选地，所述激光产生结构包括依次连接的激光振荡器、再生放大器、多倍频器和激光放大器；其中，

所述激光振荡器，用于产生飞秒脉冲种子光；

所述再生放大器，用于接收所述飞秒脉冲种子光并对其进行再生放大；

所述多倍频器，用于接收再生放大后的所述飞秒脉冲种子光并对其波长进行处理，以获得预定波长的所述飞秒脉冲种子光；

所述激光放大器，用于接收预定波长的所述飞秒脉冲种子光并对其进行放大，以形成符合预定条件的所述飞秒脉冲激光。

可选地，所述激光振荡器和所述再生放大器均连接有泵浦光源，以通过调节泵浦功率改变所述飞秒脉冲激光的功率密度。

可选地，所述粒子产生腔室包括腔室本体、全反镜、介质窗和聚焦器件；