用于限制充电效应的离子注入机电源制造技术

本发明专利技术涉及离子注入机的电源ＡＬＴ，包括：设置于衬底支承台ＰＰＳ和大地Ｅ之间的电发生器ＳＯＵ，以及同样设置于衬底支承台和大地之间的分流支路中的电容器ＣＤＳ。所述电容器ＣＤＳ的电容低于５纳法。本发明专利技术的目的还在于提供一种包括所述电源的离子注入机。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于限制充电效应(effet de charge)的离子注入机电源。本专利技术的领域是以等离子体浸没方式工作的离子注入机。因此，衬底的离子注入包括将所述衬底浸没于等离子体中，并使衬底极化而带上负电压，从几十伏到几十千伏不等(一般低于100千伏)，以形成一电场，所述电场能够朝所述衬底方向加速所述等离子体中的离子。所述离子的穿透深度由其加速能量确定。所述穿透深度一方面取决于施加在所述衬底上的电压，另一方面取决于所述离子和所述衬底各自的特性。注入的离子浓度取决于剂量和所述注入深度，所述剂量表示为每平方厘米的离子数。基于等离子体物理学方面的原因，施加所述电压几个纳秒后，在所述衬底周围生成了离子云(gaine ionique，离子鞘，离子壳层)。负责将所述离子朝所述衬底方向加速电势差存在于所述离子云的边缘。所述离子云随时间的增加遵循下述Child-Langmuir方程jc=49ϵ0(2eM)1/2V03/2S2]]>这里，jc电流密度ε0真空介电常数e离子电量M离子质量V0穿过离子云的势差S离子云的厚度通过规定所述电流密度等于单位时间穿过所述电子云边界的电量，并用ds/dt代表所述边界的移动速度dsdt=29S02U0S2]]>表达式中s0等于S0=(2ϵ0V0en0)1/2]]>其中，U0＝(2eV0/M)是所述离子的特征速度，n0是所述等离子体密度。所述离子云的厚度主要和所施加的电压、所述等离子体密度和所述离子质量相关。决定所述注入电流的所述等离子体的等效阻抗直接正比于所述离子云的厚度的平方。因此，当所述离子云增大时，所述注入电流很快衰减。过去一定时间之后，必须进行重新初始化(reinitialisation)。在实践中，当所述离子云达到腔室的壁，因此阻止了所述注入机制发挥作用时，这显得是必不可少的。为了重新初始化所述系统，几乎所有的离子注入机制造商切断所述衬底上的高电压，同时保持所述等离子体。因此，必须设置脉冲发生器来产生高电压脉冲。另外，所述注入要求尽可能稳定的加速能量，因此，应该满足下面的规范◆加压和减压的时间小于1微秒；◆脉冲产生时高电压的稳定性；◆极大的瞬时电流，1到300安；◆承受等离子体中的电弧的能力。所述等离子体浸没式离子注入具有一定的不足。首先，脉冲高电压供电很昂贵，经常是很脆弱的且直接决定完成的注入的品质。其次，所述等离子体在腔室中的连续存在造成了不良的副效应◆产生粒子，◆对衬底的加热效应，◆对腔室的侵蚀，产生对被处理的工件产生金属污染的风险，◆造成充电效应，这在微电子应用的情况下特别碍事。为了减小所述的副效应，VARIAN公司提出了一种脉冲等离子体方法名曰“PLAD”(对应英语词汇“等离子体掺杂”(PLAsmaDoping))。所述方法是在ElsevierScience B.V出版的杂志《表面与涂层技术》n°156(2002)《第六届国际等离子体离子注入专题会议文集(PBII-2001)，Grenoble，法国，6月25-28日，2001》(Surface andCoatings Technology n°156(2002)″Proceedings of the VlthInternational Workshop on Plasma-Based Ion Implantation(PBII-2001)，Grenoble，France，25-28 June，2001″)的两篇文章中介绍的◆S.B.Felch等人“用于制造超浅结的等离子体掺杂”(S.B.Felchet al.″Plasma doping for the fabrication of ultra shallowjunctions″)，229-236页；◆D.Lenoble等人“用等离子体掺杂制造先进晶体管”(，D.Lenoble et al.″The fabrication of advanced transistors with plasmadoping″)，262-266页。该方法也涉及用脉冲高电压使所述衬底极化。然而，所述衬底和与之相对的接地电极间产生的电场可以使所述等离子体脉动。所述衬底周围的电场线(场力线，电力线)可以完成所述离子的加速和注入。在该方法中，所述脉冲等离子体一方面可以避免部分前述的副效应，但与高电压脉冲发生器的使用相关的限制仍然存在。而且，所述等离子体的特性不能和所述极化电压分离。为此，所述机器的通用性很差其加速电压范围小，且总是难以注入弱等离子体化(peu plasmagène)的核素。另外一方面，文献US 5558718给出了一种脉冲等离子体离子注入设备和方法。所述离子注入设备没有高电压脉冲发生器。其使用脉冲等离子体源以及产生用于使靶极化的恒定电压的能量发生器。在使用需要大电流的大尺寸靶的情况下，包含大电容的电容器和与之串联的电阻的分流支路(branche de deviation)和所述能量发生器并联安装，因为施加于所述靶的电压在所述注入阶段尽可能稳定是很重要的。首先，所述注入产生的大的离子流量造成了所述衬底的绝缘区(表面氧化物、表面上的绝缘淀积层、淀积的聚合物比如光刻用树脂)上正电荷的累积。这种现象在微电子领域是特别尖锐的问题。所述电荷累积导致了所述绝缘区电势不受控制地增加。当这样的绝缘区和所述衬底的导电区之间的电势差达到临界阈值时，会生成电弧，所述电弧造成了所述衬底的局部损坏。当所述衬底位于没有强电场的位置时，传统的所谓强电流注入机与所述电荷累积相关的问题已经找到了解决方案。在这种情况下，可以使用电子枪以中和注入的离子流造成的正电荷。然而，如果所述衬底通过负的高电压极化，所述解决方案是不可行的。而且，电子枪将是金属污染源。因此，本专利技术的首要目标在于限制脉冲等离子体式注入机的充电效应。根据所述首要目标，离子注入机的电源包括一设置于衬底支承台和大地之间的电发生器，还包括在同样设置于衬底支承台和大地之间分流支路上的电容器；而且，所述电容器的电容小于5纳法。照这样实现供电以限制所述充电效应。事实上，所述电容器CDS的电容很小，因此其两端的电压在放电时逐渐趋于零。其次，所述能量发生器耗能大，其必须设计得适应所述待电离的靶的体积，且所述分流支路的时间常数必须大于所述等离子体源发出的脉冲的宽度。因此，本专利技术的第二个目标在于改善所述情况。根据所述第二个目标，所述分流支路简化为所述电容器。去掉所述造成上述限制的电阻。根据第一种实施方式，所述发生器是电压发生器，所述电源包括与之相串联的负载阻抗。优选地，所述负载阻抗是介于200和2000千欧之间的电阻。有利地是，所述发生器提供的电压介于-100和-10000伏之间。根据所述电源的第二种实施方式，所述发生器是电流发生器。有利地是，所述发生器提供的电压介于-100和-100000伏之间。本专利技术优先地适用于离子注入机，所述离子注入机包括如上详细说明的电源和脉冲等离子体源，所述注入机还包括使所述脉冲等离子体源发出的等离子体脉冲宽度介于20微秒和5000微秒之间的装置。当所述电源的发生器是电流发生器时，期望所述注入机包括在等离子体脉冲期间抑制所述发生器的装置。不管采用何种发生器，根据一本文档来自技高网...

【技术保护点】
离子注入机ＩＭＰ的电源ＡＬＴ、ＡＬＴｉ、ＡＬＴｊ，包括设置于衬底支承台ＰＰＳ和大地Ｅ之间的电发生器ＳＯＵ，以及同样设置于所述衬底支承台ＰＰＳ和大地Ｅ之间的分流支路中的电容器ＣＤＳ，其特征在于，所述电容器ＣＤＳ的电容小于５纳法。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR 2004-6-16 04064951.离子注入机IMP的电源ALT、ALTi、ALTj，包括设置于衬底支承台PPS和大地E之间的电发生器SOU，以及同样设置于所述衬底支承台PPS和大地E之间的分流支路中的电容器CDS，其特征在于，所述电容器CDS的电容小于5纳法。2.按照权利要求1所述的电源，其特征在于，所述分流支路简化为所述电容器CDS。3.按照权利要求1或2所述的电源，其特征在于，所述电发生器是电压发生器ALTi，所述电源包括与所述电压发生器相串联的负载阻抗Z。4.按照权利要求3所述的电源，其特征在于，所述负载阻抗Z为介于200和2000千欧之间的电阻。5.按照前述权利要求3或4所述的电源，其特征在于，所述发生器ALTi提供的电压介于-100和-10000伏之间。6.按照权利要求1或2所述的电源，其特征在于，所述电发生器是电流发生器ALTj。7. 按照权利要求6所述的电源，其特征在于，所述发生器ALTj提供的电压介于-100和-100000伏之间。8.离子注入机，包括根据权利要求1到5之一所述的电源和脉冲等离子体源ALP，其特征在于，其包括使所...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克托瑞格罗萨，吉勒斯马修，
申请(专利权)人：离子射线服务公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]