[發(fā)明專(zhuān)利]使用替代的氟化含硼前驅(qū)體的硼離子注入和用于注入的大氫化硼的形成

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310020125.6
• 申請(qǐng)日: 2006-08-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103170447A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 卡爾·M·奧蘭德;喬斯·I·阿爾諾;羅伯特·凱姆
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 先進(jìn)科技材料公司
• 主分類(lèi)號(hào): B05D3/06
• 分類(lèi)號(hào): B05D3/06;C23C14/14;C23C14/24;C23C14/46;C23C14/48;H01L21/265;H01L21/425
• 代理公司: 北京律盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 劉國(guó)偉

本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00680038622.7、申請(qǐng)日為2006年8月30日，發(fā)明名稱(chēng)為“使用替代的氟化含硼前驅(qū)體的硼離子注入和用于注入的大氫化硼的形成”的專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及注入硼的改進(jìn)方法，特別是使用比三氟化硼更容易解離的含硼摻雜物質(zhì)注入含硼離子的方法，和所述方法使用的組合物。本發(fā)明還涉及供應(yīng)氫化硼前驅(qū)體的方法、形成氫化硼前驅(qū)體的方法和氫化硼前驅(qū)體的來(lái)源。

背景技術(shù)

離子注入在集成電路制造中用于向微電子器件晶片中精確引入控制量的摻雜雜質(zhì)(例如硼)，并且是微電子/半導(dǎo)體制造中十分關(guān)鍵的過(guò)程。在這樣的注入系統(tǒng)中，離子源電離所需的摻雜元素氣體(“原料”)，并且離子以具有所需能量的離子束形式從離子源中引出。引出是通過(guò)在適當(dāng)成形的引出電極上施加高電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述電極含有用作引出束的通道的孔。隨后，離子束直接指向工件例如微電子器件晶片的表面，以便給工件注入摻雜雜質(zhì)并形成具有所需傳導(dǎo)率的區(qū)域。隨后，注入的摻雜原子通過(guò)退火激活，以形成電活性摻雜區(qū)。

目前，現(xiàn)有技術(shù)器件的制造具有超過(guò)10-15個(gè)注入步驟。不斷增加的晶片大小、不斷減小的臨界尺寸和不斷提高的電路復(fù)雜性，使得在更好的過(guò)程控制、低能高束流的釋放和平均故障間隔時(shí)間(MTBF)的降低方面，對(duì)離子注入工具有了更高的要求。

三氟化硼(BF₃)是傳統(tǒng)上的含硼摻雜雜質(zhì)來(lái)源。但是，BF₃存在問(wèn)題，原因在于：與通常用于離子注入的其他摻雜物質(zhì)(例如，As-H＝274kJ?mole^-1且P-H＝297kJ?mole^-1)相比，它需要相當(dāng)大的能量來(lái)使B-F鍵斷裂(757kJ?mole^-1)。作為結(jié)果，在注入硼時(shí)，離子源必須在高弧電壓下運(yùn)作。高弧電壓產(chǎn)生高能離子，轟擊離子源區(qū)中的熱絲或陰極，造成噴濺侵蝕和陰極故障。

先前報(bào)導(dǎo)，標(biāo)稱(chēng)80％的供應(yīng)給離子注入器的BF₃摻雜劑原樣排出，暗示BF₃未被電離或者倘若發(fā)生電離那么片段又重新結(jié)合。顯然，高弧電壓下BF₃的低電離會(huì)使效率本來(lái)就已經(jīng)非常低的工藝進(jìn)一步惡化。

因此，仍然需要提供用作硼元素氣體的替代含硼摻雜前驅(qū)體，以便增加工具的MTBF、工藝效率和壽命并減少不揮發(fā)物質(zhì)在離子源區(qū)聚集。

硼團(tuán)簇注入是一種在比利用三氟化硼注入所需的能級(jí)低的能級(jí)下增加離子注入效率的方法。硼團(tuán)簇注入的典型方法是使用十硼烷(B10)和十八硼烷(B18)氫化硼前驅(qū)體。這些前驅(qū)體在室溫下為固體并且具有較低的蒸氣壓。這些前驅(qū)體的使用包括使前驅(qū)材料從遠(yuǎn)距離容器中升華并使所得蒸氣沿流體流動(dòng)管線傳輸?shù)接糜趫F(tuán)簇注入的半導(dǎo)體工具。這些過(guò)程涉及材料流動(dòng)不充分和冷凝的潛在不良副作用。為了克服前者，必須將含固體源的容器加熱到恒定精確溫度。為了避免所不需要的冷凝，通向工具的管線需要伴熱。

利用十硼烷和十八硼烷作為前驅(qū)體的硼團(tuán)簇注入還存在其他難題，包括下面所確定的：

·固體容器和傳輸管線的伴熱成本高，繁瑣，難以在離子注入器中進(jìn)行，難以改進(jìn)并且容易發(fā)生故障；

·不均衡的熱負(fù)荷會(huì)引起冷點(diǎn)冷凝，導(dǎo)致堵塞或流速不均勻；

·施加給固體材料的過(guò)量熱會(huì)引起分解，導(dǎo)致產(chǎn)生雜質(zhì)和流速不均勻；

·升華材料的流速取決于汽化器上的有效表面積。隨著時(shí)間進(jìn)行，固體被耗盡并且重結(jié)晶，使得汽化器的表面積減小，導(dǎo)致流速隨裝料汽化器的壽命而降低；

·很難計(jì)量工具中材料的量并且只能基于蒸氣壓；

·難以控制材料到工具的輸送并且成本高；

·十硼烷和十八硼烷材料昂貴；和

·為了使與在注入器內(nèi)部安裝伴熱傳輸管線相關(guān)的問(wèn)題減至最少，經(jīng)常相鄰離子源安裝汽化器，這是一種危險(xiǎn)做法，會(huì)帶來(lái)安全和規(guī)范問(wèn)題。

因此，在此項(xiàng)技術(shù)中需要用于團(tuán)簇硼注入的新系統(tǒng)、方法和前驅(qū)體，包括需要將用于團(tuán)簇硼注入的前驅(qū)體輸送到注入工具的改進(jìn)方法，與傳統(tǒng)的含硼離子注入相比，這一改進(jìn)方法能夠容易地將前驅(qū)體傳輸?shù)焦ぞ卟⒃黾优痣x子注入。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及使用比三氟化硼更容易解離的含硼摻雜物質(zhì)注入含硼離子的方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及使用比三氟化硼更容易解離的含硼摻雜物質(zhì)提高離子源硬件的效率、MTBF和壽命。

一方面，本發(fā)明涉及注入含硼離子的方法，其包含：

在真空室中在電離條件下使汽化的含硼摻雜物質(zhì)電離，以產(chǎn)生含硼離子；和