离 子源的基底衬板中的气流开口的设置一起提供了高效率的离子源配置，相对于相应的支撑 散热器装置、基底衬板开口与超大尺寸的渗杂源气体馈送通道的离子源装置，该配置对于 诸如四氣化二棚的渗杂源气体，具有延长的操作寿命。
[0080] 应该理解，散热器装置可采取各种其它形式，而并非机械地紧固至渗杂源气体流 动线路;可W将散热器装置锻接、焊接、铜焊至渗杂源气体流动线路，或者散热器装置可采 取气体流动线路的冷却水追踪的形式，或可使用其它交换或传热冷却结构与方法，W减少 渗杂源气体的溫度，使得渗杂源气体在受到离子化状况之前不会过早分解。
[0081] 图9是W摄氏度为单位的溫度及所去除的W瓦为单位的热量作为时间的函数的曲 线图，该曲线图示出了针对包括图5至图8中所示的各种离子源装置W及散热器装置的离子 源组件的操作数据。图9中所示的数据是采用W下条件而生成:B2&作为渗杂源气体，Wl.6 单位立方厘米/分钟的流量流过0.25英寸的馈送通道至离子源装置，并且冷却水W3升/分 钟的流量流过散热器装置的散热器主体。数据显示出显著的热量从渗杂源气流中被去除， 从而使渗杂源气流有效冷却W改善离子源系统的操作。
[0082] 现在将更加详细地描述关于棚的离子注入，关于渗杂源材料、装置与方法，BF3是 棚注入中最常用的前驱物。BF3不像用于注入的其它诸如憐、神及娃的元素的前驱物，由于 B的的强B-F键，其在等离子体条件下无法高效地产生护离子。
[0083] 图10示出了 BF3等离子体的简化反应矩阵，说明了在BF3用作渗杂源材料时离子注 入器的等离子体电弧腔室中设及的物料与反应。显然BF3稳定度将影响不同离子与中性分 子的浓度，因为反应开始于前驱物BF3的离子化。然而，在升高的溫度下W及设及电子轰击 的离子化条件下，不同物料的分布最终由所设及的所有物料的稳定度W及在化学反应与解 离及/或电子离子化与重组的条件下它们之间的平衡来确定。因此，离子的相似分布可W存 在于不同前驱物中。
[0084] 在前述的反应矩阵中，可W利用一种或多种添加物使反应平衡移向B+。例如，当BF3 用作渗杂源时，少量的氨和/或甲烧可W与BF3-起流至注入器。与运样的S氣化棚渗杂源 一起引入的氨、甲烧或氨/甲烧混合物将在等离子体中产生氨，并且运样的氨将捕获氣原子 而形成非常稳定的HF。由此，系统将移向包含大多数HF、B及相应离子的等离子体。图11中示 出了运样的反应系统，其中B的等离子体的矩阵中的反应显示含有氨添加物。
[0085] 本发明设及用于棚的离子注入的各种装置设置W及处理方法。应了解到，尽管在 各种特定的实施例中公开了各种实施例与方面，然而，在本发明的进一步应用中，一个或多 个的各种不同实施例或方面的多个特征可W与另一个结合，W构成修改的或复合的装置， 或修改的或复合的处理方法。
[0086] 虽然本发明的各种方面均设及特定地利用B2F4作为棚前驱物材料W用于棚的离子 注入，然而在本发明的广泛应用中可利用其它棚源材料，包括诸如B2H6、Bs曲、B3F5JHF2W及 B出F的棚源。
[0087] 在一方面中，本发明设及电弧腔室溫度改变。在某些条件下，B2F4会在通往电弧腔 室的气体线路中W及在分布有气体的电弧腔室内热分解。该热分解必然带来不利影响。例 如，可能造成棚固体的沉积，运会导致离子源寿命缩短和/或B+、BF2+等的束电流性能较差。 固体的分解与造成的沉积可能完全限制或阻塞气体的流动。沉积的位置可W发生在电弧腔 室之前的源管内、源管的气体馈送进入电弧腔室的出口处，和/或处于源管出口与在具有衬 板的电弧腔室中的电弧腔室衬板之间的间隙中。
[0088] 本发明构思运样缺陷的解决方式是通过减少源管连接至电弧腔室的区域的溫度 来实现。运样的区域包括:源管最后几英寸处，例如5-lOcm;源管接合至电弧腔室的实际位 置;和/或电弧腔室内靠近源管接合的位置。降低运样的环境中的溫度减少了 B2F4的热分解 速率，从而减少了棚沉积。
[0089] 为此，可W W各种方法降低溫度。
[0090] -种溫度降低的方法设及电弧腔室的功率管理，W使得能够在较低的电弧电压与 电流下操作。
[0091] 可W通过增加电弧腔室的效率来实现溫度的降低。运可W通过修改诸如阴极的部 件来完成，W实现更有效的电子发射。为此，期望利用较小的阴极。更有效的电弧腔室需要 较少能量，在所有其它的因素保持恒定的情况下，能够实现较低的总电弧腔室主体溫度。运 依次降低了源管、源管与电弧腔室的接口、W及该接口附近的电弧腔室的溫度。
[0092] 作为进一步降低溫度的方法，可W实现从电弧腔室更有效的传热。因为多数热量 是通过福射传热消散的，可W实施多种方法W增加热量消散的速率。例如，可W通过制作更 大的电弧腔室、更厚的壁的电弧腔室（同时不改变内部尺寸），或通过增加诸如散热片、杆等 的热量消散表面来增加电弧腔室的表面。
[0093] 对于给定的电弧腔室功率水平而言，提高的电弧腔室的传热效率也能够通过增加 电弧腔室的外壁溫度来实现。可W通过使用高传导率的构造材料W最大化电弧腔室传导率 W及最小化结构中任何热接触电阻，来实现外壁溫度的增加。例如，可使用单片鹤或钢的电 弧腔室。
[0094] 因此，本发明考虑电弧腔室热量的改变，运可W包括热/溫度管理，W防止或最小 化馈送管或线路或其它电弧腔室部件中的沉积与堵塞。可替换地，可W施加涂层材料W抑 制分解，或者可W屏蔽馈送管W实现相同目标。可W最小化福射负载，并且可W进行喷嘴上 的福射外流(drain)，W最小化与喷嘴相关联的传导外流。
[0095] 作为进一步的电弧腔室溫度的改变，在高溫区域中，例如可W通过使用较高流动 通过运样的区域来减少电弧腔室中的驻留时间。
[0096] 来自电弧腔室的更有效的传热也可W通过使用比现存的构造材料具有更高发射 率的材料涂布、缠绕或覆盖电弧腔室的外表面而实现。
[0097] 通过由超过一种的材料建造电弧腔室，也可W提高电弧腔室的热特征，其中，利用 具有不同于第一材料的发射率的第二或超过两个的附加的构造材料。选择足W显著减少或 消除源管或电弧腔室入口处的渗杂气体的热分解的第二材料或附加材料的量，W降低电弧 腔室的溫度。
[0098] 例如，电弧腔室的两个壁可由具有0.7-0.8的发射率的石墨制成，而电弧腔室的其 余四个壁可由在通常电弧腔室溫度下具有大约0.1-0.2的发射率的鹤制成。在一个实施例 中，渗杂气体馈送管所连接的壁是由石墨制成，因为运种材料较高的发射率会使电弧腔室 的溫度低于在使用W较低发射率材料作为运种壁的构造材料情况下的溫度。另一实施例 中，电弧腔室的两个或两个W上的壁是由石墨或其它高发射率材料形成。在特定实施例中， 所有壁(顶部、底部、侧面、前面与后面)都是由石墨或其它高发射率材料制成。
[0099] 可W W其它方式修改电弧腔室W增加发射率，诸如通过反应、热循环等。也可W通 过减少福射至例如源外壳或源外壳的部件的表面溫度来实现从电弧腔室去除热量的传热 效率。可W通过主动或被动冷却，例如使用诸如空气、水等冷却剂流体，来降低运些部件的 溫度。
[0100] 除了最优化福射冷却之外，或替代最优化福射冷却，电弧腔室能够通过强制对流 来冷却。为此，诸如水、空气等冷却剂可W在电弧腔室周围流动或流过(例如通过沟槽)电弧 腔室。因此，在运样设置中的冷却剂用于最小化电弧腔室溫度。
[0101] 作为另一方法，来自电弧腔室的传热可通过W下方式增加:通过减少电弧腔室与 源外壳之间的接触电阻、通过增加接触面积和/或改善表面抛光、及/或通过增加支撑件的 传导率。
[0102] 源管、源管接口 W及电弧腔室内源管附近的紧邻区域的更好的溫度控制可W具有 显著的优点。例如，非导热性转接器可W用在源管至电弧腔室接口处。运样的适配器将有助 于最小化源管的溫度W及增加该区域中的溫度梯度。
[0103] 也可W使用源管至电弧腔室接口处的同轴适配器W实现更好的溫度控制。运种同 轴适配器将进一步减少馈送气体的溫度，直到该气体进入电弧腔室为止，因为内侧管不会 与电弧腔室热接触，而外侧管应该有助于内侧管屏蔽福射。
[0104] 可W修改电弧腔室靠近气体源管至电弧腔室接口的区段(section), W使得该区 段具有不同的、并且较低导热性、和/或较高发射率的材料。运样的手段将有助于降低接口 的溫度。
[0105] 可W将电弧腔室靠近气体源管至电弧腔室接口的区段修改为包括福射屏蔽件。该 屏蔽件将减少对于电弧腔室接口处的源管的福射传热。
[0106] 作为另外的变型，气体管可W由具有低导热性的材料来构造，使得沿该管长度的 传热最小化。可替换地，气体管可W由具有高导热性的材料来构造，使得传热从该管的热端 (靠近电弧腔室)至该管冷端(远离电弧腔室)最大化。
[0107] 另一个用于热改变W实现来自电弧腔室更有效地传热的方法设及修改该电弧腔 室，W包含适当尺寸的，例如具有大于或等于3/8英寸(0.9525cm)的直径的小型圆柱状突出 物。在一个实施例中，源管适配器连接至该突出物。由于该突出物的长度，该设置能够使源 管/电弧腔室接口的溫度得W降低，并且使分子流动状态(regime)得W在突出物自身中发 展。该突出物因而成为冷/热接口，并且由于分子流动所造成的壁碰撞的数量减少，在此区 域中的沉积将会减少。
[0108] 另外的热变型设及诸如B2F4的棚源气体在源管内的驻留时间T(=V/Q，其中V =源 管的体积，而Q =棚源气体的体积流量）的减少。可W结合降低溫度的方法来实现运种驻留 时间的减少，或者作为独立的变型。减少驻留时间从而减少了可能发生在源管内或在源管-电弧腔室接口区域内的热分解的程度。
[0109] 可W W多种方式减少驻留时间，例如通过增加稀释气体W增加总流量。只要流量 增加的百分比大于所造成的压力增加的百分比，则驻留时间将减少。稀释气体可W是任意 适合的类型，并且例如可W包括稀有气体、惰性气体、B的、出、CH4、N出等。
[0110] 也可W通过使用较小直径的屏蔽（同轴）管在过渡至绝缘适配器之前增加接近电 弧腔室的较冷区域中的速度，或通过增加管直径，来减少驻留时间。
[0111] 任何针对几何形状、真空传导或累送能力的改变将减少气流至电弧腔室的驻留时 间，该改变能使速度根据质量守恒等式而增加，该等式为p1*v1*A1=p2*v巧A2,其中A2(位 置2的截面积)与p2(位置2的密度)可W改变W确保v2〉vl。
[0112] 在另外的变型中，可W通过使用适当尺寸的诸如大于0.25英寸(0.635cm)的大直 径管/适配器来处理有害的分解物料的沉积。沉积会发生一段时间，但会花费较长时间W形 成通路的完全阻塞，和/或可能根本不会造成阻塞，因为棚残余物会作为自绝缘材料，并且 一旦溫度已经足够地降低，最终会停止累积。运种沉积处理可W设及对于待流入电弧腔室 或者流过该衬板的气体设置多个入口，W使得如