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本申请要求申请日为2017年6月5日、名称为“hydrogenco-gaswhenusingaluminumiodideasanionsourcematerial”、申请号为us62/515,324的美国临时申请的权益，其全部内容通过引用并入本文。
本发明总体上涉及离子注入系统，更具体涉及一种离子注入系统，其具有使用共伴氢气的碘化铝离子源材料和相关束线组件以及用于原位清洁该离子注入系统的机构。
背景技术：
离子注入是半导体仪器的制造中所采用的物理过程，选择性将掺杂剂注入半导体和/或晶片材料。因此，注入行为并不依赖于掺杂剂及半导体材料间的化学交互作用。对于离子注入而言，将来自离子注入机的离子源的掺杂原子/分子离子化、加速、形成离子束、进行分析并扫过晶片，或者将晶片平移通过离子束。掺杂离子以物理方式轰击晶片、进入表面并在表面下方停止移动，停止的深度与其能量有关。
离子注入机中的离子源通常通过将源材料在电弧腔室中进行离子化而生成离子束，其中，源材料的成分是期望的掺杂元素。然后将期望的掺杂元素以离子束形式从离子化的源材料中引出。
常规上，当铝离子是期望的掺杂元素时，出于离子注入目的，使用诸如氮化铝(aln)和氧化铝(al2o3)等材料作为铝离子的源材料。氮化铝或氧化铝是固体的绝缘材料，通常将它们放置在电弧腔室中，其中形成等离子体(在离子源中)。
常规上，引入气体(例如，氟)以化学方式蚀刻含铝材料，由此将源材料离子化，并且引出铝并使其沿束线转移到位于终端站的碳化硅工件，以便注入其中。例如，在电弧腔室内，通常将含铝材料与某种形式的蚀刻剂气体(例如bf3、pf3、nf3等)一起用作铝离子的源材料。但这类材料的不良副作用是产生绝缘材料(例如aln、al2o3等)，这种绝缘材料连同预期的铝离子一起从电弧腔室中释放出来。
绝缘材料随后覆盖离子源的各组件，诸如引出电极，然后这些组件开始产生电荷并不利地改变引出电极的静电特性。电荷积聚的结果是，随着积聚的电荷将电弧引向其他组件和/或接地，导致引出电极俗称为电弧放电或“毛刺(glitching)”等行为。在极端情况下，用于引出电极的电源部的行为可能发生变化和失真。这通常会导致无法预测束线行为，并导致束电流降低，需要经常进行预防性维护来清洁与离子源相关联的各种组件。另外，可能在电弧腔室中形成这类材料的碎片和其他残余物，因此改变其操作特性，从而造成额外的频繁清洁。
技术实现要素：
本发明提供一种改善注铝用离子注入系统中离子源的性能并延长其使用寿命的系统、装置和方法，克服现有技术的局限性。有鉴于此，下面提出本发明的发明内容，以提供对本发明某些方面的基本了解。本发明内容并非本发明的广泛概述。既非旨在认定本发明的主要或关键元素，也非阐明本发明的范围。其目的在于，以简化形式呈现本发明的某些构思，作为下文具体实施方式的引言。
本发明的各方面有助于将铝离子注入到工件中的离子注入过程。根据一个示例性方面，提供一种离子注入系统，具有：离子源，其配置成形成离子束；束线总成，其配置成选择性输送离子束；以及终端站，其配置成接受离子束以将铝离子注入到工件中。
根据一个示例性方面，提供碘化铝源材料，其中，离子源配置成将该碘化铝源材料离子化并由此形成离子束。引氢装置例如配置成将含氢的还原剂引入所述离子源。在一示例中，该引氢装置包括共伴氢气源，其中，还原剂中的氢改变非导材料的化学性质以产生挥发性气体副产物。引氢装置例如可以包括加压气体源，其中，该加压气体源可以包括氢气和磷化氢气体中的一种或多种气体。
在另一示例中，所述离子注入系统就应该包括引水装置，其配置成将水蒸汽引入到离子注入系统。可以进一步设置真空系统，其配置成基本上排空离子注入系统的一个或多个封闭部分。所述离子注入系统的一个或多个封闭部分例如可以包括离子源。
在又一示例中，碘化铝源材料呈固体形式和粉末形式之一。据此，所述离子注入系统可以进一步包括操作性耦接到离子源的源材料汽化器，其中，该源材料汽化器配置成汽化碘化铝源材料。
根据本发明的另一示例性方面，提供一种将铝离子注入到工件内的方法。在一示例中，该方法包括：汽化碘化铝源材料；以及将汽化的碘化铝源材料提供给离子注入系统的离子源。碘化铝源材料可以最初呈固体形式和粉末形式之一。进一步将共伴氢气提供给离子源；并且在离子源中离子化碘化铝源材料，其中，共伴氢气与汽化的碘化铝在离子源内发生反应以产生挥发性碘化氢气体。通过真空系统除去挥发性碘化氢气体，并且将离子化的碘化铝源材料中的铝离子注入到工件中。
在一示例中，将共伴氢气提供给离子源包括将氢气和磷化氢中的一种或多种提供给离子源。在另一示例中，通过将水蒸汽引入到离子注入系统的一个或多个内部组件，从离子注入系统的一个或多个内部组件中清除残余的碘化铝和氢碘酸中的一种或多种。将水蒸汽引入离子注入系统的内部组件例如包括将大气空气引入到离子注入系统的一个或多个内部组件。在另一示例中，将水蒸汽引入到离子注入系统的一个或多个内部组件包括控制水流在真空下通过供给管线流向一个或多个内部组件，以使水汽化。在另一示例中，所述方法进一步包括排空离子注入系统，从其中基本上除去水蒸汽以及残余的碘化氢和氢碘酸。
根据另一示例，提供一种使用产生残余碘化铝的碘化铝源材料清洁离子注入系统的方法，其中，所述方法包括：将共伴氢气引入到离子注入系统，残余的碘化铝与共伴氢气在其中发生反应，以形成碘化氢。更进一步，将离子注入系统排空，从离子注入系统中除去碘化氢。共伴氢气例如可以包括氢气和磷化氢中的一种或多种。将所述共伴氢气引入到所述离子注入系统可以包括从加压气体源引入氢气和磷化氢。在另一示例中，将碘化铝源材料汽化，并将其提供给离子注入系统的离子源，从而形成残余的碘化铝。
上述发明内容仅旨在简要概述本发明某些实施方案的某些特征，而其他实施方案可以包括相比前述内容附加和/或不同的功能。本发明内容尤其不应解释为限制本申请的范围。故本发明达成上述相关目的的解决方案包括下文描述并特别在权利要求中指出的特征。下述内容及附图具体阐明本发明的某些说明性实施方案。但这些实施方案指明各种方式中可运用本发明原理的几种方式。结合附图，参阅下文的具体实施方式，本发明的其他方面、优点及新颖性特征将显而易见。
附图说明
图1是根据本发明几方面的利用碘化铝离子源材料的示例性真空系统的框图；
图2示出使用碘化铝作为源材料将铝离子注入到工件中的示例性方法；
图3示出清洁使用碘化铝作为源材料的离子注入系统的示例性方法。
具体实施方式
本发明总体上针对一种离子注入系统及与其相关联的离子源材料。更特别地，本发明针对所述离子注入系统的组件使用碘化铝(ali3)固体源材料产生原子铝离子以在至高1000℃的各种温度下电性掺杂硅、碳化硅或其他半导体衬底。此外，使用碘化铝作为离子源汽化材料时，本发明能够尽量减少引出电极和源室组件上的碘化物沉积。这样本发明就能减少相关的电弧放电和毛刺，并进一步延长离子源及相关电极的总体使用寿命。
据此，现参照附图对本发明予以阐述，其中相同的附图标记通篇可指相同的元素。应当理解，对这些方面的描述仅供说明，而不得解释为限定意义。出于解释目的，在下文中阐明若干具体细节，以便全面理解本发明。然而，本领域技术人员会显而易知，本发明可在不具备这些具体细节的情况下实施。另外，本发明的范围不应受到下文参照附图所述的实施方案或实施例的限制，而仅受所附权利要求书及其等同变化限定。
还需指出，附图用于说明本发明实施方案的某些方面，由此应视为仅作示意性说明。特别地，根据本发明的实施方案，附图中所示的元素未定互成比例绘制，将附图中各元素的布置选为可清楚理解相应的实施方案，不得理解为必然表示实施中各组件的实际相对位置。此外，本文所描述的各种实施方案和范例的特征可互相组合，除非另作特别注明。
还应理解，在下文描述中，图中所示或文中所述的功能模块、装置、组件、电路元件或其他实际部件或功能部件之间的任何直接连接或耦接亦可通过间接连接或耦接来实施。此外，应当领会，图中所示的功能块或单元可在一实施方案中作为个别特征或电路，并且亦可或替选地在另一实施方案中完全地或部分实施为共同特征或电路中。举例而言，几个功能模块可作为在共同处理器(如信号处理器)上运行的软件形式实施。还应理解，若非另作相反规定，则在下文说明书中基于导线所述的任何连接亦可作为无线通信形式实施。
根据本发明的一方面，图1表示示例性的真空系统100。在本实施例中的真空系统100包括离子注入系统101，但亦涵盖其他各类型的真空系统，如等离子处理系统或其他半导体处理系统。离子注入系统101例如包括终端102、束线总成104及终端站106。
一般而言，终端102中的离子源108耦接至电源部110，以从离子源将掺杂剂气体离子化成多个离子而形成离子束112。紧邻引出电极的各个电极可以被加偏压，以抑制中和电子流回流到源附近或返回引出电极。在离子源108中提供本发明的离子源材料113，其中离子源材料包括碘化铝(ali3)，如下文详述。
在本实施例中，引导离子束112穿过射束控向设备114且穿出穿孔116射向终端站106。在终端站106中，离子束112轰击工件118(例如硅晶片、显示面板等半导体)，该工件118选择性夹持或安装至夹盘120(例如静电夹盘或esc)。一旦注入的离子嵌入工件118的晶格时，则其改变工件的物理和/或化学性质。鉴此，离子注入用于半导体装置的制造和金属表面处理以及材料科学研究中的各种应用中。
本发明的离子束112可采取任何形式，如笔束或点束、带状束、扫描束或使离子指向终端站106的任何其他形式，并且所有这些形式均属本发明的范围内。
根据一典型方面，终端站106包括处理腔室122，如真空腔室124，其中处理环境126与该处理腔室关联。处理环境126一般存在于处理腔室122内，在一个实施例中，处理环境126包括由耦接至处理腔室并配置成大体上将该处理腔室抽成真空的真空源128(例如真空泵)所产生的真空。此外，控制器130设置用于整体上控制真空系统100。
本发明领会到，已发现工件118上形成有碳化硅基器件相比硅基器件热特性和电特性更佳，特别是在用于诸如电动车等高压高温装置的应用中。然而，离子注入到碳化硅中所用的注入掺杂剂类别与硅工件所用的注入掺杂剂类别不同。在碳化硅注入物中，经常执行铝和氮的注入。例如，氮注入相对简单，因为氮可作为气体引入，并提供相对容易的调试、清理等。但铝就不易如此，因为目前还未知几种良好的气态铝溶液。
常规上，出于离子注入目的，已经使用诸如氮化铝(aln)、氧化铝(al2o3)等材料作为铝离子源。氮化铝或氧化铝是固体的绝缘材料，通常将它们放置在电弧腔室中，其中形成等离子体(在离子源中)。常规上，引入气体(例如氟)以化学方式蚀刻含铝材料，由此将材料离子化，引出铝并使其沿束线转移到位于终端站的碳化硅工件。例如，含铝材料在电弧腔室内常与某种形式的蚀刻剂气体(例如bf3、pf3、nf3等)一起用作铝离子源。这类材料的不良副作用是产生绝缘材料(例如aln、al2o3等)，这种绝缘材料连同预期的离子一起从电弧腔室中释放出来。
绝缘材料随后覆盖离子源的各种组件，诸如引出电极，然后开始产生电荷并不利地改变这些电极的静电特性并在这些电极上积累电荷。这会导致积聚的电荷向其他组件和/或地面放出电弧，使得这些电极发生俗称为毛刺或电弧放电的行为。在极端情况下，电源部的行为可能发生变化和失真。这就导致无法预测束线行为，因此需要频繁的预防性维护来清洁这些组件并减少束电流。另外，在电弧腔室中形成这类材料的碎片和其他残余物，因此改变其操作特性，从而造成频繁的清洁。
本发明考虑使用碘化铝(ali3)产生原子铝离子，由此不会产生且不会堆积上述绝缘材料、碎片等，从而延长离子源和电极的使用寿命，产生更稳定的离子束运行，并允许显著提高的束电流。
因此，根据本发明，在室温至约1000℃的温度下，由碘化铝(ali3)固体源材料产生单原子的铝离子，以电性掺杂碳化硅、硅或其他衬底，从而相较于现有技术改善源寿命、束电流及操作特性。
根据本发明，将通常粉末或其他固体形式的碘化铝(ali3)插入离子注入系统101的固体源汽化器140(例如，产自美国马萨诸塞州比佛利的艾克塞利斯科技公司的适用离子注入机)。碘化铝是热敏的吸湿性粉末状材料，可在离子源108的汽化器140中对其进行加热，以产生大体上恒定的分子流，将其引入电弧腔室以便进行离子注入。
在将离子源108插入离子注入机的真空系统100之后，将该材料加热到适当的温度，以产生足够向离子源释放的材料，以形成等离子体(具有或不具有诸如氩气的共伴气体均可，这有助于在离子源中引发等离子体的形成)。当碘化铝达到合适的温度时，释放的材料足以使得碘化铝独自或与碘化铝共伴气体组合就能在离子源108中产生稳定的等离子体。然后，单原子的铝离子被静电引出，操纵形成离子束112，并输送到工件120(例如碳化硅、硅等)，以进行注铝。
分子之间的键合较弱而可能在等离子体中离解，参见下式：
ali3→al(s) 3i(s)(1)
碘的副产物例如是大体上固体形式的绝缘体，其涂覆各种组分，诸如离子源108的电极板，由此这种涂层可能导致形成电荷并随后在高电场下形成电弧。这种引出电极和抑制电极关联的电弧放电或“毛刺”不利地影响到离子束112的使用及其稳定性。例如，这种高压应力区域内的电接地回路可能进一步涂覆有这种非导材料，从而因存在离子束112产生的二次电子而可能发生充电和放电。
因此，根据本发明，从共伴氢气源145向离子源108引入还原剂，例如氢，从而还原剂改变非导材料的化学性质而将其转化为挥发性气体副产物(例如碘化氢，hi)。还原剂例如可以称为共伴气体。例如，举下式为例：
ali3 h2 h2o→al(s) 3hi(g) oh(2)
该式(2)中的水(h2o)可能因先前暴露于大气而存在于离子源108的表面上(例如，源室壁或其他内表面)，由此当从离子源受热时，水可从这类表面逸出。据此，利用与式(2)中的处理腔室122相关联的一个或多个真空泵128(例如，高真空泵)，可以进一步泵出挥发性材料。应当指出，本发明进一步考虑共伴氢源145，提供其他含氢的共伴气体，诸如磷化氢(ph3)或氢气(h2)。因此，共伴氢气源145提供将共伴氢气原位引入到图1的系统100。例如，使用磷化氢作为共伴气体可能比使用氢(h2)效果更佳，因为高压(例如瓶装)氢气具有很强的挥发性，因其危险易爆炸性而通常不允许用在制造设施中。
例如，式(2)表示的碘化物与氢的反应动力行为一般十分有利。例如，式(2)表示的反应形成挥发性气体副产物(例如hi)之后降低了总能量。由真空源128的一个或多个真空泵形成挥发性气体副产物时，例如连续将其泵走。
本发明指出，引入氢提供了与离子源108的内表面上形成的粉末发生反应的迹象，而i (amu-63.5)处的束流强度降低，这就表明发生了式(2)的化学反应。此外，在i 离子位置amu-127处发现束流强度降低。
本发明还提供一种原位清洁技术，该技术能够原位清洁使用离子化铝(ali3等)作为铝源材料以将原子铝离子注入硅、碳化硅或其他半导体衬底而产生的离子源108和源区中的碘化铝及其任意副产物。
碘化铝例如是位于离子注入系统101中的源汽化器140中的固体材料。通过在源汽化器140中将固体材料加热到合适的温度来汽化固体材料，并将所得的碘化铝蒸气离解，然后在源离子化室中对其进行离子化以产生原子铝离子，将其引出用于离子注入过程。任何未离子化的材料(由分子组成或未解离的材料)都可能积聚在内表面上或分解为几种成分，其主要成分是碘化物、碘化铝和铝。例如，铝是该过程的目标材料，而碘相对惰性但绝缘。残余的碘化铝暴露于水和/或大气中时具有很高的反应活性，而暴露于大气时会形成氢碘酸(一种超强腐蚀性酸)，然后进一步分解形成碘化氢。
离子源中的汽化器在惰性环境(例如氩、氮等)载有碘化铝材料，以免材料开始与空气中的水分反应。然后将离子源安装到离子注入机中，并在真空下将其抽至注入机的操作压力。在汽化器中加热碘化铝，直到其形成蒸气，该蒸气迁移到离子化腔室，在此将铝离子化并沿束线向下引出。在离子源外壳(和其他束线组件)内部，未反应的碘化铝蒸气在冷表面上重新凝固。反应的副产物碘化物也覆盖离子源(和其他束线组件)的壁部。当最初的碘化铝材料耗竭或用尽时，将离子源取出、清洁并重新载入碘化铝，以继续所述过程。此时，未反应的碘化铝和碘化物可能暴露于空气，i2在空气中升华成气体或与水和/或氧气反应生成碘化氢以及完全反应的惰性氧化碘。
然而，若能将碘化铝原位暴露于水蒸汽，形成液体状的惰性残余物，则残余物的某些部分可处于气相，通过注入机的真空系统排气可将其抽出并去除。这种原位暴露于水蒸汽的过程既可以是定期过程，例如在日常停机周期中，也可以是在离子源寿命结束时进行的一系列暴露过程(吹扫和泵抽周期)，甚至是在为此单独的专用容器中。
在合适的时间使用水蒸汽引入到离子源外壳内的适当区域，碘化铝与碘化物发生反应，能够通过注入机的真空系统将其除去，有助于中和任何残余材料，并能用诸如异丙醇等碱性溶液对其进行清洁。需适当控制水蒸汽，使碘化铝副产物以安全的方式发生反应，从而尽量减少任何化学反应和腐蚀性。
若不这样原位清洁，则未反应的碘化铝和碘化物的量将需要特殊的排污方案和处置。因此，本发明致力于将水蒸汽引入真空系统(或替选的外置容器)，允许形成ali3副产物，进而允许通过真空源128的一个或多个真空泵除去这些释气的副产物。
可以在常规的机器停机期间现场完成这一过程，如通过使用待机的射束操作(例如整夜)。替选地，可以在离子源汽化器寿命结束时通过一系列单独的吹扫/泵抽循环(例如在高压下，如大气压)或单次吹扫(例如，高达大气压)原位完成这一过程，随后进行抽空循环。可以另外设置专用的外置容器进行上述吹扫和泵抽。
因此，本发明利用固体或粉末状的碘化铝(ali3)，将其放置在通过加热线圈加热的汽化器中(例如圆筒烘箱)。碘化铝被汽化，并且汽化的材料通过管道到达电弧腔室(例如，离子源108)，在此将其离子化并沿束线输送以注入工件112。
图2示出将铝离子注入工件的示例性方法200。应当指出，本文以一系列的动作或事件来例示和描述示范性方法，但应领会到本发明不限于这些动作或事件的例示顺序，根据本发明，某些步骤可按不同顺序进行和/或与本文表示并描述的那些步骤不同的其他步骤同时进行。除此的外，实施根据本发明的方法可能不需要采取全部例示的步骤。还应领会，所述方法可结合本文所述的系统以及结合本文未说明的其他系统来实施。
根据一示例性方面，在图2的动作202中，提供碘化铝。碘化铝源材料例如可以呈固体形式或粉末形式。在动作204中，例如将碘化铝源材料汽化并提供给离子源。在动作206中，提供共伴氢气或以其他方式将其引入到离子源。共伴氢气例如包括氢气和磷化氢气体中的一种或多种。在动作208中，在离子源中离子化碘化铝源材料，其中，共伴氢气与汽化的碘化铝在离子源内发生反应以产生挥发性碘化氢气体。在动作210中，泵抽或以其他方式通过真空系统除去挥发性碘化氢气体。此外，在动作212中，将来自离子化碘化铝源材料的铝离子注入工件。
根据本发明的另一示例性方面，图3示出将铝离子注入工件的另一方法300。例如，方法300包括在动作302中提供碘化铝源材料。在动作302中提供的碘化铝源材料可以例如呈固体形式或粉末形式。在动作304中，例如将碘化铝源材料汽化并提供给离子源。在动作306中，在离子源中将碘化铝源材料离子化，并在动作308中，将来自离子化碘化铝源材料的铝离子注入工件。
在动作310中，提供共伴氢气或以其他方式将其引入到离子源。共伴氢气例如包括氢气和磷化氢气体中的一种或多种。在另一示例中，还将水蒸汽引入到离子注入系统的一个或多个内部组件。在动作310中将水蒸汽引入离子注入系统的内部组件例如可以包括将大气空气引入到离子注入系统的一个或多个内部组件。在一替选方案中，将水蒸汽引入到离子注入系统的一个或多个内部组件包括控制水流在真空下通过供给管线流向一个或多个内部组件，以使水汽化。
在动作312中，共伴氢气和/或汽化的水在离子源内与汽化的碘化铝发生反应，以在离子源内产生挥发性碘化氢气体，从而产生挥发性碘化氢气。动作312例如进一步包括通过共伴氢气和水与汽化的碘化铝发生反应而从离子注入系统的一个或多个内部组件中清除残余的碘化铝和碘化物中的一种或多种。
在动作314中，泵抽或以其他方式通过真空系统除去挥发性碘化氢气体。例如，排空离子注入系统，从其中基本上除去水蒸汽以及残余的碘化氢和氢碘酸。
传统上，碘化铝是难以用于离子注入的材料，因为它属于吸湿性材料，会吸收大气中的水形成hi和酸(例如氢碘酸)以及气态i2。因此，碘化铝及其副产物难以处理(例如，通常使用带惰性气体的手套箱来处理这种材料)，并在使用后应经常仔细清洁组件，等等。虽然碘化铝在汽化器中处于所需的加工温度(例如90-100℃的温度)，但它通常表现良好，而不会产生氧化铝等所见的副产物。
正如任何源材料，通常也会遗留残余材料。当注入气态源材料时，通常可以通过真空系统将残余的材料抽出系统。但当使用固体源材料进行注入时，残余物通常是从离子源涌出的未离子化固体，由此未离子化的材料会覆盖沿束线遇到的下一个冷表面。使用碘化铝时，未离子化的ali3会在束线中覆盖较冷的组件，并因该材料具有吸湿性，移除组件并暴露于空气中的水汽可能导致难以清洁。然而，本发明在固体材料充电寿命结束时或离子源工作的同时引入共伴氢气(例如原位引入氢气或含氢气体，例如膦化氢)，以便随后通过真空系统排空所得的挥发性碘化氢。
本发明认识到可能仍需进行某些手动清洁，但经由水蒸汽除去大部分ali3。可以进一步使用异丙醇进行手动清洁。
一种途径是在离子源冷却时引入水蒸汽。如果定期引入少量水蒸汽，则所述系统可以在工作期间连续保持清洁，最后无需进行大量清洁。
替选地，使用源材料结束时，所述系统能够暴露于大量水蒸汽中，其中将所述系统抽空，并且重复几次暴露。由于低温特性，可以领会，温热组件受到材料堆积的影响不大，而堆积通常发生在非射束轰击区域。
在一示例中，使用固体源材料的工作周期结束时(例如生产日结束时)，运行“停机束线”(例如氩束)，以保持电弧腔室中的活性等离子体，同时将汽化器的温度调低并冷却物料，从而在冷却时基本上防止非电离环境。因此，氩束使组件保持受热，并在冷却期间，在一天中的最后运行时间将控制量的水蒸汽注入系统。
作为原位引入水蒸汽的替选方案，向系统引入更大量的水蒸汽，随后排入空中，从而ali3变得液化或汽化，然后通过真空系统将其抽出。
尽管本发明已针对某一或某些实施方案加以表示及叙述，但应当指出，上文所述实施方案仅充当本发明一些实施方案的实施例，而本发明的应用不受这些实施方案局限。特别关于由上述组件(总成、装置、电路等)执行的各种功能，若非特别注明，则用于描述这些组件的术语(包括提及“构件”)旨在对应于执行所述组件的特定功能(即功能上等同)的任意组件，即便其在结构上不等同于执行本文所述的本发明典型实施方案所公开的结构亦然。另外，虽然仅就多种实施方案之一公开本发明的特定特征，如若适于或利于任何指定或特定应用，则这一特征可结合其他实施方案的一个或多个其他特征。相应地，本发明不限于上述实施方案，但旨在仅受所附权利要求书及其等同变化限定。
1.一种离子注入系统，包括：
碘化铝源材料；
离子源，其配置成使所述碘化铝源材料离子化并由此形成离子束；
引氢装置，其配置成将含氢的还原剂引入所述离子源；
束线总成，其配置成选择性输送所述离子束；以及
终端站，其配置成接受离子束以将离子注入到工件中。
2.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述引氢装置包括共伴氢气源，其中，所述还原剂中的氢改变非导材料的化学性质以产生挥发性气体副产物。
3.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述引氢装置包括加压气体源。
4.根据权利要求3所述的离子注入系统，其中，所述加压气体源包括氢气和磷化氢中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的离子注入系统，进一步包括引水装置，其配置成将水蒸汽引入到所述离子注入系统。
6.根据权利要求1所述的离子注入系统，进一步包括真空系统，其配置成基本上排空所述离子注入系统的一个或多个封闭部分。
7.根据权利要求6所述的离子注入系统，其中，所述离子注入系统的一个或多个封闭部分包括所述离子源。
8.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述碘化铝源材料呈固体形式和粉末形式之一。
9.根据权利要求8所述的离子注入系统，进一步包括操作性耦接到所述离子源的源材料汽化器，其中，所述源材料汽化器配置成汽化所述碘化铝源材料。
10.一种将铝离子注入到工件内的方法，所述方法包括：
汽化碘化铝源材料；
将汽化的碘化铝源材料提供给离子注入系统的离子源；
将共伴氢气提供给所述离子源；
在所述离子源中离子化所述碘化铝源材料，其中，所述共伴氢气与汽化的碘化铝在所述离子源内发生反应以产生挥发性碘化氢气体；
通过真空系统除去所述挥发性碘化氢气体；以及
将离子化的碘化铝源材料中的铝离子注入到工件中。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述碘化铝源材料最初呈固体形式和粉末形式之一。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，将共伴氢气提供给所述离子源包括将氢气和磷化氢中的一种或多种提供给所述离子源。
13.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：通过将水蒸汽引入到所述离子注入系统的一个或多个内部组件，从所述离子注入系统的一个或多个内部组件中清除残余的碘化铝和碘化物中的一种或多种。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，将水蒸汽引入所述离子注入系统的内部组件包括将大气空气引入到所述离子注入系统的一个或多个内部组件。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，将水蒸汽引入到所述离子注入系统的一个或多个内部组件包括控制水流在真空下通过供给管线流向一个或多个内部组件，以使水汽化。
16.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：排空所述离子注入系统，从其中基本上除去水蒸汽以及残余的碘化氢和i2。
17.一种使用产生残余碘化铝的碘化铝源材料清洁离子注入系统的方法，所述方法包括：
将共伴氢气引入到所述离子注入系统，残余的碘化铝和碘化物与所述共伴氢气在其中发生反应，以形成碘化氢和i2中的一种或多种；以及
将所述离子注入系统排空，从其中除去碘化氢。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述共伴氢气包括氢气和磷化氢中的一种或多种。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，将所述共伴氢气引入到所述离子注入系统包括从加压气体源引入氢气和磷化氢。
20.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：
汽化碘化铝源材料；以及
将汽化的碘化铝源材料提供给所述离子注入系统的离子源，从而形成残余的一种或多种碘化铝和i2。
技术总结