[发明专利]一种离子注入装置

说明书

本申请公开了一种离子注入装置，属于半导体处理技术和设备领域，解决了现有技术中束线离子注入技术保型性差以及等离子掺杂技术易引入杂质、掺杂源受限的问题。本申请的离子注入装置，沿离子的运动方向，包括依次设置的起弧室和离子注入单元，离子注入单元包括底电极和横向电极；底电极位于衬底远离离子束线的一面，横向电极位于衬底的侧面，底电极与横向电极之间周期性地施加射频。本申请离子注入装置可用于衬底的保型掺杂。

技术领域

本申请涉及半导体处理技术和设备领域，具体涉及一种离子注入装置。

背景技术

等离子掺杂技术和束线(Beamline)离子注入技术是目前常用的两种离子掺杂技术。

其中，对于束线离子注入技术是应用较早的一种离子掺杂技术，其具有使用掺杂源范围广、掺杂气体种类多等特点，但是，由于其自身结构特点，其对于三维立体结构器件掺杂保型性较差，难以实现各注入面的均匀掺杂。

等离子掺杂技术是继束线离子注入技术之后出现的一种新型离子掺杂技术，具有效率高、能量低、保型性好等特点。但是，由于等离子体掺杂技术在设计时舍弃了传统离子注入机的离子分选器，使得掺杂气体直接进入靶室电离后进行掺杂，这样不可避免的会将气体源中的H、F等杂质同时注入到了衬底中，对器件的可靠性存在一定潜在风险。此外，由于等离子掺杂技术要求的掺杂源必须为气态，仅限AsH₃、PH₃和BF₃等常规气体掺杂材料，而无法使用In、Ga和Sb等传统的固态源材料，从而也限制了其在功函数调节等方面的应用。

发明内容

鉴于上述的分析，本申请旨在提供一种离子注入装置，同时解决了现有的束线离子注入技术保型性差以及等离子掺杂技术易引入杂质、掺杂源受限的问题。

本申请的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本申请提供了一种离子注入装置，沿离子的运动方向，包括依次设置的起弧室和离子注入单元，离子注入单元包括底电极和横向电极；底电极位于衬底远离离子束线的一面，横向电极位于衬底的侧面，底电极与横向电极之间周期性地施加射频。

在一种可能的设计中，底电极与横向电极之间设有接地保护电极。

在一种可能的设计中，横向电极靠近离子束线一端的内壁设有朝向衬底的斜面。

在一种可能的设计中，横向电极内壁的形状与衬底侧面的形状相匹配。

在一种可能的设计中，射频的频率控制在1.00MHz～13.56MHz，功率控制在2500W～3500W。

在一种可能的设计中，离子注入单元的离子注入电流为小于或等于 20mA。

在一种可能的设计中，还包括设于起弧室与离子注入单元之间的引出加速电极。

在一种可能的设计中，还包括设于引出加速电极与离子注入单元之间的减速电极，减速电极的电压与引出加速电极的电压大小相等且方向相反，使得离子进入离子注入单元时的能量为零。

在一种可能的设计中，底电极施加脉冲偏置电源。

在一种可能的设计中，脉冲偏置电源正负脉冲占空比为(1～10)∶ 1，脉冲功率为2500～3500W。

在一种可能的设计中，起弧室与减速电极之间设有扫描电场，扫描电场的形状与衬底的形状相匹配。

在一种可能的设计中，从扫描电场出来的离子束线横截面的特征尺寸大于或等于衬底横截面的特征尺寸。

在一种可能的设计中，还包括设于起弧室与离子注入单元之间的离子分选单元。

在一种可能的设计中，离子分选单元包括第一离子分选器、第二离子分选器以及设于第一离子分选器与第二离子分选器之间的聚焦透镜。