TW202414497A - 用於使用非含有氟的鹵化物物種或分子來佈植鋁之離子佈植系統和方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種用於形成從一含鋁物種至一離子源之一鋁離子束之離子佈植系統、離子源及方法。將一鹵化物物種及一鹵化物分子中之一或多者引入至該離子源，其中該鹵化物物種選自由原子氯、原子溴及原子碘組成之群組，且該鹵化物分子包含選自由氯、溴及碘組成之群組的一鹵化物。該鹵化物物種及該鹵化物分子中之該一或多者清潔該離子源之一或多種組件，且進一步與該含鋁物種反應以產生一鹵化鋁蒸汽。該鋁離子束進一步由至少該鹵化鋁蒸汽形成。

Description

用於使用非含有氟的鹵化物物種或分子來佈植鋁之離子佈植系統和方法

本發明大體上關於離子佈植系統，且更特定言之，關於一種經組態以使用不包含氟之含鹵化物物種或分子從原子鋁及含鋁材料產生鋁離子以供將鋁離子佈植至工件中的離子佈植系統。 相關申請案之參考

本申請案主張2022年7月29日申請之標題為「用於使用非含氟鹵化物之物種或分子佈植鋁的離子佈植系統及方法（ION IMPLANTATION SYSTEM AND METHOD FOR IMPLANTING ALUMINUM USING NON FLUORINE-CONTAINING）」的美國臨時申請案第63/393,361號的權益，該申請案之內容以全文引用之方式併入本文中。

對使用金屬離子之離子佈植物的需求逐漸增加。舉例而言，鋁佈植物對於功率裝置市場至關重要，此為該市場之較小但增長快速的部分。對於許多金屬，包括鋁，將饋入材料供應至離子源存在問題。先前已提供利用汽化器之系統，該汽化器為在離子源之電弧室外部之較小烘箱，其中金屬鹽經加熱以產生足夠的蒸汽壓力以將蒸汽供應至離子源。然而，烘箱遠離電弧室，且需花費時間加熱至所需溫度、建立蒸汽流動、啟動電漿、啟動離子束等。此外，若需要從一種金屬物種改變為一些其他物種，則花費時間等待烘箱充分冷卻以實現此物種改變。

另一習知技術為將諸如鋁或另一金屬之含金屬材料置放於電弧室內部。對於鋁，含金屬材料可包含氧化鋁、氟化鋁或氮化鋁，其皆可耐受電漿室之大致800C溫度。在此類系統中，離子直接從電漿中之材料濺射下來。另一技術為使用含有諸如氟之蝕刻劑的電漿以獲得金屬之化學蝕刻。儘管可使用此等各種技術獲得可接受的射束電流，但皆為良好電絕緣體之氧化鋁、氯化鋁及氮化鋁之化合物往往會在相對較短時間段（例如，5至10小時）內沈積於鄰近於離子源之電極上。因此，可見各種不利影響，諸如高電壓不穩定性及所佈植離子之劑量的相關聯變化。

本發明因此提供一種用於使用不包含氟之含鹵化物物種或分子從含原子鋁及/或含鋁材料產生包含鋁離子之離子束以供將鋁離子佈植至工件中的系統及設備。因此，以下呈現本發明之簡化概述，以便提供本發明之一些態樣之基本理解。此概述並非為本發明之廣泛綜述。其既不意欲識別本發明之關鍵或重要之要素，亦不描繪本發明之範圍。其目的在於以簡化形式提出本發明之一些概念以作為隨後提出之更詳細描述的序言。

根據本發明之一個態樣，提供一種用於佈植鋁離子之離子佈植系統。舉例而言，離子佈植系統包含具有電弧室及與該電弧室相關聯之電極的離子源。在一個範例中，提供一種離子源材料，其中該離子源材料包含含鋁物種。

舉例而言，離子佈植系統進一步包含鹵化物源，其包含鹵化物物種及鹵化物分子中之一或多者。舉例而言，鹵化物源經組態以將鹵化物物種及鹵化物分子中之一或多者提供至離子源。此外，熱源可經提供且經組態以使鹵化物物種及鹵化物分子中之一或多者與含鋁物種反應以產生鹵化鋁蒸汽以供形成離子束，且其中離子源通常由鹵化物物種及鹵化物分子中之一或多者蝕刻及/或清潔。

在一個範例中，鹵化物物物種選自由原子氯、原子溴及原子碘組成之群組，且鹵化物分子包含選自由氯、溴及碘組成之群組的鹵化物。鹵化物分子例如可包含Cl ₂、CCl ₄、BCl ₃、Br ₂、I ₂、HCl、HBr、HI、CHCl ₃、CBr ₄、ChBr3、CH _xI _y中之一或多者。在另一範例中，含鋁物種包含原子鋁、AlN、Al ₂O ₃及Al ₄C ₃中之一或多者。

在另一範例中，電極包含陰極、斥拒極及引出電極中之一或多者，且其中電極通常由鹵化物物種及鹵化物分子中之一或多者清潔。舉例而言，電弧室可進一步包含一或多個側壁，且其中一或多個側壁通常由鹵化物物種及鹵化物分子中之一或多者清潔。

舉例而言，本發明進一步提供將鹵化物源流體耦接至離子源之導管，其中鹵化物物種及鹵化物分子中的一或多者作為氣體引入離子源附近。舉例而言，可進一步提供氣體環，其中氣體環大體上包圍離子源之至少一部分，且其中導管流體耦接至氣體環。

在另一範例中，熱源包含形成於電弧室內之電漿及輔助熱源中之一或多者。舉例而言，輔助熱源可包含一或多個電阻式加熱器。

在本發明之又另一態樣中，提供一種用於形成鋁離子束之方法，其中該方法包含將含鋁物種提供至離子源。舉例而言，將鹵化物物種及鹵化物分子中之一或多者引入至離子源中，其中鹵化物物種選自由原子氯、原子溴及原子碘組成之群組，且鹵化物分子包含選自由氯、溴及碘組成之群組的鹵化物。另外，從含鋁物種產生鋁離子束，其中鹵化物物種及鹵化物分子中之一或多者進一步與含鋁物種反應以產生鹵化鋁蒸汽，且其中離子源通常由鹵化物物種及該鹵化物分子中之一或多者清潔。舉例而言，鹵化鋁蒸汽之產生通常蝕刻及/或清潔離子源。此外，該方法包含從至少鹵化鋁蒸汽形成鋁離子束。舉例而言，鋁離子束可進一步由含鋁物種及/或一或多個含鋁組件中之一或多者形成。

在一個範例中，鹵化物分子包含Cl ₂、CCl ₄、BCl ₃、Br ₂、I ₂、HCl、HBr、HI、CHCl ₃、CBr ₄、ChBr3、CH _xI _y中之一或多者。在另一範例中，一或多個含鋁物種包含原子鋁、AlN、Al ₂O ₃及Al ₄C ₃中之一或多者。舉例而言，一或多個含鋁組件包含安置於離子源之電弧室內之一或多個電弧室組件。

在一個範例中，鹵化物物種及鹵化物分子中之一或多者作為氣體引入到一或多個電弧室組件附近，諸如與電弧室相關聯之陰極罩、電極、斥拒極、襯墊、側壁及可操作地耦接至側壁之側壁組件中之一或多者附近。

根據一種方法，舉例而言，可在產生鋁離子束之同時對一或多個電弧室組件加熱。舉例而言，藉由產生鋁離子束及/或藉由輔助熱源來對一或多個電弧室組件加熱。舉例而言，輔助熱源可包含一或多個電阻式加熱器。

在另一範例中，離子源包含通常由離子源外殼封閉之電弧室，且其中該方法包含將鹵化物物種及鹵化物分子中之一或多者作為氣體引入離子源外殼內。舉例而言，鹵化物物種及鹵化物分子中之一或多者可經由通常包圍電弧室之氣體環引入至離子源。

在另一範例中，離子源包含安置於離子源外殼內之引出電極，其中該方法包含經由鹵化物物種及鹵化物分子中之一或多者來清潔引出電極之表面。

在又另一範例中，含鋁物種包含氣態二甲基氯化鋁（dimethylaluminum chloride；DMAC）或三甲基鋁（trimethylaluminum；TMA）。在一個範例中，方法進一步包含在將氣態DMAC或TMA提供至離子源之離子源外殼或電弧室電漿空腔之前使其在共同氣體通道中與鹵化物物種混合。

在又另一範例中，方法包含對含鋁物種及/或一或多個含鋁組件中之一或多者加熱，或在離子源外部在室溫下提供含鋁物種及/或一或多個含鋁組件中之一或多者。因此，鹵化物物種及鹵化物分子中之一或多者可在越過含鋁物種及/或一或多個含鋁組件中之一或多者之後引入至離子源之電弧室，從而限定鹵化鋁蒸汽。

為實現前述及相關目的，本發明包含在下文中充分描述且在申請專利範圍中特別指出之特徵。以下描述及隨附圖式詳細闡述本發明之某些說明性具體實例。然而，此等具體實例指示可使用本發明原理之各種方式中之若干方式。當結合圖式考慮時，本發明之其他目標、優點及新穎特徵將自本發明之以下詳細描述而變得顯而易見。

在碳化矽（SiC）功率裝置之離子佈植中，鋁愈來愈多地用作作為摻雜物之硼的替代物。然而，幾乎不存在含鋁氣體，且此類氣體之使用常常引起與離子源在高溫環境下之分解相關聯的問題。諸如AlI ₃或AlCI ₃之材料可替代地以固體形式提供至離子源且經由汽化器汽化，然而，此類材料在習知系統中之使用可具有與較長熱轉變時間及材料處置相關聯之問題。在另一替代方案中，含有鋁（諸如AlN及Al ₂O ₃）之固體可提供為離子源內之濺鍍源或目標。

另外，原子鋁可置放於離子源內部或以其他方式引入離子源中以用於自離子源濺鍍鋁離子。舉例而言，實施濺鍍源之此類離子源目前具備含氟氣體以化學增強鋁材料從目標之移除。一般而言，具有含氟氣體之此離子源的操作引起離子源之不穩定操作，包括濺鍍源與抑制電極之間的頻繁高壓不穩定性。咸信，此不穩定性為氟化鋁材料沈積於抑制電極上之結果。舉例而言，此類沈積材料為電絕緣的，且在對於抑制電極之操作典型之溫度下具有低蒸汽壓力。

因此，習知離子源經歷表現不佳，此至少部分是歸因於隨著沈積材料厚度之增加，離子源出現過多突波（glitching），因此歸因於電荷積聚於此等絕緣塗層上而引起電場擊穿，從而引起離子源之最終故障。此故障模式典型地藉由在預防維護（preventive maintenance；PM）方案中物理清潔及/或替換塗佈電極來解決。然而，清潔或替換之此方法典型地為不合需要的，此是歸因於進行此類PM方案增加了停工時間，因此有害地影響佈植機之生產率。

因此，本發明瞭解到期望提供一種將鋁提供至離子源之替代方法，其最小化離子源之操作期間絕緣塗層之累積及/或實現此類沈積塗層之原位清潔。

本發明瞭解到可將諸如二甲基氯化鋁（DMAC）或三甲基鋁（TMA）之含鋁氣體提供至離子源以供佈植，但可導致含鋁及/或含碳沈積物之沈積。為了減少或消除此類沈積物，本發明有利地將含氯氣體提供至離子源，同時提供含鋁氣體以便減輕迄今為止看見之不利影響。

本發明因此解決與絕緣塗層相關聯之習知問題，因此允許使用含鋁固體、液體及氣體在高射束電流下穩定地操作離子佈植機以進行離子佈植。本發明進一步預期與較高鹵素，諸如溴（Br）及碘（I）類似之行為。舉例而言，與熔點為1291C之AlF ₃相比，較高原子質量之鋁鹵化物具有低得多的沸點（例如，AlCl ₃沸點大致為180C，AlBr ₃沸點大致為255C，且AlI ₃沸點大致為360C），其中AlF ₃之沸點明顯較高。因此，較高鹵化物明顯更易於從源極區移除及泵送，因此產生對於離子佈植機為高度合乎需要之源的穩定及無突波操作。

本發明因此將氯或含氯分子提供至離子源以化學蝕刻位於離子源內或離子源外部之鋁或含鋁化合物或液體。因此，隨後形成及/或沈積於離子源之抑制電極及其他電極上的蝕刻之材料副產物在離子源之典型溫度下具有高蒸汽壓力，藉此此類材料副產物可快速汽化。因此，離子源內之電主動表面的導電性得以維持，因此極大地減小離子源之不穩定性。另外，藉由使用本發明之基於氯之化學物質獲得的光束電流實質上與用基於氟之化學物質達成的射束電流相當，而無與基於氟之化學物質相關聯的不利問題。

本發明大體上關於一種離子佈植系統及與其相關聯之離子源材料，以及一種用於產生離子同時避免電絕緣材料之不利累積的方法。更特定言之，本發明針對用於該離子佈植系統之組件，其使用含鋁離子源材料來產生原子離子以在各種溫度下電摻雜矽、碳化矽或其他半導體基板。此外，本發明使引出電極及源室組件上之各種沈積物減至最少。本發明將因此減少相關聯電弧及突波，且將進一步增加離子源及相關聯電極之總體壽命。

因此，現將參考圖式描述本發明，在圖式中，類似參考數字始終可用於指類似元件。應理解，此等態樣之描述僅為說明性的且其不應以限制意義來解釋。在以下描述中，出於解釋之目的，闡述大量特定細節以提供對本發明之透徹理解。然而，所屬技術領域中具有通常知識者將顯而易見，可在無此等特定細節之情況下實踐本發明。此外，本發明之範圍並不意欲受下文參考隨附圖式所描述之具體實例或範例限制，但意欲僅受其所附申請專利範圍及其等效者限制。

亦應注意，提供圖式以說明本發明之具體實例之一些態樣，且因此應將圖式視為僅示意性的。特定言之，根據本發明之具體實例，圖式中所展示之元件彼此未必按比例繪製，且各種元件在圖式中之置放經選擇以提供各別具體實例之清楚理解且不應解釋為必定表示實施中各個組件之實際相對位置。此外，除非另外特定指出，否則本文中所描述之各種具體實例及實例之特徵可彼此組合。

亦應理解，在以下描述中，在圖式中所展示或本文中所描述之功能區塊、裝置、組件或其他實體或功能單元之間的任何直接連接或耦接亦可藉由間接連接或耦接來實施。此外，應瞭解，圖式中所展示之功能區塊或單元在一個具體實例中可經實施為單獨特徵，且在另一具體實例中亦可或替代地被完全或部分地以共同特徵實施。

離子佈植是在半導體裝置製造中用於將摻雜物選擇性地佈植至半導體及/或晶圓材料中之物理程序。因此，佈植動作並不依賴於摻雜物與半導體材料之間的化學相互作用。對於離子佈植，來自離子佈植機之離子源的摻雜物原子/分子被離子化、加速、形成為離子束、分析，且掃過晶圓，或晶圓平移穿過離子束。摻雜物離子物理地轟擊晶圓、進入表面且以與其能量相關之深度停置於表面下方。

離子佈植機中之離子源典型地藉由離子化電弧室中之源材料而產生離子束，其中源材料之組分為所要摻雜物元素。接著從呈離子束形式之經離子化源材料提取所需摻雜物元素。

為了獲得對本發明之一般理解，且根據本發明之一個態樣，圖1說明例示性真空系統100。在本實例中之真空系統100包含離子佈植系統101，然而亦涵蓋各種其他類型之真空系統，諸如電漿處理系統或其他半導體處理系統。離子佈植系統101例如包含端子102、射束線總成104及終端站106。

一般而言，端子102中之離子源108耦接至電源110以將摻雜物氣體離子化成來自離子源之複數個離子以形成離子束112。本發明具體實例中之離子束112經引導通過質量分析儀114（例如，射束轉向設備）且朝向終端站106從孔徑116出來。舉例而言，質量分析儀114包括諸如磁體之場產生組件，且用以跨離子束112之路徑117提供場，以便使來自離子束之離子根據質量（例如，質荷比）在不同軌跡處偏轉。行進穿過磁場之離子經歷沿著路徑117引導具有所需質量之個別離子且使具有非所需質量之離子偏轉遠離路徑之力。在終端站106中，離子束112轟擊工件118（例如諸如矽晶圓之半導體、顯示面板等），該工件經選擇性夾緊或安裝至夾盤120（例如靜電夾盤或ESC）。一旦嵌入於工件118之晶格中，所佈植離子便改變工件之物理及/或化學性質。鑒於此，離子佈植用於半導體裝置製造及金屬表面處理，以及材料科學研究中之各種應用。

本發明之離子束112可採用任何形式，諸如筆形或點束、帶束、掃描束或使離子朝向終端站106引導之任何其他形式，且所有此類形式預期落在本發明之範圍內。

根據一個例示性態樣，終端站106包含處理室122，諸如真空室124，其中處理環境126與處理室相關聯。處理環境126通常存在於處理室122內，且在一個範例中，包含由耦接至處理室且經組態以實質上抽空處理室之真空源128（例如真空泵）產生之真空。此外，控制器130經提供以用於真空系統100之整體控制。

本發明瞭解到，已發現與基於矽之裝置相比，其上形成有基於碳化矽之裝置的工件118具有較佳熱及電特性，尤其是在用於諸如電車等之高電壓及高溫裝置中之應用中。然而，向碳化矽中佈植離子利用與用於矽工件之佈植摻雜物不同類別之佈植摻雜物。在碳化矽佈植中，通常執行鋁、磷及氮佈植。舉例而言，氮佈植相對簡單，因為氮可作為氣體被引入且提供相對容易調諧、清潔等。然而，鋁較困難，因為目前存在少數已知的良好氣態鋁溶液。

本發明預期，含鋁離子源材料132（亦稱為離子源材料）例如可為提供至離子源108之電弧室134以用於形成離子束112之含鋁物種。經由與其相關聯之引出電極142的電偏置使離子束112引出通過電弧室134之引出孔徑140。舉例而言，含鋁離子源材料132可為可置放於經加熱之汽化器組件中之固體源材料，藉此所得氣體饋入至電弧室134中。舉例而言，含鋁離子源材料可包含置放於電弧室134中之固體高溫陶瓷，諸如Al ₂0 ₃或AlN，其在該電弧室中經蝕刻或濺鍍以形成鋁離子。

本發明瞭解到，當使用基於氟之摻雜物氣體（例如，BF ₃、NF ₃、PF ₃、PF ₅）蝕刻氧化鋁（Al ₂O ₃）或氮化鋁（AlN）陶瓷時，所得反應副產物（例如，AlF _x、Al、N及AlN與AL ₂O ₃之中和物）可進一步在引出電極上形成絕緣塗層（例如，在負電壓下），此繼而可引起不利電荷累積及隨後向離子源電弧隙縫光學件板放電（例如，在正電壓下），因此進一步降低工具之生產率。

在一個範例中，本發明之離子佈植系統101涵蓋提供氣態二甲基氯化鋁（C ₄H ₁₀AlCl），亦稱為DMAC）或氣態三甲基鋁（TMA）作為離子源材料132，以將含鋁材料以氣態形式遞送至離子源108之電弧室134中。將DMAC或TMA以氣態形式提供至電弧室134例如允許物種之間的更快轉變時間（例如，小於5分鐘），不存在材料之升溫及冷卻之等待時間，且在習知系統中不會看見絕緣材料形成於引出電極上。

舉例而言，含鋁離子源材料132可在作為氣體提供至離子源108及/或電弧室134時儲存於加壓氣體瓶中。舉例而言，將包含含鋁物種（例如，DMAC、AlN、Al ₂O ₃及AlC ₄中之一者）之含鋁離子源材料132選擇性地提供至電弧室134。舉例而言，若離子源材料132呈氣態形式，則離子源材料可作為氣體經由專用主氣體管線136流動至電弧室134，因為其可為高度反應性材料（發火性）。替代地，離子源材料132可呈固體形式且定位於電弧室134或離子源108內或外部。

進一步將鹵化物物種及鹵化物分子144中之一或多者引入至離子源108。舉例而言，鹵化物物種及鹵化物分子144中之一或多者可呈氣態形式，且作為氣體經由專用次級氣體管線146流動至離子源108。舉例而言，可經由大體上包圍電弧室134之氣體環148將鹵化物物種及鹵化物分子144中之一或多者引入至電弧室134。替代地，鹵化物物種及/或鹵化物分子144可與離子源材料132混合且經由主氣體管線136流動至離子源108。鹵化物物種例如選自由原子氯、原子溴及原子碘組成之群組。鹵化物分子例如包含呈分子形式之選自由氯、溴及碘組成之群組的鹵化物（例如Cl ₂、CCl ₄、BCl ₃、Br ₂、I ₂、HCl、HBr、HI、CHCl ₃、CBr ₄、CHBr ₃、CH _xI _y等）。舉例而言，鹵化物物種及鹵化物分子144中之一或多者進一步與離子源材料132反應以形成鋁蒸汽。

在另一範例中，本發明進一步涵蓋含鋁離子源材料132作為與離子源108相關聯之一或多個含鋁組件150之成分。舉例而言，一或多個含鋁組件150可包含定位於離子源108之電弧室134內或接近於該電弧室之一或多個電弧室組件，諸如陰極罩、電極、斥拒極、襯墊、與電弧室相關聯之側壁及可操作地耦接至側壁之側壁組件中之一或多者。在另一範例中，一或多個含鋁組件150可包含與主氣體管線136相關聯之一或多個氣體入口路徑組件。

圖2說明用於形成所提供之鋁離子束的例示性方法400，其中鋁離子束可進一步將鋁離子佈植至工件中。應注意，雖然在本文中將例示性方法說明及描述為一系列動作或事件，但應瞭解，本發明不受此等動作或事件之所說明排序限制，如根據本發明，一些步驟可以與除本文所展示及描述之外的其他步驟不同之次序發生及/或同時發生。另外，可並不需要所有所說明步驟來實施根據本發明之方法。此外，應瞭解，方法可結合本文中所示出及描述的系統以及結合未說明的其他系統實施。

根據一個例示性態樣，在圖2之動作402中，將含鋁物種提供至離子源。含鋁物種可例如包含原子鋁、AlN、Al ₂O ₃及AlC ₄中之一或多者。舉例而言，含鋁物種可以固體形式提供於離子源之電弧室內、以固體形式提供於汽化器中，藉此固體經汽化且饋入至電弧室中，或以蒸汽形式饋入至電弧室中。

在動作404中，將鹵化物物種及鹵化物分子中之一或多者引入至離子源中，其中鹵化物物種選自由原子氯、原子溴及原子碘組成之群組，且鹵化物分子包含選自由氯、溴及碘組成之群組的鹵化物。鹵化物分子例如可包含Cl ₂、CCl ₄、BCl ₃、Br ₂、I ₂、HCl、HBr、HI、CHCl ₃、CBr ₄、ChBr3、CH _xI _y中之一或多者。

根據一個範例，將鹵化物物種或鹵化物分子中之一或多者作為氣體引入定位於離子源之電弧室內之一或多個電弧室組件附近。舉例而言，一或多個離子源組件例如包含電弧室之陰極、斥拒極及側壁中之一或多者，其中在產生鋁離子束之同時對一或多個電弧室組件加熱。在一個範例中，藉由產生鋁離子束來對一或多個電弧室組件加熱。在另一範例中，藉由諸如一或多個電阻式加熱器之輔助熱源來對一或多個電弧室組件加熱。

在動作406中，使鹵化物物種及鹵化物分子中之一或多者與含鋁物種反應以產生鹵化鋁蒸汽，其中離子源通常由鹵化物物種及鹵化物分子中之一或多者清潔。舉例而言，一或多個電弧室組件由鹵化物物種及鹵化物分子中之一或多者清潔。在一個範例中，可經由通常包圍電弧室之氣體環將鹵化物物種及鹵化物分子中之一或多者引入電弧室中。在另一範例中，將鹵化物物種及鹵化物分子中之一或多者直接引入至電弧室內部。含鋁物種例如可以固體或液體形式保持在電弧室內部抑或保持在電弧室外部，其中鹵化物物種及鹵化物分子中之一或多者在饋入至電弧室中之前越過已加熱之材料。因此，鹵化鋁蒸汽經反應性地產生且用於在電弧室內形成離子束。

在動作408中，從至少電弧室內之鹵化鋁蒸汽產生鋁離子束，且在動作410中，可進一步將來自鋁離子束之鋁離子佈植至工件中。

本發明因此瞭解到使用諸如含氯分子或含溴分子之非氟鹵化物作為清潔氣體以進行週期性原位預防維護。舉例而言，藉由在離子源之組件附近引入此等清潔氣體，原位清潔可從離子形成加熱或經外部加熱之組件。舉例而言，清潔氣體可經由電弧室/源外殼周圍之氣體環引入以維持氣體環附近之各種組件的清潔度。

儘管本發明已關於某一具體實例或某些具體實例展示且描述，但應注意，上文所描述之具體實例僅充當本發明一些具體實例之實施方案的範例，且本發明之應用不受此等具體實例限制。特別就藉由上文所描述之組件（總成、裝置、電路等）執行之各種功能而言，除非另外指示，否則用於描述此等組件之術語（包括對「構件」之參考）意欲對應於執行所描述組件之指定功能（亦即，即在功能上等效）的任何組件，即使在結構上不等效於執行本文中本發明之例示性具體實例所說明之功能的所揭示之結構亦如此。此外，雖然本發明之特定特徵可能已關於若干具體實例中之僅一者揭示，但該特徵可與其他具體實例之一或多個其他特徵組合為對於任何給定或特定應用可合乎需要及有利。因此，本發明不限於上述具體實例，但意欲僅受所附申請專利範圍及其等效者限制。

100:真空系統 101:離子佈植系統 102:端子 104:射束線總成 106:終端站 108:離子源 110:電源 112:離子束 114:質量分析儀 116:孔徑 117:路徑 118:工件 120:夾盤 122:處理室 124:真空室 126:處理環境 128:真空源 130:控制器 132:含鋁離子源材料 134:電弧室 136:專用主氣體管線 140:引出孔徑 142:引出電極 144:鹵化物物種/鹵化物分子 146:專用次級氣體管線 148:氣體環 150:含鋁組件 400:方法 402:動作 404:動作 406:動作 408:動作 410:動作

[圖1]為根據本發明之若干態樣的利用含鋁離子源材料及非氟鹵化物物種之例示性真空系統的方塊圖。

[圖2]說明用於使用含鋁離子源材料及非氟鹵化物物種將鋁離子佈植至工件中之例示性方法。

400:方法

402:動作

404:動作

406:動作

408:動作

410:動作

Claims (27)

1. 一種用於佈植鋁離子之離子佈植系統，該離子佈植系統包含： 一離子源，其包含一電弧室，該電弧室具有與其相關聯之一或多個電弧室組件； 一離子源材料，其包含一含鋁物種； 一鹵化物源，其包含一鹵化物物種及一鹵化物分子中之一或多者，其中該鹵化物物種及該鹵化物分子不包含氟，且其中該鹵化物源經組態以將該鹵化物物種及該鹵化物分子中之該一或多者提供至該離子源；及 一熱源，其經組態以使該鹵化物物種及該鹵化物分子中之該一或多者與該含鋁物種反應以產生一鹵化鋁蒸汽，且其中該鹵化物物種及該鹵化物分子中之該一或多者進一步經組態以大體上清潔該一或多個電弧室組件。
2. 如請求項1之離子佈植系統，其中該鹵化物物種選自由原子氯、原子溴及原子碘組成之群組，且該鹵化物分子包含選自由氯、溴及碘組成之群組的一鹵化物。
3. 如請求項2之離子佈植系統，其中該鹵化物分子包含Cl ₂、CCl ₄、BCl ₃、Br ₂、I ₂、HCl、HBr、HI、CHCl ₃、CBr ₄、ChBr ₃、CH _xI _y中之一或多者。
4. 如請求項1之離子佈植系統，其中該含鋁物種包含原子鋁、AlN、Al ₂O ₃及Al ₄C ₃中之一或多者。
5. 如請求項1之離子佈植系統，其中該一或多個電弧室組件包含一電極。
6. 如請求項5之離子佈植系統，其中該電極包含與該電弧室相關聯之一陰極、一斥拒極及一引出電極中之一或多者。
7. 如請求項1之離子佈植系統，其中該電弧室進一步包含一或多個側壁，且其中該鹵化物物種及該鹵化物分子中之該一或多者進一步經組態以大體上清潔該一或多個側壁。
8. 如請求項1之離子佈植系統，其進一步包含將該鹵化物源流體耦接至該離子源之一導管，其中該鹵化物物種及該鹵化物分子中之該一或多者作為一氣體引入該離子源附近。
9. 如請求項8之離子佈植系統，其進一步包含大體上包圍該離子源之至少一部分之一氣體環，其中該導管流體耦接至該氣體環。
10. 如請求項1之離子佈植系統，其中該熱源包含形成於該電弧室內之一電漿及一輔助熱源中之一或多者。
11. 如請求項10之離子佈植系統，其中該輔助熱源包含一或多個電阻式加熱器。
12. 一種用於形成鋁離子束之方法，該方法包含： 在一離子源中提供一含鋁物種及/或一或多個含鋁組件中之一或多者； 將一鹵化物物種及一鹵化物分子中之一或多者引入至該離子源，其中該鹵化物物種選自由原子氯、原子溴及原子碘組成之群組，且該鹵化物分子包含選自由氯、溴及碘組成之群組的鹵化物； 使該鹵化物物種及該鹵化物分子中之該一或多者與該含鋁物種及/或該一或多個含鋁組件中之一或多者反應以產生一鹵化鋁蒸汽，且進一步通常用該鹵化物物種及該鹵化物分子中之該一或多者蝕刻及/或清潔該離子源；及 從至少該鹵化鋁蒸汽產生該鋁離子束。
13. 如請求項12之方法，其中該鹵化物分子包含Cl ₂、CCl ₄、BCl ₃、Br ₂、I ₂、HCl、HBr、HI、CHCl ₃、CBr ₄、ChBr ₃、CH _xI _y中之一或多者。
14. 如請求項12之方法，其中該含鋁物種及/或該一或多個含鋁組件中之該一或多者包含原子鋁、AlN、Al ₂O ₃及Al ₄C ₃中之一或多者。
15. 如請求項12之方法，其中該一或多個含鋁組件包含安置於該離子源之一電弧室內之一或多個電弧室組件。
16. 如請求項15之方法，其中該鹵化物物種及該鹵化物分子中之該一或多者作為一氣體引入該一或多個電弧室組件附近。
17. 如請求項15之方法，其中該一或多個電弧室組件包含與該電弧室相關聯之一陰極罩、一電極、一斥拒極、一側壁及可操作地耦接至該側壁之一側壁組件中的一或多者。
18. 如請求項15之方法，其中在產生該鋁離子束之同時對該一或多個電弧室組件加熱。
19. 如請求項18之方法，其中藉由該鋁離子束之該產生及/或藉由一輔助熱源來對該一或多個電弧室組件加熱。
20. 如請求項12之方法，其中該離子源包含通常由一離子源外殼封閉之一電弧室，且其中該鹵化物物種及該鹵化物分子中之該一或多者作為一氣體引入該離子源外殼內。
21. 如請求項20之方法，其中該鹵化物物種及該鹵化物分子中之該一或多者經由通常包圍該電弧室之一氣體環引入至該離子源。
22. 如請求項20之方法，其中該離子源包含安置於該離子源外殼內之一引出電極，且其中該鹵化物物種及該鹵化物分子中之該一或多者清潔該引出電極之一表面。
23. 如請求項12之方法，其中該含鋁物種以一氣態形式提供。
24. 如請求項23之方法，其中該含鋁物種包含氣態二甲基氯化鋁（DMAC）或三甲基鋁（TMA）。
25. 如請求項24之方法，其中在將該氣態DMAC或TMA提供至該離子源之一離子源外殼或一電弧室電漿空腔之前使其在一共同氣體通道中與該鹵化物物種及該鹵化物分子中之該一或多者混合。
26. 如請求項12之方法，其中該含鋁物種及/或該一或多個含鋁組件中之該一或多者被加熱或在該離子源外部處於室溫，且其中該鹵化物物種及該鹵化物分子中之該一或多者在越過該含鋁物種及/或該一或多個含鋁組件中之該一或多者之後引入至該離子源之一電弧室，從而限定該含鋁蒸汽。
27. 一種用於形成鋁離子束之方法，該方法包含： 將一含鋁物種提供至一離子源； 將一鹵化物物種及一鹵化物分子中之一或多者引入至該離子源，其中該鹵化物物種選自由原子氯、原子溴及原子碘組成之群組，且其中該鹵化物分子包含選自由氯、溴及碘組成之群組的鹵化物； 使該鹵化物物種及該鹵化物分子中之該一或多者與該含鋁物種反應以產生一鹵化鋁蒸汽；及 從至少該鹵化鋁蒸汽產生該鋁離子束，其中該離子源通常進一步由該鹵化物物種及該鹵化物分子中之該一或多者清潔。