專利名稱：一種等離子體浸沒注入電極結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子體浸沒注入技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種等離子體浸沒注入電極結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
等離子體浸沒注入(plasmaimmersion ion implantation, PIII)是一種將基片直接浸沒在等離子中，在注入偏置電壓的作用下，離子被加速并注入到基片中的技術(shù)，Pm廣泛應(yīng)用于材料的表面改性和半導(dǎo)體領(lǐng)域，如半導(dǎo)體領(lǐng)域中的超淺結(jié)的制備和SOI結(jié)構(gòu)的制備等。等離子體浸沒注入具有很多優(yōu)點:如設(shè)備相對簡單，注入成本低；等離子體浸沒注入為非掃描式摻雜，可實現(xiàn)大面積基片的同時注入，注入效率高；能實現(xiàn)三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)工件的摻雜；等離子體浸沒離子注入能量無理論限制，能實現(xiàn)高劑量、低能量離子摻雜等。等離子體浸沒注入的均勻性是衡量注入質(zhì)量的主要參數(shù)指標(biāo)。等離子體浸沒注入時，基片臺周邊存在邊緣效應(yīng)，即注入時由于電場分布等因素使得基片邊緣處注入劑量較低，而基片中心處注入劑量較高，這就造成注入的不均勻性。隨著半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展，預(yù)處理基片的面積越來越大，如基片面積從4英寸增加到8英寸繼而增加到現(xiàn)在的12英寸，這就使得上述注入不均勻性的問題越來越突出，如何在大面積基片實現(xiàn)均勻注入的問題亟待解決。等離子體浸沒注入還存在一個問題就是注入電極邊緣部分直接暴露在等離子體中，注入時離子會轟擊裸露的電極從而造成注入污染，因此一種優(yōu)化的注入電極結(jié)構(gòu)的設(shè)計就至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種等離子體浸沒注入電極結(jié)構(gòu)，能夠明顯降低注入時的邊緣效應(yīng)，從而增加注入均勻性。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:—種等離子體浸沒注入電極結(jié)構(gòu)，由內(nèi)到外依次包括注入電極、絕緣層和屏蔽層，所述注入電極與提供偏置電壓的偏置電源連接，所述絕緣層用于所述注入電極和所述屏蔽層的隔離和絕緣，所述屏蔽層接地。上述方案中，所述注入電極的中心設(shè)有氦氣冷卻系統(tǒng)。上述方案中，所述注入電極內(nèi)部設(shè)有水冷卻系統(tǒng)，所述水冷卻系統(tǒng)設(shè)置在所述氦氣冷卻系統(tǒng)的外部。上述方案中，所述注入電極的頂部面積大于預(yù)處理基片的面積。 上述方案中，所述注入電極的頂部設(shè)有凹槽，用于放置預(yù)處理基片。上述方案中，所述注入電極的材質(zhì)為鋁。上述方案中，所述屏蔽層的材質(zhì)為鋁。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案產(chǎn)生的有益效果如下:
本發(fā)明采用的電極結(jié)構(gòu)能夠明顯降低注入時的邊緣效應(yīng)，從而增加注入均勻性，同時減小注入時的濺射污染。


圖1為本發(fā)明實施例提供的等離子體浸沒注入電極結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖1所示，本實施例提供了一種等離子體浸沒注入電極結(jié)構(gòu)，由內(nèi)到外依次包括注入電極103、絕緣層104和屏蔽層105，注入電極103與提供偏置電壓的偏置電源連接，注入電極103的材質(zhì)為鋁，以降低注入時的濺射污染。絕緣層104用于注入電極和屏蔽層的隔離和絕緣。屏蔽層105位于整個電極結(jié)構(gòu)的最外層，材料為鋁，屏蔽層105接地，用于注入時注入電極103的屏蔽，減小注入時的濺射污染。注入電極103的中心設(shè)有氦氣冷卻系統(tǒng)101，用于將注入過程基片201產(chǎn)生的熱量及時輸運(yùn)到注入電極103上。注入電極103內(nèi)部設(shè)有水冷卻系統(tǒng)102，水冷卻系統(tǒng)102設(shè)置在氦氣冷卻系統(tǒng)101的外部，用于整個注入電極103的冷卻，從而為注入提供恒定的溫度。注入電極103的頂部面積大于預(yù)處理基片的面積，從而減小基片臺的邊緣效應(yīng)提高注入均勻性。注入電極103的頂部設(shè)有凹槽，用于放置預(yù)處理基片。注入電極103表面放置基片部分的高度略低其周邊處，可起到固定硅片的作用。本發(fā)明實施例在注入時，通入循環(huán)的氦氣能夠把基片上產(chǎn)生的熱量迅速及時地輸運(yùn)到注入電極上；通入循環(huán)水將注入電極多余的熱量帶走，以保持注入電極溫度的恒定。注入電極的熱量主要來源于兩個部分，一部分是離子轟擊裸露電極直接產(chǎn)生的熱量，一部分是離子轟擊基片時經(jīng)氦氣傳輸?shù)阶⑷腚姌O的熱量。采用本發(fā)明提供的等離子注入電極既能提高注入的均勻性，又能降低注入的濺射污染，從而提高注入的質(zhì)量。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種等離子體浸沒注入電極結(jié)構(gòu)，其特征在于:由內(nèi)到外依次包括注入電極、絕緣層和屏蔽層，所述注入電極與提供偏置電壓的偏置電源連接，所述絕緣層用于所述注入電極和所述屏蔽層的隔離和絕緣，所述屏蔽層接地。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體浸沒注入電極結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述注入電極的中心設(shè)有氦氣冷卻系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求2所述的等離子體浸沒注入電極結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述注入電極內(nèi)部設(shè)有水冷卻系統(tǒng)，所述水冷卻系統(tǒng)設(shè)置在所述氦氣冷卻系統(tǒng)的外部。
4.如權(quán)利要求1所述的等離子體浸沒注入電極結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述注入電極的頂部面積大于預(yù)處理基片的面積。
5.如權(quán)利要求1所述的等離子體浸沒注入電極結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述注入電極的頂部設(shè)有凹槽，用于放置預(yù)處理基片。
6.如權(quán)利要求1所述的等離子體浸沒注入電極結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述注入電極的材質(zhì)為招。
7.如權(quán)利要求1所述的等離子體浸沒注入電極結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述屏蔽層的材質(zhì)為招。
全文摘要
本發(fā)明涉及等離子體浸沒注入技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種等離子體浸沒注入電極結(jié)構(gòu)。所述等離子體浸沒注入電極結(jié)構(gòu)，由內(nèi)到外依次包括注入電極、絕緣層和屏蔽層，所述注入電極與提供偏置電壓的偏置電源連接，所述絕緣層用于所述注入電極和所述屏蔽層的隔離和絕緣，所述屏蔽層接地。本發(fā)明采用的電極結(jié)構(gòu)能夠明顯降低注入時的邊緣效應(yīng)，從而增加注入均勻性，同時減小注入時的濺射污染。
文檔編號H01J37/32GK103165377SQ201110412530
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者劉杰, 屈芙蓉, 李超波, 夏洋 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所