图片简介:
一种装置包含游离腔以及至少部分设置于游离腔内的电子源装置。游离腔用以接受至少一化学物质，且提供具有游离化的化学物质的电浆。电子源装置包含至少一丝极以及阴极，丝极用以产生电子，阴极用以当来自丝极的电子打到阴极后表面时，从前表面发出二次电子。阴极的前表面朝游离腔内凸出。
技术要求
1.一种装置，其特征在于，包含：
一游离腔，用以接受至少一化学物质且提供一电浆，其中该电浆包含该至少一化学物质的离子；以及
一电子源装置，至少部分设置于该游离腔内，其中该电子源装置包含：至少一丝极，用以产生多个电子；以及
一阴极，具有一前表面以及一后表面，且用以当来自该至少一丝极的所述多个电子打到该阴极的该后表面时，从该前表面发出多个二次电子，其中该阴极的该前表面朝该游离腔内凸出。
技术说明书
用于半导体离子布植的装置技术领域
本揭露是关于半导体制程。更具体而言，本揭露的标的是关于离子束源，其用于半导体制程中的半导体离子布植设备。背景技术
离子布植常用于掺杂半导体材料，其能精准控制深度与掺杂物浓度。离子布植机通常包含离子源、离子束传送光学器件以及制程腔，离子源用于产生离子束，离子束传送光学器件用以加速离子束，在制程腔中进行半导体晶圆上的离子布植。离子大部分是带正电的。在离子布植的过程中，带电的离子束撞击到制程腔内的半导体晶圆，当掺杂离子扩散进入晶圆时，形成一经掺杂的半导体晶圆。
在此期间，半导体晶圆的尺寸逐渐提升，以提升生产能力并降低每个晶片的成本。举例而言，在晶圆尺寸从300毫米至450毫米的转换期间中，晶圆面积增加了125％。在超过两倍尺存的晶圆中，晶圆内(within wafer)均匀度变得更难维持。技术内容
于部分实施方式中，装置包含游离腔以及电子源装置。游离腔用以接受至少一化学物质且提供一电浆，电浆包含至少一化学物质的离子。电子源装置至少部分设置于游离腔内。电子源装置包含至少一丝极以及阴极，丝极用以产生电子。阴极具有前表面以及后表面，且阴极用以当来自至少一丝极的电子打到阴极的后表面时，从前表面发射二次电子。阴极的该前表面朝游离腔内凸出。附图说明
从以下详细叙述并搭配附图检阅，可理解本揭露的态样。应注意到，多种特征并未以产业上实务标准的比例绘制。事实上，为了清楚讨论，多种特征的尺寸可以任意地增加或减少。在说明书及附图中，相似的标号代表相似的特征。
图1为部分实施方式中具有离子束源的示范装置的剖面图，其中离子束源包含具有平坦表面的阴极；
图2A为图1的示范装置的丝极与阴极的放大图；图2B为图1的示范装置的阴极的立体示意图；图2C与图2D为图1的示范装置的丝极的立体示意图；
图3为部分实施方式中具有离子束源的示范装置的剖面图，其中离子束源包含具有表面曲率的阴极；
图4A为图3的示范装置的阴极的放大图；图4B为图3的示范装置的阴极的立体图；图5为图3的示范装置的一部分的剖面图；
图6为部分实施方式中用于图3的示范装置的一示范方法的流程图；图7为部分实施方式中图1的示范装置的电浆分布的剖面图；图8为部分实施方式中图3的示范装置的电浆分布的剖面图；图9展现部分实施方式中图3的示范装置的使用寿命的改进。具体实施方式
本揭露以下提供多个不同的实施方式或实施例，以实施本揭露的不同特征。以下描述元件及布设的特定实施例，以简化本揭露。这些当然仅为实施例而非意图限制本揭露。举例而言，以下叙述中，“在第二特征上形成第一特征”可包含第一与第二特征直接接触的实施方式，也可包含在第一与第二特征之间有其他特征，而使第一与第二特征不直接接触的实施方式。此外，在各种实施例中，本揭露可重复标号以及/或字母，以达到简化并清楚说明的目的，此重复本身并不限定各种实施方式以及/或配置的关系。
更甚者，空间相对用语，例如“在…下面”、“低于”、“较低”、“在…上方”、“较高”等，可用以便于描述附图中一元件或特征与另一元件或特征的关系。除了附图中所绘示的方位之外，这些空间相对用语还意图涵盖元件在使用或运作时的不同方位。这些装置可被别样地定向(转90度或至其他方位)，且使用的这些空间相对用语可对应着同样地解读。
本揭露中，除非文中另有清楚的表述，否则单数型态“一”、“一”以及“该”包含多数型态，且某些用语的特定数值包含至少该特定数值。当数值通过前述词“大约”而以近似值表达时，可理解到，特定数值形成另一实施方式。如同此处提到，“大约X”(其中X是数值)较佳地指记载数值的±10％内的范围。举例而言，用字“大约8”较佳地指7.2至8.8内的范围；再举另一例，用字“大约8％”较佳地(但非总是)指7.2％至8.8％内的范围。在这里，所有的范围是包含首尾且可组合的。举例而言，记载范围“1至5”应被解读成包含范围“1至4”、“1至3”、“1至2与4至5”、“1至3与5”、“2至5”等。此外，当正面提供一系列的选择方案时，此系列可以被解读成不包含其他选择方案，例如专利申请范围中的负面表述。举例而言，记载范围“1至5”可被解读成不包含1、2、3、4或5其中任一个的情况；因此，记载范围“1至5”可被解读成范围“1与3至5，而不含2”或仅“不含2”。任何正面表述的组件、元件、特性或步骤无论是作为替代选择方案或分别独立记载，本案有意让专利申请范围中可以简单地排除这些组件、元件、特性或步骤。
离子束是在离子束源腔中产生，其中离子束包含掺杂物。首先，经由电流源加热金属(例如钨)丝极，而使金属(例如钨)丝极产生热游离电子。丝极也可以被施以负偏压。热游离电子可以通过偏压电位加速，且撞击到掺杂前驱物的分子，继而产生包含掺杂离子的电浆。此包含掺杂离子的电浆可以用于半导体制程，例如离子布植。
本揭露提供用于离子布植的离子源的装置以及在离子布植过程中利用此装置产生离子的方法。
为了简单且清楚描述，以下的用语“二次电子”应被理解成涵盖阴极发射的电子，其中在丝极发射出的电子达至阴极后，阴极发射上述电子。除非另有明确说明，否则用于游离化掺杂气体的离子应被理解成涵盖主要来自阴极的电子。
在图1至图5中，相似的物件以相似的标号表示，且为了简要说明，提过的结构与相关附图的描述不再重复。图6中的方法介绍请参酌图1至图5中的示范结构。
参照图1与图2A至图2D，在部分实施方式中，提供且使用装置100。装置100包含游离腔102以及电子源装置110。电子源装置110至少部分设置于游离腔102内。游离腔102用以接受至少一化学物质，例如掺杂气体，且游离腔102提供包含游离化的化学物质的电浆。于部分实施方式中，游离腔102包含至少一入口104，用以接受该至少一化学物质105，例如掺杂气体。游离腔也定义孔径106，孔径106提供包含游离化的化学物质的电浆一排出途径。
该至少一入口104可以设置于游离腔102的侧壁上或穿过游离腔102的侧壁，且该至少一入口
104是用以供应至少一化学物质(例如掺杂气体)至游离腔102。该至少一入口104可包含一或多
个入口，取决于使用的化学物质型态。掺杂物的实施例包含但不限于BF3、PH3、AsH3以及任何其他适用于掺杂半导体晶圆的掺杂前驱物。用于掺杂气体的起始材料是处于气态、液态或固态。于部分实施方式中，固态的掺杂物在高温(例如摄氏200度或更高)下蒸发，或者在高温(例如摄氏800度或更高)下分解。掺杂物可以搭配载流气体或反应气体而引入。举例而言，此载流气体或反应气体可包含，但不限于，氮、氩、氧以及氢。
电子源装置110包含阴极112以及丝极114，丝极114用以在加热或外加电场下，产生电子120-
1。丝极114可以通过施加电压于其上而加热。阴极112具有前表面112-1以及后表面112-2，且
阴极112用以当来自至少一丝极114的电子120-1打到阴极112的后表面112-2时，从前表面112-1发射二次电子120-2。阴极112用以使二次电子120-2撞击至少一化学物质105，以产生该包含至少一化学物质的离子的电浆。
如同图1以及图2A所述，于部分实施方式中，阴极112具有一平坦前表面112-1。参照图2B，示范性的阴极112的形状可为一中空柱体，且至少一丝极114位于其中。此示范性的阴极112可包含一部件或二部件，举例而言，上部件112-3以及下部件112-4。下部件112-4可包含螺纹
112-5。经由螺纹112-5，阴极112可以耦接或固定于游离腔102的侧壁或邻近游离腔102的固定
器件上(参照图1)。参照图2C与图2D，丝极114可以是扭曲的，且丝极114具有上部分，该上部分具有一弯曲途径，该弯曲途径对齐阴极112的前表面112-1或后表面112-2所在的一平面。丝极114可经由固定器件115耦接游离腔102。阴极112与丝极皆可由耐火金属(refractory metal)所形成，例如钨。
参照图1，阴极112、丝极114以及游离腔102可以经由导线116连接至一或多个电源供应单元，例如三个电源供应单元118-1、118-2以及118-3。电源供应单元118-1供应电压以激发并加热丝极114，而使丝极114发射电子120-1。电源供应单元118-3供应电压至阴极112，而使阴极112在电子120-1打到阴极112的后表面112-2时，从前表面112-1发射二次电子120-2。于部分实施方式中，阴极112是受到直流供应器118-2的电位偏压的，该偏压电位是在1000伏特至3000伏特的范围之内。举例而言，于部分实施方式中，该电位是2000伏特。
用于半导体离子布植的设备的制作方法
