用于富硒离子注入的供应源和方法技术

提供一种用于离子注入包含同位素富集硒的源材料的新颖方法。选择所述源材料并富集硒的特定质量同位素，藉此所述富集高于天然丰度水平。本发明专利技术的方法允许降低气体消耗以及减少废物。优选从低于大气压的储存和递送设备储存并递送所述源材料，以增加在所述硒离子注入工艺期间的安全性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
用于富硒离子注入的供应源和方法本申请是申请日为2014年5月1日的申请号为201480024538.4的题为“用于富硒离子注入的供应源和方法”的专利技术专利申请的分案申请。专利
本专利技术涉及用于在硒离子注入期间改善离子源性能的方法和系统。专利技术背景离子注入是半导体/微电子制造中的重要工艺。离子注入工艺应用于集成电路制造中，以将掺杂剂杂质引入到半导体晶片。总的说来，对于半导体应用，离子注入涉及将来自掺杂剂种类的离子（通常又称为掺杂剂杂质）引入半导体基底材料，以改变所述基底材料的物理、化学和/或电特性。将期望的掺杂剂杂质引入到半导体晶片，以在期望的深度形成掺杂的区域。选择所述掺杂剂杂质，与所述半导体晶片材料键结合，以产生电载体，从而改变所述半导体晶片材料的电导率。引入的掺杂剂杂质的浓度决定了所述掺杂的区域的电导率。有必要产生多种杂质区域以形成晶体管结构、隔离结构和其它电子结构，其共同起半导体器件的作用。离子源用于产生来自掺杂剂种类的离子种类的边缘清晰的离子束。所述离子源是所述离子注入系统的关键部分，其用于使有待在所述注入工艺期间被注入的掺杂剂种类离子化。所述掺杂剂离子通常来源于掺杂剂种类来源。所述离子源产生针对来源于掺杂剂气体源的多种离子种类的边缘清晰的离子束。所述离子源可以是由钨（W）或钨合金制成的灯丝或阴极。施加电流至所述灯丝，以在离子注入机内使所述掺杂剂种类源离子化。所述掺杂剂种类源分离成相应的离子种类，其随后被注入给定的基底。目前半导体器件技术利用多种掺杂剂种类。在特定应用中，使硒（Se）离子注入半导体晶片的特定部分或区域已作为广泛应用的掺杂剂引入方法出现，以增强器件功能。例如，已报导将硒注入到硅化物（silicide）接触上，以降低nMOS器件中的接触电阻并改善其性能。目前，工业上采用Se金属或SeO2形式的含Se固体源用于离子注入。然而，对于采用含Se固体源有效注入Se离子，目前存在有多种工艺挑战。尤其是，所述固体源需要汽化器组件以及充分加热所述固体，以产生具有充足蒸气压的含Se蒸气以允许将所述蒸气输送至输送离子源组件。然而，所述固体源显示差的流控制，这阻碍稳定操作。此外，在使用者能开始Se注入过程之前，将所述汽化器组件加热至期望的温度，需要充足的启动时间。同样地，在完成Se注入过程后，必须允许并考虑停机时间，用于产生充分冷却。在采用固体源时延长的时间要求可导致显著的生产力损失。考虑到与固体前体相关的所述问题，已利用含Se气体源。H2Se是用于Se注入的公知的气体源。然而，本申请人观察到利用H2Se在离子注入设备内产生含Se沉积物，这可导致短的离子源寿命。因此，需要在非常频繁的时间间隔进行离子源维护，这导致离子注入机停机时间以及减少的生产时间。已使用SeO2作为替代。然而，氧的存在可导致氧中毒，这可导致在硒离子注入期间受限的或缩短的源寿命。而且，Se前体掺杂剂材料对人类有毒性，因此必须小心实施Se前体材料的操作，防止通过接触或吸入而暴露。用于供应有待在离子源中离子化的Se种类的许多前体Se掺杂剂材料具有毒性。必须小心进行所述材料的操作，以防止暴露，并且使待处理的此类材料的量最小化是有用的。考虑到其缺点，目前没有可行的掺杂剂源来实施Se离子注入。因此，存在未满足的需要以延长离子源维护周期之间的时间以及限制所需的Se掺杂剂材料的量，以允许在Se离子注入期间以安全可靠方式进行离子注入。
技术实现思路
本专利技术可包括任意以下方面的各种组合，还可包括在以下书面描述中或在附图中描述的任意其它方面。在第一方面，提供用于注入硒的方法，包括：选择基于富集硒的掺杂剂前体材料，所述材料具有多种硒质量同位素；从所述多种硒质量同位素选择特定的硒质量同位素，所述特定硒质量同位素比天然丰度水平高的富集水平包含在所述前体材料中；提供所述基于富集硒的掺杂剂前体材料在储存及递送容器中，所述容器与所述选择的基于富集硒的掺杂剂前体兼容；从所述储存及递送容器取出气相的所述基于富集硒的掺杂剂前体材料；使所述材料以预定流量流至离子源；使所述基于富集硒的掺杂剂前体材料离子化，以产生所述特定硒质量同位素的离子；从所述离子源抽取所述离子化的特定硒质量同位素；以及将所述离子化的特定硒质量同位素注入基底；其中所述特定硒质量同位素被富集至比在相应的天然丰度硒掺杂剂前体材料中的所述特定硒质量同位素的浓度大的浓度，从而允许所述基于富集硒的掺杂剂前体材料的预定流率小于基于天然丰度硒的掺杂剂前体材料的相应流率。在第二方面，提供基于硒的掺杂剂气体组合物的供应源，所述供应源包括含有气态硒掺杂剂的富含其天然存在质量同位素之一的气体源材料以及低于大气压的递送和储存设备，所述低于大气压的递送和储存设备用于在加压状态下将所述包含富硒掺杂剂的气体源材料保持在所述设备的内部容积内，所述递送设备与排放流通路流体连通，其中，响应于沿着所述排放流通路获得的低于大气压的条件，开动所述递送设备，以允许所述包含富硒掺杂剂的气体源材料从所述设备的内部容积的受控流出。在第三方面，提供用于离子注入工艺的含硒掺杂剂组合物，其包括含硒掺杂剂气体源材料，其富集其天然存在质量同位素之一至一定浓度，所述浓度大于在相应的天然丰度硒掺杂剂前体材料中所述特定硒质量同位素的浓度，其中所述含硒材料以气相储存和递送，从而其特征是无需来自汽化器的储存和递送。有利地，可利用市售的系统组件构造本专利技术的所述系统，因而实现并简化所述系统的整体组装以及其使用方法。使用标准技术或装置可实施所述离子注入工艺的方面。附图简述通过以下与所述附图有关的本专利技术的优选实施方式的详细描述，将更好理解本专利技术的目的和优点，其中在全文中相似编号表示相同特征，以及其中：图1显示结合本专利技术的原理的离子注入机；图2显示在注入系统内图1的所述离子注入机；图3a和3b显示在使用天然存在的H2Se作为Se离子注入的所述掺杂剂气体源时积累在所述离子源室的多种组件上的沉积物的性状；图4是在使用天然存在的H2Se和富集的SeF6预先注入Se时，Si离子注入的效果的图形比较；以及图5a和5b显示在使用富集的SeF6作为Se离子注入的所述掺杂剂气体源时积累在所述离子源室的多种组件上的沉积物的性状。具体实施方案通过以下详细的说明，更好地理解本专利技术的各种要素的关系和功能。所述详细的说明考虑在本公开内容范围内的所述特征、方面和实施方式的各种排列和组合。因此，本专利技术公开内容可被指定为包括以下、由以下组成或基本上由以下组成：这些特定的特征、方面和实施方式或其中选定的一个或多个的任意组合和排列。如本文中所使用的，除非另有指明，所有浓度表示为体积百分比（“vol%”）。本专利技术认识到，通过将必须引入到用于注入的离子源的Se前体材料的量最小化，可提高所述离子源工具生产力。本专利技术包含高于其天然丰度水平的所述六种质量水平的Se中任一种的同位素富集（如下表1中所示），其高达并包括99.99%丰度的特定质量同位素。表1硒质量天然丰度(%)740.87769.02777.587823.528049.82829.19如此处以及说明书全文中所使用的，术语“同位素富集的”和“富集的”掺杂剂种类可互换使用来意指包含与天然存在同位素分布不同的质量同位素分布的所述掺杂剂种类，藉此所述质量同位素之一具有比以天本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于硒的掺杂剂气体组合物的供应源，包括：包含气态硒掺杂剂的气体源材料，其富集其天然存在质量同位素之一；以及递送和储存设备，其用于在加压状态将包含富集硒掺杂剂的气体源材料保持在所述设备的内部容积内，所述递送设备与排放流通路流体连通，其中响应于沿着所述排放流通路获得的低于大气压条件，所述递送设备被开动以允许所述包含富集硒掺杂剂的气体源材料从所述设备的内部容积的受控流出。

【技术特征摘要】
2013.05.02 US 61/8187061.基于硒的掺杂剂气体组合物的供应源，包括：包含气态硒掺杂剂的气体源材料，其富集其天然存在质量同位素之一；以及递送和储存设备，其用于在加压状态将包含富集硒掺杂剂的气体源材料保持在所述设备的内部容积内，所述递送设备与排放流通路流体连通，其中响应于沿着所述排放流通路获得的低于大气压条件，所述递送设备被开动以允许所述包含富集硒掺杂剂的气体源材料从所述设备的内部容积的受控流出。2.如权利要求1所述的供应源，其中硒掺杂剂气体源是富集的六氟化硒。3.如权利要求1所述的供应源，进一步包括在所述低于大气压的递送和储存设备中与含硒掺杂剂气体预先混合的稀释剂或示踪气体。4.如权利要求3所述的供应源，进一步包括稀释剂，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：DC海德曼，AK辛哈，LA布朗，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US