Электровакуумное устройство для легирования полупроводников путем имплантации быстрых атомных частиц

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ПИСА Н АВТОРЧИК ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.,"акоп шр 1 ап 1 аМоп йорпд оГ БеппсопйцсСогз" тоигпа 1 оГ ша 1 ега 1 зсепсе, ч. 2, р.589, 1967.( 54)( 57) ЭЛЕКТРОВАКУУМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВПУТЕМ ИМПЛАНТАЦИИ БЫСТРЫХ АТОМНЫХЧАСТИЦ, содержащее систему высоковольтного питания, узел источникаионов имплантируемого вещества,(29) (22)Н О 5 Н 5/ОО/ узел ускорения ионов, узел очисткипучка имплантируемых частиц и узелмишени, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью уменьшения габаритов устройства и его веса, а такжепотребляемой мощности, узел очистки пучка имплантируемых частиц подключен к системе высоковольтного питания и содержит снабженную системойнагрева металлическую камеру, к торцам которой примыкают металлическиекамеры, снабженные системой охлаждения, причем в металлическую камерус системой нагрева введено вещество,химически идентичное имплантируемому,а в металлические камеры с системойохлаждения помещены поглотители паров имплантируемого вещества., .,69Изобретение относится к техникеполучения ускоренных пучков атомныхчастиц и может быть использовано дляобработки полупроводников и печатныхсхем 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 ионыпроходят сепарирующий магнит, гдеочищаются от примесей, после чеговводятся в мишень, Недостатком из-.,.вестного устройства является большой расход мощности на питаниесепарирующего магнита, а также большие габариты и вес последнего.Прототипом изобретения являетсяэлектровакуумное устройство для легирования полупроводников путем имплантации быстрых атомных частиц,содержащее систему высоковольтногопитания, узел источника ионов имплантируемого вещества, узел ускоренияионов, узел очистки пучка имплантируемых частиц и узел мишени.Ионы образуются в ионном источнике, который подключен к системе высоковольтного питания, ускоряются вузле ускорения и проходят черезузел очистки, выполненный в виде сеп.".рирующего магнита, после чего вводятся в узел мишени и имплантируютсяв нее. Недостатком известного устройства являются его большие габаритыи вес, а также большая величина потребляемой мощности. Это обусловленосложностью системы питания ионногоисточника, который находится под высоким напряжением, и большими габаритами и потребляемой мощностью сепарирующего магнита,Целью изобретения является уменьшение габаритов устройства и его веса, а также потребляемой мощности. Цель достигается тем, что 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 имплан-. тируемому, а в металлические камеры с системой охлаждения помещены йоглотители паров имплантируемого вещества. На фиг.1 изображено устройство вцелом; на фиг.2 - размещение узловпри использовании предварительногоускорения и электромагнитной сепарации; на фиг.3 - узел очистки при использовании устройства для радиационного воздействия на материалы; нафиг.4 - размещение блока сканированияв узле очистки; на фиг.5 - вариантрасположения электропривода к узлам,под высоким напряжением, на Фиг.6 основные виды взаимодействия пучкас атомами пара в камере нейтрализации ионов,Устройство содержит ионный источник, корпус 1 которого установленна металлической опоре 2, системуФормирования пучка 3, ускорительнуютрубку 4 Вкорпусе 5 узла очисткипучка помещается камера нейтрализации ионов 6 с веществом, химическиидентичным имплантируемому веществу 7, трубчатый нагреватель 8, охлаждаемые камеры конденсации паров 9.Узел очистки опирается на высоковольтный изолятор 10, замедлительная трубка 11 соединяет корпус узла очисткис корпусом мишенного узла 12, внутрикоторого размещена мишень 13, Корпусмишени установлен на металлической опоре 14, вакуум в устройстве35 .поддерживается насосами 15. Узелпредварительного ускорения 16 иузел электромагнитной сепарации17 помещаются между узлами ионного40источника 18 и ускорительной трубкой 19, Камера нейтрализации ионовможет иметь отверстия 20 для ввода газа в камеру, а в камеры конденсации помещены поглотители газов 21,45Блок сканирования 22 помещен в корпусе узла очистки 23 со стороны ионного источника. Электрический двигатель электропривода 24 помещается назаземленной площадке 25, а соосный50с ннм генератор 26 подключен к токоприемнику и расположен на изолированной площадке 27, причем двигательи генератор соединены диэлектрическим валом 28. Четыре условные траек 55торин 29 - 32 иллюстрируют прохождение ионного пучка через камеру нейтрализации к мишени 13,Устройство работает следующим образом, Вьппедшие из ионного источника3 6954ионы Формируются в пучок ионнооптичес.кой системой 3 и ускоряются в трубке4. Ускоренные до полной энергии имплантации ионы входят в камеру 6,стенки которой нагреты до температуры, которая обеспечивает оптимальное давЛение паров имплантируемоговещества в полости камеры для эффективного осуществления резонанснойперезарядки быстрых ионов и образования нейтральных атомов. Последниепроходят без изменения энергии замедлительную трубку 11 и имплантируютсяв мишень 3, Ионы, сохранившие свойзаряд, тормозятся в трубке 11 и отражаются от мишени. Часть быстрых-ионов и атомов рассеивается на парахгаза. Описанные процессы поясняютсяходом траекторий 29 - 32.Ввиду того что сечение резонанс)ной перезарядки много больше сечения нерезонансных. процессов, .у входа в мишень процентное содержаниебыстрых атомных частиц имплантируемого вещества значительно превышает 2процентное содержание сопутствующих,Пары, вытекающие через осевые отверстия камеры 6, сорбируются в камерах 9, в которых могут быть располо- ..жены поглотители 21, При необходимос 84ти получения химически однородногопучка 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 напобочную мишень с помощью магнитного или электрического поля.695484Напро 8 яеное ЯиюыияФи ХГУ 6Фиг. 8ВНЯИПИ Заказ 8128/2 Тираж 793 Пал ППП Патевт , г. Узтород, ул.Проектная,4- и й