DE102013108850B4

DE102013108850B4 - Ionenquellenvorrichtungen und -verfahren

Info

Publication number: DE102013108850B4
Application number: DE102013108850.3A
Authority: DE
Inventors: Frank Goerbing
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2012-08-22
Filing date: 2013-08-15
Publication date: 2017-04-13
Anticipated expiration: 2033-08-16
Also published as: US10068743B2; US9257285B2; US20160086763A1; CN103632911B; DE102013108850A1; US20140055024A1; CN103632911A

Abstract

Ionenquelle (25), welche aufweist: eine Kammer (3'), die einen inneren Hohlraum für die Ionisation definiert, eine Elektronenstrahlquelle (15) an einem ersten Ende des inneren Hohlraums, einen Einlass (21) zum Einleiten ionisierbaren Gases in die Kammer (3') und einen Bogenschlitz zum Extrahieren von Ionen aus der Kammer (3'), wobei die Kammer (3') eine elektrisch leitende Keramik aufweist, so dass innerhalb der Kammer (3') nur eine geringe oder keine Ablation auftritt.

Description

Diese Offenbarung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zum elektrischen Manipulieren von Teilchen und insbesondere Vorrichtungen und Verfahren zum Erzeugen von Ionen.
Eine Ionenquelle ist eine Vorrichtung, die für das Erzeugen geladener Teilchen oder Ionen verwendet wird. Ionen haben sowohl in der Wissenschaft als auch in der Industrie mehrere Anwendungen. Eine Ionenquelle kann beispielsweise in Zusammenhang mit verschiedenen Spektrometern, Teilchenbeschleunigern oder Ionenimplantationseinrichtungen verwendet werden. Die Halbleiterdotierung ist insbesondere eine wichtige Anwendung von Ionenquellen, wobei dotierte Halbleiter eine Grundlage der modernen Elektronik bilden.
Herkömmliche Ionenquellen haben gewöhnlich eine begrenzte Lebensdauer. Abhängig von dem verwendeten Plasma kann die Nutzungsdauer einer herkömmlichen Ionenquelle etwa 40 Stunden betragen.
In US 2011/0 139 613 A1 ist eine Plasma-Erzeugungs-Kammer einer Ionenquelle beschrieben. In die Plasma-Erzeugungs-Kammer wird das zu ionisierende Gas eingeleitet und mittels von einer Kathode thermisch emittierter Elektronen wird ein Plasma in der Plasma-Erzeugungs-Kammer erzeugt und aus der Plasma-Erzeugungs-Kammer emittiert. In D. M. Goebel et al., „Lanthanum hexaboride hollow cathode for dense plasma production”, Review of Scientific Instruments 49 (1978), S. 469–472 ist eine Kathodenanordnung beschrieben, bei der eine Hohlkathode aus LaB₆ verwendet wird. In US 2004/0 066 128 A1 ist eine Ionenquelle beschrieben, wobei die Plasmareaktionskammer aus Molybdän besteht.
Bei einer ersten Implementation weist eine Ionenquelle eine Kammer auf, die einen inneren Hohlraum für die Ionisation definiert, eine Elektronenstrahlquelle an einem ersten Ende des inneren Hohlraums, einen Einlass zum Einleiten ionisierbaren Gases in die Kammer und einen Bogenschlitz zum Extrahieren von Ionen aus der Kammer. Die Kammer weist eine elektrisch leitende Keramik auf.
In einer Ausgestaltung kann die Kammer zumindest teilweise von einem zweiten Material umhüllt sein. In noch einer Ausgestaltung kann das zweite Material Graphit aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die elektrisch leitende Keramik eine Hexaboridsubstanz aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die elektrisch leitende Keramik aus der folgenden Gruppe ausgewählt sein: Lanthanhexaborid (LaB₆), Calciumhexaborid (CaB₆), Cerhexaborid (CeB₆) und Europiumhexaborid (EuB₆). In noch einer Ausgestaltung kann die elektrisch leitende Keramik Lanthanhexaborid (LaB₆) sein. In noch einer Ausgestaltung kann die Kammer ferner eine zweite Hexaboridsubstanz aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die zweite Hexaboridsubstanz aus der folgenden Gruppe ausgewählt sein: Calciumhexaborid (CaB₆), Cerhexaborid (CeB₆) und Europiumhexaborid (EuB₆). In noch einer Ausgestaltung kann die Elektronenstrahlquelle eine Elektronen erzeugende Kathode sein, die eine Substanz aufweist, die aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Wolfram (W), Molybdän (Mo) und Tantal (Ta).
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Dotieren eines Halbleiters bereitgestellt, welches folgende Schritte aufweist: Ionisieren eines Gases innerhalb einer Kammer einer Ionenquelle, wobei die Kammer eine elektrisch leitende Keramik aufweist, Anordnen eines Targethalbleitermaterials in einem Implantationstargetbereich, Erzeugen eines Ionenstroms mit der Ionenquelle, Richten des Ionenstroms auf das Targethalbleitermaterial und Implantieren des Targethalbleiters mit Ionen aus dem Ionenstrom.
In einer Ausgestaltung kann die Ionenquelle Folgendes aufweisen: einen inneren Hohlraum zur Ionisation, der durch die Kammer definiert ist, eine Elektronenstrahlquelle an einem ersten Ende des inneren Hohlraums, einen Einlass zum Einleiten eines ionisierbaren Gases in die Kammer und einen Bogenschlitz zum Extrahieren von Ionen aus der Kammer. In noch einer Ausgestaltung kann der Ionenstrom so erzeugt werden, dass er verhältnismäßig frei von Schwermetallen ist. In noch einer Ausgestaltung kann die elektrisch leitende Keramik eine Hexaboridsubstanz aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die elektrisch leitende Keramik aus der folgenden Gruppe ausgewählt sein: Lanthanhexaborid (LaB₆), Calciumhexaborid (CaB₆), Cerhexaborid (CeB₆) und Europiumhexaborid (EuB₆). In noch einer Ausgestaltung kann die elektrisch leitende Keramik Lanthanhexaborid (LaB₆) sein. In noch einer Ausgestaltung kann das Lanthanhexaborid (LaB₆) in der Kammer den Ionenstrom verstärken. In noch einer Ausgestaltung kann das Gas ein Halogengas sein. In noch einer Ausgestaltung kann das Halogengas Germaniumtetrafluorid (GeF₄) sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Erzeugen eines Ionenstrahls bereitgestellt, welches folgende Schritte aufweist: Versorgen einer Ionenquelle mit Energie, welche aufweist: eine Kammer, die einen inneren Hohlraum für die Ionisation definiert, eine Elektronenstrahlquelle an einem ersten Ende des inneren Hohlraums, einen Einlass zum Einleiten ionisierbaren Gases in die Kammer und einen Bogenschlitz zum Extrahieren von Ionen aus der Kammer, wobei die Kammer eine elektrisch leitende Keramik aufweist, Einleiten eines Fluor (F) enthaltenden Gases in die Kammer durch den Einlass und Extrahieren von Ionen aus dem Bogenschlitz.
In einer Ausgestaltung kann das Gas Germaniumtetrafluorid (GeF₄) sein. In noch einer Ausgestaltung kann die Kammer zumindest teilweise durch ein zweites Material umhüllt sein. In noch einer Ausgestaltung kann das zweite Material Graphit aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die elektrisch leitende Keramik eine Hexaboridsubstanz aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die elektrisch leitende Keramik aus der folgenden Gruppe ausgewählt sein: Lanthanhexaborid (LaB₆), Calciumhexaborid (CaB₆), Cerhexaborid (CeB₆) und Europiumhexaborid (EuB₆). In noch einer Ausgestaltung kann die elektrisch leitende Keramik Lanthanhexaborid (LaB₆) sein. In noch einer Ausgestaltung kann die Kammer ferner eine zweite Hexaboridsubstanz aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die zweite Hexaboridsubstanz aus der folgenden Gruppe ausgewählt sein: Calciumhexaborid (CaB₆), Cerhexaborid (CeB₆) und Europiumhexaborid (EuB₆). In noch einer Ausgestaltung kann die Elektronenstrahlquelle eine Elektronen erzeugende Kathode sein, die eine aus der folgenden Gruppe ausgewählte Substanz aufweist: Wolfram (W), Molybdän (Mo) und Tantal (Ta).
Eines oder mehrere der folgenden Merkmale können aufgenommen sein. Die Kammer kann zumindest teilweise von einem zweiten Material umhüllt sein. Das das zweite Material kann Graphit aufweisen. Die elektrisch leitende Keramik kann eine Hexaboridsubstanz aufweisen. Die elektrisch leitende Keramik kann Lanthanhexaborid (LaB₆), Calciumhexaborid (CaB₆), Cerhexaborid (CeB₆) und/oder Europiumhexaborid (EuB₆) sein. Die Kammer kann ferner eine zweite Hexaboridsubstanz aufweisen. Die zweite Hexaboridsubstanz kann beispielsweise Calciumhexaborid (CaB₆), Cerhexaborid (CeB₆) und/oder Europiumhexaborid (EuB₆) sein. Die Elektronenstrahlquelle kann eine Elektronen erzeugende Kathode mit Wolfram (W), Molybdän (Mo) und/oder Tantal (Ta) sein.
Bei einer anderen Implementation weist ein Verfahren zum Dotieren eines Halbleiters folgende Schritte auf: Ionisieren eines Gases innerhalb einer Kammer einer Ionenquelle, Anordnen eines Targethalbleitermaterials in einem Implantationstargetbereich, Erzeugen eines Ionenstroms mit der Ionenquelle, Richten des Ionenstroms auf das Targethalbleitermaterial und Implantieren des Targethalbleiters mit Ionen aus dem Ionenstrom. Die Kammer weist eine elektrisch leitende Keramik auf.
Es können ein oder mehrere der folgenden Merkmale enthalten sein. Die Ionenquelle kann aufweisen: einen inneren Hohlraum zur Ionisation, der durch die Kammer definiert ist, eine Elektronenstrahlquelle an einem ersten Ende des inneren Hohlraums, einen Einlass zum Einleiten eines ionisierbaren Gases in die Kammer und einen Bogenschlitz zum Extrahieren von Ionen aus der Kammer. Der Ionenstrom kann so erzeugt werden, dass er verhältnismäßig frei von Schwermetallen ist. Die elektrisch leitende Keramik kann eine Hexaboridsubstanz umfassen. Die elektrisch leitende Keramik kann Lanthanhexaborid (LaB₆), Calciumhexaborid (CaB₆), Cerhexaborid (CeB₆) und/oder Europiumhexaborid (EuB₆) sein. Die elektrisch leitende Keramik kann Lanthanhexaborid (LaB₆) sein. Das Lanthanhexaborid (LaB₆) in der Kammer kann den Ionenstrom verstärken. Das Gas kann ein Halogengas sein. Das Halogengas kann Germaniumtetrafluorid (GeF₄) sein.
Bei einer anderen Implementation weist ein Verfahren zum Erzeugen von Ionen folgende Schritte auf: Versorgen einer Ionenquelle mit Energie, Einleiten eines Fluor (F) enthaltenden Gases in eine Kammer durch einen Einlass und Extrahieren von Ionen aus einem Bogenschlitz. Die Ionenquelle weist eine Kammer auf, die einen inneren Hohlraum für die Ionisation definiert, eine Elektronenstrahlquelle an einem ersten Ende des inneren Hohlraums, einen Einlass zum Einleiten ionisierbaren Gases in die Kammer und einen Bogenschlitz zum Extrahieren von Ionen aus der Kammer. Die Kammer weist eine elektrisch leitende Keramik auf.
Eines oder mehrere der folgenden Merkmale können enthalten sein. Das Gas kann Germaniumtetrafluorid (GeF₄) sein. Die Kammer kann zumindest teilweise von einem zweiten Material umhüllt sein. Das zweite Material kann Graphit aufweisen. Die elektrisch leitende Keramik kann eine Hexaboridsubstanz aufweisen. Die elektrisch leitende Keramik kann Lanthanhexaborid (LaB₆), Calciumhexaborid (CaB₆), Cerhexaborid (CeB₆) und/oder Europiumhexaborid (EuB₆) sein. Die elektrisch leitende Keramik kann Lanthanhexaborid (LaB₆) sein. Die Kammer kann ferner eine zweite Hexaboridsubstanz aufweisen. Die zweite Hexaboridsubstanz kann beispielsweise Calciumhexaborid (CaB₆), Cerhexaborid (CeB₆) und/oder Europiumhexaborid (EuB₆) sein. Die Elektronenstrahlquelle kann eine Elektronen erzeugende Kathode mit Wolfram (W), Molybdän (Mo) und/oder Tantal (Ta) sein.
Zum weiteren Erklären der vorstehenden und anderer Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung wird eine eingehendere Beschreibung der Erfindung mit Bezug auf spezifische Ausführungsformen davon gegeben, die in der anliegenden Zeichnung dargestellt sind. Es sei bemerkt, dass diese Zeichnung nur typische Ausführungsformen der Erfindung zeigt und sie daher nicht als ihren Schutzumfang einschränkend anzusehen ist. Die Erfindung wird unter Verwendung der anliegenden Zeichnung in weiteren Einzelheiten und Details beschrieben und erklärt. Es zeigen:
1A eine Ionenquelle und 1B eine detaillierte Ansicht der Kathode aus 1A,
2 eine Ionenquelle gemäß einem Aspekt der Offenbarung,
3 ein Verfahren zum Erzeugen von Ionen, beispielsweise zur Ionenimplantation, gemäß einem Aspekt der Offenbarung,
4 ein Verfahren zum Dotieren eines Halbleiters gemäß einem Aspekt der Offenbarung und
5 einen Vergleich der Erhöhung und Verringerung des Gewichts mehrerer Komponenten zwischen den mit Bezug auf die 1 und 2 beschriebenen Ionenquellen, wenn Germaniumtetrafluorid (GeF₄) verwendet wird.
Nun wird auf Figuren Bezug genommen, in denen gleiche Strukturen mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es sei bemerkt, dass die Zeichnung aus Diagramm- und Schemadarstellungen als Beispiel dienender Ausführungsformen der Erfindung besteht und die vorliegende Erfindung nicht einschränkt sowie nicht notwendigerweise maßstabsgerecht ist.
1A zeigt eine Ionenquelle, und 1B zeigt eine detaillierte Ansicht der Kathode aus 1A. Insbesondere zeigt 1A eine Ionenquelle 1, die eine Kammer 3, eine Kathode 15 und eine Abstoßungselektrode 19 aufweist. Die Kammer 3 weist vier Seitenwände 5, 7, 9, 11 und einen Boden 13 auf, wobei die Abstoßungselektrode 19 entlang der Seitenwand 5 angeordnet ist, während die Kathode 15 und die Kathodenmutter 17 entgegengesetzt dazu entlang der Seitenwand 7 angeordnet sind. Beim Betrieb stellt die Kathode 15 einen Elektronenstrom innerhalb der Kammer 3 bereit. Die Kathode 15 und die Abstoßungselektrode 19 bestehen häufig aus Wolfram (W) oder aus Legierungen davon. Der Boden 13 und die Seitenwände 5, 7, 9 und 11 bestehen in diesem Beispiel aus Molybdän (Mo) und sind nach einiger Verwendung im Betrieb dargestellt.
Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Innere einer Ionenquelle elektrisch leitend sein, um den Elektronenfluss aus dem Inneren ableiten zu können.
Während der Verwendung wird ein Quellengas, wie Germaniumtetrafluorid (GeF₄) in die Kammer 3 eingeleitet, um ein Plasma zu erzeugen. Wie dargestellt hat das Halogen während des Betriebs mit dem Boden 13 und den Seitenwänden 5, 7, 9, 11 reagiert und eine Ablation davon hervorgerufen. Ein Teil der abgetragenen Materialien setzt sich dann wieder auf der Kathode 15 und der Abstoßungselektrode 19 ab.
Nadelkristalle 23, wie sie beispielsweise in 1B dargestellt sind, sind durch diese Ablagerung auf der Kathode 15 gewachsen, und Elektronen treten daher nicht mehr direkt aus der Kathode 15 aus, sondern werden vielmehr durch Nadelkristalle 23 von der Kathode 15 abgegeben. Weil die Elektronen nicht mehr direkt von der Kathode 15 abgegeben werden können, kann die Ausgabe der Ionenquelle 1 abnehmen. Wenn dieser Leistungsverlust im Betrieb nicht mehr in der Ionenquelle 1 eingestellt werden kann, muss eine kostspielige Wartung an der Ionenquelle 1 ausgeführt werden, wodurch die Ionenquelle möglicherweise während einer längeren Zeit außer Betrieb gesetzt wird.
2 zeigt eine Ionenquelle gemäß einem Aspekt der Offenbarung. Ähnlich 1 weist die Ionenquelle 25 in 2 eine Kammer 3' auf, welche einen Boden 13' sowie Wände 5', 7', 9' und 11' aufweist. Es sind auch eine Kathode 15 zum Erzeugen eines Elektronenstrahls und eine Abstoßungselektrode 19 dargestellt. Ein Einlass 21 zum Einleiten ionisierbaren Gases in die Kammer 3' ist in 2 auch detailliert dargestellt. Im Gegensatz zu 1 besteht die Kammer 3' in 2 aus einer elektrisch leitenden Keramik. Beispielsweise besteht die Kammer 3' aus Lanthanhexaborid (LaB₆). Es ist jedoch zu verstehen, dass die Kammer 3' auch mit anderen elektrisch leitenden Keramiken hergestellt werden kann. Beispielsweise wird erwogen, dass Zusammensetzungen mit Lanthanhexaborid (LaB₆) und anderen Hexaboriden, wie Calciumhexaborid (CaB₆), Cerhexaborid (CeB₆) und/oder Europiumhexaborid (EuB₆) innerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung geeignet sein können und Vorteile gegenüber der ausschließlichen Verwendung von Lanthanhexaborid (LaB₆) oder anderen elektrisch leitenden Keramiken bieten können. Ähnlich können die Kathode 15 und die Abstoßungselektrode 19 aus Materialien, wie Wolfram (W), Molybdän (Mo), Tantal (Ta) oder Kombinationen davon bestehen. Die Kammer 3' ist entlang dem Boden 13' und den Seitenwänden 5', 7', 9', 11' mit einem anderen Material 26, wie Graphit, umhüllt.
Die Kammer 3' definiert einen inneren Hohlraum für die Ionisation, während die Oberseite der Kammer 3' offen dargestellt ist. Typischerweise kann die Oberseite einen Bogenschlitz bereitstellen, an dem Ionen während des Betriebs aus der Kammer 3' extrahiert werden können. 3 zeigt ein Verfahren zur Erzeugung von Ionen, beispielsweise zur Ionenimplantation gemäß einem Aspekt der Offenbarung. Insbesondere weist das Verfahren 27 bei 29 das Versorgen der Ionenquelle mit Energie, bei 31 das Einleiten eines Fluor (F) enthaltenden Gases in die Kammer durch den Einlass und bei 33 das Extrahieren von Ionen aus dem Bogenschlitz, auf. Beim Einleiten 31 eines Fluor (F) enthaltenden Gases in die Kammer 3' durch den Einlass 21 kann die chemische Verbindung beispielsweise Germaniumtetrafluorid (GeF₄) sein. Germaniumtetrafluorid (GeF₄) ist ein in Ionenimplantationssystemen üblicherweise verwendetes ionisierbares Gas.
Während der Verwendung trägt ein angewendetes Halogen, wie Germaniumtetrafluorid (GeF₄), das LaB₆ bei 3' nicht schnell vom Boden 13' und vier Seitenwänden 5', 7', 9', 11' ab, wie es beim Boden 13 und vier Seitenwänden 5, 7, 9, 11 der Fall wäre, wie mit Bezug auf 1 erörtert wurde. Weil es in 2 eine viel geringere Abtragung von der Kammer 3' gibt, wobei sie beispielsweise Lanthanhexaborid (LaB₆) aufweist, hat die Kammer 3' eine längere Nutzungsdauer und kann nach einer geringen Reinigung als solche wieder verwendet werden. Ferner wird sehr wenig Material auf der Kathode 15 und der Abstoßungselektrode 19 abgelagert, so dass sich Nadelkristalle 23 nicht schnell bilden. Daher treten Elektronen optimal weiter direkt aus der Kathode 15 aus, und die Ausgabe der Ionenquelle 25 bleibt stabil. Die Lebensdauer der Ionenquelle 25 ist dadurch erheblich länger als jene der Ionenquelle 1.
Überdies hat eine aus Lanthanhexaborid (LaB₆) bestehende innere Ionisationsseitenbasis einen geringeren Elektronenemissionsgrad, und die Kammer auf Lanthanhexaborid-(LaB₆)-Basis scheint den Ionenstrom verglichen mit traditionellen Materialien, wie Wolfram (W), zu verstärken. In diesem Zusammenhang soll die Verstärkung des Ionenstroms bedeuten, dass er in geringerem Maße abgeschwächt wird oder die Stärke oder Leistung des Ionenstroms vergrößert oder erhöht wird, ohne die Ionisationseingaben entsprechend zu erhöhen. Ein zusätzlicher Vorteil der Verwendung der Kammer 4 auf Lanthanhexaborid-(LaB₆)-Basis besteht darin, dass der erzeugte Ionenstrom verhältnismäßig frei von Schwermetallen ist und dass die Gefahr einer Kontamination durch Verunreinigungen im Ionenstrom erheblich verringert wird.
4 zeigt ein Verfahren zum Dotieren eines Halbleiters gemäß einem Aspekt der Offenbarung. Das Verfahren 35 zum Dotieren eines Halbleiters weist bei 37 das Ionisieren eines Gases innerhalb einer Kammer einer Ionenquelle auf, wobei die Kammer Lanthanhexaborid (LaB₆) aufweist, bei 39 das Anordnen eines Targethalbleitermaterials in einem Implantationstargetbereich, bei 41 das Erzeugen eines Ionenstroms mit der Ionenquelle, bei 43 das Richten des Ionenstroms auf das Targethalbleitermaterial und bei 45 das Implantieren des Targethalbleiters mit Ionen aus dem Ionenstrom.
Der Ionenstrom wird so erzeugt, dass er verhältnismäßig frei von Schwermetallen ist. Das Verfahren 35 und die Ionenquelle 25 können beispielsweise verwendet werden, um einen solchen Ionenstrom zu erzeugen, das verhältnismäßig frei von Schwermetallen ist.
Weil innerhalb der Kammer 4 der Ionenquelle 25 nur eine geringe oder keine Ablation auftritt, neigt die Ionenquelle dazu, einen Ionenstrom zu erzeugen, der verhältnismäßig rein ist. Das heißt, dass ein mit der Ionenquelle 25 oder entsprechend dem Verfahren 35 erzeugter Ionenstrom dazu neigt, von Schwermetallen verhältnismäßig frei zu sein, weil es unwahrscheinlich ist, dass eine Ablation von Schwermetallen innerhalb der Kammer 3 der Ionenquelle 25 auftritt. Dementsprechend besteht gemäß einem Aspekt der Offenbarung ein geringeres Risiko einer Kontamination nach dem Verfahren 35 hergestellter Halbleiterprodukte.
Ähnlich den vorstehend beschriebenen Aspekten hat sich das Verfahren 35 als besonders vorteilhaft erwiesen, beispielsweise wenn Germaniumtetrafluorid (GeF₄) mit der Ionenquelle 25 angewendet wird. Das Lanthanhexaborid (LaB₆) wird nicht schnell abgetragen und wieder innerhalb der Kammer abgelagert.
Insbesondere vergleicht 5 die Erhöhung und Verringerung des Gewichts mehrerer Komponenten zwischen den mit Bezug auf die 1 und 2 beschriebenen Ionenquellen, wenn Germaniumtetrafluorid (GeF₄) verwendet wird. Insbesondere wird in der Balkengraphik 47 die mit Bezug auf 1 beschriebene Ionenquelle als ”Kammer auf Wolframbasis” bezeichnet, während die mit Bezug auf 2 und nachfolgende Figuren beschriebene Ionenquelle als ”Kammer auf LaB₆-Basis” bezeichnet wird. Die Balkengraphik 47 weist neun verschiedene Messungen auf, wobei jede gemessene Komponente die Messung der Kammer auf LaB₆-Basis als einen Balken auf der linken Seite zeigt, während die Messungen der Kammer auf Wolframbasis rechts dargestellt sind.
In Bezug auf die Seite 5 in der Balkengraphik 47 war die Gewichtsänderung der Seite 5' in der Kammer auf LaB₆-Basis unmessbar klein und ist demgemäß nicht dargestellt. Ebenso war die Gewichtsänderung für die Kammer auf LaB₆-Basis bei der Abstoßungselektrode 19 unmessbar klein und ist daher nicht dargestellt. Bei Seite 7 war die Gewichtsänderung in der Kammer auf Wolfram-(W)-Basis unmessbar klein und ist demgemäß nicht dargestellt. Die Kathode 15 und die Kathodenmutter 17 sind nicht einzeln dargestellt, sondern vielmehr als eine kombinierte Messung dargestellt. Die Kammern auf Wolfram- und LaB₆-Basis wurden auch sowohl mit Graphit- als auch mit Wolframbogenschlitzen gemessen, wie dargestellt ist.
Die Balkengraphik 47 fasst einen vorstehend mit Bezug auf die Ionenquelle 25 mit der Kammer 4, welche in der Balkengraphik 39 als ”Kammer auf LaB₆-Basis” bezeichnet ist, beschriebenen Vorteil zusammen. Insbesondere geschieht während des Betriebs einer Ionenquelle mit einer Kammer auf LaB₆-Basis nur eine geringe Ablation und Neuablagerung.
Die hier beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen es Fachleuten auf diese Weise, die Erfindung nachzubilden und zu verwenden, und es wird die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Formen verwirklicht werden, ohne von ihrem Gedanken oder ihren wesentlichen Merkmalen abzuweichen. Die beschriebenen Ausführungsformen sind in allen Hinsichten nur als erläuternd und nicht als einschränkend anzusehen. Der Schutzumfang der Erfindung wird daher durch die anliegenden Ansprüche und nicht durch die vorhergehende Beschreibung angegeben. Alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und des Äquivalenzbereichs der Ansprüche liegen, sollen innerhalb ihres Schutzumfangs liegen.

Claims

Ionenquelle (25), welche aufweist: eine Kammer (3'), die einen inneren Hohlraum für die Ionisation definiert, eine Elektronenstrahlquelle (15) an einem ersten Ende des inneren Hohlraums, einen Einlass (21) zum Einleiten ionisierbaren Gases in die Kammer (3') und einen Bogenschlitz zum Extrahieren von Ionen aus der Kammer (3'), wobei die Kammer (3') eine elektrisch leitende Keramik aufweist, so dass innerhalb der Kammer (3') nur eine geringe oder keine Ablation auftritt.
Ionenquelle (25) nach Anspruch 1, wobei die Kammer (3') zumindest teilweise von einem zweiten Material umhüllt ist; wobei vorzugsweise das zweite Material Graphit aufweist.
Ionenquelle (25) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die elektrisch leitende Keramik eine Hexaboridsubstanz aufweist.
Ionenquelle (25) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die elektrisch leitende Keramik aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Lanthanhexaborid (LaB₆), Calciumhexaborid (CaB₆), Cerhexaborid (CeB₆) und Europiumhexaborid (EuB₆).
Ionenquelle (25) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die elektrisch leitende Keramik Lanthanhexaborid (LaB₆) ist;
Ionenquelle (25) nach Anspruch 5, wobei die Kammer (3') ferner eine zweite Hexaboridsubstanz aufweist; wobei vorzugsweise die zweite Hexaboridsubstanz aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Calciumhexaborid (CaB₆), Cerhexaborid (CeB₆) und Europiumhexaborid (EuB₆).
Ionenquelle (25) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Elektronenstrahlquelle (15) eine Elektronen erzeugende Kathode (15) ist, die eine Substanz aufweist, die aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Wolfram (W), Molybdän (Mo) und Tantal (Ta).
Verfahren zum Dotieren eines Halbleiters, welches folgende Schritte aufweist: Ionisieren eines Gases innerhalb einer Kammer (3') einer Ionenquelle (25), wobei die Kammer (3') eine elektrisch leitende Keramik aufweist, so dass innerhalb der Kammer (3') nur eine geringe oder keine Ablation auftritt, Anordnen eines Targethalbleitermaterials in einem Implantationstargetbereich, Erzeugen eines Ionenstroms mit der Ionenquelle (25), Richten des Ionenstroms auf das Targethalbleitermaterial und Implantieren des Targethalbleiters mit Ionen aus dem Ionenstrom.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Ionenquelle (25) Folgendes aufweist: einen inneren Hohlraum zur Ionisation, der durch die Kammer (3') definiert ist, eine Elektronenstrahlquelle (15) an einem ersten Ende des inneren Hohlraums, einen Einlass (21) zum Einleiten eines ionisierbaren Gases in die Kammer (3') und einen Bogenschlitz zum Extrahieren von Ionen aus der Kammer (3').
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Ionenstrom so erzeugt wird, dass er verhältnismäßig frei von Schwermetallen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die elektrisch leitende Keramik eine Hexaboridsubstanz aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die elektrisch leitende Keramik aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Lanthanhexaborid (LaB₆), Calciumhexaborid (CaB₆), Cerhexaborid (CeB₆) und Europiumhexaborid (EuB₆).
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die elektrisch leitende Keramik Lanthanhexaborid (LaB₆) ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Lanthanhexaborid (LaB₆) in der Kammer (3') den Ionenstrom verstärkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei das Gas ein Halogengas ist; wobei vorzugsweise das Halogengas Germaniumtetrafluorid (GeF₄) ist.
Verfahren zum Erzeugen eines Ionenstrahls, welches folgende Schritte aufweist: Versorgen einer Ionenquelle (25) mit Energie, welche aufweist: eine Kammer (3'), die einen inneren Hohlraum für die Ionisation definiert, eine Elektronenstrahlquelle (15) an einem ersten Ende des inneren Hohlraums, einen Einlass (21) zum Einleiten ionisierbaren Gases in die Kammer (3') und einen Bogenschlitz zum Extrahieren von Ionen aus der Kammer (3'), wobei die Kammer (3') eine elektrisch leitende Keramik aufweist, so dass innerhalb der Kammer (3') nur eine geringe oder keine Ablation auftritt, Einleiten eines Fluor (F) enthaltenden Gases in die Kammer (3') durch den Einlass (21) und Extrahieren von Ionen aus dem Bogenschlitz.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Gas Germaniumtetrafluorid (GeF₄) ist.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei die Kammer (3') zumindest teilweise durch ein zweites Material umhüllt ist; wobei vorzugsweise das zweite Material Graphit aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die elektrisch leitende Keramik eine Hexaboridsubstanz aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die elektrisch leitende Keramik aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Lanthanhexaborid (LaB₆), Calciumhexaborid (CaB₆), Cerhexaborid (CeB₆) und Europiumhexaborid (EuB₆).
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die elektrisch leitende Keramik Lanthanhexaborid (LaB₆) ist.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Kammer (3') ferner eine zweite Hexaboridsubstanz aufweist. wobei vorzugsweise die zweite Hexaboridsubstanz aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Calciumhexaborid (CaB₆), Cerhexaborid (CeB₆) und Europiumhexaborid (EuB₆).
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, wobei die Elektronenstrahlquelle (15) eine Elektronen erzeugende Kathode (15) ist, die eine aus der folgenden Gruppe ausgewählte Substanz aufweist: Wolfram (W), Molybdän (Mo) und Tantal (Ta).