JP2019525381A - アルミニウム原子イオンを生成するための固体ヨウ化アルミニウム(ali3)を用いた注入およびヨウ化アルミニウムとそれに関連付けられた副産物のインサイチュクリーニング - Google Patents
アルミニウム原子イオンを生成するための固体ヨウ化アルミニウム(ali3)を用いた注入およびヨウ化アルミニウムとそれに関連付けられた副産物のインサイチュクリーニング Download PDFInfo
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Abstract
Description
本願は、「アルミニウム原子イオンを生成するための固体ヨウ化アルミニウム(ALI3)を用いた注入およびヨウ化アルミニウムとそれに関連付けられた副産物のインサイチュクリーニング」(IMPLANTATION USING SOLID ALUMINUM IODIDE (ALI3) FOR PRODUCING ATOMICALUMINUM IONS AND IN SITU CLEANING OF ALUMINUM IODIDE AND ASSOCIATEDBY-PRODUCTS)というタイトルが付された米国仮出願No.62/352,673(2016年6月21日出願)の利益を主張する。当該出願の全体の内容は、参照によって本明細書に組み込まれる。
本発明は、典型的にはイオン注入システムに関し、より具体的には、(i)ヨウ化アルミニウムのイオン源材料と、(ii)それに関連付けられた、イオン注入システムをインサイチュクリーニング(in-situ cleaning)するための機構を有するビームラインコンポーネントと、を使用してアルミニウムイオンを注入するためのイオン注入システムに関する。
半導体デバイスの製造において、イオン注入は、半導体および/またはウェハ材料にドーパントを選択的に注入するための物理プロセスである。そのため、注入操作は、ドーパントと半導体材料との間の化学的相互作用に依存しない。イオン注入において、イオン注入器のイオン源から発生するドーパント原子/分子は、イオン化され、加速され、イオンビームを形成するように変換され、分析され、そしてウェハと交わるように走査される。つまりウェハは、イオンビームを通過するように走査される。ドーパントイオンは、ウェハに物理的に衝突し、表面に侵入して、自身のエネルギーに関連する深さで表面内部に留まる。
本開示は、アルミニウム注入のためのイオン注入システムにおけるイオン源の性能を向上させ、かつ、当該イオン源の寿命を増加させるためのシステム、装置、および方法を提供する。そこで、以下では、本発明の一部の態様についての基本的な理解を提供するために、本開示についての簡略的な概要を示す。本概要は、本発明の広範囲に亘る総括ではない。本概要は、本発明の主要な点または重要な要素を特定することを意図しているわけではないし、本発明の範囲を規定することを意図しているわけでもない。本概要の目的は、後述するより詳細な説明の序文として、簡略化された形態によって、本発明の一部のコンセプトを示すことにある。
図1は、本開示の様々な態様に基づくヨウ化アルミニウムイオン源材料を利用した例示的な真空システムのブロック図である。
本開示は、イオン注入システム、および、当該イオン注入システムに関連付けられたイオン源材料を全般的に対象としている。より具体的には、本開示は、1000℃までの種々の温度で、シリコン、シリコンカーバイド、または別の半導体基材(semiconductor substrate)を電気的にドープすることを目的として、アルミニウム原子イオンを生成するためにヨウ化アルミニウム(AlI3)の固体ソース材料を使用する、上記イオン注入システムにおけるコンポーネントを対象としたものである。さらに、本開示は、イオン注入プロセスの使用中および/または使用後に、ヨウ化アルミニウムとその副産物をインサイチュクリーニングする方法を提供する。
Claims (20)
- イオン注入システムのためのイオン源であって、
固体のヨウ化アルミニウムを含む半導体材料ソースと、
前記ヨウ化アルミニウムを気化することで、気体状のヨウ化アルミニウムを規定する固体ソース気化器と、
電源と、
前記気体状のヨウ化アルミニウムからプラズマを形成するアークチャンバと、
前記アークチャンバからイオンビームを引き出す1つ以上の引出電極と、を備えており、
前記電源からのアーク電流は、前記ヨウ化アルミニウムからアルミニウムイオンを解離させ、
前記イオンビームは、アルミニウムイオンによって構成されている、イオン源。 - 前記固体ソース気化器は、前記ヨウ化アルミニウムを気化温度まで加熱する1つ以上の加熱素子を備えている、請求項1に記載のイオン源。
- 前記固体ソース気化器は、前記ヨウ化アルミニウムを約90℃から100℃まで加熱する、請求項1に記載のイオン源。
- 前記ヨウ化アルミニウムは、粉末状、粒状、およびバルク固体状のうちの1つ以上の形態をとっている、請求項1に記載のイオン源。
- 前記1つ以上の引出電極に関連付けられた引出電源をさらに備えており、
前記1つ以上の引出電極は、引出開口を備えており、
前記引出電源からの引出電流は、前記引出開口を介して前記イオンビームを引き出す、請求項1に記載のイオン源。 - 前記アークチャンバを選択的に十分に減圧排気する真空システムをさらに備えている、請求項1に記載のイオン源。
- 前記イオン源に水蒸気を供給する給水機器をさらに備えている、請求項1に記載のイオン源。
- 前記プラズマの形成を補助するために前記アークチャンバに共ガスを供給する共ガスソースをさらに備えている、請求項1に記載のイオン源。
- 前記共ガスは、アルゴンを含んでいる、請求項8に記載のイオン源。
- イオン注入システムであって、
ヨウ化アルミニウムからイオンビームを形成するイオン源と、
前記イオンビームを選択的に輸送するビームラインアセンブリと、
ワークピースにアルミニウムイオンを注入するために前記イオンビームを受け入れるエンドステーションと、を備えている、イオン注入システム。 - 前記イオン源は、
固体のヨウ化アルミニウムを含む半導体材料ソースと、
前記ヨウ化アルミニウムを気化することで、気体状のヨウ化アルミニウムを規定する固体ソース気化器と、
電源と、
前記気体状のヨウ化アルミニウムからプラズマを形成するアークチャンバと、
前記アークチャンバから前記イオンビームを引き出す1つ以上の引出電極と、を備えており、
前記電源からのアーク電流は、前記ヨウ化アルミニウムからアルミニウムイオンを解離させる、請求項10に記載のイオン注入システム。 - 前記ワークピースは、シリコンカーバイドを含んでいる、請求項10に記載のイオン注入システム。
- 前記イオン注入システムに水蒸気を供給する給水機器をさらに備えている、請求項10に記載のイオン注入システム。
- 前記イオン注入システムの1つ以上の部分を十分に減圧排気する真空システムをさらに備えている、請求項10に記載のイオン注入システム。
- 前記ヨウ化アルミニウムは、粉末状、粒状、およびバルク固体状のうちの1つ以上の形態をとっている、請求項10に記載のイオン注入システム。
- ワークピースにアルミニウムイオンを注入するための方法であって、
固体のヨウ化アルミニウムのソース材料を気化することにより、気化したヨウ化アルミニウムのソース材料を規定する工程と、
前記気化したヨウ化アルミニウムのソース材料を、イオン注入システムのイオン源に供給する工程と、
前記イオン源の内部において前記ヨウ化アルミニウムのソース材料をイオン化する工程と、
前記イオン源からアルミニウムイオンを含有するイオンビームを引き出す工程と、
前記ワークピースに向かうように前記イオンビームを導くことにより、前記ワークピースに前記アルミニウムイオンを注入する工程と、を含んでいる方法。 - 前記固体のヨウ化アルミニウムのソース材料は、初期状態では、粉末状、粒状、バルク固体状のうちの1つ以上の形態をとっている、請求項16に記載の方法。
- 前記イオン注入システムの1つ以上の内部コンポーネント上に、残留ヨウ化アルミニウムおよびヨウ化水素酸のうちの1つ以上を形成する工程と、
前記イオン注入システムの前記1つ以上の内部コンポーネント上から、前記残留ヨウ化アルミニウムおよび前記ヨウ化水素酸のうちの1つ以上を洗浄する工程と、をさらに含んでいる、請求項16に記載の方法。 - 前記残留ヨウ化アルミニウムおよび前記ヨウ化水素酸のうちの1つ以上を洗浄する工程は、
前記イオン注入システムの前記内部コンポーネントに水蒸気を供給する工程と、
前記イオン注入システムを減圧排気することにより、前記水蒸気と前記残留ヨウ化アルミニウムと前記ヨウ化水素酸とを十分に除去する工程とを含んでいる、請求項18に記載の方法。 - 前記イオン注入システムの前記内部コンポーネントに水蒸気を供給する工程は、
前記イオン注入システムの前記内部コンポーネントに、大気および気化した水のうちの1つ以上を供給する工程を含んでいる、請求項19に記載の方法。
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