专利名称：铟离子产生装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种铟离子产生装置及使用该铟离子产生装置的铟离子产生方法，尤其涉及使用固态含铟化合物加热产生铟离子的铟离子产生装置和方法。
背景技术：
随着半导体行业的飞速发展，向半导体元件内注入离子化的铟已经广泛的应用在各种半导体器件工艺中。目前的工艺中，注入离子化的铟时使用的铟源是固体源，如InCl3。使用坩埚来加热InCl3使其升华变成气体后在电弧室电离形成正价铟离子。而在半导体器件工艺中，其他元素(如As、P、B、BF)的离子注入使用的都是气体源，可以直接电离产生正离子。 现有技术中，注入离子化的铟必须等到InCl3经坩埚加热到300度以上升华，同时在电弧室中聚集到达一定浓度后，才可以通过电丝发出的电子来轰击，使铟气体电力，然后吸引出来形成铟离子束。在坩埚升温和铟原子聚集的过程中会消耗较多的时间，至少30分钟。总之，单纯的铟在电弧室中的电离效率较低，离子化的数量少，速度慢，影响生产速度和质量。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种铟离子产生速度快，离子转化率高的铟离子产生装置和方法。为解决上述技术问题，本发明提供了一种铟离子产生装置，包括坩埚，用于盛放固态含铟化合物；热源，用于加热所述坩埚，气化所述固态含铟化合物得到含铟化合物蒸气；电弧室，用于使含铟化合物蒸气电离产生等离子体；向所述电弧室通入稀释气体的充
气装置。为解决上述技术问题，本发明还提供了一种使用上述铟离子产生装置的铟离子产生方法，包括以下步骤第一步，向坩埚中盛放固态含铟化合物；第二步，通过热源加热所述坩埚；第三步，所述含铟化合物达到第一预设温度时，使用充气装置向电弧室内充入稀释气体；第四步，通过热源加热所述坩埚，使所述含铟化合物达到第二预设温度。优选的，所述含铟化合物为InCl3 InCl3 H2O InCl3 4H20。优选的，所述稀释气体为氩气。优选的，所述第一预设温度为250摄氏度。优选的，所述第二预设温度为300摄氏度。与现有技术相比，本发明的有益效果是通过向电弧室中充入稀释气体，利用荷转过程增加了铟离子化的速度和转化率。
具体实施例方式以下通过具体实施例说明本发明的思想。
本发明的具体实施例的铟离子产生装置包括坩埚，用于盛放固态含铟化合物；热源，用于加热所述坩埚，气化所述固态含铟化合物得到含铟化合物蒸气；电弧室，用于使含铟化合物蒸气电离产生等离子体；向所述电弧室通入稀释气体的充气装置。具体的，使用铟离子产生装置产生铟离子包括以下步骤第一步，向坩埚中盛放固态含铟化合物，具体的，所述含铟化合物为InCl3InCl3 H2O InCl3 4H20。第二步，通过热源加热所述坩埚。第三步，所述含铟化合物达到第一预设温度时，使用充气装置向电弧室内充入稀释气体。在含铟化合物为InCl3或InCl3 H2O或InCl3 4H20时，该第一预设温度优选为 250摄氏度。优选的，该稀释气体为氩气，但也可以为其他合适的气体。这样，在InCl3升华前，在电弧室形成大量的Ar+。第四步，通过热源加热所述坩埚，使所述含铟化合物达到第二预设温度。优选的，所述第二预设温度大于等于300摄氏度，即大于等于含铟化合物的气化温度。在第四步中，Ar+正离子和In原子碰撞实现荷转过程，该荷转过程释放多余势能使In原子外层电子激发形成正离子，同时促成InCl3分解。在本发明中，利用了荷转过程加速铟的离子化。荷转，或称电荷交换，是正离子与中性原子碰撞时发生的电荷转移过程。这是正离子将俘获原子中的一个价电子而成为原子；原子则因失去一个价电子而成为正离子。荷转过程属于第二类非弹性碰撞过程。在碰撞中，碰撞粒子的势能从一方转移到另一方在本具体实施例中，铟原子和氩原子间的荷转过程可以表示为Ar++In- > Ar+In++ A E式中，In、In+、Ar、Ar+、AE分别代表铟原子、铟的正尚子、気原子、気的正尚子、两个粒子的势能之差，当它们均处于基态时，AE就等于两者电离能之差，由于Ar的电离能大于In的电离能，AE为正值，荷转过程中释放多余势能，释放能量可以转换为碰撞粒子的动能活使其激发；若碰撞粒子为分子，还可以使分子离解。这种电离能之间的差异可以增加粒子碰撞的几率，通过能量转换和电荷转换实现目标原子的快速电离。尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。
权利要求
1.一种铟离子产生装置，包括 坩埚，用于盛放固态含铟化合物； 热源，用于加热所述坩埚，气化所述固态含铟化合物得到含铟化合物蒸气； 电弧室，用于使含铟化合物蒸气电离产生等离子体； 其特征在于，还包括向所述电弧室通入稀释气体的充气装置。
2.一种的铟离子产生方法，使用权利要求I所述的铟离子产生装置，其特征在于包括以下步骤 第一步，向坩埚中盛放固态含铟化合物； 第二步，通过热源加热所述坩埚； 第三步，所述含铟化合物达到第一预设温度时，使用充气装置向电弧室内充入稀释气体； 第四步，通过热源加热所述坩埚，使所述含铟化合物达到第二预设温度。
3.根据权利要求2所述的铟离子产生方法，其特征在于，所述含铟化合物为InCl3InCl3 H2O InCl3 4H20。
4.根据权利要求2所述的铟离子产生方法，其特征在于，所述稀释气体为氩气。
5.根据权利要求3所述的铟离子产生方法，其特征在于，所述第一预设温度为250摄氏度。
6.根据权利要求3所述的铟离子产生方法，其特征在于，所述第二预设温度为300摄氏度。
全文摘要
本发明提供了一种铟离子产生装置，包括坩埚，用于盛放固态含铟化合物；热源，用于加热所述坩埚，气化所述固态含铟化合物得到含铟化合物蒸气；电弧室，用于使含铟化合物蒸气电离产生等离子体；向所述电弧室通入稀释气体的充气装置。本发明的有益效果是通过向电弧室中充入稀释气体，利用荷转过程增加了铟离子化的速度和转化率。
文档编号C23C14/48GK102808162SQ20111014453
公开日2012年12月5日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年5月31日
发明者张伟 申请人:无锡华润上华半导体有限公司, 无锡华润上华科技有限公司