[发明专利]用于离子植入系统的四氟化锗与氢气的混合物

说明书

本公开涉及经配置以将四氟化锗(GeF₄)与氢(H₂)气体的混合物递送到离子植入装置的方法和总成，因此H₂以所述气体混合物的25％到67％(体积)范围内的量存在，或GeF₄和H₂以3:1到33:67范围内的体积比(GeF₄:H₂)存在。所述H₂气体在混合物中的使用量或相对于所述GeF₄气体的使用量防止阴极材料挥发，由此改良所述离子植入装置的性能和使用寿命。根据本公开的气体混合物也在离子植入程序期间产生显著的Ge⁺电流增益和W⁺峰减小。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年5月17日提交的美国临时申请第62/672,879号的权益，所述申请出于所有目的特此以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及用于离子植入系统的组件的经增强使用寿命和性能的四氟化锗和氢气混合物。

背景技术

如半导体制造中所实践的离子植入涉及通过将化学物种的高能离子撞击在衬底上来将此类物种沉积到如微电子器件晶片的衬底中。为了产生离子植入物种，使可例如为掺杂物种的卤化物或氢化物的掺杂气体经受离子化。此离子化是使用离子源进行以产生离子束。

一旦在离子源处产生，则通过提取、磁性过滤、加速/减速、分析器磁体处理、准直、扫描和磁力校正来处理离子束以产生撞击于衬底上的最终离子束。

已开发各种类型的离子源，包括经间接加热的阴极离子源、Freeman、Bernas和各种其它离子源，但无论所采用的特定类型的离子源如何，离子源必须能够持续延长时段连续操作，而合乎需要地不出现将需要离子源的停机、维护或修复的系统问题或减损。因此，离子源使用寿命为关于系统的有效和有成本效益的操作的离子植入系统的关键特征。

离子源故障可归因于各种原因，包括导致离子源的电弧电流降低、性能降低和使用寿命缩短的负面地影响离子的热离子发射的沉积物在阴极表面上的积聚，以及由于电弧室中自由氟的产生而来自作为四氟化锗的此类掺杂气体的有害蚀刻反应，以及导致阴极的物理完整性的损失和随之而来的离子源的性能和使用寿命减少的阴极材料的剥离或溅镀。

由于避免离子源故障且为了将离子源的操作效率和使用寿命维持在高水平下的需要，所属领域不断努力以增强离子源在离子植入系统中的使用寿命和性能。

发明内容

本公开涉及以所需量使用四氟化锗(GeF₄)和氢(H₂)气体以改良离子植入系统的组件的性能和使用寿命的方法和总成。所述方法和总成以彼此相对的所需量将GeF₄和H₂提供为预混合物或分开递送以在离子植入腔室中提供混合物，其中GeF₄和H₂的相对量减少否则会削弱离子植入系统的功能的阴极或其它源组分上的不合需要的材料积聚。

在一个方面中，本公开涉及一种用于在离子植入腔室中提供包含四氟化锗(GeF₄)与氢(H₂)气体的气体混合物的气体供应总成。气体供应总成包括一或多个流体供应包装，其包括GeF₄和H₂气体。气体供应总成经配置以在离子植入腔室中提供包括GeF₄与H₂的气体混合物，其中H₂以气体混合物的25％-67％(体积)范围内的量存在，或GeF₄和H₂气体以3:1到33:67范围内的体积比(GeF₄:H₂)存在。