CN112687506A - 离子源室及设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种离子源室及设备，离子源室包括：相对的第一电极和第二电极；其中，所述离子源室处于工作状态时，所述第一电极的电位高于所述第二电极的电位；具有第一镂空区的第一侧板，所述第一电极位于所述第一镂空区内，所述第一电极与所述第一侧板绝缘。本发明能够提高离子源室的安全性能，降低维护保养成本。

Description

离子源室及设备

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别涉及一种离子源室及设备。

背景技术

利用离子注入机对晶圆进行离子注入的过程中，等离子体束流中断会导致晶圆异常；同时会造成离子注入机的性能造成影响，使得离子注入机的使用周期达不到预期时间，导致设备保养费过高。

现有技术中，主要造成等离子体束流中断的原因之一是：离子注入机的组成设备之一的离子源室内部发生短路。

因此，如何降低离子源室内部短路的几率成了亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种离子源室及设备，能够提高离子源室的安全性能，降低维护成本。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种离子源室，包括：相对的第一电极和第二电极；其中，所述离子源室处于工作状态时，所述第一电极的电位高于所述第二电极的电位；具有镂空区的第一侧板，所述第一电极位于所述镂空区内，所述第一电极与所述第一侧板绝缘。

另外，所述第一电极与所述第一侧板之间具有间隙。

另外，在垂直于所述第一侧板朝向所述第一电极的表面的方向上，所述间隙的宽度范围为0.5mm～2mm。

另外，所述离子源室还包括：固定部；所述固定部用于固定所述第一电极。

另外，在所述第一电极朝向所述第二电极的方向上，所述第一电极的底面凸出于所述第一侧板朝向所述第二电极的侧面；或者，所述第一电极的底面与所述第一侧板平齐。

另外，所述离子源室还包括：底板；在垂直于所述底板的方向上，所述第一电极与所述底板之间的距离为2mm～4mm。

另外，所述离子源室还包括：第二侧板，所述第二侧板与所述第一侧板相对设置，且所述第二电极嵌至所述第二侧板中。

另外，所述第二电极的材料与所述第二侧板的材料相同；所述第二电极与所述第二侧板一体结合。

另外，所述第一电极朝向所述第二电极的侧面为向远离所述第二电极方向弯曲的第一圆弧柱面；所述第二电极朝向所述第一电极的侧面为向远离所述第一电极方向弯曲的第二圆弧柱面；所述第一圆弧柱面与所述第二圆弧柱面的半径相同。

另外，所述第一圆弧柱面与所述第二圆弧柱面为同心圆弧柱面。

另外，所述第一圆弧柱面的半径值为35mm～50mm。

本发明实施例还提供一种设备，所述设备包括上述离子源室。

与现有技术相比，本发明实施例提供的技术方案具有以下优点：

本发明实施例提供一种离子源室，其中第一侧板具有镂空区，且该第一电极位于所述镂空区内，从而避免在工作状态下，第一电极远离第二电极的侧面与第一侧板短路，进而提高离子源室的安全性能，降低维护保养成本。

另外，当间隙的宽度范围为0.5mm～2mm时，既能保证第一侧板与第一电极绝缘，又能保证逸出的气体较少。

另外，第一电极底面凸出或平齐，能够保证在第一电极朝向第二电极的侧面沉积的覆盖物不会脱落至第一侧板的镂空区内，从而保证第一电极与第一侧板的绝缘效果。

另外，第二电极与第二侧板的材料相同，且一体结合，有利于节约物料成本。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的部件表示为类似的部件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是一种离子源室的主视剖面示意图；

图2是本发明一实施例提供的一种离子源室的主视剖面示意图。

具体实施方式

图1为一种离子源室的主视剖面示意图，以下以图1所述离子源室作为现有技术的示例进行解释说明。

参考图1，离子源室包括相对的第一电极11和第二电极13，相对的第一侧板12和第二侧板14；第一电极11通过夹持工具15固定；其中，第一电极11和第二电极13位于第一侧板12和第二侧板14之间。

工艺气体在离子源室内被电离为等离子体，而等离子体会因为物理或化学反应在离子源室内发生沉积，导致离子源室腔壁表面具有沉积物。在第一电极11朝向第二电极13的方向上，第一电极11的投影与第一侧板12的投影具有较大的重合区域；而在离子源室处于工作状态时，第一侧板12与第一电极11之间的电压差非常大，这导致当腔壁表面具有沉积物，尤其是第一侧板12表面具有沉积物时，沉积物的累积、剥落或卷曲都可能导致第一电极11和第一侧板12接触。若沉积物为导电物质或者施加于第一电极11上的电压足够击穿沉积物，第一电极11和第一侧板12就会发生短路，进而导致离子源室的损坏以及产品的异常。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种离子源室，其中第一侧板具有镂空区，且该第一电极位于所述镂空区内，从而避免在工作状态下，第一电极远离第二电极的侧面与第一侧板短路，进而提高离子源室的安全性能，降低维护保养成本。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

图2为本发明一实施例提供的一种离子源室的主视剖面示意图。

参照图2，本实施例提供的离子源室包括：相对的第一电极21和第二电极23；其中，离子源室处于工作状态时，第一电极21的电位高于第二电极23的电位；具有镂空区的第一侧板22，第一电极21位于镂空区内，第一电极21与第一侧板22绝缘。

以下将结合附图对本发明实施例提供的离子源室进行详细说明。

在对晶圆进行离子注入时需要用到离子注入机，而离子源室是离子注入机设备中的一个重要组成部分。工艺气体在离子源室内被电离为等离子体；其中，工艺气体包括三氢化磷、三氟化硼、三氢化砷、三氯化铟、三氟化镝或氮化镁中的一种或多种。

离子源室包括相对的第一电极21和第二电极23；其中，当离子源室处于工作状态，第一电极21的电位高于第二电极23。

离子源室还包括具有镂空区的第一侧板22，第一电极21位于第一侧板22的镂空区内，第一电极21与第一侧板22绝缘。如此，能够避免第一电极21远离第二电极23的侧面与第一侧板22因沉积物的累积、剥落或卷曲而接触。

其中，第一电极21由固定部25固定。固定部25可与与离子源室相对位置固定不变的外部器件固定连接，使得第一电极21能够稳定在第一侧板22的镂空区内，而不会掉落。其中，固定部25可以由导电材料或非导电材料制成；当夹持工具25的材料为导电材料时，表面可包裹绝缘物质，如绝缘胶带，以避免漏电、意外接触等意外情况造成人体损伤。

本实施例中，第一电极21与第一侧板22之间具有间隙d，从而实现第一电极21与第一侧板22之间的绝缘；在其他实施例中，第一电极和第一侧板之间具有绝缘的间隙填充物，以此实现第一电极和第一侧板绝缘。

需要说明的是，由于第一电极21与第一侧板22之间具有间隙，且该间隙未被填充，因此会有少量的气体从该间隙处向外逸出。其中，逸出的气体包括未被电离的工艺气体或电离后的等离子体。

本实施例中，在垂直于第一侧板22朝向第一电极21的表面的方向上，间隙d的宽度范围为0.5mm～2mm，例如为0.5mm、0.8mm、1mm、1.5mm、2mm。如此，既能保证第一电极21与第一侧板22绝缘，又能保证逸出的气体较少。

离子源室还包括底板26；第一侧板22位于底板26上。本实施例中，在垂直于底板26的方向上，第一电极21与底板26之间的距离为2mm～4mm，例如2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm。如此，既能保证离子源室具有较小的尺寸，又能避免位于底板26上的沉积物与第一电极21接触。

需要说明的是，在其他实施例中，第一电极与底板之间的距离等于第一电极与第一侧板之间的间隙距离。此时，第一侧板仅包围第一电极的三侧，第一电极的底面与底板相对。

本实施例中，在第一电极21朝向第二电极23的方向上，第一电极21的底面与第一侧板22平齐。如此，位于第一电极21朝向第二电极23的侧面上的沉积物，剥落后会直接掉落在底板26上，而不会掉落在第一侧板22的内侧面上。

需要说明的是，在其他实施例中，在第一电极朝向第二电极的方向上，第一电极的底面凸出于第一侧板朝向所述第二电极的侧面。

此外，在本实施中，在第一电极21朝向第二电极23的方向上，第一侧板22与第一电极21的顶面平齐；在其他实施例中，在第一电极朝向第二电极的方向上，第一侧板凸出于第一电极的顶面。如此，有利于避免位于第一电极21上方的沉积物掉落至第一电极21的顶面，从而保证第一电极21与第一侧板22的绝缘。

离子源室还包括第二侧板24，第二侧板24与第一侧板22相对设置，且第二电极23嵌至第二侧板24中。本实施例中，第二电极23贯穿第二侧板24；在其他实施例中，第二侧板仅暴露出第二电极朝向第一电极的侧面。

需要说明的是，在离子源室工作状态下，第二电极23与第二侧板24之间具有较小的电压，两者的接触不会对离子源室的性能造成影响。因此，本实施例中，第二电极23的材料与第二侧板24的材料相同，且第二电极23与第二侧板24一体结合。如此，有利于节约物料成本。

本实施例中，第一电极21朝向第二电极23的侧面为向远离第二电极23方向弯曲的第一圆弧柱面211；相应地，第二电极23朝向第一电极21的侧面为远离第一电极21方向弯曲的第二圆弧柱面231；第一圆弧柱面211与第二圆弧柱面231的半径相同。如此，有利于保证第一电极21和第二电极23组成的电极对的电离效果。

本实施例中，第一圆弧柱面211与第二圆弧柱面231为同心圆弧柱面。如此，进一步保证第一电极21和第二电极组成的电极对的电离效果。

其中，第一圆弧柱面211的半径至为35mm～50mm，例如35mm、40mm、42mm、46mm、50mm。第一圆弧柱面211的半径在该数值范围内，能够保证离子源室内有充足的空间进行工艺气体的电离；且对施加于第一电极21上的偏弧电压要求较低。

其中，偏弧电压的大小为0V～150V，例如30V、60V、90V、120V、150V。

本实施例中，第一电极21、第二电极23及第一侧板22的材料为金属材料，例如为铁、铝等材料。如此，能够避免第一电极21、第二电极23以及第一侧板22在工艺气体的电离过程中成为杂质源，进而保证等离子体的纯度，提高产品的良率。

此外，底板26以及与第二电极23一体结合的第二侧板24也是金属材料。需要说明的是，在其他实施例中，第一电极、第二电极、第一侧板、第二侧板或底板中的一者或多者为非金属材料。

本实施例中，在第一电极21朝向第二电极23的方向上，第一电极21的投影与第一侧板22的投影不接触，从而避免第一电极21远离第二电极23的侧面与第一侧板22短路，提高离子源室的安全性能，降低维护保养成本。

相应地，本发明还提供一种设备，该设备包含上述离子源室。具体地，该设备为多价电荷间热式离子源设备。

本实施例中，该设备能够发射出高能量的离子束流，并且具有更高的安全性能，更低的维护成本。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各自更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。

Claims (12)

1.一种离子源室，其特征在于，包括：

相对的第一电极和第二电极；其中，所述离子源室处于工作状态时，所述第一电极的电位高于所述第二电极的电位；

具有镂空区的第一侧板，所述第一电极位于所述镂空区内，所述第一电极与所述第一侧板绝缘。

2.根据权利要求1所述的离子源室，其特征在于，所述第一电极与所述第一侧板之间具有间隙。

3.根据权利要求2所述的离子源室，其特征在于，在垂直于所述第一侧板朝向所述第一电极的表面的方向上，所述间隙的宽度范围为0.5mm～2mm。

4.根据权利要求1所述的离子源室，其特征在于，还包括：固定部；所述固定部用于固定所述第一电极。

5.根据权利要求1所述的离子源室，其特征在于，在所述第一电极朝向所述第二电极的方向上，所述第一电极的底面凸出于所述第一侧板朝向所述第二电极的侧面；或者，所述第一电极的底面与所述第一侧板平齐。

6.根据权利要求5所述的离子源室，其特征在于，还包括：底板；在垂直于所述底板的方向上，所述第一电极与所述底板之间的距离为2mm～4mm。

7.根据权利要求1所述的离子源室，其特征在于，还包括：第二侧板，所述第二侧板与所述第一侧板相对设置，且所述第二电极嵌至所述第二侧板中。

8.根据权利要求7所述的离子源室，其特征在于，所述第二电极的材料与所述第二侧板的材料相同；所述第二电极与所述第二侧板一体结合。

9.根据权利要求1所述的离子源室，其特征在于，所述第一电极朝向所述第二电极的侧面为向远离所述第二电极方向弯曲的第一圆弧柱面；所述第二电极朝向所述第一电极的侧面为向远离所述第一电极方向弯曲的第二圆弧柱面；所述第一圆弧柱面与所述第二圆弧柱面的半径相同。

10.根据权利要求9所述的离子源室，其特征在于，所述第一圆弧柱面与所述第二圆弧柱面为同心圆弧柱面。

11.根据权利要求10所述的离子源室，其特征在于，所述第一圆弧柱面的半径值为35mm～50mm。

12.一种设备，其特征在于，所述设备包括如权利要求1～11中任一项所述的离子源室。

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