TW201515043A - 離子源及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一種離子源，包括離子源腔室、提供含氟氣體物種至離子源腔室的氣體源及配置在離子源腔室中經設置以發射電子以在離子源腔室中產生電漿的陰極。離子源腔室及陰極是由耐火金屬所組成。磷化物插件配置在離子源腔室中，且當電漿存在於離子源腔室中時磷化物插件存在經設置以產生氣相磷物種的經暴露表面區，其中磷化物組件為磷化硼、磷化鎢、磷化鋁、磷化鎳、磷化鈣及磷化銦中的一者。

Description

改良生命期之離子源

實施例是有關於離子植入領域。特別地說，本實施例是有關於用於製造改良離子源的設備及方式。

離子源(例如是間接加熱陰極(IHC)離子源)用於產生各種離子物種，所述離子物種包括用於植入至半導體基板中以控制半導體基板電性的摻質離子。許多摻質離子的前驅物包含例如氟的鹵素物種(例如BF₃、B₂F₄、GeF₄、PF₃、SiF₄及AsF₅等)，其可能在離子源中產生腐蝕環境。特別地說，IHC離子源的生命期典型地受限於離子源的陰極及斥拒極組件的生命期。在操作期間，暴露於鹵素(例如含氟氣體物種)的離子源的部分可能會受到腐蝕。舉例來說，離子源組件可至少部分地由鎢所構成，其在操作期間暴露於氟物種。可能建立鹵循環(halogen cycle)，其從離子源中之相對冷的表面上移除鎢，並在相對熱的表面(例如熱電極表面或腔室壁)上將鎢再沉積。因此，在一些電極表面上可能會發生無法控制的鎢成長，其在離子源操作期間會導致脈衝波干擾(glitching)。脈 衝波干擾是平順操作的離子源受到在離子源內或離子提取系統中所發生的電弧(arcing)擾亂的一種現象。舉例來說，當在電極表面上成長了尖銳的鎢突起時，將加劇脈衝波干擾。因為電場在突起表面處以巨大級數增加，此種尖銳的突起可能易於產生單極或雙極電弧放電(電弧電漿)。再者，隨著再沉積的金屬材料的不規則成長持續進行，此種成長可能導致電極與離子源腔室壁之間的電性短路，使得離子源操作無法進行。

特別來說，在操作期間，隨著時間推移，採用包含氟的處理氣體的高生產量硼離子(B⁺)植入可能會受到高的脈衝波干擾。此可能會增加離子植入設備的停機時間及增加製造成本或設備成本。關於上述考量，本改良方式已為所需。

實施例是針對用於改良的離子源性能的方法及設備。在一實施例中，離子源包括：離子源腔室；提供含氟氣體物種至離子源腔室的氣體源；配置在離子源腔室中且經設置以發射電子以在離子源腔室中產生電漿的陰極，離子源腔室及陰極包括耐火金屬；以及配置在離子源腔室中的磷化物插件，且當電漿存在於離子源腔室中時磷化物插件產生經設置以產生氣相磷物種的經暴露表面區，其中磷化物組件為磷化硼、磷化鎢、磷化銦、磷化鋁、磷化鎳及磷化鈣中的一者。

在另一實施例中，操作離子源的方法包括：提供包含氟 的含氟氣體物種至包括耐火金屬的離子源腔室；提供陰極電壓至離子源腔室中的耐火金屬陰極以在離子源腔室中產生電漿；以及在離子源腔室中提供磷化物插件，當磷化物插件暴露於電漿時，磷化物插件產生經設置以產生氣相磷物種的經暴露表面區，其中磷化物插件為磷化硼、磷化鎢、磷化銦、磷化鋁、磷化鎳及磷化鈣中的一者。

100、200、300、400、600‧‧‧離子源

102‧‧‧離子源腔室

104‧‧‧氣體源

106‧‧‧陰極

108‧‧‧燈絲

110‧‧‧陰極表面

112、306、409‧‧‧電漿

114‧‧‧長軸

116、202、402‧‧‧斥拒極組件

118‧‧‧前表面

120、204‧‧‧斥拒極主體

122、208、404、606‧‧‧磷化物插件

124‧‧‧提取組件

126、308、410‧‧‧離子束

206‧‧‧夾具

302‧‧‧磁鐵

304、408‧‧‧磁場

406‧‧‧約束區

500‧‧‧流程

502、504、506、508‧‧‧方塊

602‧‧‧電極

604‧‧‧導電電極主體

608‧‧‧斥拒極

圖1是根據本揭露的多個實施例的離子源的側截面圖。

圖2是根據本揭露的其他實施例的另一離子源的側截面圖。

圖3是根據本揭露的額外實施例的再一離子源的側截面圖。

圖4是根據本揭露的實施例的又一離子源的側截面圖。

圖5是根據本揭露的另一實施例的方法流程圖。

圖6是根據本揭露的額外實施例的再一離子源的側截面圖。

現在將參照繪示一些實施例的附圖在下文中更完整地描述本揭露。然而，此揭露的目的可以許多不同形式來實施且不應該被視為受限於本文中所闡述的實施例。而是，提供這些實施例以使得此揭露將更為通透及完整，且將更完整地傳達此揭露目的的範圍給本技術領域具有通常知識者。在圖式中，相似元件符號 始終表示相似的元件。

在多個示範實施例中，離子源經設置以改良效能及/或延長離子源的操作生命。根據本實施例配置的離子源包括由耐火金屬構成且經設計以在高溫下操作的離子源。在這些離子源中，包括間接加熱陰極(IHC)型離子源，其中陰極可在超過2000℃的溫度下操作(例如是約2000℃至3000℃)。離子源可至少部分地由鎢、鉬或其他耐火金屬所構成。在操作期間，離子源的其他部分(例如離子源腔室壁)可達到500℃至約1000℃的溫度範圍內，且特別是介於500℃至約2000℃之間。在本實施例中，由耐火金屬構成的離子源配置有置於離子源腔室中而在離子源操作時暴露於離子源腔室中的電漿的磷化物插件。在使用含氟氣體物種(例如是BF₃及/或B₂F₄)的離子源的操作期間，磷化物插件經設置而相較於不具有磷化物插件的操作減少自離子源腔室中的耐火金屬的蝕刻。此對於減少離子源組件的腐蝕是有益的，且此亦防止由被蝕刻的耐火金屬的再沉積所造成之耐火金屬在離子源熱表面上的再成長。耐火金屬的實例包括鎢及鉬，典型地由其構成高溫的源(例如IHC離子源)。接著，減少耐火金屬再成長減少或防止例如是可能由再成長的耐火金屬沉積物另外產生的脈衝波干擾及/或短路的不穩定性。

圖1描示根據本實施例的離子源100的一般特徵。離子源100為間接加熱陰極(IHC)離子源，其包括離子源腔室102、提供氣體物種至離子源腔室102的氣體源104。離子源腔室102也容 置有藉由燈絲108來加熱的陰極106，以使得在陰極表面110操作期間當電壓相對於離子源腔室102而施加至陰極時達到高的溫度及發射電子。陰極106為耐火金屬陰極，其可由鎢、鉬或其他耐火金屬構成。為了清楚起見而省略本領域所熟知之對於離子源100的功率組件的各種功率供應。離子源腔室102通常沿著所繪示之笛卡爾座標系統(Cartesian coordinate system)的X方向延伸，且離子源腔室102經設置以產生通常沿著所繪示之長軸114延伸的電漿112。離子源100更包括斥拒極組件116，斥拒極組件116的位置與陰極106相對且沿著長軸114配置，以使得前表面118在操作期間直接暴露於電漿112。

斥拒極組件116包括斥拒極主體120，斥拒極主體120具有導電性且經設置以接收斥拒極電壓。在多個實施例中，斥拒極電壓可與施用於陰極106的陰極電壓相同或不相同。斥拒極組件116更包括磷化物插件122，在以下詳細描述磷化物插件122的操作。在操作期間，可透過提取組件124提取來自電漿112的離子以產生離子束126。提取組件124可包括具有孔洞及多個電極的面板(faceplate)的傳統配置，以提取所需能量的離子束126。

根據本實施例，斥拒極組件116扮演多個角色。斥拒極組件116可作為提供藉由至少部分反射由陰極106所發射之電子的電子約束(electron confinement)的傳統斥拒極。此外，藉由磷化物插件122的屬性，斥拒極組件116作用以藉由在離子源的操作期間減少離子源腔室的耐火金屬組件的蝕刻來延長離子源100的 操作生命期。此減少的蝕刻進而與減少蝕刻相關的脈衝波干擾及其他可能導致需要終止離子源操作的不穩定性。

磷化物插件122經設置為固體材料，其在操作期間至少部分地暴露於電漿112，且可藉由離子源腔室中所存在的各種氣體物種通過離子轟擊而被化學蝕刻以及濺鍍。特別地說，當離子源100使用含氟氣體操作時，可採用磷化物插件122以減少鎢、鉬或其他耐火材料的蝕刻。減少的蝕刻導致離子源腔室102中的金屬沉積物之較少的再沉積及成長，且因此降低脈衝波干擾的可能性及/或增加離子源100的整體操作生命期。此在離子源100被用於進行硼植入(可採用例如是BF₃及/或B₂F₄的氣體以產生植入硼離子)時對於增加植入產率特別有用。舉例來說，可提供BF₃氣體至離子源，且BF₃離子、BF₂中性粒子、BF₂離子、BF中性粒子、BF離子及F中性粒子、F正離子及負離子及其他的重中性粒子自由基或離子B_xF_y等等可全部透過來自母BF₃氣體的一個或多個處理而產生。此些物種(特別是F*亞穩定或活性中性粒子)可能造成金屬(例如鎢)表面與離子源腔室102的蝕刻，其導致離子源操作期間的金屬再沉積及脈衝波干擾。

本發明人已經發現使用特定的稀釋劑氣體物種(例如是PH₃)將有效地藉由在使用BF₃或B₂F₄的硼植入期間降低離子源脈衝波干擾而改良離子源性能。由上述結果觀之，相信磷對抑制鎢蝕刻速率來說可能是特別有效的。然而，PH₃稀釋劑中所存在的氫可能會由於在給定的操作條件下產生大量的氫離子而劣化離子源 效率，從而在給定的操作條件下減少從離子源所提取的離子電流。特別地說，除了磷以外，PH₃氣體還產生一些氫離子(H⁺、H₂ ⁺及H₃ ⁺)及中性粒子。為了達到所需要的離子束電流，因此需要增加來自離子源的離子提取電流，其接著可能會造成更多的脈衝波干擾。

在實施例中，固體磷化物插件122是由例如是磷化硼、磷化鎢、磷化鋁、磷化鎳、磷化鈣或磷化銦等的材料所構成，且固體磷化物插件122用於減少離子源腔室中的耐火金屬蝕刻及改良離子源性能。磷化物插件不包括氫，且從而不提供可能會減少硼電流的氫的潛在來源。在給定的離子源操作條件下，為了產生相同量之用於減緩脈衝波干擾的磷，相較於使用磷化物插件來說使用PH₃是較不有效的，這是因為在PH₃中有大量的氫離子。從磷化物插件所發射之作為中性粒子或離子的磷與例如是離子源腔室102及提取組件124中之熱表面反應(或從磷化物插件所發射之作為中性粒子或離子的磷將上述熱表面密封)，且因此減少來自含氟氣體及/或離子的蝕刻。操作中，電漿112(其可基於BF₃或B₂F₄)產生多種電漿物種(包括離子、中性粒子及經激發的中性粒子)，其中的任意者可撞擊離子源腔室102內的表面，且造成表面材料(包括鎢及其他耐火金屬)的蝕刻。特別地說，已知含氟物種蝕刻鎢及其他耐火金屬，從而產生經蝕刻的含鎢物種，其可能在離子源腔室102及提取組件124中再沉積。同時，脫出電漿112的氣相物種可撞擊磷化物插件122而導致被釋放至離子源腔室102中的經 蝕刻的含磷物種(本文中稱為“磷物種”或“氣相磷物種”)。磷物種可與鎢或其他經蝕刻的金屬物種反應(或磷物種可將鎢或其他經蝕刻的金屬物種密封)，防止經蝕刻的金屬物種受到蝕刻及/或再沉積於離子源腔室102或提取組件124內。磷化物插件122因此作為磷物種的連續來源，以抑制在離子源100的操作期間被蝕刻的金屬物種的蝕刻及/或再沉積。

如圖1所示，磷化物插件122及斥拒極主體120定義出面對電漿112的前表面118。磷化物插件122僅覆蓋面對電漿112的斥拒極組件116的前表面118的一部分(<100%)。在圖1的實施中，磷化物插件覆蓋約50%或大於50%的斥拒極組件的表面(亦即前表面118)。在室溫下，磷化物插件122的材料典型地為半導體材料或絕緣的，但其在高溫下具有導電性。因此，當離子源100在低溫下開始操作時，磷化物插件122為絕緣的，而電漿112受到斥拒極組件116的中間區塊(亦即，斥拒極主體120，其為鎢或另一耐火材料，且因此具有導電性)的靜電約束及控制。無論磷化物插件122具有導電性或導電性不佳，斥拒極主體120因此提供對於穩定的電漿之良好的電性基準(electrical reference)，從而穩定離子源操作。

除了抑制脈衝波干擾以外，磷化物插件在一些環境下亦可增加離子源效率。在以上所提及的一些實施例中，磷化物插件122為磷化硼材料。在這些實施例中，磷化物插件亦提供硼的來源，其在離子源100的操作期間可被蝕刻，從而產生氣相含硼物 種。離子源100可離子化這些氣相含硼物種的至少一部分，從而當離子源100經操作以產生用於植入的硼離子時增加硼離子電流。

再者，在離子源100配置在束線離子植入機中的實施例中，典型地在離子源100的下游進行質量分析。因此，隨著朝向基板向下傳導束線，從磷化物插件122所產生及在離子束126中提取的任何磷離子可以從硼離子束中分離出來。

圖2繪示另一實施例的離子源200。除了離子源200的斥拒極組件202不同於斥拒極組件116之外，離子源200包括與離子源100共通的組件。在此情況下，斥拒極組件202包括導電的斥拒極主體204、夾具206及磷化物插件208。磷化物插件208的中央部分固持在斥拒極主體204與夾具206之間。夾具206可為鏍釘(screw)或保持磷化物插件208的其他結構。在多個實施例中，磷化物插件208為可自斥拒極組件202移除的，以使得磷化物插件208可視期望或需要而被取代為另一插件。斥拒極主體204、夾具206及磷化物插件的形狀亦可經設置以適應斥拒極組件202的不同組件之間隨著離子源溫度在操作期間改變的熱膨脹速率，而不對這些不同組件造成機械性損害。在實施例中，繪示磷化物插件存在有面向電漿112及陰極106的平坦表面。

在離子源200的操作期間，可藉由改變斥拒極電壓、改變其他電漿條件以及藉由改變經暴露的表面區(其表示磷化物插件208暴露於電漿112的全部的表面積)來控制磷材料的蝕刻速率(亦即，產生磷以清除任何受蝕刻的金屬的速率)。

圖3描示再一實施例的離子源300，其為離子源200的變化。除了如所繪示之離子源200的組件以外，離子源300還包括經設置以產生通常平行於長軸114延伸的磁場304的一組磁鐵302。此組磁鐵302提供電子約束以協助增加電漿306的電漿密度。此組磁鐵302幫助約束本來可能是從陰極106所發射的電子，以使得電子可在陰極106與斥拒極組件202之間來回反彈以增強與處理氣體的離子化碰撞(ionizing collision)。藉此，所產生的電漿306可具有增加的離子產率，從而產生具有較高的束電流的離子束308。在蝕刻磷化物插件208的同時點燃電漿306抑制脈衝波干擾，且從而增加離子源300整體的操作生命期。在此方式下，基板的生產量憑藉著離子束電流增加及減少由離子源300所造成的停機時間而增加。

圖4描示再一實施例的離子源400，其為離子源300的變化。在此案例中，除了離子源400的斥拒極組件402與斥拒極組件202不同之外，離子源400與離子源300包括相同的組件。特別地說，磷化物插件404經配置而存在有面向陰極106的一般凹形。此凹形定義出約束區406。特別地說，與磁場408相關聯的磷化物插件404的凹形結構對約束區406中的主要電子提供更有效率的約束，且因此增強電漿產生。約束區406中的十字及點符號代表E×B偏移及因此代表電子約束方向，其中電場(E-field)位於電漿409與磷化物斥拒極404之間，而磁場(B-field)繪示為磁場408。在磷化物插件404為磷化硼的實施例中，所增加的電漿產生導致 從磷化物插件404被蝕刻出來的硼及磷物種更大的離子化。因此，當用於硼離子植入時，對給定的一組物理離子源尺寸及對給定的從離子源400的電漿409所提取以形成離子束410的離子電流來說，相較於不包括斥拒極組件402的習知離子源可減少用於BF₃及/或B₂F₄的整體處理氣體的載入或流速。此含氟氣體物種所減少的流量使得離子源腔室102中的金屬表面的基於氟的蝕刻減少，從而減少此種蝕刻所導致的脈衝波干擾。

在另些實施例中，額外的磁鐵通常可位於離子源腔室102及磁鐵306之間靠近斥拒極組件402的區域，此提供進一步的局部電子約束。

為了優化操作期間供應至離子源腔室的磷的濃度及量，可調整各種參數。優化的磷量可對應延長離子源在發生脈衝波干擾之前的穩定操作的氣相磷濃度而不會過度地影響離子源的其他所需特性(例如是給定氣流條件下之所需的硼離子電流)。舉例來說，即使使用磷化硼斥拒極插件可藉由提供額外的硼源至電漿而達到減少脈衝波干擾及增加硼離子電流的雙重功效，但若所產生的磷離子的濃度過高時，電漿中的硼離子濃度還是可能會下降。為了優化磷濃度，可適當地調整參數，例如斥拒極電壓(其決定入射到磷化物插件122上的離子的離子能且藉此決定濺鍍速率)、磷化物插件的暴露表面面積及/或電漿密度。舉例來說，在離子源操作期間可動態地調整斥拒極電壓，同時可藉由改變插件來離線地(off-line)控制磷化物插件的經暴露表面面積。舉例來說，由於藉由 電漿物種撞擊磷化物插件會增加磷化物插件的蝕刻及濺鍍，故可判定離子源中的氣相磷濃度隨著斥拒極電壓增加而增加。此增加的氣相磷濃度可反映在所需的減少的離子源脈衝波干擾頻率上。然而，由於斥拒極電壓增加電漿中的硼離子濃度，因此所提取的離子束中的硼電流可傾向於下降。對給定的氣體流速來說，硼離子電流降低至目標臨界下的斥拒極電壓可被視為是用於操作離子源的上限或最佳斥拒極電壓。

圖5描示根據本揭露實施例的示範處理流程500。方塊502處，在第一組條件下使用磷化物插件操作離子源。舉例來說，磷化物插件可在斥拒極或斥拒極組件中一體成形。方塊504處，量測所需離子物種的離子電流。離子電流在從離子源提取後被量測，且可位於質量分析器的下游以確保僅量測到所需的離子物種。方塊506處，在離子源的操作期間量測或記錄離子源的脈衝波干擾率。方塊508處，為了平衡或優化所需物種的離子電流的組合，調整磷化物插件的經暴露表面面積、調整斥拒極電壓及/或調整離子源中的電漿密度。

在多個其他實施例中，可在其他傳統的束線設備中採用具有包含磷化物插件的斥拒極組件的離子源，以用於各自可由含鹵素前驅物物種中衍生的B、P、As、Si或其他物種的離子植入。可用作為由離子源100所產生的離子的前驅物的鹵素物種的實例包括BF₃、PF₃、SiF₄、B₂F₄、AsF₅、GeF₄等等。再者，鹵素物種包括另一鹵素物種的產物。舉例來說，可提供BF₃氣體至離子源， 且BF₃離子、BF₂中性粒子、BF₂離子、BF中性粒子、BF離子及F中性粒子、F正離子及負離子及其他的重中性粒子自由基或離子B_xF_y等等可全部透過來自母BF₃氣體的一個或多個處理而產生，且可全部視為鹵素物種。實施例不受限於本文中。再者，在額外的實施例中，磷化物插件可位於離子源腔室中且與斥拒極組件分開。舉例來說，磷化物插件可整合於面對離子源電漿且與陰極及斥拒極組件分開的獨立偏壓電極組件中。分開的電極可因此被用於獨立地控制在操作期間引入至離子源腔室102中的磷的量。圖6為根據本揭露的額外實施例的再一離子源600的頂部側截面圖。離子源600包括具有導電電極主體604的電極602及存在有朝向電漿112的表面的磷化物插件606。在此實施例中的斥拒極608不具有磷化物插件，但可由例如鎢的單一材料所構成。

本揭露不受限於本文所記載的特定實施例的範圍。事實上，除了本文所揭露的實施例以外，本技術領域具有通常知識者將從所闡述的記載及附圖理解到本揭露的其他多個實施例及改良方法。因此，此些其他實施例及改良方法傾向於落於本揭露的範圍中。再者，雖然在本文中已為了特殊的目的在特殊的環境下以特殊的實施方式來描述本揭露，但本技術領域具有通常知識者將理解本揭露的用途將不受於此，且可為了任意數量的目的在任意數量的環境下有效地實施本揭露。因此，應該如本文所記載之本揭露的全廣度及精神來看待本揭露的目的。

100‧‧‧離子源

102‧‧‧離子源腔室

104‧‧‧氣體源

106‧‧‧陰極

108‧‧‧燈絲

110‧‧‧陰極表面

112‧‧‧電漿

114‧‧‧長軸

116‧‧‧斥拒極組件

118‧‧‧前表面

120‧‧‧斥拒極主體

122‧‧‧磷化物插件

124‧‧‧提取組件

126‧‧‧離子束

Claims (15)

1. 一種離子源，包括：離子源腔室；氣體源，提供含氟摻質氣體物種至所述離子源腔室；陰極，配置在所述離子源腔室中且經設置而發射電子以在所述離子源腔室中產生電漿，所述離子源腔室及所述陰極包括耐火金屬；以及磷化物插件，配置在所述離子源腔室中，且當所述電漿存在於所述離子源腔室中時，所述磷化物插件存在有經設置以產生氣相磷物種的經暴露表面區，其中所述磷化物組件為磷化硼、磷化鎢、磷化銦、磷化鋁、磷化鎳及磷化鈣中的一者。
2. 如申請專利範圍第1項所述的離子源，其中所述離子源腔室包括具有長軸的長形，且所述離子源腔室更包括沿著所述長軸而相對所述陰極配置的斥拒極組件，其中所述斥拒極組件包括：導電斥拒極主體，經設置以接收斥拒極電壓以自所述電漿吸引離子；磷化物插件；以及夾具，所述導電斥拒極主體及所述夾具經設置以保持所述磷化物插件，其中所述磷化物插件及所述導電斥拒極主體定義面對所述電漿的前表面，其中所述磷化物插件包括小於100%的所述前表面。
3. 如申請專利範圍第2項所述的離子源，其中所述磷化物插 件包括平面形狀，其中至少通常相對所述陰極配置的所述磷化物插件的平坦表面暴露於所述電漿。
4. 如申請專利範圍第2項所述的離子源，更包括磁鐵，所述磁鐵經設置以產生平行於所述長軸的磁場，其中所述磷化物組件針對所述電漿存在有一般凹形，所述凹形定義內部區域，其中所述磷化物組件及所述磁鐵經設置以在所述內部區域中產生電子約束。
5. 如申請專利範圍第2項所述的離子源，其中所述斥拒極電壓與施用於所述陰極以產生所述電漿的陰極電壓相同。
6. 如申請專利範圍第1項所述的離子源，其中所述磷化物插件包括磷化硼，其中在第一組操作條件下從所述離子源提取的硼離子電流大於當所述離子源在不具有所述磷化物插件的所述第一組操作條件操作時。
7. 如申請專利範圍第1項所述的離子源，其中所述含氟氣體物種不具有氫。
8. 如申請專利範圍第1項所述的離子源，其中所述陰極為間接加熱陰極，其經設置以至少在2000℃至3000℃的溫度範圍內操作。
9. 如申請專利範圍第1項所述的離子源，更包括沿著所述長軸而相對所述陰極配置的斥拒極以及包括所述磷化物插件的電極組件，其中所述電極組件面對所述電漿且經設置以獨立於所述陰極及所述斥拒極接收偏壓電壓。
10. 一種離子源的操作方法，包括：提供氣相含氟物種至包括耐火金屬的離子源腔室；提供陰極電壓至所述離子源腔室中的耐火金屬陰極，以在所述離子源腔室中產生電漿；以及於所述離子源腔室中提供磷化物插件，當所述磷化物插件暴露於所述電漿時，所述磷化物插件存在有經暴露表面區，所述經暴露表面區經設置以產生氣相磷物種，其中所述磷化物插件為磷化硼、磷化鎢、磷化鋁、磷化鎳、磷化鈣及磷化銦中的一者。
11. 如申請專利範圍第10項所述的離子源的操作方法，更包括：將所述離子源腔室提供為具有長軸的長形；沿著所述長軸相對於所述陰極提供斥拒極組件，所述斥拒極組件包括斥拒極主體及所述磷化物插件以及保持所述磷化物插件的夾具。
12. 如申請專利範圍第11項所述的離子源的操作方法，更包括將所述磷化物插件提供為平面形狀，其中所述磷化物插件的平坦表面暴露於所述電漿。
13. 如申請專利範圍第11項所述的離子源的操作方法，更包括：產生平行於所述長軸的磁場；以及相對於所述電漿將所述磷化物組件提供為一般凹形，所述一般凹形定義內部區，其中所述磷化物組件經設置而與所述磁場在 所述內部區域中產生電子約束。
14. 如申請專利範圍第10項所述的離子源的操作方法，更包括將所述磷化物插件提供為磷化硼，其中在第一組操作條件下從所述離子源提取的硼離子電流大於當所述離子源在不具有所述磷化物組件的所述第一組操作條件操作時。
15. 如申請專利範圍第10項所述的離子源的操作方法，更包括藉由調整以下一者或多者來調整所述氣相磷物種的產生速率：斥拒極電壓、所述磷化物插件的經暴露表面面積及電漿密度。