提供了具有氣態鋁基離子源材料的離子注入系統、離子源和方法。氣態鋁基離子源材料可以是或包括二甲基氯化鋁(DMAC)，其中DMAC是在室溫下轉變為氣相的液體。離子源接收并電離氣態鋁基離子源材料以形成離子束。低壓氣瓶通過主氣體管路將DMAC作為氣體提供到離子源的電弧腔。分開的次氣體管路將共伴氣體(例如含氟分子)提供到離子源，其中共伴氣體和DMAC降低了高能碳交叉污染和/或增加了雙電荷鋁。了高能碳交叉污染和/或增加了雙電荷鋁。了高能碳交叉污染和/或增加了雙電荷鋁。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】使用二甲基氯化鋁作為源材料以產生鋁離子束時的氟基分子共伴氣體
[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63/107,729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由氣態二甲基氯化鋁(DMAC)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，以進行這種種類變化。
[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收的束電流，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，本公開提供了用于從氣態二甲基氯化鋁(DMAC)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。提供了氣態鋁基離子源材料，其中離子源配置為接收和電離氣態鋁基離子源材料以形成離子束。束線組件配置為選擇性地傳輸離子束，以及終點站配置為接收離子束以將離子注入工件。
[0008]氣態鋁基離子源材料例如包含或由二甲基氯化鋁(DMAC)組成。在一個實施例中，DMAC儲存為液體，所述液體在室溫下和預確定的負壓(例如，真空壓力)下轉變為氣相。加壓
氣瓶例如配置為包含DMAC并將DMAC提供給離子源。離子源例如包括電弧腔，其中加壓氣瓶配置為向電弧腔提供DMAC。可以進一步提供一條或多條專用供給管路，并且所述管路配置為將DMAC從加壓氣瓶轉移到電弧腔。低壓氣瓶例如配置為包含DMAC并且并通過主氣體管路將DMAC作為氣體提供給離子源的電弧腔。
[0009]在一個實施例中，提供了共伴氣體源和與一條或多條專用供給管路不同且分開的次氣體管路，其中共伴氣體源和次氣體管路配置為向離子源供給共伴氣體。共伴氣體例如包括BF3、SiF4、PF3、PF5、NF3、He+F2和He+F
2+
Ar中的一種或多種。共伴氣體源可為加壓或低于大氣壓的氣體源。在另一個實施例中，共伴氣體包括含氟分子以及氟與一種或多種惰性氣體的混合物中的一種或多種。
[0010]含氟分子和DMAC例如配置為降低高能碳交叉污染(energetic carbon cross
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contamination)。含氟分子例如可進一步配置為蝕刻陶瓷，以在使用雙電荷鋁時，產生較高的束電流。在一個實施例中，共伴氣體包括混合有惰性氣體的含氟分子。
[0011]可進一步提供真空系統，所述真空系統配置為實質上抽空離子注入系統的一個或多個封閉的部分。離子注入系統的一個或多個封閉的部分例如可包括離子源。
[0012]根據另一示例性的方面，提供了用于離子注入系統的離子源。離子源例如包括電弧腔、DMAC源材料以及一條或多條源材料供給管路，所述管路配置為將DMAC源材料轉移到電弧腔。電弧腔例如配置為電離DMAC源材料。加壓氣瓶例如配置為包含DMAC源材料。
[0013]一條或多條共伴氣體供給管路例如可以進一步配置為向電弧腔供給共伴氣體。共伴氣體例如可包括含氟分子以及氟與一種或多種惰性氣體的混合物中的一種或多種。在一個實施例中，共伴氣體包括BF3、SiF4、PF3、PF5、NF3、He+F2和He+F
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Ar中的一種或多種。真空系統可進一步配置為實質上抽空離子源的一個或多個封閉的部分。
[0014]根據本公開的另一個示例性的方面，提供了將鋁離子注入工件的方法。該方法例如包括提供包含DMAC的鋁基源材料給離子源。鋁基源材料在離子源中電離，并且從離子源中提取鋁離子。此外，將來自電離的鋁基源材料的鋁離子注入工件中。
[0015]在一個實施例中，將DMAC從加壓氣體源提供到離子源的電弧腔。在另一個實施例中，進一步地將共伴氣體提供給離子源。共伴氣體例如可包括含氟分子以及氟與一種或多種惰性氣體的混合物中的一種或多種，例如，BF3、SiF4、PF3、PF5、NF3、He+F2和He+F
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Ar中的一種或多種。
[0016]根據本公開的又一示例性的方面，提供了離子注入系統，包括氣態鋁基離子源材料。氣態鋁基離子源材料例如包括或由DMAC組成，其中DMAC是在室溫下轉變為氣相的液體。離子注入系統例如還包括離子源，所述離子源配置為接收和電離氣態鋁基離子源材料并由此形成離子束。束線組件例如配置為選擇性地傳輸離子束，以及終點站配置為接收離子束以將離子注入工件。
[0017]在一個實施例中，氣態鋁基離子源材料在低壓瓶中為液體狀態，并且在引入離子源的同時轉變為氣相。
[0018]根據本公開的進一步示例性的方面，提供了離子源，其中離子源包括電弧腔和包含DMAC源材料的DMAC源。一條或多條供給管路例如配置為將DMAC源材料從DMAC源轉移到電弧腔。DMAC源材料例如是在室溫下轉變為氣相的液體。
[0019]在一個實施例中，一條或多條供給管路包括專用氣體管路，所述專用氣體管路配
置為僅將DMAC源材料從DMAC源傳輸到電弧腔。在另一個實施例中，提供包含惰性氣體的惰性氣體源，其中一條或多條供給管路還配置為將惰性氣體傳輸到電弧腔。一條或多條供給管路例如可包括一條供給管路，所述一條供給管路配置為將DMAC源材料與惰性氣體的混合物提供到電弧腔。在另一個實施例中，DMAC源材料和惰性氣體在共同的源中預混合。
[0020]共伴氣體源和一條或多條共伴氣體供給管路例如可以配置為將共伴氣體從共伴氣體源提供到電弧腔。例如，一條或多條共伴氣體供給管路和一條或多條供給管路彼此不同。共伴氣體例如包括配置為降低電弧腔中的高能碳交叉污染的含氟分子。在一個實施例中，含氟本文檔來自技高網...
【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，用于注入鋁離子，所述離子注入系統包括：電極電源；電弧腔，包括電極，其中所述電極與所述電極電源電耦接；工藝氣體源，含有二甲基氯化鋁(DMAC)；工藝氣體供給管路，其流體耦接到所述工藝氣體源和所述電弧腔，其中，所述工藝氣體供給管路配置為選擇性地將所述二甲基氯化鋁(DMAC)從所述工藝氣體源轉移到所述電弧腔，其中，所述電極配置為至少部分地基于所述電極電源提供給所述電極的電能由所述電弧腔內的所述二甲基氯化鋁(DMAC)形成等離子體，由此分解所述二甲基氯化鋁(DMAC)以形成至少具有接近鋁原子的質量的C2H3；共伴氣體源，含有包括氟的共伴氣體；以及共伴氣體供給管路，流體耦接到所述共伴氣體源和所述電弧腔，其中，所述共伴氣體供給管路配置為選擇性地將所述共伴氣體從所述共伴氣體源轉移到所述電弧腔，其中，所述共伴氣體供給管路與所述工藝氣體供給管路不同，以及其中，所述氟配置為至少與C2H3反應，從而形成CF
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并最小化所述電弧腔內可獲得的C2H3的量。2.根據權利要求1所述的離子注入系統，其中，所述工藝氣體源將所述二甲基氯化鋁(DMAC)維持為液態。3.根據權利要求2所述的離子注入系統，其中，所述工藝氣體源包括配置為包含二甲基氯化鋁(DMAC)的加壓氣瓶。4.根據權利要求1所述的離子注入系統，其中，所述共伴氣體包括含氟分子。5.根據權利要求4所述的離子注入系統，其中，所述含氟分子包括BF3、SiF4、PF3、PF5或NF3。6.根據權利要求1所述的離子注入系統，其中，所述共伴氣體包括以預確定的含量與氟氣體(F2)混合的惰性氣體。7.根據權利要求6所述的離子注入系統，其中，所述惰性氣體包括氦氣和氬氣中的一種或多種。8.根據權利要求1所述的離子注入系統，其中，所述共伴氣體源包括一個或多個加壓氣體源。9.根據權利要求1所述的離子注入系統，還包括：提取電極，配置為基于所述提取電極相對于所述電弧腔的偏置而從所述電弧腔中提取鋁基離子束；以及質量分析器，位于所述提取電極的下游，其中，所述質量分析器配置為對所述鋁基離子束進行質量分析并移除CF
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，由此定義質量分析后的鋁離子束，由此由所述質量分析后的鋁離子束中的C2H3引起的高能交叉污染被最小化。10.根據權利要求9所述的離子注入系統，還包括位于所述電弧腔內的陶瓷靶，其中所述陶瓷靶包括鋁，以及其中所述氟配置為蝕刻所述陶瓷靶。11.根據權利要求10所述的離子注入系統，其中，所述鋁基離子束包括雙電荷鋁離子。12.一種用于將鋁離子注入到工件的系統，所述系統包括：離子源，包括：電弧腔，包括可操作地與電極電源耦接的一個或多個電極，其中所述電弧腔還包括提
取孔；工藝氣體源，含有二甲基氯化鋁(DMAC)；工藝氣體供給管路，其將所述工藝氣體源流體耦接到所述電弧腔，其中，所述工藝氣體供給管路配置為選擇性地將所述二甲基氯化鋁(DMAC)從所述工藝氣體源轉移到所述電弧腔，其中，一個或多個所述電極配置為至少部分地基于所述電極電源提供給所述電極的電能由所述電弧腔內的所述二甲基氯化鋁(DMAC)形成等離子體，由此分解所述二甲基氯化鋁(DMAC)以形成至少具有接近鋁原子的質量的C2H3；共伴氣體源，含有包括氟的共伴氣體；以及共伴氣體供給管路，其將...
【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：
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