[發明專利]用于碳離子注入的摻雜物組合物的儲存和負壓輸送

有效

• 申請號: 201380067226.7
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN104871286B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: A.K.辛哈;D.C.海德曼;L.A.布朗;S.M.坎珀;R.施;D.盧;邱文斌;高建綱
• 申請（專利權）人: 普萊克斯技術有限公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32;C23C14/34;F17C13/04;H01J37/08;H01J37/317
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 段菊蘭;呂彩霞

提供用于輸送含CO的摻雜物氣體組合物的供應源。所述組合物包括控制量的稀釋劑氣體混合物例如氙氣和氫氣，其各自以控制的體積比率提供以確保最佳的碳離子注入性能。所述組合物可包裝為由含CO的供應源和稀釋劑混合物供應源組成的摻雜物氣體套件。備選地，所述組合物可預先混合并從單一來源引入，所述單一來源可響應沿排流路徑所達到的負壓條件而啟動以允許摻雜物混合物從所述裝置的內部體積受控流入離子源設備中。

發明領域

本發明涉及改善的CO基配方以及這類CO基配方的負壓輸送和儲存裝置，所述CO基配方包括用于碳注入的摻雜物氣體組合物。

發明背景

離子注入為半導體/微電子制造中的重要工序。離子注入工序被用于集成電路生產中以將控制量的摻雜物離子引入半導體晶圓中。離子源被用來從摻雜物氣體產生多種離子種類的明確定義的離子束。所述摻雜物氣體的離子化產生可被隨后注入給定工件內的離子種類。

碳作為廣泛使用的摻雜物在半導體工業中出現，用于多種材料改性應用例如抑制共摻雜物的擴散或增強摻雜區域的穩定性。在這點上，二氧化碳(CO₂)作為碳離子注入的常見摻雜物源出現。然而，已觀察到，CO₂的表現為一種氧化氣體，其有氧化鎢離子腔室組件的傾向，從而沿離子設備的電極表面和腔室組件形成各種的氧化鎢(WOx)沉積物。這類沉積物的出現是有問題的，因為它們降低電學性能，由此需要更高的電壓以維持穩定的等離子體。然而，更高的電壓會導致電壓放電，其引起電氣短路和瞬時的束流降。束流降通常被稱為“束流突波(束流閃變，beam glitching)”。束流突波降低離子源性能至所述工藝過程不能以可接受的效率運轉的程度。在這類情況下，可能需要使用者緊急停止注入操作并進行維修或替換離子源。這類停工期造成離子注入系統的生產率損失。因此，為了進行高質量的注入工序，需要長時間維持離子源的正常運作。

考慮到與作為離子注入的摻雜物源的CO₂相關的非期望沉積物，由于CO中較低的含氧量，一氧化碳(CO)作為備選的摻雜物氣體源出現。較低的含氧量減少了WOx形成量。然而，在離子源的運行期間已觀察到CO形成大量碳(C)和碳化鎢(WC)沉積物。C沉積物為CO的等離子體分解的結果，而WC沉積物的形成是CO和它的等離子體裂解產物與鎢基腔室組件相互作用的結果。所述C/WC沉積物可產生束流突波，由此產生對短的離子源壽命的關注。

此外，CO為有毒氣體，其引起重大的安全和環境上的挑戰。典型地將CO高壓儲存在圓筒內。高壓儲存CO是不可接受的，因為有出現圓筒泄漏或災難性破裂的可能性。因此，CO的標準高壓圓筒引發這些液體從高壓圓筒非計劃釋放的危險。

存在未被滿足的需要：當使用碳基摻雜物氣體源進行碳注入時，減少在離子腔室內的沉積物，以及碳基摻雜物氣體源的安全儲存和輸送裝置的方法和系統。本發明的其它方面對閱讀完本說明書、附圖和附錄的權利要求書后的本領域普通技術人員而言會是顯而易見的。

發明內容

本發明涉及碳離子注入系統和方法，其能夠實現這類離子源的改善的壽命和性能。

本發明部分地涉及在負壓條件下輸送的CO基摻雜物氣體混合物的單一供應源。

在第一方面，提供摻雜物氣體混合物的單一供應源，其包含：一種或更多種的含碳摻雜物源氣體，其以預先確定的濃度與稀釋劑氣體混合物預先混合，所述一種或更多種的含碳源至少包含CO，并且所述稀釋劑氣體混合物包含惰性氣體和含氫氣體；以及負壓輸送和儲存裝置，其用于維持在所述裝置的內部體積內的所述摻雜物氣體混合物處于加壓狀態，所述輸送裝置與排流路徑是流體相通的，其中所述輸送裝置響應沿所述排流路徑所達到的負壓條件而啟動以允許所述摻雜物組合物從所述裝置的內部體積受控流出。