JP5775551B2 - イオン注入プロセスにおいて同位体的に富化されたレベルのドーパントガス組成物を用いる方法 - Google Patents
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Description
Je=AT2exp(−φ//kT)・・・・・(1)
[式中、Je=アンペア/cm2の単位を有する電子放出電流密度;
A=定数(120アンペア/cm2/K2);
T=Kの単位を有する陰極の温度;
φ=eVの単位を有する陰極仕事関数;および
k=ボルツマン定数(11,600eV/K)]。
前記方程式は、陰極から生じ、放出され得る電子の数(すなわち、放出電流密度)が、源フィラメントによって加熱される陰極の温度に直接的に関連することを示す。陰極の温度を降下させることによって、先に示したようにより少数の電子が生じ、これは、陰極からの生じた電子との相互作用および衝突から生じるより少数の全富化ドーパントガスイオンに移動する。このように、本発明は、源フィラメントの電力レベルおよび温度の低下が、対応するあまり富化されていないまたは非富化ドーパントガスで生じたのと比較して同一のビーム電流を維持するようにより少数のドーパントガスイオンを生じさせることを認識している。
Claims (20)
- イオン源の安定性を維持するのに十分な流量で富化ドーパントガスを導入し、ここで、前記富化ドーパントガスは、その中に、天然存在量レベルの90%以上の同位体の富化レベルを有し、
前記富化ドーパントガスに対応するドーパントガスとして前記富化ドーパントガスよりも富化の少ないまたは非富化のドーパントガスが用いられるときの前記流量で導入するために前記イオン源に入力される全電力レベルと比較して、低下した全電力レベルで前記イオン源を操作し、次いで、
前記富化ドーパントガスをイオン化して、前記流量で、富化ドーパントガスよりも富化の少ないまたは非富化の前記ドーパントガスを用いて生じるビーム電流を発生させ、かつそれを維持する、
ことを含む、富化ドーパントガスを用いる方法。 - 前記流量で、富化の少ないまたは非富化の前記ドーパントガスが用いられるときの前記イオン源の操作温度と比較して低下した温度で前記イオン源を操作し、次いで、
アーク電圧、アーク放電によって生じるバイアス電圧、フィラメント電力またはその組合せを低下させることによって、前記低下した全電力レベルで操作する、
ことを更に含む、請求項1に記載の方法。 - 1sccmと等しい、またはそれよりも大きな流量において前記富化ドーパントガスを導入することによって前記イオン源の安定性を維持することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記富化ドーパントガスが、 72 Geが少なくとも55%の富化レベルの 72 GeF 4 を含む、請求項3に記載の方法。
- 5sccmにおける、またはそれ未満の流量を維持することによって再結合反応を回避する工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 低下した全電力レベルで操作する前記工程が、制御された量で富化ドーパントガスのイオン化効率を降下させて、富化の少ないまたは非富化の前記ドーパントガスによって維持されるイオンビーム電流と同一のイオンビーム電流を維持することを含む、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも75%の富化の 72 Geを含む富化 72 GeF 4 ドーパントガスで前記イオン源を操作し、
前記流量で、前記富化 72 GeF 4 ドーパントガスに対応するドーパントガスとして、前記富化 72 GeF 4 ドーパントガスよりも富化の少ないまたは非富化の 72 GeF 4 ドーパントガスが用いられるときの操作温度と比較して低下した温度で前記イオン源を操作し、ここで、前記イオン源として用いられるイオン源チャンバーの壁の温度は400℃〜900℃の範囲であり、次いで、
前記イオン源チャンバー内のフィラメントおよび陰極の間のバイアス電圧を低下させる、
工程を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 低下した全電力レベルで操作する前記工程が、前記イオン源において、プラズマのイオン化効率を降下させるように低下されたアーク電圧で操作することによって行われる、請求項1に記載の方法。
- 1〜5sccmの範囲の流量で富化ドーパントガスを導入し、ここで、前記富化ドーパントガスは、 72 Geの同位体が55%よりも大きい富化レベルを有する 72 GeF 4 からなり、
前記富化 72 GeF 4 ドーパントガスに対応するドーパントガスとして前記富化 72 GeF 4 ドーパントガスよりも富化の少ないまたは非富化の 72 GeF 4 ドーパントガスが用いられるときの前記流量で導入するためにイオン源に入力される全電力レベルと比較して、低下した全電力レベルでイオン源を操作し、
前記流量で、富化の少ないまたは非富化の前記 72 GeF 4 ドーパントガスが用いられるときのイオン源の操作温度と比較して、前記イオン源を低下した温度で操作し;次いで、
前記 72 GeF 4 ドーパントガスをイオン化して、前記流量で、富化の少ないまたは非富化の前記 72 GeF 4 を用いて生じるビーム電流を維持する、
ことを含む、富化ドーパントガスを用いる方法。 - 前記イオン源を操作することを更に含み、それにより、前記イオン源として用いられるイオン源チャンバーの壁は、前記イオン源のフィラメントおよび陰極の間のバイアス電圧を低下させることによって、前記流量で、富化の少ないまたは非富化の前記 72 GeF 4 と比較して、400℃〜900℃の範囲の低下した温度を有する、請求項9に記載の方法。
- 低下した全電力レベルで操作する前記工程が、前記富化 72 GeF 4 ドーパントガスに対応するドーパントガスとして富化の少ないまたは非富化の前記 72 GeF 4 ドーパントガスが用いられるときの前記操作と比較して、より低いアーク電圧、より低いバイアス電圧でアーク放電によって生じるバイアス電圧、より低いフィラメント電力、またはその組合せで操作することによって行われる、請求項9に記載の方法。
- 前記富化ドーパントガスが、 72 Ge同位体が75%以上の高度に富化されたレベルを有する 72 GeF 4 からなる、請求項9に記載の方法。
- ウエハに注入すべき原子種を有するドーパントガスを選択し、
その中に天然存在量レベルを超える少なくとも90%に富化されるように前記原子種の質量同位体を選択し、
亜大気圧の貯蔵および送達容器中に前記ドーパントガスの富化質量同位体を供し、
イオン源の安定性を維持するのに十分な流量にて前記ドーパントガスの富化質量同位体を導入し、
前記の同位体的に富化されたドーパントガスに対応するドーパントガスとして前記の同位体的に富化されたドーパントガスよりも富化の少ないまたは非富化のドーパントガスが用いられるときの前記流量で導入するために前記イオン源に入力される全電力レベルと比較して、低下した全電力レベルで前記イオン源を操作し、次いで、
前記ドーパントガスのうちの富化された質量同位体をイオン化して、前記流量で、富化の少ないまたは非富化の前記ドーパントガスを用いて生じるビーム電流を維持する、
工程を含む、イオン注入プロセス用の高度に同位体的に富化されたドーパントガスを用いる方法。 - 前記流量が、再結合反応が起こる上限を超えない、請求項13に記載の方法。
- 前記イオン源が、前記流量で、富化の少ないまたは非富化の前記ドーパントガスと比較して低下した温度で操作される、請求項13に記載の方法。
- 前記富化ドーパントガスが、 72 Geの富化を55〜60%で有する 72 GeF 4 である、請求項13に記載の方法。
- 前記富化ドーパントガスが、 72 Geの富化を55〜70%で有する 72 GeF 4 であって、前記低下した全電力レベルが、1〜3sccmの流量において、それよりも富化の少ないまたは非富化の 72 GeF 4 ドーパントガスを用いる前記イオン源に入力される全電力レベルと比較して5〜20%だけ低下している、請求項13に記載の方法。
- 前記富化ドーパントガスが、 72 Geの富化レベルが70〜80%の範囲の 72 GeF 4 であり、それよりも富化の少ないまたは非富化の 72 GeF 4 ドーパントガスを用いる前記イオン源に入力される全電力レベルよりも20〜30%低い、請求項13に記載の方法。
- 前記富化ドーパントガスが、 72 Geの富化レベルが58%以上の 72 GeF 4 であり、低下したフィラメント電力レベルが200〜500Wの範囲にあり、前記チャンバー壁が400℃〜900℃の範囲の低下した温度を有し、および前記流量が1sccm〜3sccmの範囲にある、請求項13に記載の方法。
- 富化の少ないまたは非富化の前記ドーパントガスを用いる前記イオン源に入力される全電力レベルと比較して全電力レベルを低下させるようにフィラメントに対して入力される電力およびアーク放電によるバイアスを維持しつつ、イオン源のチャンバーにおいて、低アーク電圧で操作することを更に含む、請求項19に記載の方法。
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