專(zhuān)利名稱(chēng)：：離子植入控制的激發(fā)氣體注入的制作方法離子植入控制的激發(fā)氣體注入
背景技術(shù)：
：離子植入機(jī)(ionimplanters)通常用于生產(chǎn)半導(dǎo)體晶圓(semiconductorwafers)0離子源(ionsource)用以產(chǎn)生將導(dǎo)向晶圓的帶電離子束。當(dāng)離子擊中晶圓時(shí)，它們?cè)谧矒舻膮^(qū)域中授與電荷。這電荷容許晶圓的特定區(qū)域被適當(dāng)?shù)亍皳诫s”。摻雜區(qū)域的組態(tài)定義其功能，并且經(jīng)由使用導(dǎo)電內(nèi)連線(xiàn)，可將這些晶圓轉(zhuǎn)換成復(fù)雜的電路。典型的離子植入機(jī)1的方塊圖顯示于圖1。電源供應(yīng)器(powersupply)2供應(yīng)必需的能量給離子源3以便能夠產(chǎn)生離子。離子源3產(chǎn)生想要的種類(lèi)的離子。在某些實(shí)施例中，這些物種(species)是最適合應(yīng)用于高能植入的單原子。在其他的實(shí)施例中，這些物種是較適合應(yīng)用于低能植入的分子。離子源3具有離子可藉以通過(guò)的孔隙。電極(electrodes^吸引這些離子到達(dá)且穿越孔隙。這些離子變成將通過(guò)質(zhì)量分析器(massanalyZer)6的離子束95。具有鑒別孔隙(resolvingaperture)的質(zhì)量分析器6用以由離子束(ionbeam)移除不想要的成分，使得具有想要的能量及質(zhì)量特征的離子束經(jīng)由鑒別孔隙通過(guò)。然后想要的種類(lèi)的離子通過(guò)可包括一個(gè)或多個(gè)電極的減速平臺(tái)(decelerationstage)8。減速平臺(tái)的輸出是發(fā)散的離子束。校正器磁鐵(correctormagnet)13用以使發(fā)散的離子束轉(zhuǎn)向成為具有實(shí)質(zhì)上平行的軌道的一組小離子束。校正器磁鐵13最好包括彼此分開(kāi)以形成小離子束藉以通過(guò)的缺口的磁線(xiàn)圈(magnetcoil)及磁極部(magneticpolepieces)。提供能量給線(xiàn)圈以便在缺口內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)，這使小離子束根據(jù)所施加的磁場(chǎng)的強(qiáng)度及方向而轉(zhuǎn)向。磁場(chǎng)藉由變還通過(guò)磁線(xiàn)圈的電流予以調(diào)整。另一方面，也可利用例如平行放置的透鏡的其他的結(jié)構(gòu)來(lái)執(zhí)行這項(xiàng)功能。遵循角度校正器13，帶狀離子束將導(dǎo)向工件(workpiece)。在某些實(shí)施例中，可加入第二減速平臺(tái)11。工件依附在工件支撐器(workpiecesupport)15。工件支撐器15對(duì)各種植入應(yīng)用提供多樣化位移。參照?qǐng)D2，圖中顯示可并入離子植入機(jī)1的傳統(tǒng)的離子源。圖2所示的離子源可包括界定離子源處理室(ionsourcechamber)14的處理室外殼(chamberhousing)10。處理室外殼10的一邊具有離子藉以通過(guò)的萃取孔隙(extractionaperture)12。在某些實(shí)施例中，這孔隙是洞，而在例如大電流植入的其他應(yīng)用中，這孔隙則是狹縫或一組洞。陰極(cathode)20位于離子源處理室14的一末端。燈絲(filament)30位于陰極20的附近及離子處理室的外部。斥拒極(r印eller)60位于離子源處理室14的另一末端。燈絲電源電壓M供應(yīng)能量給燈絲30。通過(guò)燈絲30的電流將其充分地加熱(亦即超過(guò)2000°C)以便產(chǎn)生熱電子(thermo-electrons)。偏壓電源電壓(biassupplyvoltage)52用以施加正電壓實(shí)質(zhì)上高于燈絲30的偏壓于陰極20。這個(gè)大電壓差的效果導(dǎo)致燈絲所放射的熱電子加速朝向陰極。當(dāng)這些電子沖擊陰極時(shí)，陰極明顯地變熱，常常達(dá)到溫度超過(guò)2000°C。稱(chēng)為旁熱式陰極(indirectlyheatedcathode,IHC)的陰極接著放射熱電子進(jìn)入離子源處理室14。電弧電源(arcsupply)50用以施加正電壓高于陰極的偏壓于離子處理室外殼10。電弧電源通常施加偏壓于外殼10至正電壓高于陰極20大約50-100伏特(Volts)的電壓。這個(gè)電壓差使陰極20所放射的電子加速朝向外殼10。最好依照方向62產(chǎn)生磁場(chǎng)，通常利用位于處理室外部的磁極86。磁場(chǎng)的效果是將放射電子禁閉于磁力線(xiàn)(magneticfieldlines)內(nèi)。以靜電方式禁閉于陰極與斥拒極之間的放射電子沿著離子源磁場(chǎng)進(jìn)行螺旋移動(dòng)，因而有效地離子化背景氣體(backgroundgases)且形成離子(如圖3所示)。蒸汽或氣源(gassource)40用以提供原子或分子進(jìn)入離子源處理室14。分子可以是多樣的物種，包括但不局限于惰性氣體(inertgases)(例如氬或氫)、含氧氣體(例如氧及二氧化碳)、含氮?dú)怏w(例如氮或三氟化氮)以及其他的含摻雜物氣體(例如二硼烷、三氟化硼或五氟化砷)。這些背景氣體藉由電子撞擊予以離子化，因而形成等離子體(plasma)80。在離子源處理室14的較遠(yuǎn)末端，陰極20的反向，最好施加偏壓于斥拒極60至等同陰極20的電壓。這使得放射電子以靜電方式禁閉于陰極20與斥拒極60之間。在離子源處理室14的每一個(gè)末端使用這些結(jié)構(gòu)將最大化放射電子與背景氣體的交互作用，因而產(chǎn)生高密度等離子。圖3顯示圖2的離子源的不同視圖。源磁鐵(sourcemagnet)86產(chǎn)生跨越離子處理室的磁場(chǎng)62。陰極20與斥拒極60維持在相同的電位，以便有效地禁閉與背景氣體碰撞而產(chǎn)生等離子體80的電子。施加偏壓于電極組90以便吸引離子到達(dá)且穿越萃取孔隙12。然后這些萃取的離子將形成離子束95且如上所述般使用。圖4顯示離子植入系統(tǒng)的另一實(shí)施例，亦即等離子浸沒(méi)(plasmaimmersion)0等離子摻雜系統(tǒng)(plasmadopingsystem)100包括界定內(nèi)容積103的處理室(processchamber)102。平臺(tái)(platen)1；34配置于處理室102以便支撐工件138。在一例中，工件138包括碟形半導(dǎo)體晶圓，例如在一實(shí)施例中是直徑300毫米(mm)的硅晶圓?？山逵伸o電力或機(jī)械力箝制工件138于平臺(tái)134的平坦表面。在一實(shí)施例中，平臺(tái)134可包括用以連接工件138的導(dǎo)電腳位(pins)(未顯示)。氣源104經(jīng)由質(zhì)量流量控制器(massflowcontroller，MFC)106提供摻雜氣體(dopantgas)給處理室102的內(nèi)容積103。氣擋板(gasbaffle)170配置于處理室102中以便均勻地分布來(lái)自氣源104的氣體。壓力計(jì)(pressuregauge)108測(cè)量處理室102的內(nèi)部壓力。真空泵(vacuumpump)112經(jīng)由處理室102的排氣口(exhaustport)110從處理室102排除廢氣。排氣閥(exhaustvalve)114藉由排氣口110控制排氣氣導(dǎo)(exhaustconductance)。等離子摻雜系統(tǒng)100可還包括電性連接質(zhì)量流量控制器106、壓力計(jì)108以及排氣閥114的氣壓控制器(gaspressurecontroller)116。氣壓控制器116可用以在處理室102中維持想要的壓力，其方式為在響應(yīng)于壓力計(jì)108的反饋回路中利用排氣閥114控制排氣氣導(dǎo)或利用質(zhì)量流量控制器106控制制程氣體流量速率。處理室102可具有處理室頂端118，其中包括由依水平方向延伸的介電質(zhì)所構(gòu)成的第一區(qū)段120。處理室頂端118也包括由依垂直方向從第一區(qū)段120延伸一高度的介電質(zhì)所構(gòu)成的第二區(qū)段122。處理室頂端118還包括由依水平方向延伸跨越第二區(qū)段122的導(dǎo)電導(dǎo)熱材料所構(gòu)成的蓋子124。等離子摻雜系統(tǒng)可還包括用以在處理室102內(nèi)產(chǎn)生等離子140的等離子源101。等離子源101可包括例如電源供應(yīng)器的射頻源(RFsource)150，以便供應(yīng)射頻功率給平面天線(xiàn)(planarantenna)1及螺旋天線(xiàn)(helicalantenna)146之一或兩者來(lái)產(chǎn)生等離子140。射頻源150可藉由阻抗匹配網(wǎng)路(impedancematchingnetwork)152耦合平面天線(xiàn)126、螺旋天線(xiàn)146，阻抗匹配網(wǎng)路152匹配射頻源150的輸出阻抗與射頻天線(xiàn)126、146的阻抗以便最大化從射頻源150轉(zhuǎn)移到射頻天線(xiàn)126、146的功率。等離子摻雜系統(tǒng)100也可包括電性耦合平臺(tái)134的偏壓電源供應(yīng)器(biaspowersupply)148。偏壓電源供應(yīng)器148用以提供具有脈沖開(kāi)啟(ON)及關(guān)閉(OFF)周期的脈沖式平臺(tái)信號(hào)(pulsedplatensignal)來(lái)施加偏壓于平臺(tái)134(由此也施加偏壓于工件138)，以便在脈沖開(kāi)啟(ON)周期期間加速離子從等離子140朝向工件138，而在脈沖關(guān)閉(OFF)周期期間則否。偏壓電源供應(yīng)器148可以是直流電(DC)或射頻(RF)電源供應(yīng)器。等離子摻雜系統(tǒng)100可還包括配置在平臺(tái)1；34周?chē)姆雷o(hù)環(huán)(shieldring)194。如同所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
所周知，可施加偏壓于防護(hù)環(huán)194以便改善工件138的邊緣附近的植入離子分布的均勻度。例如環(huán)狀法拉第感測(cè)器(annularFaradaysensor)199的一個(gè)或多個(gè)法拉第感測(cè)器可配置于防護(hù)環(huán)194中以便感測(cè)離子束電流。等離子摻雜系統(tǒng)100可還包括控制器(controller)156及用戶(hù)界面系統(tǒng)(userinterfacesystem)158?？刂破?56可以是或可包括能夠程式設(shè)計(jì)來(lái)執(zhí)行想要的輸入/輸出功能的通用電腦或通用電腦的網(wǎng)路?？刂破?56也可包括其他的電子電路或元件，例如特殊應(yīng)用積體電路、其他的硬體線(xiàn)路或可程式化電子裝置、離散元件電路等等?？刂破?56也可包括通訊裝置、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置以及軟體。為了顯示的清楚起見(jiàn)，控制器156顯示成只提供輸出信號(hào)給電源供應(yīng)器148、150，且只從法拉第感測(cè)器199接收輸入信號(hào)。任何所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
中具有通常知識(shí)者將明了控制器156可提供輸出信號(hào)給等離子摻雜系統(tǒng)100的其他元件且可由此接收輸入信號(hào)。用戶(hù)界面系統(tǒng)158可包括例如觸控?zé)赡?touchscreens)、鍵盤(pán)、使用者指向裝置(userpointingdevices)、顯示器、印表機(jī)等的裝置，以便容許使用者藉由控制器156輸入命令及/或數(shù)據(jù)并且/或者監(jiān)控等離子摻雜系統(tǒng)。在操作中，氣源104供應(yīng)包含想要的植入摻雜物的初始摻雜氣體給工件138。氣壓控制器116調(diào)節(jié)供應(yīng)初始摻雜氣體給處理室102的速率。等離子源101用以在處理室102內(nèi)產(chǎn)生等離子140。等離子源101可藉由控制器156予以控制。為了產(chǎn)生等離子140，射頻源150使射頻電流在射頻天線(xiàn)126、146其中至少一個(gè)中共振以便產(chǎn)生振蕩磁場(chǎng)。振蕩磁場(chǎng)感應(yīng)射頻電流使其流入處理室102。處理室102的射頻電流激發(fā)及離子化初始摻雜氣體以產(chǎn)生等離子140。偏壓電源供應(yīng)器148提供脈沖式平臺(tái)信號(hào)來(lái)施加偏壓于平臺(tái)134(由此也施加偏壓于工件138)，以便在脈沖式平臺(tái)信號(hào)的脈沖開(kāi)啟(ON)周期期間加速離子從等離子140朝向工件138?？蛇x擇脈沖式平臺(tái)信號(hào)的頻率及/或脈沖的工作周期以便提供想要的劑量率(doserate)?？蛇x擇脈沖式平臺(tái)信號(hào)的振幅以便提供想要的能量。當(dāng)所有的其他參數(shù)相等時(shí)，較大的能量將導(dǎo)致較大的植入深度。須知在兩種系統(tǒng)中，供應(yīng)給處理室的氣體用以產(chǎn)生將植入晶圓的離子。傳統(tǒng)上，這些氣體包括例如氫、氬、氧、氮的元素氣體，或者包括但不局限于二氧化碳、三氟化氮、二硼烷、三氟化磷、三氟化硼或五氟化砷等等的其他分子。如上所述，將離子化這些氣體以產(chǎn)生想要的植入離子。當(dāng)應(yīng)用于離子源時(shí)，為了最大化特定的離子物種的產(chǎn)生，必須控制幾個(gè)變數(shù)，其中包括來(lái)源氣體流量、電弧電流、離子源材料、側(cè)壁溫度以及其他的變數(shù)。同樣地，當(dāng)應(yīng)用于等離子植入時(shí)，將利用因子(factors)在晶圓區(qū)域上產(chǎn)生均勻的帶電物種。修改例如等離子源天線(xiàn)設(shè)計(jì)、壓力、功率、標(biāo)靶的偏壓電壓、側(cè)壁/標(biāo)靶溫度以及其他的因子以便產(chǎn)生想要的離子分布。尚未予以完整地利用的一個(gè)因子是控制進(jìn)來(lái)的來(lái)源氣體的特性。如上所述，將根據(jù)應(yīng)用而使用不同類(lèi)型的氣體。然而，一旦選定氣體，就不對(duì)此來(lái)源氣體作其他的修改。藉由變更來(lái)源氣體的特性來(lái)控制離子物種的成分及其空間分布是有益的。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，其內(nèi)容說(shuō)明利用變化氣體(alteredgas)及/或原子氣體注入的離子源。當(dāng)應(yīng)用于離子束時(shí)，可直接使用來(lái)源氣體，如同傳統(tǒng)的供應(yīng)方式。另一方面或除此之外，可在引導(dǎo)來(lái)源氣體至離子源處理室之前藉由使其通過(guò)遠(yuǎn)端等離子源(remoteplasmasource)而予以變換。這可用以產(chǎn)生受激中性粒子(neutrals)，因而可提供用以產(chǎn)生特定的原子離子、重離子、亞穩(wěn)態(tài)分子(metastablemolecules)或多價(jià)離子的有利的離子源條件。在另一實(shí)施例中，使用多樣的氣體，其中一種或多種氣體通過(guò)遠(yuǎn)端等離子產(chǎn)生器(remoteplasmagenerator)。在某些實(shí)施例中，氣體在供應(yīng)給離子源處理室之前先在單一等離子產(chǎn)生器中組合。當(dāng)應(yīng)用于等離子浸沒(méi)時(shí)，等離子經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)額外的氣體注入位置(gasinjectionlocations)注入處理室。這些注入位置容許流入處理室外部的遠(yuǎn)端等離子源所產(chǎn)生的額外分子。圖1是已知的一種高電流離子植入機(jī)的方塊圖。圖2是已知的一種應(yīng)用于離子束的離子源的示意圖。圖3是圖2的離子源的主要元件的示意圖。圖4是一種等離子浸沒(méi)系統(tǒng)的示意圖。圖5是依照本發(fā)明的第一實(shí)施例的一種應(yīng)用于離子束的氣體注入系統(tǒng)的示意圖。圖6是依照本發(fā)明的第二實(shí)施例的一種應(yīng)用于離子束的氣體注入系統(tǒng)的示意圖。圖7是依照本發(fā)明的第三實(shí)施例的一種應(yīng)用于離子束的氣體注入系統(tǒng)的示意圖。圖8是依照本發(fā)明的第四實(shí)施例的一種應(yīng)用于離子束的氣體注入系統(tǒng)的示意圖。圖9是依照本發(fā)明的一實(shí)施例的一種用于等離子浸沒(méi)系統(tǒng)的氣體注入系統(tǒng)的示意圖。圖10是圖9的氣體注入系統(tǒng)的第二視圖。具體實(shí)施例方式圖5顯示應(yīng)用于離子束的氣體注入系統(tǒng)的第一實(shí)施例。傳統(tǒng)上，氣源40直接與離子源處理室14交流。然而，圖5顯示依照第一實(shí)施例的氣體注入系統(tǒng)的元件。在這實(shí)施例中，氣源40可與質(zhì)量流量控制器(MFC)220交流。質(zhì)量流量控制器(MFC)負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)氣源40的氣體流量至想要的流量速率。質(zhì)量流量控制器(MFC)的輸出與可調(diào)節(jié)式旁通閥(adjustablebypassvalve)210及遠(yuǎn)端等離子源200交流。然后可調(diào)節(jié)式旁通閥210及遠(yuǎn)端等離子源200的輸出合并在一起且與離子源處理室14交流。遠(yuǎn)端等離子源200可以是任何適合的類(lèi)型。然而，最好是對(duì)于高密度等離子及/或受激中性粒子物種產(chǎn)生能力具有廣泛操作范圍的等離子源。在一實(shí)施例中，使用其操作壓力介于10-6托(Torr)與10-1托(Torr)之間的微波等離子源(電子回旋加速器共振類(lèi)型)來(lái)產(chǎn)生高密度、高度電離化物種及/或高度受激中性粒子物種。在第二實(shí)施例中，使用其操作壓力介于10-1托(Torr)與大氣壓力之間的微波等離子源(例如MKSInstruments公司所制造的ASTRON)來(lái)產(chǎn)生分解或受激的中性粒子。在其他的實(shí)施例中，第二旁熱式陰極(IHC)離子源用以產(chǎn)生將供應(yīng)給離子源14的較重的中性粒子及離子化物種。在其他的實(shí)施例中，可使用螺旋等離子源(heliconsource)、電感式耦合等離子(inductively-coupledplasma,ICP)(capacitively-coupledplasmasource)>ψ$陰極(hollowcathode,HC)等離子源或基于燈絲的等離子源(filament-basedplasmasource)。術(shù)語(yǔ)“遠(yuǎn)端等離子源”意指包含任何能夠?qū)⒎肿愚D(zhuǎn)換成變化狀態(tài)(alteredstate)的裝置。變化狀態(tài)不只包括等離子，也包括離子、受激中性粒子以及亞穩(wěn)態(tài)分子。眾所周知，離子只是帶有電荷的原子或分子，例如BF2+。與原子或分子有關(guān)的受激中性粒子在電性上仍然是中性粒子。然而，這些原子或分子具有一個(gè)或多個(gè)處于受激能量狀態(tài)的電子。最后，可產(chǎn)生與分子組態(tài)有關(guān)的亞穩(wěn)態(tài)分子，例如四氟化二硼(B2F4)或五氟化四硼(Β4^)。然而，這些分子無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間保持那些組態(tài)，因?yàn)樗鼈兒芸赡苤匦陆M合或分解成更常見(jiàn)的分子組態(tài)。這些變化狀態(tài)的每一狀態(tài)等離子、離子、受激中性粒子以及亞穩(wěn)態(tài)分子都有其重要性。因此，遠(yuǎn)端等離子產(chǎn)生器未必需要實(shí)際產(chǎn)生等離子作為其輸出。當(dāng)啟用遠(yuǎn)端等離子源200時(shí)，氣源40的分子將通過(guò)質(zhì)量流量控制器(MFC)220且進(jìn)入等離子源。來(lái)源氣體可根據(jù)遠(yuǎn)端等離子源的類(lèi)型及其操作參數(shù)予以變換。在某些例子中，來(lái)源氣體用以產(chǎn)生受激中性粒子、亞穩(wěn)態(tài)分子或離子態(tài)分子。在其他的例子中，來(lái)源氣體分解成原子及/或較小的分子物種。在另外的實(shí)施例中，將組合來(lái)源氣體以產(chǎn)生較重的分子或亞穩(wěn)態(tài)分子。若特定物種的最大萃取電流必需的，則可照著調(diào)整來(lái)源氣體注入以便最佳化(或最大化)離子源處理室14的此特定離子的濃度。例如，以低壓力及高功率操作遠(yuǎn)端等離子源可促進(jìn)受激中性粒子的產(chǎn)生。當(dāng)這些受激中性粒子進(jìn)入離子源處理室14時(shí)，將強(qiáng)化單原子離子及/或多價(jià)離子的產(chǎn)生，因而增加單原子離子及/或多價(jià)離子電流的萃取。例如，一般供應(yīng)像是三氟化硼的來(lái)源氣體給離子源處理室。旁熱式陰極離子化這氣體，藉以產(chǎn)生多樣的離子物種，例如BF2+、BF+、F+、BxFy+以及B+。在本發(fā)明中，供應(yīng)此來(lái)源氣體給最好以高功率及低壓力操作的遠(yuǎn)端等離子源。這遠(yuǎn)端等離子源接著產(chǎn)生受激分解的中性粒子或各種分解的離子化物種。然后供應(yīng)這些多樣物種給離子源處理室14。因?yàn)橐呀?jīng)修改所供應(yīng)的氣體的成分及能階(energylevels)，所以離子源的輸出同樣受影響，因而產(chǎn)生更多特定種類(lèi)的離子。在這例子中，將產(chǎn)生更小的離子物種，例如B+及BF+。在其他的實(shí)施例中，想要產(chǎn)生較重的離子，例如二聚物(dimmers)、三聚物(trimers)或四聚物(tetramers)。可能以極高的壓力操作遠(yuǎn)端等離子源，藉以使分子組合成較重的中性粒子物種或亞穩(wěn)態(tài)分子。然后供應(yīng)這些受激重分子及亞穩(wěn)態(tài)分子給離子源處理室14。例如，一般供應(yīng)像是砷及磷的來(lái)源氣體給離子源處理室14。為了產(chǎn)生較重的物種，必須以低功率操作離子源處理室，并且所輸出的電流通常相當(dāng)小。依照一實(shí)施例，可供應(yīng)這些來(lái)源氣體給其操作壓力遠(yuǎn)高于用以產(chǎn)生單原子物種的壓力的遠(yuǎn)端等離子源200，以便產(chǎn)生這些較重的中性粒子物種，例如As2、As3、P2、P3以及P4。然后供應(yīng)這些較重的物種給離子源處理室14，并且在此予以離子化及萃取成離子束。因?yàn)榻逵墒褂眠h(yuǎn)端等離子源來(lái)增加較重的物種的濃度，所以得到的離子束擁有較大的電流。雖然上述說(shuō)明只強(qiáng)調(diào)使用遠(yuǎn)端等離子源200，但是本發(fā)明并未局限于這實(shí)施例。使用可調(diào)節(jié)式旁通閥210容許混合分子來(lái)源氣體與來(lái)自遠(yuǎn)端等離子源200的輸出?？烧{(diào)整混合結(jié)果以便能夠精密地控制分子來(lái)源氣體與遠(yuǎn)端等離子源的輸出的比例而達(dá)成想要的效果。圖6顯示氣體注入系統(tǒng)的第二實(shí)施例，可與圖3的離子源處理室一起使用。在這實(shí)施例中，兩種不同的來(lái)源氣體分別與各自的質(zhì)量流量控制器(MFC)320、325交流。這些質(zhì)量流量控制器(MFCs)320、325分別與遠(yuǎn)端等離子源300、305以及可調(diào)節(jié)式旁通閥310、315交流。藉由使用質(zhì)量流量控制器(MFCs)可控制每一種來(lái)源氣體的流量速率。此外，藉由使用可調(diào)節(jié)式旁通閥可單獨(dú)針對(duì)每一種來(lái)源氣體變更注入的分子來(lái)源氣體與處于變化狀態(tài)的來(lái)源氣體的比例。此外，藉由復(fù)制圖6所示的結(jié)構(gòu)可利用多于兩種來(lái)源氣體。最后，圖6顯示容許注入來(lái)源氣體A、受激的來(lái)源氣體A、來(lái)源氣體B以及受激的來(lái)源氣體B的完全彈性的系統(tǒng)。每一種都能以變動(dòng)數(shù)量供應(yīng)，其中每一個(gè)流量速率與其他的速率完全無(wú)關(guān)。然而，所顯示的元件并非全部都是必需的。例如，假設(shè)在特定的實(shí)施例中，只有來(lái)源氣體A與來(lái)源氣體B的兩狀態(tài)是必需的。在這種情況下，有可能排除遠(yuǎn)端等離子源300及可調(diào)節(jié)式旁通閥310。另一方面，若來(lái)源氣體B只有在其受激狀態(tài)是必需的，則可排除可調(diào)節(jié)式旁通閥315。在某些實(shí)施例中，兩種個(gè)別的來(lái)源氣體容許特殊化元件。例如，可提供一種來(lái)源氣體、旁通閥以及遠(yuǎn)端等離子源給η型摻雜物，同時(shí)提供第二組元件給P型摻雜物以避免潛在的交互污染及/或改善服務(wù)能力(serviceability)。圖7顯示適合與圖3的離子源處理室14一起使用的另一實(shí)施例。在這實(shí)施例中，利用共同的遠(yuǎn)端等離子源330可使兩種來(lái)源氣體流入單一等離子源。兩種來(lái)源氣體(可以是元素或化合物氣體)的這種刻意反應(yīng)可用以產(chǎn)生將注入離子源處理室14的新化合物氣體。藉由這么做，可產(chǎn)生想要的分子，其取得方式為在來(lái)源區(qū)域及/或遠(yuǎn)端等離子區(qū)域的真空環(huán)境內(nèi)組合多種不同的氣體。換言之，使不同的氣體進(jìn)入真空環(huán)境或等離子處理室，以便能夠反應(yīng)產(chǎn)生想要的分子。這些分子可能有助于特定的目的，例如植入、沉積或用于清洗?？尚薷姆肿拥男纬?，其方式為藉由各種控制機(jī)制(例如磁場(chǎng)、流量、壓力或電場(chǎng)及/或?qū)傩?來(lái)操控等離子條件以產(chǎn)生想要的效果。因此，可實(shí)現(xiàn)新分子或強(qiáng)化分子的形成且在制程中直接予以利用。這種情況的一個(gè)例子是使用兩種來(lái)源氣體引導(dǎo)氫化物及氟化物，然后兩者將組合以產(chǎn)生氟化氫(HF)，這是更常見(jiàn)的分子之一。加入多樣的氣體及操控處理室內(nèi)反應(yīng)的條件可容許修改分子的形成，否則這些分子可能是不穩(wěn)定的、有毒的、自燃的、危險(xiǎn)的或具有使其不方便儲(chǔ)存及散裝運(yùn)輸?shù)钠渌匦?。因此，在這實(shí)施例中，只有為了使用的目的以及想達(dá)成的效果才產(chǎn)生這些分子。再次，如上所述，圖7所示的元件不需要全部出現(xiàn)。例如，若來(lái)源氣體A及來(lái)源氣體B僅受激于組合狀態(tài)，則不需要包括個(gè)別的遠(yuǎn)端等離子源300、305。另一方面，若不需要注入來(lái)源氣體之一的分子形式，則可排除相對(duì)應(yīng)的旁通閥。遠(yuǎn)端等離子源300、305、330與離子源處理室14之間的路徑長(zhǎng)度是重要的考量。萬(wàn)一經(jīng)過(guò)的路徑太長(zhǎng)，任何亞穩(wěn)態(tài)、受激或分解的物種可能在進(jìn)入離子源處理室14之前重新組合?？蛇\(yùn)用幾種技術(shù)最小化存在于遠(yuǎn)端等離子源的物種重新組合。在某些實(shí)施例中，最小化遠(yuǎn)端等離子源與離子源處理室之間的實(shí)際距離。在其他的實(shí)施例中，利用局部磁性禁閉架構(gòu)(localizedmagneticconfinementscheme)以便能夠運(yùn)送充滿(mǎn)能量的電子及離子到離子源處理室。在另外的實(shí)施例中，利用位于遠(yuǎn)端等離子源的輸出附近的孔口(orifice)針對(duì)不同的操作條件提供必要的壓力差。圖5至圖7的氣體注入系統(tǒng)主要想與離子束系統(tǒng)的現(xiàn)存的離子源結(jié)合使用。因此，氣體注入系統(tǒng)用以在氣體進(jìn)入離子源處理室14之前予以變換氣體。由此，所注入的氣體可依據(jù)能量、組態(tài)以及分解而處于不同的中性條件，這是因?yàn)榻又鴮⑹褂秒x子源來(lái)離子化進(jìn)入的氣體。圖8顯示應(yīng)用于離子束的另一實(shí)施例。在這實(shí)施例中，稱(chēng)為前室(antechamber)400的第二處理室用以在來(lái)源氣體進(jìn)入離子源處理室14之前予以激發(fā)。來(lái)自一個(gè)或多個(gè)氣源40的氣體進(jìn)入前室400。前室400可具有旁熱式陰極420，并且具有位于其一末端的燈絲430及位于其另一末端的斥拒極460。雖然圖8顯示斥拒極460位于前室的左端且斥拒極60位于離子源的右端，然而未必要這樣。例如，前室的斥拒極460與離子源的斥拒極60可位于其各自的處理室的同一邊。若前室與離子源處理室如圖8所示排列成一線(xiàn)，則相同的源磁鐵86(用以禁閉電子及離子于離子源處理室14內(nèi))也可用以在前室400中提供相同的功能。如上所述，氣體流入前室400，在此予以處理而形成受激中性粒子及某些離子。然后這些受激分子經(jīng)由位于前室的頂端的小開(kāi)口或洞450進(jìn)入離子源處理室14。須知在這實(shí)施例中，前室的頂端也當(dāng)作離子源處理室14的底部。因此，受激、分解及/或較重的中性粒子在前室400中予以處理之后將進(jìn)入離子源處理室14。并且，因?yàn)殡妶?chǎng)與離子源處理室14及前室400平行，所以可使用一般的磁場(chǎng)(例如源磁鐵86所產(chǎn)生的磁場(chǎng))來(lái)禁閉離子源操作所需要的電子于兩處理室內(nèi)。在某些實(shí)施例中，連接前室與離子源處理室14的洞450極小，例如0.5毫米(mm)。以這種方式，前室400的壓力可明顯不同于離子源處理室的壓力。如上所述，藉由產(chǎn)生遠(yuǎn)端等離子源可最佳化想要的物種的形成。例如，為了產(chǎn)生較重的物種及亞穩(wěn)態(tài)物種，前室的壓力保持遠(yuǎn)高于離子源處理室14的壓力，例如大約100-500毫托(mTorr)。這樣能產(chǎn)生較重的受激中性粒子物種，例如P2及P4。然后這些分子容許經(jīng)由連接處理室的小洞進(jìn)入離子源處理室14予以離子化。另一方面，高功率及低壓力用以產(chǎn)生單原子的物種。例如，可供應(yīng)三氟化硼給前室400。前室400的陰極420用以使氣體碎裂成多種離子物種及受激中性粒子。然后這些物種進(jìn)入離子源處理室，在萃取成離子束之前予以進(jìn)一步碎裂。藉由預(yù)先處理氣體，將增加例如B+的特定帶電離子的濃度，導(dǎo)致特定物種的離子束電流變大。雖然上述說(shuō)明利用旁熱式陰極(IHC)離子源作為前室，然而也可使用其他類(lèi)型的等離子源來(lái)產(chǎn)生前室。例如，也可使用傳統(tǒng)的Bernas式離子源、中空陰極式離子源或基于燈絲的離子源。在其他的實(shí)施例中，可使用如同稍早所說(shuō)明的其他類(lèi)型的等離子源。在其他的實(shí)施例中，利用等離子浸沒(méi)來(lái)執(zhí)行離子植入。同樣地，變化來(lái)源氣體注入也可用于等離子浸沒(méi)植入。如圖4所示，來(lái)源氣體經(jīng)由靠近容積頂端的導(dǎo)管(conduit)進(jìn)入處理室102。然后利用天線(xiàn)126、146予以轉(zhuǎn)換成等離子，并且在晶圓上擴(kuò)散。氣擋板170用以在處理室102內(nèi)較均勻地散布等離子。對(duì)于這些植入應(yīng)用，控制等離子的均勻度及沉積圖案對(duì)達(dá)成可接受的植入均勻度而言是很關(guān)鍵的。然而，源自等離子產(chǎn)生及等離子禁閉的不對(duì)稱(chēng)使得對(duì)于某些應(yīng)用難以達(dá)成這目標(biāo)，特別是對(duì)于低能量的應(yīng)用。此外，不對(duì)稱(chēng)的抽氣(pumping)可能使系統(tǒng)增加額外的不均勻度。為了補(bǔ)償這均勻度，可將氣體注入位置510加入處理室102。圖9顯示幾個(gè)遠(yuǎn)端等離子源500的加入。這些遠(yuǎn)端等離子源可以是參考離子束植入系統(tǒng)的上述類(lèi)型。每一個(gè)遠(yuǎn)端等離子源接收來(lái)源氣體(例如來(lái)自中央儲(chǔ)存器(centralreservoir))。然后變換這氣體以產(chǎn)生等離子、離子、受激中性粒子以及亞穩(wěn)態(tài)分子。如上所述，根據(jù)想要的特定物種，可使用不同的壓力及功率準(zhǔn)位(powerlevel)來(lái)產(chǎn)生不同的特性。然后可將這些變化狀態(tài)注入處理室102。在圖9中，顯示四個(gè)側(cè)邊注入位置。然而，這只是一個(gè)實(shí)施例；也可提供更多或更少的注入位置。須知較佳的注入位置是沿著處理室102的側(cè)邊，靠近天線(xiàn)126，如圖10所示。這容許平面天線(xiàn)1有效地激發(fā)所注入的氣體成為等離子，藉以幫助改善工件上的均勻度。在某些實(shí)施例中，受激氣體流入每一個(gè)氣體注入位置的速率是相同的，并且只調(diào)整每一個(gè)遠(yuǎn)端等離子源500的功率。然而，若想要不對(duì)稱(chēng)的氣體注入，則質(zhì)量流量控制器(MFC)可位于來(lái)源氣體儲(chǔ)存器與每一個(gè)遠(yuǎn)端等離子源500之間。由此，可改善處理室內(nèi)等離子的均勻度及中性粒子的均勻度。雖然圖9顯示遠(yuǎn)端等離子源的輸出直接與注入位置交流，但是本發(fā)明未必要這樣。例如，可使用圖5至圖7所示的任何組態(tài)與圖9的系統(tǒng)結(jié)合。換言之，可供應(yīng)來(lái)源氣體與變化分子(alteredmolecules)的混合物(如圖5所示)給一個(gè)或多個(gè)注入位置。同樣地，也可供應(yīng)兩種氣體與其變化形式的混合物(如圖6所示)給多個(gè)注入位置之一。最后，也可使用圖7所示的組態(tài)來(lái)供應(yīng)氣體給一個(gè)或多個(gè)注入位置。可對(duì)每一個(gè)注入位置復(fù)制這些組態(tài)的元件。另一方面，可分配一組此種元件給兩個(gè)或更多個(gè)注入位置。在另一實(shí)施例中，如圖10所示，將供應(yīng)來(lái)自遠(yuǎn)端等離子源500e的分子給位于處理室102的頂端的氣體注入位置520。使用遠(yuǎn)端等離子源預(yù)先處理氣體可用以補(bǔ)償?shù)入x子源及/或禁閉所導(dǎo)致的基本不對(duì)稱(chēng)。遠(yuǎn)端等離子源500e供應(yīng)氣體給這個(gè)注入位置。這個(gè)遠(yuǎn)端等離子源可以是任何適合的裝置，例如上述那些裝置。在操作上，氣源104供應(yīng)多種氣體之一給一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)端等離子源500。如上所述，這些遠(yuǎn)端等離子源激發(fā)來(lái)源氣體。然后使變化氣體經(jīng)由注入位置510進(jìn)入等離子處理室102。在某些實(shí)施例中，每一個(gè)注入位置必須有不同的速率流量，因而每一個(gè)注入位置使用各自的質(zhì)量流量控制器(MFC)。在某些實(shí)施例中，要供應(yīng)給注入位置的變化氣體是相同的，因此只使用一個(gè)遠(yuǎn)端等離子源來(lái)供應(yīng)氣體給所有的注入位置，其中每一個(gè)位置的流量速率受到單獨(dú)的質(zhì)量流量控制器(MFC)控制。在其他的實(shí)施例中，要供應(yīng)給每一個(gè)注入位置的變化氣體可以是不同的。例如，最好能在等離子處理室102的外緣附近注入較重的物種，這是因?yàn)檫@些物種無(wú)法像較輕的離子一樣迅速地?cái)U(kuò)散。在這種情況下，可使用多于一個(gè)遠(yuǎn)端等離子源500。雖然本發(fā)明已經(jīng)說(shuō)明上述特定實(shí)施例，但是任何所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
中普通技術(shù)人員將明了可作許多變更及修改。因此，所提及的實(shí)施例想要顯示而非限制本發(fā)明。在不脫離本發(fā)明的精神的情況下當(dāng)可實(shí)現(xiàn)各種實(shí)施例。權(quán)利要求1.一種離子源，包括a.離子處理室外殼，界定離子源處理室，其中分子經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)入口進(jìn)入所述離子處理室外殼；b.氣源，與遠(yuǎn)端等離子產(chǎn)生器交流；以及c.所述遠(yuǎn)端等離子產(chǎn)生器，具有與所述入口之一交流的輸出，其中所述遠(yuǎn)端等離子產(chǎn)生器將所述氣源所供應(yīng)的氣體在運(yùn)送到所述離子處理室之前予以轉(zhuǎn)換成變化狀態(tài)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子源，還包括連接所述氣源與所述入口之一的旁通閥。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子源，還包括與第二等離子產(chǎn)生器交流的第二氣源，并且所述第二等離子產(chǎn)生器具有與所述入口之一交流的輸出，其中所述第二等離子產(chǎn)生器將所述第二氣源所供應(yīng)的氣體在運(yùn)送到所述離子處理室之前予以轉(zhuǎn)換成變化狀態(tài)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離子源，還包括連接所述第二氣源與所述入口之一的旁通閥。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子源，還包括與所述遠(yuǎn)端等離子產(chǎn)生器交流的第二氣源。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子源，其中所述遠(yuǎn)端等離子源是選自由微波等離子源、螺旋等離子源、電感式耦合等離子源、電容式耦合等離子源、中空陰極等離子源以及基于燈絲的等離子源所構(gòu)成的群組。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子源，其中所述遠(yuǎn)端等離子源包括具有旁熱式陰極的前室。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的離子源，其中所述前室包括外殼，并且所述前室外殼的頂端表面包含所述離子處理室外殼的底部表面。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的離子源，其中所述前室的所述頂端表面包含變化分子藉以穿越所述離子處理室外殼的孔隙。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的離子源，其中使用磁場(chǎng)將離子禁閉于所述離子源處理室內(nèi)，并且所述前室利用所述磁場(chǎng)。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的離子源，其中所述前室內(nèi)的壓力大于所述離子源處理室內(nèi)的壓力。12.—種來(lái)自離子源的特定離子物種的離子電流輸出的改善方法，包括a.提供離子源，所述離子源包括i.離子處理室外殼，界定離子源處理室，其中分子經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)入口進(jìn)入所述離子處理室外殼；氣源，與遠(yuǎn)端等離子產(chǎn)生器交流；以及iii.所述遠(yuǎn)端等離子產(chǎn)生器，具有與所述入口之一交流的輸出，其中所述遠(yuǎn)端等離子產(chǎn)生器將所述氣源所供應(yīng)的氣體在運(yùn)送到所述離子處理室之前予以轉(zhuǎn)換成變化狀態(tài)；以及b.提供能量給所述遠(yuǎn)端等離子產(chǎn)生器，以便產(chǎn)生將運(yùn)送到所述離子源的變化分子。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的來(lái)自離子源的特定離子物種的離子電流輸出的改善方法，其中所述遠(yuǎn)端等離子產(chǎn)生器的操作壓力高于所述離子源，以便產(chǎn)生較重的中性粒子物種。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的來(lái)自離子源的特定離子物種的離子電流輸出的改善方法，其中所述特定的離子物種包括較重的離子物種。15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的來(lái)自離子源的特定離子物種的離子電流輸出的改善方法，其中所述遠(yuǎn)端等離子產(chǎn)生器的操作功率高于所述離子源，以便產(chǎn)生更多的受激及分解的中性粒子物種。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的來(lái)自離子源的特定離子物種的離子電流輸出的改善方法，其中所述特定的離子物種包括單原子的離子物種，并且也包括多價(jià)離子物種。17.一種等離子處理系統(tǒng)內(nèi)中性分子及等離子兩者的均勻度的改善方法，包括a.提供等離子處理系統(tǒng)，所述等離子處理系統(tǒng)包括i.處理室，具有配置于其內(nèi)部的工件；多個(gè)入口，分子藉以進(jìn)入所述處理室；iii.等離子產(chǎn)生器，用以將所述分子轉(zhuǎn)換成等離子；iv.氣源，與遠(yuǎn)端等離子產(chǎn)生器交流；以及v.所述遠(yuǎn)端等離子產(chǎn)生器，具有與所述多個(gè)入口之一交流的輸出；以及b.提供能量給所述遠(yuǎn)端等離子產(chǎn)生器，以便產(chǎn)生將運(yùn)送到所述多個(gè)入口之一的變化分子。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的等離子處理系統(tǒng)內(nèi)中性分子及等離子兩者的均勻度的改善方法，還包括調(diào)節(jié)進(jìn)入每一個(gè)所述入口的所述變化分子的流量，以便控制所述處理室的中性粒子及離子物種兩者的均勻度。全文摘要一種利用受激及/或原子氣體注入的離子源。在離子束應(yīng)用中，可直接使用來(lái)源氣體，如同已知的供應(yīng)。另一方面或除此之外，來(lái)源氣體可在引導(dǎo)至離子源處理室之前藉由通過(guò)遠(yuǎn)端等離子源予以變換。這可用以產(chǎn)生受激中性粒子、重離子、亞穩(wěn)態(tài)分子或多價(jià)離子。在另一實(shí)施例中，使用多樣的氣體，其中一種或多種氣體通過(guò)遠(yuǎn)端等離子產(chǎn)生器。在某些實(shí)施例中，氣體在供應(yīng)給離子源處理室之前于單一等離子產(chǎn)生器中予以組合。在等離子浸沒(méi)應(yīng)用中，等離子經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)額外的氣體注入位置注入處理室。這些注入位置容許流入處理室外部的遠(yuǎn)端等離子源所產(chǎn)生的額外的等離子。文檔編號(hào)H01L21/265GK102232241SQ200980148112公開(kāi)日2011年11月2日申請(qǐng)日期2009年12月3日優(yōu)先權(quán)日2008年12月4日發(fā)明者克里斯多?！·羅蘭德,具本雄,奈爾·J·巴森,奎格·R·錢(qián)尼,法蘭克·辛克萊,維克多·M·本夫尼斯特申請(qǐng)人:瓦里安半導(dǎo)體設(shè)備公司