TW201805240A - 氫化且富含三氟化硼同位素之摻雜劑來源之氣體組合物 - Google Patents

氫化且富含三氟化硼同位素之摻雜劑來源之氣體組合物 Download PDF

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Abstract

本發明係關於一種氫化且富含三氟化硼(BF3)同位素之摻雜劑來源氣體組合物。該組合物含有(i)三氟化硼，其富含高於天然豐度之同位素原子質量11之硼(11B)及(ii)氫氣，以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，該氫氣之量係2至6.99體積%。亦描述使用該摻雜劑來源氣體組合物之方法，及其對應的相關裝置。

Description

氫化且富含三氟化硼同位素之摻雜劑來源之氣體組合物
本發明係關於一種用於離子植入中之氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物，及相關的方法及裝置。
離子植入用於積體電路製造中以在製造微電子/半導體製造期間將受控量之摻雜劑雜質精確引入至半導體晶圓中。在此類植入系統中，離子源電離所需之摻雜劑元素氣體，且離子呈具有所需能量之離子束的形式自來源中取出。提取藉由跨越適當成形的提取電極施加高電壓來達成，該等電極併入孔口用於通過提取之射束。離子束隨後導引至工件(諸如半導體晶圓)表面，以將摻雜劑元素植入工件中。射束之離子穿透工件表面以形成具有所需導電性之區域。 若干類型之離子源用於離子植入系統中，包括採用熱電極且由電弧供電之Freeman及Bernas型、使用磁控之微波型、間接加熱陰極(IHC)源及RF電漿源，其皆通常在真空中操作。在任何系統中，離子源藉由將電子引入至填充有摻雜劑氣體(通常稱為「原料氣體」)之真空弧形腔室(下文「腔室」)中來產生離子。電子與摻雜劑氣體中之原子及分子之碰撞導致產生由正性及負性摻雜劑離子組成的離子化電漿。具有負或正偏壓之提取電極將分別允許正或負離子作為準直離子束穿過孔口，該離子束朝向目標材料加速。 在諸多離子植入操作中，在積體電路器件之產生中植入硼。硼一般自原料氣體(諸如三氟化硼)植入。 鎢常用作建構燈絲元件及離子植入系統中之其他陰極結構的材料。在離子植入系統之離子源腔室中使用該材料之持續性問題係鎢損失，其可導致燈絲薄化或所謂陰極結構之「穿孔」，需要再金屬化或替代陰極結構。在極端情況下，鎢自陰極之濺鍍可導致需要該再金屬化或替代之前的離子源的極短操作壽命。鎢自陰極之損失與離子源腔室表面上非吾人所樂見之鎢的沈積及非吾人所樂見的鎢射束與系統中產生的離子束的比重相關。因此鎢之損失可促成離子束不穩定性，且可最終導致離子源過早失效。
本發明係關於一種用於離子植入中之氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物，及相關的方法及裝置。 在一個態樣中，本發明係關於一種氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物，該組合物包括(i)三氟化硼，其富含高於天然豐度之同位素原子質量11之硼(11 B)，及(ii)氫氣，以組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，氫氣之量係2至6.99體積%。 在另一態樣中，本發明係關於一種氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物，該組合物包括(i)三氟化硼，其富含高於99%之同位素原子質量11之硼(11 B)，及(ii)氫氣，以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，氫氣之量係5體積%。 在另一態樣中，本發明係關於一種氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物，該組合物主要由以下組成：(i)三氟化硼，其富含高於天然豐度之同位素原子質量11之硼(11 B)，及(ii)氫氣，以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，氫氣之量係2至6.99體積%。更特定言之，氫氣之含量可以是任何適合之量，以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，2至6.5體積%範圍內；以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，2.5至6.25體積%範圍內；以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，3至6體積%範圍內；以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，約4至6體積%或呈5體積%之量，應理解特定量或所採用之該量的範圍可針對特定應用而選擇以達成操作效能或增強之所需程度。 本發明之另一態樣係關於包括氣體儲存及分配容器之硼摻雜劑氣體組合物供應封裝，該容器含有根據如本文所揭示之各種實施例的氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素的摻雜劑來源氣體組合物。 本發明之又一態樣係關於形成硼植入之基板的方法，包含電離根據如本文所揭示之各種實施例的氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素的摻雜劑來源氣體組合物，以產生含硼離子性植入物種，及將該含硼植入物種植入基板中。 本發明之另一態樣係關於硼離子植入之方法，包括向離子植入系統之離子源腔室引入根據本文所揭示之各種實施例的氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素的摻雜劑來源氣體組合物，及在離子源腔室中電離該氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源之氣體組合物，以產生含硼植入物種用於硼離子植入。 在另一態樣中本發明係關於增強離子植入系統之操作之方法，包括將來自硼摻雜劑氣體供應封裝之硼摻雜劑氣體組合物流動至離子植入系統，該封裝包括氣體儲存及分配容器，該容器容納根據如本文所述之本發明之各種實施例的氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素的摻雜劑來源氣體組合物。 本發明之另一態樣係關於減少具有鎢陰極之硼離子植入系統中鎢陰極腐蝕之方法，該方法包括藉由電離根據如本文所述之本發明之各種實施例的氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素的摻雜劑來源氣體組合物在系統內產生硼植入物種用於硼離子植入。 本發明之又一態樣係關於增強硼離子植入系統之操作效能之方法，其包括供應用於硼離子植入系統中之硼摻雜劑來源氣體組合物，該組合物包括根據如本文所述之本發明之各種實施例的氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素的摻雜劑來源氣體組合物。 在另一態樣中，本發明係關於增強硼離子植入系統之操作效能之方法，其包括在硼離子植入系統中自硼摻雜劑來源氣體組合物產生硼植入物種，該組合物包括根據如本文所述之本發明之各種實施例的氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素的摻雜劑來源氣體組合物。 在另一態樣中本發明係關於增強包含陰極之硼摻雜離子植入系統之射束穩定性及離子源壽命的方法，該方法包括將硼摻雜劑來源氣體組合物引入至硼摻雜離子植入系統之離子源腔室，操作硼摻雜離子植入系統以在離子源腔室中電離硼摻雜劑來源氣體組合物且生成硼摻雜劑物種之射束，該射束導引至離子植入系統中之基板用於將其中之基板用硼摻雜劑物種硼摻雜，其中摻雜劑來源氣體組合物包括(i)三氟化硼，其富含高於天然豐度之同位素原子質量11之硼(11 B)，及(ii)氫氣，以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，該氫氣之量係2至6.99體積%，其中射束電流中之降低小於8%。更特定言之，氫氣之含量可以是任何適合之量，以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，2至6.5體積%範圍內；以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，2.5至6.25體積%範圍內；以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，3至6體積%範圍內；以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，約4至6體積%或呈5體積%之量，應理解特定量或所採用之該量的範圍可針對特定應用而選擇以達成操作效能或增強之所需程度。 在又一態樣中，本發明係關於操作離子植入系統之方法，其包括使(a)來自第一氣體供應封裝之富含同位素11 B之三氟化硼及(b)來自第二氣體供應封裝之氫氣以三氟化硼及氫氣之相對比率共流動至離子植入系統之離子源腔室，以在離子源腔室中構成摻雜劑來源氣體組合物，該氣體組合物包含(i)三氟化硼，其富含高於天然豐度之同位素原子質量11之硼(11 B)，及(ii)氫氣，以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，氫氣之量係2至6.99體積%。更特定言之，氫氣之含量可以是任何適合之量，以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，2至6.5體積%範圍內；以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，2.5至6.25體積%範圍內；以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，3至6體積%範圍內；以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，約4至6體積%或呈5體積%之量，應理解特定量或所採用之該量的範圍可針對特定應用而選擇以達成操作效能或增強之所需程度。 提供前述[發明內容]以促進理解本發明獨特之創新的特徵中的一部分，且不意欲為完整描述。可藉由採用整個說明書、申請專利範圍、圖式及摘要作為整體獲得本發明之完整理解。
相關申請案之交叉參考 本申請案主張2016年3月28日申請之標題為「Hydrogenated Isotopically Enriched BF3 Dopant Source Gas Composition」的美國臨時申請案第62/314241號的權益，出於所有目的，其內容以全文引用之方式併入本文中。 應參考圖式閱讀以下[實施方式]，其中不同圖式中類似元件編號相同。[實施方式]及圖式(其不一定按比例)描述說明性實施例且不意欲限制本發明之範疇。所描述之說明性實施例僅意欲為例示性的。除非明確相反陳述，否則任何說明性實施例之所選特徵可併入至另一實施例中。 除非上下文另外明確指示，否則如本文中及隨附申請專利範圍中所使用，單數形式「一」、「及」及「該」包括複數個指示物。 如本文所使用，關於流體儲存及分配容器之術語「壓力調節」意謂該等容器具有至少一個壓力調節器器件、設定壓力閥門或真空/壓力啟動止回閥安置於容器之內部容積中及/或容器之閥頭中，且各此類壓力調節器器件經調適使得其對緊接在壓力調節器器件下游之流體流動路徑中的流體壓力起反應，且打開以使得流體能夠在相對於壓力調節器器件上游之較高流體壓力的特定下游減壓條件下流動，且在該打開之後操作以將釋放自壓力調節器器件之流體的壓力維持在特定的、或「設定點」壓力位準。 本發明係關於在用於產生離子性硼物種用於植入基板中之離子植入中具有效用的氫化且富含三氟化硼(BF3)同位素的摻雜劑來源氣體組合物，及相關的方法和裝置，從而可在諸如半導體器件、平板顯示器及太陽電池板之產品之製造中進行高效離子植入。本發明之氫化且富含三氟化硼同位素之組合物使得能夠保持高硼離子束電流，同時大體上減少非所需射束組分(包括鎢及氟化鎢離子性物種)的量，使得陰極之源壽命能夠延長，藉此增進藉由使用富含同位素之三氟化硼獲得之高效率，且減少離子植入設備所需之維護，例如，在陰極再金屬化及替代方面。 在各種實施例中，本發明之氫化且富含三氟化硼同位素之組合物可包含在本文中不同地揭示的三氟化硼及氫氣組分，基本上由其組成，或由其所組成。在經描述為包含組件、零件或部件之本文揭示之組合物、方法及裝置中之任一者中，應瞭解，如適用，可將該等組合物、方法及設備之其他實施例採用為由該等組件、零件或配件組成或基本上由其組成。 在一個實施例中，本發明係關於一種氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物，其包括(i)三氟化硼，其富含高於天然豐度之同位素原子質量11之硼(11 B)，及(ii)氫氣，以組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，氫氣之量係2至6.99體積%。 在本發明之氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源之氣體組合物的各種實施例中，富含高於天然豐度之同位素原子質量11之硼(11 B)的三氟化硼可富含高於選自由以下組成之群的富集含量的同位素：80.1%、85%、88%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、99.5%、99.9%、99.99%、99.995%及99.999%。 在本發明之氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源之氣體組合物的其他實施例中，富含高於天然豐度之同位素原子質量11之硼(11 B)的三氟化硼可富含在選自由以下組成之群的範圍內的富集含量的同位素：81-85%、85-90%、90-95%、95-99%及95-100%。 在本發明之各種實施例中，富含高於天然豐度之同位素原子質量11之硼(11 B)的三氟化硼富含100%同位素。 在一個態樣中，本發明係關於一種氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物，其包括(i)三氟化硼，其富含高於99%之同位素原子質量11之硼(11 B)，及(ii)氫氣，以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，氫氣之量係5體積%。 在另一態樣中，本發明係關於一種氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物，其主要由以下組成：(i)三氟化硼，其富含高於天然豐度之同位素原子質量11之硼(11 B)，及(ii)氫氣，以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，氫氣之量係2至6.99體積%。 在上述氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物的各種實施例中，氫氣之含量可以是任何適合之量，以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，2至6.5體積%範圍內；以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，2.5至6.25體積%範圍內；以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，3至6體積%範圍內；以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，約4至6體積%或呈5體積%之量，應理解特定量或所採用之該量的範圍可針對特定應用而選擇以達成操作效能或增強之所需程度。 本發明之另一態樣係關於包括氣體儲存及分配容器之硼摻雜劑氣體組合物供應封裝，該容器容納根據如本文所揭示之本發明之各種實施例的氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素的摻雜劑來源氣體組合物。 該供應封裝可如下構成，其中氣體儲存及分配容器包含內部壓力調節之氣體儲存及分配容器，例如，其中內部壓力調節之氣體儲存及分配容器內部具有安置其中之氣體壓力調節器的一系列佈置，藉由該佈置，封裝之分配操作中的氣體流動如例如可用於在次大氣壓下分配氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素的摻雜劑來源氣體組合物。替代地，內部壓力調節之氣體儲存及分配容器可經組態以在常壓至低超大氣壓力之範圍內的適合壓力位準下傳遞摻雜劑來源氣體組合物，例如，常壓至最多200 psig (1.38兆帕斯卡(MPa))，或在低超大氣壓力範圍內，諸如10 psig (0.069 MPa)至200 psig (1.38 MPa)，或在其他實施例中，50 psig (0.0345 MPa)至150 psig (1.034 MPa)。 本發明進一步涵蓋形成硼植入之基板的方法，包括電離如在本文中不同地描述的本發明的氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素的摻雜劑來源氣體組合物，以產生含硼離子性植入物種，及將該含硼植入物種植入基板中。含硼離子性植入物種可具有任何適合之類型，且可例如包含B+、B++、B+++、BF2 +、BF2 ++或任何其他有利的硼植入物種。 本發明之另一態樣係關於硼離子植入之方法，其包括向離子植入系統之離子源腔室引入根據本發明、如在本文中不同地描述的氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素的摻雜劑來源氣體組合物，及在離子源腔室中電離該氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素的摻雜劑來源氣體組合物以產生含硼植入物種用於硼離子植入。該方法可進一步包括產生含硼植入物種之射束，及導引該射束至基板用於向其中植入含硼植入物種。該方法替代地可包括將基板暴露於含硼植入物種，用於該物質在基板中之植入，其中該暴露包括任何適當方法或技術，諸如電漿輔助式離子植入、具有質量分析器之射束線植入、無質量分析器之射束線植入、電漿浸漬等。 上述方法可在用於製造選自由半導體產品、平板顯示器產品及太陽電池板產品組成之群的產品的方法中進行。 在另一態樣中，本發明係關於增強離子植入系統之操作之方法，其包括提供用於離子植入系統中之硼摻雜劑氣體組合物供應封裝，該封裝包含氣體儲存及分配容器，該容器容納根據如本文所揭示之各種實施例的氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素的摻雜劑來源氣體組合物。 本發明之另一態樣係關於減少具有鎢陰極之硼離子植入系統中鎢陰極腐蝕之方法，該方法包括藉由電離根據如本文所揭示之各種實施例的氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素的摻雜劑來源氣體組合物在系統中產生硼植入物種用於硼離子植入。 本發明之又一態樣係關於增強硼離子植入系統之操作效能之方法，包括供應用於硼離子植入系統中之硼摻雜劑來源氣體組合物，其包含根據如本文所揭示之各種實施例的氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素的摻雜劑來源氣體組合物。 在另一態樣中，本發明係關於增強硼離子植入系統之操作效能之方法，其包括在硼離子植入系統中自硼摻雜劑來源氣體組合物產生硼植入物種，該組合物包含根據如本文所揭示之各種實施例的氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素的摻雜劑來源氣體組合物。 因此，本發明涵蓋用於硼離子植入之氫氣/富集三氟化硼摻雜劑來源氣體組合物，其中作為組合範圍，組合物含有2至6.99體積%之氫氣，其中射束電流降低保持在極低位準，例如，在硼離子束電流之0%至8%降低之範圍內，同時F+、W+及WFx +射束組分之生成出乎意料地有效地減少。硼離子束電流之降低可藉由比較當氫氣呈所選擇量存在於摻雜劑氣體中時的硼離子束電流與不存在氫氣時的硼離子束電流來確定。因此，本發明之氫化且富含三氟化硼同位素組合物使得高硼離子束電流能夠保持，同時大體上減少非所需射束組分(包括鎢及氟化鎢離子性物種)的量，以使得陰極之源壽命能夠顯著延長，藉此增強藉由使用富含同位素之三氟化硼獲得的高效，且顯著減少離子植入設備所需之維護，例如，在陰極再金屬化及替代方面。 在另一態樣中，本發明係關於增強包括陰極之硼摻雜離子植入系統之射束穩定性及離子源壽命的方法，其中該方法包括將硼摻雜劑來源氣體組合物引入至硼摻雜離子植入系統之離子源腔室，操作硼摻雜離子植入系統以在離子源腔室中電離硼摻雜劑來源氣體組合物且生成硼摻雜劑物種之射束，該射束導引至離子植入系統中之基板用於其中之基板用硼摻雜劑物種硼摻雜，其中摻雜劑來源氣體組合物包括(i)三氟化硼，其富含高於天然豐度之同位素原子質量11之硼(11 B)，及(ii)氫氣，且以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，摻雜劑來源氣體組合物中之氫氣以2至6.99體積%的量存在，其中該操作期間陰極之重量變化(增加或損失)相對於其他氫氣濃度降至最低。在該方法中，離子源腔室可包括包含鎢之組件，例如，陰極可包含鎢絲。此方法亦將使偏壓功率及燈絲電流之改變降至最小。其將進而提供穩定射束條件之益處及與採用不存在氫氣之富含同位素之三氟化硼將得到的壽命相比較長的源壽命。在一些實施例中，氫氣可以2至6.5體積%範圍內(以該組合物中三氟化硼及氫氣的總體積計)、2.5至6.25體積%範圍內(以該組合物中三氟化硼及氫氣的總體積計)、3至6體積%範圍內(以該組合物中三氟化硼及氫氣的總體積計)、約4至6體積%的量或以5體積%的量(以該組合物中三氟化硼及氫氣的總體積計)存在於上述氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物中。 現參看圖式，圖1係例示性流體供應封裝200之示意性橫截面圖，該封裝包括壓力調節之流體儲存及分配容器，其中可提供本發明之氫化且富含三氟化硼的摻雜劑來源氣體組合物用於組合物的儲存及分配。Luping Wang等人發佈之美國專利第6,101,816、6,089,027及6,343,476號中所描述、且在商標VAC下可購自Entegris, Inc.(Billerica，美國馬薩諸塞州)之氣體供應容器係一個實例，其中一或多個氣體壓力調節器可安置於氣體供應容器之內部容積中，以提供分配低壓(例如，低氣壓壓力)下之氣體用於諸如離子植入之應用，其中低壓來源氣體組合物用於在相對應低壓下操作之裝置中生成用於離子植入之離子性物種。 流體供應封裝200包括流體儲存及分配容器212，其包含圓柱形側壁214及底部216，共同封閉容器之內部容積218。側壁及底部可由任何適合之建構材料形成，例如，金屬、氣體不可滲透型塑膠、纖維-樹脂複合材料等，如適於儲存及分配用途中之容器中保持的壓力位準。 在容器上端220，容器具有頸部221，其界定埠開口222，該開口由頸部221之內壁223限定。內壁223可帶螺紋或以其他方式互補地組態以在其中配對地接合閥頭225，該閥頭包括閥體226，其可互補地帶螺紋或以其他方式組態用於該接合。 在該方式中，閥頭225以漏洩密封的方式與容器212接合，以使其中的氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素的摻雜劑來源氣體組合物在所需儲存條件下保持在內部容積218中。 閥頭主體226其中形成有中心垂直通道228，用於自容器212分配氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物。中心垂直通道228與流體排出口229之流體排出通道230連通，如所示。 閥頭主體含有閥門元件227，其與閥門致動器238 (手動輪或氣動致動器)耦接，用於選擇性手動或自動打開或關閉閥門。以此方式，閥門致動器可打開以使氣體流過中心垂直通道228至流體排出口229，或者閥門致動器可以物理方式關閉，以在分配操作期間終止氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物自中心垂直通道228流動至流體排出口229。 因此閥門致動器可為各種適合之類型中之任一者，例如，手動致動器、氣動致動器、電機械致動器等，或用於打開及關閉閥頭中之閥門的任何其他適合的器件。 因此閥門元件227配置於調節器之下游，使得自容器分配之氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物流過調節器隨後流過包含閥門元件227之流動控制閥門。 閥頭主體226亦含有填充通道232，該填充通道形成於該閥頭主體中以在其上端與填充口234連通。填充口234在圖1中展示繪製為經由填充口蓋236封蓋，以當容器已填充且置放於用於氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物的儲存及分配的用途中時保護填充口免受污染或損害。 填充通道在其下端在如所示之閥頭主體226的底表面離開閥頭主體226。當填充口234與待含於容器中之氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物的來源耦接時，氣體可流過填充通道且進入容器212之內部容積218。 接合至閥頭主體226之下端的係延伸管240，其中含有上部粒子過濾器239。上部調節器242安裝於延伸管240之末端上。上部調節器242以任何適合之方式固定至延伸管下端，如例如藉由在延伸管之下端部分中設置內部螺紋，調節器242可以可螺紋旋擰方式與下端部分接合。 替代地，上部調節器可藉由壓縮配件或其他漏洩密封的真空及壓力配件接合至延伸管之下端，或藉由例如，焊接、銅焊、焊接、熔融接合，或適合之機械接合方式及/或方法等接合至其上。 上部調節器242與下部調節器260呈串聯關係配置，如所示。出於該目的，上部及下部調節器可藉由互補的螺紋以可螺紋旋擰方式與彼此可嚙合，該螺紋包含上部調節器242之下部延伸部分上的螺紋，及在下部調節器260之上部延伸部分上與該螺紋配對地可嚙合的螺紋。 替代地，上部及下部調節器可以任何適合之方式與彼此接合，如例如藉由耦接或配合構件，藉由膠合黏接、焊接、銅焊、焊接等，或上部及下部調節器可整體地建構為雙調節器總成之組件。 在下部調節器260下端，下部調節器260接合至高效粒子過濾器246。 高效粒子過濾器246用以防止調節器元件及閥門元件227經由以其他方式可存在於在裝置操作時流過調節器及閥門之氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素的摻雜劑來源氣體組合物中的顆粒或其他污染性物種污染。 圖1中繪示之實施例亦具有安置於延伸管240中之高效粒子過濾器239，以提供額外粒子移除能力，及保證分配之氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物的高純度。 較佳地，調節器具有至少一個與其呈串聯流動關係之粒子過濾器。較佳地，如圖1實施例中所示，在容器內部容積218至流體排出口229之流體流動路徑中，系統包括調節器上游之粒子過濾器，以及調節器下游之粒子過濾器。 因此圖1實施例中之閥頭225提供兩口閥頭總成，一個口係氣體填充口234，且另一口係氣體排出口229。 圖1實施例中之壓力調節器係包括與提昇閥固持晶圓耦接之膜片元件的類型中的每一者。晶圓繼而連接至提昇閥元件之主幹，作為精確地控制出口流體壓力之壓力感測總成的部分。出口壓力高於設定點之略微升高導致壓力感測總成收縮，且出口壓力之略微降低導致壓力感測總成展開。收縮或展開用以使提昇閥元件轉變為提供精確壓力控制。壓力感測總成具有預先建立或針對流體儲存及分配系統之給定應用設定的設定點。 如所說明，氣體排出管線266 (其中含有流動控制器件268)與排出口229耦接。藉由此佈置，在流體儲存及分配封裝200之分配模式中，當來自儲存及分配容器之氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物流過上游(下部)調節器260且隨後流過下游(上部)調節器242至閥頭至排出口229時，氣體排出管線中之流動控制器件打開以使氣體自容器212流動至連接之離子植入製程設施270 (例如，半導體製造設備、平板顯示器製造設備、太陽電池板製造設備或其他製程設備中，其中部署離子植入裝置用於基板粒子之硼摻雜)。流動控制器件268可具有任何適合之類型，且在各種實施例中可包含質量流量控制器。 以該方式分配之氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素的摻雜劑來源氣體組合物將在藉由調節器242之設定點確定之壓力下。 圖1實施例中之調節器260及調節器242之各別設定點可經選擇或預設於任何適合的值，以適應特定的所需硼離子植入最終用途應用。 舉例而言，下部(上游)調節器260可具有約20 psig至約2500 psig範圍內之設定點。上部(下游)調節器242可具有高於下部(上游)調節器260之壓力設定點的設定點，例如，在約1 torr至最多2500 psig範圍內。 在一個說明性實施例中，下部(上游)調節器260具有約100 psig至約1500 psig範圍內之設定點壓力值，而上部(下游)調節器242具有約100 torr至約50 psig範圍內之設定點壓力值，其中下部(上游)壓力設定點高於上部(下游)調節器之設定點。 儘管串聯調節器總成中之調節器的設定點可以任何適合之相對於彼此的比率建立，但在諸如圖1中所展示之兩調節器總成中，在較佳實務中之上游調節器宜具有至少為下游調節器之設定點值兩倍(以相同壓力測量單位量測)的壓力設定點。 在圖1實施例中，下部及上部調節器彼此同軸對準以形成在任一端具有粒子過濾器的調節器總成。作為該佈置之結果，自容器212分配之氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素的摻雜劑來源氣體組合物具有極高純度。 作為另一修改，粒子過濾器可塗佈或浸漬有對存在於欲分配之氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素的摻雜劑來源氣體組合物中的雜質物種(例如，來源於容器中氣體之反應或分解的分解產物)具有選擇性的化學吸附劑。以此方式，流過粒子過濾器之氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物當其經分配時沿著流動路徑當場純化。 在圖1中展示之類型的流體儲存及分配系統的一個說明性實施例中，容器212係3AA 2015 DOT 2.2公升圓柱體。高效粒子過濾器246係GasShieldTM PENTATM 使用點流體過濾器，可購自Mott公司(Farmington，CT)，在316L VAR/電拋光不鏽鋼或鎳之外殼中具有燒結的金屬過濾介質，能夠移除大於99.9999999%之低至0.003微米直徑的粒子。高效粒子過濾器239係Mott標準6610-1/4串聯過濾器，可購自Mott公司(Farmington，CT)。調節器係HF系列Swagelok® 壓力調節器，其中上部(下游)調節器242具有100 Torr至100 psig範圍內之設定點壓力，且下部(上游)調節器260具有100 psig至1500 psig範圍內之設定點壓力，且下部(上游)調節器260之設定點壓力係上部(下游)調節器242之設定點壓力的至少兩倍。在一特定實施例中，上部(下游)調節器242可具有100 psig之入口壓力及500 torr之出口壓力，且下部(上游)調節器260可具有1500 psig之入口壓力及100 psig之出口壓力。 圖2係說明根據本發明之操作模式之離子植入系統之示意性圖示，其中將本發明之氫化且富含三氟化硼的摻雜劑來源氣體組合物供應至離子植入機用於在基板中植入硼。 如圖2中所示，植入系統10包括離子植入機12，其與用於傳遞氣體至植入機的氣體供應封裝14、16及18呈接收關係配置。 氣體供應封裝14包括含有氣體之容器。在一些情形下，容器包括閥頭總成22，其中排出口24接合至氣體進料管線44。閥頭總成22配備有手動輪38，用於手動調整閥頭總成中之閥門，以視需要將其轉變為全開與充分關閉位置之間，以實行分配，或替代地，關閉含於容器20中之氣體的儲存。代替手動輪38之供應，氣體供應封裝14可設置有自動閥門致動器，例如，螺線管或氣動閥門致動器，用於將封裝之閥頭總成中的閥門轉變為適當的打開或關閉位置。 氣體亦可含於氣體供應封裝16及18中，各者以與氣體供應封裝14類似之方式建構。氣體供應封裝16包含容器26，其配備有耦接手動輪40或替代地用於閥頭總成中之閥門的致動器的閥頭總成28。閥頭總成28包括排出口30，其接合氣體進料管線52。類似地，氣體供應封裝18包括容器32，其配備有耦接手動輪42或用於閥頭總成34中之閥門的驅動的相對應致動器的閥頭總成34。閥頭總成34亦包括接合至氣體排出管線60之排出口36。 在所展示之佈置中，氣體供應封裝14、16及18中之至少一者可含有本發明之氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物，用於依序供應該氣體組合物至離子植入機12。另外或替代地，氣體供應封裝中之一者(例如，氣體供應封裝14)可含有氫氣，且氣體供應封裝中之另一者(例如，氣體供應封裝16)可含有富含同位素之三氟化硼，以使得能夠在使用時藉由在各別氣體進料管線44及52中使組合物之氫氣及三氟化硼組分流動至混合腔室68來製造氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物。該佈置中之氣體供應封裝18可含有額外的富含同位素的三氟化硼，使得氣體供應封裝16及18兩者均提供富含同位素之BF3 ，從而當氣體供應封裝16耗竭其三氟化硼庫存時，氣體供應封裝16之閥頭中之閥門可關閉，且當氣體供應封裝18之閥頭中的閥門打開時，富含同位素之三氟化硼的激活的分配交換至氣體供應封裝18。該佈置適應氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物中的相對比例，其中氫氣以微量添加至富含同位素之三氟化硼。 因此，本發明涵蓋摻雜劑來源氣體組合物供應套組，其包含(a)硼摻雜劑氣體組合物供應封裝，該硼摻雜劑氣體組合物供應封裝包含第一氣體儲存及分配容器，該容器含有富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物，及(b)氫氣供應封裝，該氫氣供應封裝包含第二氣體儲存及分配容器，該容器含有氫氣。 作為圖2中展示之系統的另一變化，氣體供應封裝14及16中之每一者可含有氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物，使得當該等封裝中之一者在操作中耗竭時，其他氣體供應封裝可切換成分配操作，用於離子植入機中之硼摻雜操作的連續性，且氣體供應封裝18可含有清洗氣體。在該變化佈置中，硼摻雜操作可在依序自氣體供應封裝14及16中之每一者分配氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物的情況下進行，且在硼摻雜操作已結束之後，該等封裝可切換出，用於氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物的新鮮封裝，同時氣體供應封裝18中之閥門打開，以分配清洗氣體至流動線路及下游離子植入機12。出於該目的，氣體供應封裝18可含有任何適合之清洗氣體，如例如三氟化氮、二氟化氙、氟化氫或其他合適的清洗氣體。 出於控制來自各別氣體供應封裝之流動的目的，各別氣體進料管線44、52及60其中分別設置有流動控制閥門46、54及62。 流動控制閥門46配備有自動閥門致動器48，其具有將致動器連接至CPU 78之信號傳輸線50，從而CPU 78可在信號傳輸線50中傳輸信號至閥門致動器以調變閥門46之位置，以相應地控制容器20至混合腔室68的氣流。 以類似方式，氣體排出管線52含有與閥門致動器56耦接之流動控制閥門54，該閥門致動器繼而藉由信號傳輸線58耦接至CPU 78。相應地，氣體排出管線60中之流動控制閥門62配備有閥門致動器64，該閥門致動器藉由信號傳輸線66耦接至CPU 78。 以此方式，CPU可以操作方式控制來自相對應容器20、26及32之各別氣體的流動。 在氣體並行地流動(共流動)至混合腔室68之情況下，如在混合來自容器中之一者的氫氣與來自該等容器中的另一者或其他的富含同位素的三氟化硼的情況下，所得氣體組合物在混合腔室68中混合之後，隨後排出至進料管線70用於傳遞至離子植入機12。因此，本發明涵蓋操作離子植入系統之方法，其中來自第一氣體供應封裝之富含同位素11 B的三氟化硼與來自第二氣體供應封裝的氫氣以三氟化硼與氫氣的相對比率共流動至離子植入系統的離子源腔室，以在離子源腔室中構成摻雜劑來源氣體組合物，該摻雜劑來源氣體組合物包含(i)三氟化硼，其富含高於天然豐度之同位素原子質量11之硼(11 B)，及(ii)氫氣，以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，該氫氣之量係2至6.99體積%。 相應地，若僅單個氣體供應封裝14、16或18以分配模式操作，則相對應氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物隨後流過混合腔室，如藉由相關的流動控制閥門調變，且在進料管線70中傳遞至離子植入機。 進料管線70與由迂迴管線72及76組成之迂迴流動迴路耦接，該等迂迴管線與進料管線及氣體分析器74連通。氣體分析器74因此接收來自進料管線70中之主流的支流，且回應性地產生與氣流之濃度、流動速率等相關的監測信號，且在耦接分析器74與CPU 78之信號傳輸線中傳輸監測信號。以該方式，CPU 78接收來自氣體分析器74之監測信號，處理該監測信號且回應性地產生輸出控制信號，其視需要遞送至各別閥門致動器48、56及64，或其所選擇之一者或多者，以實現氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物至離子植入機的所需分配操作。氣體分析器74及CPU 78、及其輔助信號傳輸線及致動器，構成監測及控制系統，該系統可以操作方式用以獲取氫氣及富含同位素之三氟化硼，以形成含有處於需濃度之氫氣的氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物。 離子植入機12產生流出物，其在流出物管線80中流動至流出物處理單元82，該單元可藉由流出物處理操作(包括洗滌、催化性氧化等)處理流出物，以產生經處理氣體流出物，其在排出管線84中自處理單元82排出，且可傳遞至其他處理或其他安置。 CPU 78可具有任何適合之類型，且可不同地包含通用可程式化電腦、專用可程式化電腦、可程式化邏輯控制器、微處理器、或對監測信號之信號處理及產生如上所描述的輸出控制信號或信號有效的其他計算單元。 CPU因此可以編程方式經組態以實現循環操作，包括來自來源14、16及18中之兩者或全部三者的氣體的並流，或替代地其中各別氣體依序流動。因此，可容納涉及共流動或氣體之混合物、或依序氣體流動的任何流動模式。 因此將認識到離子植入機中之基板之硼摻雜可在利用氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物作為預混合氣體組合物、或在使用點的情況下混合來自獨立氣體供應封裝的氫氣及富集的三氟化硼、或與其他氣體物種組合或呈序列的各種方式中的任一者中進行。因此將理解氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物可在圖1中所展示之離子植入系統的各種實施中、或在針對根據本發明之操作相對應地組態的離子植入系統中不同地與氫化物氣體、氟化物氣體、惰性氣體、氧化物氣體或其他氣體一起使用。 因此將理解本發明之氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物可作為預混合組合物提供，或替代地如在使用點時自該組合物之氫氣及三氟化硼組分的各別氣體供應封裝製造，如可在本發明之摻雜劑來源氣體組合物之給定實施中、在特定離子植入設施中所需要。 現參看圖3，圖展示以毫安為單位之B+射束電流作為流動至離子植入裝置之離子腔室的氫氣/富集三氟化硼共流動比率(H2 體積/BF3 體積，0至0.6)的函數，其中富含同位素之BF3 的流動速率係2.75標準立方公分/分鐘(sccm)，展示本發明的氫化且富含三氟化硼同位素的摻雜劑來源氣體組合物的射束效能。 用於生成圖3中所展示之資料之氫化且富含三氟化硼同位素的摻雜劑來源氣體組合物中的富集三氟化硼氣體係大體上純的(＞ 99.95體積%)11 BF3 。用以產生該資料之離子植入裝置之電弧電壓係90 V，且源射束電流係25 mA，且提取電壓係20 kV。 圖3中之資料展示僅富含同位素之BF3 的B+射束電流係大致6.5 mA。已發現在氫氣/三氟化硼共流動比值在0.07及高於0.07下，射束電流快速降低。已發現低於0.02之氫氣/三氟化硼共流動比值提供不足以在離子植入系統之操作中遏止鎢氟反應及鎢沈積、鎢之塗層及陰極生長的氫氣。 因此，本發明涵蓋用於硼離子植入之氫氣/富集三氟化硼摻雜劑來源氣體組合物，其中組合物含有約2至約6.99體積%之氫氣，且更特定言之約5%體積百分比之氫氣，如其中射束電流降低保持在極低位準(例如，當與基線硼離子束電流相比時，0%至8%範圍內之B+射束電流的降低)的組合範圍，同時F+、W+及WFx +射束組分的生成有效減少。因此，本發明之氫化且富含三氟化硼同位素之組合物使得高硼離子束電流能夠保持，同時大體上減少非所需射束組分(包括鎢及氟化鎢離子性物種)的量，以使得陰極之源壽命能夠延長，藉此增強藉由使用富含同位素之三氟化硼獲得之高效率，且減少離子植入設備所需之維護，例如，在陰極再金屬化及替代方面。 圖4係以毫安為單位之射束電流作為原子質量單元(AMU)值之函數的射束頻譜比較圖，展示B+、F+、HF+、BF+、BF2+及W++離子之射束電流值，且插入頻譜片段展示W+及WFx + (x = 1、2、3、4、5及6)離子在170-300 AMU範圍內之射束電流值，如針對以下所展示：(i)僅大體上純的(＞ 99.95體積%)11 BF3 的流動，(ii)氫氣及大體上純的(＞ 99.95體積%)11 BF3 以低H2 /11 BF3 體積比的共流動，及(iii)氫氣及大體上純的(＞ 99.95體積%)11 BF3 以高H2 /11 BF3 體積比的共流動。在所有測試操作中，大體上純的11 BF3 的流動速率係2.75 sccm，且源射束電流係25 mA，且電弧電壓係90 V，且提取電壓係20 kV。 圖4中之資料展示氫氣共流動有效地顯著減少W+及WFx (x = 1、2、3、4、5及6)射束頻譜組分的產生，低於在不存在氫氣的情況下產生的含量。 圖5係以毫安為單位之F+、HF+、W+及WF+射束電流作為0至0.6之H2 /11 BF3 體積比的函數的圖，其中各別離子物種之資料由以下表示：菱形符號(♦)表示F+，圓點符號(●)表示HF+，正方形符號(■)表示W+，且三角形符號(▲)表示WF+。所採用以生成該資料之三氟化硼係大體上純的(＞ 99.95體積%)11 BF3 。所採用以生成該資料之三氟化硼係大體上純的(＞ 99.95體積%)11 BF3 。 圖5中之資料展示F+、W+及WF+射束電流藉由存在氫氣而大體上降低。已發現HF+射束電流可在2至6.99體積%H2 中、且更特定言之本發明之H2 /enBF3 摻雜劑來源氣體組合物的約5體積% H2濃度範圍中保持在極低位準。 圖6係以毫安為單位之相對應之正規化的F+、HF+、W+及WF+射束電流作為0至0.6的H2 /11 BF3 體積比的函數的圖，其中F+、HF+、W+及WF+射束電流已相對於B+射束電流正規化，且各別離子物種之資料由以下表示：菱形符號(♦)表示F+，圓點符號(●)表示HF+，正方形符號(■)表示W+，且三角形符號(▲)表示WF+。 因此本發明之摻雜劑來源氣體組合物在維持硼植入物種之高射束電流中提供有效平衡，而同時降低W+及WFx + (x = 1、2、3、4、5及6)射束電流及氟化鎢反應。所選擇之硼植入物種(諸如，例如B+或BF2+)之射束電流的降低可藉由比較當氫氣以所選擇量存在於摻雜劑氣體中時的硼植入物種射束電流與不存在氫氣的情況下硼植入物種射束電流來確定。在一些情形下，硼植入物種射束電流之降低可在0%至小於10%、0%至小於9%、0%至小於8%或0%至小於約5%之範圍內。此平衡可有助於減少鎢沈積、鎢之塗層及陰極生長。三氟化硼/氫氣之適當平衡亦可用以防止歸因於濺鍍之所謂的陰極的「穿孔」。 本發明之摻雜劑來源氣體組合物可用於硼摻雜應用中，其中離子植入系統針對各種硼離子性植入物種之選擇而「調諧」。舉例而言，在各種應用中，離子植入系統可針對基板之B+摻雜而調諧。在其他應用中，離子植入系統可針對基板中BF2 +植入物種之摻雜而調諧。本發明之摻雜劑來源氣體組合物可宜用於針對多種硼離子性植入物種中之任一者調諧的此類離子植入系統中的任一者中。 本發明之另一出人意料之態樣係當離子植入系統針對基板中之BF2 +植入物種之摻雜而調諧時，當使用氫化且富含三氟化硼之氣體組合物，且更特定言之用於硼離子植入之氫氣/富集三氟化硼摻雜劑來源氣體組合物時(其中組合物含有約2至約6.99體積%之氫氣，且更特定言之約5%體積%之氫氣作為組合範圍)，相對於基板之B+摻雜觀測到之降低，實現甚至更高之鎢質譜峰降低。 進行一系列測試，採用在120 V及3.4 A之電弧功率下操作之商業的間接加熱陰極離子源，且提取電壓係20 kV，且大體上純的(＞ 99.95體積%)11 BF3 的流動速率係4 sccm，其中操作涉及氫化且富集的三氟化硼採用三氟化硼的相同基礎流動速率(4 sccm)，且氫氣以最佳化百分比添加。在射束方法中，離子源藉由氬氣預溫熱大致20分鐘，且特定的植入物種射束(B+或BF2 +)藉由使源磁體、所選定位置及離子植入裝置之分析器磁體最佳化來調諧。所得測試射束在最佳化條件下操作11小時以保證射束穩定性，且產生質譜，隨後藉由氬氣後加熱源大致15分鐘。 圖7係以毫安為單位之射束電流作為原子質量單元(AMU)值之函數的射束頻譜比較圖，展示B+、F+、BF+、及BF2+離子之射束電流值，且插入頻譜片段展示W+及WFx + (x = 1、2、3、4、5及6)離子在170-300 AMU範圍內之射束電流值，其中離子植入系統在第一回合中針對B+離子植入物種調諧，且在第二回合中針對BF2 +離子植入物種調諧，在兩種情況下均採用未經氫化之大體上純的(＞ 99.95體積%)11 BF3 。如圖中所反映，在各別經調諧設備系統中之氟(F+)峰中及鎢(W+)峰中存在顯著變化。 圖8係以毫安為單位之射束電流作為原子質量單元(AMU)值之函數的射束頻譜比較圖，展示B+、F+、BF+、及BF2+離子之射束電流值，且插入頻譜片段展示W+及WFx + (x = 1、2、3、4、5及6)離子在170-300 AMU範圍內之射束電流值，其中離子植入系統針對B+離子植入物種調諧，在第一回合中採用未經氫化之大體上純的(＞ 99.95體積%)11 BF3 (綠色光譜)，且在第二回合中採用經氫化之大體上純的(＞ 99.95體積%)11 BF3 (紅色光譜；H2 /11 BF3 體積處於最佳化比率)。如圖中所反映，在兩種操作中產生類似的B+射束，且在使用經氫化之11 BF3 摻雜劑氣體源組合物的情況下的W+及WFx + (x = 1、2、3、4、5及6)峰與使用未經氫化之11 BF3 摻雜劑氣體源組合物相比降低。 圖9係以毫安為單位之射束電流作為原子質量單元(AMU)值之函數的射束頻譜比較圖，展示B+、F+、BF+、及BF2+離子之射束電流值，且插入頻譜片段展示W+及WF6 +離子在170-300 AMU範圍內之射束電流值，其中離子植入系統針對BF2 +離子植入物種調諧，在第一回合中採用未經氫化之大體上純的(＞ 99.95體積%)11 BF3 (綠色光譜)，且在第二回合中採用經氫化之大體上純的(＞ 99.95體積%)11 BF3 (紅色光譜；H2 /11 BF3 體積比係0.05)。如圖中所反映，在兩種操作中產生類似的B+射束，且在使用經氫化之11 BF3 摻雜劑氣體源組合物的情況下的W+及WF6 +峰與使用未經氫化之11 BF3 摻雜劑氣體源組合物相比降低。 圖10、11、12及13之各別操作之資料陳述於下文表1中。 表1 圖10係展示相對於氫氣之體積百分比標繪之陰極重量改變的圖，其中摻雜劑氣體係B+。如由圖10所證明，在5% H2 處之BF3 /H2 陰極重量改變未遵循0%至13%之陰極重量改變趨勢。BF3 /5% H2 組合物之重量損失小於0%或13%之H2 。 圖11係展示相對於氫氣之體積百分比標繪之對陰極重量改變的圖，其中摻雜劑氣體係B+。如圖11中所示，在5% H2 處之BF3 /H2 對陰極重量改變亦未遵循0%至13%之趨勢。BF3 /5% H2 之重量損失幾乎與0%相同。 圖12係展示相對於氫氣之體積百分比標繪之陰極重量改變的圖，其中摻雜劑氣體係BF2 +。如由圖12所顯示，在5% H2 處之BF3 /H2 陰極重量改變未遵循0%至13%之陰極重量改變趨勢。 圖13係展示相對於氫氣之體積百分比標繪之對陰極重量改變的圖，其中摻雜劑氣體係BF2 +。如圖13中所示，BF3 /5% H2 之對陰極重量改變更接近於0% H2 條件且稍微脫離0%至13%趨勢。 根據前文資料，可見偏壓功率經由摻雜劑來源氣體組合物中之氫氣顯著影響，其中B+摻雜劑調諧相對於BF2 +摻雜劑調諧具有較大偏壓功率改變。關於陰極及對陰極組件之重量變化，在針對B+摻雜調諧之離子植入系統中使用根據本發明之氫化11 BF3 摻雜劑來源組合物相比於使用未經氫化之11 BF3 摻雜劑來源組合物產生陰極重量損失之7%改變。在針對BF2 +摻雜調諧之離子植入系統中，使用根據本發明之氫化11 BF3 摻雜劑來源組合物產生陰極重量損失之大於4倍改變。 出乎意料及有益的結果係使用本發明之氫化且富含三氟化硼同位素之摻雜劑來源氣體組合物與相對應的未經氫化且富含三氟化硼同位素的摻雜劑來源氣體組合物相比產生較少陰極重量損失，且同時在離子源中產生較少鎢轉移。因此，本發明之摻雜劑來源氣體組合物在此項技術中實現大致進展。 儘管本發明已參照特定態樣、特徵及說明性實施例在本文中闡述，但應瞭解本發明之效用不因此受限，而延伸且涵蓋如將基於本文中之說明書向本發明之領域中之一般技術者表明自身之大量其他變化、修改及替代實施例。相應地，如在下文中所主張之本發明意欲概括地理解及解釋為包括在其精神及範疇內之所有此類變化、修改及替代實施例。
10‧‧‧植入系統
12‧‧‧離子植入機
14‧‧‧氣體供應封裝
16‧‧‧氣體供應封裝
18‧‧‧氣體供應封裝
20‧‧‧容器
22‧‧‧閥頭總成
24‧‧‧排出口
26‧‧‧容器
28‧‧‧閥頭總成
30‧‧‧排出口
32‧‧‧容器
34‧‧‧閥頭總成
36‧‧‧排出口
38‧‧‧手動輪
40‧‧‧手動輪
42‧‧‧手動輪
44‧‧‧氣體進料管線
46‧‧‧流動控制閥門
48‧‧‧自動閥門致動器
50‧‧‧信號傳輸線
52‧‧‧氣體進料管線
54‧‧‧流動控制閥門
56‧‧‧閥門致動器
58‧‧‧信號傳輸線
60‧‧‧氣體排出管線
62‧‧‧流動控制閥門
64‧‧‧閥門致動器
66‧‧‧信號傳輸線
68‧‧‧混合腔室
70‧‧‧進料管線
72‧‧‧迂迴管線
74‧‧‧氣體分析器
76‧‧‧迂迴管線
78‧‧‧CPU
80‧‧‧流出物管線
82‧‧‧流出物處理單元
84‧‧‧排出管線
200‧‧‧流體供應封裝
212‧‧‧流體儲存及分配容器
214‧‧‧側壁
216‧‧‧底部
218‧‧‧內部容積
220‧‧‧上端
221‧‧‧頸部
222‧‧‧埠開口
223‧‧‧頸部內壁
225‧‧‧閥頭
226‧‧‧閥體
227‧‧‧閥門元件
228‧‧‧中心垂直通道
229‧‧‧流體排出口
230‧‧‧流體排出通道
232‧‧‧填充通道
234‧‧‧填充口
236‧‧‧填充口蓋
238‧‧‧閥門致動器
239‧‧‧上部粒子過濾器
240‧‧‧延伸管
242‧‧‧上部調節器
246‧‧‧高效粒子過濾器
260‧‧‧下部調節器
266‧‧‧氣體排出管線
268‧‧‧流動控制器件
270‧‧‧離子植入製程設施
考慮以下關於隨附圖式之各種說明性實施例之描述可更澈底地理解本發明。 圖1係流體供應封裝之示意性橫截面圖，該封裝包括壓力調節之流體儲存及分配容器，其中可提供根據本發明之各種實施例之氫化且富含三氟化硼的摻雜劑來源氣體組合物用於組合物的儲存及分配。 圖2係離子植入系統之示意性圖示，說明根據本發明之操作模式，其中本發明之氫化且富含三氟化硼的摻雜劑來源氣體組合物供應至離子植入機用於在基板中植入硼。 圖3係B+射束電流作為流動至離子植入裝置之離子腔室之氫氣/三氟化硼共流動比率(H2 體積/BF3 體積，0至0.6)的函數的圖，其中富含同位素之BF3 之流動速率係2.75標準立方公分/分鐘(sccm)，展示根據本發明之各種實施例之氫化且富含三氟化硼同位素的摻雜劑來源氣體組合物的射束效能。 圖4係以毫安為單位之射束電流作為原子質量單元(AMU)值之函數的射束頻譜比較圖，展示B+、F+、HF+、BF+、BF2+及W++離子之射束電流值，且插入頻譜片段展示W+及WFx + (x = 1、2、3、4、5及6)離子在170-300 AMU範圍內之射束電流值，如針對以下所展示：(i)僅大體上純的(＞ 99.95體積%)11 BF3 的流動，(ii)氫氣及大體上純的(＞ 99.95體積%)11 BF3 以低H2 /11 BF3 體積比的共流動，及(iii)氫氣及大體上純的(＞ 99.95體積%)11 BF3 以高H2 /11 BF3 體積比的共流動。 圖5係以毫安為單位之F+、HF+、W+及WF+射束電流作為0至0.6之H2 /11 BF3 體積比的函數的圖，其中各別離子物種之資料由以下表示：菱形符號(♦)表示F+，圓點符號(●)表示HF+，正方形符號(■)表示W+，且三角形符號(▲)表示WF+。所採用以生成該資料之三氟化硼係大體上純的(＞ 99.95體積%)11 BF3 。 圖6係以毫安為單位之相對應之正規化的F+、HF+、W+及WF+射束電流作為0至0.6的H2 /11 BF3 體積比的函數的圖，其中x係H2 /BF3 比之係數，其中F+、HF+、W+及WF+射束電流已相對於B+射束電流正規化，且各別離子物種之資料由以下表示：菱形符號(♦)表示F+，圓點符號(●)表示HF+，正方形符號(■)表示W+，且三角形符號(▲)表示WF+。 圖7係以毫安為單位之射束電流作為原子質量單元(AMU)值之函數的射束頻譜比較圖，展示B+、F+、BF+、及BF2+離子之射束電流值，且插入頻譜片段展示W+及WFx + (x = 1、2、3、4、5及6)離子在170-300 AMU範圍內之射束電流值，其中離子植入系統在第一回合中針對B+離子植入物種調諧，且在第二回合中針對BF2 +離子植入物種調諧，在兩種情況下均採用未經氫化之大體上純的(＞ 99.95體積%)11 BF3 。 圖8係以毫安為單位之射束電流作為原子質量單元(AMU)值之函數的射束頻譜比較圖，展示B+、F+、BF+、及BF2+離子之射束電流值，且插入頻譜片段展示W+及WFx + (x = 1、2、3、4、5及6)離子在170-300 AMU範圍內之射束電流值，其中離子植入系統針對B+離子植入物種調諧，在第一回合中採用未經氫化之大體上純的(＞ 99.95體積%)11 BF3 (綠色光譜)，且在第二回合中採用經氫化之大體上純的(＞ 99.95體積%)11 BF3 (紅色光譜；H2 /11 BF3 體積處於0.05之最佳化比率)。 圖9係以毫安為單位之射束電流作為原子質量單元(AMU)值之函數的射束頻譜比較圖，展示B+、F+、BF+、及BF2+離子之射束電流值，且插入頻譜片段展示W+及WFx + (x = 1、2、3、4、5及6)離子在170-300 AMU範圍內之射束電流值，其中離子植入系統針對BF2 +離子植入物種調諧，在第一回合中採用未經氫化之大體上純的(＞ 99.95體積%)11 BF3 (綠色光譜)，且在第二回合中採用經氫化之大體上純的(＞ 99.95體積%)11 BF3 (紅色光譜；H2 /11 BF3 體積處於0.05之最佳化比率)。 圖10係展示相對於氫氣之體積百分比標繪之每小時陰極重量改變的圖，其中植入離子係B+。 圖11係展示相對於氫氣之體積百分比標繪之每小時對陰極(anti-cathode)重量改變的圖，其中植入離子係B+。 圖12係展示相對於氫氣之體積百分比標繪之每小時陰極重量改變的圖，其中植入離子係BF2 +。 圖13係展示相對於氫氣之體積百分比標繪之每小時對陰極重量改變的圖，其中植入離子係BF2 +。 儘管本發明容許各種修改及替代形式，但其細節已藉助於實例在圖式中展示且將詳細地描述。然而，應理解不意欲將本發明之態樣限制於所描述之特定說明性實施例。相反，意欲涵蓋屬於本發明之精神及範疇內之所有修改、等效物及替代物。

Claims (19)

  1. 一種氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物，該組合物包含(i)三氟化硼，其富含高於天然豐度之同位素原子質量11之硼(11 B)，及(ii)氫氣，以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，該氫氣之量係2至6.5體積%。
  2. 如請求項1之組合物，其中該富含高於天然豐度之同位素原子質量11之硼(11 B)的三氟化硼富含高於選自由以下組成之群的富集含量的同位素：80.1%、85%、88%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、99.5%、99.9%、99.99%、99.995%及99.999%。
  3. 如請求項1之組合物，其中該富含高於天然豐度之同位素原子質量11之硼(11 B)的三氟化硼富含高於99%的同位素。
  4. 如請求項1之組合物，其中以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，氫氣之含量係3至6.5體積%。
  5. 如請求項1之組合物，其中以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，氫氣之含量係4至6體積%。
  6. 如請求項1之組合物，其中以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，氫氣之含量係5體積%。
  7. 一種氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物，該組合物包含(i)三氟化硼，其富含高於99%之同位素原子質量11之硼(11 B)，及(ii)氫氣，以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，該氫氣之量係5體積%。
  8. 一種硼摻雜劑氣體組合物供應封裝，該封裝包含氣體儲存及分配容器，該容器容納如請求項1至7中任一項之氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物。
  9. 一種硼離子植入之方法，其包含向離子植入系統之離子源腔室引入如請求項1至7中任一項之氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物，及在該離子源腔室中電離該氫化且富含三氟化硼(BF3 )同位素之摻雜劑來源氣體組合物，以產生用於硼離子植入之含硼植入物種，其中當氫氣存在時，該含硼植入物種之射束電流與當該離子源腔室中不存在氫氣時該含硼植入物種之射束電流相比降低小於8%。
  10. 如請求項9之方法，其進一步包含產生該含硼植入物種之射束，及將該射束導引至基板，用於向其中植入該含硼植入物種。
  11. 如請求項9之方法，其包含將基板暴露於該含硼植入物種，用於將其植入該基板中。
  12. 一種操作離子植入系統之方法，其包含使(a)來自第一氣體供應封裝之富含同位素11 B之三氟化硼及(b)來自第二氣體供應封裝之氫氣以三氟化硼與氫氣之相對比率共流動至該離子植入系統之離子源腔室，以在該離子源腔室中構成摻雜劑來源氣體組合物，該氣體組合物包含(i)三氟化硼，其富含高於天然豐度之同位素原子質量11之硼(11 B)，及(ii)氫氣，以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，該氫氣之量係2至6.5體積%。
  13. 一種方法，其包含將硼摻雜劑來源氣體組合物引入至硼摻雜離子植入系統之離子源腔室中，操作該硼摻雜離子植入系統以在該離子源腔室中電離該硼摻雜劑來源氣體組合物且生成硼摻雜劑物種之射束，將該射束導引至該離子植入系統中之基板，用於將其中之該基板用該硼摻雜劑物質進行硼摻雜，其中該摻雜劑來源氣體組合物包含(i)三氟化硼，其富含高於天然豐度之同位素原子質量11之硼(11 B)，及(ii)氫氣，以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，該氫氣之量係2至6.5體積%，其中在該操作期間，陰極之重量改變相對於其他氫氣濃度降至最小，且射束穩定性及離子源壽命獲得增進。
  14. 如請求項13之方法，其中該陰極包含鎢絲。
  15. 如請求項13之方法，其中該摻雜劑來源氣體組合物中之該氫氣濃度同時使該操作期間偏壓功率及燈絲電流之改變降至最小。
  16. 如請求項13之方法，其中該富含高於天然豐度之同位素原子質量11之硼(11 B)的三氟化硼富含高於99%之同位素。
  17. 如請求項13之方法，其中以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，氫氣之含量係4至6體積%。
  18. 如請求項13之方法，其中以該組合物中三氟化硼及氫氣之總體積計，氫氣之含量係5體積%。
  19. 如請求項13之方法，其中硼離子植入物種之射束電流在與該離子源腔室中不存在氫氣時得到之該硼離子植入物種之射束電流相比時降低小於8%。
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