用于碳注入的氢助气制造技术

提供的是用于增加离子注入器中的离子源寿命的系统、设备和方法。通过采用氢助气控制由含碳和氧的源气导致的离子源氧化和离子源室中毒，所述氢助气与自由氧原子反应以形成氢氧化物和水。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于碳注入的氢助气专利
本专利技术一般地涉及半导体装置制造和离子注入，并且尤其涉及提高离子注入器中的离子源的性能和延长所述离子源的寿命的方法。专利技术背景离子注入是在半导体装置制造中为将掺杂物选择性地注入至半导体和/或晶片材料中采用的物理过程。因此，注入的过程不依赖掺杂物与半导体材料之间的化学相互作用。为了离子注入，将掺杂物原子/分子离子化、加速、形成束、解析、扫过晶片，或者将晶片扫过此束。掺杂物离子物理轰击晶片、进入表面并且停留在表面之下，位于与离子的能量相关的深度。参见图1，系统100包括用于沿束路径产生离子束的离子源102。束线组件110设置在离子源102的下游以从其接收该束。束线系统110可以包括(未显示)质量解析器、加速结构，所述加速结构可以包括，例如，一或更多个间隙，以及角度能量过滤器。束线组件110位于沿所述路径之处以接收该束。质量解析器包括场生成构件，如磁铁，并且操作为提供跨越束路径的场，如此以根据质量(例如，电荷质量比)以使离子在不同的轨道从离子束偏离。经过磁场的离子经历力的作用，其将所需质量的个别离子沿束路径引导，并且将不想要质量的离子偏折离开束路径。处理室112设置在系统100中，其包含标靶位置，所述标靶位置从束线组件接收离子束并且沿用于使用最终质量解析过的离子束注入的路径支持一个或多个工件114，如半导体晶片。之后处理室112接收朝向工件114引导的离子束。可以理解在系统100中可以采用不同类型的处理室112。例如，“间歇”型处理室112可以同时将多个工件114支持在旋转的支持结构上，其中将工件114旋转经过离子束的路径，直至将所有工件114都完全注入。另一方面，“连续”型等离子体室114沿用于注入的束路径支持单一工件114，其中将多个工件114以连续的方式一次一个地注入，在每个工件114完全注入之后开始下一个工件114的注入。处理室112还可以包括用于将束相对于工件移动，或者将工件相对于束移动的扫描设备。离子注入器中的离子源典型地通过在源室内将其成分之一是所需的掺杂元素的源气离子化并且以离子束的形式抽取离子化的源气。离子化的过程是通过激发器实现的，所述激发器可以采取以下形式：发热加热细丝、细丝加热阴极(间接加热阴极(IHC))或射频(RF)天线。组成源气的所需的掺杂元素的实例可以包括碳、氧、硼、锗、硅等。越来越感兴趣的是碳的使用，其可以在许多注入步骤中采用，例如，材料改性。用于碳注入的最常见的前体源气包括二氧化碳和一氧化碳。在建构图1在所示的离子源室中，耐火金属如钨和钼通常用于形成室102的阴极和内壁表面。在采用二氧化碳或一氧化碳源气产生碳离子的过程中，自由氧原子在离子室中产生，并且与建构电极、室衬里、室主体、电弧缝的材料反应。室102将与自由氧离子反应形成钨和钼氧化物，其累积在这些表面上并且有害地影响离子源的效率并且毒化室102。为了对抗这种效应，已知使助气随二氧化碳源气一起流动以减轻自由氧的破坏倾向。用于此目的的助气包括膦(PH3)等。然而，例如膦的助气对离子源增加了气流和压力，却没有加入任何可用的前体材料，并且比其他备选更昂贵并且有毒。
技术实现思路
下面给出简化概述以便提供对本专利技术的一个或多个方面的基本理解。本概述不是本专利技术的广泛综述，并且既非意图指定本专利技术的关键或重要构成，也不意图描述其范围。相反，本概述的主要目的是以简化形式给出本专利技术的一些概念，作为之后给出的更详细描述的前序。本专利技术的各方面通过以下方式有助于离子注入处理：移除从含碳源气的解离和离子化产生的可以氧化(毒化)离子源的氧原子，从而减少从阴极发射的电子。离子源的束电流以及寿命因而增加。在本文公开了用于实施本方法的相关设备和离子注入系统。为了完成前述和相关方面，本专利技术包括下文完整描述并在权利要求书中特别指出的特征。以下叙述和附图详细给出本专利技术特定示例性方面和实施。然而，这些只是其中可以采用本专利技术的原理的多种方式中仅仅数种的表示。当结合附图考虑时，本专利技术的其他目的、优点和新特征将从本专利技术的以下详述变得明显。附图简述图1是适合实施本专利技术的一个或多个方面的框图形式的离子注入系统。图2A是示例根据本专利技术的某方面的离子源组件的一个实施方案的离子注入系统。图2B是示例根据本专利技术的某方面的离子源组件的备选实施方案的离子注入系统。图2C是示例根据本专利技术的某方面的离子源组件的另外的备选实施方案的离子注入系统。图3是示例根据本专利技术的某方面的方法的流程图。图4是示例根据本专利技术的某方面在不同比例的氢下二氧化碳/氢的质谱的图示。图5是示例根据本专利技术的某方面的来自不同比例的氢助气的真实束电流的图示。专利技术详述现在将参考附图描述本专利技术，其中遍及全文使用相同的附图标记指代相同的组件。本领域技术人员将明白本专利技术并不限于下文所示例和叙述的示例性实施和方面。先参考图2，其以框图的形式描述适合用于实施本专利技术的一个或多个方面的离子注入系统200。系统200包括用于沿束路径产生离子束204的离子源组件202。离子束组件202包括，例如，具有附带的电源208的离子源室206。离子源室206可以，例如，包括相对长的等离子体限制室，离子束从所述等离子体限制室抽取并被加速。定位抽取电极207用于离子束从离子源室206的抽取。包含含碳源气的源气供应216经由共同的入口224连接至离子源室206。源气供应可以包括含碳源气，例如，二氧化碳或一氧化碳。气流调节器218控制至离子源室206的源气216的量和速率。包含氢助气的助气供应220经由共同的入口224连接至离子源室206。气流调节器222控制要供应至离子源室206的助气的量和速率。在离子源室206的操作过程中，将含碳源气216和氢助气220经由入口224引入至离子源室206中。含碳源气216解离和/或离子化以形成含有碳离子和氧离子的带电粒子的等离子体。自由氧离子与氢助气220反应以形成水分子和氢氧化物，通过真空泵系统234将其从室206移除。图2B-2C示例本专利技术的备选实施方案。在前面的实施方案中从分开的供应获得源气216和助气220，并且在进入至离子源室206中之前在入口224中混合，但也预期源气216和助气220可以作为预先混合的产品获得，并且以一种产品供应至离子源室206，如图2B所示。这里，将源气和助气的混合物226以具有附带的气流计228的单一源供应，所述气流计控制混合物226至离子源室206中的速率和流动。单一源226经由入口224进入离子源室206。在离子源室206的操作过程中，将含碳源气和助气混合物226经由入口224释放至离子源室206中。含碳源气被解离和/或离子化以形成含有碳离子和氧离子的带电粒子等离子体。自由氧离子与来自助气的氢离子反应以形成水分子和氢氧化物，将其通过真空泵系统234从室206移除。图2C示例另外的实施方案，其中提供二分的入口230、232，一个用于源气216并且另一个用于助气220。之后将气体216、220在离子源室206中混合。用于源气216的气流计218和用于助气220的气流计224分别控制气体经由入口230和232进入离子源室206中的流动。图3是示例根据本专利技术某方面的用于通过离子注入器中利用含碳源气的离子源的性能和延长所述离子源的寿命的方法300的流程图。方法30本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.11.17 US 12/948,3691.一种用于改善束电流的离子注入系统，所述离子注入系统包括：离子源组件，所述离子源组件包括含碳源气和相关的气流控制器、氢助气和相关的气流控制器以及离子源室；束线组件，所述束线组件从所述离子源接收离子束并且处理所述离子束；以及标靶位置，所述标靶位置从所述束线组件接收所述离子束；其中，来自所述氢助气的氢离子与来自所述源气的氧原子反应，以减少室中毒并增加离子源寿命，并且其中所述离子注入系统进一步包括真空泵系统，以从所述离子源室移除水分子和氢氧化物，并且其中所述离子注入系统还包括用于通过在离子注入器的操作过程中的束组成的分析决定引入所述离子源室的助气的量的工具。2.如权利要求1所述的系统，其中所述含碳源气包含二氧化碳或一氧化碳。3.如权利要求1所述的系统，其中将所述含碳源气和所述氢助气同时引入至所述离子源室中。4.如权利要求1所述的系统，其中将所述含碳源气和所述氢助气依序引入至所述离子源室中。5.如权利要求2所述的系统，其中将所述含碳源气和所述助气在引入至所述离子源室中之前预先混合。6.一种用于提高离子注入器中的离子源的性能的设备，所述设备包括：源气控制器，所述源气控制器控制含碳源气至离子源室的供应和速率；以及助气控制器，所述助气控制器控制来自氢气源的氢助气至所述离子源室的供应和速率；其中来自所述氢助气的氢离子与来自所述源气的氧原子反应，以减少室中毒并增加离子源寿命，并且其中所述设备进一步包括真空泵系统，以从所述离子源室移除水分子和氢氧化物，其中所述设备还包括用于通过在所述离子注入器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：奈尔·卡尔文，谢泽仁，
申请(专利权)人：艾克塞利斯科技公司，
类型：
国别省市：