蝕刻氮化鋁或氧化鋁以產生鋁離子束制造技術

提供了離子注入系統101、離子源108和方法，其中離子源配置為電離鋁基離子源材料113、112并形成離子束112和包括非導電材料的副產物。蝕刻劑氣體混合物具有預確定含量的氟和與離子源流體連通的稀有氣體。預確定含量的氟與預確定的健康安全水平相關聯，所述健康安全水平例如為氟的最大含量的約20％。蝕刻劑氣體混合物可以具有含量低于約5％的氬氣的共伴氣。鋁基離子源材料可以是陶瓷構件，例如推斥極軸、屏蔽件或所述離子源內的其他部件。屏蔽件或所述離子源內的其他部件。屏蔽件或所述離子源內的其他部件。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】蝕刻氮化鋁或氧化鋁以產生鋁離子束
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2020年10月30日提交的美國臨時申請第63/107,769號的優先權，其全部內容通過引用合并到本文中。


[0003]本申請整體上涉及離子注入系統，以及更具體地涉及一種配置為產生包括鋁離子的離子束的離子注入系統。

技術介紹

[0004]對使用金屬離子的離子注入制品的需求日益增加。例如，鋁注入制品對于功率器件市場是重要的，這是小但快速增長的細分市場。對于多種金屬，包括鋁，提供進料給離子源存在問題。先前已經提供了使用蒸發器的系統，所述蒸發器是處于離子源的電弧腔外部的小烘箱，借此加熱金屬鹽以產生足夠的蒸汽壓以提供蒸汽給離子源。但是，烘箱遠離電弧腔并且需要時間加熱到所需的溫度、建立蒸汽流、啟動等離子體、啟動離子束等。此外，如果需要將一個金屬種類改變為其他種類，需要時間來等待烘箱充分冷卻，以進行這樣的種類變化。
[0005]另一種常規技術是在電弧腔內放置含金屬(例如鋁或其他金屬)的材料。對于鋁，含金屬的材料可包括氧化鋁、氟化鋁或氮化鋁，所有的這些都可承受等離子腔的大約800℃的溫度。在這樣的系統中，離子直接從等離子體中的材料濺射出來。另一種技術是使用含有蝕刻劑(例如氟)的等離子體來實現金屬的化學蝕刻。雖然使用這些各種技術可達到可接受的束電流，但是氧化鋁、氯化鋁和氮化鋁(所有這些都是良好的電絕緣體)的化合物傾向于在相對短的時間段內(例如，5
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10小時)沉積在與離子源相鄰的電極上。如此，會發現各種有害的影響，例如高電壓不穩定以及注入的離子劑量的相關變化。

技術實現思路

[0006]因此，本公開提供了用于產生包括鋁離子的離子束的系統和裝置。相應地，下文介紹了本公開的簡化概述，以提供對本專利技術一些方面的基本理解。本概述不是本專利技術的寬泛綜述。其既不旨在識別專利技術的重要要素或關鍵要素，也不旨在描述本專利技術的范圍。其目的是以簡化形式介紹本專利技術的一些概念，作為后續介紹的更詳細描述的前奏。
[0007]根據本公開的一個方面，提供了一種離子注入系統，其中離子源配置為電離鋁基離子源材料并由此形成離子束。在一個實施例中，鋁基離子源材料包括陶瓷部件，其中陶瓷部件包括推斥極軸、屏蔽件或離子源內的部件中的一個或多個。
[0008]鋁基離子源材料的電離，例如，進一步形成包括非導電材料的副產物。蝕刻劑氣體混合物還與離子源流體連通，其中蝕刻劑氣體混合物包括預確定含量的氟和稀有氣體。束線組件進一步配置為選擇性地輸送離子束到終點站，用于將離子注入工件。真空系統，例如，可配置為實質上排空離子源。
[0009]根據一個實施例，稀有氣體包括氦氣和氬氣中的一種或多種，其中氟的預確定含量與預確定健康安全水平相關聯。在一個實施例中，預確定健康安全水平是氟的最大含量的20％。在另一個實施例中，蝕刻劑氣體混合物包括加壓氣源，所述加壓氣源包括≤20％的氟與氦氣的未反應的混合物。加壓氣源還可以包括共伴氣。共伴氣，例如，可以包括含量低于5％的氬氣。在另一個實施例中，蝕刻劑氣體混合物可以包括共伴氣。
[0010]蝕刻劑氣體混合物，例如，以預混合的形式處于加壓瓶內，并且包括氟與氬氣和氦氣中的一種或多種的混合物。在一個實施例中，容器包括約20％或更少的氟。在另一個實施例中，加壓瓶還包括少于約5％的氬氣。
[0011]根據本公開的另一個示例性的方面，提供了一種離子注入系統，其中離子源配置為電離鋁基源材料并由此形成離子束。鋁基源材料的電離進一步形成包括非導電材料的副產物。進一步提供了蝕刻劑氣體供給，所述蝕刻劑氣體供給包括與稀有氣體相混合的氟的蝕刻劑氣體混合物，其中蝕刻劑氣體供給配置為將蝕刻劑氣體混合物引入離子源，其中氟以健康安全含量與稀有氣體混合。束線組件選擇性地將離子束輸送到終點站，所述終點站配置為接受離子束以將離子注入工件中。
[0012]在一個實施例中，蝕刻劑氣體混合物還包括共伴氣。共伴氣，例如，包括氬氣，例如含量低于5％的氬氣。蝕刻劑氣體供給，例如，可包括加壓氣源。加壓氣源，例如，可包括含有蝕刻劑氣體混合物的加壓瓶。蝕刻劑氣體混合物，例如，以預混合的形式提供在容器中，例如含有氟與氬氣和氦氣中的一種或多種的混合物的加壓瓶。容器，例如，包括約20％或更少的氟。
[0013]根據本公開的另一個示例性的方面，提供了一種將鋁離子注入工件的方法。該方法，例如，包括提供鋁基源材料到離子源中，以及提供蝕刻劑氣體混合物到離子源，其中蝕刻劑氣體混合物包括預確定含量的氟和稀有氣體。氟的預確定含量，例如，低于約20％。在一個實施例中，鋁基源材料包括陶瓷部件。稀有氣體，例如，可包括氬氣和氦氣中的一種或多種。鋁基源材料在離子源中電離，其中氟蝕刻鋁基源材料以產生鋁離子。此外，鋁離子從電離的鋁基源材料注入到工件中。
[0014]在另一個實施例中，提供蝕刻劑氣體混合物到離子源還包括提供共伴氣(例如氬氣)到離子源。在另一個實施例中，該方法還包括在容器中(例如，在含有氟與氬氣和氦氣中的一種或多種的混合物的加壓瓶中)預混合蝕刻劑氣體。容器，例如，包括約20％的氟。在另一實施例中，容器包括少于約5％的氬氣。
[0015]為了實現上述的和相關的目的，本公開包括以下在權利要求中充分描述并特別指出的特征。以下描述和所附的附圖詳細闡述了本專利技術的某些說明性的實施方案。然而，這些實施方案指示了可采用本專利技術的原理的各種方式中的幾種。當結合附圖考慮時，本專利技術的其它目的、優點和新穎特征將從本專利技術的下文詳細描述中變得顯而易見。
附圖說明
[0016]圖1是根據本公開的數個方面的使用鋁基離子源材料的示例性真空系統的框圖。
[0017]圖2示出了使用鋁基離子源材料將離子注入工件中的示例性方法。
具體實施方式
[0018]本公開整體上針對離子注入系統以及與此相關的離子源材料。更特別地，本公開針對用于所述離子注入系統的部件，所述系統使用鋁基固體源材料用以在各種溫度(范圍高達1000℃)下產生原子離子以電摻雜硅、碳化硅或其他半導體襯底。此外，當使用預混合的蝕刻劑氣體時，所述預混合的蝕刻劑氣體包括氟與稀有氣體或惰性氣體(例如氦氣)的預確定的混合物，本公開最小化了在引出電極和源腔部件上的各種沉積物。本公開將降低源工作壓力，提高蝕刻速率并最小化含鋁材料的濺射速率，這將進一步提高整體壽命和鋁離子束電流。
[0019]因此，現在將參照附圖來描述本專利技術，其中可以使用相同的附圖標記指代通篇相同的元件。應理解的是，這些方面的描述僅是說明性的并且其不應被解釋為限定性意義。在下面的描述中，為了解釋的目的，提出了多個具體細節，以提供對本專利技術的透徹理解。然而，對于本領域技術人員顯而易見的是，本專利技術可以在沒有這些具體細節的情況下實施。此外，本專利技術的范圍不旨在由下文參照附圖描述的實施方案或實施例限制，而是旨在僅由所附的權利要求及其等同范圍的限制。
[0020]還需注意的是，附圖提供為用于說明本公開的實施方案的某些方面，因此應視為僅是示例性的。特別是，附本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種離子注入系統，包括：鋁基離子源材料；離子源，配置為電離所述鋁基離子源材料并形成離子束，由此所述鋁基離子源材料的電離進一步形成包括非導電材料的副產物；與所述離子源流體連通的蝕刻劑氣體混合物，其中，所述蝕刻劑氣體混合物包括預確定含量的氟和稀有氣體；束線組件，配置為選擇性地輸送所述離子束；以及終點站，配置為接受所述離子束以將離子注入工件。2.根據權利要求1所述的離子注入系統，其中，所述稀有氣體包括氦氣和氬氣中的一者或多者。3.根據權利要求1所述的離子注入系統，其中，所述氟的預確定含量與預確定的健康安全水平相關聯。4.根據權利要求3所述的離子注入系統，其中，所述預確定的健康安全水平是氟的最大含量的20％。5.根據權利要求3所述的離子注入系統，其中，所述蝕刻劑氣體混合物包括加壓氣源，所述加壓氣源包括少于約20％的氟與氦氣的未反應的混合物。6.根據權利要求5所述的離子注入系統，其中，所述加壓氣源還包括共伴氣。7.根據權利要求6所述的離子注入系統，其中，所述共伴氣包括含量少于約5％的氬氣。8.根據權利要求1所述的離子注入系統，其中，所述蝕刻劑氣體混合物還包括共伴氣。9.根據權利要求8所述的離子注入系統，其中，所述共伴氣包括含量少于約5％的氬氣。10.根據權利要求1所述的離子注入系統，其中，所述鋁基離子源材料包括陶瓷部件，其中，所述陶瓷部件包括推斥極軸、屏蔽件或所述離子源內的部件中的一個或多個。11.根據權利要求1所述的離子注入系統，其中，所述蝕刻劑氣體混合物以預混合的形式處于加壓瓶中，并且包括氟與氬氣和氦氣中的一種或多種的混合物。12.根...

【專利技術屬性】
技術研發人員：尼爾，
申請(專利權)人：艾克塞利斯科技公司，
類型：發明
國別省市：