TWI754093B - 用於半導體離子佈植的裝置以及在離子佈植過程中產生離子的方法 - Google Patents
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Abstract
一種裝置包含游離腔以及至少部分設置於游離腔內的電子源裝置。游離腔用以接受至少一化學物質，且提供具有游離化的化學物質的電漿。電子源裝置包含至少一絲極以及陰極，絲極用以產生電子，陰極用以當來自絲極的電子打到陰極後表面時，從前表面發出二次電子。陰極的前表面朝游離腔內凸出。
Description
本揭露是關於半導體製程。更具體而言，本揭露的標的是關於離子束源，其用於半導體製程中的半導體離子佈植設備。
離子佈植常用於摻雜半導體材料，其能精準控制深度與摻雜物濃度。離子佈植機通常包含離子源、離子束傳送光學器件以及製程腔，離子源用於產生離子束，離子束傳送光學器件用以加速離子束，在製程腔中進行半導體晶圓上的離子佈植。離子大部分是帶正電的。在離子佈植的過程中，帶電的離子束撞擊到製程腔內的半導體晶圓，當摻雜離子擴散進入晶圓時，形成一經摻雜的半導體晶圓。
在此期間，半導體晶圓的尺寸逐漸提升，以提升生產能力並降低每個晶片的成本。舉例而言，在晶圓尺寸從300毫米至450毫米的轉換期間中，晶圓面積增加了125%。在超過兩倍尺寸的晶圓中，晶圓內(within wafer)
均勻度變得更難維持。
於部分實施方式中，裝置包含游離腔以及電子源裝置。游離腔用以接受至少一化學物質且提供一電漿，電漿包含至少一化學物質的離子。電子源裝置至少部分設置於游離腔內。電子源裝置包含至少一絲極以及陰極，絲極用以產生電子。陰極具有前表面以及後表面，且陰極用以當來自至少一絲極的電子打到陰極的後表面時，從前表面發射二次電子。陰極的該前表面朝游離腔內凸出，且該陰極的該後表面具有一部分相對該前表面且為凹形。
於部分實施方式中，提供一種用於半導體離子佈植的裝置。該裝置包含游離腔以及電子源裝置。游離腔包含至少一入口，用以接收至少一化學物質，其中該游離腔定義一孔徑，該孔徑用以提供一電漿，該電漿包含該至少一化學物質的離子。電子源裝置至少部分設置於該游離腔內。電子源裝置包含至少一絲極以及一陰極。絲極用以在加熱下產生複數個電子。陰極具有一前表面以及一後表面，且用以當來自該至少一絲極的該些電子打到該陰極的該後表面時，從該前表面發出複數個二次電子。該陰極的該前表面朝該游離腔內凸出，該陰極的該後表面具有一部分相對該前表面且為凹形，且該絲極具有一上部分，該上部分具有一彎延曲繞途徑，該彎延曲繞途徑對齊一凸表面。
於部分實施方式中，提供一種在離子佈植過程中產生離子的方法。該方法包含提供至少一化學物質至一游離腔；由至少一絲極在加熱下產生複數個電子；由一陰極產生複數個二次電子，其中該陰極具有一前表面以及一後表面，當來自該至少一絲極的該些電子打到該陰極的該後表面時，該些二次電子從該前表面發出，其中該陰極的該前表面位於游離腔內且為凸形，且該陰極的該後表面具有一部分相對該前表面且為凹形；以及游離化該至少一化學物質，以形成一電漿，其中該電漿包含該至少一化學物質的離子。
100:裝置
102:游離腔
102-1:第一牆
102-2:第二牆
104:入口
105:化學物質
106:孔徑
110:電子源裝置
112:陰極
112-1:前表面
112-2:後表面
112-3:上部件
112-4:下部件
112-5:螺紋
114:絲極
115:固定器件
116:導線
118-1:電源供應單元
118-2:直流供應器、電源供應單元
120-1:電子
120-2:二次電子
130:反射極
140:電子源裝置
142:陰極
142-1:前表面
142-2:後表面
142-3:上部件
142-4:中部件
142-5:螺紋
144:絲極
150:裝置
172:線
200:方法
202~210:步驟
Y1~Y6:樣品
X1:樣品
118-3:電源供應單元
從以下詳細敘述並搭配圖式檢閱，可理解本揭露的態樣。應注意到，多種特徵並未以產業上實務標準的比例繪製。事實上，為了清楚討論，多種特徵的尺寸可以任意地增加或減少。在說明書及圖式中，相似的標號代表相似的特徵。
圖1為部分實施方式中具有離子束源的示範裝置的剖面圖，其中離子束源包含具有平坦表面的陰極。
圖2A為圖1的示範裝置的絲極與陰極的放大圖。圖2B為圖1的示範裝置的陰極的立體示意圖。
圖2C與圖2D為圖1的示範裝置的絲極的立體示意圖。
圖3為部分實施方式中具有離子束源的示範裝置的剖面圖，其中離子束源包含具有表面曲率的陰極。
圖4A為圖3的示範裝置的陰極的放大圖。圖4B為圖3的示範裝置的陰極的立體圖。
圖5為圖3的示範裝置的一部分的剖面圖。
圖6為部分實施方式中用於圖3的示範裝置的一示範方法的流程圖。
圖7為部分實施方式中圖1的示範裝置的電漿分布的剖面圖。
圖8為部分實施方式中圖3的示範裝置的電漿分布的剖面圖。
圖9展現部分實施方式中圖3的示範裝置的使用壽命的改進。
本揭露以下提供多個不同的實施方式或實施例，以實施本揭露的不同特徵。以下描述元件及佈設的特定實施例，以簡化本揭露。這些當然僅為實施例而非意圖限制本揭露。舉例而言，以下敘述中，「在第二特徵上形成第一特徵」可包含第一與第二特徵直接接觸的實施方式，也可包含在第一與第二特徵之間有其他特徵，而使第一與第二特徵不直接接觸的實施方式。此外，在各種實施例中，本揭露可重複標號以及/或字母，以達到簡化並清楚說明的目的，此重複本身並不限定各種實施方式以及/或配置的關係。
更甚者，空間相對用語，例如「在...下面」、「低於」、「較低」、「在...上方」、「較高」等，可用以便於描述圖式中一元件或特徵與另一元件或特徵的關係。除了圖式中所繪示的方位之外，這些空間相對用語還意圖涵蓋
元件在使用或運作時的不同方位。這些裝置可被別樣地定向(轉90度或至其他方位)，且使用的這些空間相對用語可對應著同樣地解讀。
本揭露中，除非文中另有清楚的表述，否則單數型態「一」、「一」以及「該」包含多數型態，且某些用語的特定數值包含至少該特定數值。當數值藉由前述詞「大約」而以近似值表達時，可理解到，特定數值形成另一實施方式。如同此處提到，「大約X」(其中X是數值)較佳地指記載數值的±10%內的範圍。舉例而言，用字「大約8」較佳地指7.2至8.8內的範圍；再舉另一例，用字「大約8%」較佳地(但非總是)指7.2%至8.8%內的範圍。在這裡，所有的範圍是包含首尾且可組合的。舉例而言，記載範圍「1至5」應被解讀成包含範圍「1至4」、「1至3」、「1至2與4至5」、「1至3與5」、「2至5」等。此外，當正面提供一系列的選擇方案時，此系列可以被解讀成不包含其他選擇方案，例如專利申請範圍中的負面表述。舉例而言，記載範圍「1至5」可被解讀成不包含1、2、3、4或5其中任一個的情況；因此，記載範圍「1至5」可被解讀成範圍「1與3至5，而不含2」或僅「不含2」。任何正面表述的組件、元件、特性或步驟無論是作為替代選擇方案或分別獨立記載，本案有意讓專利申請範圍中可以簡單地排除這些組件、元件、特性或步驟。
離子束是在離子束源腔中產生，其中離子束包含摻雜物。首先，經由電流源加熱金屬(例如鎢)絲極，而使
金屬(例如鎢)絲極產生熱游離電子。絲極也可以被施以負偏壓。熱游離電子可以藉由偏壓電位加速，且撞擊到摻雜前驅物的分子，繼而產生包含摻雜離子的電漿。此包含摻雜離子的電漿可以用於半導體製程，例如離子佈值。
本揭露提供用於離子佈值的離子源的裝置以及在離子佈值過程中利用此裝置產生離子的方法。
為了簡單且清楚描述，以下的用語「二次電子」應被理解成涵蓋陰極發射的電子，其中在絲極發射出的電子達至陰極後，陰極發射上述電子。除非另有明確說明，否則用於游離化摻雜氣體的離子應被理解成涵蓋主要來自陰極的電子。
在圖1至圖5中，相似的物件以相似的標號表示，且為了簡要說明，提過的結構與相關圖式的描述不再重複。圖6中的方法介紹請參酌圖1至圖5中的示範結構。
參照圖1與圖2A至圖2D，在部分實施方式中，提供且使用裝置100。裝置100包含游離腔102以及電子源裝置110。電子源裝置110至少部分設置於游離腔102內。游離腔102用以接受至少一化學物質，例如摻雜氣體，且游離腔102提供包含游離化的化學物質的電漿。於部分實施方式中，游離腔102包含至少一入口104，用以接受該至少一化學物質105，例如摻雜氣體。游離腔也定義孔徑106，孔徑106提供包含游離化的化學物質的電漿一排出途徑。
該至少一入口104可以設置於游離腔102的側壁上或穿過游離腔102的側壁，且該至少一入口104是用以
供應至少一化學物質(例如摻雜氣體)至游離腔102。該至少一入口104可包含一或多個入口，取決於使用的化學物質型態。摻雜物的實施例包含但不限於BF3、PH3、AsH3以及任何其他適用於摻雜半導體晶圓的摻雜前驅物。用於摻雜氣體的起始材料是處於氣態、液態或固態。於部分實施方式中，固態的摻雜物在高溫(例如攝氏200度或更高)下蒸發，或者在高溫(例如攝氏800度或更高)下分解。摻雜物可以搭配載流氣體或反應氣體而引入。舉例而言，此載流氣體或反應氣體可包含，但不限於，氮、氬、氧以及氫。
電子源裝置110包含陰極112以及絲極114，絲極114用以在加熱或外加電場下，產生電子120-1。絲極114可以藉由施加電壓於其上而加熱。陰極112具有前表面112-1以及後表面112-2，且陰極112用以當來自至少一絲極114的電子120-1打到陰極112的後表面112-2時，從前表面112-1發射二次電子120-2。陰極112用以使二次電子120-2撞擊至少一化學物質105，以產生該包含至少一化學物質的離子的電漿。
如同圖1以及圖2A所述，於部分實施方式中，陰極112具有一平坦前表面112-1。參照圖2B，示範性的陰極112的形狀可為一中空柱體，且至少一絲極114位於其中。此示範性的陰極112可包含一部件或二部件，舉例而言，上部件112-3以及下部件112-4。下部件112-4可包含螺紋112-5。經由螺紋112-5，陰極112可以耦接或固定於游離腔102的側壁或鄰近游離腔102的固定器件上(參照圖
1)。參照圖2C與圖2D，絲極114可以是扭曲的，且絲極114具有上部分，該上部分具有一彎延曲繞途徑，該彎延曲繞途徑對齊陰極112的前表面112-1或後表面112-2所在的一平面。絲極114可經由固定器件115耦接游離腔102。陰極112與絲極皆可由耐火金屬(refractory metal)所形成，例如鎢。
參照圖1，陰極112、絲極114以及游離腔102可以經由導線116連接至一或多個電源供應單元，例如三個電源供應單元118-1、118-2以及118-3。電源供應單元118-1供應電壓以激發並加熱絲極114，而使絲極114發射電子120-1。電源供應單元118-3供應電壓至陰極112，而使陰極112在電子120-1打到陰極112的後表面112-2時，從前表面112-1發射二次電子120-2。於部分實施方式中，陰極112是受到直流供應器118-2的電位偏壓的，該偏壓電位是在1000伏特至3000伏特的範圍之內。舉例而言，於部分實施方式中，該電位是2000伏特。
電子源裝置110被裝在游離腔102的第一牆102-1內。反射極130可設置於相對於第一牆102-1以及磁鐵(未繪示)的第二牆102-2上。反射極130用以使來自陰極112的前表面112-1的二次電子120-2重複地以螺旋途徑傳遞，然後撞擊至少一化學物質105的分子。反射極130用以將電子限制於游離腔102內，並將電子反射回電子源裝置110。
可選擇性地將兩個磁鐵(未繪示)裝設於游離腔
102之外的兩端，且以一相同方向對齊反射極130以及電子源裝置110。磁鐵產生磁場，以使來自電子源裝置110的電子以一螺旋方向朝反射極130前進。磁鐵與反射極130用以使來自電子源裝置110的二次電子120-2重複地以螺旋途徑傳遞且有效率地撞擊摻雜分子，以產生包含游離化化學物質的電漿。摻雜分子經由游離化而形成電漿，其中電漿包含摻雜離子、自由基或其他物質。舉例而言，AsH3分子受到電子撞擊後產生離子，例如As+、As2 +以及AsH2 +。
參照圖2A，陰極112的前表面112-1是平坦的。來自絲極114的電子120-1以及來自陰極112的二次電子120-2可以以平行方向向前傳遞。相較於任何其他方向，形成的電漿在向前方向上可具有較高的游離度。因此，在游離腔102內的電漿可能具有相對有限的均勻度。
參照圖3至圖5，於部分實施方式中，提供另一示範的裝置150。此示範的裝置150與示範的裝置100在電子源裝置140(相對於前述的電子源裝置110)存在差異，其他部分相同。
參照圖3以及圖4A至圖4B，此裝置150包含游離腔102以及電子源裝置140。游離腔102用以接受至少一化學物質且提供包含游離化的化學物質的電漿，其包含至少一化學物質的離子。電子源裝置140至少部分設置於游離腔102內。電子源裝置140包含陰極142以及至少一絲極144，至少一絲極144用以在加熱或外加電場下，產生電子120-1。絲極144可以藉由施加電壓於其上而受熱。陰極142
具有前表面142-1以及後表面142-2，且陰極142用以當來自至少一絲極144的電子120-1打或撞到陰極142的後表面142-2時，從前表面142-1發射二次電子120-2。陰極142的前表面142-1是不平坦的。舉例而言，陰極142的前表面142-1朝游離腔102內凸出。陰極142的前表面142-1具有半球形。陰極142的後表面142-2具有凹形。於部分實施方式中，陰極142的形狀是具有半球形末端的中空柱體，且至少一絲極144位於其中。
陰極142用以使二次電子120-2撞擊至少一化學物質105，以產生包含游離化的化學物質的電漿。
如前所述，游離腔102包含至少一入口104，用以接收至少一化學物質105，例如摻雜氣體。該至少一入口104可以是一或多個入口，用於對應一或多個化學物質。於部分實施方式中，游離腔102定義106孔徑，孔徑106提供包含游離化的化學物質的電漿一排出途徑。
於部分實施方式中，陰極142的前表面142-1可具有任何適當形狀，例如半球形。陰極142的後表面142-2可具有凹形。絲極144可具有相似於圖2C與圖2D的絲極114的形狀，差別在於絲極144可能並非對齊一相同平面。於部分實施方式中，絲極144具有上部分，該上部分具有一彎延曲繞途徑，該彎延曲繞途徑對齊朝向陰極142之後表面142-2之凸表面。絲極144的整體形狀與配置可對應陰極142之後表面142-2的形狀。絲極144可不直接接觸陰極142。
參照圖4B，於部分實施方式中，陰極142的形狀是具有半球形末端的中空柱體，且至少一絲極144位於其中。陰極142可包含一部件或二部件，舉例而言，一個單一的部件具有上部分142-3、中部分142-4以及下部分，其中上部分142-3具有前表面142-1，下部分具有螺紋142-5(如同前述的螺紋112-5)。經由螺紋142-5，陰極142可以耦接或固定於游離腔102的側壁或鄰近游離腔102的固定器件上。
參照圖3與圖5，舉例而言，陰極142與絲極144可經由固定器件115耦接游離腔102。於部分實施方式中，電子源裝置140設置於游離腔102的第一牆102-1上或穿過游離腔102的第一牆102-1。陰極142的前表面142-1設置於游離腔102內。於部分實施方式中，電子源裝置140設置於游離腔102的側壁上。
陰極142以及至少一絲極144可由任何適當材料組成，例如耐火金屬(refractory metal)或合金。適當材料可例如，包含但不限於，鈮、鉬、鉭、鎢、錸、合金以及其任意組合。舉例而言，於部分實施方式中，陰極142以及至少一絲極144之其一或兩者包含鎢。於部分實施方式中，至少一絲極以及陰極皆由鎢所形成。
裝置150可更包含反射極130，反射極130設置於相對於第一牆102-1以及磁鐵(未繪示)的第二牆102-2上。反射極130用以使來自陰極142的前表面142-1的二次電子120-2重複地以螺旋途徑傳遞，然後撞擊至少一化學物
質105的分子。
本揭露也提供在離子佈值過程中使用如前述裝置150產生離子的方法200。參考圖6，此方法包含步驟202至210。在步驟202，提供至少一化學物質至游離腔102內。在步驟204，至少一絲極144在加熱或施加電場下產生電子120-1。絲極144可以藉由施加電壓於其上而加熱。在步驟206，如前所述，由陰極142產生二次電子120-2。當來自至少一絲極144的電子120-1打到陰極142的後表面時，從前表面發射二次電子。陰極142的前表面142-1位於游離腔102內且為凸形。在步驟208，游離化至少一化學物質，以形成包含具有游離化的化學物質的電漿，其包含至少一化學物質的離子。
於部分實施方式中，方法200更包含步驟210。在步驟210，取出游離腔102內的游離化的化學物質，以形成離子束。離子抽取裝置(未繪示)具有電極，用以根據電荷取出所需的摻雜離子。更可經由加速摻雜離子，形成離子束。此離子束用以在離子佈值系統中摻雜半導體晶圓。
於部分實施方式中，至少一化學物質包含摻雜氣體。電漿包含游離化的摻雜物，且是用以在半導體製程中進行離子佈值。游離腔102是用以在離子佈值的過程中提供離子。
對於離子佈值的過程而言，此具有電子源裝置140的裝置150能改進電漿的均勻度與效率，繼而提升整體的產量。參照圖7，因為大部分的二次離子120-2從平坦表
面出射且水平前進(如同圖2A所示)，圖1的裝置100在水平方向上比垂直方向(圖7的線172)上提供更高的游離度。相較之下，裝置150因為從具有曲率例如半球形(如圖4A所述)的前表面142-2出射二次離子120-2，在游離腔102內，裝置150提供所有方向均勻的高游離度。
圖1的裝置100(與圖7的裝置170相關聯)，因為用於加熱的有效表面相對較低，可能不是很有利於發射二次電子。因此，為了產生所需的離子束，根據瑞查森定律(Richardson’s Law)需要額外的準備工作：
其中J是發射電流密度，T是金屬的絕對溫度(K)，W是金屬的功函數，k是波茲曼常數，AG是一個參數。然而，額外的準備工作有可能會損毀陰極。在圖3的裝置150(與圖8的裝置180相關聯)中，因為不均勻(參照圖8的線182)，例如為半球型表面，用以產生二次離子的受熱表面大幅增加(例如大於20%)，可以大幅降低(例如至少15%)要產生相同所需的離子束所需的準備工作。
因為均勻的加熱以及改善的效率，圖3的裝置150相對於圖1的裝置100具有較長的使用壽命。參照圖9，樣品Y1至Y6具有大約13至17天的使用壽命，其中樣品Y1至Y6是圖1的示範樣品。然而，在同樣的條件下，樣品X1具有大約30天的使用壽命，其中樣品X1是圖3的示例。
本揭露提供具有用於離子佈值的離子源的裝置。在部分實施方式中，此裝置包含游離腔以及電子源裝
置。游離腔用以接受至少一化學物質，且提供具有游離化的化學物質的電漿，其中該電漿包含至少一化學物質的離子。電子源裝置至少部分設置於游離腔內。電子源裝置包含至少一絲極以及陰極，絲極用以在加熱或施加電壓下產生電子。陰極具有前表面以及後表面，且陰極用以當來自至少一絲極的電子打到陰極的後表面時，從前表面發射二次電子。陰極的前表面是不平坦的。舉例而言，陰極的前表面朝游離腔內凸出。陰極用以使二次電子撞擊至少一化學物質，以產生包含游離化的化學物質的電漿。
於部分實施方式中，游離腔包含至少一入口，用以接受該至少一化學物質，例如摻雜氣體。該至少一入口可以是一或多個入口，用於對應一或多個化學物質。於部分實施方式中，游離腔定義孔徑，孔徑提供包含游離化的化學物質的電漿一排出途徑。
於部分實施方式中，陰極用以使二次電子撞擊至少一化學物質，以產生包含至少一化學物質的離子的電漿。
於部分實施方式中，游離腔定義孔徑，孔徑提供電漿排出途徑。
於部分實施方式中，陰極的前表面可具有任何適當形狀，例如半球形。陰極的後表面可具有凹形。於部分實施方式中，絲極具有上部分，該上部分具有一彎延曲繞途徑，該彎延曲繞途徑對齊朝向陰極之後表面之凸表面。絲極的整體形狀與配置可對應陰極之後表面的形狀。絲極的可不
直接接觸陰極。於部分實施方式中，陰極的形狀是具有半球形末端的中空柱體，且至少一絲極位於其中。
至少一絲極以及陰極可由任何適當材料組成，例如耐火金屬(refractory metal)或合金。適當材料可例如，包含但不限於，鈮、鉬、鉭、鎢、錸、合金以及其任意組合。舉例而言，於部分實施方式中，陰極以及至少一絲極之其一或兩者包含鎢。
於部分實施方式中，陰極的形狀是具有半球形末端的中空柱體，且至少一絲極位於其中。
於部分實施方式中，電子源裝置設置於游離腔的第一牆上或穿過游離腔的第一牆。陰極的前表面設置於游離腔內。裝置可更包含反射極，反射極設置於相對於第一牆以及磁鐵(未繪示)的第二牆上。反射極用以使來自陰極的前表面的二次電子重複地以螺旋途徑傳遞，然後撞擊至少一化學物質的分子。
於部分實施方式中，裝置包含游離腔以及電子源裝置。游離腔包含至少一入口，用以接受該至少一化學物質。於部分實施方式中，游離腔也定義孔徑，孔徑用以提供包含游離化的化學物質的電漿。電子源裝置至少部分設置於游離腔內，其中該電子源裝置包含至少一絲極以及陰極。至少一絲極用以在加熱下產生電子。陰極具有前表面以及後表面，且用以當來自至少一絲極的電子打到陰極的後表面時，從前表面發出二次電子。陰極的前表面朝游離腔內凸出。舉例而言，陰極的前表面為半球形。陰極的後表面可具有凹
形。於部分實施方式中，陰極的形狀是具有半球形末端的中空柱體，且至少一絲極位於其中。於部分實施方式中，至少一絲極以及該陰極由鎢所形成。電子源裝置設置於游離腔的側壁上。
在另一態樣中，本揭露提供在離子佈值過程中產生離子的方法。此方法包含多個步驟，提供至少一化學物質至游離腔、至少一絲極在加熱或施加電場下產生電子、以及由陰極產生二次電子。陰極具有前表面以及後表面。當來自至少一絲極的電子打到陰極的後表面時，從前表面發射出二次電子。陰極的前表面位於游離腔內且為凸形。此方法更包含游離化至少一化學物質，以形成包含具有游離化的化學物質的電漿。
於部分實施方式中，此方法更包含取出游離腔內的游離化的化學物質(至少一化學物質的離子)，以形成離子束。於部分實施方式中，此至少一化學物質包含摻雜氣體。包含游離化的摻雜物的電漿是用以在半導體製程中進行離子佈值。
以上略述多個實施方式的特徵，以使該技術領域具有通常知識者能較佳地了解本揭露的態樣。該技術領域具有通常知識者應理解，他們可以此揭露為基礎，設計或調整其他製程或結構，以實現與此些實施方式相同的功效以及/或達到與此些實施方式相同的優點。該技術領域具有通常知識者應也理解，此相同的結構不脫離本揭露之精神和範圍內，且在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更
動、替換與變化。
102:游離腔
102-1:第一牆
104:入口
105:化學物質
106:孔徑
115:固定器件
116:導線
118-1:電源供應單元
118-2:直流供應器、電源供應單元
118-3:電源供應單元
120-2:二次電子
130:反射極
140:電子源裝置
142:陰極
144:絲極
150:裝置
Claims (10)
- 一種用於半導體離子佈植的裝置，包含：一游離腔，用以接受至少一化學物質且提供一電漿，其中該電漿包含該至少一化學物質的離子；以及一電子源裝置，至少部分設置於該游離腔內，其中該電子源裝置包含：至少一絲極，用以產生複數個電子；以及一陰極，具有一前表面以及一後表面，且用以當來自該至少一絲極的該些電子打到該陰極的該後表面時，從該前表面發出複數個二次電子，其中該陰極的該前表面朝該游離腔內凸出，且該陰極的該後表面具有一部分相對該前表面且為凹曲形。
- 如請求項1所述之裝置，其中該陰極用以使該些二次電子撞擊該至少一化學物質，以產生該包含該至少一化學物質的離子的電漿。
- 如請求項1所述之裝置，其中該陰極的該前表面具有一半球形。
- 如請求項1所述之裝置，其中該絲極具有一上部分，該上部分具有一彎延曲繞途徑，該彎延曲繞途徑對齊朝向該陰極之一後表面之一凸表面。
- 如請求項1所述之裝置，其中該電子源裝置是設置穿過於該游離腔的一第一牆，且該陰極的該前表面是位於該游離腔內。
- 如請求項5所述之裝置，更包含一反射極，設置於相對於該第一牆的一第二牆上，該反射極用以使來自該陰極的該前表面的該些二次電子重複地以螺旋途徑傳遞。
- 一種用於半導體離子佈植的裝置，包含：一游離腔，包含至少一入口，用以接收至少一化學物質，其中該游離腔定義一孔徑，該孔徑用以提供一電漿，該電漿包含該至少一化學物質的離子；以及一電子源裝置，至少部分設置於該游離腔內，其中該電子源裝置包含：至少一絲極，用以在加熱下產生複數個電子，以及一陰極，具有一前表面以及一後表面，且用以當來自該至少一絲極的該些電子打到該陰極的該後表面時，從該前表面發出複數個二次電子，其中該陰極的該前表面朝該游離腔內凸出，該陰極的該後表面具有一部分相對該前表面且為凹形，且該絲極具有一上部分，該上部分具有一彎延曲繞途徑，該彎延曲繞途徑排列對齊成一凸表面。
- 如請求項7所述之裝置，其中該陰極的形狀是具有一半球形末端的一中空柱體，且該至少一絲極位於其中。
- 一種在離子佈植過程中產生離子的方法， 包含：提供至少一化學物質至一游離腔；由至少一絲極在加熱下產生複數個電子；由一陰極產生複數個二次電子，其中該陰極具有一前表面以及一後表面，當來自該至少一絲極的該些電子打到該陰極的該後表面時，該些二次電子從該前表面發出，其中該陰極的該前表面位於游離腔內且為凸形，且該陰極的該後表面具有一部分相對該前表面且為凹曲形；以及游離化該至少一化學物質，以形成一電漿，其中該電漿包含該至少一化學物質的離子。
- 如請求項9所述之方法，更包含取出該游離腔內該至少一化學物質的離子，以形成一離子束。
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