专利名称：在等离子体浸没离子注入中对不同质量离子分离的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及等离子体浸没离子注入技术领域，尤其涉及一种在等离子体浸没离 子注入中对不同质量离子分离的装置。
背景技术：
在半导体制造工艺中，主流的杂质掺杂技术是传统的束线离子注入技术，此方 法是由离子源产生等离子体(由混合离子、电子、中性粒子组成)，等离子经过分析磁体 等质能分离系统对等离子体进行质量和能量的分离，得到单一质量单一能量的离子，接 着通过加速管对分离后的离子进行加速，加速后的离子高速注入到基片中(如硅片)。关 于注入基片的注入情况需借助扫描系统进行扫描。可见这种方法需要复杂的质谱分析和 扫描装置，注入效率低，结构复杂，成本很高。随着集成电路特征尺寸的缩小，结深的减小需要进一步降低离子注入能量 (< IkeV),束线离子注入束能降低会出现束流分散、均勻性变差、效率进一步降低等缺 陷，这呼唤新技术的出现。等离子体浸没离子注入(PIII)技术能够有效避免以上问题。PIII技术是将基片放置在阴极的电极上，并在该电极上加负偏压，向注入系统工 作腔室内引入需要的气体，并对系统加功率源，通过感性耦合、容性耦合等放电方法使 被引入腔室的气体起辉，形成等离子体。由于在阴极上加有负偏压，这样在基片附近就 会有负偏压鞘层存在，在此鞘层的高电压加速下，鞘层中的正离子会穿过鞘层并注入到 基片中。如图3所示，图3是未加自动稳相原理的PIII系统示意图，此时的腔室是圆柱 形，基片台的位置是放在腔室的中央有利于注入的均勻性。该方法具有如下优点1)、无需从离子源中抽取离子、对离子进行质谱分析和线性加速，使得注入设 备的结构大为简化，节省大量成本；2)、该技术采用鞘层加速机理，注入过程为整片注入，与基片尺寸无关，所以 该技术产率极高。可见，PIII技术是一种有望取代束线离子注入的新型注入技术。然而PIII时所 有的离子都会被加速注入到基片中，如何实现注入离子质量和能量的分离，即如何实现 单一能量单一离子的注入一直是PIII的一大问题，其严重影响了 PIII技术的发展和推广。
发明内容
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种在等离子体浸没离子注入中对不同 质量离子分离的装置，以将自动稳相原理应用到等离子体浸没离子注入技术中，实现浸 没离子注入的质量分离，解决浸没离子注入无法实现单一离子单一能量注入的问题。(二)技术方案为达到上述目的，本发明提供了一种在等离子体浸没离子注入中对不同质量离子分离的装置，该装置包括球形腔室、基片台、球形腔室内的高频电场和球形腔室内的 恒定磁场，其中球形腔室由两个对称的D形电极构成，该两个D形电极直边重合、上下叠加， 且在连接处不导电，中间通过绝缘材料隔开；球形腔室内的高频电场，由所述两个D形电极产生；球形腔室内的腔室内恒定磁场，通过在所述球形腔室外侧加永磁铁而产生；基片台位于垂直于磁场平面靠近球形腔室内壁的位置。上述方案中，所述球形腔室内的高频电场通过在所述两个D形电极上加高频电 压而产生。上述方案中，所述球形腔室内的恒定磁场通过在所述球形腔室外侧加左右对称 的永磁铁产生。上述方案中，所述基片台的位于垂直于磁场平面靠近腔室内壁的位置。(三)有益效果本发明提供的在等离子体浸没离子注入中对不同质量离子分离的装置，将自动 稳相原理应用到等离子体浸没离子注入技术中，从而实现浸没离子注入的质量分离，解 决了浸没离子注入无法实现单一离子单一能量注入的问题。
图1是本发明提供的在等离子体浸没离子注入中对不同质量离子分离的装置的 结构示意图；图2是D形电极的结构示意图；图3现有技术中未加自动稳相原理的PIII系统示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并 参照附图，对本发明进一步详细说明。自动稳相原理最先被用在加速器上，稳相加速器采用D形电极来加速粒子，可 为简化单个D极结构(如图2所示)，图2是D形结构示意图及其电势幅值分布，这样的 电势分布使得其在腔室内产生的电场分布均勻。在稳相加速器中粒子的回旋频率或周期随时间的变化关系
权利要求
1.一种在等离子体浸没离子注入中对不同质量离子分离的装置，其特征在于，该装 置包括球形腔室、基片台、球形腔室内的高频电场和球形腔室内的恒定磁场，其中球形腔室由两个对称的D形电极构成，该两个D形电极直边重合、上下叠加，且在 连接处不导电，中间通过绝缘材料隔开；球形腔室内的高频电场，由所述两个D形电极产生；球形腔室内的腔室内恒定磁场，通过在所述球形腔室外侧加永磁铁而产生；基片台位于垂直于磁场平面靠近球形腔室内壁的位置。
2.如权利要求1所述的在等离子体浸没离子注入中对不同质量离子分离的装置，其特 征在于，所述球形腔室内的高频电场通过在所述两个D形电极上加高频电压而产生。
3.如权利要求1所述的在等离子体浸没离子注入中对不同质量离子分离的装置，其 特征在于，所述球形腔室内的恒定磁场通过在所述球形腔室外侧加左右对称的永磁铁产生。
4.如权利要求1所述的在等离子体浸没离子注入中对不同质量离子分离的装置，其特 征在于，所述基片台的位于垂直于磁场平面靠近腔室内壁的位置。
全文摘要
本发明公开了一种在等离子体浸没离子注入中对不同质量离子分离的装置，该装置包括球形腔室、基片台、球形腔室内的高频电场和球形腔室内的恒定磁场，其中球形腔室由两个对称的D形电极构成，该两个D形电极直边重合、上下叠加，且在连接处不导电，中间通过绝缘材料隔开；球形腔室内的高频电场，由所述两个D形电极产生；球形腔室内的腔室内恒定磁场，通过在所述球形腔室外侧加永磁铁而产生；基片台位于垂直于磁场平面靠近球形腔室内壁的位置。利用本发明，将自动稳相原理应用到等离子体浸没离子注入技术中，从而实现浸没离子注入的质量分离，解决了浸没离子注入无法实现单一离子单一能量注入的问题。
文档编号H01J37/32GK102021524SQ20091009388
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月23日 优先权日2009年9月23日
发明者刘杰, 夏洋, 李超波, 汪明刚, 赵丽莉, 陈瑶 申请人:中国科学院微电子研究所