CN110023533B - 用于碳注入物的三氟化磷共伴气体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于碳离子注入的方法和系统，其包括利用三氟化磷(PF3)作为氧化碳气体的共伴气体，在某些实施方案中，这与镧钨合金离子源组件组合有利地尽量减少阴极(306)和阴极护罩(316)的氧化。此外，观察到电弧腔室(300)内部组件上可接受水平的积碳以及显著减少卤素循环，即减少形成WFx。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年11月24日提交的美国非临时申请US 61/426,249的优先权，该申请的全部内容并入本文以供参考。
技术领域
本发明总体上涉及离子注入系统，更具体涉及利用氧化碳气体和三氟化磷共伴气体进行碳注入。
背景技术
在半导体器件的制造中，离子注入用于向半导体掺杂杂质。离子注入系统通常用于利用来自离子束的离子掺杂工件，诸如半导体晶片，以便产生n型或p型材料掺杂，或者在制造集成电路期间形成钝化层。这种射束处理通常用于以预定的能量水平和控制浓度选择性向晶片注入特定掺杂材料的杂质，以在制造集成电路期间产生半导体材料。当用于掺杂半导体晶片时，离子注入系统将选定的离子粒种注入工件以产生所需的非本征材料。
典型的离子注入机包括离子源、离子引出装置、质量分析装置、射束传输装置和晶片处理装置。离子源生成所需的原子或分子掺杂粒种的离子。通过引出系统从源引出这些离子，该引出系统通常是一组电极，激励并引导来自源的离子流，形成离子束。在质量分析装置中从离子束分离出所需的离子，通常是磁偶极执行质量分散或分离引出的离子束。射束传输装置通常是包含一系列聚焦装置的真空系统，将离子束传输到晶片处理装置，同时保持期望的离子束属性。最后，经由晶片处置系统将半导体晶片输入和输出晶片处理装置，该晶片处置系统可以包括一个或多个机械臂，用于将待处理的晶片放置到离子束前面并从离子注入机中取出经处理的晶片。
离子源(通常称为电弧离子源)生成用于注入机的离子束并且能够包括热丝阴极，用于产生被成形为晶片处理用的适当离子束的离子。例如，Sferlazzo等人的美国专利US5,497,006公开了一种离子源，其具有由基底支撑的阴极并相对于气体约束室定位，以便将离子化的电子喷射到气体约束室中。Sferlazzo等人的阴极是管状导体，具有部分延伸到气体约束室中的端盖。丝极支撑在管状体内并发射电子，通过电子轰击加热端盖，从而热离子式发射离子化的电子到气体约束室中。
碳已经成为半导体工业中广泛使用的掺杂剂，用于众多材料改性应用。例如，碳注入通常用于抑制共伴掺杂剂的扩散或增强掺杂区域的稳定性。就此而言，二氧化碳和/或一氧化碳是两种常用的碳注入掺杂气源。来自碳分子离解的残氧可能氧化腔室内衬并且损伤阴极护罩，导致离子源过早失效。此外，还已知二氧化碳和/或一氧化碳的裂解会导致残碳沉积并剥落，缩短离子源的使用寿命。
发明内容
本文涉及用于将碳注入衬底的方法和系统。在一种或多种实施方案中，所述将碳注入衬底的方法包括：在离子源腔室中将氧化碳气源和包含三氟化磷的共伴气体离子化，以产生碳离子和氧化磷；以及将碳离子注入衬底。
在一种或多种实施方案中，一种将碳离子注入工件的方法包括：将氧化碳气体与三氟化磷气体的混合物供应到离子源；借由离子源按化学计量将氧化碳气体和三氟化磷气体离子化，以有效产生离子化碳的原料流和包含氧化磷的副产物；引出等离子体内的离子化碳，以形成离子束；以及将工件暴露于离子束，以将离子化碳注入工件中。
结合下文对本发明各种特征的详细描述和其中包括的实例，更易于理解本发明。
附图说明
参照附图，相同的元素标有相同的附图标记：
图1示出根据本发明几方面的示例性离子注入系统的框图；
图2示出用于本发明的示例性离子源的透视图；
图3示出用于本发明的示例性电弧腔室的透视图；
图4示出工作20小时后的常规钨阴极和护罩；
图5示出工作20小时后的镧钨阴极和护罩；
图6示出无共伴气体情况下工作30小时后的常规电弧腔室；
图7示出无共伴气体情况下用各种源材料工作30小时后的镧钨电弧腔室；
图8示出纯钨和镧钨的发射特性；以及
图9示出说明各种化合物的各种特性的图表。
具体实施方式
本发明总体上涉及利用三氟化磷作为氧化碳气体的共伴气体进行碳注入。在一种或多种实施方案中，利用三氟化磷作为共伴气体的碳注入与离子注入系统组合，其中包括由镧钨形成的至少一个导电组件。合适的氧化碳包括但不限于一氧化碳、二氧化碳、二氧化三碳等及其混合物。在一种或多种实施方案中，用于碳注入的离子注入系统中使用的离子源和束线组件包括由镧钨合金形成的表面或组件，用于改善离子注入系统的寿命、稳定性和操作性。对于碳注入而言，在某些实施方案中，利用三氟化磷(PF3)作为氧化碳的共伴气体与镧钨合金离子源组件组合有利地尽量减少阴极和阴极护罩的氧化，从而延长使用寿命。此外，还观察到电弧腔室内部组件以及弧隙上可接受水平的积碳，并且氧化钨(即WOx，其中x为1至6)的形成显著减少。至于生成的碳离子，这些离子能够以适于将离子注入到目标工件的高速选择性引出并加速。碳注入物通常在1keV至30keV的能量范围内，并且剂量根据应用从低到中E13至中E15变化。
据此，现将参照附图对本发明予以阐述，其中相同的附图标记通篇可指相同的元件。应当理解，对这些方面的描述仅供说明，而不得解释为限制目的。出于解释目的，在下文中阐明若干具体细节，以便全面理解本发明。然而，本领域技术人员会显而易知，本发明可在不具备这些具体细节的情况下实施。另外，本发明的范围不应受到下文结合附图所述的实施方案或实例的限制，而仅受所附权利要求及其等效范围的限制。
还应指出，附图用于说明本发明实施方案的某些方面，由此应视为仅供示意性说明。具体而言，根据本发明的实施方案，附图中所示的元素不必互成比例绘制，将附图中各元素的布置选为可清楚地理解相应实施方案，不得理解为必然表示这类实施方式中各组件的实际相对位置。另外，若非特别注明，则本文所述的各种实施方案及实例的特征可互相组合。
还应理解，在下文的描述中，图中所示或文中所述的功能模块、装置、组件、电路元件或者其他物理或功能单元之间的任何直接连接或耦接也能通过间接连接或耦接来实施。还应领会，图中所示的功能模块或单元在一种实施方案中可作为分立的特征或电路实施，而在另一种实施方案中补充或替代地作为共同的特征或电路来全部或部分实施。举例而言，几个功能模块可作为在共同处理器(如信号处理器)上运行的软件形式实施。还应理解，若非另作注明，则下文中描述为有线(wire-based)的任何连接也可作为无线通信实施。
根据本发明某一方面，图1说明示例性离子注入系统100。在本例中，离子注入系统100大体上包括终端102、束线总成104及终端站106。
一般而言，终端102中的离子源108耦接至电源110，以从离子源将掺杂剂气体112(即源气体)离子化成多个离子而形成离子束114。引导离子束114穿过质量分析器117的入口且穿出穿孔118射向终端站106。在终端站106中，离子束114轰击工件120，该工件118被选择性夹持或安装至夹盘122，例如静电夹盘。一旦注入的离子嵌入工件120的晶格，这些离子便改变工件的物理和化学性质。正因如此，离子注入用于半导体装置制造和金属表面处理以及材料科学研究中的各种应用。
本发明的离子束112可采取任何形式，如笔形束或点束、带状束、扫描束或引导离子指向终端站106的任何其他形式，并且所有这些形式均属本发明的范围内。
根据某个示例性方面，终端站106包括处理腔室124，如真空腔室126，其中处理环境128与该处理腔室相关联。处理环境128一般存在于处理腔室124内，在某个实例中，该处理环境128包括由耦接至处理腔室124并配置成大体上将该处理腔室126抽成真空的真空源130(例如真空泵)所产生的真空。另外，提供控制器132，用于对离子注入系统100的整体控制。
例如，离子源108(又称离子源腔室)能够使用耐熔金属(W、Mo、Ta等)和石墨来构造，以便提供合适的高温性能，因此半导体芯片制造商常用这类材料。源气体112在离子源108内使用，其中该源气体本质上可以导电或可以不导电。然而，一旦源气体112裂解或分裂，离子化的气体副产物可能具有强腐蚀性。在本发明中，源气体是包含氧化碳和至少三氧化磷作为共伴气体的混合物。
设备制造商对更长源寿命、更高离子束电流、离子束稳定性和非专用粒种操作的需求已将常规的离子源设计推向极致。但这些需求并不互相排斥，因此通常牺牲一个或多个性能特点来提供不会过早失效的离子源。
例如，由裂解如一氧化碳(CO)和/或二氧化碳(CO2)和/或二氧化三碳(C3O2)等氧化碳产生的氟化物和氧化物的高度腐蚀性对常规耐熔金属用来构造如离子源108及其相关组件等不同的离子注入组件提出挑战。例如，在内部源组件上形成二氧化钨(WO2)和三氧化钨(WO3)会对离子注入转换到其他粒种(如11B和49BF2)产生负面影响，直到从氧化钨释放的残氧低于某个阈值水平。
在一种或多种实施方案中，本发明利用镧钨合金或者镧钨合金与其他耐熔金属按预定百分比的稀土金属合金用于离子源108相关的组件(例如电弧腔室内部组件)。在许多情况下，提供这种镧钨合金组件能够防止残氧的损害。在许多情况下，提供这种镧钨合金组件能够防止残氟和/或残氧的损害。例如，氧与镧反应产生的表面防护层在超过2000℃的温度下非常稳定，而氧化钨极易挥发(例如卤素循环)并导致离子源的寿命缩短，同时增加离子束的不稳定性。另外，本发明的离子源由镧钨合金形成时因其功函较低且阴极尖端上形成碳化钨或氧化物较少而提供改善的阴极电子发射，因此减少碳注入物的阴极电子发射。
除了使用镧钨合金或者镧钨合金与其他耐熔金属按预定百分比的稀土金属合金来构造电弧内部组件之外，电弧腔室下游的电弧腔室主体和离子注入系统的其他组件也能利用这种材料来构造。例如，引出电极光学器件(例如抑制孔径和接地孔径)以及任何其他离子束下游的限定孔径、内衬和离子束撞击板能够由这种镧钨材料形成。因引出的氧离子而易于蚀刻或溅射的任何组件视为由这种材料形成的候选组件，其中常规系统中形成的挥发性腐蚀的导电气体通常会覆盖关键性绝缘体。
例如，在图2所示的离子源200中，六氟化钨或其他所得材料可在离子源的各种内部组件203的表面202上分解，例如在离子源的电弧腔室208相关联的阴极204、推斥极206和弧隙光学器件(未示出)的表面上分解。这称为卤素循环，如等式所示，但所得的材料也可能沉淀和/或凝结回到壁部210、内衬212或电弧腔室208的其他组件以及污染物材料(例如固态微粒污染物)形式的弧隙214。例如，内衬212包括可操作地耦接到电弧腔室208的主体216的可更换构件215，其中内衬由石墨或各种其他材料构成。例如，可更换构件215提供在电弧腔室208操作一段时间之后能够轻易更换的磨损表面。
间接加热阴极时(例如由钨或钽构成的阴极)，沉积到内部组件203上的另一种污染物源214出自阴极204，由此间接加热的阴极用于启动并维持离子源等离子体(例如热离子电子发射)。例如，间接加热的阴极204和推斥极206(例如对阴极)相对于电弧腔室208的主体216处于负电位，并且阴极和推斥极都能受到离子化的气体溅射。例如，推斥极206能够由钨、钼或石墨构成。沉积在电弧腔室208的内部组件203上的又一种污染物源214本身是掺杂剂材料(未示出)。随时间推移，这些沉积的污染物膜214可能变得受到应力并随后脱层，从而缩短离子源200的使用寿命。
有利地，本发明能够包括在离子注入系统中使用镧钨合金来缓解碳注入期间的蚀刻和污染问题。在一种或多种实施方案中，利用三氟化磷作为如一氧化碳和/或二氧化碳等碳源气体的共伴气体与本文所述的镧钨合金离子源组件组合。在一种或多种其他实施方案中，离子注入系统的导电组件由钨等形成。使用三氟化磷作为碳注入物的共伴气体和用镧钨合金形成或涂覆的组分能够提供诸多优点。
例如，使用一氧化碳和/或二氧化碳作为用于碳注入的掺杂剂气体时的主要失效模式是阴极和阴极护罩的氧化及随之的质量减小。长时间运行后，阴极护罩的极快速氧化导致源过早失效并不罕见。引入三氟化磷作为一氧化碳和/或二氧化碳气体的共伴气体会在更长的时间段内形成稳定的阴极功率性能和碳束电流。不考虑理论的束缚，但据信存在磷会导致形成氧化磷，诸如P4O6和P4O10，其熔点相对较低，分别为23.8℃和422℃。这些化合物能够以蒸气形式从腔室泵出，从而显著减少阴极和阴极护罩的氧化。因此，基于可用的氧量，能够在阴极护罩氧化速率与碳沉积之间达成平衡。此外，由于形成稳定的氧化镧化合物，例如La2O3，任选地使用镧钨组分将进一步降低阴极护罩的氧化速率。
通过基于原子质量单位(amu)束谱的分析来检测氧化磷的形成，很容易就能优化氧化碳与三氟化磷的比例。一旦无法再检测到氧化磷并且相对束电流保持在所需量，则该比例得到优化。一旦已确定所需的比例，三氟化磷共伴气体能够作为单独的气体从不同的管柱供入或者能够事先在同一瓶中预混。离子源中的操作压力处于低到中E-5托范围内。高电流离子源的寿命随粒种的使用而变化，但可能达几百小时。
碳沉积物能够在离子引出光学器件(又称弧隙开口)内部和沿途形成，减少引出的离子流并随后减少所需的掺杂剂束电流。这些沉积物是生成所需碳掺杂剂或离子化副产物与构成电弧腔室的耐熔金属形成相互作用的直接结果。这些碳沉积物倾向于从内部电弧腔室表面脱层，这可能导致阴极和推斥极总成电短路。一旦出现这种情况，需要清洁电弧腔室以去除碳沉积物。使用三氟化磷，因形成CFx和CO气体而减少碳沉积物的形成，CFx和CO气体能够很容易从腔室泵出，从而尽量减少和/或消除这些沉积物可能形成的任何损害。
使用氢基共伴气体与碳基掺杂剂时，由于形成B11H1(AMU 12)和C12，存在能量交叉污染。经观察，使用三氟化磷作为一氧化碳和/或二氧化碳的共伴气体时，不存在B11和C12的交叉污染。例如，如以下反应图式(I)和(II)所示，49BF2注入物具有一个原子质量单位(amu)的分离，这很容易就能使用现有技术来解决。
I.CO2+PF3→C(12)+O(16)+F(19)+CO(28)+P(31)+CF(31)+PF(50)
II.CO+PF3→C(12)+O(16)+F(19)+CO(28)+P(31)+CF(31)+PF(50)
此外，使用三氟化磷作为一氧化碳或二氧化碳气体的共伴气体进行碳注入结合镧钨组分能够延长组件寿命并且具有其他优点。三氟化磷的裂解产生磷和氟，如上所述，磷能够有利地减少可用的氧量，已知氧可能损害阴极护罩，而氟可能与可用的钨反应产生卤素循环(即WFx，其中x为1至6)。所得的氟化钨分解并在如阴极、阴极护罩和推斥极等热表面上积钨，这会降低源的使用寿命。如以下反应图式(III)所示，如本文所述存在PF3共伴气体结合使用镧钨来构造内部电弧腔室组件能够尽量减少并控制卤素循环。
III.19CO+7PF3+4LaW→17C++O+20F+2CO+P+PO+2La2O3+3W+WO3+P4O6
制备LaF3或La2O3的保护膜，它们在分别高达约1490℃和约2300℃的温度下热稳定。随着WLaO3居于钨晶界，它将不断扩散到表面并补充保护涂层。这又会减少挥发性耐熔气体的形成。当镧溅射、蚀刻或蒸发到含钨、氧和/或氟的电弧腔室中时，镧不会形成高反应活性而不稳定的组分，诸如MoFx、WFx和TaFx。相反，存在镧会形成稳定的氧化物或氟化物，这也会沉积到内部电弧腔室表面上，进一步保护内表面。
图3示出可以利用本发明的示例性离子源300(又称电弧腔室或离子源腔室)。图3的电弧腔室300在许多方面类似于图2的电弧腔室208。如图3所示，电弧腔室300具有限定电弧腔室的内部区域304的主体302。例如，电弧腔室300包括一个或多个电极304。例如，一个或多个电极305包括阴极306和推斥极308。例如，电弧腔室300进一步包括弧隙310，用于从电弧腔室中引出离子。一个或多个内衬312可操作地耦接到电弧腔室300的主体302。例如，主体302可以进一步包括可操作地耦接到主体或与主体整合的一个或多个壁部314。在某个实例中，阴极护罩316大体上围绕阴极306的外围。
根据本发明，一个或多个电极305(例如阴极306和推斥极308中的一个或多个极)、阴极护罩316包括镧钨或由镧钨组成。另外，电弧腔室300的内衬312、壁部314和/或引出孔径310中的一个或多个能够包括镧钨或由镧钨组成。本发明领会到，与常规离子源中使用的纯钨相比，镧钨更耐化学侵蚀。本发明考虑的理论是，在电弧腔室300中发生离子化的过程中，镧钨在暴露的表面上形成氧化镧层。这个氧化镧层在化学上比常规化学物质更加稳定，因此它能大体上抑制进一步腐蚀。
图4示出运用CO2达20小时之后的常规阴极400及其相应的阴极护罩402(例如覆盖阴极的管状构件)，其中阴极和阴极护罩由钨形成。如图4所示，存在阴极护罩402的严重氧化404及其随后通过热分解沉积到阴极侧壁406上。如图4所示，护罩402已经氧化，使得护罩有害地分成两件408A和408B。
图5示出运用CO2达20小时之后的阴极500和相应的阴极护罩502，其中阴极和阴极护罩由镧钨组成。如图5所示，相较于图4的常规阴极和护罩，阴极护罩的氧化明显减少并且阴极侧壁504上的钨沉积明显减少。
图6示出无共伴气体情况下运用GeF4达30小时之后的常规电弧腔室410中的常规阴极。显然，过量的钨412沉积到阴极400和推斥极414上并且电弧腔室内衬416和418发生蚀刻。
图7示出在无共伴气体的情况下运用GeF4、SiF4和BF3各10小时后的具有由镧钨形成的一个或多个组件(例如阴极500、阴极护罩502、推斥极510、室壁512、引出孔径(未示出)、内衬514等中的一个或多个)的电弧腔室508。如图7所示，电弧腔室中的所有暴露表面516均由镧钨形成，但本例不应视为具限制性。如图6所示，阴极和推斥极上没有显著的积钨(例如不存在卤素循环)，其中电弧腔室内衬514的蚀刻迹象最小。
图8是说明纯钨和镧钨的发射特性的曲线图600，其中1900K下的最稳定发射为4A/cm2(例如，参照2100K下发射3A/cm2的钍钨)。例如，纯钨的热离子发射在～2300K下减少一百倍。
图9是说明各种材料与氟和氧反应后的特性表700。例如，氧化镧的熔点比标准二氧化钨高约1000℃，这就表明氧化镧更加稳定。上述电弧腔室内衬通常在约700-800℃的温度下操作，阴极在约2500℃的温度下操作，阴极护罩在约2000℃的温度下操作。据此，镧钨组分能提供稳定的化合物，而与氟反应后在高温下不易分解。
本发明提供镧钨作为合金或与其他耐熔金属(例如钼、钽等)混合，用于构造电弧腔室(例如离子源腔室)和/或其他电极组件。本发明提供具有预定量镧的镧系合金(例如，占组分1-3wt.％的镧粉)。例如，将预定量的镧与所需的金属(例如钨)混合并等静压形成组件。例如，镧钨可以限定整个组分或者可以在组件上涂覆或以其他方式沉积组分。本发明的镧钨组分暴露于工艺气体时，所得的化合物在离子源的操作温度下通常稳定。例如，La2F3在存在氟的条件下形成并且在温度超过1400℃时稳定。因此，离子源相关的表面可以视为钝化。同样，在工艺条件下使镧钨暴露于氧时，形成同样很稳定的氧化物。因此，镧钨“束缚”氟或氧，并且大体上防止氟或氧从组件上蚀掉钨。在某个实例中，任何暴露于电弧腔室中的等离子体的组件包括镧钨或由镧钨组成。
例如，与氟相关的卤素循环(例如WFx，其中x为1至6)暴露于热表面时，提供挥发性并随后分解的气体，余留残钨，由此氟回到等离子体来清除更多的钨。通过将暴露于等离子体的组件设置为由镧钨组成，能够基本上消除或破坏卤素循环。这样，尽量减少或并不形成WFx，并且减少在热表面上分解的材料，进而使它们的质量增加。
通常，利用氟基掺杂剂气体时，卤素循环就存在问题。例如，锗是最差的情况，其次是BF3和SiF4，离子源的内衬和其他组件通常存在蚀刻、凹痕等。与氧配合使用时，可能氧化阴极。与钨配合使用时，形成WO2以及其他钨氧化物。
阴极上积碳可能进一步产生碳化钨。阴极被间接加热，因此它在约2500℃的温度下发射电子。当发生这种情况时，源不发射电子，从而等离子弧电流下降，等离子体密度下降，并且离子束电流下降。例如，通过提供由镧钨组成的阴极，也无需运用碳的共伴气体。由于镧，离子源可以在无共伴气体的情况下操作，因为阴极的发射率降低(例如，比标准钨强100倍)。这样，离子源通常自我保护，其功函较低，并且易于在较低功率下发射电子。
运用含碳气体、一氧化碳或二氧化碳与氧气(或任何含碳气体与氧)时，电弧腔室中可以形成大量的二氧化钨和三氧化钨。预期随后转变为硼(B11、BF3)时，离子源不稳定，直到除去其中的氧。因此，在除氧之前，先前有关离子源的调谐方案无法良好工作。因此，根据本发明不形成氧化钨，因此镧钨提供腔室的钝化，从而保护腔室。
根据某个实例，用于从离子源(例如光学面板)引出离子的引出电极能够由镧钨制成。例如，在常规的钨引出电极中使用氟时，氟将溅射孔径并结合形成具有腐蚀性的氟化钨(WFx)气体。另外，引出面板之间常设绝缘体，由此氟化钨将侵蚀绝缘体(Al2O3)，这进一步在绝缘体上产生有害的导电涂层。因此，根据本发明，孔板由镧钨形成，从而减轻这种有害导电。
本发明涵盖AMU磁体上游的组件由镧钨构成，例如离子源、引出电极光学器件和源室的出口。电弧腔室内部组件可以由镧钨组成，诸如任何离子源腔室相关的内衬、弧隙、阴极、推斥极和阴极护罩。另外，AMU入口孔径也能由镧钨形成。此外，AMU更下游的组件(例如束线沿途任何位置)可以采用类似的方式由镧钨组成。
尽管本发明已针对某种或某些实施方案予以描绘及描述，但应指出，上述实施方案仅作实施本发明某些实施方案的实例，而本发明的应用不限于这类实施方案。特别是关于上述组件(总成、元件、电路等)所实行的各种功能，若非另作注明，则用来描述这些组件的术语(包括引用“机构”)是指对应于执行上述组件具体功能的任何组件(即在功能上等效)，即使是结构上不等效于本发明示例性实施方案中所示的执行本文所述功能的所述结构。另外，虽然仅就多个实施方案中的一种方案揭示本发明的特定特征，如若适于或利于任何指定或特定应用，则这一特征可结合其他实施方案的一个或多个其他特征。据此，本发明不限于上述实施方案，而旨在仅限于所附权利要求及其等效范围。
该书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳方式，并且也使得本领域技术人员都能实践本发明。本发明的专利保护范围由权利要求来限定并且可以包括本领域技术人员容易想到的其他实例。如果这样的其他示例具有与权利要求的字面语言没有区别的结构元素，或者这些示例包括与权利要求的字面语言没有实质性区别的等同结构元素，则这些示例旨在属于权利要求的范围之内。
Claims (4)
1.一种将碳注入衬底的方法，所述方法包括：
提供离子源腔室，所述离子源腔室包括以下组件：阴极、阴极护罩、推斥极、内衬、弧隙、源室壁、孔板、引出电极和电弧腔室主体，其中，所述组件中的至少一个由镧钨形成或涂有镧钨，其中，所述镧钨包含1 wt.%至3 wt.%的镧量；
在所述离子源腔室中将一氧化碳气源和包含三氟化磷的共伴气体离子化，以产生碳离子和氧化磷，使得一氧化碳与所述三氟化磷和所述镧钨根据以下反应式反应：
19CO+7PF3+4LaW→17C+O+21F+2CO+2P+PO+2La2O3+3W+WO3+P4O6，
使得在由镧钨形成或涂有镧钨的所述组件上产生LaF3或La2O3保护膜；以及
将所述碳离子注入所述衬底中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过基于原子质量单位束谱的分析检测氧化磷的形成来优化所述三氟化磷与所述一氧化碳的比例。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，包含所述离子源腔室的离子注入系统的、位于所述离子源腔室下游的组件是利用镧钨构造的。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述内衬在700-800℃的温度下操作，所述阴极在2500℃的温度下操作，所述阴极护罩在2000℃的温度下操作。
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