分配容器含有本發(fā)明的娃前體組合物。該氣體儲存與分配容器可包含 用于該娃前體組合物的儲存介質(zhì)，例如物理吸附劑介質(zhì)或離子性液體儲存介質(zhì)。在其他實 施方案中，該氣體儲存與分配容器包含壓力調(diào)節(jié)容器，在該壓力調(diào)節(jié)容器的內(nèi)部體積中包 含壓力調(diào)節(jié)組件。
[0303] 因此，本發(fā)明提供了一種將娃、娃離子或含娃離子注入目標(biāo)基板(例如，半導(dǎo)體晶 片）或用于制造微電子產(chǎn)品、太陽能電池、平板顯示器等的其他基板中。該方法可通過W下 來進(jìn)行:將含娃滲雜劑材料進(jìn)行離子化W產(chǎn)生含有離子的等離子體，并且將該離子注入目 標(biāo)基板中。
[0304] 可用于實施本發(fā)明的示例性含娃滲雜劑化合物或材料的實例包括烷基硅烷、橋連 硅氧烷、具有化學(xué)式RnSiH(4-n)的化合物（其中1含n含4,且Rn為烷基、烷氧基、酷氨基、亞燒 基、甲娃烷基、亞氨基、氨或乙酸根）、烷基乙硅烷W及其衍生物和混合物。合適的含娃滲雜 劑化合物或材料的具體實例包括:S甲娃烷基胺或（Si曲）3N;甲基硅烷或MeSi曲;TMCTS或 (M細(xì)Si)地4;二甲基硅烷或MesSi出；乙基硅烷或化Si出;S甲基硅烷或MesSiH; S甲氧基硅烷 或(Me0)3SiH;六甲基乙硅烷或Me3SiSiMe3;TEOS或Si(0C2也）4;W及正下基硅烷或正BuSi曲。 附加的滲雜劑材料包括部分氣化或氯化的材料W及原位生成的材料和既含有面素又含有 氨的分子。
[0305] 合適材料的附加實例和它們的相關(guān)特征列于W下表1和表2中。


[0309]優(yōu)選地，用于實施本發(fā)明的含娃滲雜劑化合物或材料在所設(shè)及的最終使用條件下 呈氣態(tài)。合適的滲雜劑源材料還包括具有足夠蒸氣壓的液態(tài)或固態(tài)含娃滲雜劑化合物或材 料，W向離子注入系統(tǒng)的離子源腔提供充足的蒸氣流。
[0310] 在多個實施方案中，娃離子或含娃離子是從原料源材料中生成的，并且通過離子 注入過程而被注入到基板的目標(biāo)材料中。
[0311] 在一個示例性實施方案中，離子源通過將電子引入充滿含娃滲雜劑氣體(作為原 材料)的真空電弧腔中而生成娃離子。電子與含娃滲雜劑氣體中的分子碰撞導(dǎo)致產(chǎn)生含有 娃正離子的離子化的等離子體。然后所述離子被準(zhǔn)直成離子束，并使該離子束加速射向目 標(biāo)材料?？蓪⒃撾x子束對準(zhǔn)穿過其中具有多個開孔的遮罩，W在期望的結(jié)構(gòu)中注入娃離子。
[0312] 本發(fā)明并不局限于此，其他注入娃離子的方式也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0313] 本發(fā)明經(jīng)同位素富集或未經(jīng)同位素富集的娃前體可用于進(jìn)料氣體混合物、共流配 置例如聯(lián)用種類(其他含娃流體，可相稱地經(jīng)富集或未經(jīng)富集)和/或稀釋氣體中，W及用于 后續(xù)流動系統(tǒng)中，其中該娃前體間歇地且重復(fù)地流至加工工具。
[0314] 本發(fā)明的娃前體可經(jīng)同位素富集W使任何同位素種類中的娃同位素的豐度高于 天然豐度，在單一同位素種類中的同位素富集量最高達(dá)100%。
[0315] 本發(fā)明提供了娃二聚體、娃=聚體和娃四聚體W及其他簇娃注入組合物的注入。 可形成娃前體組合物，W提供含有超過一種娃原子和/或其他原子的離子種類用于離子注 入。包含超過一種娃原子的前體包括乙硅烷、S甲硅烷和含有Si-Si鍵的其他化合物?？墒?用含有碳、錯、棚、憐或其他成分的經(jīng)取代的硅烷來增強(qiáng)由該娃前體衍生的娃注入物種類的 非晶化效果。例如，本發(fā)明提供了由相應(yīng)的娃前體衍生的含Si和C的種類，或含Si和Ge的種 類，W在相應(yīng)的注入基板中賦予拉伸或壓縮應(yīng)力。
[0316] 在另一個方面中，在四氣化娃(SiF4)中存在的氣的有害作用通過SiF4與（i)氨或氯 化物氣體(例如，SiH4、N出等），和/或（ii)氮(N2)的共流或混合而顯著減少。運(yùn)種方法基于氨 和/或氮會攔截與電弧腔材料(例如，鶴或鋼）的氣反應(yīng)，從而降低氣反應(yīng)并相應(yīng)的減少蝕刻 作用、沉積作用和面素循環(huán)。發(fā)明人已根據(jù)經(jīng)驗證實，當(dāng)將SiF4與氨、氮、或既與氨又與氮混 合時，SiF4束中的F+、W+和WFx峰值將顯著降低。實現(xiàn)運(yùn)種混合的方法可W是將SiF4與氣反應(yīng) 抑制劑成分共流或預(yù)先混合。該氣反應(yīng)抑制劑(例如，出或此/化）的濃度可為0.001體積％至 99.999體積％，更優(yōu)選為0.01體積％至30體積％，且最優(yōu)選為2體積％至20體積％，基于四 氣化娃與氣反應(yīng)抑制劑成分的總體積計。
[0317] 在任何合適類型的注入機(jī)中均可有利地使用氣反應(yīng)抑制劑組合物作為共流成分 或混合物成分。通常，可使用適合用于制造半導(dǎo)體、太陽能及平板產(chǎn)品的注入設(shè)備來施行本 發(fā)明的組合物及方法，例如，束線注入機(jī)、等離子體浸沒工具(例如，PLAD工具）、離子淋浴注 入機(jī)等。
[0318] 使用反應(yīng)抑制劑的方法也可適用于使用其他氣化物氣體，例如共流或混合物形式 的GeF4、As的和P的作!^與諸如氨、氨、其他氨化物氣體和/或氮的氣體。
[0319] 在一個具體方面中，本發(fā)明設(shè)及氣體共流或預(yù)混合物改善射束效能和/或壽命方 面的用途。
[0320] 所述氣體可在包括共流、預(yù)混合或共流與預(yù)混合組合的配置中使用。為此目的，該 氣體組合物可包含總共2至50種氣體，存在于共流或預(yù)混合物中的各個氣體種類的濃度可 為0.0 OOl摩爾％至99.9999摩爾％，所有共流或預(yù)混合成分的總量為100摩爾％。
[0321] 本發(fā)明的娃前體可W W任何合適的方式并使用任何合適的離子化設(shè)備或系統(tǒng)來 進(jìn)行離子化W用于注入應(yīng)用。例如，離子化可通過電子碰撞、射頻照射、微波沖擊、脈沖等離 子體技術(shù)、IHC等離子體工藝等而進(jìn)行。該娃前體可W W任何合適的方式輸送至使用地點， 例如，通過在加工工具上設(shè)置前體供應(yīng)容器，或?qū)⒃撉绑w供應(yīng)容器設(shè)置在遠(yuǎn)端進(jìn)行輸送，或 依照需求在遠(yuǎn)端處或使用位點處生成該娃前體。
[0322] 注入由該娃前體得到的娃注入物質(zhì)可用于任何合適的應(yīng)用中，包括制造半導(dǎo)體產(chǎn) 品、集成電路、太陽能電池、平板顯示器、LE化W及其他離子注入產(chǎn)品。
[0323] 本發(fā)明的娃前體能改進(jìn)娃植入的方法，包括改進(jìn)離子束方法中的射束電流(例如， 提高射束電流的絕對值、離子束的時空穩(wěn)定性），另外可顯著提高離子源性能，例如，延長離 子源壽命。
[0324] 在將本發(fā)明的娃前體輸送至離子注入系統(tǒng)的離子源時，由于娃前體不是熱穩(wěn)定 的，故可冷卻電弧腔和/或冷卻通往該電弧腔的輸送管線，若沒有運(yùn)種冷卻，娃前體可能在 到達(dá)該電弧腔之前便分解。在其他實施方案中，可將通往該電弧腔的輸送管線加熱，用于輸 送該娃前體的蒸氣，W避免在輸送管線中發(fā)生凝結(jié)。
[0325] 在其他實施方案中，通過使用適當(dāng)?shù)仉娀∏粌?nèi)襯材料也可改進(jìn)離子源壽命和/或 射束電流。示例性的內(nèi)襯包括，但不限于，銅鶴內(nèi)襯(其可顯著改進(jìn)離子源壽命）、WSi內(nèi)襯 (其可抑制采用100%鶴內(nèi)襯時會發(fā)生的翅曲現(xiàn)象）、娃內(nèi)襯(其可用于降低會造成離子源故 障的面素循環(huán)，且可提高機(jī)組電流(team州rrent))W及石墨內(nèi)襯。
[0326] 現(xiàn)在參照附圖，圖1為為離子注入加工系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)包括儲存與分配容 器，該儲存與分配容器含有供應(yīng)給圖中所示離子注入腔進(jìn)行基板的離子注入滲雜的含娃滲 雜劑氣體或其他娃前體源材料。
[0327] 該離子注入加工系統(tǒng)300包括儲存與分配容器302,其容納供應(yīng)給圖中所示離子注 入腔中進(jìn)行基板328的離子注入滲雜的娃源材料。
[03%]該儲存與分配容器302包括容器壁306,該容器壁306圍出容納該娃源材料的內(nèi)部 空間。
[0329] 該容器為常規(guī)類型的氣瓶，該氣瓶內(nèi)設(shè)置有僅容納氣體的內(nèi)部空間，或者，該容器 可含有吸附材料，該吸附材料對于含娃滲雜劑源氣體具有吸附親和力，并且在分配條件下 該滲雜劑源氣體可從該吸附材料上脫附而從該容器中排出。
[0330] 該儲存與分配容器302包括閥頭308,該閥頭308 W氣體流通的方式與排出管線312 連接。壓力傳感器310與質(zhì)量流量控制器314-起設(shè)置在管線312中。其他監(jiān)控和感測組件可 與管線連接，并與控制裝置(例如制動器、反饋和電腦控制系統(tǒng)、周期定時器等)相連。
[0331] 該離子注入腔301包含離子束產(chǎn)生器或離子化器316,其接收從管線312分配出的 含娃源材料并生成離子束305。離子束305穿過質(zhì)量分析單元322,所述質(zhì)量分析單元322選 出所需離子并排斥非選中離子。
[0332] 所選出的離子穿過加速電極陣列324,隨后穿過偏轉(zhuǎn)電極326。所產(chǎn)生的聚焦離子 束撞擊在設(shè)置于旋轉(zhuǎn)固定器330上的基板元件328上，該旋轉(zhuǎn)固定器安裝在旋轉(zhuǎn)軸332上。根 據(jù)需要使用Si+離子或其他含娃離子的離子束來滲雜基板W形成滲雜娃的結(jié)構(gòu)。
[0333] 該離子注入腔301的各個部分分別借助累320、342和346通過管線318、340和344而 排出。
[0334] 任何合適的離子源均可有用地用于圖1中所示類型的離子注入系統(tǒng)中，例如，更完 整地記載于2000年10月24日授予M.A.Graf等人的美國專利6,135,128中的離子源類型。
[0335] 例如，該離子源可包括外殼（用于界定等離子體腔)和離子提取器組件。將能量傳 遞給可離子化的娃源材料W在等離子體腔中生成離子。通過離子提取器組件(其包括多個 電極)經(jīng)過該等離子體腔中的狹縫而提取出離子。因此，該離子提取器組件的作用是經(jīng)過提 取縫隙板從等離子體腔中提取出離子束，并使所提取的離子加速朝向質(zhì)量分析磁體前進(jìn)。
[0336] 在該配置中，可離子化娃源材料可從合適的供應(yīng)設(shè)備流出并經(jīng)過其中含有質(zhì)量流 控制器的導(dǎo)管而注入該等離子體腔中。該供應(yīng)設(shè)備可包括基于吸附劑的氣體儲存與供應(yīng)容 器（例如，從化tegris, Inc. (Bille;rica,Massachusetts ,USA)商購的商標(biāo)名為SDS的類型）， 包含內(nèi)部氣體壓力調(diào)節(jié)器的壓力調(diào)節(jié)容器（例如，從Entegr i S ,Inc. (Billerica, Massachusetts ,USA)商購的商標(biāo)名為VAC的類型），包含內(nèi)部氣體壓力調(diào)節(jié)器的壓力調(diào)節(jié)容 器（例如，從化tegris, Inc. (Bille;rica,Massachusetts ,USA)商購的商標(biāo)名為VACSorb的類 型），或當(dāng)使用固態(tài)滲雜劑源材料時，該源材料可括固體源容器（例如，從化tegris，Inc. (Billerica,Massachusetts ,USA)商購的商標(biāo)名為ProEvap的類型）。
[0337] 使用含娃源材料的本發(fā)明的離子注入方法可用基于本文所公開的本技術(shù)領(lǐng)域中 的各種離子注入機(jī)系統(tǒng)來實施，而能商業(yè)化地生產(chǎn)各種包括用娃滲雜的組件部位或器件結(jié) 構(gòu)的微電子產(chǎn)品，例如，半導(dǎo)體產(chǎn)品。
[0338] 圖2為離子注入系統(tǒng)的剖面圖，其示意性地顯示出在該系統(tǒng)的電弧腔中生成等離 子體，且該系統(tǒng)設(shè)置有氣體進(jìn)料管線W提供該管線的主動冷卻作用，該管線用于對于本發(fā) 明的前體進(jìn)行冷卻，若不進(jìn)行冷卻則本發(fā)明的前體容易分解。
[0339] 該離子注入系統(tǒng)10包含電弧腔12與氣體進(jìn)料管線14,該氣體進(jìn)料管線14用于將本 發(fā)明的前體供料至電弧腔W在該電弧腔中使其離子化。在該系統(tǒng)的電弧腔12中生成等離子 體16。該前體氣體沿箭頭A的方向流入該前體氣體進(jìn)料管線14中，該氣體進(jìn)料管線14具有W 可監(jiān)控方式固定于其中的監(jiān)控?zé)犭娕糡Cl和TC2, W測量該進(jìn)料管線和進(jìn)入該電弧腔中的氣 體的熱態(tài)質(zhì)量。
[0340] 在該離子注入系統(tǒng)10中，該前體氣體進(jìn)料管線適于進(jìn)行此管線的主動冷卻作用。 特別地，該前體氣體進(jìn)料管線14具有與其相連的冷卻劑通道20,冷卻介質(zhì)沿箭頭B的方向流 經(jīng)該冷卻劑通道20。監(jiān)控?zé)犭娕糡Cl和TC2 W可監(jiān)控的方式固定于該前體氣體管線中，W測 量該管線和進(jìn)入該電弧腔中的氣體的熱態(tài)質(zhì)量。
[0341] 該冷卻劑通道可配置成在該前體氣體進(jìn)料管線上的冷卻夾套，或可包括包圍或與 該前體氣體進(jìn)料管線相互交叉的通道，或包括其他熱交換器或冷卻劑元件、陣列或組件，W 向該前體氣體提供冷卻作用，從而防止該氣體進(jìn)料管線和該電弧腔中堵塞的固態(tài)副產(chǎn)物發(fā) 生分解和沉積。
[0342] 應(yīng)當(dāng)理解，該前體氣體進(jìn)料流的冷卻配置可W W任何合適的方式來實施和操作， W實現(xiàn)該前體氣體需要的冷卻作用，并且該冷卻配置可進(jìn)一步與該離子源的熱管理控制系 統(tǒng)集成在一起，從而適當(dāng)?shù)卦O(shè)定該冷卻劑的流速和其他操作參數(shù)，W使用前體氣體進(jìn)行有 效的離子注入，否則該前體氣體可能不適合用于離子注入。該冷卻配置可與各種類型(相應(yīng) 使用本發(fā)明的各種前體氣體)的離子注入系統(tǒng)一起使用。
[0343] 圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的離子注入系統(tǒng)的離子源剖面圖，該離子源被 配置成將氣體共流供應(yīng)至該離子注入系統(tǒng)。該離子源122包括外殼(其界定等離子體腔122) 和離子提取器組件。將能量傳遞給可離子化的前體氣體W在等離子體腔122中生成離子。通 常，生成正離子，盡管本發(fā)明可用于通過該前體氣體而生成負(fù)離子的系統(tǒng)。通過該離子提取 器組件124經(jīng)過該等離子體腔中的狹縫而提取出正離子，該離子提取器組件124包含多個電 極142。因此，該離子提取器組件的作用是經(jīng)過提取縫隙板146從該等離子體腔中提取出正 離子束，并使所提取的離子加速朝向質(zhì)量分析磁體(圖3中未示出）前進(jìn)。
[0344] 可離子化的前體氣體從可離子化的前體氣體源166流出并經(jīng)過其中含有質(zhì)量流控 制器168的導(dǎo)管170而注入到該等離子體腔122中。該源166可包括基于吸附劑的氣體儲