用于富硒离子注入的供应源和方法
【专利说明】用于富洒离子注入的供应源和方法 发明领域
[0001] 本发明设及用于在砸离子注入期间改善离子源性能的方法和系统。
[000引发明背景 离子注入是半导体/微电子制造中的重要工艺。离子注入工艺应用于集成电路制造 中，W将渗杂剂杂质引入到半导体晶片。总的说来，对于半导体应用，离子注入设及将来自 渗杂剂种类的离子(通常又称为渗杂剂杂质）引入半导体基底材料，W改变所述基底材料的 物理、化学和/或电特性。将期望的渗杂剂杂质引入到半导体晶片，W在期望的深度形成渗 杂的区域。选择所述渗杂剂杂质，与所述半导体晶片材料键结合，W产生电载体，从而改变 所述半导体晶片材料的电导率。引入的渗杂剂杂质的浓度决定了所述渗杂的区域的电导 率。有必要产生多种杂质区域W形成晶体管结构、隔离结构和其它电子结构，其共同起半导 体器件的作用。
[0003] 离子源用于产生来自渗杂剂种类的离子种类的边缘清晰的离子束。所述离子源是 所述离子注入系统的关键部分，其用于使有待在所述注入工艺期间被注入的渗杂剂种类离 子化。所述渗杂剂离子通常来源于渗杂剂种类来源。所述离子源产生针对来源于渗杂剂气 体源的多种离子种类的边缘清晰的离子束。所述离子源可W是由鹤（W)或鹤合金制成的灯 丝或阴极。施加电流至所述灯丝，W在离子注入机内使所述渗杂剂种类源离子化。所述渗 杂剂种类源分离成相应的离子种类，其随后被注入给定的基底。
[0004] 目前半导体器件技术利用多种渗杂剂种类。在特定应用中，使砸（Se)离子注入半 导体晶片的特定部分或区域已作为广泛应用的渗杂剂引入方法出现，W增强器件功能。例 如，已报导将砸注入到娃化物（Silicide)接触上，W降低nMOS器件中的接触电阻并改善其 性能。
[0005] 目前，工业上采用Se金属或Se02形式的含Se固体源用于离子注入。然而，对于 采用含Se固体源有效注入Se离子，目前存在有多种工艺挑战。尤其是，所述固体源需要 汽化器组件W及充分加热所述固体，W产生具有充足蒸气压的含Se蒸气W允许将所述蒸 气输送至输送离子源组件。然而，所述固体源显示差的流控制，运阻碍稳定操作。此外，在 使用者能开始Se注入过程之前，将所述汽化器组件加热至期望的溫度，需要充足的启动时 间。同样地，在完成Se注入过程后，必须允许并考虑停机时间，用于产生充分冷却。在采用 固体源时延长的时间要求可导致显著的生产力损失。
[0006] 考虑到与固体前体相关的所述问题，已利用含Se气体源。肥Se是用于Se注入的 公知的气体源。然而，本申请人观察到利用肥Se在离子注入设备内产生含Se沉积物，运可 导致短的离子源寿命。因此，需要在非常频繁的时间间隔进行离子源维护，运导致离子注入 机停机时间W及减少的生产时间。
[0007] 已使用Se02作为替代。然而，氧的存在可导致氧中毒，运可导致在砸离子注入期 间受限的或缩短的源寿命。
[0008] 而且，Se前体渗杂剂材料对人类有毒性，因此必须小屯、实施Se前体材料的操作， 防止通过接触或吸入而暴露。用于供应有待在离子源中离子化的Se种类的许多前体Se渗 杂剂材料具有毒性。必须小屯、进行所述材料的操作，W防止暴露，并且使待处理的此类材料 的量最小化是有用的。
[0009] 考虑到其缺点，目前没有可行的渗杂剂源来实施Se离子注入。因此，存在未满足 的需要W延长离子源维护周期之间的时间W及限制所需的Se渗杂剂材料的量，W允许在 Se离子注入期间W安全可靠方式进行离子注入。
【发明内容】
[0010] 本发明可包括任意W下方面的各种组合，还可包括在W下书面描述中或在附图中 描述的任意其它方面。
[0011] 在第一方面，提供用于注入砸的方法，包括：选择基于富集砸的渗杂剂前体材料， 所述材料具有多种砸质量同位素；从所述多种砸质量同位素选择特定的砸质量同位素，所 述特定砸质量同位素比天然丰度水平高的富集水平包含在所述前体材料中；提供所述基于 富集砸的渗杂剂前体材料在储存及递送容器中，所述容器与所述选择的基于富集砸的渗杂 剂前体兼容；从所述储存及递送容器取出气相的所述基于富集砸的渗杂剂前体材料；使所 述材料W预定流量流至离子源；使所述基于富集砸的渗杂剂前体材料离子化，W产生所述 特定砸质量同位素的离子；从所述离子源抽取所述离子化的特定砸质量同位素；W及将所 述离子化的特定砸质量同位素注入基底；其中所述特定砸质量同位素被富集至比在相应的 天然丰度砸渗杂剂前体材料中的所述特定砸质量同位素的浓度大的浓度，从而允许所述基 于富集砸的渗杂剂前体材料的预定流率小于基于天然丰度砸的渗杂剂前体材料的相应流 率。
[0012] 在第二方面，提供基于砸的渗杂剂气体组合物的供应源，所述供应源包括含有气 态砸渗杂剂的富含其天然存在质量同位素之一的气体源材料W及低于大气压的递送和储 存设备，所述低于大气压的递送和储存设备用于在加压状态下将所述包含富砸渗杂剂的气 体源材料保持在所述设备的内部容积内，所述递送设备与排放流通路流体连通，其中，响应 于沿着所述排放流通路获得的低于大气压的条件，开动所述递送设备，W允许所述包含富 砸渗杂剂的气体源材料从所述设备的内部容积的受控流出。
[0013] 在第=方面，提供用于离子注入工艺的含砸渗杂剂组合物，其包括含砸渗杂剂气 体源材料，其富集其天然存在质量同位素之一至一定浓度，所述浓度大于在相应的天然丰 度砸渗杂剂前体材料中所述特定砸质量同位素的浓度，其中所述含砸材料W气相储存和递 送，从而其特征是无需来自汽化器的储存和递送。
[0014] 有利地，可利用市售的系统组件构造本发明的所述系统，因而实现并简化所述系 统的整体组装W及其使用方法。使用标准技术或装置可实施所述离子注入工艺的方面。
[0015] 附图简述 通过W下与所述附图有关的本发明的优选实施方式的详细描述，将更好理解本发明的 目的和优点，其中在全文中相似编号表示相同特征，W及其中： 图1显示结合本发明的原理的离子注入机； 图2显示在注入系统内图1的所述离子注入机； 图3a和3b显示在使用天然存在的肥Se作为Se离子注入的所述渗杂剂气体源时积累 在所述离子源室的多种组件上的沉积物的性状； 图4是在使用天然存在的肥Se和富集的SeF6预先注入Se时，Si离子注入的效果的 图形比较；化及 图5a和化显示在使用富集的SeF6作为Se离子注入的所述渗杂剂气体源时积累在所 述离子源室的多种组件上的沉积物的性状。
[001引发明详述 通过W下详细的说明，更好地理解本发明的各种要素的关系和功能。所述详细的说明 考虑在本公开内容范围内的所述特征、方面和实施方式的各种排列和组合。因此，本发明公 开内容可被指定为包括W下、由W下组成或基本上由W下组成：运些特定的特征、方面和实 施方式或其中选定的一个或多个的任意组合和排列。
[0017] 如本文中所使用的，除非另有指明，所有浓度表示为体积百分比("vol%")。
[0018] 本发明认识到，通过将必须引入到用于注入的离子源的Se前体材料的量最小化， 可提高所述离子源工具生产力。本发明包含高于其天然丰度水平的所述六种质量水平的Se 中任一种的同位素富集巧日下表1中所示)，其高达并包括99. 99%丰度的特定质量同位素。
如此处W及说明书全文中所使用的，术语"同位素富集的"和"富集的"渗杂剂种类可 互换使用来意指包含与天然存在同位素分布不同的质量同位素分布的所述渗杂剂种类，藉 此所述质量同位素之一具有比W天然存在水平存在的更高的富集水平。作为示例，60%s°Se 是指包含60%富集水平的质量同位素s°Se的同位素富集或富集的渗杂剂种类，而天然存在 的s°Se包含49. 82%天然丰度水平的质量同位素s°Se。
[0020] 所述富集的砸离子可衍生自多种渗杂剂种类前体材料，包括但不限于砸金属、二 氧化砸、=氧化砸、六氣化砸W及砸化氨。递送同位素富集的砸材料的优选方法是在