專利名稱：一種等離子體浸沒離子注入系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體處理技術(shù)和設(shè)備領(lǐng)域，具體其涉及一種等離子體浸沒離子 注入系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
等離子體浸沒離子注入(Plasma Immersion Ion Implantation, PIII)技術(shù)被認(rèn) 為是替代傳統(tǒng)束線離子注入技術(shù)制作超淺結(jié)的一項(xiàng)新的摻雜技術(shù)。其是將基片直接浸沒在 等離子體中，當(dāng)基片臺加負(fù)脈沖偏壓時，在電子等離子體頻率倒數(shù)的時間尺度內(nèi)，基片表 面附件等離子體中的電子被排斥，剩下慣性較大的離子形成離子母體鞘層。隨后，在離子等 離子體頻率的時間內(nèi)離子被加速注入到基片中，這導(dǎo)致等離子體與鞘層之間的邊界向等 離子體區(qū)域推進(jìn)，暴露出的新離子又被提取出來，即鞘層隨著離子的運(yùn)動而擴(kuò)張。在更長時 間尺度內(nèi)，鞘層穩(wěn)定于穩(wěn)態(tài)的蔡爾德定律鞘層(等離子體中離子運(yùn)動滿足蔡爾德定律)。這 是PIII的基本原理。參見


圖1，其概括性地示出了現(xiàn)有ICP放電方式的PIII系統(tǒng)。系統(tǒng)包括真空系統(tǒng)、 電源部分、注入電極部分、冷卻系統(tǒng)等四大部分組成。真空系統(tǒng)由進(jìn)氣噴嘴111、出氣部分 112、離子注入腔室114及機(jī)械泵和分子泵組成的組合泵115組成；電源部分包括用于氣體 放電產(chǎn)生等離子體的射頻電源121和用于離子注入的直流脈沖電源125，其中射頻電源又 由射頻產(chǎn)生源122和射頻L型匹配器123組成；注入電極部分包括基片臺171和基片181 ； 冷卻部分用于系統(tǒng)工作時分子泵及注入電極部分的冷卻等。實(shí)際的PIII過程中，例如采用氬氣放電實(shí)現(xiàn)氬離子摻雜，當(dāng)注入電極加負(fù)脈沖偏 壓時，基片正上方的電場并不是絕對的豎直向下，其中基片中間部分的電場為豎直向下方 向，而基片邊緣部分由于注入電極的影響存在邊緣效應(yīng)，即邊緣部分的電場為傾斜分布，從 而導(dǎo)致離子注入時注入深度不一，注入樣品不均勻。實(shí)際的PIII過程中，當(dāng)注入電極所加的負(fù)脈沖偏壓增大時，基片上方等離子體鞘 層會變寬，當(dāng)所需負(fù)脈沖偏壓增大到一定程度是，基片上方等離子體會因鞘層過寬而熄滅， 這就導(dǎo)致PIII不能實(shí)現(xiàn)中、高能離子摻雜注入。為了解決這個問題，最直接的方法就是增 加腔室的高度，使脈沖偏壓增大時等離子體不熄滅。腔室高寬比(腔室的高度/腔室的半 徑)由多種因素決定，增加腔室高度會產(chǎn)生多種不利影響。PIII在中、高能離子摻雜注入時存在另一個問題。即低氣壓難放電的問題。中、高 能離子摻雜注入時要求放電壓強(qiáng)較低，而低壓強(qiáng)時氣體很難實(shí)現(xiàn)打火放電。原因是加利福 尼亞大學(xué)伯克利分校(University of California at Berkeley)的 Pelletier, Jacques
和Anders，Andre給出腔室放電壓強(qiáng)與注入偏壓的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式-.ρ
權(quán)利要求1.一種等離子體浸沒離子注入系統(tǒng)，包括離子注入腔室、電源部分、注入電極部分和真 空部分，其特征在于還包括摻雜源腔室和隔板；所述摻雜源腔室和所述離子注入腔室通過隔板相連。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體浸沒離子注入系統(tǒng)，其特征在于所述摻雜源腔室內(nèi) 的氣壓范圍為0. IPa-IOOOPa。
3.如權(quán)利要求1所述的等離子體浸沒離子注入系統(tǒng)，其特征在于所述離子注入腔室 內(nèi)的氣壓范圍為0. ImTorr-IOmTorr。
4.如權(quán)利要求1所述的等離子體浸沒離子注入系統(tǒng)，其特征在于所述隔板上均勻分 布若干個圓孔。
5.如權(quán)利要求4所述的等離子體浸沒離子注入系統(tǒng)，其特征在于所述圓孔直徑大小 范圍為0. Imm到1mm，所述圓孔面積占空比為5 %到30 %。
6.如權(quán)利要求4所述的等離子體浸沒離子注入系統(tǒng)，其特征在于所述隔板厚度范圍 為 1mm 到 1cm。
7.如權(quán)利要求4所述的等離子體浸沒離子注入系統(tǒng)，其特征在于所述隔板由聚四氟 或石墨制成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體處理技術(shù)和設(shè)備領(lǐng)域，具體其涉及一種等離子體浸沒離子注入系統(tǒng)，包括離子注入腔室、電源部分、注入電極部分和真空部分，還包括摻雜源腔室和隔板；所述摻雜源腔室和所述離子注入腔室通過隔板相連。本實(shí)用新型提既提高了摻雜注入的均勻性，又消除了中、高能浸沒離子注入由于鞘層過寬而引起的等離子體熄滅，還能實(shí)現(xiàn)低氣壓下的中、高能浸沒離子摻雜注入。
文檔編號C23C14/48GK201785483SQ20102024721
公開日2011年4月6日 申請日期2010年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月5日
發(fā)明者劉杰, 夏洋, 李勇滔, 李超波, 汪明剛, 羅威, 羅小晨 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所