植入產(chǎn)率強化方法
【專利摘要】揭示一種處理工件的方法，其中首先用所要摻雜劑物質(zhì)和另一物質(zhì)來涂布離子室。在此調(diào)節(jié)過程之后，將原料氣體引入到所述室中并使其離子化，所述原料氣體包括氟和所要摻雜劑。接著從所述室提取離子并且使所述離子朝所述工件加速，其中所述離子未先經(jīng)質(zhì)量分析便植入。在調(diào)節(jié)過程期間使用的其他物質(zhì)可為3族、4族或5族元素。所要摻雜劑物質(zhì)可為硼。
【專利說明】植入產(chǎn)率強化方法
[0001]【相關(guān)申請案交叉參考】
[0002]本申請案主張2013年7月18日申請的第61/847，776號美國非臨時專利申請案的優(yōu)先權(quán)，所述申請案的揭示內(nèi)容以引用方式并入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的實施例涉及用于提高離子植入系統(tǒng)中的離子束質(zhì)量并且更明確地說是提高硼離子束質(zhì)量的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]通常用摻雜劑物質(zhì)對半導(dǎo)體工件進行植入以產(chǎn)生所要導(dǎo)電性。舉例來說，可用摻雜劑物質(zhì)對太陽電池進行植入以產(chǎn)生發(fā)射極區(qū)域?？墒褂酶鞣N不同機構(gòu)來完成此植入。在一個實施例中，使用離子源。此離子源可包含對源氣體進行離子化的室。可使用一個或多于一個電極通過所述室中的孔隙來提取來自這些源氣體的離子。將這些所提取的離子朝工件引導(dǎo)，其中所述離子被植入在工件中以形成太陽電池。
[0005]為了提高處理效率和降低成本，在一些實施例中，在沒有任何質(zhì)量分析的情況下，使從離子源提取的離子直接朝工件加速。換句話說，使離子源中產(chǎn)生的離子加速并直接植入到工件中。質(zhì)量分析器是用于從離子束移除非所要的物質(zhì)。質(zhì)量分析器的移除表明從離子源提取的所有離子都將植入在工件中。因此，也可能在離子源內(nèi)產(chǎn)生的非所要的離子因此植入在工件中。
[0006]在源氣體是鹵素基化合物(例如，氟化物)時，這種現(xiàn)象可能最突出。氟離子和中性物(亞穩(wěn)態(tài)的或受激發(fā)的)可與離子源的內(nèi)表面反應(yīng)，從而釋放不想要的離子，例如硅、氧、碳和鋁以及作為雜質(zhì)元素存在的重金屬。
[0007]因此，提高束質(zhì)量(特別是對于采用鹵素基源氣體的實施例)的方法將是有益的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]揭示一種處理工件的方法，其中首先用所要摻雜劑物質(zhì)和另一物質(zhì)來涂布離子室。在此調(diào)節(jié)過程之后，將原料氣體引入到所述室中并使其離子化，所述原料氣體包括氟和所要摻雜劑物質(zhì)。接著從所述室提取離子并且使所述離子朝所述工件加速，其中所述離子未先經(jīng)質(zhì)量分析便植入。在調(diào)節(jié)過程期間使用的其他物質(zhì)可為3族、4族或5族元素。所要摻雜劑物質(zhì)可為硼。
[0009]在一個實施例中，揭示一種用于處理工件的方法。所述方法包括:將調(diào)節(jié)氣體和調(diào)節(jié)共同氣體(condit1ning co-gas)引入到離子源的室中，所述調(diào)節(jié)氣體包括含有所要摻雜劑物質(zhì)的氫化物，其中所述調(diào)節(jié)共同氣體包括惰性氣體、4族元素的氫化物或具有所述所要摻雜劑物質(zhì)的相反導(dǎo)電性的物質(zhì)的氫化物，其中所述調(diào)節(jié)共同氣體占到所引入的氣體的總體積的10%與40%之間；在所述室中使所述調(diào)節(jié)氣體和所述調(diào)節(jié)共同氣體離子化以便在所述室的壁上形成涂層;在形成所述涂層之后更換引入到所述室中的氣體并且將原料氣體引入到所述室中，所述原料氣體包括氟和所述所要摻雜劑物質(zhì);在所述室中使所述原料氣體離子化以產(chǎn)生離子；以及從所述室提取所述離子并且使所述離子朝所述工件加速，使得所述離子未經(jīng)質(zhì)量分析便植入到所述工件中。
[0010]在第二實施例中，揭示一種處理工件的方法，其中所述方法包括:將調(diào)節(jié)氣體和調(diào)節(jié)共同氣體引入到離子源的室中，所述調(diào)節(jié)氣體包括硼烷，所述調(diào)節(jié)共同氣體包括4族或5族元素的氫化物;在所述室的壁上形成涂層，其中所述涂層包括硼和所述4族或5族元素;在形成所述涂層之后將原料氣體引入到所述室中，所述原料氣體包括氟和硼;在所述室中使所述原料氣體離子化以產(chǎn)生離子；以及從所述室提取所述離子并且使所述離子朝所述工件加速。
[0011]在第三實施例中，揭示一種處理工件的方法。此種方法包括:對離子源的室進行調(diào)節(jié)過程以用硼和4族或5族元素涂布所述室的壁；以及在所述壁上形成涂層之后進行植入過程，其中使包括氟和硼的原料氣體離子化以產(chǎn)生離子，從所述室提取所述離子并且使所述離子朝所述工件加速，并且所述離子未經(jīng)質(zhì)量分析便植入到所述工件中。在一些實施例中，所述調(diào)節(jié)過程包括在所述室中使包括硼烷的調(diào)節(jié)氣體以及包括所述4族或5族元素的氫化物的調(diào)節(jié)共同氣體離子化。在一些其他實施例中，所述調(diào)節(jié)共同氣體可為磷化氫(PH3)、砷化氫(AsH3)、鍺烷(GeH4)或硅烷(SiH4)。
【附圖說明】
[0012]為了更好地理解本發(fā)明，參考附圖，附圖以引用的方式并入本文中。
[0013]圖1A到圖1C展示根據(jù)不同實施例的植入系統(tǒng)。
[0014]圖2是摻雜劑電流和污染物含量隨稀釋氣體濃度而變的代表圖。
[0015]圖3A到圖3B展示在使用兩個不同調(diào)節(jié)程序的情況下作為總體束電流的百分比的污染物。
[0016]圖4A到圖4B說明兩個調(diào)節(jié)程序之間的差異。
【具體實施方式】
[0017]如上所述，鹵素基物質(zhì)(例如氟化物)的離子化可能會使從離子源的內(nèi)表面釋放的粒子植入在工件中。這些污染物可能包含鋁、碳、氮、氧、硅、氟基化合物以及其他不想要的物質(zhì)(包含作為雜質(zhì)元素存在的重金屬)。解決由自由鹵素離子造成的損害的一種方法可為在植入期間引入第二源氣體。
[0018]圖1A到圖1C展示可向離子源100的室105引入第二源氣體的各種實施例。在這些圖中的每一個中，離子源100包含由幾個等離子體室壁107界定的室105，所述壁可由石墨或另一合適材料構(gòu)成。可經(jīng)由進氣口 110給此室105供應(yīng)一種或多種源氣體，所述源氣體儲存在源氣體容器170中?？山逵缮漕l天線(RF天線)120或另一機構(gòu)來激發(fā)此源氣體。RF天線120與RF電力供應(yīng)器(未顯示)電連通，所述RF電力供應(yīng)器向RF天線120供應(yīng)電力。介電窗125(例如石英或氧化鋁窗)可設(shè)置在RF天線120與離子源100內(nèi)部之間。離子源100還包含離子可穿過的孔隙140。向設(shè)置在孔隙140外部的提取抑制電極130施加負(fù)電壓以通過孔隙140并朝向工件160來從室105內(nèi)提取帶正電的離子。還可采用接地電極150。在一些實施例中，孔隙140位于離子源100的與含有介電窗125的側(cè)相對的側(cè)處。從室105提取的離子形成為離子束180，所述離子束朝工件160引導(dǎo)。如上所述，沒有使用質(zhì)量分析器來在離子撞擊工件160之前對離子進行篩選。在圖1A所示的一個特定實施例中，第二源氣體可儲存在第二氣體容器175中并且通過第二進氣口 111向室105引入。在圖1B所示的另一實施例中，第二源氣體可儲存在第二氣體容器176中并且通過第一源氣體所使用的同一進氣口 110向室105引入。在圖1C所示的又一實施例中，第二源氣體可與第一源氣體在單個氣體容器178中混合。接著通過進氣口 110向室105引入此氣體混合物。
[0019]在這些實施例中的任一個中，可向室105同時或依序引入第一源氣體和第二源氣體。
[0020]第一源氣體(也被稱作原料氣體)可能包括與氟結(jié)合的摻雜劑(例如，硼)。因此，原料氣體可呈DFnSDmFn的形式，其中D表示摻雜劑原子，其可為硼、鎵、磷、砷或另一 3族或5族元素。第二源氣體(也被稱作稀釋氣體)可為具有化學(xué)式XHJ^XmHn的分子，其中H是氫。X可為摻雜劑物質(zhì)，例如，上述那些摻雜劑物質(zhì)中的任一個。或者，X還可為不會影響工件160的導(dǎo)電性的原子。舉例來說，如果工件160包括硅，那么X可為4族元素，例如，硅和鍺。
[0021 ] 換句話說，原料氣體可為BF3SB2F4，而稀釋氣體可為(例如)PH3、SiH4、NH3、GeH4、B2H6或AsH3。此列表表示可使用的一些可能物質(zhì)。當(dāng)然，其他原料氣體物質(zhì)和稀釋氣物質(zhì)也是可能的。
[0022]藉由將原料氣體與稀釋氣體結(jié)合，可減少氟離子的有害影響。舉例來說，不受限于任何特定理論，氫的引入可在介電窗125上產(chǎn)生膜或涂層。這用以保護介電窗125，這樣會減少源自介電窗125的、所提取的離子束180中所含的污染物的量。另外，稀釋氣體可涂布等離子體室壁107的內(nèi)表面，所述等離子體室壁可能是另一污染物源。此涂層可減少氟離子與等離子體室壁107的內(nèi)表面之間的相互作用，從而減少所產(chǎn)生的污染物的量。
[0023]稀釋氣體的引入可減少污染物的產(chǎn)生以及這些污染物到離子束中的結(jié)合。相反地，大量稀釋氣體的引入可能會消極地影響將在離子束中使用的摻雜劑離子的產(chǎn)生。舉例來說，過量稀釋氣體的引入可能會減少由離子源產(chǎn)生的摻雜劑束電流。另外，過量的含氫稀釋氣體可能會引起蝕刻以及因此造成額外污染。已知氫會蝕刻某些材料。舉例來說，氫可與石墨壁反應(yīng)，使得產(chǎn)生CHx氣體。
[0024]出乎意料地，已確定污染物減少不會隨稀釋氣濃度增大而成比例地減小。換句話說，如果稀釋氣的量增大到某一閾值以上，那么污染物電流對摻雜劑電流的比實際上增大。這可能是由以下事實造成:在某一閾值以上，對等離子體室壁107的內(nèi)表面的額外涂布極少提供或不會另外提供對氟離子的防護。另外，等離子體參數(shù)(例如，高等離子體電位)將會隨高的稀釋氣體百分比而改變，這可能會造成稀釋氣體離子對室壁的額外濺射。另外，高的稀釋氣體百分比可能會造成對壁材料的蝕刻，因此增加污染。對室壁的額外濺射可能會使污染程度增大。因此，如果摻雜劑電流隨稀釋氣濃度而減小，并且污染物濃度保持恒定或在某一閾值之后增大，那么離子束中污染物的百分比必定增大。
[0025]圖2展示代表圖，該圖展示稀釋氣體濃度對摻雜劑束電流和離子束中污染物與摻雜劑相比的百分比兩個的影響。如上所述，污染物可為含有硅、氮、氧、氫、鋁、碳、碳基化合物、氟、氟基化合物或其他非摻雜劑物質(zhì)的離子物質(zhì)。
[0026]如圖2中可見，摻雜劑電流(藉由柱狀圖來表示)在沒有稀釋氣存在時最大。隨著稀釋氣體(在此實例中是GeH4)的濃度增大，摻雜劑電流發(fā)生了幾乎線性的減少。雖然此圖展示摻雜劑電流與稀釋氣濃度之間的特定關(guān)系，但是應(yīng)注意，此關(guān)系可能是所使用的試驗條件所特有的。舉例來說，不同稀釋氣體、不同RF功率電平或等離子體室內(nèi)部的不同壓力(或流率)可能會產(chǎn)生不同結(jié)果。因此，此柱狀圖希望表示摻雜劑電流與稀釋氣濃度之間的一般趨勢。
[0027]線300展示對束不純度的測量，所述束不純度被定義為離子束中特定污染物與摻雜劑相比的百分比，其中污染物可為上文指出的那些污染物中的一個。如所預(yù)期的，在稀釋氣濃度從0%增大到10%時，束不純度減小。如上所述，這可能是由于稀釋氣體中的氫的涂布作用所致。有可能的是，稀釋氣體中的其他物質(zhì)可能會影響所述涂布作用。舉例來說，在GeH4的情況中，氫分子是輕的，因此可能很快被抽出。然而，GeH4是附加有氫的重分子，因此可能具有長的迀移時間以及與室表面反應(yīng)并涂布這些表面的高可能性。舉例來說，具有GeHx組成的化合物可涂布壁，因此保護壁材料免于氟蝕刻。然而，出乎意料地，直到稀釋氣濃度達到約30%之前，束不純度都保持相對平坦。換句話說，盡管引入了更多稀釋氣體，但是污染物的量相對于摻雜劑的量保持相對恒定。在約5%到30 %的整個范圍中，束不純度小于約1%。令人驚訝地，如果稀釋氣濃度增大到超過約30%，那么束不純度相當(dāng)急劇地增大，如果氣體混合物是60%的稀釋氣體，則達到超過5%的程度。當(dāng)稀釋氣體的濃度在5%與30 %之間時，束不純度可降到最小。
[0028]圖1A到圖1C利用具有RF天線120和RF電力供應(yīng)器的離子源來產(chǎn)生必需的離子。然而，可了解到可使用其他類型的離子源，包含IHC、空心陰極、螺旋波以及微波離子源。舉例來說，在一些實施例中還可使用間熱式陰極(indirectly heated cathode，IHC)，間熱式陰極使用熱來引起電子的熱發(fā)射。其他尚子源也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0029]因此，可藉由使用兩種源氣體來產(chǎn)生具有減少的束不純度的所提取的離子束180。第一源氣體或原料氣體可為含有硼與氟兩個的物質(zhì)，例如，BF3或B2F4。第二源氣體或稀釋氣可為含有氫以及硅或鍺的物質(zhì)，例如，硅烷(SiH4)或鍺烷(GeH4)。將這兩種源氣體同時或依序引入到離子源100的室105中，其中源氣體被離子化。離子源可使用藉由RF天線120產(chǎn)生的RF能量。在另一實施例中，離子源可利用使用IHC進行的電子的熱發(fā)射。離子源還可使用使氣體離子化的其他方法?？梢脒@兩種源氣體，使得占總氣體(按體積計)5%到30%之間的是稀釋氣體，而其余是原料氣體。藉由使用電極130、電極150通過孔隙140提取來自兩種源氣體的離子并使所述離子朝工件160加速，其中所述離子被植入到工件160中。如早前所述，可能未對這些離子進行質(zhì)量分析，這意味著所有所提取的離子都植入到工件160中。
[0030]在另一實例中，稀釋氣體可包含具有相反導(dǎo)電性的摻雜劑。舉例來說，第一源氣體或原料氣體可為含有硼與氟兩個的物質(zhì)，例如，BF3或B2F4。第二源氣體或稀釋氣可為含有氫和5族元素(例如磷、氮或砷)的物質(zhì)。
[0031 ]上文的揭示內(nèi)容論述在總氣體體積的約5 %到30 %之間的稀釋氣范圍。然而，在一些實施例中，此范圍可不同。舉例來說，在一些實施例中，稀釋氣濃度可高達10%，例如，1%到10%、2%到10%、3%到10%或5%到10%。在另一實施例中，稀釋氣濃度可高達15%，例如，1%到15%、2%到15%、3%到15%、5%到15%或7%到15%。在另一實施例中，稀釋氣濃度可高達20%，例如，2%到20%、3%到20%、5%到20%、7%到20%或10%到20%。在另一實施例中，稀釋氣濃度可高達30 %，例如，3 %到30 %、5 %到30 %、7 %到30 %、10 %到30 %或15 %到30 %。在另一實施例中，稀釋氣濃度可高達40 %，例如，3%到40%、5 %到40 %、7 %到40%,10%到40 %,15%到40 %或20 %到40 %。在另一實施例中，稀釋氣濃度可高達50 %，例如，5%到50%、7%到50%、10%到50%、15%到50%、20%到50%或25%到50%。最后，在另一實施例中，稀釋氣濃度可高達60 %，例如，5 %到60 %、7 %到60 %、10 %到60 %、15 %至IJ60 %、20% 到60 %、25% 到60% 或 30% 到60 %。
[0032]上文的描述詳述了使用稀釋氣體與原料氣體來產(chǎn)生等離子體，所述等離子體用以產(chǎn)生離子以便使用未經(jīng)質(zhì)量分析的離子束植入在工件中。然而，除了這種方法之外或代替這種方法，還可使用其他技術(shù)。
[0033]舉例來說，在一個實施例中，可在植入過程之前調(diào)節(jié)離子源100的等離子體室壁107的內(nèi)表面。調(diào)節(jié)是將材料涂布到這些等離子體室壁107的內(nèi)表面上的過程。此材料可用以保護等離子體室壁107免遭鹵素的有害影響，從而減少從這些等離子體室壁107中蝕刻出并引入到所提取的離子束中的污染物的量。
[0034]可按多種方式來進行調(diào)節(jié)。在第一實施例中，以與植入相同的方式來進行調(diào)節(jié)。換句話說，使用來自RF天線120的能量或其他等離子體產(chǎn)生器來在室105內(nèi)產(chǎn)生等離子體。接著藉由向電極130、電極150施加偏壓電壓從室105提取來自所述等離子體的離子。在此期間，未經(jīng)提取的來自所述等離子體的離子可能會沉積在室105的等離子體室壁107以及介電窗125上。
[0035]在第二實施例中，不向電極130、電極150施加偏壓電壓。這樣，等離子體和離子留在室105內(nèi)。同樣，來自所述等離子體的離子可能會沉積在室105的等離子體室壁107上。
[0036]在任一實施例中，此等離子體的產(chǎn)生會產(chǎn)生離子，其中一些離子附著到等離子體室壁107的內(nèi)表面，從而在那些表面上產(chǎn)生涂層。此調(diào)節(jié)過程可進行約60分鐘，但是本發(fā)明對所述時間量并無限制。在其他實施例中，此調(diào)節(jié)過程可一直進行到已產(chǎn)生某一厚度的涂層為止。
[0037]在一些實施例中，使用含有所要摻雜劑物質(zhì)的氫化物來調(diào)節(jié)等離子體室壁107。所要摻雜劑物質(zhì)可為在隨后的植入過程期間將使用的摻雜劑。換句話說，在原料氣體包含硼(其將在植入過程期間植入到工件中)的情形中，在調(diào)節(jié)過程期間可將硼烷用作調(diào)節(jié)氣體。此硼烷可為乙硼烷(B2H6)、戊硼烷(B5H9)、癸硼烷(BiqH14)或任何其他硼烷。如果將植入不同的摻雜劑，那么可將不同的氫化物用作調(diào)節(jié)氣體。
[0038]另外，調(diào)節(jié)共同氣體(condit1ning co-gas)可與此氫化物一起使用。在一些實施例中，所述調(diào)節(jié)共同氣體可為惰性氣體，例如，氦氣、氬氣、氪氣或氙氣。在其他實施例中，調(diào)節(jié)共同氣體可為含有4族元素的氫化物，例如但不限于硅(S卩，硅烷SH4)或鍺(S卩，鍺烷GH4)。在其他實施例中，調(diào)節(jié)共同氣體可為含有與所要摻雜劑相反導(dǎo)電性的物質(zhì)的氫化物。換句話說，如果原料氣體含有硼，那么可將含有5族元素的氫化物用作調(diào)節(jié)共同氣體。在此種情形中，調(diào)節(jié)共同氣體可為磷化氫(PH3)或砷化氫(AsH3)。
[0039]調(diào)節(jié)共同氣體的量可發(fā)生變化。舉例來說，在一些實施例中，調(diào)節(jié)共同氣體可在引入到室105中的總氣體的10%到40%之間。在其他實施例中，調(diào)節(jié)共同氣體可在總氣體的20%到40 %之間。在其他實施例中，調(diào)節(jié)共同氣體可為在調(diào)節(jié)過程期間引入的總氣體的約30%。
[0040]在一個特定實例中，將BF3或B2F4用作原料氣體來對工件進行植入。為了調(diào)節(jié)離子源100的等離子體室壁107，可將乙硼烷與調(diào)節(jié)共同氣體一起使用。此調(diào)節(jié)共同氣體可為(例如)惰性氣體，例如，氦氣、氬氣、氪氣或氙氣;4族氫化物，例如，SH4或GeH4;或5族氫化物，例如，PH3或AsH3。當(dāng)然，此列表不是詳盡的，并且在調(diào)節(jié)過程期間可將其他分子用作調(diào)節(jié)共同氣體。
[0041]令人驚訝地，在調(diào)節(jié)過程期間添加調(diào)節(jié)共同氣體會顯著地影響隨后植入的質(zhì)量。舉例來說，在一個試驗中，僅使用乙硼烷作為調(diào)節(jié)氣體來對離子源進行調(diào)節(jié)過程。此調(diào)節(jié)進行I個小時。在調(diào)節(jié)之后，在約3KW的RF功率下使用原料氣體(例如，B2F4)來在室105中產(chǎn)生等離子體，并且用硼基離子束對工件進行植入。另外，在植入過程期間引入的總氣體的10%是包括GeH4的稀釋氣體。在此試驗中，使用1eV的提取能量。在對工件進行植入時，進行對離子束的分析。發(fā)現(xiàn)在使用1^GeH4作為稀釋氣體用B2F4進行植入不到2小時之后，污染物(作為總束電流的百分比)大于1%。這可在圖3A中從圖表看出，其中線400表示離子束中污染物的百分比。污染物包含但不限于碳、氮、氧、氟、鋁以及含有這些元素中的任一個的化合物。
[0042]在第二試驗中，使用調(diào)節(jié)氣體(乙硼烷)與調(diào)節(jié)共同氣體(鍺烷)的組合來進行調(diào)節(jié)。此調(diào)節(jié)也進行I個小時。同樣，在調(diào)節(jié)之后，使用原料氣體(例如，B2F4)與1^GeH4稀釋氣體來在室105中產(chǎn)生等離子體，并且用硼基離子束對工件進行植入。在對工件進行植入時，進行對離子束的分析。與第一結(jié)果不同，在這種情況中，即便在連續(xù)操作9小時之后，污染物的含量仍小于總束電流的1%。這在圖3B中用圖表展示，其中線410表示離子束中污染物的百分比。
[0043]在操作中，首先進行調(diào)節(jié)循環(huán)以用材料涂布離子源100的等離子體室壁107。如上所述，在一些實施例中，涂層是硼基材料，其藉由將硼烷(例如，乙硼烷)引入到室105中而產(chǎn)生。接著將此調(diào)節(jié)氣體激發(fā)成等離子體，并且來自所述等離子體的離子附著到并涂布室105的等離子體室壁107。如上所述，為了改進調(diào)節(jié)過程的厚度和質(zhì)量，可將調(diào)節(jié)共同氣體與硼烷一起使用。此調(diào)節(jié)共同氣體可為惰性氣體，例如，氦氣、氬氣、氪氣或氙氣。在其他實施例中，此調(diào)節(jié)共同氣體可為含有5族元素的氫化物，例如，PH3或AsH3。在其他實施例中，此調(diào)節(jié)共同氣體可為4族元素的氫化物。此調(diào)節(jié)共同氣體可與硼烷至少部分地同時引入。
[0044]此調(diào)節(jié)過程用以涂布等離子體室壁107，使得見于等離子體室壁107中的雜質(zhì)和其他污染物與等離子體隔離。此涂層含有見于調(diào)節(jié)氣體中的摻雜劑，所述摻雜劑可為3族元素，例如，硼。所述涂層還可含有見于調(diào)節(jié)共同氣體中的分子，例如4族元素，例如，鍺或硅；或5族元素，例如，磷或砷?？赏扛沧銐蚝穸鹊耐繉?。調(diào)節(jié)程序的持續(xù)時間可基于經(jīng)過時間，例如，I小時調(diào)節(jié)循環(huán)，或者可基于涂層在積聚在等離子體室壁107上時的測得厚度。
[0045]接著將向室105供應(yīng)的氣體更換為在植入過程期間將使用的那些氣體。具體來說，引入原料氣體。可繼續(xù)或可不繼續(xù)將調(diào)節(jié)氣體和調(diào)節(jié)共同氣體引入到室105中。如上所述，此原料氣體可為含有摻雜劑和氟化物的分子，例如，BF3或B2F4，但也可使用其他氣體。應(yīng)注意，在植入過程中使用的摻雜劑可與上文關(guān)于調(diào)節(jié)過程所述的相同。另外，在植入過程期間可向室105供應(yīng)稀釋氣體。此稀釋氣體可為含有3族、4族或5族元素的氫化物，例如但不限于B2H6、GeH4、SH4、PH3,AsH3。如上所述，在所要摻雜劑物質(zhì)是3族元素的情形中，稀釋氣體可包括4族或5族元素。在一些實施例中，稀釋氣體與調(diào)節(jié)共同氣體可為相同氣體。在其他實施例中，稀釋氣體與調(diào)節(jié)氣體可為相同氣體。在其他實施例中，稀釋氣體可包含調(diào)節(jié)氣體與調(diào)節(jié)共同氣體兩個。接著將植入氣體激發(fā)成等離子體，并且藉由向電極130施加偏壓電壓來進行提取。接著將所提取的離子朝工件引導(dǎo)，其中所述離子未先經(jīng)質(zhì)量分析便植入。
[0046]此植入過程用于多個工件160并且可持續(xù)特定時間段，或者可在所提取的離子束中的污染物的含量達到預(yù)定含量時終止。舉例來說，植入過程可一直持續(xù)到污染物的含量達到總束電流的約1%為止，但也可選擇其他污染程度。圖4A到圖4B展示兩個不同調(diào)節(jié)過程的比較。在圖4A所示的第一實施例中，僅使用乙硼烷作為調(diào)節(jié)氣體來進行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)進行一個小時，并且接著開始植入過程。在污染物的含量達到預(yù)定含量(例如，I % )時，植入過程結(jié)束。如可見，這導(dǎo)致約50%的工作周期，其中對室105進行調(diào)節(jié)所花的時間量與對工件進行植入所花的時間量大致相同。在圖4B所示的第二實施例中，使用乙硼烷與調(diào)節(jié)共同氣體來進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)共同氣體在此實例中可為鍺烷。如圖3B所示，此組合能耐住鹵素的有害影響并且可允許更長的植入時間。在此特定實例中，調(diào)節(jié)過程進行I個小時，并且接著進行植入過程約9個小時。在9個小時之后，污染物的含量等于或小于預(yù)定含量。換句話說，在此特定實施例中，工作周期是約90%，其中工作周期被定義為植入所花的時間除以總時間。此工作周期差異非常明顯。換句話說，在10天的時段中，以90%的工作周期，植入將進行約216個小時。相比之下，使用50%的工作周期，實現(xiàn)相同的植入持續(xù)時間將要花上18天。這直接轉(zhuǎn)換成每件工件的操作效率和成本。此實例是說明性的，并且選擇不同的氣體和/或植入能量可能會使結(jié)果不同。
[0047]在不利用質(zhì)量分析的離子植入系統(tǒng)中使用這些各種各樣的氣體和共同氣體的能力是令人驚訝的，這是因為在室105內(nèi)產(chǎn)生的所有離子最終都植入在工件中。在調(diào)節(jié)過程與植入過程兩個期間使用不同于摻雜劑物質(zhì)的物質(zhì)而不會對工件造成有害影響的能力是出乎意料的。
[0048]本發(fā)明在范圍上不受本文中描述的具體實施例限制。實際上，除本文中描述的實施例之外，根據(jù)上述描述和附圖，本發(fā)明的其他各種實施例和修改對于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將為明顯的。因此，希望這些其他實施例和修改落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，盡管本文中已在特定實施方案的上下文中在特定環(huán)境中針對特定目的描述了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，其用處不限于此且本發(fā)明可有益地在任何數(shù)目個環(huán)境中針對任何數(shù)目個目的而實施。因此，本文闡述的發(fā)明范圍應(yīng)鑒于如本文中描述的本發(fā)明的全寬度和精神來解釋。
【主權(quán)項】
1.一種處理工件的方法，其特征在于，包括: 將調(diào)節(jié)氣體和調(diào)節(jié)共同氣體引入到離子源的室中，所述調(diào)節(jié)氣體包括含有所要摻雜劑物質(zhì)的氫化物，其中所述調(diào)節(jié)共同氣體包括惰性氣體、4族元素的氫化物或具有所述所要摻雜劑物質(zhì)的相反導(dǎo)電性的物質(zhì)的氫化物，其中所述調(diào)節(jié)共同氣體占到所引入的氣體的總體積的10%與40%之間； 在所述室中使所述調(diào)節(jié)氣體和所述調(diào)節(jié)共同氣體離子化以便在所述室的壁上形成涂層； 在形成所述涂層之后更換引入到所述室中的氣體并且將原料氣體引入到所述室中，所述原料氣體包括氟和所述所要摻雜劑物質(zhì)； 在所述室中使所述原料氣體離子化以產(chǎn)生離子；以及 從所述室提取所述離子并且使所述離子朝所述工件加速，使得所述離子未經(jīng)質(zhì)量分析便植入到所述工件中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理工件的方法，其中所述所要摻雜劑物質(zhì)包括硼。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理工件的方法，其中所述調(diào)節(jié)共同氣體包括4族元素的氫化物。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理工件的方法，其中所述調(diào)節(jié)共同氣體包括5族元素的氫化物。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理工件的方法，其中所述調(diào)節(jié)共同氣體包括惰性氣體。6.一種處理工件的方法，其特征在于，包括: 將調(diào)節(jié)氣體和調(diào)節(jié)共同氣體引入到離子源的室中，所述調(diào)節(jié)氣體包括硼烷，所述調(diào)節(jié)共同氣體包括4族或5族元素的氫化物； 在所述室的壁上形成涂層，其中所述涂層包括硼和所述4族或5族元素； 在形成所述涂層之后將原料氣體引入到所述室中，所述原料氣體包括氟和硼； 在所述室中使所述原料氣體離子化以產(chǎn)生離子；以及 從所述室提取所述離子并且使所述離子朝工件加速。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的處理工件的方法，其中所述離子未經(jīng)質(zhì)量分析便植入到所述工件中。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的處理工件的方法，其中將稀釋氣體與所述原料氣體一起引入到所述室中，所述稀釋氣體包括4族或5族元素的氫化物，并且所述處理工件的方法還包括在所述室中使所述稀釋氣體與所述原料氣體離子化以產(chǎn)生離子。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的處理工件的方法，其中藉由在所述室中使所述調(diào)節(jié)氣體和所述調(diào)節(jié)共同氣體離子化來形成所述涂層。10.一種處理工件的方法，其特征在于，包括: 對離子源的室進行調(diào)節(jié)過程以用硼和4族或5族元素涂布所述室的壁；以及在所述壁上形成涂層之后進行植入過程，其中使包括氟和硼的原料氣體離子化以產(chǎn)生離子，從所述室提取所述離子并且使所述離子朝所述工件加速，并且所述離子未經(jīng)質(zhì)量分析便植入到所述工件中。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的處理工件的方法，其中所述調(diào)節(jié)過程包括在所述室中使包括硼烷的調(diào)節(jié)氣體以及包括所述4族或5族元素的氫化物的調(diào)節(jié)共同氣體離子化。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的處理工件的方法，其中所述調(diào)節(jié)共同氣體包括磷化氫(PH3)或砷化氫(AsH3)。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的處理工件的方法，其中所述調(diào)節(jié)共同氣體包括鍺烷(GeH4)或硅烷(SiH4)。14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的處理工件的方法，其中所提取的所述離子形成離子束，所述處理工件的方法還包括:如果所述離子束中的污染物百分比超過預(yù)定閾值，便重復(fù)所述調(diào)節(jié)過程。
【文檔編號】H01L21/265GK105849869SQ201480071087
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年11月6日
【發(fā)明人】彼得·F·庫魯尼西, 具本雄, 約翰·A·弗龍?zhí)萑? 威廉·T·理葳, 克里斯多夫·J·里維特, 提摩西·J·米勒, 維克拉姆·M·博斯?fàn)? 約翰·W·奎夫, 尼可拉斯·P·T·貝特曼
【申請人】瓦里安半導(dǎo)體設(shè)備公司