[发明专利]用于离子注入的掺杂剂组合物

说明书

本发明涉及一种用于离子注入的改进组合物。该组合物包含掺杂剂源和助剂物质，其中助剂物质与掺杂剂气体组合产生所需掺杂剂离子的束电流。选择助剂物质的标准基于以下性质的组合：电离能，总电离截面，键离解能与电离能比和某种组成。

技术领域

本发明涉及一种组合物，该组合物包含与掺杂剂源组合的合适的助剂物质以产生目标离子物质的束电流。

背景技术

离子注入用于制造基于半导体的设备，诸如发光二极管(LED)、太阳能电池和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。离子注入用于引入掺杂剂以改变半导体的电性质或物理性质。

在传统的离子注入系统中，通常被称为掺杂剂源的气态物质被引入离子源的电弧室中。离子源室包括被加热至其热离子生成温度以生成电子的阴极。电子朝向电弧室壁加速，并且与存在于电弧室中的掺杂剂源气体分子碰撞以生成等离子体。等离子体包括离解的离子、自由基和中性原子以及掺杂剂气体物质的分子。将离子从电弧室中提取，并且然后分离以选择目标离子物质，该目标离子物质然后被引导至目标基板。产生的离子的量取决于电弧室的各种参数，包括但不限于每单位时间提供给电弧室的能量的量，(即功率水平)和掺杂物源和/或助剂物质流入离子源中的流速。

目前正在使用若干掺杂剂源，诸如含有掺杂剂原子或分子的氟化物、氢化物和氧化物。这些掺杂剂源可受其产生目标离子物质的束电流的能力的限制，并且对于改进束电流，尤其是用于高剂量离子注入应用诸如源极漏极/源极漏极延伸注入、多晶硅掺杂和阈值电压调谐的连续需求。

现今，通过将产生含有目标掺杂剂物质的离子的气体引入等离子体中来实现增加的束电流。一种用于增加电离掺杂剂气体源产生的束电流的已知方法是向掺杂剂源添加共物质以产生更多的掺杂剂离子。例如，美国专利No.7,655,931公开了添加具有与掺杂剂气体相同的掺杂剂离子的稀释气体。然而，对于特定的离子注入配方，束电流增加可能不够高。实际上，存在这样的情况：共物质的添加实际上降低了束电流。在这方面，美国专利No.8803112在图3与比较例3和4表明，与单独由SiF₄产生的束电流相比，分别向SiF₄的掺杂剂源添加SiF₄或Si₂H₆的稀释剂实际上降低了束电流。

另一种方法包括使用同位素富集的掺杂剂源。例如，美国专利No.8,883,620公开了添加同位素富集形式的天然存在的掺杂剂气体，以试图每单位体积引入更多摩尔的掺杂剂离子。然而，利用同位素富集的气体可能需要对离子注入工艺进行实质性改变，这可能需要重新量化，这是一个耗时的过程。另外，同位素富集形式不一定产生以与同位素富集水平成比例的量增加的束电流。此外，同位素富集的掺杂剂源不容易可商购获得。即使可商购获得时，由于将掺杂剂源的所需同位素分离到其天然丰度水平以上所需的过程，这些来源可能比其天然存在的形式显著更昂贵。考虑到所观察到的束电流的增加，同位素富集的掺杂剂源的成本的这种增加有时可能是不合理的，对于某些掺杂剂源而言，仅观察到相对于其天然存在的形式产生的束电流的少量改进。

鉴于这些缺点，仍然存在对改进离子注入束电流的未满足的需求。

发明内容

由于这些缺点，本发明涉及一种组合物，该组合物适用于离子注入机用于产生目标离子物质以产生离子束电流，该组合物包含掺杂剂源与助剂物质的组合，其中掺杂剂源和助剂物质占据离子注入机并在其中相互作用以产生目标离子物质。选择助剂物质的标准基于以下性质的组合：电离能，总电离截面，键离解能与电离能之比和某种组成。应该理解，本发明的其它用途和益处将是适用的。