[发明专利]用于强化离子植入生产力的四氢化锗/氩等离子体化学

说明书

本发明公开一种用于改善产生某些离子束(且具体而言，锗及氩)的束流的方法。已证实使用氩作为第二气体会改善锗烷的离子化，允许在不使用卤素的情况下形成具有足够束流的锗离子束。另外，已证实使用锗烷作为第二气体会改善氩离子束的束流。

技术领域

本公开的实施例涉及用于强化离子植入系统中的生产力的方法，尤其涉及改善锗离子束及氩离子束的束流。

背景技术

半导体装置的制作涉及多个分立且复杂的制程。一个此种制程可为蚀刻制程，其中自工件(workpiece)移除材料。另一制程可为沉积制程，其中将材料沉积于工件上。又一制程可为离子植入(ion implantation)制程，其中将离子植入至工件中。

离子源传统上用于生成离子，离子随后用于实行该些制程。离子源可利用间接加热式阴极(indirectly heated cathode，IHC)、伯纳斯源(Bernas source)、电容耦合等离子体源(capacitively coupled plasma source)、射频(radio frequency，RF)等离子体源或设置于离子源腔室内或附近的电感耦合源(inductively coupled source)。气体管与离子源流体连通(fluid communication)，以便向离子源腔室供应所期望的进气(feed gas)。进气可为任何合适的物质，通常是第三族或第五族元素。

然而，锗正日益用于半导体装置制造制程(特别是低能量高剂量应用)中。目前，使用四氟化锗(GeF₄)作为主掺杂气体，且使用一些稀释气体(例如二氢化氙(XeH₂)或一氟甲烷(CH₃F))来减少卤素循环并维持离子源的寿命。

另外，氩亦正日益得到使用并被开发用于例如精密材料工程(precisionmaterials engineering，PME)、选择性区域处理(selective area processing，SAP)及三维(three dimensional，3D)装置的定向蚀刻(directional etching)等各种应用。该些应用通常使用超高剂量。

然而，在不使用卤素气体的情况下，形成具有足够束流(beam current)的锗离子束一直具有挑战性。此外，亦一直难以产生具有足够束流的氩离子束。

因此，一种改善锗离子束及氩离子束的束流(特别是在不使用卤素物质的情况下)的方法将是有益的。

发明内容

本发明公开一种用于改善某些离子束(且具体而言，锗及氩)的束流的方法。已证实使用氩作为第二气体会改善锗烷的离子化，允许在不使用卤素的情况下形成具有足够束流的锗离子束。另外，已证实使用锗烷作为第二气体会改善氩离子束的束流。

根据一实施例，公开一种产生锗离子束的方法。所述方法包括：将锗烷及氩引入至离子源中；离子化所述锗烷及所述氩以形成等离子体；以及自所述离子源提取锗离子以形成所述锗离子束。在某些实施例中，没有卤素气体被引入至所述离子源中。在一些实施例中，氩流速在0.5标准立方厘米/分钟(sccm)至2.0标准立方厘米/分钟之间。在某些实施例中，所述氩流速在0.7标准立方厘米/分钟至1.0标准立方厘米/分钟之间。在某些实施例中，所述离子源包括间接加热式阴极离子源。在一些实施例中，所述离子源包括射频离子源。在其他实施例中，所述离子源包括伯纳斯源、电容耦合等离子体源、电感耦合源或微波耦合等离子体源。在某些实施例中，所述氩流速使得所述离子源的效率大于4毫安(mA)/千瓦(kW)，所述离子源的所述效率被定义为锗束流对施加至所述离子源的总功率的比率。在一些实施例中，所述氩流速使得所述离子源的归一化效率(normalized efficiency)大于0.1，所述离子源的所述归一化效率被定义为所述离子源的所述效率除以提取电流(extractioncurrent)。在某些实施例中，所述离子源是束线植入系统(beam-line implantationsystem)的组件。