气相 中，使用诸如富集的砸化氨或更优选的富集的六氣化砸之类的前体材料。然而，应理解的 是，所述富集并不限于气态材料。还可提供多种同位素富集水平的固体源，诸如砸金属、二 氧化砸和=氧化砸。
[0021] 本发明考虑使Se的任意质量同位素富集至任意富集值，高达并包括100%。在一实 施方式中，天然存在的含量为49. 92%丰度的8°Se可被富集至50-60%。在另一实施方式中， 所述富集水平的范围是60-70%、70-80%、80-90%或9〇-100〇/〇。
[0022] 参见图1和2,显示了根据本发明的原理的示例性离子注入装置100。具体地，在 一实例中，图1的离子源装置100可用于产生用于注入Se离子的电子束，所述Se离子被同 位素富集其稳定质量同位素74、76、77、78、80或82中之一至高于天然丰度水平。选择基于 富集砸的渗杂剂前体材料。所述Se-基渗杂剂材料可选自任意数量的合适的前体，例如砸 金属、二氧化砸、=氧化砸、六氣化砸或砸化氨。然后，选择特定砸质量同位素74、76、77、78、 80或82,从而在所述前体材料中W高于表1中所示的天然丰度水平的预定富集水平包含特 定砸质量同位素。
[0023] 在选择包含所述前体的源材料、所述特定Se质量同位素W及所述特定富集水平 之后，优选从低于大气压的储存和递送设备201 (图2)W气体形式引入所述基于富集砸的 前体渗杂剂材料。所述低于大气压递送设备201被设计成在加压状态下将所述渗杂剂材料 保持在所述设备201内，同时最小化或消除发展通常与高压气瓶相关的泄露或灾难性破裂 的风险。所述设备被真空开动，W便仅在沿着所述设备201的排放流通路获得低于大气压 条件时允许所述基于富集砸的前体渗杂剂材料受控流动到下游离子源室100的工艺。仅 在合适的排放条件存在于所述设备的外部时，发生所述基于富集砸的前体渗杂剂材料的排 放，从而避免从所述储存和递送设备非计划地释放所述毒性材料。通过运种方式，本发明允 许安全可靠地操作所述毒性砸基前体渗杂剂材料。
[0024] 所述材料的富集允许W相比于其非富集的类似物减小的流率引入流102,由此所 述特定砸质量同位素被富集至一定浓度，所述浓度大于在相应非富集的砸渗杂剂前体材料 中所述特定砸质量同位素的浓度。应理解的是，如此处W及说明书全文所使用的所述术语 "非富集的"可与"天然丰度水平"互换地使用，并且旨在意指没有一种所述稳定Se同位素 被富集至高于在表1中显示的所述天然丰度水平。例如，如果选择用于注入的所述质量同 位素是s°Se，在天然丰度水平的此类材料包含49.82%s°Se。运意味着对例如在天然丰度水 平的给定源材料(例如HzSe)需要4seem的流率的注入工艺仅包含49. 82% 8°Se，而具有富 集至100%的s°Se的源材料将具有1.99seem的当量流率，W产生相等量的s°Se离子。在 该实例中，与在天然丰度水平的材料相比，通过使用所述100%富集的s°Se材料，可将有效流 率减小将近50%。设想了其它实例，其中多种同位素的各种富集水平将影响源材料的所需流 量，W达到特定砸同位素的给定要求。W运种方式，本发明允许能够获得相比于其非富集类 似物，使用减少的气体消耗量的当量Se离子注入剂量。
[00巧]在图1中描绘的所述离子源100具有多个组件，包括源灯丝114和间接加热阴极 (IHC) 115,其用作为用于将所述富集Se前体材料离子化成其相应Se离子的所述离子源。 应理解的是，可采用在本领域中公知的其它合适类型的离子源，包括例如所述化eeman源、 Bernas源和RF等离子体源。
[0026] 电源(未图示）电阻加热被定位非常接近所述阴极115的鹤基灯丝114。所述灯丝 114可相对于所述阴极115被施加负偏压。通过所述电源将电流施加至所述灯丝114W电 阻加热所述灯丝114。提供绝缘体118W将所述阴极115与所述电弧室壁111电隔离。所 述阴极115保持充分离子化所述富砸前体材料，W获得Se的所需注入剂量。
[0027] 由于不需要将全部富集的Se前体材料引入到室103,阴极115离子化非全部的Se 离子。非全部的Se离子可用于物理瓣射所述离子源组件，包括阴极115。因此，可提高离子 源寿命和性能。
[0028] 仍参见图1，来自于所述阴极115的发射的电子加速并离子化所述富集砸前体材 料，W在所述室112内产生等离子体环境。所述反射极116构建负电荷，W将所述电子反射 回到所述富集砸前体材料，与之碰撞并支持所述富集Se前体材料的离子化。W此方式，在 所述电弧室112中所述等离子体环境被维持在仍足W保持所述离子源100的稳定性的压 强。
[0029] 优选将反射极116构造成与所述阴极115实质上在直径上对置，W维持在所述室 112内的所述富集Se前体材料的离子化。所述电弧室壁111包括抽取孔117,通过该抽取 孔117将边缘清晰的离子束121从所述电弧室112抽取出来。所述抽取系统包括位于所述 抽取孔117前方的抽取电极120W及抑制电极119。所述抽取电极和抑制电极120和119 均具有各自的与所述抽取孔117对准的孔，用于抽取所述边缘清晰的离子束121。
[0030] 图2显示了被并入束线离子注入系统200的图1的所述离子源装置100。从气体 箱201将55%或W上的富集Se前体材料引入。所述富集Se前体材料被引入到离子源室 100,在此，如已经描述的，将能量引入到所述室W离子化所述富集Se前体材料。使用包括 质量流量控制器和阀的流量控制设备219来将所述富集渗杂剂气体的流量控制在相比于 其非富集类似物减小的流率。
[0031] 在产生所期望的富含其稳定质量同位素中之一的Se离子束之后，使用离子束抽 取系统201从所述离子源室113W具有期望的能量和束流（beamcurrent)的离子束121的 形式抽取所述Se离子。通过施加横跨抽取电极的高电压来进行抽取。所述抽取的束221 被输送通过质量分析仪/过滤器205,W选择待注入的所述Se种类。过滤的离子束207接 着可被加速/减速206,并输送至位于终端站210的祀工件209的表面，用于将所述Se渗杂 剂原子种类注入到所述工件209。所述束的Se离子撞击并穿透所述工件209的表面至特定 深度，W形成具有期望的电和物理性质的区域。
[0032] 凭借所述富集Se渗杂剂种类的减小的流率，可实现废料的减少。尤其是，如在上 述实例中所提及的，W其中s°Se被选择用于注入的天然丰度水平的砸材料的4seem流率， 其它同位素（74Se、?Se、77Se、78Se和82Se)占所述总流量的50. 18%。在该实例中，超过50% 的砸的流量是浪费的，并且由于该材料是高毒性的，所W必须收集并减少。减少和随后的废 物处理均是昂贵且耗时的。因此，运种废物流的减少是对环境无害的，降低人类接触毒性材 料的可能性，并提高可持续性。
[0033] 此外，使用富集砸材料设及减少工具停机时间W及可消费的成本。与基于固体的 Se源不同，基于Se气体的渗杂剂源不需要启动和停机顺序，从而允许生产力的显著增加。 在所述离子注入机中的所述离子源需要定期维护，维护周期取决于正被离子化的所述种类 W及那些被引入到所述离子源的种类的量。在s°Se被选择作为用于注入的所期望的质量同 位素的W上实例中，包含100%s°Se的富集材料需要在天然丰度水平的砸材料所需的流率 的~50%。更低流率的所述源材料进入所述离子源，导致更少的离子沉积和/或瓣射到所述 离子室100的壁、阴极115、阳极116和抽取孔117上。另外，在选择具有含氣种类的Se源 材料时，可发生对由鹤形成的离子源室组件的蚀刻，并且通常成问题。然而，根据本发明的 原理，与所述Se富集前体材料相关的较低流率可减少所述成问题的蚀刻反应。
[0034] 因此，在较低流率操作所述工艺的净效率是维护周期之间的更长时间，对消耗性 离子腔室组件的替换的更少需求，W及与工作人员接触相关的降低的安全隐患。