一種離子植入裝置和一種通過植入氫化硼簇離子制造半導體的方法

專利名稱：一種離子植入裝置和一種通過植入氫化硼簇離子制造半導體的方法
技術領域：
本發明涉及一種制造半導體的方法，其中P型摻雜是通過植入由電離氫化硼分子形成的離子射束來完成，所述離子為BnH+和BnHx-形式，其中10≤n≤100且0≤x≤n+4。
背景技術：
離子植入過程半導體裝置的制造部分地涉及將雜質引入半導體基板中以形成摻雜區域。選擇雜質元素以與半導體材料適當地結合，以制成電載體，由此改變半導體材料的電導率。電載體可為電子(由N型摻雜物生成)或電子洞(由P型摻雜物生成)。如此引入的摻雜物雜質的濃度決定了所得區域的電導率。必須制造許多該等N型和P型雜質區域以形成晶體管結構、隔離結構和其它該等電子結構，其共同充當半導體裝置。
將摻雜物引入半導體基板的常規方法是通過離子植入。在離子植入中，將含有所要元素的進料物質引入離子源中并引入能量以電離該進料物質，創造含有摻雜物元素(例如，元素75As、31P和121Sb在硅中為供體或N型摻雜物，而11B和115In為受體或P型摻雜物)的離子。提供加速電場以提取和加速通常帶正電的離子，因此創造離子射束(在某些情況下，可使用帶負電離子來代替)。接著，如此項技術中已知，使用質譜分析來選擇待植入的種類，并隨后使經質譜分析的離子射束穿過離子光學器，離子光學器在將該離子射束導入半導體基板或工件之前改變其最終速度或改變其空間分布。經加速的離子擁有明確定義的動能，該動能使該等離子體能在各能量值下滲透靶到明確定義的、預確定深度。離子的能量和質量兩者確定其滲透入該靶的深度，其中較高能量和/或較低質量的離子因其較大速度而滲透入該靶較深。構造該離子植入系統以仔細地控制植入過程中的關鍵變量，如離子能量、離子質量、離子射束電流(每單位時間的電荷)和靶處的離子劑量(每單位面積滲透入靶中的離子總數)。此外，也必須控制射束角偏差(離子擊打基板角度的變化)和射束空間均勻性和程度以保持半導體裝置產量。
制造半導體的關鍵過程是在半導體基板內創造P-N接合。此需要形成P型和N型摻雜的相鄰區域。形成此一接合的重要實例是將P型摻雜物植入已含有N型摻雜物均勻分布的半導體區域。在此情況下，一個重要的參數是接合深度，其被定義為距離P型和N型摻雜物具有相等濃度的半導體表面的深度。此接合深度為植入摻雜物質量、能量和劑量的函數。
現代半導體技術的一個重要方面是對更小和更快裝置的連續演變。此過程稱為定標(scaling)。定標是由平版處理方法的不斷進步而驅動的，其允許界定含有集成電路的半導體基板中的越來越小的特性。已發展大致已接受的定標理論來引導晶片制造商同時(意即，在各個技術或定標節點)適當調整所有半導體裝置設計方面的大小。離子植入過程定標的最大影響是接合深度的定標，隨著裝置尺寸的減小其愈加需要淺接合。隨著集成電路技術規模的擴大，對于增大淺接合的此一需求應理解為下列要求各定標步驟必須減小離子植入能量。現代小于0.13微米的裝置所要的極淺接合稱為“超淺接合”或USJ。
對低能射束傳遞的物理限制由于CMOS過程中接合深度的侵略性擴大，許多關鍵植入器所需的離子能量減小到最初研制用于生成高很多的能量射束的常規離子植入系統的點，其將經大量減小的離子電流遞送到晶圓，減小晶圓生產量。常規離子植入系統在低射束能量下的限制在從離子源提取離子和其隨后穿過植入器射束線的傳送中是最明顯的。由Child-Langmuir關系(其代表經提取的射束電流密度與提取電壓(意即，提取時的射束能量)成比例)支配的離子提取升高到3/2功率。圖2是最大提取硼射束電流與提取電壓的圖表。為了簡潔起見，已經假設僅11B+存在于提取射束中。圖2顯示隨著能量的減小，提取電流快速下降。在一常規的離子植入器中，此“提取限制”操作體系在小于約10keV的能量下看到。類似的約束影響低能量射束在提取后的傳送。較低能量的離子射束以較小的速度傳播，因此，對于一給定的射束電流值而言，離子靠近在一起，意即，離子密度增大。此可從關系式J＝ηev看到，其中J是單位為mA/cm2的離子射束電流密度，η是單位為離子數/cm-3的離子密度，e是電荷(＝6.02×10-19庫侖)，且v是單位為cm/s的平均離子速度。此外，因為離子之間的靜電力與其間距離的平方成反比例關系，所以低能量下的靜電排斥要強得多，導致離子射束分散增大。此現象成為“射束爆炸”，且其是低能量傳送中射束損耗的主要原因。雖然植入器射束線中存在的低能量電子傾向于被帶負電的離子射束捕獲，補償了傳送期間空間電荷爆炸，但爆炸仍然會發生，且其在靜電聚焦透鏡存在下最顯著，其傾向于從射束剝除寬松束縛且具高移動性的補償電子。特定言之，存在嚴重的輕離子提取和傳送困難，諸如質量僅為11amu的P型摻雜物硼。由于輕的硼原子比其它原子更深滲透到基板中，因此硼的所需植入能量比其它植入種類的要低。事實上，小于1keV的極低的植入能量是某些前期USJ方法所需的。事實上，從通常的BF3源極等離子體提取和傳送大多數離子并非為所要的離子11B+，而是諸如19F+和49BF2+的離子片段；此等用于增大提取離子射束的電荷密度和平均質量，其進一步增大空間電荷爆炸。對于一給定的射束能量而言，已經增大的質量導致較大的射束導流系數；因為較重的離子移動較慢，所以給定射束電流的離子密度η增大，其根據以上討論增大空間電荷影響。
分子離子植入克服由上述Child-Langmuir關系所強加的限制的一個方法是通過將含有相關摻雜物的分子而非單一摻雜物原子電離來增大摻雜物離子的傳送能量。以此方式，雖然分子的動能在傳送期間較高，但在進入基板后，分子分裂為其組成原子，根據其在物質中的分布在個別原子之間分享分子能量，以使得摻雜物原子的植入能量比分子離子的原始傳送動能低得多。考慮摻雜物原子“X”束縛到基團“Y”上(忽視討論“Y”是否影響裝置形成過程問題的目的)。若離子XY+代替X-植入，則必須在較高能量(以等于XY的質量除以X的質量所得的因數而增大)下提取和傳送XY+；此確保了X的速度在任一情況下均相同。因為上述Child-Langmuir關系所述的空間電荷影響關于離子能量為超線性，所以最大的可傳送離子電流增大。在過去，使用多原子分子來改善低能量植入的問題在此項技術中是熟知的。一個普通的實例是使用BF2+分子離子代替B+來植入低能量硼。此方法將BF3進料氣體分離為用于植入的BF2+離子。以此方式，離子質量增加到49AMU，其允許提取和傳送能量比使用單一硼原子增大超過4倍(意即，49/11)。然而，一旦植入，硼能量減小了同樣的倍數(49/11)。值得注意的是此方法不會減小射束中的電流密度，因為在射束中每單位電荷僅存在一個硼原子。此外，此方法也將氟原子與硼一起植入半導體基板中，此是此項技術的一個不良特征，因為已知氟對半導體裝置展現出不利影響。
簇植入原則上，比上述XY+模型增大劑量速率更有效的方法是植入摻雜物原子簇，意即，形式XnYm+的分子離子，其中n和m為整數且n大于1。最近，存在將十硼烷用作離子植入的進料物質的研究工作。被植入的離子是含有10個硼原子的十硼烷分子(B10H14)的正離子，且其因此為硼原子的“簇”。此技術不僅增大了離子的質量且因此增大了傳送離子能量，而且對于一給定的離子電流而言，其實質性地增大了植入劑量速率，因為十硼烷離子B10Hx+具有十個硼原子。重要的是，通過顯著地減小離子射束中攜帶的電流(在十硼烷離子情況下為10倍)不僅減小了射束空間電荷效應，增大了射束傳輸，而且也降低了晶圓充電效果。因為已知正離子轟擊用于通過對晶圓充電尤其是破壞靈敏性柵極隔離來減小裝置產量，所以通過使用簇離子射束減小電流對于必須容納更薄的柵極氧化物和極低的柵極閾電壓的USJ裝置制造而言是非常有吸引力的。因此，關鍵是需要解決面對現今半導體制造工業的兩個特殊問題晶圓充電和低能量離子植入的低生產量。如我們在此文獻的稍后部分顯示，本發明提出通過使用具有n＞10的顯著較大的氫化硼簇來進一步增大簇植入的益處。特定言之，我們已植入B18Hx+離子，并進一步提出使用固體進料物質十八硼烷或B18H22來植入B36Hx+離子。我們將提供顯示此項技術是先前在硼簇植入中所作的努力的一個顯著進步的首要結果。
離子植入系統在過去，離子植入器已被分割成三個基本類別高電流型、中電流型和高能量型植入器。簇射束適用于高電流和中電流植入處理。特定言之，現今的高電流植入器主要用于形成晶體管的低能量、高劑量區域，諸如漏極結構和多晶硅柵極的摻雜。其通常為批量植入器，意即，處理安裝在旋轉盤上的多個晶圓，離子射束保持固定。高電流傳送系統傾向于比中電流傳送系統簡單，且結合了離子射束的大接受性。在低能量和高電流下，現有技術植入器在傾向于大的基板下產生具有大角度偏差(例如，高達7度的半角)的射束。相反，中電流植入器通常并入串行的(每次一個晶圓)處理室，其提供高傾斜能力(例如，與基板法線呈高達60度)。離子射束通常在一維方向(例如，橫向)上高達2千赫茲的高頻率下電磁性地或電動地掃描過晶圓，且在小于1赫茲的低頻率下以正交方向機械地掃描以獲得覆蓋區并在基板上提供劑量均勻性。中電流植入器的處理必要條件比高電流植入器的處理必要條件更復雜。為了滿足通常的商用植入器劑量均勻性和僅百分之幾變化的可重復性必要條件，離子射束必須擁有優良的角度和空間均勻性(例如，射束在晶圓上的角度均勻性≤1度)。由于這些要求，設計中電流射束線在減小接受性的代價下給出優良的射束控制。意即，離子穿過植入器的傳輸效率受到離子射束的發射度的限制。目前，在低(＜10keV)能量下產生較高的電流(約1mA)離子射束在串行植入器中尚是問題，使得晶圓生產量對于某些更低能量的植入器(例如，前沿CMOS方法中的源極和漏極結構的創造)而言不可接受地低。類似的傳送問題也存在于每個離子＜5KeV的低射束能量下的批量植入器(處理安裝在旋轉盤上的多個晶圓)中。
雖然可設計幾乎無像差的射束傳送光學器，但離子射束特征(空間程度、空間均勻性、角偏差和角均勻性仍然大部分由離子源自身的發射度特性(意即，在確定植入器光學器可聚焦和控制離子源發射的射束的程度的離子提取下的射束特性)來決定。使用簇射束代替單體射束可通過升高射束傳送能量和減小射束攜帶的電流來顯著地增強離子射束的發射度。然而，離子植入的現有技術離子源在產生或保存所需N型和P型摻雜物的電離簇上并不有效。因此，需要簇離子和簇離子源技術以在靶上提供更好聚焦、瞄得更準且控制得更緊密的離子射束，且此外提供更高的有效劑量速率和更高的半導體制造生產量。
用于摻雜半導體的射束線離子植入的替代方法為所謂的“等離子體浸沒”。此技術在半導體工業中具有若干其它名稱，諸如PLAD(等離子體摻雜)、PPLAD(脈沖等離子體摻雜)和PI3(等離子體浸沒離子植入)。使用此等技術的摻雜要求在已被抽空并接著經含有諸如三氟化硼、乙硼烷、胂或膦的選擇物的摻雜物的氣體回填的大真空容器中擊打等離子體。根據定義等離子體中具有正離子、負離子和電子。接著靶被負偏壓，由此引起等離子體中的正離子朝向該靶加速。離子的能量由等式U＝QV來描述，其中U為離子的動能、Q為離子上的電荷且V為晶圓上的偏壓。通過此技術，不存在質量分析。等離子體中的所有正離子被加速且被植入晶圓中。因此，必須生成極清潔的等離子體。通過此摻雜技術，形成乙硼烷、膦或胂氣體的等離子體，然后在晶圓上應用負偏壓。偏壓可為時間恒定型、時間變化型或脈沖型。通過知道容器中的蒸汽壓力、溫度、偏壓的數量和偏壓電壓的工作循環和靶上的離子到達速率之間的關系可參數地控制劑量。也可以直接地測量靶上的電流。雖然等離子體摻雜被認為是研制中的新技術，但它是很有吸引力，因為其具有減小執行低能量的平均晶圓成本、高劑量植入(尤其是對于大號晶圓(例如，300mm)而言)的潛能。一般來說，該系統的晶圓生產量受晶圓處理時間限制，該處理包括評估處理室和一晶圓或晶圓批量每次載入處理室時凈化與重新引入處理氣體。此必要條件已將等離子體摻雜系統的生產量減小到約100晶圓/每小時(WPH)，剛好低于可處理超過200WPH的射束線離子植入系統的最大機械處理能力。
負離子植入最近已認識到(例如，參看Junzo Ishikawa等人的“Negative-IonImplantation Technique”，Nuclear Instruments and Methods in PhysicsResearch B 96(1995)7-12)植入負離子提供優于植入正離子的優勢。負離子植入的一個非常重要的優勢是在CMOS制造中減小VLSI裝置的由離子植入誘導的表面帶電。一般來說，正離子高電流(大約1mA或更大)的植入在柵極氧化物和可容易地超過柵極氧化破壞閾的半導體裝置的其它組份上創造正電勢。當正離子沖擊半導體裝置的表面時，其不僅沉積凈正電荷，其同時也釋放二級電子，增加帶電影響。因此，離子植入系統轂的設備買主研制尖端的電荷控制裝置(所謂的電子泛射槍)以在植入過程期間將低能電子引入帶正電荷的離子射束并引入裝置晶圓的表面上。該等電離泛射系統將額外的變量引入制造過程中，且歸因于表面帶電不會完全消除產量損耗。隨著半導體裝置變得越來越小，晶體管操作電壓和柵極氧化物厚度亦變得越小，其減小半導體裝置制造中的破壞閾，并進一步減小產量。因此，負離子植入潛在地提供一在產量上優于許多前期方法所用的常規正離子植入的實質改良。不行地，此技術目前并未市售，且事實上，據作者所知，負離子植入尚未用于制造集成電路，甚至于研究和開發中也尚未用之。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種制造半導體裝置的方法，此方法可在半導體基板中形成P型(意即，受體)電導率的超淺雜質摻雜區域，而且是以高生產率來完成。
本發明的另一目的是提供一種制造半導體裝置的方法，此方法可使用BnHx+和BnHx-(其中10＜n＜100且0≤x≤n+4)形式的電離簇在半導體基板中形成P型(意即，受體)電導率的超淺的雜質摻雜區域。
本發明的另一目的是提供一種通過植入形式B18Hx+或B18Hx-的B18H22(其中x為小于或等于22的整數)的十八硼烷的電離分子制造半導體裝置的方法。
本發明的又一目的是提供制造半導體裝置的離子植入系統，其已設計為通過使用簇離子在半導體基板中形成N或P電導率類型的超淺的雜質摻雜區域。
根據本發明一個方面，提供一種植入簇離子的方法，其包含以下步驟提供將各含有復數個摻雜物原子的分子源提供到一電離室中，將所述分子電離為摻雜物簇離子，以電場提取和加速該等摻雜物簇離子，通過質量分析選擇所要的簇離子，通過后分析離子光學器改質簇離子的最終植入能量，和將摻雜物簇離子植入到半導體基板中。
本發明的一個目的是提供一種允許半導體裝置制造商改善通過植入n個摻雜物原子(在B18Hn+情況下n＝18)而非一次植入單一原子提取低能量離子射束的困難。該簇離子植入方法提供極低能量的單原子植入等價物，因為該簇的各原子植入有約E/n的能量。因此，植入器在高于所需的植入能量約n倍的提取電壓下運作，其使得較高的離子射束電流成為可能，尤其是在USJ成形所需的低植入能量下。此外，簇電流的各毫安皆提供18mA單體硼的等價物。考慮到離子提取級數，由簇離子植入而成為可能的傳送效率中的相對改良之處可通過評估Child-Langmuir極限來量化。應了解，此極限可通過下式來估算(1)Jmax＝1.72(Q/A)1/2v3/2d-2其中Jmax以mA/cm2為單位，Q為離子電荷狀態，A為以AMU為單位的離子質量，v為以kV為單位的提取電壓且d為以cm為單位的間隙。圖2是d＝1.27cm的11B+情況下的等式(1)的圖表，其中提取射束的平均質量假定為15AMU。在實踐中，許多離子植入器所用的提取光學器可接近此極限。通過延伸等式(1)，可定義下列優良指數Δ來量化相對于單原子植入的簇離子植入的生產率或植入劑量速率的增加(2)Δ＝n(Un/U1)3/2(mn/m1)-1/2。
此處，Δ是通過在與能量U1(U1＝eV)下單一原子植入一個質量為m的原子相對的能量Un下植入具有n個相關摻雜物原子的簇來達成的劑量速率(原子數/秒)的相對改良。在其中Un被調節以給出與單原子(n＝1)情況下相同的摻雜物植入深度的情況下，等式(2)簡化為(3)Δ＝n2。
因此，n個摻雜物原子的簇的植入具有提供比常規植入單一原子高的劑量速率n2的潛力。在B18Hx情況下，此最大的劑量速率改良大于300。將簇離子用于離子植入明確解決了低能量(尤其小于keV)離子射束的傳送。應注意的是簇離子植入方法每簇僅需要一個電荷，而非常規情況中的攜帶一個電荷的每一個摻雜物原子。因此，傳送效率(射束傳輸)被改良，因為擴散庫侖力由于電荷密度的減小而減小了。重要的是，此特性可減小晶圓充電，因為對于一給定的劑量速率而言，晶圓上所發生的射束電流被戲劇性地減小。同樣，因為本發明產生許多量的氫化硼負離子(諸如B18Hx-)，所以其可使高劑量速率下負離子植入商業化。因為負離子植入比正離子植入產生較小的晶圓充電，且因為此等電流也通過使用簇而被大大減小，所以由晶圓充電而導致的產量損耗可進一步被降低。因此，植入n個摻雜物原子的簇而非單一原子改善了低能量離子植入中的基礎傳送問題并可使更具戲劇性的生產能力的方法成為可能。
此方法的可用性需要形成簇離子。商業離子植入器中所用的現有技術離子源相對于其單體的產生僅產生一小部分主要為低次序的簇(例如，n＝2)，且因此此等植入體不能有效地實現以上所列的低能量簇射束植入優點，事實上，由許多常規離子源提供的強烈等離子體更適合將分子和簇分離成其組份元素。本文中所述的新穎的離子源由于其使用“軟”電離方法(即電子沖擊電離)產生充足的簇離子。本發明的離子源是專門為了產生和保存摻雜物簇離子的目的而設計的。代替打擊弧形放電等離子體來創造離子，本發明的離子源利用了通過以一或多個聚焦電子射束的形式注射的電子對處理氣體進行電子沖擊電離。


參考下列說明書和附圖，本發明的這些和其它優點將變得容易理解，其中圖1A是根據本發明的示例性高電流簇離子植入系統的示意圖。
圖1B是圖1A的植入系統中所用的加減速電極的示意圖。
圖1C是根據本發明的高電流簇離子植入系統的替代實施例。
圖1D是根據本發明的高電流簇離子植入系統的另一替代實施例。
圖1E是根據本發明的示例性中電流簇離子植入系統的示意圖。
圖2是說明根據等式(1)的Child-Langmuir Law的最大11B-射束電流與提取能量的符號圖。
圖3是根據本發明的離子源的透視圖，以剖面顯示來展示其內部組件。
圖4A是圖3中所示的離子源的一個實施例的一部分的側面圖，以剖面顯示電子射束和磁場重疊于其上。
圖4B類似于圖4A但說明了具有兩個電子射束源極的替代配置。
圖5A是圖3的簇離子離子源的透視圖表，其顯示電離區域的細節。
圖5B類似于圖5A但說明了具有兩個電子射束源極的替代配置。
圖5C是形成圖5B中所說明的離子源的電子射束的簡化頂視圖。
圖6是本發明離子源中所用的3區溫度控制系統的圖表。
圖7A是磁軛總成的透視圖，其說明包括永久磁鐵的磁性電路。
圖7B是整合于本發明的離子源的電離室中的磁軛總成的透視圖。
圖7C是穿過磁軛總成截面的在xy平面中的磁通量的說明。
圖7D是圖7A中所說明的磁軛總成的替代實施例的透視圖，該替代實施例包括一電磁鐵。
圖7E除了其是涉及圖7D中所示的實施例之外，其余類似于圖7B。
圖7F是穿過圖7E中所述的磁軛總成截面的在yz平面中的的磁通量的說明。
圖7G類似于圖7F，除了其說明在xz平面中的磁通量。
圖7H描述具有圖7B的軛總成與電子槍之間的接近滲透性的磁性屏蔽的本發明的離子源。
圖8A是使用本發明的離子源的十八硼烷射束電流和汽化壓力與汽化器溫度的圖解說明。
圖8B是B18H22分子的球和棒模型。
圖9是由本發明的離子源產生、在高質量分辨下收集的B18H22的正離子質譜的圖解說明。
圖10是覆蓋有在高質量分辨下收集并由本發明的離子源產生的B18H22的正離子質譜的B18H22的負離子質譜的圖解說明。
圖11A是由本發明的離子源產生、在高質量分辨下收集的B18H22的負離子質譜的圖解說明。
圖11B是B18H22的負質譜的圖解說明，該B18H22由本發明的離子源產生、在最高質量分辨下收集且具有膨脹的水平比例以使得可分辨個別離子質量。
圖12是B18Hx+射束電流所謂射束提取能量的函數的圖解說明，其通過本發明的簇離子植入系統在晶圓位置附近測量。
圖13是使用本發明的簇離子植入系統，將圖12的數據轉化為作為硼植入能量的函數的硼劑量速率(使用B18Hx+植入)的圖解說明。
圖14是NMOS漏極延伸形成期間CMOS制造次序的圖表。
圖15是PMOS漏極延伸形成期間CMOS制造次序的圖表。
圖16是制造NMOS半導體裝置方法中的N型漏極延伸植入步驟處的半導體基板的圖表。
圖17是制造NMOS半導體裝置方法中的源極/漏極植入步驟處的半導體基板的圖表。
圖18是制造PMOS半導體裝置方法中的半導體基板在P型漏極延伸植入步驟的圖表。
圖19是制造PMOS半導體裝置方法中的半導體基板在源極/漏極植入步驟的圖表。
圖20是來自20KeV B18Hx+離子射束的硼濃度的類植入SIMS分布的圖解說明，該離子射束通過根據本發明的簇離子植入系統植入硅晶圓中。
圖21是電離截面σ作為氨(NH3)的電子能量T的函數的圖解說明。
具體實施例方式
簇離子植入系統圖1A是根據本發明的高電流型簇離子植入系統的示意圖。也可以是除圖1A中所示的配置之外的配置。一般來說，離子植入體的靜電光學器采用埋置于固持在不同電勢下的導電板中的槽(在一維方向上顯示大縱橫比率的縫隙)，其傾向于產生帶狀射束，意即，在一維方向上延伸的射束。已證明此方法在減小空間電荷力上是有效的，且其通過允許分離色散(短軸)和非色散(長軸)方向中的聚焦元件簡化了離子光學器。使本發明的簇離子離子源10與提取電極220相耦合以創造含有諸如B18Hx+或As4+的簇離子的離子射束20Q。該等離子體通過提取電極220從稱為離子提取縫隙的離子源10中的加長槽提取，該提取電極220也結合了尺寸比離子提取縫隙的尺寸稍大的槽形透鏡典型的離子提取縫隙的尺寸可(例如)50mm高×8mm寬，但可為其它尺寸。電極是四極管配置中的加速減速電極，意即，在較高能量下從離子源提取離子并接著在其退出電極之前將其減速的電極。
圖1B顯示加速減速電極的示意圖。其包含通過電源極Vs偏壓的抑制板300、通過電源極Vf偏壓的提取板302和在植入體終端接地處的接地板304(不必在減速機器中接地)。離子提取縫隙板80與通過電源極Va固持于離子源電勢下的離子源10中的電離室44固持于等電勢下。對于正離子的產生而言，Va＞0、Vf＜0且Vs＜0。對于負離子的產生而言，Va＜0、Vf＝0且Vs＞0。舉例而言，為了產生20keV正離子，通常的電壓為Va＝20kV、Vs＝-5KV、Vf＝-15kV。注意此意謂各種板的實際電壓為提取縫隙板80＝20kV、抑制板300＝-20KV、提取板302＝-15KV、接地板304＝0V。對于產生負離子而言，電源極電壓反向。通過使用雙極電源極，負離子或正離子可通過圖1A、1C、1D和1E的新穎植入體設計而生成。因此，離子在較高能量下從離子源提取，且其通過離開接地板304、使得較高提取電流和改良所得離子射束200的聚焦和傳輸成為可能來減速。
離子射束200(圖1A)通常含有許多不同質量的離子，意即，離子源210中所創造的具有給定電荷極性的所有離子種類。離子射束200接著進入分析器磁鐵230。由于電流在磁鐵線圈中的作用，分析器磁鐵230在離子射束傳送路徑內創造雙極磁場；磁場的方向顯示為與圖1A的平面正交，其也沿著一維光學器的非色散軸。分析器磁鐵230也是在質量分辨縫隙270位置處形成離子提取縫隙(意即，離子的光學“目標”或源)的實像的聚焦元件。因此，質量分辨縫隙270具有縱橫比率與離子提取縫隙的類似但尺寸比其稍大的槽形式。在一個實施例中，分辨縫隙270的寬度連續可變以允許選擇植入體的質量分辨此特性對于將氫化硼簇離子的傳遞射束電流最大化而言是重要的，該等氫化硼簇離子顯示通過一個AMU分離的許多離子狀態，其實例說明于圖11A中。分析器磁鐵230的主要作用是通過以一弧形彎曲離子射束來使離子射束空間地分離或分散為一組組份射束泄出，該弧的半徑視離散離子的質荷比而定。該弧在圖1A顯示為射束分量240(所選離子射束)。分析器磁鐵230沿著以下等式(4)所給定的半徑彎曲一給定射束(4)R＝(2mU)1/3/qB，其中R為彎曲半徑，B為磁通量密度，m為離子質量，U為離子動能且q為離子電荷狀態。
所選離子射束僅包含狹窄范圍的質量能量產物的離子，以使得通過磁鐵的離子射束彎曲半徑發送該射束穿過質量分辨縫隙270。未選擇的射束分量不穿過質量分辨縫隙270，但其在別處被截取。對于具有比所選射束240小的質荷比m/q250的射束(例如包含具有1或2AMU質量的氫離子)而言，磁場誘導較小的彎曲半徑且射束截取磁鐵真空室的內部半徑墻300或質量分辨縫隙的上游。對于具有比所選射束240大的質荷比m/q260的射束而言，磁場誘導較大的彎曲半徑且射束擊打磁鐵室的外半徑墻290或質量分辨縫隙的上游。如此項技術中完善的建立，分析器磁鐵230與質量分辨縫隙270的組合形成質量分析系統，其從提取自離子源10的多種類射束200選擇離子射束240。所選射束240接著穿過后分析加速/減速電極310。此階段310可將射束能量調整到特定植入過程所需的所要最終能量值。舉例而言，在低能量、高劑量過程中，若形成離子射束并將其在較高能量下傳送且接著在到達晶圓之前減速到所要的較低植入離子能力，則可獲得較高電流。后分析加速/減速透鏡310是構造與減速電極220類似的靜電透鏡。為了產生低能量正離子射束，由終端外殼208密閉植入器的前面部分并將其在地面下浮動。為了安全起見，接地的法拉第籠(Faraday cage)205圍繞外殼208。因此，離子射束可在較高能量下傳送或質量分析，并在到達工件之前減速。因為減速電極300是強烈聚焦光學器，所以雙重四極子320重新聚焦離子射束240以減小交偏差和空間程度。為了防止在分辨縫隙和基板312經受電荷交換或中和反應(并因此不擁有正確能量)的離子傳播到基板312，將中性射束過濾器310a(或“能量過濾器”)并入此射束路徑中。舉例而言，所示的中性射束過濾器310a在射束路徑中并入所選離子射束240被束縛以穿過施加的PC電磁場的“狗腿”型或小角偏轉；然而，已成電中性或多重帶電的射束分量不一定穿過此路徑。因此，僅相關的且具有正確離子能量的離子穿過過濾器310a的出口縫隙314的下游。
一旦射束由四極對320定型并通過中性射束過濾器310a過濾，離子射束240就進入亦固持于高真空環境中的晶圓處理室330，其中其擊打安裝于旋轉盤315上的基板312。基板的各種材料適合本發明，諸如硅、絕緣硅應變超晶格基板和硅鍺(SiGe)應變超晶格基板。許多基板被安裝于盤上以使得許多基板如硅、絕緣硅應變超晶格基板和硅鍺(SiGe)應變超晶格基板。許多基板被安裝于盤上以使得許多基板可同時植入，意即，以批模式植入。在分批系統中，盤的渦流提供徑向方向的機械掃描，且旋轉盤的垂直或水平掃描亦同時奏效，離子射束保持固定。
圖1C和圖1D中說明高電流植入器的替代實施例。詳言之，圖1C說明與圖1A中所述類似的加速減速植入器，除了射束線已通過移除雙重四極子320和中性射束過濾器310a顯著縮短之外。此配置導致穿過植入器的更好的射束傳輸，并提供基板312上更高的射束電流。
圖1D說明非加速減速植入器，意即，其中整個植入器的真空系統在地面上。因此，相對于圖1C中所示的實施例刪除減速透鏡310和終端外殼208。簇射束植入方法在低于keV能量下遞送非常高效的摻雜物射束電流，甚至在無減速時。圖1D中所說明的簇射束植入系統被大大簡化且制造更經濟。其亦具有較短的射束線，因此增大了射束到基板312的傳輸。
圖1E示意性地說明并入本發明的所提議的中電流植入器。存在圖1E中所示的植入器的許多替代性配置。在通過提取電極401提取且傳送過分析器磁鐵402和質量分辨縫隙403的離子源400中產生通常高幾厘米且寬小于1厘米的離子射束。此產生特定質量能量產物的射束404。因為能量由提取電壓啦固定，所以單一質量通常在給定分析器磁鐵402場下穿過質量分析器和分辨縫隙。以上等式(4)描述此方法。氫化硼簇離子射束退出分辨縫隙并進入加速減速電極405。特定設計此電極亦添加能量到離子射束或減小離子射束的能量。對于低能量植入而言，射束傳送通過在較高能量下提取射束并接著在減速電極中減小能量來增強。如圖2中所說明的Child-Langmuir Law限制可從離子源提取的電流。電流密度限制對能量的U3/2依賴(其中U為提取能量)是造成較高提取能量下電流增大的原因。對于較高能量植入而言，加速減速電極用于將離子射束的能量增大到高于提取能量的能量。提取能量通常為20-40keV且可減速到小于1keV或加速到單一帶電離子高達200keV和多個帶電離子高達500keV的能量。加速后，射束被傳送入四極透鏡406中以使能量經加速減速電極調整后的射束重新聚焦。此步驟通過植入器的休息(rest)增大了傳輸效率。若允許射束通過離開加速減速區域膨脹，則其將撞擊射束線的墻并通過射束擊打射束線408的墻引起生成粒子以及不可用于植入靶中。緊接著射束遭遇到通常水平地以一維方式掃描射束的掃描模組407。掃描頻率通常在千赫茲范圍。此引起射束具有非常大的角變化，導致射束在靶的不同部分以不同的角擊打靶。為了消除此掃描所誘導的偏差，用射束瞄準儀410導引射束。射束瞄準儀為磁性或靜電性且其產生寬的平行射束409。瞄準儀亦從射束移除離子，歸因于射束線中遭遇的電荷交換反應，該射束為與預定的能量不同的能量。在退出瞄準儀后，射束進入晶圓處理室411中并擊打靶412。中電流植入器通常一次處理一個晶圓。此在工業中已知為串行處理。晶圓的覆蓋區通過以與射束清掃器方向正交(orthogonal)的方向平移晶圓，例如以垂直尺度。與具有每周期5-10或更多秒時間的“快速”掃描頻率相比，垂直的頻率非常慢。晶圓上的劑量(離子數/cm2)通過監視安裝于晶圓附近的法拉第杯413中的射束電流來控制。一旦各掃描出于掃描極端，射束就進入法拉第杯并被監視。
此允許射束電流在等于該射束掃描頻率的速率(例如每秒1000次)下測量。此信號接著用于控制射束掃描在正交方向上的垂直平移速度以獲得晶圓間的均勻劑量。此外，串行處理室允許相對于離子射束定位晶圓的自由。在植入過程期間晶圓可旋轉且可傾斜到大角度，與射束法線呈多達60度。
諸如B18Hx-或As4Hx+的簇離子射束的使用允許射束提取和傳輸在比諸如B+或As-的單體情況下高的能量下發生。打擊靶后，離子能量按個別組份原子的質量比分割。對于B18H22而言，有效的硼能量為射束能量的10.8/216.4，因為平均硼原子具有的質量為10.8amu且分子具有的平均質量為216.4amu。此允許射束在植入能量20倍下提取和傳送。此外，劑量速率比單體離子的速率高18倍。此導致晶圓的較高生產率和較少帶電。晶圓充電減小，因為每18個原子僅有一個電荷植入晶圓中而非每一原子有一個電荷與單體射束植入。
摻雜有簇的等離子體用于摻雜半導體的射束線離子植入的替代性方法為所謂的“等離子體浸沒”。此技術在半導體工業已知為若干其它名稱，諸如PLAD(等離子體摻雜)、PPLAD(脈沖等離子體摻雜和PI3(等離子體浸沒離子植入)。使用此等技術的摻雜要求在已被抽空并接著經含有諸如三氟化硼、乙硼烷、胂或膦的選擇物的摻雜物的氣體回填的大真空容器中擊打等離子體。根據定義等離子體中具有正離子、負離子和電子。接著靶被負偏壓，因此引起等離子體中的正離子朝向該靶加速。離子的能量由等式U＝QV來描述，其中U為離子的動能、Q為離子上的電荷且V為晶圓上的偏壓。通過此技術，不存在質量分析。等離子體中的所有正離子被加速且被植入晶圓中。因此，必須生成極清潔的等離子體。通過此摻雜技術，諸如B18H22的硼簇或諸如As4Hx的蒸汽可被引入容器和點燃的等離子體中，然后在晶圓上應用負偏壓。偏壓可為時間恒定型、時間變化型或脈沖型。此等簇的使用是有益的，因為氫化物簇的摻雜物原子與氫的比率(例如使用B18H22對比B2H6和As4Hx對比AsH3)大于簡單氫化物的比率，且當使用簇時劑量速率亦可高的多。通過已知容器中的蒸汽的壓力、溫度、偏壓的數量和偏壓電壓的工作循環和靶上的離子到達速率之間的關系可參數地控制劑量。亦可直接地測量靶上的電流。由于射束線植入，若十八硼烷為所選蒸汽，則使用十八硼烷將產生所需的劑量速率的18倍增強和高20倍的加速電壓。若使用As4Hx，則存在所需的4倍劑量速率增強和4倍電壓。由于利用簇的射束線植入，亦存在變化減小。
簇離子源圖3是簇離子源10和其各種組份的圖表。其構造以及其操作的較佳模式詳細揭示于2002年6月26日遞交的發明人為T.N.Horsky的共同擁有的美國專利申請案第10/183,768號“Electron Impact Ion Source”中，該案以引用的方式并入本文中。離子源10是新穎的沖擊電離源極的一個實施例。圖3是用于闡明補足離子源10的組份的功能性的源極構造的截面示意圖表。通過安裝法蘭36的方式將離子源10應用到離子植入器的抽空真空室或其它處理工具的界面。因此，如圖3所示，到法蘭36右邊的離子源10在高真空下(壓力＜1×10-4托)。將氣態物質引入電離室44中，其中氣體分子通過來自電子射束70A或70B的電子沖擊來電離，其通過電子入口縫隙71B進入電離室44以使得電子射束70A或70B與離子提取縫隙81對準，并通過電子出口縫隙71A退出電離室44。在如圖4A和圖5A中所示的結合單一電子槍和射束收集器的一個實施例中，在離開電離室44后，電子射束通過位于電離室44外部的射束收集器72來停止。因此，在鄰近似乎為離子提取縫隙板80中的槽的離子提取縫隙81處創造離子。接著通過位于離子提取縫隙板80前面的提取電極(未顯示)提取該等離子體并形成為有能量的離子射束。電離區域詳細顯示于圖4A與4B和圖5A與5B中。
現參考圖3，氣體可經由氣體管道33進料于電離室44中。固體進料物質可在汽化器28中汽化，且蒸汽通過源極組塊35內的蒸汽管道32進料于電離室44中。將位于穿孔的分離屏障34a下的固體進料物質29固持于通過汽化器外殼30的溫度控制的均勻溫度下。在壓載體積31中累積的蒸汽50穿過管道39和穿過一或多個中斷閥100和110進料。中斷閥110內的蒸汽50的極小的壓力通過電容壓力計規格60來監視。通過位于源極組塊35的蒸汽管道32將蒸汽50進料于電離室44中。因此，氣態的和固體的含摻雜物物質均可通過此離子源電離。
圖4A、4B、5A和5B說明離子源光學器設計的替代性實施例。特定言之，圖4A和5A說明結合單一電子源極的本發明的一個實施例。圖4B和5B說明結合雙電子源極的本發明的一個實施例。
單一電子源極特定言之，圖4A是說明根據本發明的離子源配置的光學器設計的一個實施例的截面側視圖。在本發明的此實施例中，電子射束70從經加熱的燈絲110發射并歸因于射束引導器的影響執行90度軌道，例如，將靜態的磁場B135(以與所指示的紙平面正交的方向)并入電離室44中，首先通過基底板105中的基底板縫隙106，并接著通過電離室44中的電子入口縫隙70a。通過穿過電離室44的所有道路(意即，穿過電子入口縫隙70a和電子出口縫隙71)的電子通過射束收集器72來截取。發射體屏蔽102與基底板105等電勢并為傳播電子射束70提供靜電屏蔽。隨著電子射束70傳播過基底板縫隙106，其在進入電離室44之前通過應用電壓Va到基底板105(但是為正向電源極115)和Vc到燈絲135(但是為負向電源極116)(相對于電離室44均被偏壓)減速。維持電子射束能量顯著高于形成射束和傳送區域(意即，電離室44的外側)的電離通常所需的能量是重要的。此是歸因于在低能量下嚴重減小射束電流和增大電子射束直徑的空間電荷影響。因此，需要將此區域中的電子射束能量維持在約1.5keV和5keV之間。
所有電壓均相對于電離室44。舉例而言，若Vc＝-0.5KV且Va＝1.5kV，則電子射束的能量因此由e(Va-Vc)給出，其中e是電子電荷(6.02×10-19庫侖)。因此，在此實例中，電子射束70在2keV能量下形成和偏離，但在進入電子入口縫隙70a后，其僅具有0.5keV的能量。
圖4A中所示的其它元件包括提取離子射束120、源極靜電屏蔽101和發射體屏蔽102。發射體屏蔽102屏蔽電子射束70以免受與基底板105與源極屏蔽101之間的電勢差異相關的場，該源極屏蔽101與電離室44等電勢。源極屏蔽101屏蔽離子射束120以免受由基底板105與電離室44之間的電勢差異所生成的場，并用于吸收可另外沖擊離子源元件的散落電子和離子。由于此原因，發射體屏蔽102和源極屏蔽101為難熔金屬(諸如鉬)構造。或者，免受磁場B135和B′119的離子射束120的更完全屏蔽可通過制造鐵磁物質(諸如磁性不銹鋼)的源極屏蔽101來完成。
圖5是說明機械細節的剖面圖且其明確顯示圖4A的內容物如何并入圖3的離子源中。電子從燈絲110熱離子地發射并加速到陽極140，形成電子射束70。因為電子射束70在電離室外部生成，所以相對于已知的配置，發射體壽命被延伸，因為發射體在存在離子源的植入器真空外殼的低壓環境中，且因為發射體亦有效地防止離子轟擊。
來自永久磁鐵130和磁極總成125的磁通量通過在傳播電子射束70的磁極總成125的末端之間的空氣間隙間建立均勻的磁場而用于引導射束。使磁場B135和電子射束70的電子射束能量相匹配以使得電子射束70偏離約90度，并如所示般進入電離室44。通過偏離電子射束70(例如)90度，無視線存在于發射體110和含有離子的電離室44之間，因此通過帶有能量的電荷的粒子防止了發射體的轟擊。
因為Va相對于電離室44而言是正性的，所以當電子射束70通過由基底板縫隙106和電子入口縫隙70a界定的間隙時其被減速。因此，基底板縫隙106和電子入口縫隙70a與其之間的間隙的組合形成靜電透鏡，在此情況下，形成減速透鏡。減速透鏡的使用允許調整電子射束的電離能量而大體不影響電子射束生成和偏離。
間隙可通過一或多個陶瓷間隔132來建立，該等間隔支持基底板105并用作遠離源極組塊35的固定器，其在電離室電勢下。陶瓷間隔132提供電隔離和機械支持兩者。應注意，為了清楚起見，圖5A中不顯示發射體屏蔽102和源極屏蔽101。圖7A-7H中所示的磁軛總成亦不顯示。
因為電子入口縫隙106可限制電子射束70的傳輸，所以基底板可截取顯著部分的有能量的電子射束70。因此基底板105必須經積極冷卻或消極冷卻。積極冷卻可通過將液體冷卻劑(諸如水)通過基底板105或迫使壓縮空氣流過所述基底板105來完成。在一個替代性實施例中，消極冷卻通過允許基底板105達到一定溫度來完成，借此其通過輻射冷卻到其周圍溫度。此穩定狀態的溫度取決于基底板的截取射束功率、表面積與發射率和周圍組份的溫度。當流動可在曝露的冷表面形成污染和形成粒子的膜的可冷凝氣體時，允許基底板105在高溫下(例如在250℃下)操作是有利的。
雙電子源極圖4B時說明雙電子射束離子源配置的光學器設計的一個替代性實施例。在本發明的此實施例中，一對空間分離的電子射束70a與70b從一對空間分離的經加熱的燈絲110a與110b發射并電子射束70從經加熱的燈絲110發射并歸因于射束引導器或進入電離室44中的靜態的磁場B135與135b(以與所指示的紙平面正交的方向)的影響執行90度軌道，其首先通過一對基底板縫隙106a與106b和一對間隔開的基底板105a與105b，并接著通過一對電子入口縫隙71a與71b。通過射束引導器或靜態的磁場135a與135b將通過穿過電離室44的所有道路(意即，穿過電子入口縫隙71a與71b)的電子朝向一對發射體屏蔽102a與102b彎曲。隨著電子射束傳播過基底板縫隙106a與106b，其在進入電離室44之前通過應用電壓Va到基底板105a與105b(但是為正向電源極115)和Ve到燈絲135a與135b(但是為負向電源極116)來減速。維持電子射束能量顯著高于形成射束和傳送區域(意即，電離室44的外側)的電離通常所需的能量是重要的。此是歸因于在低能量下嚴重減小射束電流和增大電子射束直徑的空間電荷影響。因此，需要將此區域中的電子射束能量維持在約1.5keV和5keV之間。
類似于單一電子源極的實施例，所有雙電子源極的電壓亦均相對于電離室44。舉例而言，若Ve＝-0.5kV且Va＝1.5kV，則電子射束的能量因此由e(Va-Vc)給出，其中e是電子電荷(6.02×10-19庫侖)。因此，在此實例中，電子射束70a、70b在2keV能量下形成和偏離，但在進入電子入口縫隙71a、71b后，其僅具有0.5keV的能量。
下列表給出將具有能量E的電子射束彎曲90度所需的磁場B的近似值表1為完成本發明中的90度偏離的磁場強度對電子能量的依賴

圖4B中所示的其它元件包括提取離子射束120a、源極靜電屏蔽101a和一對發射體屏蔽102a與102b。此等發射體屏蔽102a與102b用于兩個目的提供免受靜電場的屏蔽和提供免受散落電子或離子射束的屏蔽。舉例而言，發射體屏蔽102a與102b屏蔽電子射束70a與70b以免受與基底板105a與105b和源極屏蔽101之間的電勢差異相關的場，且亦用作用于來自相反電子發射體的散落電子射束的收集器。源極屏蔽101屏蔽離子射束120以免受由基底板105a與105b和電離室44之間的電勢差異所生成的場，并用于吸收將另外沖擊離子源元件的散落電子和離子。由于此原因，發射體屏蔽102a與102b以及源極屏蔽101為難熔金屬(諸如鉬或石墨)構造。或者，免受磁場B135a與135b的離子射束120的更完全屏蔽可通過構造鐵磁物質(諸如磁性不銹鋼)的源極屏蔽101a來完成。圖5是說明機械細節的剖面圖且其明確顯示圖4B的內容物如何并入圖3的離子源中。電子從一或多個燈絲110a與110b熱離子地發射并加速到陽極140a與140b，形成電子射束70a與70b。該配置提供若干益處。首先，燈絲110a與110b可單獨操作或一起操作。第二，因為電子射束70a、70b在電離室外部生成，所以相對于已知的配置，發射體壽命被延伸，因為發射體在存在離子源的植入器真空外殼的低壓環境中，且因為發射體亦有效地防止離子轟擊。
來自一對永久磁鐵130a與130b和一對磁極總成125a與125b的磁通量用于形成射束引導，該等射束引導用于在傳播電子射束70a、70b的磁極總成125a、125b的末端之間的空氣間隙間建立均勻的磁場。使磁場135a與135b和電子射束70a與70b的電子射束能量相匹配以使得電子射束70a與70b偏離約90度，并如所示般進入電離室44。通過偏離電子射束70a與70b(例如)90度，無視線存在于發射體和含有離子的電離室44之間，因此通過帶有能量的電荷的粒子防止了發射體的轟擊。
因為Va相對于電離室44而言是正性的，所以當電子射束70A、70B通過由基底板縫隙106a與106b和電子入口縫隙71a與71b界定的間隙時其被減速。因此，基底板縫隙106a和電子入口縫隙71a、基底板縫隙106b和電子入口縫隙71b和其之間的間隙的組合各形成靜電透鏡，在此情況下，形成減速透鏡。減速透鏡的使用允許調整電子射束的電離能量而大體不影響電子射束生成和偏離。間隙可通過一或多個陶瓷間隔132a與132b來建立，該等間隔支持各基底板105a與105b并用作遠離源極組塊35的固定器，其在電離室電勢下。陶瓷間隔132a與132b提供電隔離和機械支持兩者。應注意，為了清楚起見，圖3中不顯示發射體屏蔽102和源極屏蔽101。
因為電子入口縫隙106a與106b可限制電子射束的傳輸，所以基底板105a與105b可截取一部分的有能量的電子射束70a、70b。因此基底板105a與105b必須經積極冷卻或消極冷卻。積極冷卻可通過將液體冷卻劑(諸如水)通過基底板來完成。或者，在一個替代性實施例中，消極冷卻通過允許基底板達到一定溫度來完成，借此其通過輻射冷卻到其周圍溫度。此穩定狀態的溫度取決于基底板的截取射束功率、表面積與發射率和周圍組份的溫度。當流動可在冷表面形成污染和形成粒子的膜的可冷凝氣體時，允許基底板105a、105b在高溫下(例如在200℃下)操作是有利的。
圖5C是圖4B與5B中所說明的源極的電子射束成形區域的簡化頂視圖。燈絲110b在電勢Ve下，例如關于電離室44(圖3)的-0.5keV，且陽極140b、磁極總成125b、基底板105b和發射體屏蔽102b均在陽極電勢Va下，例如1.5keV。因此，電子射束能量為2keV。電子射束70b通過磁極總成125b的極之間的空氣間隙中的磁場135b來偏離，以使得電子射束70b通過基底板縫隙106b。基底板縫隙106a與106b和電子入口縫隙71a與71b的直徑的典型值均為1cm，雖然可能為更大或更小的縫隙。
電離可能性圖21說明電離可能性如何依賴于電子沖擊電離的電子能量。以氨(NH3)為舉例說明。可能性以橫截面σ表示，以10-16cm2為單位。電子能量T以eV計，意即電子伏特。顯示兩組從第一原理計算所得的標記為BEB(垂直IP)和BEB(絕熱IP)的理論曲線，和由Djuric等人(1981)與由Rao與Srivastava(1992)所提供的兩組實驗性數據。圖21說明某些電子能量范圍比其它能量范圍產生更多電離的事實。一般而言，截面對于約50eV與500eV之間的電子沖擊能量是最高的，峰值在約100eV處。因此，電子射束進入電離室44所具有的能量是一個重要的參數，其影響本發明的離子源的操作。圖4A、4B和5A與5B中所示的特性顯示本發明如何并入電子光學器，該等電子光學器允許電子沖擊電離能量的較寬控制同時在接近恒定的條件下于離子源的電子射束形成和偏離區域中操作。
溫度控制本發明的離子源的一個方面是電離室溫度的使用者控制以及源極組塊和閥的溫度。當汽化可冷凝氣體、以經冷凝的物質防止表面的顯著涂覆和確保蒸汽穿過管道39、閥100、110和蒸汽進料32有效傳送時，此特性是有利的。該源極利用加熱與冷卻的組合以達成源極溫度的精確控制。獨立的溫度控制提供于汽化器28、中斷閥100與110和源極組塊35。與提取縫隙板80相同，通過與電子射束70互動來消極地加熱電離室44，且雖然源極組塊35與電離室44之間和電離室44與提取縫隙板80之間的界面為熱導電性，但維持穩定的操作溫度，以使得源極組塊溫度＜電離室溫度＜提取縫隙溫度。將外部的電控制器(諸如Omron型號E5CK)用于溫度控制。加熱由埋置的電阻加熱器來提供，該等電阻加熱器的加熱電流由電控制器控制。冷卻由(例如)共同擁有的PCT申請案US01/18822和美國申請案第10/183,768號中所進一步描述的對流和傳導氣體冷卻方法的組合來提供，該等申請案均以引用的方式并入本文中。
圖6說明用于三個獨立溫度區的閉合回路控制系統，其顯示其中三個溫度區如下定義的較佳實施例的方塊圖表區1用于汽化器體30、區2用于隔離閥100與110，且區3用于源極組塊35。各區可具有專用的控制器；例如Omron E5CK數字控制器。在最簡單的情況下，加熱元件單獨用于積極地控制高于室溫的溫度，例如，介于18℃與200℃之間或更高。因此，電阻彈藥筒型加熱器可埋置于汽化器體30(加熱器1)和源極組塊35(加熱器3)中，而閥100、110可用其中電阻元件為線或箔條的聚硅氧條加熱器(加熱器2)來包裹。在圖6中標記為TC1、TC2和TC3的三個熱電偶可埋置于三個組件30、35、100(110)的每一個中且通過三個專用的溫度控制器的每一個來連續地閱讀。分別以溫度設定點SP1、SP2和SP3來使用者程序化溫度控制器1、2和3。在一個實施例中，溫度設定點為使得SP3＞SP2＞SP1的點。舉例而言，在其中需要汽化器溫度在30℃的情況下，SP2可為50℃且SP3為70℃。通常操作控制器以使得當TC重讀不與設定點匹配時，控制器的比較儀按需要啟動冷卻或加熱。舉例而言，在其中僅加熱用于改變溫度的情況下，比較儀輸出為零，除非TC1＜SP1。控制器可含有輸出功率作為溫度差異SP1-TC1的非線性函數的查找表，并填寫控制器的加熱器電源極的適當信號以將溫度平穩地調節到經程序化的設定點溫度。改變加熱器功率的典型方法時通過電源極的脈沖寬度調制。此技術可用于調節1％與100％全刻度之間的功率。該等PID控制通常可保持溫度設定點在0.2℃內。
磁軛總成在一個實施例中，均勻的磁場B′119是通過將圖7A中所示的永久磁軛總成500并入電離室44中在電離室44中建立的。現參考圖7A，磁通量通過一對永久磁鐵(例如，釤梏磁鐵510a與510b)生成并通過C形對稱極片520a與520b之間的間隙返回穿過軛總成500。電子射束70進入軛520a中的電子洞530a并穿出軛520b中的電子洞530b。圖7C顯示軛總成500如何整合于電離室44中。在圖7B中，電離室44具有經研磨穿的部分，其接收軛總成500和極520a與520b以使得軛總成500的表面550和電離室44的表面齊平。經機械加工為電離室44的部分的窄環面540a與540b(未顯示)的內部墻界定電子入口縫隙70a和電子出口縫隙71，確保軛總成500的鐵磁物質不曝露于電子射束、減小含鐵金屬在電離室44的電離體積內的污染的任何可能性。圖7C顯示沿著軛總成500的含xy平面(x為水平，y為垂直，與圖5中所示的電子射束70的傳播方向反平行)的截面的通量線，其以場建模軟件計算。非常均勻的場線119在電子射束70的傳播體積內生成。B′119針對于平行引入電子射束70以限制電子射束70。
圖7D顯示磁軛總成的一個不同的實施例。此實施例由磁性線圈610、上軛620a與上極630a和下軛630a與下極630b組成。帶軸線圈600以通過上極630a與下極630b之間的真空間隙返回通量的磁性電路連接上軛620a與下軛630b。通量由通過線圈610線的電流來生成。通量通過帶軸磁芯600運載到上下軛630a與630b。通過改變線圈電流，進而可在真空間隙中改變磁通量密度(意即，磁場的強度)。
圖7E顯示整合于本發明的離子源中的圖7D的磁軛總成的剖面圖(含有Y-Z平面)。圖7E中所述的軛總成的幾何學與圖7B中所述的軛總成明顯不同。圖7B的顯著偏差在于沿著Y方向定向(與離子射束的傳播方向反平行)的軛620a與620b的幾何學。圖7E的軛總成亦利用較簡單的磁性電路，其僅具有一對返回軛620a與620b，而非兩對圖7A中所述的磁軛總成500中的返回軛。線圈610被埋置于源極組塊35中以將線圈的熱沉提供到溫度受控的源極組塊35(圖7E中未顯示)。
圖7F描述穿過圖7D的磁軛總成的通量路徑和通量密度，泄漏極的通量主要受限于無離子射束路徑的離子源的前面，而相對均勻的通量密度產生于其中存在含有電子射束70的電離體積的極630a與630b之間。具有3000安培匝數的線圈電流，沿著Z方向(連接上極630a與下極630b的中心的線)可產生約100高斯的磁通量密度。因此通過控制流過線圈610的電流沿著Z產生0到100的使用者可選擇的通量密度。現參考圖7G，其顯示在電離區域內的且與含有離子提取板80′和離子提取板81′的平面相平行的X-Z平面中的通量線。直接通過離子提取縫隙81′的通量的Z分量在此區域中十分均勻。離子提取縫隙81′將沿著紙平面中的Z定向。
圖7H描述在電子槍的基底板105下并入高滲透性磁性屏蔽640，以防止由極630a所產生的場滲透于區域650中，其中電子射束為90度導向。無屏蔽640，沿著垂直方向或y方向的散落磁場經引起電子射束在橫向方向或x方向上的不想要的偏離，引起進入電離室44之前的電子射束的軌道660的誤差。
通過將如圖7H中所示的磁軛總成并入圖4A的離子源中，(例如)實現一限制磁場幫助取消分散性空間電荷力的所得用途，該等分散性空間電荷力在減速后(意即，當其進入電離室44時)將爆炸(blow up)電子射束70。此具有使得電子射束70中的較高電荷密度(因此在鄰近離子提取縫隙81的較佳電離區域附近具有較高的離子密度)成為可能、導致增大的離子電流120的益處。另外的收獲可通過電源極117相對于電離室將射束收集器72偏壓到負電壓Vr來實現。舉例而言，若Vr≤Vc，則可建立反射模式，借此電子射束70中所含的主要電子從射束收集器72反射，增大電子的有效路徑長度。在足夠低的電子能量下，限制場(confining field)B′119的存在引起反射的電子沿著B′方向執行螺旋狀的軌道。應注意B135與B′119方向正交，B135使電子射束70偏斜于電離室44中且B′119限制所得射束；因此將磁性屏蔽118添加到基底板105的底部。磁性屏蔽118由高滲透性金屬制成以便防止兩個場混合；此將電子射束70的路徑分離成磁場的兩個區域；電離室44外側和電離室44內。
用于生成氫化硼簇離子的方法本文中所述的方法可認為是本發明的離子源的正常操作，其中與其它操作性模式唯一不同的是源極參數(進料物質、進料氣體流速、電子電離能量與電流和源極組份溫度)的使用者選擇值。可使用固體十八硼烷(B18H22)以通過使用圖3中所述的汽化器和離子源產生形式B18Hx+的氫化硼簇離子。十八硼烷在室溫下為穩定固體且具有幾毫托的蒸汽壓力。為了生成有用的約1sccm的十八硼烷質量流32，將汽化器保持在90℃下。圖8A顯示兩個變量作為汽化器溫度的函數的曲線右垂直軸的汽化器壓力，和遞送到類似圖1d中所述的高電流植入器的后分析法拉第杯離子電流。返回參考圖3，通過與閥110連通的電容壓力計60測量汽化器壓力。典型的源極操作參數為閥(100與110)溫度＝120℃，源極組塊溫度＝120℃，電子電離能量＝1keV，電子射束電流＝70mA。此通過設定Vc＝-1kV、Va＝1.3kV、Vr＝-1kV和燈絲發射電流＝160mA來達成。
圖8b說明B18H22的分子結構并顯示H原子(亮半球)和B原子(暗半球)的相對位置。
圖9顯示十八硼烷質譜，其在與用于生成圖8A的彼等條件類似的條件下于類似于圖10所揭示的簇離子植入系統中收集。將可變分辨縫隙270設定為高質量分辨率，其選擇4AMU寬的離子射束240到下游的法拉第杯。圖10顯示負離子和正離子兩者的十八硼烷質譜，其在與用于生成圖9數據的彼等條件類似的條件下收集。將所有植入器電源極的極性顛倒以在負離子和正離子之間轉換，在數分鐘內將其依次收集并記錄于同一曲線上。B18Hx+和B18Hx-峰在AMU下，其分別提出B18H16+和B18H16-離子的最可能的化學式。在與用于收集圖9數據的條件類似的條件下收集圖11A，但是需將分辨縫隙270設定為允許約18AMU通過下游，其允許高的多的B18Hx+電流。然而，主要峰中的結構缺少證明質量分辨減小。圖11是在最高質量分辨下收集的細節。具有設定在＜1mm下的分辨縫隙，僅有單一的AMU通過下游到法拉第。因此，通過一個AMU分離的個別氫化硼峰是清除可見的。圖12顯示法拉第下的射束電流相對于提取電壓而無離子射束的任何減速的曲線，其下圖11A的低質量分辨下收集。圖13顯示圖12的數據轉化為原子硼電流與有效植入能量的關系，作為與單體硼植入比較的手段。原子硼電流＝18×十八硼烷法拉第電流，且有效的植入能量＝11/210×提取電壓。此等電流是目前可由常規單體硼植入(尤其是無離子減速)獲得的許多倍。
為了表征半導體硼摻雜的B18Hx+的植入分布，將商用的硅晶圓浸沒于HF溶液中以移除任何原來的氧化物，并植入與圖1P中所揭示的類似的簇離子植入系統中。通過植入1.1×1015cm-2的B18Hx+劑量遞送2×1016cm-2的硼劑量。B18Hx+離子能量在植入期間為20keV，導致每硼原子約1keV的有效硼植入能量。圖20顯示如SIMS(第二離子質譜)所測定的已植入硼分布。該分布的峰在約50A下，其與1keV硼植入的TRIM計算所預測的58A的計劃范圍十分一致。
N型和P型淺接合的形成此方法的一個重要應用是將簇離子植入作為CMOS制造序列的部分用于形成N型和P型淺接合。CMOS在當前使用中是支配性的數字集成電路技術且其名稱表示在同一晶片上形成N通道和P通道MOS晶體管(互補型MOSN和P兩者)。CMOS的成功是電路設計者可利用相對晶體管的互補型本質來創造更好的電路，具體而言比替代性技術耗用較少有效功率的一個電路。應注意N和P術語是基于Negative(負性)和Positive(正性)(N型半導體具有多數為負性的載波，反之亦然)，且N通道和P通道晶體管是具有每一區域類型(極性)顛倒的彼此的復制品。同一基板上的兩種類型晶體管的制造需要按序植入N型雜質和記者P型雜質，同時以光致抗蝕劑的屏蔽層保護其它類型裝置。應注意每一晶體管類型需要兩極性的區域正確地操作，但形成淺接合的植入器與晶體管同一類型N型淺植入N通道晶體管中且P型淺植入P通道晶體管中。此過程的一個實例于圖14和15中顯示。特定言之，圖14說明一種通過N型簇植入器88形成N通道漏極延伸89的方法，而圖15顯示通過P型簇植入器91形成P通道漏極延伸90。應注意N型和P型晶體管需要類似幾何的淺接合，并因此具有N型和P型簇植入器對于形成先進的CMOS結構而言是有利的。
此方法應用的一個實例在圖16中顯示用于形成NMOS晶體管的情況。此圖顯示半導體基板41，其已經受制造半導體裝置的前期方法步驟的一些。舉例而言，該結構含有經P井43、溝槽隔離42和柵極堆棧形成44、45步驟處理的N型半導體基板41。形成柵極堆棧、P井和溝槽隔離的示例性方法揭示于2003年6月18日提交的題為“A semiconductor Device and Methodof Fabricating a Semiconductor Device”的的共同提交的專利申請案PCT/US03/19085(律師摘要號(attorney docket no.)211843/00030)中。
P井43形成與為井43中的晶體管提供結合隔離的N型基板41的結合。溝槽隔離42提供N井和P井(意即，在整個CMOS結構中)之間的橫向電介質隔離。柵極堆棧由柵極氧化物層44和聚硅氧柵極電極45來構造，其被圖案化以形成晶體管柵極堆棧。應用光致抗蝕劑46并圖案化以使得NMOS晶體管的區域被曝露，但基板41的其它區域被屏蔽。在應用光致抗蝕劑46后，該基板41就可以用于漏極延伸植入器，其為裝置制造方法所需的最淺摻雜層。0.13μm技術節點的前緣裝置的典型的處理必要條件是介于1keV與2keV之間的砷植入能量和5×1014cm-2的砷劑量。在此情況下，簇離子射束47(As4Hx+)通常在半導體基板下導向以使得離子射束的傳播方向與該基板正交，以避免被柵極堆棧遮蔽。As4Hx+簇的能量應為所要的As+植入能量的4倍，例如，介于4keV與8keV之間。簇通過沖擊與基板分離，且摻雜物原子開始靜止在半導體基板附近的淺層中，其形成漏極延伸區域48。我們注意到同一植入體進入柵極電極49的表面層，提供柵極電極的額外摻雜。因此，圖16中所述的方法是本發明的一個重要應用。
此方法應用的另一實例顯示於圖17中形成深源極/漏極區域。此圖顯示在制造半導體裝置中實施另外的處理步驟之后的圖16的半導體基板41。額外的處理步驟包括在柵極堆棧的側墻上形成襯墊氧化物51和形成間隔物52。襯墊氧化物51是用于保護曝露的基板區域、柵極電極49的頂部和潛在曝露的柵極電介質邊緣的氧化物(二氧化硅)薄層。通常熱成長襯墊氧化物51到5-10nm的厚度。另一方面，間隔物52是電介質(二氧化物、氮化硅或它們的組合)區域，其屬于柵極堆棧的側面且用來使柵極電極絕緣。其亦充當源極/漏極植入(例如54)的排列引導器，其必須從柵極邊緣向后間隔以使晶體管正確運行。間隔物52通過沉積二氧化硅和/或氮化硅層來形成，該等層接著以離開柵極堆棧側面上的殘留層同時從源極/漏極區域清除電介質的方式進行等離子體蝕刻。
在蝕刻間隔物52后，施加光致抗蝕層53并將其圖案化以曝露于待植入的晶體管(此實例中的NMOS)。緊接著，執行形成源極和漏極區域55的離子植入。因為此植入體在低能量下要求高劑量，所以其為所提議的簇植入方法的適當應用。0.13μm技術節點的典型植入參數是在5×1015cm-2的砷劑量下每一砷原子約6keV，所以其要求24keV、1.25×1015cm-2As4Hx+植入，12keV、2.5×1015cm-2AsxH2+植入或6keV、5×1015cm-2As+植入。如圖16所示，源極和漏極區域55通過此植入來形成。此等區域提供電流互連(在方法中待稍后形成)與固有晶體管之間的高電導率連接，該固有晶體通過漏極延伸48結合通道區域56和柵極堆棧44、45來界定。柵極電極45可曝露于此植入(如圖示)中，且若如此，源極/漏極植入提供用于柵極電極的主要摻雜源極。此在圖17中顯示為多摻雜層57。
顯示PMOS漏極延伸148和PMOS源極和漏極區域155形成的詳細圖表分別顯示於圖18和19中。結構與方法與圖17和圖18中的相同，其中摻雜物類型反向。在圖18中，PMOS漏極延伸148通過植入硼簇植入體147來形成。此植入體的典型參數是每個硼原子500eV植入體能量和每0.13μm技術節點5×1014cm-2的劑量。因此，211AMU下的B18Hx+植入體在2.8×1013cm-2的十八硼烷劑量下為9.6keV。圖19顯示再次通過植入P型簇離子射束154(諸如十八硼烷)形成PMOS源極和漏極區域148。此植入體的典型參數是每個硼原子約2keV的能量和每0.13μm技術節點5×1015cm-2硼劑量(意即，在2.8×1014cm-2下為38.4keV十八硼烷)。
一般來說，單就離子植入對于形成有效的半導體接合是不夠的需要熱處理來電活化植入的摻雜物。植入后，半導體基板的晶體結構被嚴重破壞(基板原子移除晶體晶格位置)且植入的摻雜物僅弱結合到基板原子上，使得植入層具有較差的電特性。通常執行高溫下(大于900℃)的熱處理或退火以修補半導體晶體結構和取代地定位摻雜物原子，意即，在晶體結構中的一個基板原子的位置，此取代允許摻雜物與基板原子結合且變得電活性；意即，改變半導體層的導電性。然而，此熱處理對形成淺接合產生消極影響，因為熱處理期間發生了植入摻雜物的擴散。事實上，熱處理期間的硼擴散是達成小于0.1微米的體系(regime)中的USJ的限制因素。已對此熱處理發展先進的方法來使淺植入摻雜物的擴散降至最低，諸如“峰值退火”。峰值退火是一種快速的熱處理，其中最高溫度下的滯留時間接近零溫度盡可能快地上升和下降。以此方式，達到活化植入摻雜物所需的高溫同時植入摻雜物的擴散被降至最低。預期將結合本發明來利用該先進的熱處理以使其在制造完整半導體裝置中的利益最大化。
顯然，鑒于以上教示，本發明的許多修改或改變是可能的。因此，應了解，在附屬權利要求書的范圍內，本發明可以以上文具體描述之外的方式來實踐。
權利要求
1.一種植入離子的方法，其包含以下步驟(a)產生一體積的氫化硼BnHm的氣相分子，其中n和m為整數，且n＞10及m≥0；(b)將定義電離氫化硼分子的氫化硼分子電離；及(c)通過一電場加速該等電離氫化硼分子到一靶中。
2.如權利要求1所述的方法，其中步驟(a)包含產生一體積的十八硼烷B18H22的氣相目分子。
3.如權利要求2所述的方法，其中步驟(c)包含加速B18Hx+分子，其中0≤x≤22。
4.如權利要求2所述的方法，其中步驟(c)包含加速B18Hx+分子，其中0≤x≤22。
5.如權利要求1所述的方法，其中步驟(a)包含藉由加熱到20℃以上使一固體升華來產生一體積氣體。
6.如權利要求1所述的方法，其中所述步驟(c)包含加速所述氫化硼離子到一硅靶中。
7.如權利要求1所述的方法，其中步驟(c)包含加速氫化硼離子到一絕緣體上外延硅基板靶中。
8.如權利要求1所述的方法，其中步驟(c)包含加速氫化硼離子到一應變超晶格基板靶中。
9.如權利要求1所述的方法，其中步驟(c)包含加速氫化硼離子到一硅鍺(SiGe)應變超晶格靶中。
10.一種植入離子的方法，其包含以下步驟(a)產生一體積的氫化硼BnHm的氣相分子，其中n和m為整數，且n＞10及m≥0；(b)形成含有氫化硼分子、氫化硼離子和電子的等離子體；及(c)通過一電場加速該等氫化硼分子以植入到一靶中來執行半導體摻雜。
11.如權利要求10所述的方法，其中所述電場是一時變或脈沖電場。
12.如權利要求10所述的方法，其中所述電場是一恒定或直流電(DC)電場。
13.如權利要求10所述的方法，其中步驟(a)包含產生十八硼烷B18H22蒸汽。
14.如權利要求10所述的方法，其中步驟(b)包含形成B18Hx+離子的等離子體，其中0≤x≤22。
15.如權利要求10所述的方法，其中步驟(a)包含藉由加熱到20℃以上使一固體升華來產生一體積氣體。
16.如權利要求10所述的方法，其中步驟(c)包含加速所述氫化硼離子到一硅靶中。
17.如權利要求10所述的方法，其中步驟(c)包含加速所述氫化硼離子到一絕緣體上外延硅基板靶中。
18.如權利要求10所述的方法，其中步驟(c)包含加速所述氫化硼離子到一應變超晶格基板靶中。
19.如權利要求10所述的方法，其中步驟(c)包含加速所述氫化硼離子到一硅鍺(SiGe)應變超晶格靶中。
20.一種產生一磁場的磁軛總成，該磁軛總成包含一由一對極片形成的軛；一對具有安置在形成一磁軛總成的所述極片之間的相對的北磁極和南磁極的永久磁鐵；及一對形成于所述極片中的對準縫隙。
21.如權利要求20所述的磁軛總成，其中所述永久磁鐵被配置成使所述永久磁鐵的所述北磁極和南磁極對準。
22.一種磁軛總成，其包含一圍繞一第一軸卷繞的磁性線圈；和一磁性地耦合到所述磁性線圈的相對端的上軛和下軛，所述上軛和下軛形成有被配置成使穿過所述縫隙的線大致與所述第一軸平行的對準縫隙。
23.如權利要求22所述的磁軛總成，其進一步包括一對磁性地耦合到所述上軛和下軛的延伸端的極片。
24.一種形成具有一基板的金屬氧化物半導體(MOS)的方法，該方法包含以下步驟(a)在所述基板的一第一區域中形成一井和相對溝槽隔離；(b)在界定所述基板曝露部分的所述相對溝槽隔離之間的所述基板上形成一柵極堆棧；所述形成包含以下步驟i)沉積或成長一柵極電介質；ii)沉積一多晶硅柵極電極，和iii)圖案化以形成該柵極堆棧；(c)將襯墊氧化物沉積在所述基板的所述曝露部分和所述柵極堆棧的頂部上；(d)植入B18Hx+離子以在所述柵極堆棧與所述相對溝槽隔離之間形成漏極延伸；(e)形成與所述柵極堆棧相鄰的間隔物；(f)植入P型簇離子以形成源極和漏極區域；(g)提供熱處理以活化通過所述摻雜步驟而植入的物質，從而形成P型金屬氧化物半導體(MOS)裝置(PMOS)。
25.如權利要求24所述的方法，其進一步包括以下步驟(a)隔離所述基板上的第一和第二區域；(b)在一第一區域中形成所述PMOS裝置；和(c)在一第二區域中形成NMOS裝置。
26.如權利要求25所述的方法，其中步驟(c)包括將N型簇離子植入所述第二區域中。
27.如權利要求26所述的方法，其中所述N型簇離子是As4Hx+，其中0≤x≤6。
28.一種離子源，其包含一氣體源極；一與所述氣體源極流體連通的電離室，所述電離室形成具有一或多個用于接收一或多個電子射束的電子出口縫隙、一可用于提取電離射束的離子提取縫隙和一氣體入口縫隙，所述電離室被配置成可使所述氣體能通過電子轟擊電離；一或多個用于產生一或多個電子射束的電子源極，所述電子源極被安置于所述電離室的外側；及一用于在所述電離室內產生一磁場的第一磁通量源極，所述源極包括一安置于所述電離室外側的磁軛總成。
29.如權利要求28所述的離子源，其中所述磁軛總成包括一永久磁鐵。
30.如權利要求28所述的離子源，其中所述磁軛總成包括一電磁鐵。
31.如權利要求28所述的離子源，其中所述一或多個電子源極被配置成使所述電子射束大致與含有該等一或多個電子出口縫隙的一或多個平面相平行，其進一步包括一或多個用于彎曲所述一或多個電子射束的射束引導器(beam steerer)以大致與含有該等一或多個電子出口縫隙的一或多個平面垂直。
32.如權利要求28所述的離子源，其中所述一或多個射束引導器中的每一個均包括一第二磁通量源極。
33.如權利要求28所述的離子源，其進一步包括一個在所述電子源極和所述磁軛總成之間的磁性屏蔽，以大體上防止由所述磁軛總成所產生的場滲透入所述電子源極區域中。
34.一種用于一離子源的蒸汽源極，該蒸汽源極包含一界定一用于接收一坩堝的體積的汽化器體；一與所述坩鍋流體連通的管道；至少一個耦合到所述管道的截流閥；一形成具有一蒸汽管道的源極組塊，該蒸汽管道形成用于一電離室的蒸汽進料；及一用于分別控制所述汽化器體、至少一個截流閥和源極組塊的溫度的多級溫度系統。
35.如權利要求34所述的蒸汽源極，其中所述坩堝和汽化器體體積緊密配合，它們之間的間隙被氣體填充以在所述坩堝和汽化器體體積之間提供熱接觸。
36.如權利要求35所述的蒸汽源極，其中所述氣體在大氣壓或接近大氣壓下。
37.如權利要求35所述的蒸汽源極，其中所述間隙是通過真空密封而與真空分離。
38.如權利要求34所述的蒸汽源極，其中所述多級溫度控制系統包括與所述汽化器體、至少一個截流閥和所述源極組塊中的每一個皆熱接觸的電阻加熱器，所述蒸汽源極也包括一用于控制所述電阻加熱器的多級溫度控制器。
39.如權利要求38所述的蒸汽源極，其中所述多級溫度控制器是能分別控制所述汽化器體、至少一個截流閥和源極組塊的溫度的三級溫度控制器。
全文摘要
本發明描述一種離子植入裝置和一種制造一半導體裝置的方法，其中植入電離氫化硼分子簇以形成P型晶體管結構。舉例而言，在制造互補型金屬氧化物半導體(CMOS)裝置中，植入該等簇以為源極和漏極結構與多柵極提供P型摻雜，此等摻雜步驟對于形成PMOS晶體管而言是至關重要的。該等分子簇離子具有化學形式B
文檔編號H01J31/26GK1973346SQ03815031
公開日2007年5月30日 申請日期2003年6月26日 優先權日2002年6月26日
發明者托馬斯·N·霍爾斯基, 達勒·C·雅各布森 申請人:山米奎普公司