延长生命期的离子源的制作方法
【技术领域】
[0001] 实施例是有关于离子源领域。更特别地说，该些实施例是有关于改善搭配面素物 种使用的离子源的生命期。
【背景技术】
[0002] 离子源（例如是间接加热阴极（MC)离子源）用于产生各种离子物种，离子物种 包括用于植入至半导体基板中W控制其电性的渗质离子。许多渗质离子的前驱物包含面素 物种（例如氣），例如BF3、B2F4、GeF4、化、SiF4等，其可W在离子源中产生腐蚀环境。特别地 说，I肥离子源的生命期典型地受限于离子源的阴极及斥拒极组件的生命期。在操作期间， 暴露在面素（例如含氣物种）的离子源的部分可能会受到腐蚀。举例而言，离子源组件可 至少部分地由鹤所构成，其在操作期间暴露于氣物种。可能建立面循环化alogencycle), 其从离子源中的相对冷的表面上移除鹤，并在相对热的表面（例如热电极表面或腔室壁） 上将鹤再沉积。因此，在一些电极表面上可能会发生无法控制的鹤成长，其在离子源操作期 间会造成脉冲波干扰（glitching)。脉冲波干扰是平顺操作的离子源受到在离子源内侧或 离子提取系统中所发生的电弧（arcing)扰乱的一种现象。举例而言，当在电极表面上成长 了尖锐的鹤突起（pro化berance)时，将加剧脉冲波干扰。因为电场在突起表面处W强度级 数增加，使得尖锐的突起可能易于产生单极或双极的电弧放电（电弧电浆）。再者，随着再 沉积的金属材料的不规则成长持续进行，此种成长可能导致电极与离子源腔室壁之间的电 性短路，而使得电弧操作无法进行。基于上述及其他考量而需要本改善方案。
【发明内容】
[0003] 实施例包括改良的离子源及用于延长离子源生命期的技术。在一实施例中，离子 源包括离子源腔室、配置在离子源腔室中且经设置W发射电子W产生电弧电浆的阴极、W 及经设置W将电子驱除回到电弧电浆中的斥拒极。离子源腔室及阴极可包括耐火金属。离 子源腔室还包括经设置W提供面素物种至离子源腔室的气体源、W及配置在离子源腔室中 的反应性插件。在第一组操作条件下，反应性插件与面素物种互相起作用W在离子源腔室 中得到耐火金属的第一蚀刻速率，当离子源腔室中不配置有反应性插件时，在第一组操作 条件下，离子源腔室中的耐火金属的第二蚀刻速率大于第一蚀刻速率。
[0004] 在另一实施例，离子源的操作方法包括提供面素物种至离子源的离子源腔室，其 中离子源腔室包括耐火金属。所述方法也包括：在离子源腔室中提供反应性插件，反应性插 件经设置与面素物种反应W制造一种或多种产物物种；W及，产生电弧电浆，电弧电浆包括 离子源腔室中的反应性物种，其中在第一组操作条件下，面素气体与反应性插件互相起作 用W在离子源腔室中得到耐火金属的第一蚀刻速率，当离子源腔室中不配置有反应性插件 时，在第一组操作条件下，离子源腔室中的耐火金属的第二蚀刻速率大于第一蚀刻速率。
【附图说明】
[0005] 图IA示出示范离子源的侧视图。
[0006] 图IB示出图IA的离子源的上视图。
[0007] 图2A示出在一组条件下的示范离子源的操作期间所制造出的物种的质谱。
[000引图2B示出在另一组条件下的图2A的示范离子源的操作期间所制造出的物种的另 一质谱。
[0009] 图2C示出在图2B的该组操作条件下的图2A的示范离子源的操作期间所制造出 的物种的另一质谱。
[0010] 图3示出在额外的一组条件下的示范离子源的离子源的操作期间所制造出的物 种的另一质谱。
【具体实施方式】
[0011] 现在将参照示出一些实施例的附图在下文中更完整地描述本申请。然而，此申请 的目的可W许多不同形式来实施且不应该被视为受限于本文中所阐述的实施例。取而代之 的是，提供运些实施例W使得此申请将更为通透及完整，且将更完整地传达此申请的目的 的范围给本技术领域具有通常知识者。在图式中，相似元件符号始终表示相似的元件。
[0012] 在多个示范实施例中，离子源经设置W改善效能及/或延长离子源的操作生命 期。根据本实施例配置的离子源包括由耐火金属构成且经设计W在高溫下操作的多种离子 源。在运些离子源中，包括间接加热阴极（MC)离子源，其中阴极可在超过2000°C的溫度 下操作（例如是约2200°C)。离子源可至少部分地由鹤、钢或其他耐火金属所构成。在操 作期间，离子源的其他部分（例如离子源腔室壁）可达到500°C至约IOOCTC的溫度范围内， 且特别是介于500°C至约800°C之间。在本实施例中，提供由耐火金属构成的离子源及置于 暴露于蚀刻物种的离子源腔室中的反应性插件，蚀刻物种是当在离子源腔室中点燃电弧放 电（电弧电浆）所产生的。在使用面素气体、面素物种（例如是面素气体）或面素气体的 产物的离子源的操作期间，反应性插件联合面素物种互相起作用W减少来自于离子源腔室 中的耐火金属蚀刻。词汇"面素物种"在本文中是指称任何含面素的气体化合物及其可能 在电浆中产生的衍生物。此对于减少离子源组件的腐蚀是有益的，且此亦防止由被蚀刻的 耐火金属的再沉积所造成之耐火金属在离子源热表面上的再成长。接着，随着耐火金属再 成长的减少，将减少或防止可能由再成长的耐火金属沉积物所另外产生的不稳定性及/或 短路。如W下详述，面素物种及/或反应性插件可起作用W产生低游离电位（ionization potential)的气体物种，其中所述低游离电位为约IleVW下。此对于降低电弧电浆中的电 子溫度是有效的，且此间接地降低电浆电位且因此导致了低撞击能化ombardingenergy) 的离子穿越电弧腔室壁前或电弧电极前的銷。低的离子能转换为在耐火金属表面的低的离 子瓣锻场（ionsputteryield)。反应性插件亦可与面素物种扮演产生反应产物的牺牲材 料，且从而减少面素物种与耐火金属表面的反应，W使得在离子源操作期间此种表面的蚀 刻速率相较于不存在反应性插件来说是低的。
[0013] 图IA示出根据本实施例的离子源100的一般特征。离子源100为间接加热阴极 (MC)离子源，其包括离子源腔室102,离子源腔室102装载有阴极104、斥拒极108及具有 提取孔113的提取板112。离子源100也包括灯丝106化扣热阴极104。在操作中，通过气 体歧管110将物种（例如是气体物种）透过进气口 111提供至离子源腔室102的内部114。 气体歧管110可W气体物种或蒸气的形式提供给料，给料在离子源腔室102中为可离子化 的。根据本实施例，适合的给料包括棚度)、碳（C)、憐（P)、神（As)、娃（Si)、氨（H)及氣（F) 的一种或多种气体化合物。实施例不受限于本文所述者。
[0014] 当加热阴极114且在离子源腔室102与阴极104及斥拒极108之间施加电位差 (电压）时，可产生电弧电浆116,其中阴极及斥拒极被保持在相同的电位。离子源100禪 接至为了清楚说明而末示出的多个习知组件，其包括用于阴极104及灯丝106的电源供应 器。在多个实施例中，离子源腔室及其中包括阴极104及斥拒极108的组件是由鹤、钢、或其 他耐火金属所构成的。在多个实施例中，可W面素物种的形式供应给料。举例来说，离子源 100可被运用于习知用于B、P、As、Si或其他物种的离子植入的束线设备中，且B、P、As、Si 或其他物种中的各者可由含面前驱物物种衍生。可用做为通过离子源100所产生的离子的 前驱物的面素物种的实例包括BFs、PFs、SiF4、B2F4、GeF4等。此外，面素物种包括另一面素 物种的产物。举例而言，可将BFs气体提供至离子源，且BF3离子、BF2中性粒子（neutral)、 BFz离子、BF中性粒子、BF离子及F中性粒子、F正价离子及负价离子及其他重