專利名稱：產(chǎn)生摻雜劑氣體物質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及產(chǎn)生摻雜劑氣體物質(zhì)或種類的方法以及實(shí)施該方法的離子源，所述摻雜劑氣體物質(zhì)含有注入目標(biāo)的所需摻雜劑元素成分。具體而言，本發(fā)明涉及產(chǎn)生用于使用離子注入機(jī)，注入半導(dǎo)體晶片的摻雜劑離子，但是并不排除其他內(nèi)容。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體工業(yè)要求生產(chǎn)半導(dǎo)體器件，這經(jīng)常通過在單個(gè)晶片上制造諸多器件陣列得以實(shí)現(xiàn)。半導(dǎo)體器件通常需要摻雜的容許量很細(xì)微，以獲得所需的特性。這種摻雜使用離子注入機(jī)進(jìn)行，該離子注入機(jī)包括離子源，該離子源產(chǎn)生相應(yīng)于，或含有所需摻雜劑的離子。然后，光學(xué)裝置將離子形成聚焦的離子束，離子束入射到晶片上。離子束的控制(例如，束電流，離子含量，能量，尺寸大小，掃描，等等)極為重要，因?yàn)檫@決定晶片上的摻雜劑濃度和注入深度，從而決定器件的導(dǎo)電性質(zhì)。
典型的摻雜劑包括硼、磷、砷、鋁、銻和銦。這些摻雜劑的離子經(jīng)常在離子源中產(chǎn)生，產(chǎn)生的步驟包括獲得含有所需摻雜劑的氣體，使氣體進(jìn)入電弧室，在電弧室中，電弧放電將氣體離子化，形成等離子體。使用吸極(extraction electrode)通過其中的孔將離子從電弧室中吸出。使用另外的電極形成被引導(dǎo)在要注入晶片上的離子束。一般地，離子束通過質(zhì)量分析磁鐵，其僅選擇具有所需質(zhì)量/電荷比的離子換言之，質(zhì)量分析磁鐵有效地拒絕在電弧室/等離子體中不可避免地產(chǎn)生或其它方式產(chǎn)生的不需要的離子。
供給電弧室的氣體可通過多種途徑獲得。一種方法是，在爐子中加熱摻雜劑的基本形式(總是固體)。使這樣產(chǎn)生的蒸氣進(jìn)入電弧室。然而，許多摻雜劑是具有低蒸氣壓的金屬，意味著爐子必須在高溫下工作，以產(chǎn)生所需蒸氣。
可選地，在爐子中加熱含有所需摻雜劑的化合物。US-A-2002/0029746公開了加熱氟化銦，實(shí)現(xiàn)銦摻雜。調(diào)節(jié)束電流需要調(diào)節(jié)爐子的溫度，因此控制受到爐子的熱響應(yīng)時(shí)間(長(zhǎng)達(dá)30分鐘)的限制。而且，由于爐子內(nèi)容物的真實(shí)溫度不能被精確知道，因此控制是不可預(yù)測(cè)的。氟化銦的低蒸氣壓在這樣產(chǎn)生的蒸氣冷凝時(shí)遇到另一個(gè)問題。因此，蒸氣的輸送變得困難。
產(chǎn)生摻雜劑氣體物質(zhì)的這些方法對(duì)溫度的變化非常敏感，由此產(chǎn)生問題，即，它們的蒸氣壓隨溫度變化的曲線在爐子操作溫度附近特別陡。因此，存在需要精細(xì)控制爐子溫度的問題。通常地，爐子必須被控制到溫度波動(dòng)低于1℃。
另一種產(chǎn)生氣體形式的所需摻雜劑的方法是，將氣體通過摻雜劑(或其化合物)上方，使得二者發(fā)生反應(yīng)，形成所需氣體，進(jìn)入電弧室。這種技術(shù)無論在離子注入領(lǐng)域還是其它領(lǐng)域，都已經(jīng)存在很長(zhǎng)時(shí)間。例如，Sidenius和Stilbreid在E.M.Separations with High Efficiencyof Micrograrnme Qualities(具有微克質(zhì)量高效率的E.M.分離)(E.M.Separation of Radioactive Isotopes，Proceedings of the InternationalSymposium，Vienna，May 1960，Springer-Verlag，pp.244-249)中公開，將四氯化碳通過加熱的稀土氧化物上方，形成氣態(tài)稀土氯化物。由于其高的蒸氣壓，故經(jīng)常使用鹵化物如四氯化碳。最近，美國(guó)專利US 6,001,172公開將各種氣體如氟化物(NF3，ClF3，BF3和氟本身)通過加熱的銦或銻上方，產(chǎn)生銦或銻的氟化物，然后進(jìn)行離子化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是改進(jìn)上述產(chǎn)生摻雜劑氣體物質(zhì)的方法。
第一方面，本發(fā)明涉及產(chǎn)生摻雜劑氣體物質(zhì)的方法，該摻雜劑氣體物質(zhì)含有注入目標(biāo)的所需摻雜劑元素成分，該方法包括將摻雜劑(source mass)元素成分源堆或塊暴露于氣態(tài)溴，使得溴與該元素成分反應(yīng)，形成反應(yīng)產(chǎn)物(reactant product)，并離子化該反應(yīng)產(chǎn)物，從而產(chǎn)生摻雜劑氣體物質(zhì)的離子。
使用溴氣形成揮發(fā)性溴，而不使用前述的氯化物和氟化物，發(fā)現(xiàn)具有許多益處，闡述如下。
(1)已發(fā)現(xiàn)，溴反應(yīng)具有比其它鹵素低得多的溫度敏感性，從而消除了嚴(yán)格地控制爐子溫度的繁重要求。代替的是，爐子溫度可以在需要溫度附近漂移，而溴產(chǎn)物的量沒有一點(diǎn)變化。然后，例如，調(diào)節(jié)溴蒸氣的流動(dòng)，以便控制離子束流量。
(2)當(dāng)用銦作為源成分時(shí)，溴具有益處，因?yàn)殇寤熢诘图s400℃的溫度時(shí)具有可接受的高蒸氣壓。該較低的爐子溫度形成較小反應(yīng)性的環(huán)境。改為使用氟，則需要對(duì)銦進(jìn)行充分的加熱，因?yàn)榉熜枰^800℃的溫度，才能釋放足夠量的蒸氣。
(3)溴比氟不活波，使得它更容易控制，而需要考慮安全防范較低。而且，其較高的蒸氣壓意味著較少的冷凝。因此，將溴蒸氣從瓶中轉(zhuǎn)移到反應(yīng)室更容易。
(4)溴在室溫下為液體，具有高的蒸氣壓，這使得液體釋放的蒸氣可通過常規(guī)的氣體處理系統(tǒng)(關(guān)于氣態(tài)溴，我們指純蒸氣、霧、霧化的懸浮液等，這些基本類似氣體，因而可如同氣體處理)。
(5)溴相對(duì)便宜。
(6)不像四氯化碳，使用溴不會(huì)導(dǎo)致積碳留在源中。
(7)溴在79和81amu(原子質(zhì)量單位)處有兩種同位素，它們都與半導(dǎo)體工業(yè)中使用的其它通用元素不同而可分開。銦在113和115amu處具有同位素，其在56.5和57.5amu處產(chǎn)生雙電荷離子，而銻在129和131amu處具有同位素，其在64.5和65.6amu處產(chǎn)生雙電荷離子。這種分開確保從離子化室吸出的任何溴離子將被質(zhì)量分析磁鐵拒絕。
優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括，調(diào)節(jié)供給摻雜劑元素成分的氣態(tài)溴。這又引起對(duì)離子化室中離子產(chǎn)生速率的調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)離子束電流。而且，這種控制方法比現(xiàn)有技術(shù)的改變爐子溫度的方法響應(yīng)更迅速或更有效。
事實(shí)上，只需調(diào)節(jié)流速，以控制離子束電流，而不需改變爐子溫度。例如，在關(guān)掉爐子和停止產(chǎn)生離子之間存在延遲，延遲是由于相應(yīng)于爐子冷卻所用時(shí)間。清楚地，中斷溴的供給可迅速見效，使得離子的產(chǎn)生緊跟著很快停止。
任選地，調(diào)節(jié)氣態(tài)溴的供給，以便反應(yīng)產(chǎn)物不會(huì)在離子化室聚集。這種“缺乏式(starved)”操作方式確保反應(yīng)產(chǎn)物在被離子化和吸出之前，在離子化室中具有很短的平均存在時(shí)間。離子化室中具有反應(yīng)物的儲(chǔ)備是不期望的，因?yàn)檎{(diào)節(jié)溴氣流速的響應(yīng)時(shí)間受到影響。通過流量控制器，即質(zhì)量流量控制器或閥門，可調(diào)控氣態(tài)溴的流動(dòng)。
第二方面，本發(fā)明涉及在離子注入機(jī)中由源物質(zhì)產(chǎn)生離子的方法，該離子注入機(jī)包括具有離子化室的離子源和爐子，爐子被提供可調(diào)控的氣體供給(gas supply)。該方法包括，在爐子中提供源金屬堆或塊，將含有液體溴的容器與氣體供給源相連，調(diào)節(jié)液體溴沿氣體供給源產(chǎn)生的溴蒸氣流量，將源物質(zhì)暴露于被調(diào)控的溴蒸氣供給源，從而反應(yīng)產(chǎn)生氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物，該氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物暢通地進(jìn)入離子化室，在離子化室中進(jìn)行電弧放電操作，從而離子化反應(yīng)產(chǎn)物，產(chǎn)生離子。
第三方面，本發(fā)明涉及注入半導(dǎo)體晶片的方法，其包括上述任何一種產(chǎn)生摻雜劑氣體物質(zhì)的方法。
第四方面，本發(fā)明涉及離子化源，其包括含有液體溴的容器；形成從容器通過離子化室到離子化室出口的路徑的裝置，液體溴產(chǎn)生的溴蒸氣可沿該路經(jīng)通過；被放置在該路經(jīng)中的源物質(zhì)堆或塊；和在離子化室內(nèi)可操作產(chǎn)生電弧放電的電極。
形成路徑的裝置可以是管道，例如管子或類似物。
優(yōu)選地，離子源進(jìn)一步包括沿該路徑放置的調(diào)節(jié)器，以調(diào)節(jié)溴蒸氣沿該路經(jīng)的流量。任選地，該調(diào)節(jié)器位于源物質(zhì)堆的上游，雖然，可選地，調(diào)節(jié)器可位于源物質(zhì)堆與離子化室之間。
任選地，離子源進(jìn)一步包括控制器，用于接受離子源應(yīng)該被關(guān)掉的輸入指示，并通過關(guān)閉調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)離子源的關(guān)閉。該控制器可以是專用儀器，或者可與位于離子注入機(jī)中的其它組件共用。
輸入信號(hào)可來自各種源。例如，輸入信號(hào)可來源于手動(dòng)斷開，換句話說，緊隨操作者按下“關(guān)”按鈕，或使用計(jì)算機(jī)控制的圖形用戶界面實(shí)現(xiàn)斷開。輸入信號(hào)也可自動(dòng)產(chǎn)生，可能在預(yù)編程程序的結(jié)尾或者是自動(dòng)檢測(cè)到一個(gè)錯(cuò)誤的結(jié)果。
除了僅執(zhí)行離子源的斷開之外，控制器也調(diào)節(jié)氣體溴的流動(dòng)。這是通過對(duì)測(cè)定溴蒸氣流速的控制器執(zhí)行響應(yīng)而進(jìn)行的。
第五方面，本發(fā)明涉及離子注入機(jī)，其包括上述離子源；通過離子化室出口吸出離子的裝置；和引導(dǎo)吸出的離子沿離子束路徑入射到要注入目標(biāo)上的裝置。
吸出離子的裝置可以是含有電荷的結(jié)構(gòu)元件，以將離子吸引或排斥出離子化室，例如被提供合適電壓的電極?？蛇x地，吸出離子的裝置可以是磁鐵，其用于產(chǎn)生磁場(chǎng)，使得離子離開離子化室。
引導(dǎo)吸出離子的裝置可包括離子光學(xué)器件，例如具有合適電壓的電極或其它帶電荷的結(jié)構(gòu)元件，或例如用于產(chǎn)生適當(dāng)聚焦磁場(chǎng)的磁鐵。
任選地，離子注入機(jī)使用反饋回路進(jìn)行操作，以便調(diào)節(jié)溴蒸氣的流動(dòng)，獲得所需的離子束電流。一種可能的方案是離子注入機(jī)進(jìn)一步包括監(jiān)控器，以在離子束通過離子束路徑時(shí)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控；以及控制器，其用于接受表示離子束電流的監(jiān)控器信號(hào)。該控制器可以確定電流是否對(duì)應(yīng)于所需的電流，如果不是，可調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器，以獲得所需的電流。
上述方法和設(shè)備的其它優(yōu)選但是任選的特征在所附權(quán)利要求書中提出。


為了本發(fā)明能被更容易地理解，以示例形式，參考附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的離子注入機(jī)的示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的離子源的簡(jiǎn)化圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的爐子的側(cè)剖視圖；及圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案產(chǎn)生的離子的質(zhì)譜圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明，用于在半導(dǎo)體晶片12上注入離子的離子注入機(jī)10如圖1所示，其包括離子源14。離子通過離子源14產(chǎn)生，被吸出，并通過質(zhì)量分析段30。所選擇的具有所需質(zhì)量/電荷比的離子通過質(zhì)量分辨狹縫(mass-resolving slit)32，然后撞擊半導(dǎo)體晶片12。
離子注入機(jī)10包含產(chǎn)生所需物質(zhì)的離子束的離子源14，其位于真空室15內(nèi)。離子源14通常包括電弧(或放電或離子化)室16，其包含在其一端放置的陰極20和電弧室16的壁18提供的陽極。陰極20被充分加熱，以產(chǎn)生熱電子。
陰極20放出的熱電子被吸引到陽極，也就是相鄰的室壁18。熱電子在通過電弧室16時(shí)離子化氣體分子，從而形成等離子體并產(chǎn)生所需的離子。氣體分子在爐子21中產(chǎn)生，并通過氣體輸送通道22，進(jìn)入電弧室16。
對(duì)熱電子行進(jìn)的路徑進(jìn)行控制，以阻止熱電子僅沿最短的路徑行進(jìn)到室壁18。磁鐵組件46提供穿過電弧室16的磁場(chǎng)，使得熱電子朝著位于電弧室16另一端的反陰極44，沿電弧室16的長(zhǎng)度螺旋行進(jìn)。
氣體輸送通道22將前體氣體物質(zhì)填裝入電弧室16。穿過電弧室16的熱電子離子化該前體氣體分子，也可能裂解該前體氣體分子，形成別的離子。等離子體中形成的離子也包含痕量的雜質(zhì)或污染物離子(例如，產(chǎn)生于室壁材料的離子)。
使用負(fù)偏置吸極26，通過出口28，抽吸來自電弧室16內(nèi)的離子。用電源21在離子源14和緊隨的質(zhì)量分析段30之間施以電勢(shì)差，以加速被抽吸的離子，離子源14和質(zhì)量分析段30通過一絕緣體(未圖示)相互電絕緣。然后，被抽吸離子的混合物通過質(zhì)量分析段30，使得它們?cè)诖艌?chǎng)作用下沿彎曲路線行進(jìn)。任何離子行進(jìn)的曲率半徑由其質(zhì)量、電荷狀態(tài)和能量決定。對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行控制，以便對(duì)于固定的束能量，只有那些具有所需質(zhì)量和電荷狀態(tài)的離子才能沿著符合質(zhì)量分辨狹縫32的路徑出來。然后，出射的離子束34被傳送到目標(biāo)，即一個(gè)或多個(gè)要進(jìn)行注入的半導(dǎo)體晶片12，或當(dāng)目標(biāo)位置不存在晶片12時(shí)被傳送到束障礙(beam stop)38。在其它方式中，也可使用放置在質(zhì)量分析段30與目標(biāo)位置之間的棱鏡組件，使束34減速。
適用于圖1中離子注入機(jī)10的離子源14在圖2中被簡(jiǎn)化示意。離子源14包括電弧室16，其通過氣體供給或氣體供給通道22與爐子21相連。爐子21由加熱元件50加熱，加熱元件50由電源52(可以是直流或交流電源)提供電流。加熱元件50臨近爐子21，爐子21包含源物質(zhì)反應(yīng)物54。在本情況下，反應(yīng)物54是銦條，但也可使用其它金屬如銻或其它源物質(zhì)，不管是條形還是其它形狀(如粉末狀)。
溴蒸氣56通過氣體輸送通道(gas feed)58被引入爐子21，氣體輸送通道58包括可調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)器60，例如質(zhì)量流量控制器。液體溴64的瓶62通過閥門66與氣體輸送通道58的另一端連接。
第二管線70匯入氣體輸送通道58。該管線70通過閥門74與氬氣源72相連。氬氣源72使得離子源14可被氬氣吹洗(或用其它合適的惰性氣體)。該氣體也可在溴源56被阻止時(shí)用于維持電弧室16內(nèi)的電弧。
這樣，離子源14按如下操作。瓶62由于溴的高蒸氣壓，包含液體溴64和溴蒸氣56。閥門66保持打開，以便溴蒸氣56沿氣體輸送通道58進(jìn)入調(diào)節(jié)器60。設(shè)定調(diào)節(jié)器60，使得只有所需流量的溴蒸氣56進(jìn)入爐子21。
溴蒸氣56進(jìn)入爐子21，與那里的銦54接觸并反應(yīng)，形成氣態(tài)溴化銦68。操作爐子，保持其溫度為約380℃。如上所述，本發(fā)明有利地不需要仔細(xì)控制爐子21的溫度。這是因?yàn)殇?銦反應(yīng)對(duì)溫度不很敏感，因此爐子21的溫度漂移不會(huì)對(duì)進(jìn)入電弧室16的溴化銦68的流速產(chǎn)生不利影響。
來自爐子21的氣體，包括溴蒸氣56和氣態(tài)溴化銦68，其通過氣體供給通道22進(jìn)入電弧室16，并在此被離子化，然后通過出口28抽出。為清晰起見，在圖2中未顯示電弧室16中的陰極20和反陰極44。
設(shè)定調(diào)節(jié)器60，以使溴蒸氣56的流動(dòng)滿足只有足夠的溴化銦68在電弧室16中聚集，以滿足所需的銦離子束電流(“溴缺乏的”操作模式)。換言之，電弧室16沒有被充滿而形成溴化銦/銦離子的隨時(shí)可進(jìn)行抽吸的儲(chǔ)備(reservior)。為獲得合適的流速而操作調(diào)節(jié)器60可以按經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，或者使用來自離子束電流監(jiān)控器或類似物的負(fù)反饋回路進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。
圖3更詳細(xì)地圖示爐子21的實(shí)例，其具有通常為圓柱形的爐體75。爐子21通過法蘭79被安裝在電弧室16上，使得氣體供給通道22突出進(jìn)入電弧室16。爐體75為中空，具有中央壁77，其部分形成爐子21。爐體75也形成有外室(stand-off chamber)76。
爐子21包含銦條54，并具有一個(gè)對(duì)應(yīng)于氣體輸送通道58的入口。氣體輸送通道58對(duì)著銦54進(jìn)入爐子，使得溴蒸氣56從氣體輸送通道58出來之后通過銦54上方。爐子21周圍整個(gè)爐體上具有螺旋狀凹槽80，用于接收加熱元件50(為清晰起見，在圖3中未圖示)。這樣，當(dāng)電流流過時(shí)，加熱元件50加熱爐子21。
實(shí)施例舉例而言，圖4顯示使用圖2和3所示離子源14進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)中，將100g溴液體64放在不銹鋼容器62中。溴蒸氣56的流量被調(diào)節(jié)為0.24sccm，這已發(fā)現(xiàn)可最佳化In++離子的產(chǎn)生。
爐子21包含8g銦金屬條54，并被加熱到380℃。電弧室16在75V/1A條件下操作，形成弧光。使用12mA的抽吸電流(extractioncurrent)，抽吸電壓(extraction voltage)為50kV。抽吸電壓通常較低，但要觀察到In+離子。這些條件產(chǎn)生1mA的In++束電流，如圖4所示，其顯示從電弧室16抽出的不同離子的束電流。在注入期間，溴離子和不期望的銦離子可通過質(zhì)量分析磁鐵30加以拒絕或進(jìn)行選擇。
此外，考察了改變爐子溫度對(duì)1mA In++束的影響。將初始溫度400℃階梯式下降到380℃、360℃，然后340℃，之后階梯式升回到400℃，并超過到420℃、440℃和460℃。只有在340℃，觀察到離子束電流改變(下降)在其它所有溫度下離子束電流保持穩(wěn)定，由此表明，該方法在寬范圍內(nèi)對(duì)溫度不敏感。如前所述，這特別有利，因?yàn)樗藢?duì)控制爐子溫度的高要求。
最后，測(cè)試操作調(diào)節(jié)器60，關(guān)掉再打開溴蒸氣56流動(dòng)的響應(yīng)時(shí)間?？焖訇P(guān)掉調(diào)節(jié)器60，并可以看見In++束在低于30秒之內(nèi)消失。關(guān)閉調(diào)節(jié)器60之后，打開氬氣源70，吹洗離子源14，保持電弧存在。然后關(guān)掉氬氣，很快打開調(diào)節(jié)器60?？梢钥匆姡琁n++束在30秒之內(nèi)重新產(chǎn)生。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以對(duì)上述實(shí)施方案進(jìn)行各種改變而不偏離本發(fā)明的范圍。例如，圖3的爐子21僅為可以采用的一種形式。圖3中氣體供給通道22的長(zhǎng)度有利地盡量短，以達(dá)到當(dāng)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器60時(shí)較快的響應(yīng)時(shí)間。
雖然方便地僅使用液體溴64，由此產(chǎn)生溴蒸氣56，但也可能采用其它裝置或方法。例如，液體溴64可以被加熱，或者提供其它任何來源的氣態(tài)溴。
當(dāng)然，銦54或其它源物質(zhì)如何被加熱是不重要的。實(shí)際上，加熱可以被一起略去，雖然這會(huì)導(dǎo)致降低的離子束電流。
前述實(shí)施方案顯示，源物質(zhì)反應(yīng)物54被放在與電弧室16分離的爐子21中這不必如此。當(dāng)不需要加熱時(shí)，反應(yīng)物54不必放在爐子21中，并且不管怎樣，反應(yīng)物54可以放在電弧室16本身內(nèi)。在后一放置情況下，在前述實(shí)施方案中分別用于提供溴蒸氣56和氬氣的氣體進(jìn)料通道58和管線70可以直接與電弧室16相連。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生摻雜劑氣體物質(zhì)的方法，所述摻雜劑氣體物質(zhì)含有注入目標(biāo)的所需摻雜劑元素成分，所述方法包括將所述元素成分源堆暴露于氣態(tài)溴，使得溴與所述元素成分反應(yīng)，形成反應(yīng)產(chǎn)物，以及離子化所述反應(yīng)產(chǎn)物，以產(chǎn)生摻雜劑氣體物質(zhì)的離子。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)供給所述元素成分的氣態(tài)溴。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括通過調(diào)節(jié)氣態(tài)溴的供給，控制離子的產(chǎn)生速率。
4.如權(quán)利要求2或3任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，包括調(diào)節(jié)供給離子化室的氣態(tài)溴，以在缺乏模式下操作，使得溴的流動(dòng)被調(diào)節(jié)到不足以在離子化室中形成反應(yīng)產(chǎn)物的儲(chǔ)備。
5.如權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述元素成分被放置在與離子化室分離的反應(yīng)室中，并且所述方法進(jìn)一步包括通過操作流量控制器，對(duì)氣態(tài)溴進(jìn)入反應(yīng)室進(jìn)行調(diào)節(jié)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，操作所述流量控制器包括操作質(zhì)量流量控制器或閥門。
7.如前述任何權(quán)利要求之一所述的方法，進(jìn)一步包括提供本地來源的液體溴，并且其中將所述元素成分源堆暴露于氣態(tài)溴包括將所述元素成分暴露于所述液體溴產(chǎn)生的溴蒸氣。
8.如前述任何權(quán)利要求之一所述的方法，包括將金屬源堆暴露于氣態(tài)溴。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，包括將銦或銻源堆暴露于氣態(tài)溴。
10.如前述任何權(quán)利要求之一所述的方法，進(jìn)一步包括加熱所述元素成分源堆。
11.如前述任何權(quán)利要求之一所述的方法，其中，控制離子的產(chǎn)生速率不包括改變爐子的溫度。
12.如前述任何權(quán)利要求之一所述的方法，包括在與所述離子化室分離的爐子中加熱所述元素成分，以及允許所述反應(yīng)產(chǎn)物通過與所述爐子和所述離子化室相連的管道。
13.一種在離子注入機(jī)中由源物質(zhì)產(chǎn)生離子的方法，所述離子注入機(jī)包括具有離子化室的離子源和爐子，其被提供可調(diào)控的氣體供給，所述方法包括在爐子中提供源金屬堆或塊；將含有液體溴的容器與氣體供給相連；調(diào)節(jié)液體溴沿氣體供給產(chǎn)生的溴蒸氣；將源物質(zhì)暴露于可調(diào)節(jié)的溴蒸氣，從而反應(yīng)產(chǎn)生氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物，所述氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物自由地進(jìn)入離子化室；以及在離子化室中進(jìn)行電弧放電操作，以離子化反應(yīng)產(chǎn)物，并產(chǎn)生離子。
14.一種對(duì)半導(dǎo)體晶片進(jìn)行注入的方法，其包括引導(dǎo)按照權(quán)利要求13所產(chǎn)生的離子入射到晶片上。
15.一種離子源，其包括含有液體溴的容器；形成從所述容器通過離子化室到離子化室出口路徑的裝置，所述液體溴產(chǎn)生的溴蒸氣可以沿所述路徑通過；被放置在所述路徑中的源物質(zhì)堆；和可操作用于產(chǎn)生離子化室內(nèi)電弧放電的電極。
16.如權(quán)利要求15所述的離子源，進(jìn)一步包括放置在所述路徑上的調(diào)節(jié)器，其用于調(diào)節(jié)溴蒸氣沿所述路徑的流動(dòng)。
17.如權(quán)利要求16所述的離子源，其中，所述調(diào)節(jié)器被置于所述源物質(zhì)堆的上游。
18.如權(quán)利要求16或17任一項(xiàng)所述的離子源，其中，所述調(diào)節(jié)器是質(zhì)量流量控制器或閥門。
19.如權(quán)利要求15至18任何項(xiàng)之一所述的離子源，其中，所述源物質(zhì)堆被置于爐子中，所述路經(jīng)通過所述爐子。
20.如權(quán)利要求15至19任何項(xiàng)之一所述的離子源，其中，所述源物質(zhì)堆包括金屬。
21.如權(quán)利要求20所述的離子源，其中，所述金屬包括銦或銻。
22.如權(quán)利要求15至21任何項(xiàng)之一所述的離子源，進(jìn)一步包括控制器，其用于接受離子源應(yīng)該被關(guān)掉的輸入指示，并通過關(guān)閉調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)離子源的關(guān)閉。
23.如權(quán)利要求22所述的離子源，其中，所述控制器進(jìn)一步用于確定進(jìn)入離子化室的溴蒸氣流速以及據(jù)此操作所述調(diào)節(jié)器。
24.一種離子注入機(jī)，其包括權(quán)利要求15至23中任何項(xiàng)中所述的離子源；通過離子化室出口抽出離子并引導(dǎo)所抽出的離子沿離子束路徑入射到要注入的目標(biāo)上的裝置。
25.如權(quán)利要求24所述的離子注入機(jī)，進(jìn)一步包括監(jiān)控器，其用于在離子束通過離子束路徑時(shí)監(jiān)控所述離子束；和控制器，其用于接受表示離子束電流的來自所述監(jiān)控器的信號(hào)，以及用于確定電流是否對(duì)應(yīng)于所需的電流，如果不是，可調(diào)節(jié)所述調(diào)節(jié)器以獲得所需的電流。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生摻雜劑氣體物質(zhì)的方法以及實(shí)施該方法的離子源，該摻雜劑氣體物質(zhì)含有注入目標(biāo)的所需摻雜劑元素成分。具體而言，雖然并不排他，但本發(fā)明涉及使用離子注入機(jī)，產(chǎn)生注入半導(dǎo)體晶片的摻雜劑離子。本發(fā)明提供產(chǎn)生摻雜劑氣體物質(zhì)的方法，該摻雜劑氣體物質(zhì)含有注入目標(biāo)的所需摻雜劑元素成分，該方法包括將摻雜劑元素成分源堆或塊暴露于氣態(tài)溴，使得溴與所述元素成分反應(yīng)，形成反應(yīng)產(chǎn)物，并離子化該反應(yīng)產(chǎn)物，以產(chǎn)生摻雜劑氣體物質(zhì)的離子。
文檔編號(hào)C23C16/448GK1807705SQ20051013202
公開日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2005年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月20日
發(fā)明者G·呂丁, S·薩托 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料有限公司