用于富硒離子注入的供應(yīng)源和方法
【專利說明】用于富灑離子注入的供應(yīng)源和方法 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及用于在砸離子注入期間改善離子源性能的方法和系統(tǒng)。
[000引發(fā)明背景 離子注入是半導(dǎo)體/微電子制造中的重要工藝。離子注入工藝應(yīng)用于集成電路制造 中，W將滲雜劑雜質(zhì)引入到半導(dǎo)體晶片。總的說來，對(duì)于半導(dǎo)體應(yīng)用，離子注入設(shè)及將來自 滲雜劑種類的離子(通常又稱為滲雜劑雜質(zhì)）引入半導(dǎo)體基底材料，W改變所述基底材料的 物理、化學(xué)和/或電特性。將期望的滲雜劑雜質(zhì)引入到半導(dǎo)體晶片，W在期望的深度形成滲 雜的區(qū)域。選擇所述滲雜劑雜質(zhì)，與所述半導(dǎo)體晶片材料鍵結(jié)合，W產(chǎn)生電載體，從而改變 所述半導(dǎo)體晶片材料的電導(dǎo)率。引入的滲雜劑雜質(zhì)的濃度決定了所述滲雜的區(qū)域的電導(dǎo) 率。有必要產(chǎn)生多種雜質(zhì)區(qū)域W形成晶體管結(jié)構(gòu)、隔離結(jié)構(gòu)和其它電子結(jié)構(gòu)，其共同起半導(dǎo) 體器件的作用。
[0003] 離子源用于產(chǎn)生來自滲雜劑種類的離子種類的邊緣清晰的離子束。所述離子源是 所述離子注入系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，其用于使有待在所述注入工藝期間被注入的滲雜劑種類離 子化。所述滲雜劑離子通常來源于滲雜劑種類來源。所述離子源產(chǎn)生針對(duì)來源于滲雜劑氣 體源的多種離子種類的邊緣清晰的離子束。所述離子源可W是由鶴（W)或鶴合金制成的燈 絲或陰極。施加電流至所述燈絲，W在離子注入機(jī)內(nèi)使所述滲雜劑種類源離子化。所述滲 雜劑種類源分離成相應(yīng)的離子種類，其隨后被注入給定的基底。
[0004] 目前半導(dǎo)體器件技術(shù)利用多種滲雜劑種類。在特定應(yīng)用中，使砸（Se)離子注入半 導(dǎo)體晶片的特定部分或區(qū)域已作為廣泛應(yīng)用的滲雜劑引入方法出現(xiàn)，W增強(qiáng)器件功能。例 如，已報(bào)導(dǎo)將砸注入到娃化物（Silicide)接觸上，W降低nMOS器件中的接觸電阻并改善其 性能。
[0005] 目前，工業(yè)上采用Se金屬或Se02形式的含Se固體源用于離子注入。然而，對(duì)于 采用含Se固體源有效注入Se離子，目前存在有多種工藝挑戰(zhàn)。尤其是，所述固體源需要 汽化器組件W及充分加熱所述固體，W產(chǎn)生具有充足蒸氣壓的含Se蒸氣W允許將所述蒸 氣輸送至輸送離子源組件。然而，所述固體源顯示差的流控制，運(yùn)阻礙穩(wěn)定操作。此外，在 使用者能開始Se注入過程之前，將所述汽化器組件加熱至期望的溫度，需要充足的啟動(dòng)時(shí) 間。同樣地，在完成Se注入過程后，必須允許并考慮停機(jī)時(shí)間，用于產(chǎn)生充分冷卻。在采用 固體源時(shí)延長(zhǎng)的時(shí)間要求可導(dǎo)致顯著的生產(chǎn)力損失。
[0006] 考慮到與固體前體相關(guān)的所述問題，已利用含Se氣體源。肥Se是用于Se注入的 公知的氣體源。然而，本申請(qǐng)人觀察到利用肥Se在離子注入設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生含Se沉積物，運(yùn)可 導(dǎo)致短的離子源壽命。因此，需要在非常頻繁的時(shí)間間隔進(jìn)行離子源維護(hù)，運(yùn)導(dǎo)致離子注入 機(jī)停機(jī)時(shí)間W及減少的生產(chǎn)時(shí)間。
[0007] 已使用Se02作為替代。然而，氧的存在可導(dǎo)致氧中毒，運(yùn)可導(dǎo)致在砸離子注入期 間受限的或縮短的源壽命。
[0008] 而且，Se前體滲雜劑材料對(duì)人類有毒性，因此必須小屯、實(shí)施Se前體材料的操作， 防止通過接觸或吸入而暴露。用于供應(yīng)有待在離子源中離子化的Se種類的許多前體Se滲 雜劑材料具有毒性。必須小屯、進(jìn)行所述材料的操作，W防止暴露，并且使待處理的此類材料 的量最小化是有用的。
[0009] 考慮到其缺點(diǎn)，目前沒有可行的滲雜劑源來實(shí)施Se離子注入。因此，存在未滿足 的需要W延長(zhǎng)離子源維護(hù)周期之間的時(shí)間W及限制所需的Se滲雜劑材料的量，W允許在 Se離子注入期間W安全可靠方式進(jìn)行離子注入。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明可包括任意W下方面的各種組合，還可包括在W下書面描述中或在附圖中 描述的任意其它方面。
[0011] 在第一方面，提供用于注入砸的方法，包括：選擇基于富集砸的滲雜劑前體材料， 所述材料具有多種砸質(zhì)量同位素；從所述多種砸質(zhì)量同位素選擇特定的砸質(zhì)量同位素，所 述特定砸質(zhì)量同位素比天然豐度水平高的富集水平包含在所述前體材料中；提供所述基于 富集砸的滲雜劑前體材料在儲(chǔ)存及遞送容器中，所述容器與所述選擇的基于富集砸的滲雜 劑前體兼容；從所述儲(chǔ)存及遞送容器取出氣相的所述基于富集砸的滲雜劑前體材料；使所 述材料W預(yù)定流量流至離子源；使所述基于富集砸的滲雜劑前體材料離子化，W產(chǎn)生所述 特定砸質(zhì)量同位素的離子；從所述離子源抽取所述離子化的特定砸質(zhì)量同位素；W及將所 述離子化的特定砸質(zhì)量同位素注入基底；其中所述特定砸質(zhì)量同位素被富集至比在相應(yīng)的 天然豐度砸滲雜劑前體材料中的所述特定砸質(zhì)量同位素的濃度大的濃度，從而允許所述基 于富集砸的滲雜劑前體材料的預(yù)定流率小于基于天然豐度砸的滲雜劑前體材料的相應(yīng)流 率。
[0012] 在第二方面，提供基于砸的滲雜劑氣體組合物的供應(yīng)源，所述供應(yīng)源包括含有氣 態(tài)砸滲雜劑的富含其天然存在質(zhì)量同位素之一的氣體源材料W及低于大氣壓的遞送和儲(chǔ) 存設(shè)備，所述低于大氣壓的遞送和儲(chǔ)存設(shè)備用于在加壓狀態(tài)下將所述包含富砸滲雜劑的氣 體源材料保持在所述設(shè)備的內(nèi)部容積內(nèi)，所述遞送設(shè)備與排放流通路流體連通，其中，響應(yīng) 于沿著所述排放流通路獲得的低于大氣壓的條件，開動(dòng)所述遞送設(shè)備，W允許所述包含富 砸滲雜劑的氣體源材料從所述設(shè)備的內(nèi)部容積的受控流出。
[0013] 在第=方面，提供用于離子注入工藝的含砸滲雜劑組合物，其包括含砸滲雜劑氣 體源材料，其富集其天然存在質(zhì)量同位素之一至一定濃度，所述濃度大于在相應(yīng)的天然豐 度砸滲雜劑前體材料中所述特定砸質(zhì)量同位素的濃度，其中所述含砸材料W氣相儲(chǔ)存和遞 送，從而其特征是無需來自汽化器的儲(chǔ)存和遞送。
[0014] 有利地，可利用市售的系統(tǒng)組件構(gòu)造本發(fā)明的所述系統(tǒng)，因而實(shí)現(xiàn)并簡(jiǎn)化所述系 統(tǒng)的整體組裝W及其使用方法。使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)或裝置可實(shí)施所述離子注入工藝的方面。
[0015] 附圖簡(jiǎn)述 通過W下與所述附圖有關(guān)的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，將更好理解本發(fā)明的 目的和優(yōu)點(diǎn)，其中在全文中相似編號(hào)表示相同特征，W及其中： 圖1顯示結(jié)合本發(fā)明的原理的離子注入機(jī)； 圖2顯示在注入系統(tǒng)內(nèi)圖1的所述離子注入機(jī)； 圖3a和3b顯示在使用天然存在的肥Se作為Se離子注入的所述滲雜劑氣體源時(shí)積累 在所述離子源室的多種組件上的沉積物的性狀； 圖4是在使用天然存在的肥Se和富集的SeF6預(yù)先注入Se時(shí)，Si離子注入的效果的 圖形比較；化及 圖5a和化顯示在使用富集的SeF6作為Se離子注入的所述滲雜劑氣體源時(shí)積累在所 述離子源室的多種組件上的沉積物的性狀。
[001引發(fā)明詳述 通過W下詳細(xì)的說明，更好地理解本發(fā)明的各種要素的關(guān)系和功能。所述詳細(xì)的說明 考慮在本公開內(nèi)容范圍內(nèi)的所述特征、方面和實(shí)施方式的各種排列和組合。因此，本發(fā)明公 開內(nèi)容可被指定為包括W下、由W下組成或基本上由W下組成：運(yùn)些特定的特征、方面和實(shí) 施方式或其中選定的一個(gè)或多個(gè)的任意組合和排列。
[0017] 如本文中所使用的，除非另有指明，所有濃度表示為體積百分比("vol%")。
[0018] 本發(fā)明認(rèn)識(shí)到，通過將必須引入到用于注入的離子源的Se前體材料的量最小化， 可提高所述離子源工具生產(chǎn)力。本發(fā)明包含高于其天然豐度水平的所述六種質(zhì)量水平的Se 中任一種的同位素富集巧日下表1中所示)，其高達(dá)并包括99. 99%豐度的特定質(zhì)量同位素。
如此處W及說明書全文中所使用的，術(shù)語"同位素富集的"和"富集的"滲雜劑種類可 互換使用來意指包含與天然存在同位素分布不同的質(zhì)量同位素分布的所述滲雜劑種類，藉 此所述質(zhì)量同位素之一具有比W天然存在水平存在的更高的富集水平。作為示例，60%s°Se 是指包含60%富集水平的質(zhì)量同位素s°Se的同位素富集或富集的滲雜劑種類，而天然存在 的s°Se包含49. 82%天然豐度水平的質(zhì)量同位素s°Se。
[0020] 所述富集的砸離子可衍生自多種滲雜劑種類前體材料，包括但不限于砸金屬、二 氧化砸、=氧化砸、六氣化砸W及砸化氨。遞送同位素富集的砸材料的優(yōu)選方法是在