四氣化娃中的娃可具 有：质量28的娃同位素的同位素富集水平大于92.2%至100%，质量29的娃同位素的同 位素富集水平大于50%至100%，或质量30的娃同位素的同位素富集水平大于3.1%至 100%。 阳101] 在其他实施方案中，所述娃化合物包括在质量29的娃同位素中同位素富集W及 在质量28的娃同位素和质量30的娃同位素的至少一种中同位素富集的四氣化娃。在所述 组合物中，在所述质量29的娃同位素中同位素富集大于4. 7%，且所述组合物中所有娃同 位素的原子％的总和为100原子％。
[0102] 在各实施方案中，其中存在全部S种天然的娃同位素rsi、29si和3°Si)，所述同 位素中的两种同位素可W超过天然丰度的量存在，而第=种存在的量在该同位素天然丰度 的量W下，W使全部所述同位素的所有原子％的量的总和必定总共为100原子％。在其他 实施方案中，可存在全部=种天然存在的娃同位素，且仅所述同位素中的一种存在的量在 天然丰度水平W上，而其他两种同位素存在的量在天然丰度的量W下，或所述其他同位素 中的一种W天然丰度的量存在，且所述其他同位素中的另一种存在的量在天然丰度的量W 下。所有运样的变形都认为是可能的。
[0103] 也可认为，本公开的组合物可使用同型同位素的含娃气体，其中全部或基本上全 部的娃原子为单一的同位素种类（28SL29Si或3°Si)。该同型同位素的渗杂气体能基本上增 加束电流并实现该离子注入机仪器的性能和工作寿命的显著改善。例如，使用28Si的同型 同位素的四氣化娃，与其中娃的同位素种类组成为天然丰度的四氣化娃在相应的离子注入 系统中的使用相比，可实现束电流增加近似10%的目的。
[0104] 作为实现束电流改善的一种替代方案，本公开的同位素富集的渗杂气体组合物的 使用能使该同位素富集的娃材料的流速降低，从而改善所述离子注入机系统中离子源的寿 命。流速实际的降低可根据注入设备的具体需要确定，其在实现束电流最大改善的环境下 至实现流速最大降低的环境下是可变的（因为相同的束电流与所述离子注入机中天然丰 度的材料的使用有关）。流速降低与改善寿命的具体平衡能通过本领域的现有技术基于在 此的公开容易地确定，从而在特定的离子注入设备中获得期望的性能改善和经济优势。
[01化]W上广义描述的离子注入方法可在其他实施方案中实施，其中所述娃渗杂组合物 选自含有娃渗杂气体和补充气体的娃渗杂气体组合物，其中所述补充气体包括稀释气体和 同种气体中的至少一种，且其中所述渗杂气体和一-如果存在一-同种气体中的至少一种 中，在至少一种质量28、质量29和质量30的娃同位素中W高于天然丰度的量富集。在各个 实施方案中，所述娃渗杂气体和一一如果存在一一所述娃同种气体中的至少一种，在至少 一种质量28、29或30的娃同位素中W高于天然丰度的水平富集。所述同位素富集的娃化 合物的说明性实例包括：在质量28的娃同位素中同位素富集大于92.2%的娃化合物，在质 量29的娃同位素中同位素富集大于4. 7 %的娃化合物，和在质量30的娃同位素中同位素富 集大于3.1%的娃化合物。
[0106] 所述娃渗杂气体和娃同种气体可为可用于离子注入应用中的任何适宜的种类。 例如，所述娃渗杂气体和娃同种气体可选自：SiF4、SiH4和Si2?;甲基硅烷，例如SiH3邸3、SiHz畑3) 2、SiH(CHs) 3和Si畑3) 4;氣硅烷，例如SiHFs' 51恥和SiHsF;和氯硅烷，例如 Si肥I3、SiHzClz和SiHsCl。 阳107] 在其他实施方案中，所述补充气体可包括稀释气体，例如至少一种选自W下的气 体种类：氣气、氨气、氣气、氯气、氛气、氮气、氨气、胺类、水、憐化氨、神化氨、错烧、砸化氨、 硫化氨、甲烧、氮气、氧气、一氧化碳、二氣化氣、乙棚烧和氣气。仍然其他实施方案可包括含 有同种气体W及稀释气体的补充气体。
[0108] 在具体的实施方案中，所述渗杂组合物可包括四氣化娃、甲硅烷和乙硅烷中的至 少一种（其在至少一种质量28、质量29或质量30的娃同位素中W高于天然丰度的量富 集）和稀释气体，所述稀释气体包括至少一种选自W下的稀释气体种类：氣气、氨气、氣气、 氯气、氛气、氮气、氨气、胺类、水、憐化氨、神化氨、错烧、砸化氨、硫化氨、甲烧、氮气、氧气、 一氧化碳、二氣化氣、乙棚烧和氣气。
[0109] 在所述方法的任何实施方案中，所述娃渗杂组合物包括选自W下的气体组合：
[0110] (i)同位素富集的四氣化娃与氣气和氨气； 阳111] (ii)同位素富集的四氣化娃与甲硅烷；
[0112] (iii)同位素富集的四氣化娃和同位素富集的甲硅烷；
[0113] (iv)同位素富集的四氣化娃与氣气；
[0114] (V)同位素富集的四氣化娃与乙硅烷；
[0115] (Vi)同位素富集的四氣化娃和同位素富集的乙硅烷； 阳116] (Vii)同位素富集的四氣化娃与氨气；
[0117](Viii)同位素富集的四氣化娃与氨气；
[011引 （ix)同位素富集的四氣化娃与氨气和氣气；
[0119] (X)同位素富集的四氣化娃与氨气和氯气； 阳120] (Xi)同位素富集的四氣化娃与氨气和氯气； 阳121] (Xii)同位素富集的四氣化娃与氮气； 阳122] (Xiii)同位素富集的四氣化娃与氮气和氣气； 阳123] (Xiv)同位素富集的四氣化娃与氮气和氯气；和
[0124](XV)同位素富集的四氣化娃与一种或多种W下的物质：氨气、氮气、氨气、氣气和 氣气。
[01巧]在各种离子注入实施方案中，所述渗杂气体和同种气体W互相混合的形式流到所 述离子源，产生用于注入的离子渗杂种类。在所述方法其他实施方案的实施中，其中所述渗 杂气体和同种气体相继地流到所述离子源，产生用于注入的离子渗杂种类。
[01%] 本公开还设及W下的实施方案，其中同位素富集的娃渗杂气体与另一渗杂气体或 W混合物的形式或作为分别供给至离子注入机的真空室的离散料流同时流到离子注入机， 阳127] 在所述离子注入方法中，在一个实施方案中所述离子源可按照W下方法操作：将 包括在所述渗杂组合物中的不同渗杂材料相继流到所述离子源；在所述不同渗杂材料相继 流到所述离子源期间监测所述离子源操作期间的阴极偏置功率；然后在对所述监测的阴极 偏置功率的响应中，调整所述相继供应的渗杂组分中的至少一种的流速，W延长所述离子 源、阴极和/或一种或多种所述离子源的其他组件的工作寿命。
[0128] 本公开的另一方面设及一种改善离子源的性能和寿命的方法，所述离子源被设置 用于从渗杂原料中产生用于离子注入的离子渗杂种类，所述方法包括由本文中不同描述的 本公开的任何渗杂组合物产生所述离子渗杂种类。在所述方法的一个实施方案中，渗杂气 体和同种气体W相互混合的形式流到所述离子源W产生用于注入的离子渗杂种类。在所述 方法的另一实施方案中，渗杂气体和同种气体相继流到所述离子源W产生用于注入的离子 渗杂种类。
[0129] 本公开设及不同类型的离子注入系统，其包括离子源和设置用于将渗杂组合物供 应给所述离子源的渗杂组合源，其中所述渗杂组合源包括如本文中不同描述的任何渗杂组 合物。在所述离子注入系统中，所述渗杂组合物可包括渗杂气体和同种气体，且所述渗杂组 合源可设置为使相互混合的所述渗杂气体和同种气体流到所述离子源，从而向其供应渗杂 组合物。或者，所述渗杂组合源可设置为相继使渗杂气体和同种气体流到所述离子源，从而 向其供应渗杂组合物。
[0130] 本公开还在一方面设及一种渗杂原料设备，其包括一个具有内腔的容器，W及所 述内腔中的渗杂原料，所述渗杂原料包括如本文中不同描述的任何渗杂组合物。 阳131] 本公开的另一方面设及一种增加离子注入系统中离子源和汽轮累中至少一种的 寿命的方法，在所述离子注入系统中娃离子被注入衬底中。所述方法包括在所述离子注入 系统的离子化室中离子化含娃的渗杂气体，其中所述含娃的渗杂气体包括四氣化娃和选自 氨气、氣气、氮气和氮气中的一种或多种的气体的混合物，其中所述渗杂气体为在至少一种 同位素Si种类中同位素富集。 阳132] 例如，四氣化娃可W基于所述混合物的总体积计5至98体积％的浓度范围存在于 混合物中。在需要达到特别高的束电流的应用中，所述四氣化娃可W基于所述混合物的总 体积计80至98体积％的浓度范围存在于混合物中。
[0133] 本公开的另一方面设及一种增加离子注入系统中离子源寿命的方法，其中在所述 离子源中引入并离子化四氣化娃。所述方法包括向所述离子源引入氨气与四氣化娃，并且 其中的四氣化娃在至少一种Si同位素种类中同位素富集。在所述方法中，所述氨气和四氣 化娃可W供应容器中混合物的形式提供，所述混合物从所述供应容器中分配出来而被引入 至所述离子源。或者，在所述方法中，所述氨气和四氣化娃可W分开的供应容器进行提供， 它们从所述供应容器中分配出来而被引入所述离子源。在更进一步的实施方案中，所述氨 气和四氣化娃可在其引入所述离子源后在所述离子源中互相混合。所述方法中可采用胺类 替代氨气，或除氨气外还可采用胺类。
[0134] 所述方法的另一种变型包括向所述离子源引入氣气。所述氣气可W与氨气和/或 四氣化娃混合物的形式引入。
[0135] 本公开设及各种娃渗杂气体组合物，其包括娃渗杂气体和补充气体，其中所述补 充气体包括稀释气体和同种气体中的至少一种，且其中娃渗杂气体和一一如果存在一一同 种气体中的至少一种中，在至少一种质量28、29或30的娃同位素中W高于天然丰度的水平 富集。
[0136] 与没有利用同位素富集的渗杂气体和/或同位素富集的补充气体的相应工艺的 性能相比，本公开的渗杂组合物能有效改善注入工艺的性能。相对于采用渗杂气体组合物 中无同位素富集物质的渗杂气体组合物（即含有天然丰度的同位素物质的渗杂气体组合 物）的相应注入工艺，所述性能的改善可设及更高的束电流、更长的离子源寿命、更长的连 续维修平均间隔、减少所述离子注入机中材料在表面的沉积或其他性能的改善。
[0137] 在各种具体的实施方案中，所述渗杂组合物可包括至少一种娃化合物，所述娃化 合物在2Ssi中W高于天然丰度的水平富集，例如，2Ssi的浓度大于92.2% (例如大于93%、 94 %、95 %、96 %、97 %、98 %、99 %或99. 9 % )，W及最高达100 %。在其他具体的实施方案 中，所述渗杂组合物可包括至少一种娃化合物，所述娃化合物在29Si中W高于天然丰度的 水平富集，例如，29Si的浓度大于4. 7% (例如大于5%、7%、10%、12%、15%、20%、25%、 30%、35%、40%、50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、70%、 80%、90%、95%、96%、97%、98%、99%或99.9%)，^及最高达100%。在其他的具体实 施方案中，所述渗杂组合物可包括至少一种娃化合物，所述娃化合物在 3°Si中W高于天然 丰度的水平富集，例如，3°Si的浓度大于3. 1% (例如大于3. 5%、4%、5%、7%、10%、12%、 15%、20%、25%、30%、35%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、 99%或 99. 9% )，W及最高达 100%。
[0138] 因此，本公开广泛的设及同位素富集的娃渗杂气体和/或同位素富集的同种气 体，其中有益的同位素在所述渗杂和/或同种气体中的浓度相对于其天然浓度有所增加， 相对于所述渗杂和/或同种气体没有在天然丰度浓度水平基础上进行同位素调整的相应 系统，增加的量能改善所述离子注入系统的性能。
[0139] 在所述娃渗杂气体组合物包括渗杂气体和同种气体的实施方案中，在离子注入系 统中所述各个气体可W下述方式提供：他们W互相混合的方式或W独立流线的并流方式流