[發明專利]用于強化離子植入生產力的四氫化鍺/氬等離子體化學

在審

• 申請號: 201980071212.X
• 申請日: 2019-10-01
• 公開（公告）號: CN112955995A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 具本雄;艾迪尼·沙拉金莉;羅奈爾德·詹森;南茲奧·V·卡邦;彼得·尤英;默文·德根
• 申請（專利權）人: 應用材料股份有限公司
• 主分類號: H01J37/08
• 分類號: H01J37/08;H01J37/317
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 馬爽;臧建明

本發明公開一種用于改善產生某些離子束(且具體而言，鍺及氬)的束流的方法。已證實使用氬作為第二氣體會改善鍺烷的離子化，允許在不使用鹵素的情況下形成具有足夠束流的鍺離子束。另外，已證實使用鍺烷作為第二氣體會改善氬離子束的束流。

技術領域

本公開的實施例涉及用于強化離子植入系統中的生產力的方法，尤其涉及改善鍺離子束及氬離子束的束流。

背景技術

半導體裝置的制作涉及多個分立且復雜的制程。一個此種制程可為蝕刻制程，其中自工件(workpiece)移除材料。另一制程可為沉積制程，其中將材料沉積于工件上。又一制程可為離子植入(ion implantation)制程，其中將離子植入至工件中。

離子源傳統上用于生成離子，離子隨后用于實行該些制程。離子源可利用間接加熱式陰極(indirectly heated cathode，IHC)、伯納斯源(Bernas source)、電容耦合等離子體源(capacitively coupled plasma source)、射頻(radio frequency，RF)等離子體源或設置于離子源腔室內或附近的電感耦合源(inductively coupled source)。氣體管與離子源流體連通(fluid communication)，以便向離子源腔室供應所期望的進氣(feed gas)。進氣可為任何合適的物質，通常是第三族或第五族元素。

然而，鍺正日益用于半導體裝置制造制程(特別是低能量高劑量應用)中。目前，使用四氟化鍺(GeF₄)作為主摻雜氣體，且使用一些稀釋氣體(例如二氫化氙(XeH₂)或一氟甲烷(CH₃F))來減少鹵素循環并維持離子源的壽命。

另外，氬亦正日益得到使用并被開發用于例如精密材料工程(precisionmaterials engineering，PME)、選擇性區域處理(selective area processing，SAP)及三維(three dimensional，3D)裝置的定向蝕刻(directional etching)等各種應用。該些應用通常使用超高劑量。

然而，在不使用鹵素氣體的情況下，形成具有足夠束流(beam current)的鍺離子束一直具有挑戰性。此外，亦一直難以產生具有足夠束流的氬離子束。

因此，一種改善鍺離子束及氬離子束的束流(特別是在不使用鹵素物質的情況下)的方法將是有益的。

發明內容

本發明公開一種用于改善某些離子束(且具體而言，鍺及氬)的束流的方法。已證實使用氬作為第二氣體會改善鍺烷的離子化，允許在不使用鹵素的情況下形成具有足夠束流的鍺離子束。另外，已證實使用鍺烷作為第二氣體會改善氬離子束的束流。

根據一實施例，公開一種產生鍺離子束的方法。所述方法包括：將鍺烷及氬引入至離子源中；離子化所述鍺烷及所述氬以形成等離子體；以及自所述離子源提取鍺離子以形成所述鍺離子束。在某些實施例中，沒有鹵素氣體被引入至所述離子源中。在一些實施例中，氬流速在0.5標準立方厘米/分鐘(sccm)至2.0標準立方厘米/分鐘之間。在某些實施例中，所述氬流速在0.7標準立方厘米/分鐘至1.0標準立方厘米/分鐘之間。在某些實施例中，所述離子源包括間接加熱式陰極離子源。在一些實施例中，所述離子源包括射頻離子源。在其他實施例中，所述離子源包括伯納斯源、電容耦合等離子體源、電感耦合源或微波耦合等離子體源。在某些實施例中，所述氬流速使得所述離子源的效率大于4毫安(mA)/千瓦(kW)，所述離子源的所述效率被定義為鍺束流對施加至所述離子源的總功率的比率。在一些實施例中，所述氬流速使得所述離子源的歸一化效率(normalized efficiency)大于0.1，所述離子源的所述歸一化效率被定義為所述離子源的所述效率除以提取電流(extractioncurrent)。在某些實施例中，所述離子源是束線植入系統(beam-line implantationsystem)的組件。