CN108231514B - 离子植入机以及将离子植入半导体衬底中的方法 - Google Patents

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Abstract

一种离子植入机包括离解腔室，所述离解腔室位于所述离子植入机中。所述离解腔室具有用于接收气体的输入口及用于输出离子的输出口。真空腔室环绕所述离解腔室。多个磁性材料棒或板在所述离解腔室的至少两个侧上与所述离解腔室相邻。磁体磁性耦合至所述多个磁性材料棒或板。微波源被提供用于向所述离解腔室供应微波，以在所述离解腔室中引起电子回旋共振来将所述气体电离。本发明实施例的离子植入机可提高离子植入机的寿命及降低离子植入机的维护成本。

Description

离子植入机以及将离子植入半导体衬底中的方法
技术领域
本发明实施例涉及一种离子植入机以及将离子植入半导体衬底中的方法。
背景技术
在半导体制作中使用离子植入机来将杂质离子(也被称作掺杂剂)引入至半导体材料中。植入机会产生含有杂质离子的等离子体。电磁场使离子加速到为2keV或高于2keV的能量，使得离子植入到半导体衬底的表面以下。
霍尔电流离子植入机(Hall-current ion implanter)使用热纤丝(heatedfilament)或热阴极来产生用于离解的热电子。热电子对离解腔室内的加工气体分子进行轰击，从而引起电离(ionization)，且所释放的电子会在链式反应(chain reaction)中继续撞击其他气体分子以生成更多离子，直至离子触到弧形腔室侧壁为止。
随着时间的推移，热纤丝及热阴极可能氧化而被消耗，因而会使气化的钨原子溅出。此会产生副产物且会降低源头寿命(source head lifetime)。
发明内容
本发明实施例是针对一种离子植入机以及将离子植入半导体衬底中的方法，其可提高离子植入机的寿命及降低离子植入机的维护成本。
在某些实施例中，一种离子植入机包括离解腔室，所述离解腔室位于所述离子植入机中。所述离解腔室具有用于接收气体的输入口及用于输出离子的输出口。真空腔室环绕所述离解腔室。多个磁性材料棒或板在所述离解腔室的至少两个侧上与所述离解腔室相邻。磁体磁性耦合至所述多个磁性材料棒或板。微波源被提供用于向所述离解腔室供应微波，以在所述离解腔室中引起电子回旋共振来将所述气体电离。
附图说明
结合附图阅读以下详细说明，会最好地理解本发明的各个方面。应注意，根据本行业中的标准惯例，各种特征并非按比例绘制。事实上，为论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。两个或更多个图式中的相同参考编号指示相同组件。
图1是根据某些实施例的离子植入机的示意图。
图2是根据某些实施例的图1所示离子植入机的图。
图3是根据某些实施例的离子植入机的简化示意图。
图4是根据某些实施例的图1所示离解腔室的放大图。
图5是根据某些实施例的图4所示离解腔室的前视图。
图6是根据某些实施例的将电子回旋共振(electron cyclotron resonance，ECR)系统改装至配备有热纤丝等离子体源的先已存在的(传统的)植入机中的方法的流程图。
图7是根据某些实施例的使用图1所示ECR等离子体产生系统的方法的流程图。
具体实施方式
以下公开内容提供用于实作所提供主题的不同特征的许多不同的实施例或实例。以下阐述组件及排列的具体实例以简化本发明。当然，这些仅为实例且不旨在进行限制。举例来说，以下说明中将第一特征形成在第二特征“之上”或第二特征“上”可包括其中第一特征及第二特征被形成为直接接触的实施例，且也可包括其中第一特征与第二特征之间可形成有附加特征、进而使得所述第一特征与所述第二特征可能不直接接触的实施例。另外，本公开内容可能在各种实例中重复使用参考编号及/或字母。这种重复使用是出于简洁及清晰的目的，而不是自身表示所论述的各种实施例及/或配置之间的关系。
此外，为易于说明，本文中可能使用例如“之下(beneath)”、“下面(below)”、“下部的(lower)”、“上方(above)”、“上部的(upper)”等空间相对性用语来阐述图中所示的一个组件或特征与另一(其他)组件或特征的关系。所述空间相对性用语旨在除图中所绘示的取向外还囊括装置在使用或操作中的不同取向。设备可具有其他取向(旋转90度或处于其他取向)且本文中所用的空间相对性描述语可同样相应地进行解释。
在某些实施例中，离子植入机用于使用电子回旋共振来执行气体离解。离解腔室中建立有磁场且微波信号被馈送至离解腔室中以引起电子回旋共振。在某些实施例中，磁场是使用位于壳体外的磁体而被提供至位在紧密真空的壳体内的离解腔室。在某些实施例中，多个磁性材料棒或板可将壳体外的磁体耦合至离解腔室。在某些实施例中，格栅(grid)可被放置在离解腔室的输出口处，以将微波从等离子体分离。
图1是根据某些实施例的植入机系统100的示意图。植入机系统100具有两个分立的区：标准气压区101与真空区102。
离子植入机100包括位于离子植入机100的真空区102内的离解腔室106，以将气体离解成离子。图4及图5是离解腔室106的放大示意图。离解腔室106具有用于从气体管线120接收气体的输入口121及用于将离子输出至等离子体腔室108的输出口107。离子被收集在等离子体腔室108中以被植入半导体衬底190的表面中。在此过程中，离子被视为掺杂剂，且被植入的离子可为硼、磷或其他会变更衬底190的薄层中的载流子迁移率(carriermobility)的种类。
离解腔室106及等离子体腔室108位于真空区102内。真空区102具有腔室壁103、具有外部104a及内部104b的凸缘以及由非导电性材料制成的隔离套管(isolating bushing)114。凸缘104a/104b代表源头本体(霍尔电流本体)。板116以密封形式啮合外部104a。腔室壁103、凸缘内部104b、套管114及板116一起形成真空区102的密封壳体。
凸缘104a、104b在等离子体形成期间维持处于高电压，例如介于0伏特至250K伏特范围内的电压。真空腔室的腔室壁103接地。离开等离子体腔室的离子(图中未示出)带正电荷。提取板112耦合至地，从而在等离子体腔室108的输出口与提取板112之间生成电场。提取板112从等离子体腔室108吸引离子，以经由所述提取板中的开口112a朝衬底190引导离子束。当提取板112被离子轰击时，提取板还会释放二次电子(secondary electron)。抑制板110会防止二次电子冲撞等离子体腔室108。凸缘104a、104b、腔室壁103、提取板112及抑制板110都包含高导电性材料，例如铝、铜或者其他金属或合金。
位于标准气压区101中的微波源150向离解腔室106提供电磁波(例如微波)，以在离解腔室106中引起电子回旋共振来将气体电离。在某些实施例中，微波源是磁控管(magnetron)150。在其他实施例中，微波源可为速调管(klystron)或行波管(traveling-wave tube，TWT)。
微波传输介质152连接于微波源150与离解腔室106之间。在某些实施例中，微波传输介质152为波导，例如S频段波导(S band waveguide)。在等离子体产生期间，波导152维持处于高电压。在图1所示实施例中，波导具有曲部(bend)(其可为H型曲部或E型曲部)。在其他实施例中，根据微波源的位置，可存在零个曲部或任何数目的曲部。在某些实施例中，波导具有用于将微波能量反射最小化的匹配装置168(图2)。
为了引起电子回旋共振，微波具有2.45GHz的频率。在2.45GHz下，基于电子电荷及电子质量，当磁场B为875高斯(＝0.0875特斯拉)时会满足共振条件。在某些实施例中，永久磁体154产生875高斯的恒定磁场。在其他实施例(图中未示出)中，具有恒定电流的电磁体提供所述恒定磁场。
在某些实施例中，如在图2中最清楚显示，窄的环状空间172将离解腔室106从管状的凸缘内部104b分离。举例来说，在某些实施例中，为了实现紧密性，凸缘104a、104b及离解腔室106被设计成在离解腔室106与凸缘内部104b之间具有环状空间172，且环状空间172的内径与外径之间的距离过小而不能容纳磁体154。在其他实施例中，凸缘104a、104B及离解腔室106是具有固定尺寸的传统组件。举例来说，凸缘104a、104b及离解腔室106可为被制作以兼容由加州帕洛阿托的瓦瑞安公司(Varian,Inc.)出售的瓦瑞安E500或E220植入机的原装组件或售后组件。
如上所述，波导152及凸缘104a、104b维持处于高电压。为了避免接地的腔室壁103与高电压波导152及/或凸缘内部104b之间发生跳火(arcing)，磁体154位于标准气压区101中、真空区102外。
标准气压区中包括用于将来自磁体154的磁场提供至离解腔室106的结构156a、156b。在某些实施例中，永久磁体154磁性耦合至磁性材料156a、156b，磁性材料156a、156b依次会在离解腔室106中形成磁场。在某些实施例中，所述材料包含一种或多种铁磁性材料(ferromagnetic material)，例如CoFe、CoFeB、NiFe或NiFeCo。在其他实施例中，所述材料包括一种或多种顺磁性材料(paramagnetic material)，例如镁、钼、锂或钽。举例来说，磁性材料156a、156b可包含呈多个棒或板形式的铁磁性材料或顺磁性材料。在某些实施例中，所述材料在离解腔室106的两个相对侧上被形成为平的板156a、156b。在其他实施例中，板156a、156b呈弯曲状。所述弯曲的板(图中未示出)可与凸缘内部104b同心。所述多个棒或板156a、156b从磁体154延伸至离解腔室106。棒或板156a、156b被配置成在离解腔室106内形成实质上均匀的875高斯磁场，所述磁场与来自2.45GHz微波的电场E结合能够在气体中引起电子回旋共振。在某些实施例中，磁性材料在矩形板156a、156b中终止，所述矩形板156a、156b各自的尺寸大约是7cm×25cm。所述板应大到足以在离解腔室中提供实质上均一的875高斯的磁场，又小到足以适配于环状空间172内而不接触源头本体204且不引起跳火。
磁体154的磁场会引发棒或板156a、156b中与磁体154的磁场方向相同的磁场。在某些实施例中，棒或板156a、156b分别接触磁体154的南极及北极以最大化棒或板156a、156b中被引发的磁场。在其他实施例中，棒或板156a、156b被定位成分别非常靠近磁体154的南极及北极。相似地，为了最大化离解腔室106中被引发的磁场，将棒或板156a、156b定位成非常靠近离解腔室106。离解腔室106具有介电壁(例如，石英)以允许棒或板156a、156b中的磁场穿过离解腔室106的壁。
在图2中所示的配置中，微波在波导152的纵向方向上以2.45GHz传输至离解腔室106中。为875高斯的磁场B在与电场垂直的垂直方向上对齐。低压气体经由气体管线(gasline)120而被提供至离解腔室106。电场与气体中的自由电子的回转周期(gyrationperiod)同步且会在与电场及磁场垂直的方向上增大其动能。这些高能量电子与气体分子碰撞并引起离解。
在某些实施例中，具有信号线118L的朗缪尔探针(Langmuir probe)118测量等离子体腔室108中的等离子体的电子温度、电子密度及电位。板116在将标准气压保持在真空区102外的同时容许信号线118L、磁性材料棒或板156a、156b及气体管线120进入真空区102。
在某些实施例中，环行器(circulator)162向所述系统提供冷却流体。举例来说，图2示出可与环行器162连接的入水口164及出水口166。在某些实施例中，匹配电路160将微波的反射最小化且将施予至等离子体的微波能量最大化。
图2是根据某些实施例的图1所示离子植入机的实施例的图。尽管未按比例缩放，然而图2更清楚地示出源头本体204的形状，所述形状对应于图1所示凸缘104a、104b。图2还示出真空区102的离解腔室106与源头本体204之间的有限环状空间172。如在图2中最清楚地显示，在某些实施例中，磁体154具有比源头本体204的内径大的外径，且因此无法在不变更或替换壳体的条件下适配于所述壳体内。
在某些实施例中，源头本体204、离解腔室106及等离子体腔室108是来自(或兼容)瓦瑞安E500或E220植入机或其他在跳火腔室(图中未示出)中使用热纤丝(图中未示出)来将原料气体电离的植入机的传统组件。含有微波源(例如，磁控管)150、微波传输介质(例如，波导152)、磁体154及磁性材料棒或板156a、156b的工具组(kit)可被改装至现有传统植入机中。所述纤丝被从植入机移除，真空壳体(与离解腔室相邻)内的电磁体(图中未示出)也被移除，并以包括微波源(例如，磁控管)150、微波传输介质(例如，波导152)、磁体154及磁性材料棒或板156a、156b在内的所述工具组做来代替。在所述代替之后，所述多个棒或板156a、156b中的每一个的相应部分延伸超出真空腔室的端部，且磁体154相邻于(且可接触)所述多个棒或板156a、156b中的每一个的所述相应部分。如图2中所示，磁体154可能过大而不能适配于离解腔室106与源头本体204之间的环状空间172中。举例来说，用于生成为875高斯的磁场的永久磁体154可大于一种用以加速由热纤丝形成的离子的电磁体。磁性材料棒或板156a、156b能够使用任何实体尺寸的磁体154。
在其他实施例(图中未示出)中，离子植入机中使用ECR来实现等离子体产生，且磁体直径可等于或小于源头本体204的内径。举例来说，在某些实施例中，源头本体204具有较大的内径，且磁体位于所述源头本体与磁性材料棒或板156a、156b之间。
图3是示出根据某些实施例的用于将植入机的热纤丝电离系统转换为电子回旋共振系统的改装工具组的组件的示意图。因此，在某些实施例中，在不改变其他主要硬件的条件下，微波源(例如，磁控管)150、微波传输介质(例如，波导152)、磁体154及磁性材料棒或板156a、156b被集成到现有的(传统的)离子植入机(并移除所述纤丝及电磁体)中。等离子体形成性能得到维持，且随着时间的推移经历的劣化更少(原因是不再发生纤丝消耗(filament consumption))。
在使用具有不同配置的源头的其他实施例(图中未示出)中，磁体154可位于不同位置，只要磁体154可在离解腔室106中引发磁场即可。磁性材料156a、156b仍在纵向方向上从磁体154延伸到至少与离解腔室106一样远，且与离解腔室106近到足以在离解腔室106中引发875高斯的磁场。在某些实施例中，所述板紧邻离解腔室106。
在某些实施例中，在使离子朝衬底190加速之前，微波被从等离子体分离。通过从等离子体移除微波，所述系统避免了会被控制电路收到的电噪声。
图4及图5示出根据某些实施例的离解腔室106及等离子体腔室108的细节。如图5中所示，为了将微波从等离子体分离，离解腔室106具有覆盖离解腔室106的输出口107的金属格栅180。金属格栅180具有被配置成吸收微波的格栅尺寸。举例来说，在某些实施例中，微波频率为2.45GHz，且格栅尺寸被配置成吸收2.45GHz微波。
在某些实施例中，微波频率为2.45GHz(波长12mm)，且金属格栅180的格栅尺寸为约1mm或小于1mm，使得离子经由金属格栅180离开、但没有微波通过所述格栅。
在某些实施例中，格栅180包含钨。在其他实施例中，格栅180包含所具有的熔点在等离子体的温度以上的高温金属，例如耐熔金属(refractory metal)(例如，铌、钼、钽、钨或铼)。
图6是根据某些实施例的将ECR系统改装至配备有热纤丝等离子体源的先已存在的(传统的)植入机中的方法的流程图。
在步骤600中，从植入机移除源头。
在步骤602中，从源头移除纤丝及电磁体。
在步骤604中，将波导连接到离解腔室。
在步骤606中，将磁性材料棒或板配置为一个端部在离解腔室附近，其中所述棒或板位于所述腔室的相对两侧上。
在步骤608中，将源头本体放回植入机中。
在步骤610中，将例如永久磁体等磁体定位在磁性材料上，使得所述磁体的北极位于一个棒或板上，而所述磁体的南极位于另一棒或板上。
在步骤612，将波导的远离离解腔室的端部连接到微波源(例如，磁控管)。波导152可在每一端部处具有波导凸缘152f-1、152f-2。与离解腔室106相邻的波导凸缘152f-2可具有石英窗口，以防止波导152中的任何标准气压进入离解腔室106，且反之亦然。
可通过多个螺栓及/或暗销(dowel pin)(图中未示出)将波导凸缘152f-1、152f-2贴合至磁控管150。在某些实施例中，在波导152的每一端部处使用四个螺栓将凸缘152f-1、152f-2贴合至磁控管150及离解腔室106。在某些实施例中，将凸缘152f-1、152f-2穿套安装(through-mounted)至波导152并进行铜焊或锡焊。在其他实施例中，将凸缘152f插接安装(socket-mounted)并锡焊或铜焊至波导152。波导凸缘152f-1、152f-2可为气密的，且波导152中可具有气体以提升波导152中的击穿电压(breakdown voltage)。在某些实施例中，以面对波导凸缘152f-1、152f-2的凹槽中的橡胶O型环(图中未示出)来密封波导凸缘152f-1、152f-2。在其他实施例中，以平的垫圈(gasket)来密封波导凸缘152f-1、152f-2。
图7是根据某些实施例的使用图1所示ECR等离子体产生系统的方法的流程图。
在步骤700中，经由气体管线120将含有掺杂剂(例如，硼、磷或砷)的气体供应至植入机源头的壳体204内的离解腔室106。
在步骤702中，使用壳体外的磁体在离解腔室中形成磁场。将磁体磁性耦合至离解腔室。在某些实施例中，通过磁体来在相邻于所述离解腔室且位于离解腔室的至少两个侧上的多个磁性材料板中引发磁场。
在步骤704中，将微波供应至离解腔室，从而使得所述微波及磁场在离解腔室106中通过电子回旋共振来引起气体的离解，以形成等离子体。所述微波使电子吸收共振吸收能并与掺杂剂气体进行碰撞而引起进一步的电离。结果得到具有电子、离子、自由基及中性原子的等离子体。
在步骤706中，从离解腔室将等离子体收集至等离子体腔室中。等离子体产生在离解腔室106中并朝等离子体腔室108移动。沿磁场提取的等离子体流的密度在离解腔室106的中心处比在离解腔室106的壁附近高。此会使位于离解腔室106的中心处的离子沿磁性焊剂线朝等离子体腔室108扩散，同时中性原子维持在离解腔室106中。
在步骤708中，使等离子体中的离子加速，使得所述离子具有足够能量以将离子植入半导体衬底中。再次参照图1，通过由一个或多个提取电极112所产生的电场从等离子体腔室108提取来自离解腔室106的离子(图1)。将真空腔室壁103接地。离开等离子体腔室的离子(图中未示出)带正电荷。将提取板112耦合至地，从而在等离子体腔室108的输出口与提取板112之间生成电场。提取板112从等离子体腔室108提取离子，以经由提取板112中的开口朝衬底190引导离子束。抑制板110防止二次电子冲撞等离子体腔室108。
在步骤710中，通过吸收等离子体腔室的输出口的金属格栅中的微波而在离解腔室的出口处将所述微波从等离子体分离。如图5中所示，为了将微波从等离子体分离，离解腔室106具有覆盖离解腔室106的输出口107的金属格栅180。等离子体会在离子束被朝提取板112吸引之前穿过金属格栅180且会穿过所述提取板中的开口112a。金属格栅180吸收微波，使得所述微波不会离开离解腔室106。
本文中阐述其中用于对半导体衬底进行植入的离子植入机配备有基于ECR的等离子体产生系统的实施例。在某些实施例中，将ECR系统改装至传统热纤丝型离子植入机。将微波供应至离解腔室，且在所述离解腔室中生成磁场，以在气体馈送至所述腔室时引起ECR。在某些实施例中，离解腔室中的磁场是由位于植入机源头的真空区外的磁体所生成。所述磁体在离解腔室的相对两侧上的磁性材料棒或板中引发磁场，所述磁性材料棒或板在真空区内延伸且包括非常靠近所述离解腔室的某些部分。离解腔室的输出口的金属格栅将微波从等离子体分离，因此仅等离子体离开腔室，使得噪声得到降低。
本文所述离子植入机不需要热纤丝，且避免了纤丝的消耗及氧化。省去了替换纤丝的成本。另外，由于不消耗纤丝，因此不会因粘贴在腔室壁上并产生副产物的气化纤丝材料(例如，钨原子)而造成污染。由于无需替换纤丝，因此本文所述离子植入机具有提高的寿命及降低的维护成本。
在某些实施例中，一种离子植入机包括离解腔室、真空腔、多个磁性材料棒或板、磁体以及微波源。所述离解腔室位于所述离子植入机中。所述离解腔室具有用于接收气体的输入口及用于输出离子的输出口。真空腔室环绕所述离解腔室。多个磁性材料棒或板在所述离解腔室的至少两个侧上与所述离解腔室相邻。磁体磁性耦合至所述多个磁性材料棒或板。微波源被提供用于向所述离解腔室供应微波，以在所述离解腔室中引起电子回旋共振来将所述气体电离。
在某些实施例中，离子植入机还包括壳体，其中所述多个磁性材料棒或板位于所述壳体及所述真空腔室之间。
在某些实施例中，所述磁体位于所述真空腔室外。
在某些实施例中，所述多个磁性材料棒或板中的每一个的相应部分延伸超出所述真空腔室的端部，且所述磁体与所述多个磁性材料棒或板中的每一个的所述相应部分相邻。
在某些实施例中，所述离解腔室具有覆盖所述离解腔室的所述输出口的金属格栅，所述金属格栅所具有的格栅尺寸被配置成吸收由所述微波源产生的微波。
在某些实施例中，所述金属格栅包含钨、铌、钼、钽或铼。
在某些实施例中，所述微波源是通过微波传输介质耦合至所述离解腔室的磁控管头。
在某些实施例中，所述磁性材料包含由CoFe、CoFeB、NiFe及NiFeCo组成的群组中的至少一种。
在某些实施例中，一种离子植入机包括离解腔室、真空腔室、磁体以及微波源。所述离解腔室位于所述离子植入机中，用于将气体离解成离子。所述离解腔室具有用于接收所述气体的输入口及用于输出所述离子的输出口。真空腔室环绕所述离解腔室。磁体磁性耦合以在所述离解腔室中产生磁场。微波源被提供用于向所述离解腔室供应微波以在所述离解腔室中引起电子回旋共振。所述微波具有频率，且所述离解腔室具有覆盖所述离解腔室的所述输出口的金属格栅。所述金属格栅所具有的格栅尺寸被配置成吸收具有所述频率的微波。
在某些实施例中，所述金属格栅包含钨、铌、钼、钽或铼。
在某些实施例中，离子植入机还包括多个磁性材料板，每一所述磁性材料板具有在所述离解腔室的相应侧上与所述离解腔室相邻的第一部分，且其中所述磁体磁性耦合至每一所述磁性材料板的第二部分。
在某些实施例中，离子植入机还包括壳体，其中所述多个磁性材料板位于所述壳体与所述离解腔室之间。
在某些实施例中，所述多个磁性材料板中的每一个延伸超出所述真空腔室的远离所述离解腔室的端部，且所述磁体位于所述壳体外并与所述多个磁性材料板中的每一个的远离所述离解腔室的所述端部相邻。
在某些实施例中，所述微波源是电连接到波导的磁控管头，所述波导延伸至所述离解腔室。
在某些实施例中，所述磁性材料包含由CoFe、CoFeB、NiFe及NiFeCo组成的群组中的至少一种。
在某些实施例中，所述磁体具有比所述壳体的直径大的直径。
在某些实施例中，一种在半导体衬底中植入离子的方法包括：向壳体内的离解腔室供应气体；使用位于所述壳体外的磁体以在所述离解腔室中形成磁场，所述磁体磁性耦合至所述离解腔室；向所述离解腔室供应微波，使得所述微波及所述磁场在所述离解腔室中通过电子回旋共振来引起气体的离解，以形成等离子体；以及使所述等离子体中的离子加速，使得所述离子具有足够的能量以将所述离子植入所述半导体衬底中。
在某些实施例中，所述形成所述磁场的步骤包括从所述磁体通过在所述离解腔室的至少两个侧上与所述离解腔室相邻的多个磁性材料棒或板供应所述磁场。
在某些实施例中，所述磁场是通过磁性材料棒或板被提供至所述离解腔室，所述磁性材料棒或板从所述磁体延伸至所述壳体内的区并与所述离解腔室相邻。
在某些实施例中，所述的方法还包括：
从所述离解腔室收集等离子体至等离子体腔室；以及
在所述离解腔室的出口处将所述微波从所述等离子体分离。
以上概述了若干实施例的特征，以使所属领域中的技术人员可更好地理解本发明的各个方面。所属领域中的技术人员应知，其可容易地使用本发明作为设计或修改其他工艺及结构的基础来实施与本文中所介绍的实施例相同的目的及/或实现与本文中所介绍的实施例相同的优点。所属领域中的技术人员还应认识到，这些等效构造并不背离本发明的精神及范围，而且他们可在不背离本发明的精神及范围的条件下对其作出各种改变、代替及变更。
[符号的说明]
100：植入机系统/离子植入机
101：标准气压区
102：真空区
103：腔室壁
104a：外部/凸缘
104b：内部/凸缘
106：离解腔室
107：输出口
108：等离子体腔室
110：抑制板
112：提取板/提取电极
112a：开口
114：套管
116：板
118：朗缪尔探针
118L：信号线
120：气体管线
121：输入口
150：微波源/磁控管
152：微波传输介质/波导
152f-1、152f-2：凸缘/波导凸缘
154：永久磁体/磁体
156a、156b：结构/磁性材料/板/棒/磁性材料棒或板
160：匹配电路
162：环行器
164：入水口
166：出水口
168：匹配装置
172：环状空间
180：格栅/金属格栅
190：衬底
204：源头本体/壳体
600、602、604、606、608、610、612、700、702、704、706、708、710：步骤
B：磁场

Claims (18)

1.一种离子植入机，其特征在于，包括：
离解腔室，位于所述离子植入机中，所述离解腔室具有用于接收气体的输入口及用于输出离子的输出口；
真空腔室，环绕所述离解腔室；
多个磁性材料棒或板，在所述离解腔室的至少两个侧上与所述离解腔室相邻且所述多个磁性材料棒或板中的每一个的相应部分延伸超出所述真空腔室的端部，并且所述磁性材料棒或板内的磁场延伸穿过所述离解腔室的壁；
磁体，磁性耦合至所述多个磁性材料棒或板并位于所述真空腔室外，其中所述磁体与所述多个磁性材料棒或板中的每一个的所述相应部分相邻，并被配置成用于在所述磁性材料棒或板内生成所述磁场；以及
微波源，用于对所述离解腔室供应微波，以在所述离解腔室中引起电子回旋共振来将所述气体电离。
2.根据权利要求1所述的离子植入机，还包括壳体，其中所述多个磁性材料棒或板位于所述壳体及所述真空腔室之间。
3.根据权利要求1所述的离子植入机，所述离解腔室具有覆盖所述离解腔室的所述输出口的金属格栅，所述金属格栅所具有的格栅尺寸被配置成吸收由所述微波源产生的微波。
4.根据权利要求3所述的离子植入机，所述金属格栅包含钨、铌、钼、钽或铼。
5.根据权利要求1所述的离子植入机，所述微波源是通过微波传输介质耦合至所述离解腔室的磁控管头。
6.根据权利要求1所述的离子植入机，所述磁性材料包含由CoFe、CoFeB、NiFe及NiFeCo组成的群组中的至少一种。
7.一种离子植入机，其特征在于，包括：
离解腔室，位于所述离子植入机中，用于将气体离解成离子，所述离解腔室具有用于接收所述气体的输入口及用于输出所述离子的输出口；
真空腔室，环绕所述离解腔室；
多个磁性材料棒或板，在所述离解腔室的至少两个侧上与所述离解腔室相邻且所述多个磁性材料棒或板中的每一个的第一部分延伸超出所述真空腔室的端部，并且所述磁性材料棒或板内的磁场延伸穿过所述离解腔室的壁；
磁体，磁性耦合所述多个磁性材料棒或板中的每一个的第二部分以在所述磁性材料棒或板内生成所述磁场；以及
微波源，用于向所述离解腔室供应微波以在所述离解腔室中引起电子回旋共振，其中所述微波具有频率，且所述离解腔室具有覆盖所述离解腔室的所述输出口的金属格栅，所述金属格栅所具有的格栅尺寸被配置成吸收具有所述频率的微波。
8.根据权利要求7所述的离子植入机，所述金属格栅包含钨、铌、钼、钽或铼。
9.根据权利要求7所述的离子植入机，还包括多个磁性材料板，每一所述磁性材料板具有在所述离解腔室的相应侧上与所述离解腔室相邻的第一部分，且其中所述磁体磁性耦合至每一所述磁性材料板的第二部分。
10.根据权利要求9所述的离子植入机，还包括壳体，其中所述多个磁性材料板位于所述壳体与所述离解腔室之间。
11.根据权利要求10所述的离子植入机，所述多个磁性材料板中的每一个延伸超出所述真空腔室的远离所述离解腔室的端部，且所述磁体位于所述壳体外并与所述多个磁性材料板中的每一个的远离所述离解腔室的所述端部相邻。
12.根据权利要求7所述的离子植入机，所述微波源是电连接到波导的磁控管头，所述波导延伸至所述离解腔室。
13.根据权利要求7所述的离子植入机，所述磁性材料包含由CoFe、CoFeB、NiFe及NiFeCo组成的群组中的至少一种。
14.根据权利要求10所述的离子植入机，所述磁体具有比所述壳体的直径大的直径。
15.一种将离子植入半导体衬底中的方法，其特征在于，包括：
向壳体内的离解腔室供应气体；
使用位于所述壳体外的磁体以及延伸至所述壳体内的多个磁性材料棒或板以在所述离解腔室中形成磁场，所述磁性材料棒或板在所述离解腔室的至少两个侧上与所述离解腔室相邻，并且所述磁性材料棒或板内的磁场延伸穿过所述离解腔室的壁，所述磁体磁性耦合至位于所述壳体外的部分所述磁性材料棒或板，其中所述磁体被配置成用于在所述磁性材料棒或板内生成所述磁场；
向所述离解腔室供应微波，使得所述微波及所述磁场在所述离解腔室中通过电子回旋共振来引起气体的离解，以形成等离子体；以及
使所述等离子体中的离子加速，使得所述离子具有足够的能量以将所述离子植入所述半导体衬底中。
16.根据权利要求15所述的方法，所述形成所述磁场的步骤包括从所述磁体通过在所述离解腔室的至少两个侧上与所述离解腔室相邻的多个磁性材料板供应所述磁场。
17.根据权利要求16所述的方法，所述磁场是通过磁性材料板被提供至所述离解腔室，所述磁性材料板从所述磁体延伸至所述壳体内的区并与所述离解腔室相邻。
18.根据权利要求15所述的方法，还包括：
从所述离解腔室收集等离子体至等离子体腔室；以及
在所述离解腔室的出口处将所述微波从所述等离子体分离。
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