CN103165377B - 一种等离子体浸没注入电极结构 - Google Patents

一种等离子体浸没注入电极结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及等离子体浸没注入技术领域，具体涉及一种等离子体浸没注入电极结构。所述等离子体浸没注入电极结构，由内到外依次包括注入电极、绝缘层和屏蔽层，所述注入电极与提供偏置电压的偏置电源连接，所述绝缘层用于所述注入电极和所述屏蔽层的隔离和绝缘，所述屏蔽层接地。本发明采用的电极结构能够明显降低注入时的边缘效应，从而增加注入均匀性，同时减小注入时的溅射污染。

Description

一种等离子体浸没注入电极结构
技术领域
本发明涉及等离子体浸没注入技术领域，具体涉及一种等离子体浸没注入电极结构。
背景技术
等离子体浸没注入(plasmaimmersionionimplantation，PIII)是一种将基片直接浸没在等离子中，在注入偏置电压的作用下，离子被加速并注入到基片中的技术，PIII广泛应用于材料的表面改性和半导体领域，如半导体领域中的超浅结的制备和SOI结构的制备等。
等离子体浸没注入具有很多优点：如设备相对简单，注入成本低；等离子体浸没注入为非扫描式掺杂，可实现大面积基片的同时注入，注入效率高；能实现三维复杂结构工件的掺杂；等离子体浸没离子注入能量无理论限制，能实现高剂量、低能量离子掺杂等。
等离子体浸没注入的均匀性是衡量注入质量的主要参数指标。等离子体浸没注入时，基片台周边存在边缘效应，即注入时由于电场分布等因素使得基片边缘处注入剂量较低，而基片中心处注入剂量较高，这就造成注入的不均匀性。随着半导体工业的发展，预处理基片的面积越来越大，如基片面积从4英寸增加到8英寸继而增加到现在的12英寸，这就使得上述注入不均匀性的问题越来越突出，如何在大面积基片实现均匀注入的问题亟待解决。等离子体浸没注入还存在一个问题就是注入电极边缘部分直接暴露在等离子体中，注入时离子会轰击裸露的电极从而造成注入污染，因此一种优化的注入电极结构的设计就至关重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种等离子体浸没注入电极结构，能够明显降低注入时的边缘效应，从而增加注入均匀性。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种等离子体浸没注入电极结构，由内到外依次包括注入电极、绝缘层和屏蔽层，所述注入电极与提供偏置电压的偏置电源连接，所述绝缘层用于所述注入电极和所述屏蔽层的隔离和绝缘，所述屏蔽层接地。
上述方案中，所述注入电极的中心设有氦气冷却系统。
上述方案中，所述注入电极内部设有水冷却系统，所述水冷却系统设置在所述氦气冷却系统的外部。
上述方案中，所述注入电极的顶部面积大于预处理基片的面积。
上述方案中，所述注入电极的顶部设有凹槽，用于放置预处理基片。
上述方案中，所述注入电极的材质为铝。
上述方案中，所述屏蔽层的材质为铝。
与现有技术相比，本发明技术方案产生的有益效果如下：
本发明采用的电极结构能够明显降低注入时的边缘效应，从而增加注入均匀性，同时减小注入时的溅射污染。
附图说明
图1为本发明实施例提供的等离子体浸没注入电极结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细描述。
如图1所示，本实施例提供了一种等离子体浸没注入电极结构，由内到外依次包括注入电极103、绝缘层104和屏蔽层105，注入电极103与提供偏置电压的偏置电源连接，注入电极103的材质为铝，以降低注入时的溅射污染。绝缘层104用于注入电极和屏蔽层的隔离和绝缘。屏蔽层105位于整个电极结构的最外层，材料为铝，屏蔽层105接地，用于注入时注入电极103的屏蔽，减小注入时的溅射污染。
注入电极103的中心设有氦气冷却系统101，用于将注入过程基片201产生的热量及时输运到注入电极103上。注入电极103内部设有水冷却系统102，水冷却系统102设置在氦气冷却系统101的外部，用于整个注入电极103的冷却，从而为注入提供恒定的温度。
注入电极103的顶部面积大于预处理基片的面积，从而减小基片台的边缘效应提高注入均匀性。注入电极103的顶部设有凹槽，用于放置预处理基片。注入电极103表面放置基片部分的高度略低其周边处，可起到固定硅片的作用。
本发明实施例在注入时，通入循环的氦气能够把基片上产生的热量迅速及时地输运到注入电极上；通入循环水将注入电极多余的热量带走，以保持注入电极温度的恒定。注入电极的热量主要来源于两个部分，一部分是离子轰击裸露电极直接产生的热量，一部分是离子轰击基片时经氦气传输到注入电极的热量。
采用本发明提供的等离子注入电极既能提高注入的均匀性，又能降低注入的溅射污染，从而提高注入的质量。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种等离子体浸没注入电极结构，其特征在于：由内到外依次包括注入电极、绝缘层和屏蔽层，所述注入电极与提供偏置电压的偏置电源连接，所述绝缘层用于所述注入电极和所述屏蔽层的隔离和绝缘，所述屏蔽层接地；所述注入电极的中心设有氦气冷却系统；所述注入电极内部设有水冷却系统，所述水冷却系统设置在所述氦气冷却系统的外部；所述注入电极的顶部面积大于预处理基片的面积；所述注入电极的顶部设有凹槽，用于放置预处理基片。
2.如权利要求1所述的等离子体浸没注入电极结构，其特征在于：所述注入电极的材质为铝。
3.如权利要求1所述的等离子体浸没注入电极结构，其特征在于：所述屏蔽层的材质为铝。
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