Электровакуумное устройство для легирования полупроводников путем имплантации быстрых атомных частиц

Электровакуумное устройство для легирования полупроводников путем имплантации быстрых атомных частиц

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЭЖКТРОВАКУУМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ПУТЕМ ИМПЛАНТАЦИИ БЫСТРЬК АТОМНЫХ ЧАСТИЦ, содержащее сист'ему эысоковольтногр питания, узел источника ионов имплантируемого вещества.узел ускорения ионов, узел очистки пучка имплантируемых частиц и узел мишени, отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов устройства и его веса, а также потребляемой мощности, узел очистки пучка имплантируемых частиц подключен к системе высоковольтного питания и содержит снабженную системой нагрева металлическую камеру, к торцам которой примыкают металлические камеры, снабженные системой охлаж~ дения, причем в металлическую камеру с системой нагрева введено вещество, химически идентичное имплантируемому, а в металлические камеры с системой охлаждения помещены поглотители паров имплантируемого вещества.i

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) 15ц Н 05 Н 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

:Ь дьем

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ()21) 2511293/18-25 (22) 22.07.77 (46) 15.12.85. Бюл. Ф 46 (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (72) Г.А.Ковальский (53) 621.384.66(088.8)

t 56) .Патент США Ф 3.457.632, кл. 29-578, опублик. 1969. .."Лоп implantation doping of Semiconductors" Journal of material science, ч. 2, р.589, 1967. (54)(57) ЭЛЕКТРОВАКУУМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

ПУТЕМ ИМПЛАНТАЦИИ БЫСТРЫХ АТОМНЫХ

ЧАСТИЦ, содержащее систему высоковольтного питания, узел источника ионов имплантируемого вещества, I узел ускорения ионов, узел очистки пучка имплантируемых частиц и узел мишени, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения габаритов устройства и его веса, а также потребляемой мощности, узел очистки пучка имплантируемых частиц подключен к системе высоковольтного питания и содержит снабженную системой нагрева металлическую камеру, к торцам которой примыкают металлические камеры, снабженные системой охлаждения, причем в металлическую камеру с системой нагрева введено вещество, химически идентичное имплантируемому, а в металлические камеры с системой охлаждения помещены поглотители паров имплантируемого вещества.

5484,69

Изобретение относится к технике получения ускоренных пучков атомных частиц и может быть использовано для обработки полупроводников и печатных схем по методу имплантации, Известно электровакуумное устройство для легирования полупроводников путем имплантации быстрых атомных частиц, содержащее электростатический ускоритель ионов, сепарирующий магнит, и узел мишени.

Предварительно ускоренные ионы проходят сепарирующий магнит, где очищаются от примесей, после чего вводятся в мишень, Недостатком из-.. . вестного устройства является большой расход мощности на питание сепарирующего магнита, а также большие габариты и вес последнего.

Прототипом изобретения является электровакуумное устройство для легирования полупроводников путем имплантации быстрых атомных частиц, содержащее систему высоковольтного питания, узел источника -ионов имплантируемого вещества, узел ускорения ионов, узел очистки пучка имплантиру» емых частиц и узел мишени.

Ионы образуются в ионном источнике, который подключен к системе высоковольтного питания, ускоряются в узле ускорения и проходят через узел очистки, выполненный в виде сеп".ðèðóþùårî магнита, после чего вводятся в узел мишени и имплантируются в нее. Недостатком известного устройства являются его большие габариты и вес, а также большая величина потребляемой мощности. Это обусловлено сложностью системы питания ионного источника, который находится под высоким напряжением, и большими габаритами и потребляемой мощностью сепарирующего магнита, Целью изобретения является уменьшение габаритов устройства и era seca, а также потребляемой мощности.

Цель достигается тем, что узел очистки пучка имплантируемых частиц подкхпечен к системе высоковольтного питания и содержит снабженную системой нагрева металлическую камеру, к торцам которой примыкают металлические камеры, снабженные системой охлаждения, причем в металлическую ка меру с системой нагрева введено вещество, химически. идентичное имплан-. тируемому, а в металлические камеры с системой охлаждения помещены йоглотители паров имплантируемого вещества. 1

На фиг. l изображено устройство в целом; на фиг.2 - размещение узлов при использовании предварительного ускорения и электромагнитной сепарации; на фиг.3 — узел очистки при использовании устройства для радиационного воздействия на материалы, на фиг.4 — размещение блока сканирования в узле очистки; на фиг.5 - вариант расположения электропривода к узлам, под высоким напряжением, на фиг.6основные виды взаимодействия пучка с атомами пара в камере нейтрализации ионов.

Устройство содержит ионный источник, корпус l которого установлен на металлической опоре 2, систему формирования пучка 3, ускорительную трубку 4, В корпусе 5 узла очистки пучка помещается камера нейтрализации ионов 6 с веществом, химически

HpåHòè÷íüè имплантируемому веществу 7, трубчатый нагреватель 8, охлаждаемые камеры конденсации паров 9.

Узел очистки опирается на высоковольтный изолятор 10, замедлительная трубка 11 соединяет корпус узла очистки с корпусом мишенного узла 12, внутри которого размещена мишень 13, Корпус мишени установлен на металлической опоре 14, вакуум в устройстве

35 .поддерживается насосами 15. Узел предварительного ускорения 16 и .узел электромагнитной сепарации

l7 помещаются между узлами ионного

40 источника 18 и ускорительной трубкой 19. Камера нейтрализации ионов может иметь отверстия 20 для ввода газа в камеру, а в камеры конденсации помещены поглотители газов 21.

Блок сканирования 22 помещен в корпусе узла очистки 23 со стороны ионйого источника. Электрический двигатель электропривода 24 помещается на заземленной. площадке 25, а соосный

50 с ннм генератор 26 подключен к токоприемнику и расположен на изолированной площадке 27, причем двигатель и генератор соединены диэлектрическим валом 28. Четыре условные траек55 торин 29 — 32 иллюстрируют прохождение ионного пучка через камеру нейтрализации к мишени 13.

Устройство работает следующим образом. Вьппедшие из ионного источника

3 6954 ионы формируются в пучок ионнооптичес. кой системой 3 и ускоряются в трубке

4. Ускоренные до полной энергии имплантации ионы входят в камеру 6, стенки которой нагреты до температуры, которая обеспечивает оптимальное давЛение паров имплантируемого вещества s полости камеры для эффективного осуществления резонансной перезарядки быстрых ионов и образова- 1р ния нейтральных атомов. Последние проходят без изменения энергии замедлительную трубку 11 и имплантируются в мишень !3. Ионы, сохранившие свой заряд, тормозятся в трубке 11 и отражаются от мишени. Часть быстрых

-ионов и атомов рассеивается на парах газа. Описанные процессы поясняются ходом траекторий 29 — 32.

Ввиду того что сечение резонанс7 ной перезарядки много больше сечения нерезонансных. процессов, .у входа в мишень процентное содержание быстрых атомных частиц имплантируемого вещества значительно превышает 2 процентное содержание сопутствующих, Пары, вытекающие через осевые отверстия камеры 6, сорбируются в камерах 9, в которых могут быть располо- . .жены поглотители 21, При необходимос84 ти получения химически однородного пучка имплантируемого вещества и невозможности создания соответствующего ионного источника в устройство может быть введен сепарирующий электромагнит 17. В этом случае после ускорения в узле 16 до неполной энергии и сепарации в электромагните 17 производится ускорение..до полной энерГии. Устройство позволяет использо.ватЬ также нерезонансную перезаряд- ку для получения быстрых нейтральных атомов и преимущественным содержанием желаемого вещества за счет разности сечений такой перезарядки для химически различных веществ. Для радиационного воздействия на материалы в ионном источнике генерируются протоны, а в камеру 6 подается водород. Питание устройств, находящихся под высоким напряжением, осуществляется от генератора 26, приводимого во вращение двигателем 24 через вал 28. . С целью частичной рекуперации энергии, ионная компонента после торможения в замедлительной трубке может отводиться на побочную мишень с по-! мощью магнитного или электрического поля.

695484

Pun. J

Напра8ление Нингена лучка

Филнал ППП Патевт, r. Узтород, ул.Проектная,4 щцщщ1 Заказ 8128/2

lI ll

Фи 5

ГУ b

Тираж 793 По пцсиоа