專利名稱：：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：
：離子植入機(ionimplanters)通常用于生產半導體晶圓(semiconductorwafers)0離子源(ionsource)用以產生將導向晶圓的帶電離子束。當離子擊中晶圓時，它們在撞擊的區(qū)域中授與電荷。這電荷容許晶圓的特定區(qū)域被適當?shù)亍皳诫s”。摻雜區(qū)域的組態(tài)定義其功能，并且經由使用導電內連線，可將這些晶圓轉換成復雜的電路。典型的離子植入機1的方塊圖顯示于圖1。電源供應器(powersupply)2供應必需的能量給離子源3以便能夠產生離子。離子源3產生想要的種類的離子。在某些實施例中，這些物種(species)是最適合應用于高能植入的單原子。在其他的實施例中，這些物種是較適合應用于低能植入的分子。離子源3具有離子可藉以通過的孔隙。電極(electrodes^吸引這些離子到達且穿越孔隙。這些離子變成將通過質量分析器(massanalyZer)6的離子束95。具有鑒別孔隙(resolvingaperture)的質量分析器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量特征的離子束經由鑒別孔隙通過。然后想要的種類的離子通過可包括一個或多個電極的減速平臺(decelerationstage)8。減速平臺的輸出是發(fā)散的離子束。校正器磁鐵(correctormagnet)13用以使發(fā)散的離子束轉向成為具有實質上平行的軌道的一組小離子束。校正器磁鐵13最好包括彼此分開以形成小離子束藉以通過的缺口的磁線圈(magnetcoil)及磁極部(magneticpolepieces)。提供能量給線圈以便在缺口內產生磁場，這使小離子束根據(jù)所施加的磁場的強度及方向而轉向。磁場藉由變還通過磁線圈的電流予以調整。另一方面，也可利用例如平行放置的透鏡的其他的結構來執(zhí)行這項功能。遵循角度校正器13，帶狀離子束將導向工件(workpiece)。在某些實施例中，可加入第二減速平臺11。工件依附在工件支撐器(workpiecesupport)15。工件支撐器15對各種植入應用提供多樣化位移。參照圖2，圖中顯示可并入離子植入機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的萃取孔隙(extractionaperture)12。在某些實施例中，這孔隙是洞，而在例如大電流植入的其他應用中，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供應能量給燈絲30。通過燈絲30的電流將其充分地加熱(亦即超過2000°C)以便產生熱電子(thermo-electrons)。偏壓電源電壓(biassupplyvoltage)52用以施加正電壓實質上高于燈絲30的偏壓于陰極20。這個大電壓差的效果導致燈絲所放射的熱電子加速朝向陰極。當這些電子沖擊陰極時，陰極明顯地變熱，常常達到溫度超過2000°C。稱為旁熱式陰極(indirectlyheatedcathode,IHC)的陰極接著放射熱電子進入離子源處理室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產生磁場，通常利用位于處理室外部的磁極86。磁場的效果是將放射電子禁閉于磁力線(magneticfieldlines)內。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進行螺旋移動，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)、含氮氣體(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的每一個末端使用這些結構將最大化放射電子與背景氣體的交互作用，因而產生高密度等離子。圖3顯示圖2的離子源的不同視圖。源磁鐵(sourcemagnet)86產生跨越離子處理室的磁場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)的另一實施例，亦即等離子浸沒(plasmaimmersion)0等離子摻雜系統(tǒng)(plasmadopingsystem)100包括界定內容積103的處理室(processchamber)102。平臺(platen)1；34配置于處理室102以便支撐工件138。在一例中，工件138包括碟形半導體晶圓，例如在一實施例中是直徑300毫米(mm)的硅晶圓?？山逵伸o電力或機械力箝制工件138于平臺134的平坦表面。在一實施例中，平臺134可包括用以連接工件138的導電腳位(pins)(未顯示)。氣源104經由質量流量控制器(massflowcontroller，MFC)106提供摻雜氣體(dopantgas)給處理室102的內容積103。氣擋板(gasbaffle)170配置于處理室102中以便均勻地分布來自氣源104的氣體。壓力計(pressuregauge)108測量處理室102的內部壓力。真空泵(vacuumpump)112經由處理室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(exhaustconductance)。等離子摻雜系統(tǒng)100可還包括電性連接質量流量控制器106、壓力計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，其方式為在響應于壓力計108的反饋回路中利用排氣閥114控制排氣氣導或利用質量流量控制器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所構成的第一區(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所構成的第二區(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的導電導熱材料所構成的蓋子124。等離子摻雜系統(tǒng)可還包括用以在處理室102內產生等離子140的等離子源101。等離子源101可包括例如電源供應器的射頻源(RFsource)150，以便供應射頻功率給平面天線(planarantenna)1及螺旋天線(helicalantenna)146之一或兩者來產生等離子140。射頻源150可藉由阻抗匹配網路(impedancematchingnetwork)152耦合平面天線126、螺旋天線146，阻抗匹配網路152匹配射頻源150的輸出阻抗與射頻天線126、146的阻抗以便最大化從射頻源150轉移到射頻天線126、146的功率。等離子摻雜系統(tǒng)100也可包括電性耦合平臺134的偏壓電源供應器(biaspowersupply)148。偏壓電源供應器148用以提供具有脈沖開啟(ON)及關閉(OFF)周期的脈沖式平臺信號(pulsedplatensignal)來施加偏壓于平臺134(由此也施加偏壓于工件138)，以便在脈沖開啟(ON)周期期間加速離子從等離子140朝向工件138，而在脈沖關閉(OFF)周期期間則否。偏壓電源供應器148可以是直流電(DC)或射頻(RF)電源供應器。等離子摻雜系統(tǒng)100可還包括配置在平臺1；34周圍的防護環(huán)(shieldring)194。如同所屬
技術領域：
所周知，可施加偏壓于防護環(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)狀法拉第感測器(annularFaradaysensor)199的一個或多個法拉第感測器可配置于防護環(huán)194中以便感測離子束電流。等離子摻雜系統(tǒng)100可還包括控制器(controller)156及用戶界面系統(tǒng)(userinterfacesystem)158?？刂破?56可以是或可包括能夠程式設計來執(zhí)行想要的輸入/輸出功能的通用電腦或通用電腦的網路?？刂破?56也可包括其他的電子電路或元件，例如特殊應用積體電路、其他的硬體線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)儲存裝置以及軟體。為了顯示的清楚起見，控制器156顯示成只提供輸出信號給電源供應器148、150，且只從法拉第感測器199接收輸入信號。任何所屬
技術領域：
中具有通常知識者將明了控制器156可提供輸出信號給等離子摻雜系統(tǒng)100的其他元件且可由此接收輸入信號。用戶界面系統(tǒng)158可包括例如觸控熒幕(touchscreens)、鍵盤、使用者指向裝置(userpointingdevices)、顯示器、印表機等的裝置，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調節(jié)供應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內產生等離子140。等離子源101可藉由控制器156予以控制。為了產生等離子140，射頻源150使射頻電流在射頻天線126、146其中至少一個中共振以便產生振蕩磁場。振蕩磁場感應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生等離子140。偏壓電源供應器148提供脈沖式平臺信號來施加偏壓于平臺134(由此也施加偏壓于工件138)，以便在脈沖式平臺信號的脈沖開啟(ON)周期期間加速離子從等離子140朝向工件138。可選擇脈沖式平臺信號的頻率及/或脈沖的工作周期以便提供想要的劑量率(doserate)?？蛇x擇脈沖式平臺信號的振幅以便提供想要的能量。當所有的其他參數(shù)相等時，較大的能量將導致較大的植入深度。須知在兩種系統(tǒng)中，供應給處理室的氣體用以產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生想要的植入離子。當應用于離子源時，為了最大化特定的離子物種的產生，必須控制幾個變數(shù)，其中包括來源氣體流量、電弧電流、離子源材料、側壁溫度以及其他的變數(shù)。同樣地，當應用于等離子植入時，將利用因子(factors)在晶圓區(qū)域上產生均勻的帶電物種。修改例如等離子源天線設計、壓力、功率、標靶的偏壓電壓、側壁/標靶溫度以及其他的因子以便產生想要的離子分布。尚未予以完整地利用的一個因子是控制進來的來源氣體的特性。如上所述，將根據(jù)應用而使用不同類型的氣體。然而，一旦選定氣體，就不對此來源氣體作其他的修改。藉由變更來源氣體的特性來控制離子物種的成分及其空間分布是有益的。
發(fā)明內容本發(fā)明解決現(xiàn)有技術的問題，其內容說明利用變化氣體(alteredgas)及/或原子氣體注入的離子源。當應用于離子束時，可直接使用來源氣體，如同傳統(tǒng)的供應方式。另一方面或除此之外，可在引導來源氣體至離子源處理室之前藉由使其通過遠端等離子源(remoteplasmasource)而予以變換。這可用以產生受激中性粒子(neutrals)，因而可提供用以產生特定的原子離子、重離子、亞穩(wěn)態(tài)分子(metastablemolecules)或多價離子的有利的離子源條件。在另一實施例中，使用多樣的氣體，其中一種或多種氣體通過遠端等離子產生器(remoteplasmagenerator)。在某些實施例中，氣體在供應給離子源處理室之前先在單一等離子產生器中組合。當應用于等離子浸沒時，等離子經由一個或多個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端等離子源所產生的額外分子。圖1是已知的一種高電流離子植入機的方塊圖。圖2是已知的一種應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是一種等離子浸沒系統(tǒng)的示意圖。圖5是依照本發(fā)明的第一實施例的一種應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)明的第二實施例的一種應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)明的第三實施例的一種應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)明的第四實施例的一種應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)明的一實施例的一種用于等離子浸沒系統(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。具體實施例方式圖5顯示應用于離子束的氣體注入系統(tǒng)的第一實施例。傳統(tǒng)上，氣源40直接與離子源處理室14交流。然而，圖5顯示依照第一實施例的氣體注入系統(tǒng)的元件。在這實施例中，氣源40可與質量流量控制器(MFC)220交流。質量流量控制器(MFC)負責調節(jié)氣源40的氣體流量至想要的流量速率。質量流量控制器(MFC)的輸出與可調節(jié)式旁通閥(adjustablebypassvalve)210及遠端等離子源200交流。然后可調節(jié)式旁通閥210及遠端等離子源200的輸出合并在一起且與離子源處理室14交流。遠端等離子源200可以是任何適合的類型。然而，最好是對于高密度等離子及/或受激中性粒子物種產生能力具有廣泛操作范圍的等離子源。在一實施例中，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型)來產生高密度、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)來產生分解或受激的中性粒子。在其他的實施例中，第二旁熱式陰極(IHC)離子源用以產生將供應給離子源14的較重的中性粒子及離子化物種。在其他的實施例中，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)。術語“遠端等離子源”意指包含任何能夠將分子轉換成變化狀態(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或多個處于受激能量狀態(tài)的電子。最后，可產生與分子組態(tài)有關的亞穩(wěn)態(tài)分子，例如四氟化二硼(B2F4)或五氟化四硼(Β4^)。然而，這些分子無法長時間保持那些組態(tài)，因為它們很可能重新組合或分解成更常見的分子組態(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，遠端等離子產生器未必需要實際產生等離子作為其輸出。當啟用遠端等離子源200時，氣源40的分子將通過質量流量控制器(MFC)220且進入等離子源。來源氣體可根據(jù)遠端等離子源的類型及其操作參數(shù)予以變換。在某些例子中，來源氣體用以產生受激中性粒子、亞穩(wěn)態(tài)分子或離子態(tài)分子。在其他的例子中，來源氣體分解成原子及/或較小的分子物種。在另外的實施例中，將組合來源氣體以產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，則可照著調整來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端等離子源可促進受激中性粒子的產生。當這些受激中性粒子進入離子源處理室14時，將強化單原子離子及/或多價離子的產生，因而增加單原子離子及/或多價離子電流的萃取。例如，一般供應像是三氟化硼的來源氣體給離子源處理室。旁熱式陰極離子化這氣體，藉以產生多樣的離子物種，例如BF2+、BF+、F+、BxFy+以及B+。在本發(fā)明中，供應此來源氣體給最好以高功率及低壓力操作的遠端等離子源。這遠端等離子源接著產生受激分解的中性粒子或各種分解的離子化物種。然后供應這些多樣物種給離子源處理室14。因為已經修改所供應的氣體的成分及能階(energylevels)，所以離子源的輸出同樣受影響，因而產生更多特定種類的離子。在這例子中，將產生更小的離子物種，例如B+及BF+。在其他的實施例中，想要產生較重的離子，例如二聚物(dimmers)、三聚物(trimers)或四聚物(tetramers)?？赡芤詷O高的壓力操作遠端等離子源，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，一般供應像是砷及磷的來源氣體給離子源處理室14。為了產生較重的物種，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小。依照一實施例，可供應這些來源氣體給其操作壓力遠高于用以產生單原子物種的壓力的遠端等離子源200，以便產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。因為藉由使用遠端等離子源來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。雖然上述說明只強調使用遠端等離子源200，但是本發(fā)明并未局限于這實施例。使用可調節(jié)式旁通閥210容許混合分子來源氣體與來自遠端等離子源200的輸出?？烧{整混合結果以便能夠精密地控制分子來源氣體與遠端等離子源的輸出的比例而達成想要的效果。圖6顯示氣體注入系統(tǒng)的第二實施例，可與圖3的離子源處理室一起使用。在這實施例中，兩種不同的來源氣體分別與各自的質量流量控制器(MFC)320、325交流。這些質量流量控制器(MFCs)320、325分別與遠端等離子源300、305以及可調節(jié)式旁通閥310、315交流。藉由使用質量流量控制器(MFCs)可控制每一種來源氣體的流量速率。此外，藉由使用可調節(jié)式旁通閥可單獨針對每一種來源氣體變更注入的分子來源氣體與處于變化狀態(tài)的來源氣體的比例。此外，藉由復制圖6所示的結構可利用多于兩種來源氣體。最后，圖6顯示容許注入來源氣體A、受激的來源氣體A、來源氣體B以及受激的來源氣體B的完全彈性的系統(tǒng)。每一種都能以變動數(shù)量供應，其中每一個流量速率與其他的速率完全無關。然而，所顯示的元件并非全部都是必需的。例如，假設在特定的實施例中，只有來源氣體A與來源氣體B的兩狀態(tài)是必需的。在這種情況下，有可能排除遠端等離子源300及可調節(jié)式旁通閥310。另一方面，若來源氣體B只有在其受激狀態(tài)是必需的，則可排除可調節(jié)式旁通閥315。在某些實施例中，兩種個別的來源氣體容許特殊化元件。例如，可提供一種來源氣體、旁通閥以及遠端等離子源給η型摻雜物，同時提供第二組元件給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施例。在這實施例中，利用共同的遠端等離子源330可使兩種來源氣體流入單一等離子源。兩種來源氣體(可以是元素或化合物氣體)的這種刻意反應可用以產生將注入離子源處理室14的新化合物氣體。藉由這么做，可產生想要的分子，其取得方式為在來源區(qū)域及/或遠端等離子區(qū)域的真空環(huán)境內組合多種不同的氣體。換言之，使不同的氣體進入真空環(huán)境或等離子處理室，以便能夠反應產生想要的分子。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?？尚薷姆肿拥男纬桑浞绞綖榻逵筛鞣N控制機制(例如磁場、流量、壓力或電場及/或屬性)來操控等離子條件以產生想要的效果。因此，可實現(xiàn)新分子或強化分子的形成且在制程中直接予以利用。這種情況的一個例子是使用兩種來源氣體引導氫化物及氟化物，然后兩者將組合以產生氟化氫(HF)，這是更常見的分子之一。加入多樣的氣體及操控處理室內反應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、危險的或具有使其不方便儲存及散裝運輸?shù)钠渌匦?。因此，在這實施例中，只有為了使用的目的以及想達成的效果才產生這些分子。再次，如上所述，圖7所示的元件不需要全部出現(xiàn)。例如，若來源氣體A及來源氣體B僅受激于組合狀態(tài)，則不需要包括個別的遠端等離子源300、305。另一方面，若不需要注入來源氣體之一的分子形式，則可排除相對應的旁通閥。遠端等離子源300、305、330與離子源處理室14之間的路徑長度是重要的考量。萬一經過的路徑太長，任何亞穩(wěn)態(tài)、受激或分解的物種可能在進入離子源處理室14之前重新組合?？蛇\用幾種技術最小化存在于遠端等離子源的物種重新組合。在某些實施例中，最小化遠端等離子源與離子源處理室之間的實際距離。在其他的實施例中，利用局部磁性禁閉架構(localizedmagneticconfinementscheme)以便能夠運送充滿能量的電子及離子到離子源處理室。在另外的實施例中，利用位于遠端等離子源的輸出附近的孔口(orifice)針對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)存的離子源結合使用。因此，氣體注入系統(tǒng)用以在氣體進入離子源處理室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，這是因為接著將使用離子源來離子化進入的氣體。圖8顯示應用于離子束的另一實施例。在這實施例中，稱為前室(antechamber)400的第二處理室用以在來源氣體進入離子源處理室14之前予以激發(fā)。來自一個或多個氣源40的氣體進入前室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，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)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由位于前室的頂端的小開口或洞450進入離子源處理室14。須知在這實施例中，前室的頂端也當作離子源處理室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入離子源處理室14。并且，因為電場與離子源處理室14及前室400平行，所以可使用一般的磁場(例如源磁鐵86所產生的磁場)來禁閉離子源操作所需要的電子于兩處理室內。在某些實施例中，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，藉由產生遠端等離子源可最佳化想要的物種的形成。例如，為了產生較重的物種及亞穩(wěn)態(tài)物種，前室的壓力保持遠高于離子源處理室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由連接處理室的小洞進入離子源處理室14予以離子化。另一方面，高功率及低壓力用以產生單原子的物種。例如，可供應三氟化硼給前室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。然后這些物種進入離子源處理室，在萃取成離子束之前予以進一步碎裂。藉由預先處理氣體，將增加例如B+的特定帶電離子的濃度，導致特定物種的離子束電流變大。雖然上述說明利用旁熱式陰極(IHC)離子源作為前室，然而也可使用其他類型的等離子源來產生前室。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。在其他的實施例中，可使用如同稍早所說明的其他類型的等離子源。在其他的實施例中，利用等離子浸沒來執(zhí)行離子植入。同樣地，變化來源氣體注入也可用于等離子浸沒植入。如圖4所示，來源氣體經由靠近容積頂端的導管(conduit)進入處理室102。然后利用天線126、146予以轉換成等離子，并且在晶圓上擴散。氣擋板170用以在處理室102內較均勻地散布等離子。對于這些植入應用，控制等離子的均勻度及沉積圖案對達成可接受的植入均勻度而言是很關鍵的。然而，源自等離子產生及等離子禁閉的不對稱使得對于某些應用難以達成這目標，特別是對于低能量的應用。此外，不對稱的抽氣(pumping)可能使系統(tǒng)增加額外的不均勻度。為了補償這均勻度，可將氣體注入位置510加入處理室102。圖9顯示幾個遠端等離子源500的加入。這些遠端等離子源可以是參考離子束植入系統(tǒng)的上述類型。每一個遠端等離子源接收來源氣體(例如來自中央儲存器(centralreservoir))。然后變換這氣體以產生等離子、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位(powerlevel)來產生不同的特性。然后可將這些變化狀態(tài)注入處理室102。在圖9中，顯示四個側邊注入位置。然而，這只是一個實施例；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的側邊，靠近天線126，如圖10所示。這容許平面天線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。在某些實施例中，受激氣體流入每一個氣體注入位置的速率是相同的，并且只調整每一個遠端等離子源500的功率。然而，若想要不對稱的氣體注入，則質量流量控制器(MFC)可位于來源氣體儲存器與每一個遠端等離子源500之間。由此，可改善處理室內等離子的均勻度及中性粒子的均勻度。雖然圖9顯示遠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)結合。換言之，可供應來源氣體與變化分子(alteredmolecules)的混合物(如圖5所示)給一個或多個注入位置。同樣地，也可供應兩種氣體與其變化形式的混合物(如圖6所示)給多個注入位置之一。最后，也可使用圖7所示的組態(tài)來供應氣體給一個或多個注入位置?？蓪γ恳粋€注入位置復制這些組態(tài)的元件。另一方面，可分配一組此種元件給兩個或更多個注入位置。在另一實施例中，如圖10所示，將供應來自遠端等離子源500e的分子給位于處理室102的頂端的氣體注入位置520。使用遠端等離子源預先處理氣體可用以補償?shù)入x子源及/或禁閉所導致的基本不對稱。遠端等離子源500e供應氣體給這個注入位置。這個遠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供應多種氣體之一給一個或多個遠端等離子源500。如上所述，這些遠端等離子源激發(fā)來源氣體。然后使變化氣體經由注入位置510進入等離子處理室102。在某些實施例中，每一個注入位置必須有不同的速率流量，因而每一個注入位置使用各自的質量流量控制器(MFC)。在某些實施例中，要供應給注入位置的變化氣體是相同的，因此只使用一個遠端等離子源來供應氣體給所有的注入位置，其中每一個位置的流量速率受到單獨的質量流量控制器(MFC)控制。在其他的實施例中，要供應給每一個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，這是因為這些物種無法像較輕的離子一樣迅速地擴散。在這種情況下，可使用多于一個遠端等離子源500。雖然本發(fā)明已經說明上述特定實施例，但是任何所屬
技術領域：
中普通技術人員將明了可作許多變更及修改。因此，所提及的實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可實現(xiàn)各種實施例。權利要求1.一種離子源，包括a.離子處理室外殼，界定離子源處理室，其中分子經由一個或多個入口進入所述離子處理室外殼；b.氣源，與遠端等離子產生器交流；以及c.所述遠端等離子產生器，具有與所述入口之一交流的輸出，其中所述遠端等離子產生器將所述氣源所供應的氣體在運送到所述離子處理室之前予以轉換成變化狀態(tài)。2.根據(jù)權利要求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)權利要求1所述的離子源，還包括與第二等離子產生器交流的第二氣源，并且所述第二等離子產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生器將所述第二氣源所供應的氣體在運送到所述離子處理室之前予以轉換成變化狀態(tài)。4.根據(jù)權利要求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)權利要求1所述的離子源，還包括與所述遠端等離子產生器交流的第二氣源。6.根據(jù)權利要求1所述的離子源，其中所述遠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成的群組。7.根據(jù)權利要求1所述的離子源，其中所述遠端等離子源包括具有旁熱式陰極的前室。8.根據(jù)權利要求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)權利要求9所述的離子源，其中使用磁場將離子禁閉于所述離子源處理室內，并且所述前室利用所述磁場。11.根據(jù)權利要求9所述的離子源，其中所述前室內的壓力大于所述離子源處理室內的壓力。12.—種來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，其中分子經由一個或多個入口進入所述離子處理室外殼；氣源，與遠端等離子產生器交流；以及iii.所述遠端等離子產生器，具有與所述入口之一交流的輸出，其中所述遠端等離子產生器將所述氣源所供應的氣體在運送到所述離子處理室之前予以轉換成變化狀態(tài)；以及b.提供能量給所述遠端等離子產生器，以便產生將運送到所述離子源的變化分子。13.根據(jù)權利要求12所述的來自離子源的特定離子物種的離子電流輸出的改善方法，其中所述遠端等離子產生器的操作壓力高于所述離子源，以便產生較重的中性粒子物種。14.根據(jù)權利要求13所述的來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)權利要求12所述的來自離子源的特定離子物種的離子電流輸出的改善方法，其中所述遠端等離子產生器的操作功率高于所述離子源，以便產生更多的受激及分解的中性粒子物種。16.根據(jù)權利要求15所述的來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，并且也包括多價離子物種。17.一種等離子處理系統(tǒng)內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，具有配置于其內部的工件；多個入口，分子藉以進入所述處理室；iii.等離子產生器，用以將所述分子轉換成等離子；iv.氣源，與遠端等離子產生器交流；以及v.所述遠端等離子產生器，具有與所述多個入口之一交流的輸出；以及b.提供能量給所述遠端等離子產生器，以便產生將運送到所述多個入口之一的變化分子。18.根據(jù)權利要求17所述的等離子處理系統(tǒng)內中性分子及等離子兩者的均勻度的改善方法，還包括調節(jié)進入每一個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。在離子束應用中，可直接使用來源氣體，如同已知的供應。另一方面或除此之外，來源氣體可在引導至離子源處理室之前藉由通過遠端等離子源予以變換。這可用以產生受激中性粒子、重離子、亞穩(wěn)態(tài)分子或多價離子。在另一實施例中，使用多樣的氣體，其中一種或多種氣體通過遠端等離子產生器。在某些實施例中，氣體在供應給離子源處理室之前于單一等離子產生器中予以組合。在等離子浸沒應用中，等離子經由一個或多個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端等離子源所產生的額外的等離子。文檔編號H01L21/265GK102232241SQ200980148112公開日2011年11月2日申請日期2009年12月3日優(yōu)先權日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·錢尼,法蘭克·辛克萊,維克多·M·本夫尼斯特申請人:瓦里安半導體設備公司