KR20080089644A - 이온들을 주입하는 방법 및 그것을 위한 이온 소스들 - Google Patents
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Abstract
C2B10H12로부터 C2B10Hx 이온들을 발생시키고 상기 C2B10Hx 이온들을 재료에 주입하는 것을 포함하는 이온 주입 방법이 개시된다. 몇몇 실시예들에 있어서, C2B10Hx 이온들의 분자량은 100 amu를 초과한다. 다른 실시예들에 있어서, C2B10Hx 이온들의 분자량은 약 132 내지 144 amu 또는 약 136 내지 138 amu 이다. 또한, 챔버를 정의하는 챔버 하우징 및 상기 챔버 내로 C2B10H12를 도입하도록 구성된 소스 공급가스 서플라이를 포함하고, 상기 챔버 내에서 상기 소스 공급가스를 C2B10Hx 이온들로 이온화하도록 구성된 이온 소스가 개시된다.
Description
(관련 출원의 상호 참조)
본 특허 출원은 "이온들을 주입하는 방법 및 그것을 위한 이온 소스들"이라는 명칭으로 2006년 1월 28일에 출원된 미국 출원 번호 제11/342,183호의 부분 계속 출원이다.
본 발명은 일반적으로는 이온 주입에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보론계 소스 공급 가스를 사용하는 이온 소스들 및 그것과 관련된 방법들에 관한 것이다.
이온 주입(ion implantation)은 반도체 웨이퍼와 같은 재료 내로 도펀트들(dopants)을 도입하기 위한 통상적인 기술이다. 도펀트들은 재료 내에 주입되어 원하는 도전성의 영역들을 형성할 수 있다. 이러한 주입된 영역들은 최종 소자들(예컨대, 반도체 소자들)에서 활성 영역들을 형성할 수 있다. 전형적으로, 이온 주입 동안, 소스 공급 가스는 이온 소스에서 이온화된다. 이온들은 상기 소스로부터 방출되고 선택된 에너지로 가속되어 이온빔을 형성할 수 있다. 상기 빔은 재료의 표면에 인도되어 충돌하는 이온들은 상기 재료의 벌크(bulk) 내로 침투하여 상기 재료의 도전성을 증가시키는 도펀트로 작용한다.
통상적인 이온 소스들은 특정 주입 조건들 하에 제한 요소들을 가질 수 있다. 예를 들면, 통상적인 이온 소스들은 매우 얇은(ultra-shallow) 접합 깊이(junction depths)를 갖는 주입 영역들을 형성하는 주입 공정들에 사용될 수 있는 낮은 빔 전류 및/또는 낮은 추출 에너지들에서 비효율적으로 동작할 수 있다. 그 결과, 요구되는 주입 도즈(dose)를 얻기 위해 긴 주입 시간이 요구될 수 있으며, 따라서 생산성이 역으로 영향받는다.
이온 주입 방법들 및 그것을 위한 이온 소스들이 제공된다.
일 태양에 있어서, 이온들을 주입하는 방법이 제공된다. 이 방법은 C2B10H12로부터 C2B10Hx 이온들을 생성하고 상기 C2B10Hx 이온들을 재료 내에 주입하는 것을 포함한다.
또 다른 태양에 있어서, 이온 소스가 제공된다. 상기 이온 소스는 챔버를 정의하는 챔버 하우징 및 상기 챔버 내로 C2B10H12를 도입하도록 구성된 소스 공급 가스 서플라이(source feed gas supply)를 포함하고, 상기 이온 소스는 상기 챔버 내에서 상기 소스 공급가스를 C2B10Hx 이온들로 이온화하도록 구성된다.
본 발명의 다른 태양들, 실시예들 및 특징들이 첨부된 도면들과 함께 고려될 때 본 발명의 다음의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다. 첨부된 도면들은 개략적이며 축척에 맞게 도시되도록 의도되지 않는다. 도면들에 있어서, 다양한 도면들에 예시된 동일 또는 거의 유사한 부품들은 단일의 숫자 또는 기호에 의해 표현된다. 간단하게 하기 위해, 모든 도면에서 모든 부품들이 라벨링되지는 않는다. 본 기술 분야에서 통상의 기술을 갖는 자들이 본 발명을 이해하도록 하기 위한 예시가 필요하지 않은 곳에서는 본 발명의 각 실시예의 모든 부품들이 도시되어 있지는 않다. 참고문헌으로 여기에 포함된 모든 특허 출원들 및 특허들은 전적으로 참고문헌으로 포함된다. 상호 저촉되는 경우, 정의들을 포함하는 본 명세서가 우선할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 주입 시스템을 예시한다.
도 2는 본 발명에서 일 실시예에 따른 이온 소스를 예시한다.
도 3은 이온 주입에서의 사용을 위한 카르보란(carborane)에 대한 최적 질량 스펙트럼의 플롯이다.
이온 주입 방법들 및 그것을 위해 사용되는 이온 소스들이 제공된다. 이 방법은 다중 원소들을 포함하는 소스 공급가스(feed gas)로부터 이온들을 생성하는 것을 포함한다. 예를 들어, 상기 소스 공급가스는 보론 및 적어도 두 개의 다른 원소들을 포함할 수 있다. 아래에 더 설명되듯이, 이러한 소스 공급가스들의 사용은 매우 얇은(ultra-shallow) 접합 깊이(junction depths)를 갖는 주입 영역들을 형성할 때 더 높은 주입 에너지 및 빔 전류의 사용을 가능하게 하는 것을 포함하여 특정의 통상적인 공정들에 대해 많은 장점들을 도출할 수 있다. 또한, 특정 실시예들에 있어서, 상기 소스 공급가스의 구성은, 상대적으로 높은 온도들(예컨대, 350℃ 이상)에서 열적으로 안정하도록 선택될 수 있는데, 이는 이러한 온도들을 발생시키는 많은 종래의 이온 소스들(예컨대, 간접 가열 캐소드, 베르나스(Bernas))에서 이러한 가스들의 사용을 허용한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이온 주입 시스템(10)을 예시한다. 이 시스템은 시스템을 통해 수송되어 웨이퍼(16)에 충돌하는 이온빔(14)을 발생시키는 이온빔 소스(12)를 포함한다. 이온빔 소스는 소스 공급가스 서플라이(17)를 포함한다. 상기 소스 공급가스 서플라이는 소스 공급 재료로부터 소스 공급 가스를 발생시킬 수 있으며, 아래에서 더 설명된다. 상기 서플라이로부터의 소스 공급가스는 상기 이온빔 소스로 도입되고 이온화되어 이온 종들을 발생시킨다. 아래에서 서 설명되듯이, 소스 공급가스는 본 발명의 특정 실시예들에 따라 보론 및 적어도 두 개의 다른 원소들(예컨대, XaBbYc)을 포함한다. 도 1에 나타낸 예시적인 실시예에 있어서, 인출 전극(extraction electrode, 18)이 상기 소스로부터 이온빔을 인출하기 위해 이온빔 소스와 결합된다. 추출전극(suppression electrode, 20)이 또한 상기 이온 소스와 결합될 수 있다.
주입 시스템은 빔에서 불필요한 종들(species)을 제거하는 소스 필터(23)를 더 포함한다. 소스 필터의 하류에, 상기 시스템은 빔 내의 이온들이 요구되는 에너지로 가속/감속되는 가속/감속 컬럼(24)과 쌍극자 분석 마그넷(dipole analyzing magnet, 28)과 분해 구경(resolving aperture, 30)을 이용하여 이온빔으로부터 에너지 및 질량 오염들을 제거할 수 있는 질량 분석기(26)를 포함한다. 스캐너(32)가 질량 분석기의 하류에 위치될 수 있으며 웨이퍼를 가로질러 이온빔을 주사하도록 설계된다. 상기 시스템은 평행한 이온 궤적을 갖는 주사 빔을 생성하도록 이온들을 편향시키기 위한 각도 보정 마그넷(34)을 포함한다.
주입 동안, 주사 빔이 공정 챔버(38) 내의 플래튼(platen, 36) 상에 유지되고 있는 웨이퍼의 표면에 충돌한다. 일반적으로, 이온빔에 의해 통과되는 전 경로는 주입 동안 진공 상태하에 있다. 주입 공정은 요구되는 도펀트 농도 및 접합 깊이를 갖는 영역들이 웨이퍼에 형성될 때까지 계속된다.
본 발명의 특징들은 임의의 적합한 이온 주입 시스템 또는 방법과 함께 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 도 1에 예시된 시스템은 변형들을 포함할 수 있다. 몇몇 경우에서, 상기 시스템은 예시된 것들에 추가적인 구성부품들을 포함할 수 있다. 다른 경우에, 시스템들은 예시된 구성부품들 모두를 포함하지 않을 수 있다. 적합한 시스템들은 리본 빔 아키텍처(ribbon beam architecture), 주사 빔 아키텍처 또는 스폿 빔 아키텍처를 갖는 주입기들(예컨대, 이온빔이 고정되고 웨이퍼가 고정빔을 가로질러 주사되는 시스템들)을 포함한다. 예를 들어, 적합한 주입기들은 미국 특허 번호 제4,922,106호, 제5,350,926호 및 제6,313,475호에 설명되어 있다.
비록 몇몇 실시예들에 있어서 매우 얇은(ultra-shallow) 접합 깊이(예컨대, 25 나노미터 미만)를 형성하는 방법들에서 본 발명의 이온 소스들을 사용하는 것이 바람직할 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 시스템들 및 방법들은 특히 반도체 재료들(예컨대, 실리콘, 실리콘-온-인슐레이터, 실리콘 게르마늄, III-V 화합물, 탄화실리콘)뿐만 아니라 인슐레이터(예컨대, 이산화실리콘) 및 폴리머와 같은 다른 재료를 포함하는 다양한 재료들에 이온들을 주입하기 위해 사용될 수 있으나, 이들 재료에 한정되는 것은 아니다.
위에서 설명된 바와 같이, 소스 공급가스 서플라이(17)는 소스 공급가스를 이온빔 소스에 도입한다. 상기 소스 공급가스는 보론 및 적어도 두 개의 추가적인 원소들(즉, 보론과 다르며 서로 다른 원소들)을 포함할 수 있다. 일반적으로, 상기 소스 가스의 추가적인(즉, 보론이 아닌) 원소들은 특히 탄소, 수소, 질소, 인, 비소, 안티몬, 실리콘, 주석 및 게르마늄을 포함하는 적합한 원소이면 어느 것이든 될 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 소스 가스가 보론, 수소 및 탄소를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 소스 가스는 또한 두 개 이상의 추가적인 원소들을 포함할 수 있다.
일반적으로, 소스 공급가스는 임의의 적합한 화학 구조를 가질 수 있으며, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 소스 공급가스는 일반식 XBY로 표현될 수 있는데, 여기서 B는 보론을 나타내고, X 및 Y는 각각 적어도 하나의 다른 원소를 나타낸다. 몇몇 경우에, X 및/또는 Y는 단일의 원소들(예컨대, X=C, Y=H)을 나타낼 수 있으며; 다른 경우에, X 및/또는 Y는 하나보다 많은 원소들(예컨대, X=NH4, NH3, CH3)을 나타낼 수 있다. 또한, 소스 공급가스 XBY는 예를 들어 BXY(예컨대, B3N3H6) 또는 XYB와 같이 순서를 다르게 하여 동일한 원소들을 포함할 수 있는 다른 동등한 화학식들로 표현될 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 소스 공급가 스는 XaBbYc로 표현될 수 있는데, 여기서 a>0, b>0 및 c>0 이다. 여기에서 각 화학식에 있어서 a, b 및 c는 0보다 크다. 몇몇의 경우에, 위에 기재된 식에서 Y는 적어도 수소를 표현하는 것이 바람직할 수 있다(예컨대, 소스 공급가스가 XaBbHc를 포함). 몇몇 실시예들에 있어서, X 및/또는 B 자리들에서 수소를 치환하는 다른 원소들 또는 원소들의 그룹들(예컨대, CH3)을 포함하는 XaBbHc의 유도체들이 사용될 수 있다. 상기 치환체들은 임의의 적합한 무기 또는 유기 종들일 수 있다.
몇몇 경우에, 위에 기재된 식에서 X는 적어도 탄소를 표현할 수 있다(예컨대, 소스 공급가스가 CaBbHc를 포함). 몇몇 실시예들에 있어서, C 및/또는 B 자리들에서 수소를 치환하는 다른 원소들 또는 원소들의 그룹들을 포함하는 CaBbHc의 유도체들이 사용될 수 있다. 상기 치환체들은 임의의 적합한 무기 또는 유기 종들일 수 있다. 몇몇 경우에, 소스 공급가스가 C2B10H12를 포함하는 것이 바람직하다.
다른 실시예들에 있어서, 위에 기재된 식들에서 X는 N, P, As, Sb, Si, Ge 또는 Sn 중 하나 이상일 수 있다. 예를 들어, 소스 공급가스는 NaBbYc(예컨대, NaB10H12 또는 B3N3H6), NaBbHc, PaBbHc, AsaBbHc, SbaBbHc, SiaBbHc, GeaBbHc 및 SnaBbHc를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 다른 원소들 또는 원소들의 군들이 X 및/또는 B 자리들에서 수소를 치환할 수 있다.
X 및 Y는 전형적으로 재료에 과도하게 불만족스러운 특성들을 부여하는 종들을 도입하지 않도록 선택되는데, 이 종들은, 예를 들면, 소자 성능을 악화시킨다. 이러한 종들은 특히 나트륨, 철 및 금을 포함할 수 있다.
상기 소스 공급가스는 이온화되어 다양한 이온 종들을 형성할 수 있다. 상기 이온 종들은 소스 공급가스와 동일 또는 유사한 보론 함량을 포함할 수 있다. 상기 이온 종들은 또한 상기 소스 공급가스 내에 존재하는 추가적인 원소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, XaBbYc(예컨대, XaBbHc)를 포함하는 소스 공급가스는 이온화되어 XaBbYc -1(예컨대, XaBbHc -1) 또는 XaBbYc +1(예컨대, XaBbHc +1)을 형성할 수 있다. 소스 공급가스가 C2B10H12를 포함할 때, 생성된 몇몇 이온 종들은 예컨대 (C2B10H12)+ 또는 (C2B10H12)-를 포함한다. C2B10H12의 몇몇 다른 이온 종들은, 예컨대 (C2B10H5)+와 같은 C2B10H12에서 유도된 종들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 이온 종들은 보론 및 단지 하나의 원소(예컨대, Y)만을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 본 발명의 시스템들은 이온빔 및 그에 따른 주입을 위해 생성된 것들에서 요구되는 이온 종들을 선택하기 위한 기구(mechanisms)를 포함한다.
소스 공급가스는 상대적으로 높은 분자량(들)을 갖는 이온들의 형성을 이끌어낼 수 있는 상대적으로 높은 분자량을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 이온화 조건들을 적절하게 선택함으로써 요구되는 분자량을 갖는 이온들을 생성하는 것이 가능할 수 있다. 이온의 주입 깊이는 주입 에너지 및 분자량에 의존한다. 이온의 분자량 증가는 동일한 주입 깊이를 달성하기 위해 더 높은 주입 에너지들의 사용을 허용한다. 따라서, 상대적으로 높은 분자량을 갖는 소스 공급가스들을 사용하면 바람직한 효율 수준에서 작동을 허용하는 충분히 높은 주입 에너지들로 매우 얇은 접합 깊이들(예컨대, 25nm 미만)을 형성할 수 있다. 예를 들어, (C2B10H11)+ 을 포함하는 이온 종들이 주입될 때, 상대적으로 높은 주입 에너지(예컨대, 14.5keV)가 사용될 수 있다. 이 실시예에 있어서, ((C2B10H11)+가 145 amu의 중량을 갖도록 모든 보론 원자들이 11B로 존재하는 경우에) 등가의 보론 주입 에너지는 약 1keV이다. 몇몇 경우에, 5keV 미만의 등가의 보론 주입 에너지들을 사용하는 것이 바람직하고; 몇몇 경우에는, 1keV 미만의 등가의 보론 주입 에너지들을 사용하는 것이 바람직하다.
소스 공급가스(및 주입되는 이온 종들)의 분자량은 조성 내 원자들의 수 및 유형에 의해 결정된다. 몇몇 경우에, 위에 기재된 식에서 b가 2보다 큰 것이 바람직하고; 또는 8보다 큰 것이 더 바람직하다. 몇몇 경우에, 위에 기재된 식들에서 c가 2보다 큰 것이 바람직하고; 또는 8보다 큰 것이 더 바람직하다. 몇몇 실시예들에 있어서, 소스 공급가스(및 주입되는 이온 종들)의 분자량이 50 amu보다 큰 것; 또는 몇몇 경우에 100 amu보다 큰 것(예컨대, 약 120 amu)이 바람직하다.
위에 기재된 소스 공급가스 조성들은 크기가 같은 다른 형태로 존재할 수 있다. 즉, 상기 가스들은 동일한 화학식을 가지나 다른 화학 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, C2B10H12를 포함하는 소스 공급가스는 오소-(ortho-), 메타-(meta-), 또 는 파라-카르보란(para-carborane) 형태로 존재할 수 있다. 또한, 상기 소스 공급가스는 다른 유도체 형태로 존재할 수 있다.
또한, 보론(또는 임의의 다른 원소)은 소스 공급가스 내에 자연적으로 발생하는 형태(예컨대, 11B-80%, 10B-20%)를 포함하는 임의의 적합한 동위 원소로 존재할 수 있다. 예를 들어, 보론은 원자량 11(즉, 11B) 또는 원자량 10(즉, 10B)으로 존재할 수 있다. 몇몇 경우에, 소스 공급가스 내의 거의 모든 보론은 단일의 동위 원소 10B 또는 11B일 수 있다. 본 발명은 이에 한정되지는 않는다.
몇몇 경우에, 상기 소스 공급가스는 상대적으로 높은 해리 온도(decomposition temperature)를 갖는다. 해리 온도는 부분적으로 화학 구조의 안정성에 의해 결정된다. 소스 공급가스의 조성 및 구조는 상대적으로 높은 온도(예컨대, 350℃ 이상)에서 열적 안정성을 제공하도록 선택될 수 있는데, 이는 이러한 온도들을 발생시키는 많은 종래의 이온 소스들(예컨대, 간접 가열 캐소드, 베르나스(Bernas)) 내에서 이러한 가스들의 사용을 허용한다. 예를 들어, 소스 공급가스의 해리 온도는 350℃보다 높을 수 있고; 몇몇 경우에, 500℃보다 높을 수 있으며; 몇몇 경우에, 750℃보다 높을 수 있다. 특히, 보론 및 적어도 두 개의 추가적인 원소들을 포함하는 소스 공급가스들은 상대적으로 높은 온도(예컨대, 350℃ 이상)가 사용되는 종래의 이온 소스들에서의 사용에 적합할 수 있다. 그러나 상기 해리 온도는 사용되는 특정 소스 공급가스에 의존하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
몇몇 경우에, 이온 소스에 공급되는 소스 공급가스 서플라이는 소스 공급 재 료로부터 직접 생성된다. 이들 경우에, 소스 공급가스는 임의의 적합한 방식으로 생성될 수 있다. 몇몇 경우에, 소스 공급재료는 고체 및 예를 들면 분말 형태일 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 소스 공급재료는 액체이다. 소스 공급가스는 보론 및 적어도 두 개의 추가적인 원소들을 포함하는 재료의 승화 및/또는 기화를 통해 생성될 수 있다. 또한, 소스 공급가스는 통상적으로 기체 형태로 이용할 수 있으며 분리된 생성 단계의 필요없이 이온 소스에 직접 공급될 수 있다. 소스 공급가스가 생성 및/또는 공급되는 방식은 부분적으로 소스 공급가스의 조성에 의존한다.
몇몇 실시예들에 있어서, 소스 공급재료는 위에 기재된 임의의 조성들을 포함하여 보론 및 적어도 두 개의 추가적인 원소들을 포함한다. 이들 실시예들 중 몇몇에 있어서, 소스 공급재료에서 생성된 소스 공급가스는 또한 보론 및 적어도 두 개의 추가적인 원소들(예컨대, Y가 수소가 아닌 XBY)을 포함한다. 소스 공급 가스가 보론 및 단일의 원소를 포함하는 실시예들에 있어서, 생성된 이온 종들은 또한 보론 및 단일의 원소(예컨대, Y)만을 포함할 수 있으며, 여기서 Y는 수소가 아니다.
몇몇 실시예들에 있어서, 보론 및 적어도 두 개의 추가적인 원소들을 포함하는 소스 공급가스는 단일의 기체 화합물이다. 즉, 소스 공급가스는 단일의 기체 조성으로 제공된다. 다른 실시예들에 있어서, 소스 공급가스는 하나보다 더 많은 가스 유형의 혼합물일 수 있는데, 이것은 보론 및 적어도 두 개의 추가적인 원소들의 소스 공급 가스 조성을 제공한다. 상기 하나보다 더 많은 가스 유형은 이온 소스 또는 이온 소스 챔버의 내부로 들어가기 전에 혼합될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온빔 소스(12)를 예시한다. 그렇지만, 본 발명은 도 2에 도시된 이온빔 소스의 유형에 한정되지 않는다. 다른 이온빔 소스들이 아래에서 더 설명되듯이 적합할 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 소스는 챔버(52)를 정의하는 챔버 하우징(50) 및 이온들이 인출되는 인출 구멍(53)을 포함한다. 캐소드(54)가 챔버 내에 위치한다. 도시된 바와 같이, 필라멘트(56)가 캐소드 근처에 아크 챔버(arc chamber) 바깥에 위치한다. 필라멘트 파워 서플라이(62)는 필라멘트에 연결된 출력 단자들을 갖는다. 필라멘트 파워 서플라이는 필라멘트를 가열하고, 이는 다시 필라멘트로부터 방출되는 전자들을 발생시킨다. 이들 전자들은 바이어스 파워 서플라이(60)에 의해 캐소드로 가속되는데, 바이어스 파워 서플라이는 캐소드에 연결된 양의 단자와 필라멘트에 연결된 음의 단자를 갖는다. 상기 전자들은 캐소드를 가열하고 이는 이어서 캐소드에 의한 전자들의 방출을 초래한다. 따라서 이러한 일반적인 구성을 갖는 이온빔 소스들은 "간접 가열 캐소드"(IHC) 이온 소스로 알려져 있다. 아크 파워 서플라이(58)는 챔버 하우징에 연결된 양의 단자와 캐소드에 연결된 음의 단자를 갖는다. 상기 파워 서플라이는 캐소드에 의해 방출된 전자들을 챔버 내에 생성된 플라즈마 내로 가속시킨다. 상기 예시적인 실시예에 있어서, 리플렉터(64)가 챔버 내에서 캐소드의 반대편 끝에 위치하고 있다. 리플렉터는 캐소드에 의해 방출된 전자들을, 예컨대 챔버 내의 플라즈마를 향해 반사할 수 있다. 몇몇 경우에, 리플렉터는 리플렉터에 음전하를 제공하는 전압 서플라이에 연결될 수 있고; 또는 리플렉터는 전압 서플라이에 연결되지 않고 전자들의 흡수에 의해 음으로 대전될 수 있다.
많은 실시예들에 있어서, 소스 마그넷(도시하지 않음)이 챔버 내에 자기장을 생성한다. 전형적으로, 소스 마그넷은 챔버의 대향하는 끝단들에 극들(poles)을 포함한다. 자기장은 캐소드에 의해 방출되는 전자들과 챔버 내의 플라즈마 사이의 상호작용을 증가시킨다.
서플라이(17)로부터 소스 공급가스가 챔버 내로 도입된다. 챔버 내의 플라즈마는 소스 공급가스를 이온화하여 이온 종들을 형성한다. 위에 기재된 바와 같이 소스 공급가스의 조성에 의존하는 다양한 이온 종들이 생성될 수 있으며, 요구되는 이온 종들이 이온빔 및 뒤의 주입을 위해 선택될 수 있다.
다른 이온 소스 구성들이 본 발명의 방법들과 관련하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 베르나스(Bernas) 이온 소스들이 사용될 수 있다. 또한, 마이크로파 또는 RF 에너지를 이용하여 플라즈마를 발생시키는 이온 소스들이 사용될 수 있다. 위에 기재된 바와 같이, 특정 실시예들의 하나의 장점은 소스 공급가스의 해리 없이 상대적으로 높은 온도들(예를 들면, 350℃ 이상)을 발생시키는 이온 소스들 내에서 소스 공급가스를 사용하는 능력이다. 그러나 몇몇 실시예들에 있어서, 상대적으로 낮은 온도들에서 작동하는 이온 소스들을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 전자 빔들을 사용함으로써 소스 공급가스를 이온화하도록 "콜드 월"(cold wall) 이온 소스들이 사용될 수 있다. 이러한 이온 소스들은 미국 특허 제6,686,595호에 설명되어 있으며, 여기에서 참고문헌으로 포함된다.
도 2에 예시된 이온 소스는 본 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자들에게 알려진 바와 같은 다양한 변형들을 포함할 수 있다.
도 3은 이온 주입에 사용하기 위한 카르보란에 대한 최적 질량 스펙트럼의 플롯이다. 도 3은 정규화되어 있고 최적 카르보란 소스 공급가스와 최적화되지 않은 카르보란 소스 공급가스에 대한 인출된 카르보란 이온들의 분자량에 따른 빔 전류를 대비한다. 웨이퍼로 주입하기 위한 카르보란의 최적 분자량은 바람직하게 132와 144 amu 사이에 있고, 더 바람직하게는 136-138 amu 이다. 최적화된 카르보란 소스 공급가스는 최적화되지 않은 카르보란 소스 공급가스만큼 이온화 공정 동안 해리되지 않을 수 있다.
도 3에 보이듯이, 최적 카르보란 소스 공급가스("최적 빔 스펙트럼"으로 예시됨)는 최적화되지 않은 카르보란 소스 공급가스("해리된(broken-up) 빔 스펙트럼"으로 예시됨)보다 빔 전류가 더 크다. 이 최적화되지 않은 카르보란 소스 공급가스는 이온화 동안 적어도 약간의 해리를 포함한다. 실험에서 최적 카르보란 소스 공급가스는 최적화되지 않은 카르보란 소스 공급가스에 비해 측정된 빔 전류가 두 배만큼 많은 것으로 나타났다. 이온화 공정 동안의 해리에 기인하여, 132 amu 미만의 분자량들에서 측정된 빔 전류는 최적화된 카르보란 소스 공급가스보다 최적화되지 않은 카르보란 소스 공급가스의 경우에 실질적으로 더 높았다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예의 몇 가지 태양들을 설명했으므로, 다양한 변경, 변형들 및 개선들이 본 기술분야에서 숙련된 자들에게 쉽게 발생할 것이다. 이러한 변경, 변형 및 개선들은 본 개시의 일부가 되도록 의도되며 본 발명의 사상 및 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 따라서 앞의 설명 및 도면은 단지 예일 뿐이 다.
Claims (15)
- C2B10H12로부터 C2B10Hx 이온들을 발생시키고; 및상기 C2B10Hx 이온들을 재료에 주입하는 것을 포함하는 이온 주입 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 C2B10H12는 적어도 500℃의 해리 온도를 갖는 이온 주입 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 C2B10H12는 적어도 750℃의 해리 온도를 갖는 이온 주입 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 C2B10Hx 이온들의 분자량은 100 amu를 초과하는 이온 주입 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 C2B10Hx 이온들은 약 132와 144 amu 사이의 질량들의 단일 범위로 본질적으로 이루어진 질량 스펙트럼을 갖고, 상기 질량 스펙트럼은 첨부된 도면들 중 도 3인 이온 주입 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 C2B10Hx 이온들의 분자량은 약 132 내지 144 amu인 이온 주입 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 C2B10Hx 이온들의 분자량은 약 136 내지 138 amu인 이온 주입 방법.
- 챔버를 정의하는 챔버 하우징; 및상기 챔버 내로 C2B10H12를 도입하도록 구성된 소스 공급가스 서플라이를 포함하고, 상기 챔버 내에서 상기 소스 공급가스를 C2B10Hx 이온들로 이온화하도록 구성된 이온 소스.
- 청구항 8에 있어서, 상기 C2B10H12는 적어도 350℃의 해리 온도를 갖는 이온 소스.
- 청구항 8에 있어서, 상기 C2B10H12는 적어도 500℃의 해리 온도를 갖는 이온 소스.
- 청구항 8에 있어서, 상기 C2B10H12는 적어도 750℃의 해리 온도를 갖는 이온 소스.
- 청구항 8에 있어서, 상기 C2B10Hx 이온들의 분자량은 100 amu를 초과하는 이온 소스.
- 청구항 8에 있어서, 상기 C2B10Hx 이온들은 약 132와 144 amu 사이의 질량들의 단일 범위로 본질적으로 이루어진 질량 스펙트럼을 갖고, 상기 질량 스펙트럼은 첨부된 도면들 중 도 3인 이온 소스.
- 청구항 8에 있어서, 상기 C2B10Hx 이온들의 분자량은 약 132 내지 144 amu인 이온 소스.
- 청구항 8에 있어서, 상기 C2B10Hx 이온들의 분자량은 약 136 내지 138 amu인 이온 소스.
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