提高离子注入纯度的电弧腔及离子注入方法
【专利摘要】本发明提供了一种提高离子注入纯度的电弧腔及离子注入方法，包括用于产生原初电子的灯丝、阴极、阳极和供气管道，供气管道向电弧腔中通入反应气体，灯丝发出原初电子入射到阴极中；在加热条件下，阴极受到原初电子的轰击产生二次电子，二次电子在阳极和阴极的电场作用下轰击反应气体，使反应气体电离产生等离子体；阴极的材料具有至少一种施主能级；本发明通过具有施主能级的阴极发射出二次电子来产生等离子体，其所产生的等离子体具有较高的能量和密度，可以抑制所形成的等离子体中的金属离子和金属分子离子的形成，能够加快等离子体边缘的解离速率，避免等离子体边缘形成不需要的金属离子和金属分子离子，进一步提高注入等离子体的纯度。
【专利说明】
提高离子注入纯度的电弧腔及离子注入方法
技术领域
[0001]本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种提高离子注入纯度的电弧腔及离子注入方法。
【背景技术】
[0002]—直以来，包括图像处理装置在内的半导体制造工艺中，通过控制掺杂离子浓度，采用离子注入设备以离子注入方式形成掺杂层是重要工艺之一，离子注入设备包括产生等离子体的电弧腔以及加速等离子体的加速腔;通常离子注入工艺包括采用电弧腔产生等离子体，等离子体在加速腔被加速形成离子束流然后注入到晶圆中。电弧腔中产生等离子体的过程包括:在电压作用下电弧腔的灯丝产生原初电子(primary 1ns)，同时向电弧腔中通入掺杂气体，在电弧腔的电场作用下热电子与掺杂气体原子发生碰撞，使掺杂气体原子产生解离形成离子，不断的碰撞与电离，从而形成等离子体。然而，在此过程中，电弧腔以及电弧腔壁中会产生不需要的金属离子和金属分子离子(molecular 1ns)，这些不需要的离子将导致诸如图像处理器所形成的图像中出现白斑问题;此外，这些金属离子和金属分子离子会混入离子束流中，降低在晶圆中离子注入的纯度，影响产品的性能。
【发明内容】
[0003]为了克服以上问题，本发明旨在提供采用具有施主能级的材料作为阴极发射极，其发射出二次电子，利用二次电子来激发掺杂气体发生解离而产生离子。
[0004]为了达到上述目的，本发明提供了一种提高离子注入纯度的电弧腔，包括用于产生原初电子的灯丝、阴极、阳极和供气管道，供气管道向电弧腔中通入反应气体，灯丝发出原初电子入射到阴极中；在加热条件下，所述阴极受到原初电子的轰击产生二次电子，二次电子在阳极和阴极的电场作用下轰击反应气体，使反应气体电离产生等离子体;所述阴极的材料具有至少一种施主能级。
[0005]优选地，所述阴极的材料包括具有一种施主能级的材料、具有二种施主能级的材料和具有二种以上施主能级的材料的任意两种。
[0006]优选地，所述阴极包括第一二次电子发射区域以及位于第一二次电子发射区域的顶部和底部的阴极边缘区域的第二二次电子发射区域;所述第二二次电子发射区域的材料的电阻率大于所述第一二次电子发射区域的材料的电阻率，使得所述第二二次电子发射区域发出的第二二次电子的电势能高于所述第一二次电子发射区发出的第一二次电子的电势能。
[0007]优选地，所述第二二次电子发射区域的宽度为所述第一二次电子发射区域的宽度的20?30%。
[0008]优选地，所述阴极还具有第三二次电子发射区域;第三二次电子发射区域位于所述阴极边缘区域且将所述第一二次电子发射区域包围，所述第三二次电子发射区域与所述第二二次电子发射区域具有重叠区域，所述第三二次电子发射区域发出第三二次电子。
[0009]优选地，所述灯丝包括灯丝芯和环绕灯丝芯周围的灯丝圈，所述灯丝芯和所述灯丝圈均用于发射出原初电子;所述第二二次电子发射区域连续环绕所述第一二次电子发射区域设置，所述灯丝芯对应所述第一二次电子发射区域设置，所述灯丝圈对应所述第二二次电子发射区和所述第三二次电子发射区域，从而使所述第一二次电子发射区域发射出第一二次电子，第二二次电子发射区域发射出第二二次电子，第三二次电子发射区发射出第三二次电子。
[0010]优选地，所述第二二次电子发射区域的材料的电阻率为所述第一二次电子发射区域的材料的电阻率的2?1000倍。
[0011]为了达到上述目的，本发明还提供了一种离子注入方法，包括生成等离子体，然后对等离子体加速后使等离子体投射到晶圆上;其采用上述的电弧腔来生成等离子体。
[0012]优选地，所述阴极包括第一二次电子发射区域以及位于第一二次电子发射区域顶部和底部的阴极边缘区域的第二二次电子发射区域;所述第二二次电子发射区域的材料的电阻率大于所述第一二次电子发射区域的材料的电阻率，使得所述第二二次电子发射区域发出的第二二次电子的电势能高于所述第一二次电子发射区发出的第一二次电子的电势能;采用权利要求1所述的电弧腔来生成等离子体的过程具体包括:
[0013]步骤O1:开启灯丝，灯丝产生原初电子；
[0014]步骤02:在原初电子激发下，第一二次电子发射区发射出第一二次电子，以及第二二次电极发射区发射出第二二次电子;其中，第二二次电子的电势能高于第一二次电子的电势能；
[0015]步骤03:向电弧腔中通入反应气体，在阴极和阳极之间施加电压，在第一二次电子区域和阳极之间的区域中第一二次电子激发反应气体生成第一等离子体，在第二二次电子区域和阳极之间的区域中第二二次电子激发反应气体生成第二等离子体;其中，第二二次电子对反应气体的解离速度大于第一二次电子对反应气体的解离速度，且第二等离子体的密度高于第一等离子体的密度。
[0016]优选地，所述阴极还具有第三二次电子发射区域;第三二次电子发射区域位于所述阴极边缘区域且将所述第一二次电子发射区域包围，部分所述第三二次电子发射区域与所述第二二次电子发射区域具有重叠区域；
[0017]所述步骤02具体包括:在原初电子激发下，第一二次电子发射区发射出第一二次电子，第三二次电子发射区发射出第三二次电子，所述重叠区域同时发射出第二二次电子和第三二次电子;第二二次电子的电势能大于第一二次电子的电势能；
[0018]所述步骤03具体包括:向电弧腔中通入反应气体，在阴极和阳极之间施加电压，在第一二次电子区域和阳极之间的区域中第一二次电子激发反应气体生成第一等离子体，在所述重叠区域和阳极之间的区域中第二二次电子和第三二次电子共同激发反应气体生成第二三等离子体，在第三二次电子区域和阳极之间的区域中第三二次电子激发反应气体生成第三等离子体;其中，第二二次电子对反应气体的解离速度大于第一二次电子对反应气体的解离速度，且第二三等离子体的密度高于第一等离子体的密度。
[0019]本发明的提高离子注入纯度的电弧腔及离子注入方法，通过采用具有施主能级的阴极，利用该阴极发射出二次电子来使反应气体产生等离子体，其所产生的等离子体具有较高的能量和密度，可以抑制所形成的等离子体中的金属离子和金属分子离子的形成，从而提高注入等离子体的纯度;进一步的，第二二次电子发射区域的材料的电阻率高于第一一次电子发射区域的材料的电阻率，能够使第二二次电子发射区域形成的等离子体的密度和电势能均高于第一一次电子发射区域所形成的等离子体，能够加快等离子体边缘的解离速率，避免等离子体边缘形成不需要的金属离子和金属分子离子，进一步提高注入等离子体的纯度。
【附图说明】
[0020]图1为本发明的实施例一的电弧腔的结构示意图
[0021]图2为本发明的实施例一的阴极的结构示意图
[0022]图3为本发明的实施例二的电弧腔的结构示意图
[0023]图4为本发明的实施例二的阴极的结构示意图
【具体实施方式】
[0024]为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
[0025]本发明的电弧腔，采用具有至少一种施主能级的材料作为阴极材料来发射二次电子，用以激发反应气体生成具有高密度高能量的等离子体，避免等离子体中产生不需要的金属离子、金属分子离子、多价金属离子等，提高用于注入等离子体的纯度，从而避免所制备的器件例如逻辑电路器件、图像传感器器件等器件出现白斑等缺陷，提高了器件的性能。
[0026]需要说明的是，具有至少一种施主能级的材料可以为具有多种施主能级的材料构成的复合材料;可以包括具有一种施主能级的材料、具有二种施主能级的材料和具有三种以上施主能级的材料的任意两种;例如，可以为具有一种施主能级的材料和具有二种以上施主能级的材料的复合材料，或者具有二种施主能级的材料和具有三种以上施主能级的材料的复合材料;或者具有一种施主能级的材料和具有二种施主能级的材料的复合材料。
[0027]实施例一
[0028]以下结合附图1-2和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。
[0029]本实施例中，请参阅图1，电弧腔100包括用于产生原初电子的灯丝101、阴极102、阳极103和供气管道104，供气管道104向电弧腔100中通入反应气体，灯丝101发出原初电子入射到阴极102中；在加热条件下，阴极102受到原初电子的轰击产生二次电子，二次电子在阳极103和阴极102的电场作用下轰击反应气体，使反应气体电离产生等离子体;本实施例中的阴极102的材料为至少具有一种施主能级的材料。
[0030]本实施例中，阴极102具有支撑体1021和二次电子发射区域，支撑体1021用于承载二次电子发射区域;二次电子发射区域包括第一二次电子发射区域1022以及位于第一二次电子发射区域1022外部的阴极102边缘区域的第二二次电子发射区域1023;第二二次电子发射区域1023的材料的电阻率大于第一二次电子发射区域1022的材料的电阻率，使得第二二次电子发射区域1023发出的第二二次电子e2的电势能高于第一二次电子发射区1022发出的第一二次电子el的电势能。较佳的，第二二次电子发射区域1023的材料的电阻率为第一二次电子发射区域1022的材料的电阻率的2?1000倍;这里的第一二次电子发射区域1022的材料为Pt的材料，第二二次电子发射区域1023的材料为Sc，当然，第一二次电子发射区域1022的材料和第二二次电子发射区域1023的材料还可以复合有其它反射金属，例如钨、石墨、钼、钽、钛的一种或多种的组合；
[0031]如图2所示，图2中左面的结构为图1中阴极的立体图，右面的结构为图1中阴极的右侧视图，这里的支撑体1021为圆柱壳体，灯丝101发射原初电子的发射端(螺旋状)位于圆柱壳体内，且发射端与第一二次电子发射区域1022和第二二次电子发射区域1023相对设置;第一二次电子发射区域1022位于圆柱壳体顶面的中心，第二二次电子发射区域1023位于圆柱壳体顶面的边缘区域，且仅位于第一二次电子发射区域1022的顶部和底部;较佳的，第二二次电子发射区域1023的宽度为第一二次电子发射区域1022的宽度的20?30%。第二二次电子发射区域1023可以嵌入在支撑体1021表面。
[0032]本实施例中的离子注入方法，包括生成等离子体，然后对等离子体加速后使等离子体投射到晶圆上;其中，采用了上述的电弧腔来生成等离子体;生成等离子体的过程具体包括:
[0033]步骤O1:开启灯丝，灯丝产生原初电子；
[0034]具体的，通过向灯丝施加2?50V的灯丝电压、采用不超过20A的灯丝电流来激发灯丝产生原初电子(primary electron) ο
[0035]步骤02:在原初电子激发下，第一二次电子发射区发射出第一二次电子，以及第二二次电极发射区发射出第二二次电子;其中，第二二次电子的电势能高于第一二次电子的电势能；
[0036]具体的，原初电子轰击到第一二次电子发射区域和第二二次电子发射区域中，如图1所示，使得第一二次电子发射区域1022发射出第一二次电子el，第二二次电子发射区域1023发射出第二二次电子e2，如前所述，由于第二二次电子发射区域的材料的电阻率大于第一二次电子发射区域的材料的电阻率，使得第二二次电子发射区域发出的第二二次电子的电势能高于第一二次电子发射区域发出的第一二次电子的电势能。
[0037]步骤03:向电弧腔中通入反应气体，在阴极和阳极之间施加电压，在第一二次电子区域和阳极之间的区域中第一二次电子激发反应气体生成第一等离子体，在第二二次电子区域和阳极之间的区域中第二二次电子激发反应气体生成第二等离子体。
[0038]具体的，请再次参阅图1，向电弧腔100中通入反应气体，结合在阴极102和阳极103之间施加300?600V的正偏电压，使得反应气体在对应于第一二次电子发射区1022和阳极103之间的区域形成第一等离子体Pl，在对应于第二二次电子发射区1023和阳极103之间的区域形成第二等离子体P2，由于第二二次电子e2的电势能高于发出的第一二次电子el的电势能，在第二二次电子发射区域1023与阳极103之间的区域的反应气体被第二二次电子e2解离的速率大于在第一二次电子发射区域1022与阳极103之间的区域的反应气体被第一二次电子el解离的速率，且生成的第二等离子体P2的密度大于第一等离子体的密度Pl。
[0039]实施例二
[0040]以下结合附图3-4和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。
[0041 ] 本实施例中，请参阅图3，电弧腔200包括用于产生原初电子的灯丝201、阴极202、阳极203和供气管道204，供气管道204向电弧腔200中通入反应气体，灯丝201发出原初电子入射到阴极202中；在加热条件下，阴极202受到原初电子的轰击产生二次电子，二次电子在阳极203和阴极202的电场作用下轰击反应气体，使反应气体电离产生等离子体;本实施例中的阴极202的材料为至少具有一种施主能级的材料。
[0042]本实施例中，请参阅图3和图4，图4中左面结构为图3中阴极的立体图，图4中右面结构为图3中阴极的右侧视图，阴极202具有支撑体2021和二次电子发射区域，支撑体2021用于承载二次电子发射区域;二次电子发射区域包括第一二次电子发射区域2022、位于第一二次电子发射区域2022顶部和底部的阴极202边缘区域的第二二次电子发射区域2023以及第三二次电子发射区域2024;第三二次电子发射区域2024位于阴极202边缘区域且将第一二次电子发射区域2022包围，第三二次电子发射区域2024与第二二次电子发射区域2023具有重叠区域，第三二次电子发射区域2024用于发出第三二次电子e3，重叠区域(这里重叠区域和第二二次电子发射区域相同)同时发出第二二次电子e2’和第三二次电子e3，第一二次电子发射区域2022发出第一二次电子el ’。
[0043]本实施例中，第二二次电子发射区域2023的材料的电阻率大于第一二次电子发射区域2022的材料的电阻率，使得第二二次电子发射区域2023发出的第二二次电子e2’的电势能高于第一二次电子发射区2022发出的第一二次电子el’的电势能。较佳的，第二二次电子发射区域2023的材料的电阻率为第一二次电子发射区域2022的材料的电阻率的2?1000倍;这里的第一二次电子发射区域2022的材料为Pt，第二二次电子发射区域2023的材料为Sc，当然，第一二次电子发射区域2022的材料和第二二次电子发射区域2023的材料还可以复合有其它反射金属，例如钨、石墨、钼、钽、钛的一种或多种；同时，如果第三二次电子区域2024的材料的电阻率选择大于第一二次电子区域2022的材料的电阻率，则第三二次电子e3的电势能也大于第一二次电子el’的电势能；第三二次电子区域2024的材料也可以选择与第二二次电子区域2023相同的材料，这种情况下，第二二次电子区域2023属于第三二次电子区域2024的一部分。
[0044]如图4所示，这里，阴极202为圆柱壳体，灯丝201发射原初电子的发射端位于圆柱壳体内，且发射端与第一二次电子发射区域2022和第二二次电子发射区域2023相对设置；第一二次电子发射区域2022位于圆柱壳体顶面的中心，第二二次电子发射区域2023位于圆柱壳体顶面的边缘区域且仅位于第一二次电子发射区域2022的顶部和底部，第三二次电子发射区2024位于圆柱壳体顶面且环绕第一二次电子发射区域2022设置，第三二次电子发射区域2024与第二二次电子发射区域2023重叠，这里第二二次电子发射区域2023为重叠区域;较佳的，第二二次电子发射区域2023的宽度为第一二次电子发射区域2022的宽度的20?30%。第二二次电子发射区域2023可以嵌入在支撑体201表面。
[0045]这里需要说明的是，由于第三二次电子发射区域2023与第二二次电子发射区域2022重叠的情况，可以是在第一二次电子发射区域2021的外围包括第二二次电子发射区区域2022形成第三二次电子发射区域2023，此时第三二次电子发射区域2023覆盖于第二二次电子发射区域2022上，也即是重叠区包括两层，其中一层为第二二次电子发射区域，另一层为第三二次电子发射区域;或者重叠区的材料包括第二二次电子发射区域的材料和第三二次电子发射区域的材料的复合材料；
[0046]此外，如图4所示，本实施例中，灯丝201(细虚线所示)包括灯丝芯(粗虚线框所示)和环绕灯丝芯周围的灯丝圈2011，灯丝芯和灯丝圈2011均用于发射出原初电子;第二二次电子发射区域2023连续环绕第一二次电子发射区域2022设置，灯丝芯对应第一二次电子发射区域2022设置，灯丝圈2011对应第二二次电子发射区2023和第三二次电子发射区域2024，从而利用灯丝芯和灯丝圈2011可以使得原初电子充分均匀的轰击到第一二次电子发射区域2022、第二二次电子发射区域2023和第三二次电子发射区域2024，从而使第一二次电子发射区域2022发射出第一二次电子el’，第二二次电子发射区域2023发射出第二二次电子e2’，第三二次电子发射区2024发射出第三二次电子e3，重叠区域(这里为第二二次电子发射区2023)同时发射出第二二次电子e2’和第三二次电子e3。
[0047]本实施例二中的离子注入方法，包括生成等离子体，然后对等离子体加速后使等离子体投射到晶圆上;其中，采用了实施例二的电弧腔来生成等离子体;生成等离子体的过程具体包括:
[0048]步骤001:开启灯丝，灯丝产生原初电子；
[0049]具体的，通过向灯丝施加2?50V的灯丝电压、采用不超过20A的灯丝电流来激发灯丝芯和灯丝圈产生原初电子(primary electron)。
[0050]步骤002:在原初电子激发下，第一二次电子发射区发射出第一二次电子，第三二次电子发射区发射出第三二次电子，重叠区域同时发射出第二二次电子和第三二次电子；第二二次电子的电势能大于第一二次电子的电势能；
[0051]具体的，请再次参阅图3和4，灯丝芯产生的原初电子主要轰击到第一二次电子发射区域2022和第二二次电子发射区域2023中，灯丝圈2011产生的原初电子主要轰击到第三二次电子发射区域2024，也有一部分轰击到第二二次电子发射区域2023，使得第一二次电子发射区域2022发射出第一二次电子el’，第二二次电子发射区域2023发射出第二二次电子e2’，如前所述，由于第二二次电子发射区域2023的材料的电阻率大于第一二次电子发射区域2022的材料的电阻率，使得第二二次电子发射区域2023发出的第二二次电子e2’的电势能高于第一二次电子发射区2022发出的第一二次电子el’的电势能;这里，又由于灯丝圈2011产生原初电子的轰击，使得第二二次电子发射区域2023发射的第二二次电子e2’的电势能更加高于第一二次电子el’的电势能。同时，如果第三二次电子区域2024的材料的电阻率选择大于第一二次电子区域2022的材料的电阻率，则第三二次电子e3的电势能也大于第一二次电子el’的电势能；第三二次电子区域2024的材料也可以选择与第二二次电子区域2023相同的材料，这种情况下，第二二次电子区域2023属于第三二次电子区域2024的一部分。
[0052]步骤003:向电弧腔中通入反应气体，在阴极和阳极之间施加电压，在第一二次电子区域和阳极之间的区域中第一二次电子激发反应气体生成第一等离子体，在重叠区域和阳极之间的区域中第二二次电子和第三二次电子共同激发反应气体生成第二三等离子体，在第三二次电子区域和阳极之间的区域中第三二次电子激发反应气体生成第三等离子体；
[0053]具体的，请再次参阅图3，向电弧腔200中通入反应气体，结合在阴极202和阳极203之间施加300?600V的正偏电压，使得反应气体在对应于第一二次电子发射区2022和阳极203之间的区域形成第一等离子体P1’，在对应于重叠区域(这里为第二二次电子发射区2023)和阳极203之间的区域形成第二三等离子体P2’，对应于第三二次电子发射区域2024(除了重叠区域)和阳极203之间的区域形成第三等离子体(未示出)，由于第二二次电子e2’的电势能高于发出的第一二次电子el的电势能，在重叠区域(这里为第二二次电子发射区2023)与阳极203之间的区域的反应气体被解离的速率大于在第一二次电子发射区域202与阳极203之间的区域的反应气体被解离的速率，且生成的第二三等离子体P2’的密度大于第一等离子体Pl ’的密度。同时，如果第三二次电子区域2024的材料的电阻率选择大于第一二次电子区域2022的材料的电阻率，则第三二次电子发射区域2024与阳极203之间的区域的反应气体被解离的速率也大于在第一二次电子发射区域2022与阳极203之间的区域的反应气体被解离的速率，且生成的第三等离子体的密度大于第一等离子体P1’的密度;此时，第二三等离子体P2 ’的密度还大于第三等离子体的密度;如果，第三二次电子区域2024的材料可以选择与第二二次电子区域2023相同的材料，这种情况下，第二等离子体P2’和第三等离子体的密度相同，重叠区域(这里为第二二次电子发射区2023)与阳极203之间的等离子体密度与第三等离子体密度、第二等离子体密度均相同，第二二次电子发射区域2023与阳极203之间的区域的反应气体被解离的速率等于第三二次电子发射区域2024与阳极203之间的区域的反应气体被解离的速率。
[0054]此外，本发明还提供了一种具有上述实施例一或二的电弧腔的离子注入设备。关于离子设备的其它结构可以采用常规结构，这里不再赘述。
[0055]虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。
【主权项】
1.一种电弧腔，包括用于产生原初电子的灯丝、阴极、阳极和供气管道，供气管道向电弧腔中通入反应气体，灯丝发出原初电子入射到阴极中；在加热条件下，所述阴极受到原初电子的轰击产生二次电子，二次电子在阳极和阴极的电场作用下轰击反应气体，使反应气体电离产生等离子体;其特征在于，所述阴极的材料具有至少一种施主能级。2.根据权利要求1所述的电弧腔，其特征在于，所述阴极的材料包括具有一种施主能级的材料、具有一■种施主能级的材料和具有二种以上施主能级的材料的任意两种。3.根据权利要求1所述的电弧腔，其特征在于，所述阴极包括第一二次电子发射区域以及位于第一二次电子发射区域的顶部和底部的阴极边缘区域的第二二次电子发射区域;所述第二二次电子发射区域的材料的电阻率大于所述第一二次电子发射区域的材料的电阻率，使得所述第二二次电子发射区域发出的第二二次电子的电势能高于所述第一二次电子发射区发出的第一二次电子的电势能。4.根据权利要求3所述的电弧腔，其特征在于，所述第二二次电子发射区域的宽度为所述第一二次电子发射区域的宽度的20?30%。5.根据权利要求3所述的电弧腔，其特征在于，所述阴极还具有第三二次电子发射区域;第三二次电子发射区域位于所述阴极边缘区域且将所述第一二次电子发射区域包围，所述第三二次电子发射区域与所述第二二次电子发射区域具有重叠区域，所述第三二次电子发射区域发出第三二次电子。6.根据权利要求5所述的电弧腔，其特征在于，所述灯丝包括灯丝芯和环绕灯丝芯周围的灯丝圈，所述灯丝芯和所述灯丝圈均用于发射出原初电子;所述第二二次电子发射区域连续环绕所述第一二次电子发射区域设置，所述灯丝芯对应所述第一二次电子发射区域设置，所述灯丝圈对应所述第二二次电子发射区和所述第三二次电子发射区域，从而使所述第一二次电子发射区域发射出第一二次电子，第二二次电子发射区域发射出第二二次电子，第三二次电子发射区发射出第三二次电子。7.根据权利要求3-6任意一项所述的电弧腔，其特征在于，所述第二二次电子发射区域的材料的电阻率为所述第一二次电子发射区域的材料的电阻率的2?1000倍。8.一种离子注入方法，包括生成等离子体，然后对等离子体加速后使等离子体投射到晶圆上;其特征在于，采用权利要求1所述的电弧腔来生成等离子体。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述阴极包括第一二次电子发射区域以及位于第一二次电子发射区域顶部和底部的阴极边缘区域的第二二次电子发射区域;所述第二二次电子发射区域的材料的电阻率大于所述第一二次电子发射区域的材料的电阻率，使得所述第二二次电子发射区域发出的第二二次电子的电势能高于所述第一二次电子发射区发出的第一二次电子的电势能;采用权利要求1所述的电弧腔来生成等离子体的过程具体包括: 步骤O1:开启灯丝，灯丝产生原初电子； 步骤02:在原初电子激发下，第一二次电子发射区发射出第一二次电子，以及第二二次电极发射区发射出第二二次电子;其中，第二二次电子的电势能高于第一二次电子的电势會K; 步骤03:向电弧腔中通入反应气体，在阴极和阳极之间施加电压，在第一二次电子区域和阳极之间的区域中第一二次电子激发反应气体生成第一等离子体，在第二二次电子区域和阳极之间的区域中第二二次电子激发反应气体生成第二等离子体;其中，第二二次电子对反应气体的解离速度大于第一二次电子对反应气体的解离速度，且第二等离子体的密度高于第一等离子体的密度。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述阴极还具有第三二次电子发射区域；第三二次电子发射区域位于所述阴极边缘区域且将所述第一二次电子发射区域包围，部分所述第三二次电子发射区域与所述第二二次电子发射区域具有重叠区域； 所述步骤02具体包括:在原初电子激发下，第一二次电子发射区发射出第一二次电子，第三二次电子发射区发射出第三二次电子，所述重叠区域同时发射出第二二次电子和第三二次电子;第二二次电子的电势能大于第一二次电子的电势能； 所述步骤03具体包括:向电弧腔中通入反应气体，在阴极和阳极之间施加电压，在第一二次电子区域和阳极之间的区域中第一二次电子激发反应气体生成第一等离子体，在所述重叠区域和阳极之间的区域中第二二次电子和第三二次电子共同激发反应气体生成第二三等离子体，在第三二次电子区域和阳极之间的区域中第三二次电子激发反应气体生成第三等离子体;其中，第二二次电子对反应气体的解离速度大于第一二次电子对反应气体的解离速度，且第二三等离子体的密度高于第一等离子体的密度。
【文档编号】H01J37/32GK106057625SQ201610364522
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】龟井诚司
【申请人】上海集成电路研发中心有限公司