专利名称：用于提高离子注入系统中的离子源的寿命和性能的方法和设备的制作方法
技术领域：
本公开涉及利用掺杂剂和掺杂气体混合物来提高离子注入系统中的离子源的寿命和性能的离子注入。
背景技术：
如在半导体制造中所实践的，离子注入涉及通过将这种物质的高能离子(energetic ion)撞击在基底上而将化学物质沉积在基底,例如微电子装置(器件)晶片中。为了产生离子注入物质,使掺杂气体经受电离,例如,该掺杂气体可以包括掺杂物质的卤化物或氢化物。用离子源执行此电离，以产生离子束。一旦在离子源产生，便通过萃取(抽取)、磁过滤、加速/减速、分析器磁处理、准直、扫描和磁校正来处理离子束，以产生撞击在基底上的最终离子束。已经开发了各种类型的离子源，包括感应加热的阴极离子源、弗里曼离子源、伯纳斯离子源，以及各种其他离子源，但是，不管使用何种特定类型的离子源，该离子源必须能够在延长的时间周期内连续操作，不会出现“小故障(瞬发性波动，glitching)”或其他将使得必须关闭、维护或维修离子源的事件(occurrence)。因此，在离子注入系统的有效且节省成本的操作方面，离子源寿命是该系统的关键特性。离子源故障可归因于各种原因，包括在对离子的热离子发射产生负面影响的阴极表面上堆积沉积物，导致离子源的电弧电流减小、性能变差且寿命缩短，以及由于在电弧室中产生游离氟而导致与诸如四氟化锗的掺杂气体的有害蚀刻反应，并且，阴极材料的剥离或溅射导致阴极的物理完整性受损，从而使离子源的性能变差并缩短其寿命。由于需要避免离子源故障，并需要将离子源的操作效率和寿命保持在较高水平，本领域不断地努力尝试以提高离子注入系统中的离子源的寿命和性能
发明内容
本公开涉及离子注入系统和方法，并涉及用于实现这样的系统和方法中的离子源的提高的寿命和性能的方法和设备。在一个方面中，本公开涉及一种离子注入方法，包括，使掺杂剂成分(掺杂剂组合物,dopant composition)流至离子源，以产生用于注入的离子掺杂物质,其中，从由以下物质组成的组中选择掺杂剂成分(i)富含同位素(同位素富集的，isotopically enriched)以高于至少一种质量70、72、73、74或76的锗同位素的天然丰度水平(等级)的锗化合物 ，其中，所述至少一种锗同位素的富含同位素的水平(富含同位素的等级，同位素富集水平，isotopicallyenriched level)比质量70的锗同位素大21. 2%,比质量72的锗同位素大27. 3%,比质量73的锗同位素大7. 9%，比质量74的锗同位素大37. 1%，比质量76的锗同位素大7. 4%，限制条件是，当掺杂剂成分由以质量72的锗同位素富含同位素的四氟化锗组成时，所述富含同位素的水平比质量72的锗同位素大51. 6% ；以及(ii)包括掺杂气体和补充气体的掺杂气体配制品，其中，补充气体包括稀释气体和同质气体(同种类气体，co-species gas)中的至少一种，并且其中，掺杂气体和，当存在时，同质气体，中的至少一种是富含同位素的(同位素富集的)。在另一方面中，本公开涉及一种在上述类型的离子注入方法中操作离子源的方法，包括使包括在所述掺杂剂成分中的不同的掺杂剂材料(掺杂剂物质，dopantmaterials)连续地流至离子源；在使所述不同的掺杂剂材料(掺杂剂物质)连续地流至离子源的过程中，监测离子源的操作过程中的阴极偏压功率；并且响应于所监测的阴极偏压功率，调节至少一种所述连续供应的掺杂剂成分，以延长离子源、阴极和/或离子源的一个或多个其他元件的工作寿命。本公开的又一方面涉及一种提高离子源的性能和寿命的方法，该离子源被布置为产生离子掺杂物质(doping species)以由掺杂剂给料进行离子注入,包括，由结合本公开的离子注入方法的如上所述的掺杂剂成分产生所述离子掺杂物质。本公开在另一方面中涉及一种离子注入系统，包括离子源和被布置为对所述离子源供应掺杂剂成分的掺杂剂成分源，其中，所述掺杂剂成分源包括结合本公开的离子注入方法的如上所述的掺杂剂成分。本公开的另一方面涉及一种掺杂剂给料设备，包括具有内部体积的容器，以及该内部体积中的掺杂剂给料，其中，掺杂剂给料包括结合本公开的离子注入方法的如上所述的掺杂剂成分。本公开的又一方面涉及一种增加离子注入系统中的源寿命和涡轮泵寿命中的至少一个的方法，在该离子注入系统中，将锗离子注入在基底中，所述方法包括，在所述离子注入系统的电离室中使含锗的掺杂气体电离，其中，所述含锗的掺杂气体包括锗烷和氢气、氩气、氮气及氦气中的一种或多种的混合物，其中，所述掺杂气体可选地以至少一种同位素Ge物质富含同位素。本公开的再一方面涉及一种增加其中将四氟化锗引入所述离子源并使其在所述离子源中电离的离子注入系统中的离子源寿命的方法，所述方法包括，将具有所述四氟化锗的氨引入至离子源，并且其中，所述四氟化锗可选地以至少一种Ge同位素物质富含同位素。本公开的另一方面涉及一种包括掺杂气体和补充气体的掺杂气体成分，其中，补充气体包括稀释气体和同质气体中的至少一种，并且其中，掺杂气体和，当存在时，同质气体，中的至少一种是富含同位素的。在另一方面中，本公开涉及一种操作离子源的方法，包括使不同的掺杂剂材料(掺杂剂物质)连续地流至离子源；在使所述不同的掺杂剂材料(掺杂剂物质)连续地流至离子源的过程中，监测离子源的操作过程中的阴极偏压功率；并且
响应于所监测的阴极偏压功率，调节至少一种所述连续供应的掺杂剂成分，以延长离子源、阴极和/或离子源的一个或多个其他元件的工作寿命。本公开的再一方面涉及一种操作离子源的方法，包括使掺杂剂材料(掺杂剂物质)流至离子源；在使所述掺杂剂物质流至离子源的过程中，监测离子源的操作过程中的阴极偏压功率；并且响应于所监测的阴极偏压功率,使清洁剂或沉积剂(沉淀剂，deposition agent)流至离子源，以相对于缺少所述使清洁剂或沉积剂(沉淀剂)流至其的相应离子源，延长离子源、阴极和/或离子源的一个或多个其他元件的工作寿命。从下面的说明书和所附权利要求书中，本公开的其他方面、特征和实施方式将是更完全显而易见的。
图I是根据本公开的一个方面的离子注入处理系统的示意图。图2是根据本公开的另一方面的离子注入处理系统的示意图。
具体实施例方式本公开涉及利用富含同位素的(同位素富集的，isotopically enriched)掺杂剂和/或补充材料(掺杂剂和/或补充物质)来提高离子注入系统的离子源的寿命(使用寿命)和性能。如这里使用的，单数形式“一种”、“一个”和“该”包括复数对象，除非上下文明确表示不是这样。如相对于其特征、方面和实施方式在这里不同地阐述的，本公开可以特别是这样构成的实现方式包括、包含或基本上包含一些或所有这样的特征、方面和实施方式，以及集合起来以构成本发明的各种其他实现方式的其元件(要素)和部件(组分)。在这里，参考本发明的各种特征和方面，在各种实施方式中阐述了本公开。本公开考虑了如在本公开的范围内的各种排列和组合的这样的特征、方面和实施方式。因此，可将本公开规定为，包括、包含或基本上包含这些特定特征、方面和实施方式的任何这种组合和排列，或其所选择的一个或多个(一种或多种)。如可适用的，相对于这里阐述的其各种说明和例证，通过排除特定取代基(替代物)、同位素、部分、结构、成分、特征、步骤或条件的限制条件或限制规定，可进一步在特定实施方式中规定的本公开的化合物、成分(组合物)、特征、步骤和方法。相对于不使用这种富含同位素的掺杂剂和/或补充材料(掺杂剂和/或补充物质)的相应的离子注入系统和方法，由于使用这种富含同位素的掺杂剂和/或补充材料(掺杂剂和/或补充物质)的结果而使本公开的离子注入系统和方法实现提高的离子源寿命和性倉泛。如这里使用的，术语“掺杂气体(dopant gas)”指的是包括掺杂剂物质(dopantspecies)的气相材料(气相物质)，即，待注入在离子注入基底中的物质，与非掺杂剂成分(non-dopant component)配位(coordinated)或缔合(associated),如氢化物、齒化物、有机或其他部分。掺杂气体的实例包括四氟化锗、锗烷、三氟化硼、乙硼烷、四氟化硅、硅烷、磷化氢(膦)和砷化氢(胂)。如这里使用的,术语“补充气体(supplemental gas)”指的是稀释气体或同质气体(同种类气体，co-species gas)。 稀释气体是不包含掺杂剂物质的气体，并且该气体与掺杂气体有效混合，以与处理不存在稀释气体的掺杂气体的相应离子源的寿命和性能相比，提高处理这种具有掺杂气体的含稀释气体的混合物的离子源的寿命和性能。稀释气体的例示性实例包括氢气、氩气、氟气和氣气。同质气体(同种类气体,co-species gas)是包含与掺杂气体相同的掺杂剂物质的气体，其中，这种相同的掺杂剂物质与非掺杂剂成分配位或缔合，该非掺杂剂成分与掺杂气体的非掺杂剂成分不同。例如，掺杂气体可以是四氟化锗，而同质气体可以是锗烷，GeH40本公开在一个方面中涉及一种离子注入方法，包括，使掺杂剂成分(掺杂剂组合物,dopant composition)流至离子源，以产生用于注入的离子掺杂物质,其中，从由以下物质组成的组中选择掺杂剂成分(i)富含同位素(同位素富集的，isotopically enriched)以高于至少一种质量70、72、73、74或76的锗同位素的天然丰度水平(等级)的锗化合物，其中，所述至少一种锗同位素的富含同位素的水平比质量70的锗同位素大21. 2%,比质量72的锗同位素大27. 3%，比质量73的锗同位素大7. 9%，比质量74的锗同位素大37. 1%，比质量76的锗同位素大7. 4%，限制条件是，当掺杂剂成分由以质量72的锗同位素富含同位素的四氟化锗组成时，所述富含同位素的水平比质量72的锗同位素大51. 6% ;以及(ii)包括掺杂气体和补充气体的掺杂气体配制品，其中，补充气体包括稀释气体和同质气体中的至少一种，并且其中，掺杂气体和，当存在时，同质气体，中的至少一种是富含同位素的(同位素富集的)。在这种方法的各种实施方式中，可从由以下物质组成的组中选择掺杂剂成分富含同位素以高于至少一种质量70、72、73、74或76的锗同位素的天然丰度水平的锗化合物。因此，掺杂剂成分可包括富含同位素的比质量70的锗同位素大21. 2%的锗化合物；富含同位素的比质量72的锗同位素大27. 3%的锗化合物；富含同位素的比质量72的锗同位素大51. 6%的锗化合物；富含同位素的比质量73的锗同位素大7. 9%的锗化合物；富含同位素的比质量74的锗同位素大37. 1%的锗化合物；或富含同位素的比质量76的锗同位素大7.4%的锗化合物；在其他实施方式中，可以用包括四氟化锗和锗烷中的至少一种的锗化合物来实践该方法。例如，锗化合物可能包括四氟化锗，其中，四氟化锗中的锗可具有大于21. 2%的质量70的锗同位素的富含同位素的水平；大于27. 3%的质量72的锗同位素的富含同位素的水平；大于51. 6%的质量72的锗同位素的富含同位素的水平；大于7. 9%的质量73的锗同位素的富含同位素的水平；大于37. 1%的质量74的锗同位素的富含同位素的水平；或大于
7.4%的质量76的锗同位素的富含同位素的水平。可这样执行本公开的再一实施方式，其中，掺杂剂成分包括锗烷，并且锗烷中的锗具有大于21. 2%的质量70的锗同位素的富含同位素的水平；大于51. 6%的质量72的锗 同位素的富含同位素的水平；大于7. 9%的质量73的锗同位素的富含同位素的水平；大于37. 1%的质量74的锗同位素的富含同位素的水平；或大于7. 4%的质量76的锗同位素的富含同位素的水平。可在其他实施方式中执行以上宽泛地描述的离子注入方法，其中，从由包括掺杂气体和补充气体的掺杂气体配制品组成的组中选择掺杂剂成分，其中，补充气体包括稀释气体和同质气体中的至少一种，并且其中，掺杂气体和，当存在时，同质气体，中的至少一种是富含同位素的。在各种实施方式中，可从由以下物质组成的组中选择这种掺杂气体和，当存在时，同质气体，中的至少一种(其是富含同位素的)富含同位素以高于至少一种质量70、72、73、74或76的锗同位素的天然丰度水平的锗化合物。这种富含同位素的锗化合物的示例性实例包括富含同位素以比质量70的锗同位素大21. 2%的锗化合物；富含同位素以比质量72的锗同位素大27. 3%的锗化合物；富含同位素以比质量72的锗同位素大51. 6%的锗化合物；富含同位素以比质量73的锗同位素大7. 9%的锗化合物；富含同位素以比质量74的锗同位素大37. 1%的锗化合物；富含同位素以比质量76的锗同位素大7. 4%的锗化合物。在离子注入方法的各种实现方式中，掺杂剂成分可包括四氟化锗和锗烷中的至少一种。例如，掺杂剂成分可包括四氟化锗，其中，锗具有大于21. 2%的质量70的锗同位素的富含同位素的水平；大于27. 3%的质量72的锗同位素的富含同位素的水平；大于51. 6%的质量72的锗同位素的富含同位素的水平；大于7. 9%的质量73的锗同位素的富含同位素的水平；大于37. 1%的质量74的锗同位素的富含同位素的水平；或大于7. 4%的质量76的锗同位素的富含同位素的水平。可替换地，掺杂剂成分可包括锗烷，其中，锗具有大于21. 2%的质量70的锗同位素的富含同位素的水平；大于27. 3%的质量72的锗同位素的富含同位素的水平；大于7. 9%的质量73的锗同位素的富含同位素的水平；大于37. 1%的质量74的锗同位素的富含同位素的水平；或大于7. 4%的质量76的锗同位素的富含同位素的水平。在该方法的其他实施方式中，补充气体可以包括稀释气体，例如，从由IS气、氢气、氟气和氙气组成的组中选择的至少一种气体物质。再一实施方式可以包括包含同质气体的补充气体。该方法的又一实施方式使用这样的掺杂剂成分，其包括四氟化锗、锗烷、三氟化硼、乙硼烷、四氟化硅和硅烷中的至少一种。该方法的再一实施方式使用从由四氟化锗、锗烷、三氟化硼、乙硼烷、四氟化硅和硅烷组成的组中选择的掺杂气体，以及包括从由氩气、氢气、氟气和氙气组成的组中选择的至少一种稀释气体物质的稀释气体。该方法的其他实施方式中的掺杂剂成分包括从由以下物质组成的组中选择的掺杂气体配制品(i)具有氙气和氢气的富含同位素的四氟化锗；(ii)具有锗烷的富含同位素的四氟化锗；(iii)富含同位素的四氟化锗和富含同位素的锗烷；
(iv)具有氙气和氢气的富含同位素的三氟化硼；(v)具有乙硼烷的富含同位素的三氟化硼；以及(vii)富含同位素的三氟化硼和富含同位素的乙硼烷。在该方法的各种实施方式中，使掺杂气体和同质气体彼此混合地流至离子源，以产生用于注入的离子掺杂物质。这样执行该方法的其他实施方式，其中，使掺杂气体和同质气体连续地流至离子源，以产生用于注入的离子掺杂物质。在本公开的离子注入方法中，在一个实施方式中，可根据以下方法操作离子源使包括在所述掺杂剂成分中的不同的掺杂剂材料(掺杂剂物质)连续地流至离子源；在使所述不同的掺杂剂材料(掺杂剂物质)连续地流至离子源的过程中，监测离子源的操作过程中的阴极偏压功率；并且，响应于所监测的阴极偏压功率，调节至少一种所述连续供应的掺杂剂成分，以延长离子源、阴极和/或离子源的一个或多个其他元件的工作寿命。在另一方面中，本公开涉及一种提高离子源的性能和寿命的方法，该离子源被布置为产生离子掺杂物质以从掺杂剂给料中进行离子注入，包括，如之前以不同方式描述的，从本公开的任何掺杂剂成分中产生这种离子掺杂物质。在这种方法的一个实施方式中，使掺杂气体和同质气体彼此混合地流至离子源，以产生用于注入的离子掺杂物质。在这种方法的另一实施方式中，使掺杂气体和同质气体连续地流至离子源，以产生用于注入的离子惨杂物质。本公开的另一方面涉及一种离子注入系统，包括离子源和被布置为对所述离子源供应掺杂剂成分的掺杂剂成分源，其中，所述掺杂剂成分源包括如这里以不同方式描述的任何掺杂剂成分。在这种离子注入系统中，掺杂剂成分可以包括掺杂气体和同质气体，并可以将掺杂剂成分源布置为，使掺杂气体和同质气体彼此混合地流至所述离子源，以对其供应掺杂剂成分。可替换地，可以将掺杂剂成分源布置为，使掺杂气体和同质气体连续地流至离子源，以对其供应掺杂剂成分。本公开的再一方面涉及一种掺杂剂给料设备，包括具有内部体积(内部容积)的容器，以及该内部体积(内部容积)中的掺杂剂给料，其中，掺杂剂给料包括如这里以不同方式描述的任何掺杂剂成分。本公开在另一方面中涉及一种增加离子注入系统中的源寿命和涡轮泵寿命中的至少一个的方法，在该离子注入系统中，将锗离子注入在基底中。该方法包括，在离子注入系统的电离室中使含锗的掺杂气体电离，其中，含锗的掺杂气体包括锗烷和氢气、氩气、氮气及氦气中的一种或多种的混合物，其中，掺杂气体可选地以至少一种同位素Ge物质富含同位素。例如，以混合物的总体积为基础，锗烷可以以从5至35体积百分比的范围中的浓度存在于这种混合物中。本公开在另一方面中涉及一种增加离子注入系统中的离子源寿命的方法，其中，将四氟化锗引入离子源并使其在离子源中电离。该方法包括，将具有四氟化锗的氨引入至离子源，并且其中，四氟化锗可选地以至少一种Ge同位素物质富含同位素的。在这种方法中，可在供应容器中提供氨和四氟化锗的混合物，从供应容器分配该混合物，以将其引入至离子源。可替换地，在这种方法中，可在分开的供应容器中提供氨和四氟化锗，从该分开的供应容器分配氨和四氟化锗，以将其引入至离子源。作为再一实施方式，在将其引入至离子源之后，可将氨和四氟化锗在离子源中彼此混合。这种方法的另一变型包括将氙气引入至离子源。可以与氨和/或四氟化锗混合物(形式)引入氙气。在如上宽泛地描述的这种方法的另一实施方式中，四氟化锗可以以至少一种Ge同位素物质富含同位素，例如，至少一种Ge同位素物质包括从由7°Ge、72Ge和74Ge组成的组中选择的锗同位素。 本公开的又一方面涉及一种包括掺杂气体和补充气体的掺杂气体成分，其中，补充气体包括稀释气体和同质气体中的至少一种，并且其中，掺杂气体和，当存在时，同质气体，中的至少一种是富含同位素的。可从由以下物质组成的组中选择该成分(其中，掺杂气体和，当存在时，同质气体，中的至少一种是富含同位素的)富含同位素以高于至少一种质量70、72、73、74或76的锗同位素的天然丰度水平的锗化合物。这种化合物可以包括富含同位素的比质量70的锗同位素大21. 2%的锗化合物；富含同位素的比质量72的锗同位素大27. 3%的锗化合物；富含同位素的比质量72的锗同位素大51. 6%的锗化合物；富含同位素的比质量73的锗同位素大7. 9%的锗化合物；富含同位素的比质量74的锗同位素大37. 1%的锗化合物；或富含同位素的比质量76的锗同位素大7. 4%的锗化合物。在另一实施方式中，掺杂剂成分包括四氟化锗和锗烷中的至少一种。当该成分包括四氟化锗时，四氟化锗中的锗可以具有大于21. 2%的质量70的锗同位素的富含同位素的水平；大于27. 3%的质量72的锗同位素的富含同位素的水平；大于51. 6%的质量72的锗同位素的富含同位素的水平；大于7. 9%的质量73的锗同位素的富含同位素的水平；大于37. 1%的质量74的锗同位素的富含同位素的水平；或大于7. 4%的质量76的锗同位素的富含同位素的水平。当该成分包括锗烷时，锗烷中的锗可以具有大于21. 2%的质量70的锗同位素的富含同位素的水平；大于27. 3%的质量72的锗同位素的富含同位素的水平;大于7. 9%的质量73的锗同位素的富含同位素的水平；大于37. 1%的质量74的锗同位素的富含同位素的水平；或大于7. 4%的质量76的锗同位素的富含同位素的水平。在其他实施方式中，掺杂剂成分可以这样构成，以包括包含同质气体或可替换地稀释气体或可替换地同质气体和稀释气体的补充气体。稀释气体可包括，例如，从由氩气、氢气、氟气和氙气组成的组中选择的至少一种气体物质。在另一实施方式中，掺杂剂成分可包括四氟化锗、锗烷、三氟化硼、乙硼烷、四氟化硅和硅烷中的至少一种。另一掺杂剂成分可包括从由四氟化锗、锗烷、三氟化硼、乙硼烷、四氟化娃和娃烧组成的组中选择的掺杂气体，以及包括从由IS气、氢气、氟气和氣气组成的组中选择的至少一种稀释气体物质的稀释气体。特定实施方式中的掺杂剂成分可能包括以下任何物质(i)具有氙气和氢气的富含同位素的四氟化锗；(ii)具有锗烷的富含同位素的四氟化锗；(iii)富含同位素的四氟化锗和富含同位素的锗烷；(iv)具有氙气和氢气的富含同位素的三氟化硼；(v)具有乙硼烷的富含同位素的三氟化硼；以及(vii)富含同位素的三氟化硼和富含同位素的乙硼烷。
与不使用富含同位素的掺杂气体和富含同位素的补充气体的相应方法的寿命和性能相比，本公开的掺杂剂成分可有效地提高注入方法的寿命和性能。如这里使用的，关于掺杂气体和/或同质气体的术语“富含同位素的(同位素富集的)”或“富含的(富集的)”是指这种(这些)气体中的掺杂物质与掺杂物质的天然存在的同位素分布不同。通过实例，在下表I中示出了四氟化锗掺杂气体中的锗浓度的天然丰度同位素分布，以及示例性的富含同位素的四氟化锗掺杂气体中的锗浓度的同位素分布。表I.天然的和富含同位素的四氟化锗中的同位素分布
权利要求
1.一种离子注入方法，包括使掺杂剂成分流至离子源，以产生用于注入的离子掺杂物质，其中，从由以下物质组成的组中选择所述掺杂剂成分 (i)富含同位素以高于至少一种质量70、72、73、74或76的锗同位素的天然丰度水平的锗化合物，其中，所述至少一种锗同位素的富含同位素的水平比质量70的锗同位素大21.2%、比质量72的锗同位素大27. 3%、比质量73的锗同位素大7. 9%、比质量74的锗同位素大37. 1%、比质量76的锗同位素大7. 4%，限制条件是，当掺杂剂成分由以质量72的锗同位素富含同位素的四氟化锗组成时，所述富含同位素的水平比质量72的锗同位素大51. 6% ；以及 (ii)包括掺杂气体和补充气体的掺杂气体配制品，其中，所述补充气体包括稀释气体和同质气体中的至少一种，并且其中，所述掺杂气体和，当存在时，同质气体，中的至少一种是富含同位素的。
2.根据权利要求I所述的方法，从由以下物质组成的组中选择所述掺杂剂成分富含同位素以高于至少一种质量70、72、73、74或76的锗同位素的天然丰度水平的锗化合物。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述掺杂剂成分包括富含同位素的比质量70的锗同位素大21. 2%的锗化合物。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述掺杂剂成分包括富含同位素的比质量72的锗同位素大27. 3%的锗化合物。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述掺杂剂成分包括富含同位素的比质量72的锗同位素大51. 6%的锗化合物。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述掺杂剂成分包括富含同位素的比质量73的锗同位素大7. 9%的锗化合物。
7.根据权利要求2所述的方法，其中，所述掺杂剂成分包括富含同位素的比质量74的锗同位素大37. 1%的锗化合物。
8.根据权利要求2所述的方法，其中，所述掺杂剂成分包括富含同位素的比质量76的锗同位素大7. 4%的锗化合物。
9.根据权利要求2所述的方法，其中，所述锗化合物包括四氟化锗和锗烷中的至少一种。
10.根据权利要求2所述的方法，其中，所述锗化合物包括四氟化锗。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述四氟化锗中的锗具有大于21.2%的质量70的锗同位素的富含同位素的水平。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述四氟化锗中的锗具有大于27.3%的质量72的锗同位素的富含同位素的水平。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述四氟化锗中的锗具有大于51.6%的质量72的锗同位素的富含同位素的水平。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述四氟化锗中的锗具有大于7.9%的质量73的锗同位素的富含同位素的水平。
15.根据权利要求9所述的方法，其中，所述四氟化锗中的锗具有大于37.1%的质量74的锗同位素的富含同位素的水平。
16.根据权利要求9所述的方法，其中，所述四氟化锗中的锗具有大于7.4%的质量76的锗同位素的富含同位素的水平。
17.根据权利要求2所述的方法，其中，所述掺杂剂成分包括锗烷。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述锗烷中的锗具有大于21.2%的质量70的锗同位素的富含同位素的水平。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述锗烷中的锗具有大于51.6%的质量72的锗同位素的富含同位素的水平。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述锗烷中的锗具有大于7.9%的质量73的锗同位素的富含同位素的水平。
21.根据权利要求17所述的方法，其中，所述锗烷中的锗具有大于37.1%的质量74的锗同位素的富含同位素的水平。
22.根据权利要求17所述的方法，其中，所述锗烷中的锗具有大于7.4%的质量76的锗同位素的富含同位素的水平。
23.根据权利要求I所述的方法，其中，从由包括掺杂气体和补充气体的掺杂气体配制品组成的组中选择掺杂剂成分，其中，所述补充气体包括稀释气体和同质气体中的至少一种，并且其中，所述掺杂气体和，当存在时，同质气体，中的至少一种是富含同位素的。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述掺杂气体和，当存在时，所述同质气体，中的至少一种，其是富含同位素的，从由以下物质组成的组中选择富含同位素以高于至少一种质量70、72、73、74或76的锗同位素的天然丰度水平的锗化合物。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述掺杂气体和，当存在时，所述同质气体，中的至少一种，其是富含同位素的，包括富含同位素以比质量70的锗同位素大21. 2%的锗化合物。
26.根据权利要求24所述的方法，其中，所述掺杂气体和，当存在时，所述同质气体，中的至少一种，其是富含同位素的，包括富含同位素以比质量72的锗同位素大27. 3%的锗化合物。
27.根据权利要求24所述的方法，其中，所述掺杂气体和，当存在时，所述同质气体，中的至少一种，其是富含同位素的，包括富含同位素以比质量72的锗同位素大51. 6%的锗化合物。
28.根据权利要求24所述的方法，其中，所述掺杂气体和，当存在时，所述同质气体，中的至少一种，其是富含同位素的，包括富含同位素以比质量73的锗同位素大7. 9%的锗化合物。
29.根据权利要求24所述的方法，其中，所述掺杂气体和，当存在时，所述同质气体，中的至少一种，其是富含同位素的，包括富含同位素以比质量74的锗同位素大37. 1%的锗化合物。
30.根据权利要求24所述的方法，其中，所述掺杂气体和，当存在时，所述同质气体，中的至少一种，其是富含同位素的，包括富含同位素以比质量76的锗同位素大7. 4%的锗化合物。
31.根据权利要求23所述的方法，其中，所述掺杂剂成分包括四氟化锗和锗烷中的至少一种。
32.根据权利要求23所述的方法，其中，所述掺杂剂成分包括四氟化锗。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述四氟化锗中的锗具有大于21.2%的质量70的锗同位素的富含同位素的水平。
34.根据权利要求32所述的方法，其中，所述四氟化锗中的锗具有大于27.3%的质量72的锗同位素的富含同位素的水平。
35.根据权利要求32所述的方法，其中，所述四氟化锗中的锗具有大于51.6%的质量72的锗同位素的富含同位素的水平。
36.根据权利要求32所述的方法，其中，所述四氟化锗中的锗具有大于7.9%的质量73的锗同位素的富含同位素的水平。
37.根据权利要求32所述的方法，其中，所述四氟化锗中的锗具有大于37.1%的质量74的锗同位素的富含同位素的水平。
38.根据权利要求32所述的方法，其中，所述四氟化锗中的锗具有大于7.4%的质量76的锗同位素的富含同位素的水平。
39.根据权利要求23所述的方法，其中，所述掺杂剂成分包括锗烷。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，所述锗烷中的锗具有大于21.2%的质量70的锗同位素的富含同位素的水平。
41.根据权利要求39所述的方法，其中，所述锗烷中的锗具有大于27.3%的质量72的锗同位素的富含同位素的水平。
42.根据权利要求39所述的方法，其中，所述锗烷中的锗具有大于7.9%的质量73的锗同位素的富含同位素的水平。
43.根据权利要求39所述的方法，其中，所述锗烷中的锗具有大于37.1%的质量74的锗同位素的富含同位素的水平。
44.根据权利要求39所述的方法，其中，所述锗烷中的锗具有大于7.4%的质量76的锗同位素的富含同位素的水平。
45.根据权利要求23所述的方法，其中，所述补充气体包括稀释气体。
46.根据权利要求45所述的方法,其中，所述稀释气体包括从由IS气、氢气、氟气和氣气组成的组中选择的至少一种气体物质。
47.根据权利要求23所述的方法，其中，所述补充气体包括同质气体。
48.根据权利要求I所述的方法，其中，所述掺杂剂成分包括四氟化锗、锗烷、三氟化硼、乙硼烷、四氟化硅和硅烷中的至少一种。
49.根据权利要求23所述的方法，其中，从由四氟化锗、锗烷、三氟化硼、乙硼烷、四氟化娃和娃烧组成的组中选择所述掺杂气体,并且，所述稀释气体包括从由IS气、氢气、氟气和氙气组成的组中选择的至少一种稀释气体物质。
50.根据权利要求23所述的方法，其中，所述掺杂剂成分包括从由以下物质组成的组中选择的掺杂气体配制品 (i)具有氙气和氢气的富含同位素的四氟化锗； (i i )具有锗烷的富含同位素的四氟化锗； (iii)富含同位素的四氟化锗和富含同位素的锗烷；(iv)具有氙气和氢气的富含同位素的三氟化硼； (V)具有乙硼烷的富含同位素的三氟化硼；以及(Vii)富含同位素的三氟化硼和富含同位素的乙硼烷。
51.根据权利要求23所述的方法，其中，使所述掺杂气体和同质气体彼此混合地流至所述离子源，以产生用于注入的离子掺杂物质。
52.根据权利要求23所述的方法，其中，使所述掺杂气体和同质气体连续地流至所述离子源，以产生用于注入的离子掺杂物质。
53.一种在权利要求I的离子注入过程中操作离子源的方法，包括 使包括在所述掺杂剂成分中的不同的掺杂剂材料连续地流至所述离子源； 在使所述不同的掺杂剂材料连续地流至所述离子源的过程中，监测所述离子源的操作过程中的阴极偏压功率；并且 响应于所监测的阴极偏压功率，调节至少一种所述连续供应的掺杂剂成分，以延长所述离子源、阴极和/或所述离子源的一个或多个其他元件的工作寿命。
54.一种提高离子源的性能和寿命的方法，所述离子源被布置为产生离子掺杂物质以由掺杂剂给料进行离子注入，包括，由如在权利要求1-50任一项中引用的掺杂剂成分产生所述离子掺杂物质。
55.根据权利要求54所述的方法，其中，使掺杂气体和同质气体彼此混合地流至所述离子源，以产生用于注入的离子掺杂物质。
56.根据权利要求54所述的方法，其中，使掺杂气体和同质气体连续地流至所述离子源，以产生用于注入的离子掺杂物质。
57.一种离子注入系统，包括离子源和被布置为对所述离子源供应掺杂剂成分的掺杂剂成分源，其中，所述掺杂剂成分源包括如在权利要求1-50任一项中引用的掺杂剂成分。
58.根据权利要求57所述的离子注入系统，其中，所述掺杂剂成分包括掺杂气体和同质气体，并将所述掺杂剂成分源布置为，使所述掺杂气体和同质气体彼此混合地流至所述离子源，以对其供应掺杂剂成分。
59.根据权利要求57所述的离子注入系统，其中，所述掺杂剂成分包括掺杂气体和同质气体，并将所述掺杂剂成分源布置为，使掺杂气体和同质气体连续地流至所述离子源，以对其供应掺杂剂成分。
60.一种掺杂剂给料设备，包括具有内部体积的容器，以及所述内部体积中的掺杂剂给料，其中，所述掺杂剂给料包括如在权利要求1-50中任一项描述的掺杂剂成分。
61.—种增加离子注入系统中的源寿命和涡轮泵寿命中的至少一个的方法，在所述离子注入系统中，将锗离子注入在基底中，所述方法包括，在所述离子注入系统的电离室中使含锗的掺杂气体电离，其中，所述含锗的掺杂气体包括锗烷以及氢气、氩气、氮气和氦气中的一种或多种的混合物，其中，所述掺杂气体可选地在至少一种同位素Ge物质中是富含同位素的。
62.根据权利要求61所述的方法，其中，以所述混合物的总体积为基础，锗烷以从5至35体积百分比的范围中的浓度存在于所述混合物中。
63.一种增加其中将四氟化锗引入离子源并使其在所述离子源中电离的离子注入系统中的离子源寿命的方法，所述方法包括，将具有所述四氟化锗的氨引入至所述离子源，并且其中，所述四氟化锗可选地以至少一种Ge同位素物质富含同位素。
64.根据权利要求63所述的方法，其中，在供应容器中提供所述氨和四氟化锗的混合物，从所述供应容器分配所述混合物，以进行所述引入。
65.根据权利要求63所述的方法，其中，在分开的供应容器中提供所述氨和四氟化锗，从所述分开的供应容器分配所述混合物，以进行所述引入。
66.根据权利要求65所述的方法，其中，在所述引入之前，将氨和四氟化锗彼此混合。
67.根据权利要求65所述的方法，其中，在所述引入之后，将氨和四氟化锗在离子源中彼此混合。
68.根据权利要求63所述的方法，进一步包括，将氙气引入至所述离子源。
69.根据权利要求68所述的方法，其中，将所述氙气与氨的混合物引入至所述离子源。
70.根据权利要求68所述的方法，其中，将所述氙气与四氟化锗的混合物引入至所述离子源。
71.根据权利要求68所述的方法，其中，将所述氙气以与氨和四氟化锗的混合物引入至所述离子源。
72.根据权利要求63所述的方法，其中，所述四氟化锗以至少一种Ge同位素物质富含同位素。
73.根据权利要求72所述的方法，其中，所述至少一种Ge同位素物质包括从由7°Ge、72Ge和74Ge组成的组中选择的锗同位素。
74.—种包括掺杂气体和补充气体的掺杂气体成分，其中，所述补充气体包括稀释气体和同质气体中的至少一种，并且其中，所述掺杂气体和，当存在时，同质气体，中的至少一种是富含同位素的。
75.根据权利要求74所述的成分，其中，所述掺杂气体和，当存在时，所述同质气体，中的至少一种是富含同位素的，从由以下物质组成的组中选择富含同位素以高于至少一种质量70、72、73、74或76的锗同位素的天然丰度水平的锗化合物。
76.根据权利要求75所述的成分，其中，所述掺杂气体和，当存在时，所述同质气体，中的至少一种，其是富含同位素的，包括富含同位素的比质量70的锗同位素大21. 2%的锗化合物。
77.根据权利要求75所述的成分，其中，所述掺杂气体和，当存在时，所述同质气体，中的至少一种，其是富含同位素的，包括富含同位素的比质量72的锗同位素大27. 3%的锗化合物。
78.根据权利要求75所述的成分，其中，所述掺杂气体和，当存在时，所述同质气体，中的至少一种，其是富含同位素的，包括富含同位素的比质量72的锗同位素大51. 6%的锗化合物。
79.根据权利要求75所述的成分，其中，所述掺杂气体和，当存在时，所述同质气体，中的至少一种，其是富含同位素的，包括富含同位素的比质量73的锗同位素大7. 9%的锗化合物。
80.根据权利要求75所述的成分，其中，所述掺杂气体和，当存在时，所述同质气体，中的至少一种，其是富含同位素的，包括富含同位素的比质量74的锗同位素大37. 1%的锗化合物。
81.根据权利要求75所述的成分，其中，所述掺杂气体和，当存在时，所述同质气体，中的至少一种，其是富含同位素的，包括富含同位素的比质量76的锗同位素大7. 4%的锗化合物。
82.根据权利要求74所述的成分，其中，所述掺杂剂成分包括四氟化锗和锗烷中的至少一种。
83.根据权利要求74所述的成分，其中，所述掺杂剂成分包括四氟化锗。
84.根据权利要求83所述的成分，其中，所述四氟化锗中的锗具有大于21.2%的质量70的锗同位素的富含同位素的水平。
85.根据权利要求83所述的成分，其中，所述四氟化锗中的锗具有大于27.3%的质量72的锗同位素的富含同位素的水平。
86.根据权利要求83所述的成分，其中，所述四氟化锗中的锗具有大于51.6%的质量72的锗同位素的富含同位素的水平。
87.根据权利要求83所述的成分，其中，所述四氟化锗中的锗具有大于7.9%的质量73的锗同位素的富含同位素的水平。
88.根据权利要求83所述的成分，其中，所述四氟化锗中的锗具有大于37.1%的质量74的锗同位素的富含同位素的水平。
89.根据权利要求83所述的成分，其中，所述四氟化锗中的锗具有大于7.4%的质量76的锗同位素的富含同位素的水平。
90.根据权利要求74所述的成分，其中，所述掺杂剂成分包括锗烷。
91.根据权利要求90所述的成分，其中，所述锗烷中的锗具有大于21.2%的质量70的锗同位素的富含同位素的水平。
92.根据权利要求90所述的成分，其中，所述锗烷中的锗具有大于27.3%的质量72的锗同位素的富含同位素的水平。
93.根据权利要求90所述的成分，其中，所述锗烷中的锗具有大于7.9%的质量73的锗同位素的富含同位素的水平。
94.根据权利要求90所述的成分，其中，所述锗烷中的锗具有大于37.1%的质量74的锗同位素的富含同位素的水平。
95.根据权利要求90所述的成分，其中，所述锗烷中的锗具有大于7.4%的质量76的锗同位素的富含同位素的水平。
96.根据权利要求74所述的成分，其中，所述补充气体包括同质气体。
97.根据权利要求74所述的成分，其中，所述补充气体包括稀释气体。
98.根据权利要求97所述的成分，其中，所述稀释气体包括从由氩气、氢气、氟气和氙气组成的组中选择的至少一种气体物质。
99.根据权利要求74所述的成分，其中，所述掺杂剂成分包括四氟化锗、锗烷、三氟化硼、乙硼烷、四氟化硅和硅烷中的至少一种。
100.根据权利要求74所述的成分，其中，从由四氟化锗、锗烷、三氟化硼、乙硼烷、四氟化娃和娃烧组成的组中选择所述掺杂气体,并且，所述稀释气体包括从由IS气、氢气、氟气和氙气组成的组中选择的至少一种稀释气体物质。
101.根据权利要求74所述的成分，包括从由以下物质组成的组中选择的成分 (i)具有氙气和氢气的富含同位素的四氟化锗； (ii)具有锗烷的富含同位素的四氟化锗；(iii)富含同位素的四氟化锗和富含同位素的锗烷； (iv)具有氙气和氢气的富含同位素的三氟化硼； (v)具有乙硼烷的富含同位素的三氟化硼；以及 (vii)富含同位素的三氟化硼和富含同位素的乙硼烷。
102.一种操作离子源的方法，包括 使不同的掺杂剂材料连续地流至所述离子源； 在使所述不同的掺杂剂材料连续地流至所述离子源的过程中，监测所述离子源的操作过程中的阴极偏压功率；并且 响应于所监测的阴极偏压功率，调节至少一种连续供应的所述掺杂剂成分，以延长所述离子源、阴极和/或所述离子源的一个或多个其他元件的工作寿命。
103.根据权利要求102所述的方法，其中，进行所述调节，以在所述离子源的操作中保持预定的阴极偏压功率。
104.根据权利要求102所述的方法，其中，进行所述调节，以修复或补救所述离子源的阴极。
105.根据权利要求102所述的方法，其中，相对于缺少所述调节的离子源，实现所述离子源或其元件的工作寿命的延长。
106.根据权利要求102所述的方法，其中，所述离子源包括间接热阴极离子源。
107.根据权利要求102所述的方法，其中，所述不同的掺杂剂材料包括四氟化锗和锗烧。
108.—种操作离子源的方法，包括 使掺杂剂材料流至所述离子源； 在使所述掺杂剂材料流至所述离子源的过程中，监测所述离子源的操作过程中的阴极偏压功率；并且 响应于所监测的阴极偏压功率，使清洁剂或沉积剂流至所述离子源，以相对于缺少所述使清洁剂或沉积剂流至其的相应离子源，延长所述离子源、阴极和/或所述离子源的一个或多个其他元件的工作寿命。
109.根据权利要求108所述的方法，其中，执行所述使清洁剂或沉积剂流至所述离子源，以便保持预定的阴极偏压功率水平。
全文摘要
一种离子注入系统和方法，其中，通过利用富含同位素的掺杂剂材料，来提高离子注入系统的离子源的性能和寿命，或通过利用具有可有效地提供这种提高的补充气体的掺杂剂材料来实现。
文档编号H01L21/265GK102782811SQ201180011189
公开日2012年11月14日 申请日期2011年2月26日 优先权日2010年2月26日
发明者安东尼·M·阿维拉, 理查德·S·雷, 约瑟夫·D·斯威尼, 罗伯特·凯姆 申请人:高级技术材料公司