TW493200B - Method and apparatus for low voltage plasma doping using dual pulses - Google Patents

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493200 A7 B7 五、發明說明（丨） 本發明之領碑 本發明係有關於用於工件的離子植入之脈衝的電漿 處理系統，並且更特定地有關於用於在低的植入電壓下運 作此種系統之方法與裝置。 本發_明之背 離子植入是一種用於導入改變導電度的雜質進入到半 導體晶圓中之標準的技術。在一種習知的離子植入系統中 ，一種所要的雜質材料係在一個離子源中被離子化、該些 離子係被加速以形成一具有預定的能量之離子束、並且該 離子束係被導向晶圓的表面。在該束中活躍的離子係滲透 進入到大部分的半導體材料中，並且被嵌入到半導體材料 的晶格中，以形成一個具有所要的導電度之區域。 嚴格的要求係被加諸在關於被植入到該晶圓中之累積 的離子劑量、植入深度、橫過晶圓表面的劑量均勻性、表 面損傷以及不要的污染之有關離子植入的半導體製程之上 。被植入的劑量與深度係決定被植入的區域之電氣活動， 而劑量均勻性是必要的，以確保在該半導體晶圓上的所有 元件具有在所指定的限制之內的操作特性。過度的表面損 傷，尤其是化學蝕刻，或是表面的污染可能會毀壞在該晶 圓上先前製作的結構。 在某些的應用中，在半導體晶圓中形成淺接面是必要 的，其中該雜質材料係被限制在一個靠近該晶圓的表面之 區域處。在這些應用中，習知的離子植入器之高能量的加 速以及相關的束形成硬體並非必要的。於是，已經提出來 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· -線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 493200 A7 B7 五、發明說明（}) 使用一種用於在半導體晶圓中形成淺接面的電漿摻雜 (PLAD)系統。 在一種PLAD系統中，一個半導體晶圓係被置放在位 於一室中之導電的平台上，並且該平台作用爲一個陰極。 一種含有所要的摻雜物材料之可離子化的氣體係被導入到 該室之中’並且一個商電壓脈衝係被施加在該平台與該陽 極（或是室壁）之間，此係使得一具有電漿鞘的電漿在該晶 圓的附近產生。所施加的電壓係使得電漿中的離子穿過該 電漿鞘並且被植入到該晶圓之中。植入的深度係有關於被 施加在該晶圓與該陽極之間的電壓。一種電漿摻雜系統係 在1994年10月11日核准公告授予Sheiig的美國專利案號 5,354,381中加以描述。 在上述的PLAD系統中，該高電壓脈衝係產生該電 漿並且從該電漿加速正離子朝向該晶圓。在其它類型的電 漿植入系統中，以電漿源的離子植入(PSII)系統著稱，一個 別的電漿源係被利用來提供一連續的電漿。（這些植入系統 也以數種其它的頭字語著稱，最普遍的是電漿浸入式離子 植入，PIII)。在此種系統中，該平台以及晶圓被浸入到此 連續的電獎中，並且在間隔下、一個筒電壓脈衝係被施加 在該平台與該陽極之間，使得電漿中的正離子被加速朝向 該晶圓。此種系統係在1988年8月16日授予Conrad之美 國專利案號4,764,394中加以描述。 PLAD系統優於PSII系統之一優點是在於該電漿只 有在該目標物體被植入時才會導通。此導致因爲該PSII系 4 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公H " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) r訂· -線· 493200 A7 ___B7_ 五、發明說明（）） 統之連續的電漿所產生之化學活性的物種之減少，因而減 少對於該晶圓表面之化學損傷。此外，該連續的電漿也可 能引起高程度之被植入的污染物以及高程度之微粒子形成 。該PLAD系統係藉由除了當該目標物體被偏向以植入離 子時之外、都關斷該電漿來改善該PSII系統。此係降低污 染物、微粒子以及表面蝕刻損傷的程度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -線· PLAD系統係具有一個最小的崩潰電壓Vbd，在該電 壓Vbd之下電漿係啓動，因而離子可以被植入。此崩潰電 壓Vbd係由該系統的物理特性所界定，其包含有該陰極的 表面材料、存在該系統中的氣體類型、在該系統中的氣體 壓力P以及從該陰極至陽極的距離d。對於一種特定的表 面材料以及氣體類型，該崩潰電壓曲線乂^是P X d的函數 ，並且以Paschen曲線著稱。該過程充分描述於電漿物理 的教科書中。典型地，該崩潰電壓Vbd之最小的値是接近 Pd与500毫微托-公分。對於BF3，一種用於Si的PLAD之 常見的饋入氣體而言，該最小的崩潰電壓Vbd4-530V。其 它的摻雜物饋入氣體/基板之組合都將具有類似的最小的崩 潰電壓Vbd。在習知技術的PLAD系統中，電漿中的離子 之植入能量是直接成比例於該陰極至陽極的電壓。 在PLAD系統中，至該陰極的離子電流是所施加的 電壓、氣體壓力以及表面情況的函數。對於接近Vbd的電 壓而言，該電流是低的。當該電壓或是該壓力被增加時， 該電流係增加。爲了增加電流且因而減少植入的時間，運 作在更高的壓力以及超過Vbd的電壓下是所期望的。區域 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ' 493200 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（…） 的表面情況、表面溫度、材料、材料結構(晶體的相對於非 晶體的）、等等’也在區域的離子電流上扮演相關的因素。 可想像的是，未來世代的積體電路將需要超淺的接 面。然而，由於該崩潰電壓Vbd之緣故，習知的PLad系 統係具有對於某些超淺的接面之製造而言爲過高的植入能 量。 因此，對於一種能夠在低能量，亦即低電壓之下、 並且在高電流之下植入摻雜物材料，以容許以短的植入時 間之超淺的接面之形成的PLAD系統有著需求。 本發明之槪萆 根據本發明之第一特點，一種用以在一脈衝的電漿 摻雜系統中植入離子在一個目標中之方法係被提供。該方 法係包括提供一·個激弧電壓脈衝Vplas至一種可離子化的氣 體以產生用於植入的離子；並且提供一個植入電壓脈衝 Vimp至該目標，以植入離子到該目標之中，其中該植入電 壓脈衝vimp與該激弧電壓脈衝vplas在時間上至少部分重疊 ，並且具有一或多個不同的參數。 較佳的是，該激弧電壓脈衝Vplas係被耦接至一個電 漿激弧陰極；並且該植入電壓脈衝Vimp係被耦接至一個其 上該目標被安裝的植入陰極。該激弧電壓脈衝vplas以及該 植入電壓脈衝vimp可以分別藉由第一與第二高電壓脈衝源 而被提供。 該植入電壓脈衝Vimp可以是驳激弧電壓脈衝Vpias之 函數。在一實施例中，這是藉由耦接一個分壓網路至該激 6 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·«.裝 r訂. -線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493200 A7 B7 五、發明說明（5 ) 弧電壓脈衝vplas ;並且從該分壓網路產生該植入電壓脈衝 Vimp而加以達成的。該植入電壓脈衝VimP的振幅可以小於 該激弧電壓脈衝VpUs的振幅。 該植入電壓脈衝vimp可以是大致上與該激弧電壓脈 衝同時發生的。或者是，該植入電壓脈衝VimP可以在該激 弧電壓脈衝vplas的開始之後才開始’並且在該激弧電壓脈 衝Vplas的結束之前就結束。此外’該植入電壓脈衝vimp可 以在該激弧電壓脈衝vplas之前就開始，而在該激弧電壓脈 衝Vplajg束之後才結束。該植入電壓脈衝vimp可以在該激 弧電壓脈衝Vplas已經結束之後才發生。 根據本發明之另一特點，一種用於植入離子到一個 目標之中的脈衝的電漿摻雜系統係被提供。該系統係包括 用於提供一個激弧電壓脈衝Vplas至一種可離子化的氣體以 產生用於植入的離子之機構；用於提供一個植入電壓脈衝 Vimp至該目標以植入離子到該目標之中之機構；以及用於 控制該植入電壓脈衝Vimp以及該激弧電壓脈衝vplas之間的 一種定時的關係，以在時間上至少部分重疊並且具有一或 多個不同的參數之機構。 在仍是本發明之另一特點中，一種用於植入離子到 一個目標中之脈衝的電漿摻雜裝置係被提供。該裝置係包 括一個第一高電壓脈衝源以提供一個激弧電壓脈衝vplas至 一種可離子化的氣體以產生用於植入的離子；以及一個第 一元件，以提供一個植入電壓脈衝vimp至該目標以植入離 子到該目標之中，其中該植入電壓脈衝vimp以及激弧電壓 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 493200 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（b) 脈衝vplas在時間上至少部分重疊，並且具有一或多個不同 的參數。 在仍是本發明之另一特點中，一種用於植入離子到 一個目標中之脈衝的電漿摻雜系統係被提供。該系統係包 括一個真空室以內含一種可離子化的氣體；一個耦接至一 個參考電壓的陽極，該陽極係被設置在該真空室中；一個 電漿源陰極係被設置在該真空室中；一個第一高電壓脈衝 源以提供一個激弧電壓脈衝Vplas至該電漿源陰極；一個植 入陰極以支撐該目標；以及一個植入電壓脈衝源以供應一 個植入電壓脈衝vimp至該植入陰極。該植入電壓脈衝Vimp 以及該激弧電壓脈衝vplas在時間上至少部分重疊，並且具 有一或多個不同的參數。 圖式之簡要說明 爲了更加瞭解本發明，該附圖係被參考，其中相同的 參考圖號係指相同的元件，並且其中： 圖1是習知的電漿摻雜系統之槪要的方塊圖； 圖2是根據本發明之第一實施例的電漿摻雜系統之 槪要的方塊圖；- 圖3是根據本發明之第二實施例的電漿摻雜系統之 槪要的方塊圖； 圖4A至4C是說明圖3中所示的實施例之動作的時 序圖； 圖5是利用一個圓柱形中空陰極的本發明之第一種 替代的配置； 8 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 略 幻· -·線_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） 493200 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7_ 五、發明說明（7 ) 圖6是利用一個矩形中空陰極的本發明之第二種替 代的配置； 圖7是以部分橫截面地顯示與圖2的實施例一起使 用之中空陰極的槪要方塊圖；並且 圖8是以部分橫截面地顯示與圖3的實施例一起使 用之中空陰極的槪要方塊圖。 宇要部份代表符號之簡要說明 10電漿摻雜室 12封閉的容積 14平台 20半導體晶圓 2 4陽極 26箭頭 30、30’脈衝源 32可控閥 34真空泵 36氣體源 38質量流控制器 40電漿 42電漿鞘 44壓力感測器 46控制器 50電流量測元件 70劑量處理器 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 丨訂· —線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 493200 A7 B7_ 五、發明說明（？） 82同步化模組 200電漿源陰極 202植入陰極 300中空圓柱形陰極 300’中空陰極 詳細說明 習知的電漿摻雜系統之一實例係槪要地在圖1中加 以顯示。一個電漿摻雜室10係界定一個封閉的容積12。 一個被定位在室10中的平台（陰極）14係提供一個用於支承 一例如是半導體晶圓20之工件的表面。半導體晶圓只是可 能的目標類型之一實例。本發明並不限於只有在半導體晶 圚中植入離子。例如，離子植入在用作工具的金屬、汽車 組件、衝模、以及塑膠中也是可能的。例如，該晶圓20可 以在其週邊被夾到平台14的平坦表面。該平台14係支撐 晶圓20並且提供電氣連接至晶圓20。在一種版本中，該 平台14係大致上爲平面的並且具有一個用於支撐晶圓20 的電氣導電的表面。在另一種版本中，該平台Μ係包含用 於電氣連接至晶圓20之導電的銷。 在與該平台（陰極）Η間隔開的關係下，一個陽極24 係被定位在室10中。陽極24可以在由箭頭26所指的垂直 於平台I4之方向上移動。該陽極24係典型地連接到該室 1〇之電氣導電的壁，兩者都可以連接到接地。在一種版本 中，該陽極24以及平台14係大致上彼此爲平行的。 該晶圓20以及該陰極Η係被連接至一個高電壓脈 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 i線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 493200 A7 B7 五、發明說明（1) 衝源30，因而晶圓20作用爲一個陰極。該脈衝源30係典 型地提供在大約100至10,000伏特的範圍內、大約1至50 微秒的持續期間並且在大約10〇Hz至2KHz的脈衝重複率 之下的脈衝。將理解的是，這些脈衝參數値僅是藉由特定 的舉例而已，而其它的値係可被利用。 室10之封閉的容積12係透過一個可控閥32而被耦 接至一個真空泵34。一個氣體源36係透過一個質量流控 制器38而被耦接至室10。一個位在室10中的壓力感測器 44係提供一指示室壓力的信號至一個控制器46。該控制器 46係比較所感測到的室壓力與所要的壓力輸入，並且提供 一控制信號至閥32。該控制信號係控制閥32以便於將介 於該室壓力與所要的壓力之間的差異最小化。真空泵34、 閥32、壓力感測器44以及控制器46係構成一個閉迴路的 壓力控制系統。該壓力係典型地被控制在大約1毫拖耳 (mtoir)至大約500毫拖耳的範圍中，但並不限於此範圍。 氣體源36係供應一種含有用於植入到該工件中之所要的摻 雜物之可離子化的氣體。可離子化的氣體之例子係包含 BF3、N2 ' Ar、PF5以及B2H6。質量流控制器3S係調節氣 體被供應至該室10的速率。圖1中所示的組態係提供連續 的處理氣體流在固定的氣體流速率以及固定的壓力之下。 該壓力以及氣體流速率最好是被調節以提供可再現的結果 〇 在動作中，晶圓20係被定位在平台14之上。接著 ’該壓力控制系統、質量流控制器38以及氣體源36係產 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 線. 493200 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（I C ) 生所要的壓力以及氣體流速率在室i〇中。舉例而言，該室 10可以用BF3氣體運作在10 mtorr的壓力之下。該脈衝源 30係施加一連串的高電壓脈衝至該平台14，而因此施加至 晶圓20，使得電漿40形成在晶圓20與陽極24之間。如 此項技術中所知的’該電漿40係包含來自氣體源36之可 離子化的氣體的正離子。該電漿40係更包含一電漿鞘42 在平台14的附近。在該高電壓脈衝的期間出現在陽極24 與平台14之間的電場係加速來自於電漿40的正離子橫跨 電漿鞘42而朝向平台14以及該晶圓2〇。被加速的離子係 被植入到晶圓20以形成雜質材料的區域。 該脈衝電壓係被選擇以植入該些正離子至晶圓20中 所要的深度。脈衝的數目以及該脈衝持續期間係被選擇以 提供在晶圓20中雜質材料(該正離子)所要的劑量。每個脈 衝的電流是脈衝電壓、氣體壓力、氣體物種、以及該些電 極之任意可變的位置之函數。例如，該陰極至陽極的間隔 可以爲了不同的電壓而被調整。一個劑量處理器70係連接 到電流量測元件50以便於量測被累積到該目標晶圓20中 之正離子的劑量。在一種系統中，該些量測元件50係爲法 拉第杯。如所知的，進入該法拉第杯的正離子係在附接到 該杯的電路中產生電流。該電流係爲每個單位時間所接收 的正離子數目、或是離子電流的指示。 爲了提供一種PLAD系統以及方法，其中該摻雜物 的物種係在低的能量之下被植入到該目標晶圓之中，因此 本發明係將該電漿激弧的功能與該離子植入的功能分開。 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) d裝 訂· 線· 493200 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（t丨） 這些的功能的分開維持前述的該PLAD方法優於該Psn之 優點，同時提供額外的優點’其包含在非常低能量之下植 入的能力以及個別地控制該電漿激弧脈衝以及該植入脈衝 的參數之能力。 根據本發明之第一實施例的電漿摻雜系統係顯示在 圖2之中。一個電漿源陰極200係被耦接至該高電壓脈衝 源30的輸出。該目標晶圓20係被定位在一個植入陰極 202之上、與該電漿源陰極200分開。類似於習知的系統 之先前的說明，該晶圓20係與植入陰極202在電氣接觸之 下。 一個包含串聯的電阻器R1與R2之分壓網路係連接 在該脈衝源30的輸出以及一個參考電壓VREF之間。該參 考電壓係典型地爲接地，儘管其它的電位可以依據應用而 加以利用。該植入陰極202係電氣地耦接至一個介於電阻 器R1與R2之間的節點A。 一個被施加至該電漿源陰極200的電漿激弧電壓脈 衝Vplas係足夠來激弧一電漿，並且來維持該電漿長達該脈 衝的持續期間。一個在該植入陰極202之上的植入電壓脈 衝Vimp係具有一被選擇來產生所要的植入深度之振幅。被 施加至該植入陰極202的植入電壓脈衝Vimp的振幅係定義 如下： Vimp = ( R2/(R1 + R2)(VpIas - (Iimp * R])) 其中Vplas是由該高電壓脈衝源30所產生的電壓，而 Lmp是被供應至該植入陰極202的電流。該電壓Vplas至該 13 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) «裝 1SJ. --線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） 493200 A7 ___B7_ 五、發明說明（Q) 植入電壓vimp之電壓比例可以在1 : 1至10 : 1的範圍內 或是更大的。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 電阻器R1與R2中之一或是兩者可以是可變電阻器 。可變電阻器的利用係容許在設定該植入陰極202之上的 植入電壓Vimp之振幅上有彈性。被施加至該植入陰極202 之電壓脈衝振幅可以被調整至任意所要的値。於是，該植 入深度可以仔細地加以選擇。被施加至該植入陰極的電壓 係容許植入電壓小於激弧該電漿所需的電壓，包含低於該 Paschen曲線的電壓。 *線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以上係描述一種系統，其中電漿摻雜可以被執行在 低於500伏特的電壓下。在一項由本發明人所進行的試驗 ，其中爲矽(Si)晶圓以及在200毫拖的壓力下之氮(N2)與一 個大約700伏特之具有20微秒的脈衝寬度之激弧電壓脈衝 之下，離子係於大約375伏特的植入電壓之下，被植入在 該矽晶圓之中。電阻器R1大約是4.27k歐姆而電阻器R2 是6.22k歐姆。前述的値僅是藉由舉例而已，並且不是打 算來限制之用。此外，本發明已經用低至88伏特之植入電 壓，亦即，該植入陰極之上的電壓來加以運作，可預期本 發明將可運作在更低的電壓之下。 該植入陰極202在機械上地被配置，因而該目標晶 圓20係暴露至電漿40。晶圓20至電漿40之暴露應該是 在晶圓20的表面上相當均勻，以確保均勻的離子植入。 在圖2的實施例中，該植入陰極202係被耦接至一 個包含電阻器R1與R2的分壓網路。因此，該植入電壓脈 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493200 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（A ) 衝Vimp的振幅是該電漿電壓脈衝vplas的振幅之函數’並且 係由R1與R2的値加以決定。然而，該等脈衝的開始與結 束的時序是相同的。此可能對於植入均勻性具有不利的影 響。此外，該植入電壓Vimp將一直小於該激弧電壓Vplas。 因此，最大的植入電壓係由Vplas所限制。這些議題並不存 在於本發明之第二實施例，其中該植入電壓脈衝Vimp以及 該激弧電壓脈衝Vplas係個別地被產生。 如圖3中所示，兩個高電壓脈衝源30、30’係被分別 耦合至該植入陰極202以及該電漿源陰極200。類似於先 前的實施例，該晶圓20係被設置在該植入陰極202之上。 該高電壓脈衝源30’係輸出一個用於激弧該電漿40的激弧 電壓脈衝Vplas。其它的高電壓脈衝源30係輸出一個用於 在該晶圓20之上建立一個植入電壓的植入電壓脈衝Vimp。 在動作中，該電漿40是藉由該激弧電壓脈衝Vplas被 啓動，並且在該激弧脈衝的持續期間中被維持。該電漿密 度是藉由該激弧電壓脈衝Vplas而被控制，該激弧電壓脈衝 Vplas係與該植入電壓脈衝Vimp無關。每個脈衝的參數，包 含振幅與脈衝寬度，都可以個別地控制。此外，該等脈衝 之相對的時序可以被控制。該植入電壓脈衝Vimp可以在該 電漿激弧電壓脈衝Vplas被施加之後一段預定的時間才開始 ，並且可以在該電漿激弧電壓脈衝Vplas的結束之前就結束 。於是，在該電漿中的穩定度之最初的不穩定係被避免， 並且該植入均勻性係被改善。在另一種組態中，脈衝可以 被設定來同時發生，類似於上述具有電阻性網路的實施例 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - --線· 493200 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（A ) 之動作。此外，該植入電壓脈衝vimp可以在該激弧電壓脈 衝Vplas之前就開始，而在該激弧電壓脈衝vplas後才結束。 該植入電壓脈衝vimp可以在該激弧電壓脈衝vpUs已經結束 之後才發生。在後者的組態中，該植入電壓脈衝vimp係運 作在“餘暉”之下，由於在該激弧電壓脈衝Vplas被關斷之後 短暫的時間，該電漿仍然在該室中。此外，該植入電壓脈 衝Vimp的振幅可以被調整爲等於、大於或是小於該激弧電 壓脈衝vplas。本發明人已經證實在100毫安培的電流之下 ，BF3的88伏特植入到一個6英吋的晶圓。 介於該電漿激弧電壓脈衝Vplas與該植入電壓脈衝 Vimp之間的時序關係，以及它們分別的持續期間以及振幅 係依據所要的特定結果以及應用而定。各種的參數必須是 被視爲包含（但不限於)該陰極表面材料、被使用之特定的 氣體、自該陰極至該陽極的距離、以及所要的植入深度。 如圖4A中所示，該電漿激弧電壓脈衝Vplas具有振 幅Vp以及Tp的持續期間。在一實施例中，如圖4B中所示 ，一個植入電壓脈衝Vimpl係大致上與該激弧電壓脈衝 Vplas同時發生的，因此具有Tp的脈衝寬度。然而，該植入 電壓振幅V!可以被設定爲等於、大於或是小於該電漿電壓 脈衝振幅Vp。 或者是，如圖4C中所示，一個植入電壓脈衝Vimp2 的開始係從該激弧電壓脈衝Vplas的開始被延遲時間。 該植入電壓脈衝Vimp具有脈衝寬度1，其係在該激弧電壓 脈衝Vplas的結束之前就結束。如以上論述的，激弧電 16 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 言 Γ 幺v> 良 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493200 A7 B7 五、發明說明（6) 壓脈衝與植入電壓脈衝之間其它的時序關係雖然未顯示在 時序圖中，但也是在本發明的範疇內。 介於該激弧電壓脈衝vplas與該植入電壓脈衝Vimp之 間定時的關係是藉由一個被連接到該等高電壓脈衝源30、 30’兩者的同步化模組82所建立的。該同步化模組82可包 含兩個脈衝信號產生器（未顯示），其係分別輸出同步化的 時序信號至該等高電壓脈衝源。脈衝信號產生器是該技術 中眾所週知的，並且可從許多不同的製造商獲得。這些產 生器係被配置來建立該等高電壓脈衝源之間定時的關係， 於是建立了介於Vplas與Vimp之間定時的關係。 本發明已經在利用平行的板陽極與陰極之PLAD系 統的動作中被描述。各種的陰極/植入陰極的幾何形狀也都 可以被利用。 本發明第一種替代的組態係利用一個中空陰極。被 利用在PLAD系統中的中空陰極係被描述在該共同擁有並 且共同申請的申請案、與本發明同一日提出申請、代理人 文件號碼V0077/7084中所描述，其內容係以其全體地被納 入於此。 如圖5中所示，該陽極24係被設置相對於植入陰極 202。該陽極24與植入陰極202係被配置爲彼此大致上平 行的。一個中空圓柱形陰極300係被設置在該陽極24與該 植入陰極202之間的容積周圍。 在·本發明之第二種替代的組態中，如圖6中所示， 該陽極24以及該植入陰極202係被設置彼此大致上平行的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .' -丨線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 493200 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（士） ，並且係彼此被間隔開。一個矩形或是方形的中空陰極 300’係被設置在該陽極24與該植入陰極202之間的容積周 圍。 一個其中該等中空陰極300、300’以橫截面顯示的槪 要方塊圖係顯示在圖7之中。該陽極24被電氣地耦接至一 個參考電壓端子，典型地接地，而該中空陰極300或是 300’被電氣地耦接至該脈衝源30的輸出，以接收該激弧電 壓脈衝Vplas。該陽極參考電位可以不是接地，爲了將電漿 密度與均勻性最佳化。該植入陰極202係從如以上所述的 包含電阻器R1與R2之電阻器網路來接收該植入電壓脈衝 V_ 〇 或者是，如圖8中所示，兩個高電壓脈衝源30、30, 可以分別耦接至該植入陰極202並且耦接至該中空陰極 300(或是300〇。該系統的動作係相同於相關於圖3之上述 的動作。 雖然已經加以顯示並且描述目前被認爲是本發明之 較佳實施例，但是明顯地對於熟習此項技術者而言各種的 變化以及修改可以在不脫離由所附的申請專利範圍所界定 的本發明之範疇下加以做成。 18 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •線' 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 493200 A8 毁 D8 t、申請專利範圍 1. 一種用以在一脈衝的電漿摻雜系統中植入離子在一個目 標中之方法，該方法係包括： 提供一個激弧電壓脈衝Vplas至一種可離子化的氣體 以產生用於植入的離子；並且 提供一個植入電壓脈衝vimp至該目標，以植入離子 到該目標之中， 其中該植入電壓脈衝vimp與該激弧電壓脈衝vplas係 處於一種彼此爲定時的關係並且具有一或多個不同的參數 〇 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其更包括： 耦接該激弧電壓脈衝Vplas至一個電漿激弧陰極；並 且 耦接該植入電壓脈衝Vimp至一個其上該目標被安裝 的植入陰極。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該激弧電壓脈衝 Vplas以及該植入電壓脈衝Vimp係分別藉由第一與第二高電 壓脈衝源而被提供。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 該植入電壓脈衝Vimp係爲該激弧電壓脈衝Vplas之函 數。 5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中： 該植入電壓脈衝Vimp的振幅係小於該激弧電壓脈衝 vplad9振幅。 6. 如申請專利範圍第4項之方法，其更包括： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493200 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 耦接該激弧電壓脈衝至一個電阻性的網路，該電阻 性的網路係包括一個第一電阻器R1以及一個第二電阻器 R2串聯在該激弧電壓脈衝與一個參考電壓之間， 其中該植入電壓Vimp係爲橫跨在該第二電阻器R2的 電壓以及由該目標所吸入的植入電流limp之函數。 7. 如申請專利範圍第4項之方法，其中： Vimp = (R2/(Rl+R2))(Vimp - (Iimp * R1))。 8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中： 該植入電壓脈衝Vimp係大致上與該激弧電壓脈衝 ^^^爲同時發生的。 9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中： 該植入電壓脈衝Vimp係在該激弧電壓脈衝Vplas的開 始之後才開始，並且在該激弧電壓脈衝Vplas的結束之前就 結束。 _ 10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該植入電壓脈衝 Vimp具有一個電壓振幅不同於該激弧電壓脈衝vplas的電壓 振幅。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 .11.如申請專利範圍第1項之方法，其中該植入電壓脈衝 Vimp具有一個電壓振幅大致相同於該激弧電壓脈衝vplas的 電壓振幅。 12. 如申請專利範圍第1項之方法，其更包括： 耦接一個分壓網路至該激弧電壓脈衝Vplas;並且 從該分壓網路產生該植入電壓脈衝Vimp。 13. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該植入電壓脈衝 2 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐) 493200 A8 B8 C8 D8 ____ 六、申請專利範圍 Vimp以及該激弧電壓脈衝vplas係在時間上彼此至少部分重 疊° M.如申請專利範圍第1項之方法，其該植入電壓脈衝Vimp 係在該激弧電壓脈衝Vplas已經結束之後才發生。 15. —種用於植入離子到一個目標之中的脈衝的電漿摻雜系 統，該系統係包括： 用於提供一個激弧電壓脈衝Vplas至一種可離子化的 氣體以產生用於植入的離子之機構； 用於提供一個植入電壓脈衝Vimp至該目標以植入離 子到該目標之中之機構；以及 用於控制該植入電壓脈衝vimp以及該激弧電壓脈衝 Vplas之間的一種定時的關係，並且用於控制一或多個不同 的參數之機構。 16. 如申請專利範圍第15項之系統，其中： 該用於提供該激弧電壓脈衝Vplas之機構係包括一個 電漿激弧陰極；並且 該用於提供該植入電壓脈衝Vimp之機構係包括一個 其上該目標被安裝的植入陰極。 經濟部智慧財產局員工消费全作社印製 17. 如申請專利範圍第15項之系統，其中 該用於提供該激弧電壓脈衝Vplas之機構係包括一個 第一高電壓脈衝源； 該用於提供該植入電壓脈衝Vplas之機構係包括一個 第二高電壓脈衝源， 該系統更包括： 3 I紙張又^適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ~ 493200 A8 g ______ D8 六、申請專利範圍 用於在該等第一高電壓脈衝源以及該第二高電壓脈 衝源之間建立一種定時的關係之機構。 18·如申請專利範圍第15項之系統，其中： 該激弧電壓脈衝~Vplas係足夠來產生用於植入的離子 :並且 該植入電壓脈衝Vimp係足夠來植入該些離子到該目 標之中到達一個預定的表面深度。 19·如申請專利範圍第18項之系統，其中： 該用於提供該激弧電壓脈衝Vplas之機構係包括一個 第一高電壓脈衝源；並且 該用於提供該植入電壓脈衝Vimp之機構係包括一個 耦接來接收該激弧電壓脈衝Vplas的分壓網路。 20·如申請專利範圍第19項之系統，其中該分壓網路係包 fe . _ 一個具有第一與第二端子的第一電阻器R1，該第一 端子係耦接至該激弧電壓脈衝Vplas :以及 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一個具有第一與第二端子的第二電阻器R2，該第一 端子係耦接至一個參考電壓，並且該第二端子係在一個節 點處耦接至該第一電阻器R1的第二端子， 其中該目標係被耦接至該節點。 21. 如申請專利範圍第15項之系統，其中該植入電壓脈衝 Vimp以及該激弧電壓脈衝Vplas在時間上至少部分地彼此重 疊。 22. 如申請專利範圍第15項之系統，其中該植入電壓脈衝 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） 493200 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 Vimp係在該激弧電壓脈衝vplas已經結束之後才發生。 23. —種用於植入離子到一個目標中之脈衝的電漿摻雜裝置 ，該裝置係包括： 一個第一高電壓脈衝源，其係提供一個激弧電壓脈 衝Vplas至一種可離子化的氣體以產生用於植入的離子；以 及 一個第一元件，其係提供一個植入電壓脈衝Vimp至 該目標以植入離子到該目標之中， 其中該植入電壓脈衝Vimp以及激弧電壓脈衝Vplas係 處於一種彼此定時的關係下，並且具有一或多個不同的參 數。 24. 如申請專利範圍第23項之裝置，其中： 該第一高電壓脈衝源係被耦接至一個電漿激弧陰極 :並且 該第一元件係被耦接至一個其上該目標被安裝的植 入陰極。 25. 如申請專利範圍第23項之裝置，其中該第一元件係包 括： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一個分壓網路，其係耦接至該第一高電壓脈衝源的 輸出。 26. 如申請專利範圍第25項之裝置，其中該分壓網路係包 括： 一個具有第一與第二端子的第一電阻器R1，該第一 端子係耦接至該激弧電壓脈衝Vplas :以及 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) 493200 A8 d D8 六、申請專利範圍 一個具有第一與第二端子的第二電阻器R2，該第一 端子係耦接至一個參考電壓，並且該第二端子係在一個節 點處耦接至該第一電阻器R1的第二端子， 其中該目標係被耦接至該節點。 27·如申請專利範圍第23項之裝置，其更包括一個電漿源 陰極，其係耦接至該第一電壓脈衝源。 28. 如申請專利範圍第27項之裝置，其中該電漿源陰極係 包括一個中空陰極。 29. 如申請專利範圍第28項之裝置，其中該中空陰極係包 括圓形以及矩形橫截面中之一種。 30. 如申請專利範圍第23項之裝置，其中該第一元件係包 括一個第二高電壓脈衝源，其係提供該植入電壓脈衝Vimp 以及一個同步化元件，其係耦接至該第一與第二高電壓脈 衝源，以控制介於該等植入以及激弧電壓脈衝之間定時的 關係。 31·如申請專利範圍第3〇項之裝置，其中： 該同步化兀件係運作以使得該等植入以及激弧電壓 脈衝大致上同時地發生。 一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 32·如申請專利範圍第3〇項之裝置，其中·· 該同步化元件係運作以使得該等植入以及激弧電壓 脈衝成爲該植入電壓脈衝Vimp在該激弧電壓脈衝vplas之後 才開始，並且在該激弧電壓脈衝Vplas之前就結束。 33_如申請專利範圍第23項之裝置，其中該植入電壓脈衝 Vimp以及該激弧電壓脈衝Vplas在時間上至少部分地彼此重 6 ^紙張瓦度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐] " ' 493200 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 疊。 34. 如申請專利範圍第23項之裝置，其中該植入電壓脈衝 Vimp係在該激弧電壓脈衝Vplas已經結束之後才發生。 35. —種用於植入離子到一個目標中之脈衝的電漿摻雜系統 ，該系統係包括： 一個真空室，其係內含一種可離子化的氣體； 一個陽極，其係耦接至一個參考電壓，該陽極係被 設置在該真空室之中； 一個電漿源陰極係被設置在該真空室中； 一個第一高電壓脈衝源，其係提供一個激弧電壓脈 衝Vplas至該電漿源陰極； 一個植入陰極，其係支撐該目標；以及 一個植入電壓脈衝源，其係供應一個植入電壓脈衝 Vimp至該植入陰極， 其中該植入電壓脈衝Vimp以及激弧電壓脈衝Vplas係 處於一種彼此定時的關係下，並且具有一或多個不同的參 數。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 36. 如申請專利範圍第35項之系統，其中該植入電壓脈衝 源係包括： 一個分壓網路，其係耦接至該激弧電壓脈衝源。 37. 如申請專利範圍第35項之系統，其中該植入電壓脈衝 源係包括： 一個第二高電壓脈衝源；以及 一個同步化元件，其係耦接至該等第一與第二高電 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493200 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 壓脈衝源，以控制介於該植入電壓脈衝vimp以及該激弧電 壓脈衝Vplas之間定時的關係。 38. 如申請專利範圍第37項之系統，其中： 該同步化元件係控制該等第一與第二高電壓脈衝源 ，使得該植入電壓脈衝Vimp以及該激弧電壓脈衝Vplas係爲 大致上同時發生的。 39. 如申請專利範圍第37項之系統，其中： 該同步化元件係控制該等第一與第二高電壓脈衝源 ，使得該植入電壓脈衝Vimp在該激弧電壓脈衝Vplas之後才 開始，並且在該激弧電壓脈衝Vplas之前就結束。 40. 如申請專利範圍第35項之系統，其中該植入電壓脈衝 Vimp以及該激弧電壓脈衝Vplas在時間上至少部分地彼此重 疊。 41. 如申請專利範圍第35項之系統，其中該植入電壓脈衝 Vimp係在該激弧電壓脈衝Vplas已經結束之後才發生。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）