[发明专利]氢化且富含三氟化硼同位素的掺杂剂来源的气体组合物

说明书

本发明涉及一种氢化且富含三氟化硼(BF₃)同位素的掺杂剂来源气体组合物。所述组合物含有(i)三氟化硼，其富含高于天然丰度的同位素原子质量11的硼(¹¹B)；和(ii)氢气，以所述组合物中三氟化硼和氢气的总体积计，所述氢气的量是2体积％到6.99体积％。还描述使用所述掺杂剂来源气体组合物的方法，和其对应的相关设备。

相关申请案的交叉参考

本申请案要求2016年3月28日申请的标题为“氢化且富含BF3同位素的掺杂剂来源的气体组合物(Hydrogenated Isotopically Enriched BF3Dopant Source GasComposition)”的美国临时申请案第62/314241号的权益，出于所有目的，其内容以全文引用的方式结合在此。

技术领域

本发明涉及一种用于离子植入中的氢化且富含三氟化硼(BF₃)同位素的掺杂剂来源气体组合物，和相关的方法和设备。

背景技术

离子植入用于集成电路制造中以在制造微电子/半导体制造期间将受控量的掺杂剂杂质精确引入到半导体晶片中。在这类植入系统中，离子源电离所需的掺杂剂元素气体，且离子呈具有所需能量的离子束的形式从来源中取出。提取通过跨越适当成形的提取电极施加高电压来实现，所述电极并入孔口用于通过提取的射束。离子束随后导引到工件(如半导体晶片)表面，以将掺杂剂元素植入工件中。射束的离子穿透工件表面以形成具有所需导电性的区域。

几种类型的离子源用于离子植入系统中，包括采用热电极且由电弧供电的Freeman和Bernas型、使用磁控的微波型、间接加热阴极(IHC)源和RF等离子源，它们通常都在真空中操作。在任何系统中，离子源通过将电子引入到填充有掺杂剂气体(通常称为“原料气体”)的真空弧形腔室(下文“腔室”)中来产生离子。电子与掺杂剂气体中的原子和分子的碰撞导致产生由正性和负性掺杂剂离子组成的离子化等离子。具有负或正偏压的提取电极将分别允许正或负离子作为准直离子束穿过孔口，所述离子束朝向目标材料加速。

在诸多离子植入操作中，在集成电路装置的产生中植入硼。硼一般从原料气体(如三氟化硼)植入。

钨常用作建构灯丝组件和离子植入系统中的其它阴极结构的材料。在离子植入系统的离子源腔室中使用所述材料的持续性问题是钨损失，其可导致灯丝薄化或所谓阴极结构的“穿孔”，需要再金属化或替代阴极结构。在极端情况下，钨从阴极的溅镀可能导致需要所述再金属化或替代的前的离子源的操作寿命极短。钨从阴极的损失与离子源腔室表面上非我们所乐见的钨的沉积和非我们所乐见的钨射束与系统中产生的离子束的比重相关。因此钨的损失可以促成离子束不稳定性，并且可能最终导致离子源过早失效。

发明内容

本发明涉及一种用于离子植入中的氢化且富含三氟化硼(BF₃)同位素的掺杂剂来源气体组合物，和相关的方法和设备。

一方面，本发明涉及一种氢化且富含三氟化硼(BF₃)同位素的掺杂剂来源气体组合物，所述组合物包括(i)三氟化硼，其富含高于天然丰度的同位素原子质量11的硼(¹¹B)，和(ii)氢气，以组合物中三氟化硼和氢气的总体积计，氢气的量是2到6.99体积％。

另一方面，本发明涉及一种氢化且富含三氟化硼(BF₃)同位素的掺杂剂来源气体组合物，所述组合物包括(i)三氟化硼，其富含高于99％的同位素原子质量11的硼(¹¹B)，和(ii)氢气，以所述组合物中三氟化硼和氢气的总体积计，氢气的量是5体积％。