[发明专利]用于碳离子注入的掺杂物组合物的储存和负压输送

说明书

提供用于输送含CO的掺杂物气体组合物的供应源。所述组合物包括控制量的稀释剂气体混合物例如氙气和氢气，其各自以控制的体积比率提供以确保最佳的碳离子注入性能。所述组合物可包装为由含CO的供应源和稀释剂混合物供应源组成的掺杂物气体套件。备选地，所述组合物可预先混合并从单一来源引入，所述单一来源可响应沿排流路径所达到的负压条件而启动以允许掺杂物混合物从所述装置的内部体积受控流入离子源设备中。

发明领域

本发明涉及改善的CO基配方以及这类CO基配方的负压输送和储存装置，所述CO基配方包括用于碳注入的掺杂物气体组合物。

发明背景

离子注入为半导体/微电子制造中的重要工序。离子注入工序被用于集成电路生产中以将控制量的掺杂物离子引入半导体晶圆中。离子源被用来从掺杂物气体产生多种离子种类的明确定义的离子束。所述掺杂物气体的离子化产生可被随后注入给定工件内的离子种类。

碳作为广泛使用的掺杂物在半导体工业中出现，用于多种材料改性应用例如抑制共掺杂物的扩散或增强掺杂区域的稳定性。在这点上，二氧化碳(CO₂)作为碳离子注入的常见掺杂物源出现。然而，已观察到，CO₂的表现为一种氧化气体，其有氧化钨离子腔室组件的倾向，从而沿离子设备的电极表面和腔室组件形成各种的氧化钨(WOx)沉积物。这类沉积物的出现是有问题的，因为它们降低电学性能，由此需要更高的电压以维持稳定的等离子体。然而，更高的电压会导致电压放电，其引起电气短路和瞬时的束流降。束流降通常被称为“束流突波(束流闪变，beam glitching)”。束流突波降低离子源性能至所述工艺过程不能以可接受的效率运转的程度。在这类情况下，可能需要使用者紧急停止注入操作并进行维修或替换离子源。这类停工期造成离子注入系统的生产率损失。因此，为了进行高质量的注入工序，需要长时间维持离子源的正常运作。

考虑到与作为离子注入的掺杂物源的CO₂相关的非期望沉积物，由于CO中较低的含氧量，一氧化碳(CO)作为备选的掺杂物气体源出现。较低的含氧量减少了WOx形成量。然而，在离子源的运行期间已观察到CO形成大量碳(C)和碳化钨(WC)沉积物。C沉积物为CO的等离子体分解的结果，而WC沉积物的形成是CO和它的等离子体裂解产物与钨基腔室组件相互作用的结果。所述C/WC沉积物可产生束流突波，由此产生对短的离子源寿命的关注。

此外，CO为有毒气体，其引起重大的安全和环境上的挑战。典型地将CO高压储存在圆筒内。高压储存CO是不可接受的，因为有出现圆筒泄漏或灾难性破裂的可能性。因此，CO的标准高压圆筒引发这些液体从高压圆筒非计划释放的危险。

存在未被满足的需要：当使用碳基掺杂物气体源进行碳注入时，减少在离子腔室内的沉积物，以及碳基掺杂物气体源的安全储存和输送装置的方法和系统。本发明的其它方面对阅读完本说明书、附图和附录的权利要求书后的本领域普通技术人员而言会是显而易见的。

发明内容

本发明涉及碳离子注入系统和方法，其能够实现这类离子源的改善的寿命和性能。

本发明部分地涉及在负压条件下输送的CO基掺杂物气体混合物的单一供应源。

在第一方面，提供掺杂物气体混合物的单一供应源，其包含：一种或更多种的含碳掺杂物源气体，其以预先确定的浓度与稀释剂气体混合物预先混合，所述一种或更多种的含碳源至少包含CO，并且所述稀释剂气体混合物包含惰性气体和含氢气体；以及负压输送和储存装置，其用于维持在所述装置的内部体积内的所述掺杂物气体混合物处于加压状态，所述输送装置与排流路径是流体相通的，其中所述输送装置响应沿所述排流路径所达到的负压条件而启动以允许所述掺杂物组合物从所述装置的内部体积受控流出。