[发明专利]一种多阴极长寿命型离子源

说明书

本发明提供一种多阴极长寿命型离子源，采用间接式加热阴极的方式。由轴向对称的灯丝和阴极的热阴极组合构成双阴极结构，多组双阴极结构可自由切换离子发射端及反射端，提高离子源的寿命，提高离子注入机设备的稳定性与高效率。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造设备，特别涉及离子注入机的离子源。

背景技术

离子注入机是半导体器件制造工序中的关键设备，将需注入离子经电离获取，聚焦成离子束，经电场加速获得极高的动能，注入半导体晶圆中，以实现掺杂。

典型的离子注入机包括离子源、离子引出装置、质量分析装置、射束传输装置和晶片处理装置。离子源是用于产生所需注入离子的装置，离子源的寿命决定离子注入机运转的稳定与效率，是离子注入机的关键装置。

现离子注入机离子源多采用的有伯纳斯离子源和间接加热式阴极(IHC)离子源等两种方式。

伯纳斯离子源是灯丝直接供电，灯丝加热后向离子源弧室发射热电子。灯丝因加热发射电子后，灯丝会消耗直至消失，因此伯纳斯离子源的寿命取决于灯丝的寿命。

间接式加热阴极离子源，通过向接近阴极内部的灯丝供电，灯丝发出热电子对阴极进行加热，使阴极向离子源的弧室中发出热电子。由于灯丝受到阴极的保护，灯丝寿命可延长，因此间接式加热阴极离子源可有效延长使用寿命。

在间接式加热阴极离子源实施例中，阴极设置在腔室的一端处，在与阴极轴向相对的腔室的一端上设有反射极。阴极及反射极加同位偏置电压以产生和反射电子，从而将电子反射于至于磁场中的弧室中。此类间接加热式阴极离子源的问题是单阴极的有限的寿命。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提供一种采用间接式加热阴极的方式的多阴极长寿命型离子源。

本发明提供一种用灯丝与阴极的热阴极组合替代现有实施例中的反射极，形成双阴极结构。双阴极结构可实现阴极发射电子与反射极反射电子的功能的自由切换，增加热电子发射时间与发射量，增加离子源寿命；两组及以上轴向对称的阴极的数量，倍数增加离子源寿命。

本发明提供的多阴极长寿命型离子源包括：

弧室，电子运动及产生注入所需离子的腔体；

灯丝，施以电流产生热电子的加热丝；

阴极，凹型结构的单端封闭式套筒；

磁场，覆盖离子源弧室范围的磁场。

所述灯丝与所述阴极位置均相对固定，灯丝均嵌入于阴极凹槽内，非接触式绝缘，即热阴极组合；所述热阴极组合与轴向对称的热阴极组合，构成双阴极；所述阴极与所述弧室位置均相对固定，阴极封闭端置于弧室腔体内，开放端置于弧室外，非接触式绝缘；所述离子源磁场磁力线方向与所述双阴极轴线方向一致。

附图说明

图1为本发明实例多阴极长寿命型离子源原理图；

图2为本发明实例多阴极长寿命型离子源结构图；

具体实施方式

如附图2实施案例，灯丝101～104分别与阴极201～204分别位置相对固定，灯丝均非接触的嵌入于阴极凹槽内，形成热阴极组合；灯丝101及阴极201的热阴极组合与灯丝103及阴极203的热阴极组合轴向对称，即A组双阴极；灯丝102及阴极202的热阴极组合与灯丝104及阴极204的热阴极组合轴向对称，即B组双阴极。

弧室3腔体包括引出板301、侧壁302和底板303；所述的引出板301、底板303与侧壁302上下面通过嵌入或销钉导向连接；一件侧面对称开孔或多件全部或部分开孔的部件组成。弧室3可选择对称多边形或圆形。