包含三氟化硼混合气的离子注入系统技术方案

本发明专利技术公开一种包含三氟化硼混合气的离子注入系统

【技术实现步骤摘要】
包含三氟化硼混合气的离子注入系统、方法及掺杂物质


[0001]本专利技术涉及半导体设备
，尤其涉及一种包含三氟化硼混合气的离子注入系统
、
方法及掺杂物质
。

技术介绍

[0002]在半导体工艺中，离子注入工艺是一个重要的工艺步骤
。
在离子注入生产中，通常使用含氟化物作为掺杂源材料
。
为了减少使用含氟气体对腔体的损害和对工艺稳定性的干扰，还需引入还原性物质以避免或减少对反应腔的腐蚀
。
但是目前掺杂的还原性物质还无法满足实际需求
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的在于提供一种包含三氟化硼混合气的离子注入系统
、
方法及掺杂物质，以解决掺杂气体易腐蚀设备反应腔的问题
。
[0004]根据本专利技术的另一个方面提出一种包含三氟化硼混合气的离子注入系统，其包括：离子源装置，其配置为接收掺杂气体并所述掺杂气体离子化并由此形成离子束，其中所述掺杂气体由以下体积百分比的物质组成：三氟化硼
50
‑
95
％
、
氘氢混合气5‑
50
％，其中氘氢混合气中氘占比为
10
‑
50
％；或三氟化硼
50
‑
95
％
、
氘气5‑
50
％
。
[0005]根据本专利技术的另一个方面提出一种包含三氟化硼混合气的离子注入方法，其包括：提供掺杂气体，将所述掺杂气体输送至离子源装置的电弧腔室，在所述电弧腔室对所述掺杂气体进行离子化并由此形成离子束，其中所述掺杂气体由以下体积百分比的物质组成：三氟化硼
50
‑
95
％
、
氘氢混合气5‑
50
％，其中氘氢混合气中氘占比为
10
‑
50
％；或三氟化硼
50
‑
95
％
、
氘气5‑
50
％
。
[0006]根据本专利技术的另一个方面提出一种用于包含三氟化硼混合气的离子注入工艺的掺杂物质，所述掺杂物质由以下体积百分比的气体组成：三氟化硼
50
‑
95
％
、
氘氢混合气5‑
50
％，其中氘氢混合气中氘占比为
10
‑
50
％；或三氟化硼
50
‑
95
％
、
氘气5‑
50
％
。
[0007]在以上所述的一个或多个实施例中可包括下列各项中的一者或多者
。
在所述掺杂气体包括三氟化硼和氘氢混合气的情况下，三氟化硼
、
氘气
、
氢气的体积比为
1:0.04:0.04
或
1:0.3:0.3
；在所述掺杂气体包括三氟化硼和氘气混合气的情况下，三氟化硼与氘气的体积比为1：
0.2。
[0008]根据本专利技术的技术方案，在进行离子时，通过在含氟化物的掺杂物质中加入预定量的氘气，能够显著降低卤族元素效应，提升反应腔各部件寿命，降低颗粒污染，提升制程控制精度等
。
附图说明
[0009]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定
。
在附图中：
[0010]图1是根据本专利技术实施例的实验一的各离子反应腔部件的重量变化图；
[0011]图2是根据本专利技术实施例的实验一的各离子反应腔部件的尺寸变化图；
[0012]图3是根据本专利技术实施例的实验一的各离子反应腔部件的实物示意图；
[0013]图4是根据本专利技术实施例的实验二的各离子反应腔部件的重量变化图；
[0014]图5是根据本专利技术实施例的实验二的各离子反应腔部件的尺寸变化图；
[0015]图6是根据本专利技术实施例的实验二的各离子反应腔部件的实物示意图
。
具体实施方式
[0016]为使本专利技术的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术具体实施例及相应的附图对本专利技术技术方案进行清楚
、
完整地描述
。
显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0017]尽管本专利技术说明书可能包括了多种不同形式的实施例，而对于说明书中所详细描述且在附图中所示出的一些优选实施例而言，应当理解的是：本专利技术说明书所公开的这些内容应视为对本专利技术原理所作出的示意性说明，而这些所示出的实施例并不是要对本专利技术所要保护的范围构成限制
。
[0018]以下结合附图，详细说明本专利技术各实施例提供的技术方案
。
[0019]在高端芯片制造工艺中，离子注入是其中非常重要的步骤
。
通过使用掺杂源材料，以改变材料的电学性质
。
在目前使用的掺杂源材料中，含氟化物电子特气由于其独特的化学结构和物理性质，常常用于离子注入的原料，例如四氟化锗
(GeF4)、
三氟化硼
(BF3)、
四氟化硅
(SiF4)、
三氟化氮
(NF3)、
六氟化钨
(WF6)
等等
。
[0020]离子注入设备中的电弧腔体的阴极材料可为钨电极，阳极可为石墨电极，腔体内壁也可为金属钨物材料
。
离子注入中，为了减少使用含氟气体对腔体的损害和对工艺稳定性的干扰，特引入还原性物质，介入氟
(
氟原子
、
氟阳离子和氟气
)
对钨的氧化
。
[0021]根据本申请实施例，掺杂一定量的氘气
(D2)
有助于降低离子腔内氧化性氟
(
氟原子
、
氟阳离子和氟气
)
的浓度
。
由于金属单质具有丰富的空轨道，可以对氘气进行吸附
。
一方面氘气附着在腔体上，形成保护膜，从而减少氧化性氟
(
氟原子，氟阳离子和氟气
)
和钨接触
。
氘气的分子直径更小，更容易被金属钨吸附
。
另一方面氘气具有良好的还原性，容易被还原，形成氟化氘，
F
‑
D
键能
‑
591.1kJ/mol(
比
F
‑
H
键能
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种包含三氟化硼混合气的离子注入系统，其特征在于，包括：离子源装置，其配置为接收掺杂气体及离子化所述掺杂气体并由此形成离子束，其中所述掺杂气体由以下体积百分比的物质组成：三氟化硼
50
‑
95
％
、
氘氢混合气5‑
50
％，其中氘氢混合气中氘占比为
10
‑
50
％；或三氟化硼
50
‑
95
％
、
氘气5‑
50
％
。2.
根据权利要求1所述的离子注入系统，其特征在于，在所述掺杂气体包括三氟化硼和氘氢混合气的情况下，三氟化硼
、
氘气
、
氢气的体积比为
1:0.04:0.04。3.
根据权利要求1所述的离子注入系统，其特征在于，在所述掺杂气体包括三氟化硼和氘氢混合气的情况下，三氟化硼
、
氘气
、
氢气的体积比为
1:0.3:0.3。4.
根据权利要求1所述的离子注入系统，其特征在于，在所述掺杂气体包括三氟化硼和氘气混合气的情况下，三氟化硼与氘气的体积比为1：
0.2。5.
一种离子注入方法，其特征在于，包括：提供掺杂气体，将所述掺杂气体输送至离子源装置的电弧腔室，在所述电弧腔室对所述掺杂气体进行离子化并由此形成离子束，其中所述掺杂气体由以下体积百分比的物质组成：三氟化硼
50
‑
95
％
、
氘氢混合气5‑
50
％，其中氘氢混合气中氘占比为
10
‑
50
％；或三氟化硼

【专利技术属性】
技术研发人员：邱凡，徐斌，张辉，
申请(专利权)人：上海凡森璞瑞新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：