[发明专利]于氮离子植入中改善离子源效能的氟化组合物

说明书

本发明描述用于实施氮离子植入的组合物、方法和设备，其在所述氮离子植入后进行易于发生故障的另一离子植入操作，例如植入砷和/或磷离子物种时避免发生严重故障。所述氮离子植入操作有利地利用引入离子植入系统的离子源室或在所述离子源室中形成的氮离子植入组合物实施，其中所述氮离子植入组合物包括氮(N₂)掺杂剂气体和故障抑制气体，所述故障抑制气体包括选自由以下组成的群组中的一或多种：NF₃、N₂F₄、F₂、SiF₄、WF₆、PF₃、PF₅、AsF₃、AsF₅、CF₄和C_xF_y(x≥1，y≥1)通式的其它氟化烃、SF₆、HF、COF₂、OF₂、BF₃、B₂F₄、GeF₄、XeF₂、O₂、N₂O、NO、NO₂、N₂O₄和O₃，以及任选地含氢气体，例如包括选自由以下组成的群组的一或多种的含氢气体：H₂、NH₃、N₂H₄、B₂H₆、AsH₃、PH₃、SiH₄、Si₂H₆、H₂S、H₂Se、CH₄和C_xH_y(x≥1，y≥1)通式的其它烃和GeH₄。

技术领域

本公开大概来说涉及氮离子植入。更具体来说，本公开在多个方面中涉及于氮离子植入中改善离子源效能的氟化组合物、利用所述氟化组合物改善离子源效能的方法和用于氮离子植入系统中的气体供应设备和试剂盒。

背景技术

离子植入是在微电子和半导体产品制造中广泛使用的工艺，其用于将控制量的掺杂剂杂质准确地引入诸如半导体晶片的衬底中。

在用于所述应用中的离子植入系统中，通常采用离子源来离子化所需的掺杂剂元素气体，并且离子是以具有所需能量的离子束的形式从源引出。离子植入系统中使用多种类型的离子源，包括采用热电电极且由电弧供电的弗里曼(Freeman)型和伯纳斯(Bernas)型、使用磁控管的微波型、间热式阴极(IHC)源和RF等离子体源，其通常都在真空中操作。用于离子植入系统中的掺杂剂具有众多不同类型且尤其包括砷、磷、硼、氧、氮、碲、碳和硒。离子植入工具可不间断地用于植入众多种掺杂剂物种，其中连续操作工具以植入不同掺杂剂物种并相应改变操作条件和化学。

在任一系统中，离子源通过将电子引入填充有掺杂剂气体(通常称为“原料气体”)的真空电弧室(下文中的“室”)中而生成离子。电子与掺杂剂气体中的原子和分子碰撞导致产生由正掺杂剂离子和负掺杂剂离子组成的离子化等离子体。具有负偏压或正偏压的引出电极将分别使正离子或负离子可作为准直离子束穿过孔，使所述准直离子束向靶标材料加速，以形成具有所需电导率的区域。

预防维护(PM)的频率和持续时间是离子植入工具的一个效能因数。作为一般目标，应减小工具PM频率和持续时间。需要最多维护的离子植入机工具的部件包括离子源、引出电极和高压绝缘体，以及与工具相关的真空系统的泵和真空管线。另外，定期更换离子源的灯丝。