CN105374655A - 离子布植方法与离子布植机 - Google Patents
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Abstract
本发明提出离子布植方法与离子布植机。布植气体与稀释气体被传输至离子源的流量的比例被控制在3:1到20:1之间。布植气体可以是磷化氢、三氟化硼、二氧化碳、四氟化锗、砷化氢、一氧化碳、四氟化碳、氮、四氟化硅或其组合，而稀释气体可以是氢、氦或其组合。当稀释气体同时有氦与氢时，氦与氢的体积比例被控制在1:99到3:17之间。藉由使用这样特定的程序，离子源的使用期限得以延长。
Description
技术领域
本发明是有关于离子布植方法与离子布植机，特别是有关于可以延长离子源(ionsource)的使用寿命的离子布植方法与离子布植机。
背景技术
离子布值(IonImplantation)已普遍地应用在诸如集成电路、发光二极管与太阳能电池等等现代产品的制造。离子布植是一个物理程序(physicalprocess)，其可以选择性地将布植材料的离子以特定的条件(如特定的能量与特定的方向)布植到底材(substrate)上的特定区域。一般来说，在进行离子布植时，包含布植材料在内的一或多种材料会先在离子源(ionsource)中被解离成为电浆，然后与布植材料离子电性相同的一或多种离子会自此电浆中持续被引出离子源而形成离子束，然后离子束会陆续地被过滤(移除电荷-质量比不适当的离子)、加减速(调整能量)、调整方向、调整横截面大小与轮廓，最后被引导到要被布植的底材的特定区域。
在离子源中的电浆，往往同时有多种不同种类的离子，彼此之间往往会有不同的化学反应或物理反应在进行。甚至被传输至离子源以形成电浆的一或多种材料，有时不会完全被解离成为电浆，而是有些直接相互进行化学反应或物理反应，或是有些直接与离子源的反应室壳体(chamberwall)或电极(electrode)或其它硬件组件相互进行化学反应或物理反应。因此，在离子源中持续产生维持电浆以让离子束可以被持续引出离子源的期间，离子源内部往往有不同于要布植材料的离子的副产品产生。举例来说，当一氧化碳(CO)或二氧化碳(CO2)被用来作为将碳带入离子源并用以产生含碳的电浆的材料时，离子源内部将会出现未键结的自由氧原子(或是自由氧离子)，这些自由氧原子(或是自由氧离子)往往会与离子源的反应室壳体、用以引出离子束的电极或是预先形成于反应室壳体的衬层(liner)等发生化学反应，而形成新的材料。这些新形成的材料，有些会再被解离成电浆从而使得被引出离子源的离子束具有多种不一样的离子，增加后续的过滤与调整等步骤的困难，有些会沉积在离子源内部或附着在离子源的电极与反应室壳体上，干扰或甚至破坏这些硬件组件的功能。例如，当电极是由钨所形成时，积聚在电极表面的氧化钨会降低其作为电极的功能。
显然地，这些副产品的出现，会降低离子源的效能，提高离子源必需停止运作以进行清洁修护的频率，使得离子源的使用寿命缩短。因此，习知技术已发展出不少方法来改善副产品引起的问题。而其中一个在近年来快速发展的作法，是输入额外的材料到离子源中，或是透过这些额外材料与这些副产品的相互作用，让副产品不再垒积于离子源内部，或是透过让额外材料与原本用以产生布植离子的材质的相互作用，直接消除副产品的生成，或是透过其它方式来延长离子源的使用寿命。在此，仅列举几件与使用额外材料的作法相关的前案作为参考，例如美国专利7223984、美国专利8288257、美国专利7446326、美国专利7655931以及美国早期公开20120118232。
无论如何，到目前为止并没有任何一个方法可以同时适用于所有的离子布植。特别是，即便是相类似的方法，随着不同的待布植离子、不同的用以形成电浆的材料与不同的离子源硬件设计等等变量的变化，都有各自适用的制程程序(recipe)。因此，仍有必要发展新的方法来延长离子源的使用寿命。
发明内容
下述内容为本发明的一或多个方面的简单摘要。此简单摘要并不是本发明的广泛综述，也并未企图标识出本发明的关键或重要元素，也并未企图划定本发明的范围。相对地，此简单摘要的主要目的是简洁地呈现本发明的一些概念，藉以作为在后续实施方式中详细描述本发明之前的序言。
本发明基本上涉及在以磷化氢为布植气体(dopantgas)以在离子源中产生含磷电浆时，或是以三氟化硼为布植气体以在离子源中产生含硼电浆时，或是以二氧化碳为布植气体以在离子源中产生含碳电浆时，或是以四氟化锗、砷化氢、一氧化碳、四氟化碳、氮、四氟化硅等为布植气体以在离子源中产生电浆时，同时也输入由氢及/或氦所组成的稀释气体(diluentgas)到离子源中。此时，化学活性高的氢可以与形成于离子源中的副产品进行反应，或是将副产品又解离成为游离于电浆中正负离子进而减少或甚至消除离子源中副产品的数量，或是让副产品无法持续堆积成紧密结构而是掉落在离子源反应室底部而不与电浆或是电极等关键硬件有所接触。此时，化学活性低的氦会在电浆中被加热而以较大的动能/动量与形成于离子源内的副产品发生碰撞，或是将副产品直接撞击到解离成为电浆中正负离子，或是将已堆积在离子源内某处的副产品撞击到松脱掉落在离子源反应室的底部。
为了实现上述与相关的内容，本发明至少包含详述如下的种种特征，特别是在权利要求书中强调的种种特征。以下的文字描述与相关的图标整体地描述本发明的种种面向与具体应用。这些描述与这些图示，无论如何，这些仅仅是本发明种种可能变化中的某一些变化。本发明的种种目的、种种优点与种种新特征，可以藉由参考以下详细描述的实施方式与参照各个图示而得以发现。
附图说明
图1A为本发明一较佳实施例的流程示意图。
图1B为本发明另一较佳实施例的流程示意图。
图2为本发明又一较佳实施例的数据图表。
图3为本发明再一较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明将详细描述如一些实施例如下。然而，除了所揭露的实施例外，本发明亦可以广泛地运用在其它实施例。本发明的范围并不受该些实施例的限定，乃以其后的权利要求为准。而为提供更清楚的描述及使熟悉该项技艺者能理解本发明的发明内容，图示内各部分并没有依照其相对的尺寸而绘图，某些尺寸与其它相关尺度的比例会被突显而显得夸张，且不相关的细节部分亦未完全绘出，以求图示的简洁。
近年来，诸如碳-离子布植、硼-离子布植、磷-离子布植、锗-离子布植、砷-离子布植、氮-离子布植与珪-离子布植是热门且快速发展的领域。这是由于在离子布植时使用碳、硼、磷、锗、砷、氮及/或珪为布植到底材(例如硅晶圆)的材料，新近有许多新的应用被发展出来。举例来说，晶体管的源极与汲极这二个区域中的离子可能因为热扩散而扩散到底材内部，进而减少源极与汲极这二个区域中的离子浓度，而改变晶体管的电性性质。而将碳离子布植到源极与汲极这二个区域的底部，可以利用碳原子与硅原子的大小与重量的不同来改变碳布植区域的应力(stress)，进而减少布植离子因为热扩散而自源极与汲极进入到底材内部的数量。举例来说，在使用低温微波加热来进行回火程序(annealingprocess)，布值至硅底材的硼离子可以有效地抑制杂质扩散。举例来说，当需要在硅底材表层形成P型区域(以电洞为载子的区域)时，将硼布植到此P型区域是一种作法，特别是当此P型区域的深度小到是浅接合(shallowjunction)的深度范围或是更小时。
一般来说，碳是以二氧化碳(CO2)为布植气体，藉由持续地将二氧化碳输入到离子源内部并予以解离成为电浆，便可以在离子源内部维持住含碳的电浆并持续地将含有碳离子的离子束拉出离子源。相同地，藉由使用磷化氢(PH3)或三氟化硼(BF3)为布植气体，便可以持续地将含有磷离子的离子束或是含有硼离子的离子束拉出离子源。相同地,藉由使用四氟化锗、砷化氢、一氧化碳、四氟化碳、氮或四氟化硅为布植气体，便可以持续地将含有锗离子的离子束、含有砷离子的离子束、含有碳离子的离子束、含有碳离子的离子束、含有氮离子的离子束或是含有珪离子的离子束拉出离子源。
但是，除了需要被布植到底材的离子外，使用这些布植气体来维持离子源内部的电浆时，无可避免地也会在离子源内部产生氧或氟或氢的离子或原子(或甚至分子)。显然地，由于氧或氟或氢的高化学活性，其可能与电浆中的其它离子相互结合产生新的物质而改变电浆的性质，进而影响持续由电浆被拉出的离子束的电流大小等，其也可能与电浆中的其它离子相互结合产生新的物质，进而沉积在离子源反应室底部而产生颗粒污染(particlecontaminant)并缩短离子源的使用寿命(因为需要清洁移除掉这些颗粒)，其也可能与离子源反应室的一或多硬件组件的材料发生反应而形成新的物质在这些硬件组件的表面上，进而影响这些硬件组件的正常运作并缩短离子源的使用寿命(因为需要进行硬件组件的替换或至少清洁硬件组件)。在此，这些硬件组件可以是反应室壳体，或是用以施加电压以引出离子的电极，或是用以施加能量以激发与维持电浆的电极，或是预先生成于反应室壳体之内表面用以防治腐蚀等问题之垫层(liner)。
本发明所提出的离子布植方法，基本概念在这些布植气体之外，也输入稀释气体到离子源。藉由稀释气体与布植气体之间的化学作用或是物理作用，或是藉由稀释气体与已生成的副产品之间的化学作用或是物理作用，来改善因为副产品出现所导致的种种问题。
本发明所使用的稀释气体，可以是氢，可以是氦，也可以是氢与氦的混合。使用氢气，基本上是利用氢的高化学活性来与这些副产品进行化学反应，藉以将这些副产品或是解离成电浆、或是打断副产品的键结而反应生成新的材料(比较不会影响到离子源内各硬件的正常功能、与已生成副产品不同的材料)、或是打断副产品的键结而使其不能紧密堆积在离子源内部。当然，由于电浆的温度会加热氢而增加其动能与动量，氢与已生成的副产品之间的碰撞，可以破坏已生成副产品的结构而使其不能紧密堆积在离子源内部。使用氦气，基本上是利用电浆的温度来加热氦以增加其动能与动量，藉由其与已生成的副产品之间的碰撞，来破坏已生成副产品的结构而使其不能紧密堆积在离子源内部。
本发明所提出的离子布植方法，可以概述如图1A所示流程。首先，如方块11所示，提供布植气体与稀释气体至离子源。布植气体可以是磷化氢、三氟化硼、二氧化碳、四氟化锗、砷化氢、一氧化碳、四氟化碳、氮及/或四氟化硅，而稀释气体可以是氢及/或氦。接着，如方块13所示，解离至少布植气体以产生电浆在离子源。然后，如方块15所示，将离子束自电浆引出离子源。最后，如方块17所示，调整引出的离子束并将调整后离子束布植至底材。当然，本发明所提出的离子布植方法，也可以概述如图1B所示的流程。在此，图1B与图1A大体相似，主要的差别是在图1B的方块14中，布植气体与稀释气体都被解离而在离子源形成电浆。至于图1B的方块12、16与18皆与图1A的方块11、15与17相同。
本发明所提出的离子布植方法，还可以有其它的变化。举例来说，由于稀释气体是要用来改善因为布植气体被解离成电浆所产生的副产品所引起的问题，本发明可以有下列未特别图示的变化。一方面，可以在布植气体被激发成电浆之前便将稀释气体传输至离子源。另一方面，也可以在布植气体已经被激发成电浆之后才将稀释气体输入至离子源。再一方面，也可以在布植气体不再被激发成电浆时仍输入稀释气体至离子源。除此之外，布值气体与稀释气体可以是自其各自的气体来源透过相同的管线被传输进入离子源，可以各有各自的管线分别连接其各自的气体来源与此离子源，也可以在离子源之外先混合布值气体与稀释气体二者然后再将混合过气体传输进入离子源。
不同的变化，皆不违反本发明之精神，而是取决于实际应用时怎样可以达到将副产品影响极小化以尽量延长离子源使用寿命的目的。并且，不同的变化，往往与使用的布植气体是磷化氢、三氟化硼、二氧化碳、四氟化锗、砷化氢、一氧化碳、四氟化碳、氮及/或四氟化硅有关，也与使用的稀释气体是氢或氦或是同时使用了氦与氢有关，也与布植气体与稀释气体之间的比例有关。
布植气体与稀释气体二者的流量比系可以调整的，在尽量不影响到自离子源中电浆所引出的离子束的离子数量的前提下，可以调整这二者的流量比来尽可能地降低存在于离子源的副产品的数量(或说是尽可能地减少存留在离子源的未键结的氧或氟或氢的数量)。图2为本发明一个实施例的数据图表，一样使用磷化氢为布植气体，完全以5s.c.c.m输入磷化氢气体进入离子源反应室的作法，大约每130小时便需要停止运作打开离子源反应室进行维护(亦即离子源的使用寿命只有约130小时)，但是分别以4.5s.c.c.m与0.5s.c.c.m输入磷化氢气体与氢气进入离子源反应室的作法，大约每400多小时才需要停止运作打开离子源反应室进行维护(亦即离子源的使用寿命至少有400小时)。显然地，在布植气体为磷化氢时，藉由使用氢气为稀释气体并控制布植气体与稀释气体的流量比为4.5比0.5时(亦即9:1时)，不需要调整改变其它的制程参数(在此未一一列出)，便可以将离子源的使用寿命增加到至少三倍。
当然，在本发明其它未特别图示的实施例，布植气体与稀释气体的流量比可以有其它的适用比例。在某些未图示的实施例，在磷化氢与氢二者的流量比约为4.5s.c.c.m比0.6s.c.c.m(亦即15:2)时，离子源的使用寿命也大约可延长为三倍出头。在某些未图示的实施例，即便布植气体换成是三氟化硼、二氧化碳、四氟化锗、砷化氢、一氧化碳、四氟化碳、氮、四氟化硅或其组合，在布植气体与氢二者的流量比约为4.5s.c.c.m比0.5s.c.c.m到4.5s.c.c.m比0.6s.c.c.m(亦即9:1到15:2)时，离子源的使用寿命也可以有显着的延长。在某些未图示的实施例，即便稀释气体换成是氦或着是氢与氦的混合气体，在布植气体与稀释气体二者的流量比约为4.5s.c.c.m比0.5s.c.c.m到4.5s.c.c.m比0.6s.c.c.m(亦即9:1到15:2)时，离子源的使用寿命也也可以有显着的延长。
当然，不同布植气体与不同稀释气体的不同组合，即便是大抵相同的流量比，离子源使用寿命的延长量程度可能有所不同，但可以延长使离子源使用寿命的趋势是确定的。
举例来说，在某些未图示的实施例，若仅是要看到离子源使用寿命有所延长，布植气体被传输至离子源的流量与稀释气体被传输至离子源的流量之间的比率可以或是约介于三比一至八比一之间，或是约介于八比一至二十比一之间。这个流量比例范围，在布植气体是磷化氢、三氟化硼、二氧化碳、四氟化锗、砷化氢、一氧化碳、四氟化碳、氮及/或四氟化硅时，以及稀释气体是氢及/或氦时，大抵适用。
进一步地，由于稀释气体是氢或是氦时，其改善布植气体的电浆所引发之副产品带来的问题时的机制不相同，当稀释气体同时包含了氦与氢这二者时，氦与氢这二个稀释气体也有一个比较能延长离子源使用寿命的范围，虽然本发明的基本精神仅在于同时使用氢与氦的不同机制来强化对于副产品的处理。
在本发明某些未图示的实施例，当稀释气体同时有氢与氦时，氦与氢之间的体积百分比比例约为5％比95％(亦即约为一比一十九)。在本发明又一些未图示的实施例，氦与氢之间的体积百分比比例约介于一比九十九至七比九十三(亦即7％比93％)之间。在本发明另些未图示的实施例，氦与氢之间的体积百分比比例约介于七比九十三(亦即7％比93％)至三比一十七(亦即15％比85％)之间。当然，不同的氦与氢的比例，即便对应到相同的布植气体，离子源使用寿命的延长程度可能并不相同。在此，仅列举出一些可看到离子源使用寿命明显增加的氦与氢的体积百分比的相对比例，并未限制本发明的应用仅能在这样的氦与氢的体积百分比的相对比例。
必须强调的是，本发明并没有限制要透过怎样的方式来调整与控制这些布植气体与这些稀释气体之间的比例。举例来说，本发明可以是由离子布植机的操作人员，人为地先将二氧化碳气体储存瓶与氢气的气体储存瓶都连接到离子源，然后人为地操控二氧化碳与氢分别被传输进入离子源的时间关系与流量大小关系。
当然，本发明某些未图示的实施例，系透过内建在离子布植机上的控制用集成电路或是内建在控制离子布植机的运作的计算机界面的轫体(firmware)，来控制这些布植气体与这些稀释气体之间的比例。此时，只要离子布值机的离子源被连接到至少一此布植气体与至少一此稀释气体的气体来源，这个内建的集成电路或轫体便可以自动地依需要来调控这些气体相互之间的比例。当然，通常适合使用的不同气体间的相对比例，是已经事先测试过便已经预先输入至集成电路或轫体的。
第三图所示为如此离子布植机的示意图，不论具体作法是利用集成电路或轫体或甚至其它作法。在此实施例中，气体供应总成31系配置来提供布植气体与稀释气体至离子源，其中，布植气体选自下列之一：磷化氢、三氟化硼、二氧化碳、四氟化锗、砷化氢、一氧化碳、四氟化碳、氮、四氟化硅或其组合，而稀释气体选自下列之一：氢、氦或其组合。在此，气体供应总成31可以包含布植气体储存瓶、布植气体传输管线、稀释气体储存瓶与稀释气体传输管线，并可再包含诸如流量控制计(MFC,massflowcontroller)等组件。离子源32基本上是一个反应室，或是透过位于反应室内部的电极或是透过位于反应室外部的射频组件或是透过其它的方式，被输入到离子源32内部的气体可以被解离成电浆，并且透过反应室的某个开口与位于此开口附近的电极，特定电性的离子可以自电浆中被引出并经过此开口而离开离子源32。离子束总成33的一端与离子源32相邻而另一端与反应室34相邻，用以接收自电浆所引出的离子束并将经调整过的离子束传导进入反应室34。离子束总成32内部至少可以有用以自离子束移除掉具有不适当电荷-质量比的离子的分析磁铁(analyzermagnet)、用以调整离子束能量的加减速电极(acceleration/decelerationelectrode)以及用以调整离子束的横截面轮廓的磁铁组合(magnetset)等等。反应总成34内部至少有用承载底材35的载座345，用以使得底材35与经过离子束总成34调整过离子束之间可以相对运，藉以让调整过离子束以需要的方式被引导到底材35上的特定区域。
综上所述，本发明系在布植气体为磷化氢、三氟化硼、二氧化碳、四氟化锗、砷化氢、一氧化碳、四氟化碳、氮、四氟化硅或其组合时，除使用氢、氦或其组合来作为稀释气体，并控制布植气体与稀释气体二者的流量比例在三比一到二十比一之间，以及在同时使用氦与氢为稀释气体时，控制氦与氢二者的体积百分比的比例在一比九十九到三比一十七之间。藉以减少离子源对于清洁与替换组件等维修的需要，进而延长离子源的使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的保护范围；凡其它为脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述权利要求的保护范围之内。
Claims (20)
1.一种离子布植方法，包括：
提供布植气体与稀释气体至离子源；
激发至少布植气体以在离子源产生电浆；
将离子束自电浆引出离子源；以及
调整引出的离子束并将调整后离子束布植至底材：
其中，布植气体选自下列之一：磷化氢、三氟化硼、二氧化碳、四氟化锗、砷化氢、一氧化碳、四氟化碳、氮、四氟化硅或其组合；
其中，稀释气体选自下列之一：氢、氦或其组合。
2.如权利要求1所述的离子布植方法，布植气体被传输至离子源的流量与稀释气体被传输至离子源的流量之间的比率约为九比一。
3.如权利要求1所述的离子布植方法，布植气体被传输至离子源的流量与稀释气体被传输至离子源的流量之间的比率约为一十五比二。
4.如权利要求1所述的离子布植方法，布植气体被传输至离子源的流量与稀释气体被传输至离子源的流量之间的比率约介于三比一至八比一之间。
5.如权利要求1所述的离子布植方法，布植气体被传输至离子源的流量与稀释气体被传输至离子源的流量之间的比率约介于八比一至二十比一之间。
6.如权利要求1所述的离子布植方法，当稀释气体同时有氢与氦时，氦与氢之间的体积百分比比例约为一比一十九。
7.如权利要求1所述的离子布植方法，当稀释气体同时有氢与氦时，氦与氢之间的体积百分比比例约介于一比九十九至七比九十三之间。
8.如权利要求1所述的离子布植方法，当稀释气体同时有氢与氦时，氦与氢之间的体积百分比比例约介于七比九十三至三比一十七之间。
9.如权利要求1所述的离子布植方法，稀释气体亦被激发而在离子源中的形成电浆。
10.如权利要求1所述的离子布植方法，稀释气体在布植气体被激发成电浆之前被传输至离子源。
11.如权利要求1所述的离子布植方法，稀释气体在布植气体被激发成电浆后才被输入至离子源。
12.如权利要求1所述的离子布植方法，稀释气体在布植气体不再被激发成电浆时仍被输入至离子源。
13.一种离子布植机，包括：
离子源；
气体供应总成，用于提供布植气体与稀释气体至离子源，其中，布植气体选自下列之一：磷化氢、三氟化硼、二氧化碳、四氟化锗、砷化氢、一氧化碳、四氟化碳、氮、四氟化硅或其组合，而稀释气体选自下列之一：氢、氦或其组合；
离子束总成，用于自离子源接收离子束并调整离离子束；以及
反应总成，用于承载底材并使底材被调整过离子束所布植。
14.如权利要求13所述的离子布植机，气体供应总成控制布植气体被传输至离子源的流量与稀释气体被传输至离子源的流量之间的比率约为九比一。
15.如权利要求13所述的离子布植机，气体供应总成控制布植气体被传输至离子源的流量与稀释气体被传输至离子源的流量之间的比率约为一十五比二。
16.如权利要求13所述的离子布植机，气体供应总成控制布植气体被传输至离子源的流量与稀释气体被传输至离子源的流量之间的比率约介于三比一至二十比一之间。
17.如权利要求13所述的离子布植机，气体供应总成在同时提供氢与氦为稀释气体时，控制氦与氢之间的体积百分比比例约为一比一十九。
18.如权利要求13所述的离子布植机，气体供应总成在同时提供氢与氦为稀释气体时，控制氦与氢之间的体积百分比比例约介于一比九十九至三比一十七之间。
19.如权利要求13所述的离子布植机，离子源除激发布植气体为位于离子源内的电浆，亦可激发稀释气体而在离子源内形成电浆。
20.如权利要求13所述的离子布植机，气体供应总成将布植气体与稀释气体传输至离子源的程序至少包含下列之一：
稀释气体在布植气体被激发成电浆之前被传输至离子源；
稀释气体在布植气体被激发成电浆后才被输入至离子源；以及
稀释气体在布植气体不再被激发成电浆时仍被输入至离子源。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI805562B (zh) * | 2016-11-24 | 2023-06-21 | 美商艾克塞利斯科技公司 | 用於碳植入的三氟化磷共伴氣體 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006121131A1 (ja) * | 2005-05-12 | 2006-11-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | プラズマドーピング方法およびプラズマドーピング装置 |
| CN101589449A (zh) * | 2007-01-25 | 2009-11-25 | 瓦里安半导体设备公司 | 具有气体稀释的离子源的改善效能与延长生命期的技术 |
| CN101681782A (zh) * | 2007-03-29 | 2010-03-24 | 瓦里安半导体设备公司 | 具有气体混合的离子源的效能改良与生命期延长的技术 |
| CN102586753A (zh) * | 2012-03-21 | 2012-07-18 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | Mocvd设备的清洁方法 |
| CN103222029A (zh) * | 2010-11-17 | 2013-07-24 | 艾克塞利斯科技公司 | 用于锗和硼离子注入的助气的实施 |
| CN103229271A (zh) * | 2010-11-17 | 2013-07-31 | 艾克塞利斯科技公司 | 用于碳注入的氢助气 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6135128A (en) * | 1998-03-27 | 2000-10-24 | Eaton Corporation | Method for in-process cleaning of an ion source |
| TW546712B (en) * | 2001-04-03 | 2003-08-11 | Varian Semiconductor Equipment | Ion source filament and method |
| WO2002082492A1 (en) * | 2001-04-03 | 2002-10-17 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Helium ion generation method and apparatus |
| WO2005060602A2 (en) * | 2003-12-12 | 2005-07-07 | Semequip, Inc. | Controlling the flow of vapors sublimated from solids |
| WO2010051283A1 (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-06 | Applied Materials, Inc. | Doping profile modification in p3i process |
| WO2012129454A2 (en) * | 2011-03-24 | 2012-09-27 | Advanced Technology Materials, Inc. | Cluster ion implantation of arsenic and phosphorus |
-
2014
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2015
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- 2015-08-12 CN CN201510493080.3A patent/CN105374655B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006121131A1 (ja) * | 2005-05-12 | 2006-11-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | プラズマドーピング方法およびプラズマドーピング装置 |
| CN101589449A (zh) * | 2007-01-25 | 2009-11-25 | 瓦里安半导体设备公司 | 具有气体稀释的离子源的改善效能与延长生命期的技术 |
| CN101681782A (zh) * | 2007-03-29 | 2010-03-24 | 瓦里安半导体设备公司 | 具有气体混合的离子源的效能改良与生命期延长的技术 |
| CN103222029A (zh) * | 2010-11-17 | 2013-07-24 | 艾克塞利斯科技公司 | 用于锗和硼离子注入的助气的实施 |
| CN103229271A (zh) * | 2010-11-17 | 2013-07-31 | 艾克塞利斯科技公司 | 用于碳注入的氢助气 |
| CN102586753A (zh) * | 2012-03-21 | 2012-07-18 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | Mocvd设备的清洁方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI805562B (zh) * | 2016-11-24 | 2023-06-21 | 美商艾克塞利斯科技公司 | 用於碳植入的三氟化磷共伴氣體 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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