TWI602239B - 具有鎵離子的離子束的產生方法 - Google Patents

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Description

具有鎵離子的離子束的產生方法
本揭露是有關於一種離子源，且特別是有關於一種與半導體製造有關，用以產生鎵(Ga)離子的材料系統以及裝置。
加工技術(processing technique)，例如是離子植入(ion implantation)，提供使用多種物種(species)來加工基板(substrate)的能力。在離子植入系統中，可用的多種離子源包括固體、液體以及氣體型(gas-based)的離子源。對於許多離子物種而言，多種氣態前驅物(precursor)可被用於作為加工基板的材料的來源(source)。然而，對於一些離子物種而言，其不存在氣態前驅物，或其存在的氣態前驅物產生低的束電流(beam current)。對於那些缺乏有效的(effective)氣態前驅物的離子物種而言，液體及/或粉末前驅物可能是可用的，但這些前驅物需要使用蒸發器(vaporizer)來產生用於離子源的氣相物種，並從此離子源提取離子。
達成上述前驅物的另一種方法是使用固體靶材(solid target)，此靶材可被插入到離子源腔室(chamber)。在此種設置(configuration)中，可在離子源腔室中使用選擇的離子物種來產生電漿(plasma)，此離子物種例如是惰性氣體離子。固體靶材可作為電漿離子的濺鍍(sputtering)靶材，其中，電漿離子加速朝向靶材並從靶材濺射出原子或原子團。然而，若靶材是介電材料，施加於靶材的直流偏壓(dc bias)將無法讓靶材產生偏壓(biasing)，這使得電漿與靶材之間的有效電位降(potential drop)相當於電漿電位與浮動的自我偏壓電位(self bias potential)間的差異，此自我偏壓電位在介電靶材(dielectric target)的表面上形成。此電位(其伏特(volts)相當於單電荷離子的離子能量的eV)通常在數伏特到數十伏特的範圍內，導致離子以可小於100eV的能量撞擊(striking)靶材。由於對於多數材料來說，其濺射率(sputter yield)在此能量範圍內是低的，所以需要採用結合電漿的蝕刻氣體(etchant gas)，以增加靶材原子變為氣相的產生速率(yield rate)。
鎵離子早已被用來在聚焦離子束(focused ion beam)加工上，其中鎵離子來自液體源(liquid source)。然而，這可能不適合在一個相對較大的區域內需要高電流密度(current density)的系統。在固體靶材的情況下，由於元素金屬的低熔融溫度(melting temperature)，使固體鎵靶材不易用於離子源。從上述的觀點而言，很明顯地，改善鎵離子源是需要的。
在一實施例中，一種鎵離子束的產生方法，其包括在電漿腔室中提供鎵化合物靶材(gallium compound target)，此鎵化合物靶材包括鎵以及至少一種額外元素(element)。鎵離子束的產生方法更包括在電漿腔室(plasma chamber)中，使用至少一種氣態物種(gaseous species)來啟動電漿，以及提供氣態的蝕刻物種源(a source of gaseous etchant species)，氣態的蝕刻物種源可用來與鎵化合物靶材反應，以形成揮發性鎵物種。
在一實施例中，一種具有鎵離子的離子束的產生方法，其包括在電漿腔室中提供至少部分的鎵化合物靶材，此鎵化合物靶材包括鎵以及至少一種額外元素。具有鎵離子的離子束的產生方法更包括在電漿腔室中，使用至少一種氣態物種來啟動電漿，以及提供氣態的蝕刻物種源與鎵化合物靶材反應，以形成揮發性鎵物種。
在其他實施例中，一種產生鎵離子束的裝置包括電漿源，在電漿腔室中產生電漿，此電漿具有至少一種氣態物種。產生鎵離子束的裝置亦包括至少部份配置(diposed)在電漿腔室中的鎵化合物靶材，此鎵化合物靶材具有鎵以及至少一種額外元素，其中一種或多種的前述至少一種氣態物種與鎵化合物靶材相互作用，以產生氣態的蝕刻物種，此氣態的蝕刻物種可用來與鎵化合物靶材反應，以形成揮發性含鎵(gallium-containing)物種。
100‧‧‧離子源
102‧‧‧靶材座
104‧‧‧靶材
106‧‧‧陰極
108‧‧‧燈絲
110‧‧‧斥拒極
112‧‧‧提取孔
114‧‧‧斥拒極
116‧‧‧腔室
118‧‧‧電漿
202‧‧‧離子
204‧‧‧中性物種
205‧‧‧電子
206‧‧‧電漿鞘邊界
208‧‧‧鎵原子
210‧‧‧含鎵氣態物種
600‧‧‧質譜
800‧‧‧質譜
1000‧‧‧系統
1001‧‧‧電源
1002‧‧‧離子源
1004‧‧‧電極
1005‧‧‧束
1006‧‧‧質量分析磁鐵
1008‧‧‧減速台
1010‧‧‧校正磁鐵
1012‧‧‧第二減速台
1014‧‧‧支件
圖1描繪一實施例中的離子源。
圖2描繪符合本實施例的產生鎵離子的情況。
圖3描繪氮化鎵的濺射率曲線。
圖4描繪磷化鎵的濺射率曲線。
圖5描繪砷化鎵的濺射率曲線。
圖6描繪由遭受電漿的砷化鎵靶材所產生的離子物種。
圖7描繪氧化鎵的濺射率曲線。
圖8描繪符合一實施例的由遭受電漿的氧化鎵靶材所產生的離子物種。
圖9描繪符合一實施例的由遭受另一電漿的氧化鎵靶材所產生的離子物種。
圖10描繪一例示性的離子植入系統。
本文揭露的實施例提供改良的鎵離子源。在多個實施例中，改良的源可包括電漿類型離子源(plasma-based ion source)的固體鎵化合物靶材與大氣氣體物種(ambient gas species)的新穎組合，例如是間接加熱陰極(indirectly heated cathode，IHC)離子源。本實施例可用於例如是離子植入系統，此系統包括束線離子植入系統(beamline ion implantation system)，在此束線離子植入系統 中，鎵離子從離子源提取(extracted)並朝靶材提供。特定之實施例指用於間接加熱陰極源或採用固體靶材的其他電漿型離子源的靶材/氣體的組合。
雖然已經採用鎵離子於聚焦離子束的技術，基於上述原因，高電流與高產出量(throughput)的鎵離子源已經發展落後。在一高電流應用的實例中，鎵可用作例如是矽的IV族半導體的受體型(p型)摻質(dopant)。然而，相較於鎵而言，傳統商業用離子植入系統更著重於以硼(boron)作為p型摻質。高電流鎵離子源的發展，可讓在大型基板中以鎵作為摻質的使用更加容易，此使用例如是商業化半導體晶圓製造。特別地，本實施例提供固體鎵型(gallium-based)靶材材料，此材料可與各種蝕刻氣體結合使用，以在離子源中產生鎵離子，此離子源適於提供離子植入用的離子。圖1描繪例示性的離子源100，此離子源包括靶材座(target holder)102、靶材104以及陰極106。在一些實施例中，如圖1所示，陰極106可為由燈絲(filament)108加熱的間接加熱陰極。離子源100亦包括斥拒極(repeller)110以及提取孔(extraction aperture)112。
離子源100的操作可與傳統IHC離子源的操作類似。舉例而言，偏壓電源(bias power supply)(未繪示)可具有連接到陰極106的正端(positive terminal)以及連接到燈絲108的負端(negative terminal)。偏壓電源使得由燈絲108發射(emitted)的電子加速至陰 極106，以產生陰極106的加熱。此外，未繪示的燈絲電源(filament power supply)可加熱燈絲108，因而產生朝陰極106加速的電子，並從而導致加熱。提取孔112可包括提取電極(extraction electrode)以及抑制電極(suppression electrode)(皆未繪示)，如本技術領域中已知，此二電極對準(aligned with)提取孔112。
當離子源100在操作時，燈絲108藉由燈絲電流IF被電阻加熱(heated resistively)至熱離子發射溫度(thermionic emission temperatures)，此溫度的級數(order)例如是2200℃。由燈絲108發射的電子藉由燈絲108與陰極106之間的偏壓VB加速，此加速電子轟擊(bombard)陰極106並加熱陰極106。由陰極106發射的電子藉由電弧電壓(arc voltage)加速，此電弧電壓可施加於離子源100的電漿腔室，且可在腔室116中游離(ionize)從氣體源(gas source)114接收的氣體分子，從而形成電漿118。由於入射電子而使斥拒極110積聚負電荷，斥拒極最終並具有足夠的負電荷使電子斥退回腔室116，產生額外的游離碰撞(ionizing collision)。
為產生被提取孔112所提取的鎵離子，靶材104可提供鎵源，此鎵源被傳輸至腔室116、游離化後，接著加速通過提取孔112。本發明人已經確定一套標準以及這些標準的新穎組合，以發展出鎵化合物靶材/氣態物種系統，此系統可用於鎵離子源。鎵化合物可用作離子源中的固體靶材，離子源例如是IHC離子源，此鎵化合物可實現一個或多個所期望的參數(parameter)。舉例而言， 用作靶材材料的鎵化合物具有高濺射速率(sputtering rate)。高濺射速率表示當遭受(subjected to)來自離子源電漿的離子轟擊時，含鎵材料將從靶材表面濺射出來(經由動量轉移過程而噴射出(ejected))。通過這種方式，對於在離子源的電漿中給定的濺射離子密度而言，可產生相對較大數目的鎵離子。
另一個可達到的參數是，鎵與化合物靶材(compound target)的其他構成(constituent)之間的濺射率(sputter yield)差別不大。在許多已知的化合物靶中，濺射會造成靶材組分(composition)上的變化，其原因在於一種成分(component)相較於另外一種成分優選地被移除。此過程可導致被移除的材料其組分的不穩定飄移(drift)，且可造成靶材表面的不良(undesirable)變化。在離子源腔室中，維持穩定的靶材組成不是所關心的事，此處可期望從靶材產出較靶材其他成分較高比例(fraction)的鎵，以便從濺鍍靶材材料產生包含較高比例的鎵的離子。
另一個所期望的參數是，用作靶材的鎵化合物具有高熔融溫度(melting temperature)。高熔融溫度促進離子源上的使用，離子源例如是IHC源，在IHC源中的靶材可大幅被加熱。此參數排除了低熔點材料的使用，低熔點材料例如是上文所述的鎵金屬。
產生於離子源中的氣態含鎵物種不會形成可沈積在離子源內的固體副產物。可期望的是，避免離子源內不想要的表面沈積。另一個需要考慮的參數是，鎵化合物材料可容易地受到一種 或多種由電漿提供的物種的化學蝕刻。
圖2描繪符合本實施例之從鎵化合物靶材104產生鎵離子的例示性過程。在繪示的實施例中，電漿118包括(正電)離子202、中性物種204以及電子205(負電)。當離子到達電漿鞘邊界(plasma sheath boundary)206時，離子可用相當於電漿與靶材之間電位降(potential drop)的能量，加速跨越鞘(sheath)並撞擊靶材104。對於絕緣的靶材(insulating target)而言，這種在IHC電漿中的電位降通常可為數伏特到數十伏特。因此，離子202可用通常小於約100eV的能量撞擊靶材104。在這種離子能量的範圍內，濺射率通常顯著地低於適用多數材料的最高(maximum)濺射率，此最高濺射率通常可發生在離子能量為1,000V至10,000V的範圍內。因此，對於每個入射到靶材上的離子202而言，其藉由濺射來從靶材104移除的鎵原子208的數目可相對地低。因此，提供額外的來源(additional source)來從靶材104移除鎵可為有用的。
在一些實施例中，用以移除鎵的額外的來源可為氣態的蝕刻物種的形式，此氣態的蝕刻物種可用來與鎵化合物靶材反應，以形成揮發性鎵物種。換句話說，揮發性鎵物種可為從靶材104的表面解離(dissociate)的含鎵物種，以形成可進入電漿118中的氣態分子。氣態的蝕刻物種可為離子、中性粒子(neutral)或兩者兼具。如圖2所繪示，舉例而言，中性物種204可在靶材104的表面與鎵原子208反應，形成含鎵氣態物種210。在一實例中，揮 發性鎵物種(亦即含鎵物種210)可為GaF2，可藉由在靶材104表面的鎵與含氟(fluorine-containing)物種的反應而形成GaF2，將於下文討論之。在多個實施例中，詳述於下文，氣態的蝕刻物種源可為供給到離子源腔室的氣體及/或可為鎵化合物靶材本身的成分。本發明人已對多種鎵化合物進行研究，以致發現用於高電流鎵離子源的新穎材料系統，詳述於下文。
圖3描繪例示性的氮化鎵(GaN)的模擬濺射率，其呈現出超過2000℃的高熔融溫度，並因此GaN是用於IHC源的潛在候選。如圖所繪示，在1000eV時，GaN呈現相對高的平均濺射率(average sputter yield)，其平均濺射率的級數接近1，且即使在100eV，GaN仍具約0.2的可觀(appreciable)濺射率。此外，氮(N)與鎵(Ga)之間的相對濺射率約略相等，說明GaN靶材在電漿濺鍍的設置中可相對穩定。
圖4描繪例示性的磷化鎵(GaP)的模擬濺射率，呈現出相對高的濺射率，且由鎵優選地被濺射導致濺射率的差別只有相對小。舉例而言，在約1100eV時，GaP呈現的濺射率接近1。然而，已知GaP在約900℃時會解離。此外，已觀察到GaP會在用於濺鍍GaP的電漿腔室內沈積不想要的(unwanted)磷材料。
圖5描繪例示性的砷化鎵(GaAs)的模擬濺射率，其呈現出約1238℃的高熔融溫度，因此GaAs也是用於IHC源的潛在候選。GaAs的各個構成的濺射率也相對較穩健(robust)，例如相較於 GaP而言。
特別地，圖6描繪離子束的質譜(mass spectroscopic)量測結果，此離子束從包含固體GaAs靶材的離子源所提取。藉由量測從採用GaAs靶材的離子源所提取的離子，對此現象進行研究。與GaAs靶材結合使用的電漿包括三氟化氮(NF3)氣體。質譜(mass spectrum)600包括代表不同Ga與As物種的多個峰值(peak)，這些Ga與As物種包括69Ga+、71Ga+、69Ga2+、71Ga2+、69Ga+、75As+、75As2+以及75As3+。如從質譜600中所顯而易見，As的相對含量(relative abundance)明顯地大於Ga的相對含量。
也已研究其他材料，此材料包括氧化鎵型(gallium oxide based)的靶材。舉例而言，化合物氧化鎵(Ga2O3)具有1900℃的熔融溫度，因此非常適合用於在產生高溫的離子源環境(ambient)中操作，此離子源環境例如是IHC離子源。特別地，圖7描繪例示性的Ga2O3的模擬濺射率結果(亦下也僅稱作「氧化鎵」)。雖然在氧化鎵化合物靶材中的鎵的整體濺射速率低於在砷化鎵、在磷化鎵以及在氮化鎵中，但氧化鎵材料是熱穩定的，且不會形成可能不期望沈積在離子源中的固體副產物。
根據各種實施例，呈現了用以產生穩定且高電流鎵離子源的氣態物種與鎵化合物靶材的新穎組合。雖然，對於在電漿型離子源中操作，期望固體靶材要產生高濺射率的鎵，以產生足夠的鎵來提供高鎵離子束電流(ion beam current)，然而在產生(create) 鎵離子的高電流時，也應考慮其他因素。舉例而言，正如前文所提到，作為化學蝕刻劑(chemical etchant)的物種可有效地與鎵原子反應，以產生揮發性含鎵氣態物種。
無論是透過濺射，或透過形成揮發性含鎵氣態物種，一旦鎵物種離開鎵化合物靶材的表面，鎵物種將在離子源電漿中遭受游離。取決於電漿構成的組分，鎵物種相對於其他氣相物種的游離可得到提升。因此，在多個實施例中，其揭露了鎵靶材與氣態物種的結合，此結合在鎵化合物靶材上產生結合了鎵物種的選擇性游離(selective ionization)的濺射與化學蝕刻結合物。
圖8呈現從離子源所提取的離子束的質譜量測結果，此離子源包含遭受含三氟化硼(BF3)的電漿(BF3-containing plasma)的固體氧化鎵靶材。在此例示性實施例中，將氧化鎵靶材置於離子源腔室中，在此離子源腔室中引入BF3氣體並於此產生電漿。除了提供可從氧化鎵靶材濺射出鎵原子的離子外，含BF3的電漿還提供來自BF3分子的蝕刻物種。這些物種可用來從固體氧化鎵靶材蝕刻出鎵，從而產生足夠的鎵來供給鎵離子的高電流。圖8中的質譜800繪示代表不同Ga物種的多個峰值，這些Ga物種包括69Ga+、71Ga+、69Ga2+、71Ga2+，以及多種含氧物種與含氟物種。可以明顯地看出，相對於由前述含氧物種與含氟物種所產生的非鎵離子束電流而言，鎵離子束電流(個別鎵離子峰值的總和)相對較大。在離子束中量測到的鎵離子，其可以下列方式產生：一些Ga 物種從固體氧化鎵靶材濺射出來並噴射(ejected)進入離子源電漿中，而其他Ga物種則被來自BF3氣體的物種化學蝕刻出來，形成進入離子源電漿的氣態含鎵物種。離子源電漿中的鎵中性物種藉由與高能(energetic)物種碰撞而在此電漿中被游離，其後此游離的物種可經由提取系統(例如是提取孔112)被提取，以形成鎵離子束。特別地，BF3可根據以下機制在電漿中產生含鎵物種。在第一步驟中，BF3氣態物種在電漿中解離而可產出多種產物，產物包括原子的氟(F)氣體物種。來自氧化鎵靶材的鎵原子的蝕刻以及隨後鎵離子的產生可以下列方式進行：Ga(s)+2F(g)>GaF2(g) (1)
GaF2(g)+e>GaF(g)+F(g)+e (2)
GaF(g)+e>Ga(g)+F(g)+e (3)
Ga(g)+e>Ga++e+e (4)
在Ga與F於放電(discharge)中解離後，從解離過程中產生的兩個氣相(g)氟原子與來自固體靶材(s)的鎵原子結合，根據反應(1)形成不穩定的揮發性化合物GaF2(g)，此GaF2進入氣相。根據反應(2)與(3)，此GaF2(g)易解離成Ga(g)以及F(g)。根據反應(4)，此Ga(g)物種可存在於電漿中，且隨後在電漿中遭受與高能電子的游離碰撞，以形成Ga+。
雖然使用Ga2O3/BF3系統，僅產生相對小量不想要的(unwanted)氧離子電流，然而卻產生出較大比例的來自BF3的含氟離子。因此，從Ga2O3/BF3提取的「鎵(gallium)」離子束產生相對 較高量作為污染物的含氟離子。
在其他實施例中，將氧化鎵靶材置於離子源腔室中(例如是腔室116)，在此離子源腔室中引入NF3氣體並產生電漿。在電漿離子源中結合使用NF3氣體與Ga2O3具有多項優點。舉例而言，NF3很容易地(readily)解離成包括氟的反應產物，從而如上文反應(1)到(4)所示，此產物可與氧化鎵靶材中的鎵反應以產生氣相鎵。
此外，如圖9所繪示，使用NF3將減少在電漿中形成的非鎵離子的相對量。特別地，圖9呈現從離子源所提取的離子束的質譜量測結果，此離子源包含遭受含NF3的電漿(NF3-containing plasma)的固體氧化鎵靶材。在此情況下，相較於如圖8所繪示的BF3/氧化鎵系統而言，鎵離子束電流增加約兩倍。並且，由非鎵離子所攜帶的電流相對量相對較少。可將此差異解釋成在BF3電漿中相對於NF3電漿中的游離特性上的差異。如表I所繪示，鎵的游離能是5.99eV，此相對較小的值說明當鎵中性粒子進入電漿後，如上文反應(4)所給，鎵中性粒子藉由與高能電子碰撞而可容易地游離。除非另有說明，本文使用的術語「游離能(ionization energy)」是指第一游離能(the first ionization energy)。在BF3電漿中，在其他物種之中，BF3分子可解離成BF2、BF以及B。如表I所繪示，各種這些解離產物的物種具有範圍是8-11eV的游離能，此游離能略高於鎵的游離能，但為足夠接近，使得一些BF3的解離產物會在包含鎵離子的電漿中被游離。在NF3電漿中，NF3分子 可容易地解離成氟物種以及氮物種。如進一步示於表1，氮與氟的游離能(ionization energy)分別高於鎵的游離能超過8eV以及11eV。因此，在NF3電漿中，電子的能量分布(electron energy distribution)被Ga夾住(clamped)(5.99eV的游離能)，從而更不可能游離具有高游離能的其他物種，例如是氮以及氟。
在另一實施例中，提供用於蝕刻鎵化合物靶材的蝕刻物種可能來自鎵化合物靶材本身。舉例而言，可將鎵化合物製造成包含前驅物材料(precursor material)的靶材，此前驅物材料被用作鎵的蝕刻劑(etcant)來源。在多個實施例中，可使用三鹵化鎵(gallium trihalide)作為靶材材料。化合物三氯化鎵(GaCl3)、三碘化鎵(GaI3)以及三溴化鎵(GaBr3)皆具有低於250℃的熔融溫度，使得將這些化合物用於靶材溫度通常很高的IHC離子源中變得缺乏吸引力。然而，化合物GaF3(本文中也稱作「三氟化鎵(gallium fluoride)」具有估計約1000℃的熔融溫度。因此，在一些實施例 中，可在離子源(例如是IHC離子源)中採用GaF3靶材來產生含鎵離子的離子源。特別地，可使用例如是惰性氣體的氣體來啟動電漿放電(plasma discharge)。適合的惰性氣體的實例包括氦(He)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)以及其混合物。來自惰性氣體的離子可接著與GaF3靶材相互作用來產生氣態的蝕刻物種，此氣態的蝕刻物種產生從GaF3靶材釋放出的揮發性的鎵。舉例而言，惰性氣體離子可從GaF3靶材濺射出材料，造成包括氟原子的氟物種在離子源腔室中產生而進入氣相。如反應(1)到(3)所描述，氟物種可隨後與GaF3靶材中的鎵反應，造成靶材蝕刻出鎵並將鎵釋放進入氣相。此外，可在電漿中產生氟離子。
在離子源腔室中使用惰性氣體(例如是氬)啟動電漿後，隨著游離氣態氟物種的產生變得足以產生自我維持的電漿(self-sustaining plasma)時，進入離子源腔室中的惰性氣體的流量(flow)可緩降(ramped down)及/或終止，在此電漿中，用於電漿的離子源是GaF3靶材。在自我維持的電漿中，透過化學蝕刻以及濺射，氟從靶材的產出速率足以產生足夠的氟離子以及反應性(reactive)物種來用於持續蝕刻靶材。在沒有氟氣體(例如是NF3)時使用GaF3靶材產生鎵離子束的一項優點是，將消除氟氣體對離子源硬體(hardware)的任何腐蝕作用(corrosive effect)，離子源硬體例如是氣體供給線(gas feed line)。
如前所述，可在束線離子植入系統(beam-line ion implantation system)(離子植入機(ion implanter))中採用鎵離子源。圖10是此種離子植入機的方塊圖(block diagram)，其繪示可用於本發明之實施例中的離子植入機的一般特徵。系統1000包括離子源1002。電源(power supply)1001將所需的能量供給離子源1002，離子源1002經設置以產生鎵離子。經由一連串的電極1004(提取電極)，產生的鎵離子從源中被提取並形成束(beam)1005，此束1005穿過質量分析磁鐵(mass analyzer magnet)1006。此質量分析器設置有特定的磁場，使得只有具所期望的質量電荷比(mass-to-charge ratio)的離子能夠穿行分析器。鎵離子穿過減速台(deceleration stage)1008到校正磁鐵(corrector magnet)1010。將校正磁鐵1010通電(energized)，以使離子束流(beamlets)根據所施加磁場的強度和方向偏轉，提供瞄準工件或基板的束，此工件或基板放置在支件(support)1014(例如是平台(platen))上。在某些情況下，可將第二減速台1012配置在校正磁鐵1010與支件1014之間。當鎵離子與基板中的電子以及原子核碰撞時，鎵離子失去能量並基於加速能量(acceleration energy)，停止於基板中所期望的深度範圍內。
根據本發明之實施例，可將基板連接至可移動的平台，以提供一套(set)對於束(例如是束1005)的相對運動。此相對運動可包括平移運動(translational motion)、扭轉運動(twist motion)以及傾斜運動(tilt motion)。植入系統1000包括傾斜平台(tilt stage)，其 提供基板相對於入射束(incident beam)的傾斜，舉例而言，相對於基板的法線，此傾斜從約-75度至+75度。
雖然上文詳述的實施例著重於產生將使用於束線植入裝置的IHC源的鎵離子束，然而其他實施例延伸到固體靶材鎵離子源，其可採用射頻激發(RF excitation)或其他來源來產生電漿。並且，可調度(deploy)本實施例的離子源，用於需要高鎵離子電流的任何裝置或加工。
此外，本發明之實施例包括使用任何氣體，此氣體提供蝕刻劑以從固體靶材蝕刻出鎵，且此氣體提供具有比鎵還高的游離能的成分，其成分例如是氮以及氟。
本揭露不局限於本文所描述的具體實施例的範圍。事實上，除了本文所述之外，從前述和附圖，本技術領域中具有通常知識者，將顯而易見本揭露的其他多種實施例和修改。
因此，此其他實施例和修改都將落入本揭露的範圍內，此外，雖然本揭露已經在本文的上下文中描述在特定環境中，為達某一特定用途的特定實現方式，本技術領域中具有通常知識者將理解，其實用性並不限於此，而本揭露可有益地在任意數的環境中，為任意數的用途而實現。因此，下文所載的申請專利範圍應理解成，考慮到如本文所述的本揭露的全方面和精神。
100‧‧‧離子源
102‧‧‧靶材座
104‧‧‧靶材
106‧‧‧陰極
108‧‧‧燈絲
110‧‧‧斥拒極
112‧‧‧提取孔
114‧‧‧斥拒極
116‧‧‧腔室
118‧‧‧電漿

Claims (10)

  1. 一種具有鎵離子的離子束的產生方法，包括：在適合於接收蝕刻氣體的電漿腔室中提供至少部分的鎵化合物靶材，所述鎵化合物靶材包括鎵以及至少一種額外元素；在所述電漿腔室中，使用至少一種氣態物種來啟動電漿；以及提供氣態的蝕刻物種源與所述鎵化合物靶材反應，形成揮發性鎵物種。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的具有鎵離子的離子束的產生方法，其中所述提供所述蝕刻物種源包括將所述蝕刻氣體傳送進入所述電漿腔室中。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的具有鎵離子的離子束的產生方法，其中所述提供所述蝕刻物種源包括提供前驅物材料給所述鎵化合物靶材中的蝕刻物種。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的具有鎵離子的離子束的產生方法，其中所述鎵化合物靶材包括以下其中一者：氧化鎵靶材以及三氟化鎵靶材。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的具有鎵離子的離子束的產生方法，更包括提供所述蝕刻氣體作為可用來與所述鎵化合物靶材反應以產生含鎵氣態物種的氣體。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的具有鎵離子的離子束的產生方法，更包括提供含氟氣體進入所述電漿腔室中。
  7. 如申請專利範圍第2項所述的具有鎵離子的離子束的產生方法，更包括提供NF3作為所述蝕刻氣體以及提供氧化鎵作為所述鎵化合物靶材。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的具有鎵離子的離子束的產生方法，其中氣態的所述蝕刻物種源可用來產生游離能大於8eV的氣相物種。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的具有鎵離子的離子束的產生方法，其中所述鎵化合物靶材經設置以在遭受所述電漿時產生所述揮發性鎵物種，而不會產生將凝結為固體的副產物。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的具有鎵離子的離子束的產生方法，其中所述揮發性鎵物種包括GaF2。
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