[發明專利]將含銻材料儲存和輸送到離子注入機

有效

• 申請號: 201910307927.2
• 申請日: 2019-04-17
• 公開（公告）號: CN111613505B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: A·雷伊尼克爾;A·K·辛哈;D·C·黑德曼
• 申請（專利權）人: 普萊克斯技術有限公司
• 主分類號: H01J37/08
• 分類號: H01J37/08;H01J37/317
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張萍;林毅斌

本發明題為“將含銻材料儲存和輸送到離子注入機”。本發明提供了一種用于使用含銻摻雜劑材料的新型方法、組合物以及儲存和輸送容器。選擇具有足夠蒸氣壓的組合物，以使該組合物以穩定、充足和持續的流速流入電弧室，作為離子注入工藝的一部分。含銻材料由含非碳的化學式表示，從而減少或消除將碳基沉積物引入離子室中。組合物在穩定條件下儲存在儲存和輸送器皿中，該儲存和輸送器皿包括不含痕量的水分的無水環境。儲存和輸送容器被具體地設計成允許以穩定、充足和持續的流速輸送高純度蒸氣相含銻摻雜劑材料。

相關申請

本申請是于2018年8月21日提交的美國序列申請16/106,197的部分繼續申請，該申請要求于2017年8月22日提交的美國臨時申請序列號62/548,688的優先權權益，這些申請的公開內容全文以引用方式并入本文。

技術領域

本發明涉及一種用于離子注入的新型含銻材料的儲存和輸送容器，以及用于離子注入工藝的材料的儲存和輸送的合適條件。

背景技術

離子注入是半導體/微電子制造中的關鍵工藝。離子注入工藝通常用于集成電路制造中，以將摻雜劑雜質引入半導體晶圓中。一般來講，關于半導體應用，離子注入涉及將離子從摻雜劑氣體(通常也稱為摻雜劑雜質)引入半導體晶圓中，以便以所需的方式改變晶圓的物理特性、化學特性和/或電氣特性。將所需的摻雜劑雜質以痕量引入半導體晶圓中，以便在晶圓的表面的所需的深度處形成摻雜區域。選擇摻雜劑雜質使其與半導體晶圓結合以產生電力載波，并且從而改變半導體晶圓的電傳導率。引入晶圓中的摻雜劑雜質的濃度或劑量決定摻雜區域的電傳導率。這樣，產生若干雜質區域以形成晶體管結構、隔離結構和其他電子結構，這些結構共同用作半導體器件。

離子源用于從源摻雜劑氣體生成離子物質的離子束。離子源是離子注入系統的關鍵部件，該離子源用于電離摻雜劑氣體以產生要在注入工藝期間注入的某些摻雜劑離子。離子源室包括陰極，諸如由鎢(W)或鎢合金制成的燈絲，該陰極被加熱到其熱離子生成溫度以產生電子。電子朝向電弧室壁加速并與電弧室中的摻雜劑源氣體分子碰撞，以生成等離子體。等離子體包括解離的離子、自由基和中性原子以及摻雜劑氣體物質的分子。從電弧室提取離子物質，并且然后基于質量將該離子物質與其他離子物質分離。只有基于特定質荷比的束中的離子才能穿過過濾器。選擇的質量的離子含有所需的離子物質，然后將這些離子物質導向目標襯底并以所需的深度和劑量注入目標襯底中。

目前的半導體器件技術利用特定量的各種摻雜劑物質來產生p型半導體和n型半導體，這兩種半導體都被認為是用于制造晶體管和二極管電子器件的構件。p型摻雜劑和n型摻雜劑的差異主要與引入半導體晶格中的電荷攜帶物質有關。p型摻雜劑用于通過在價帶中產生電子缺陷而在半導體材料中生成電子“空穴”，而n型摻雜劑用于在半導體材料中生成自由電子。銻(Sb)是當今電子器件所需的常用摻雜劑物質的示例。Sb是具有許多期望的用途的n型摻雜劑，其在半導體工業中引起持續關注。例如，銻化銦是一種用作紅外檢測器的窄能帶隙III-V半導體。銻還用于形成鰭式FET器件中的超淺p-n結；MOSFET中溝道的閾值電壓調整；pMOS器件中穿通止暈注入物；和鍺n-MOSFET中的源極-漏極區域。

目前，Sb的固體源用作摻雜劑材料。元素Sb金屬可以通過將該元素Sb金屬放置在燈絲附近來用于離子注入。在離子注入期間，燈絲的溫度足夠高，使得輻射加熱導致Sb蒸發并與電子碰撞，以產生含Sb離子用于摻雜。然而，該方法會導致Sb沉積在室壁上或在燈絲上，從而縮短燈絲壽命。Sb的固體化合物也用作摻雜劑源，諸如SbF₃、SbCl₃和Sb₂O₃，但是這些化合物需要加熱到160℃以上才能生成足夠量的離子注入所需的蒸氣。另外，通常將系統中的所有流動管線加熱以防止Sb的固體源在到達電弧室之前發生再冷凝。

考慮到Sb的固體源用于注入含Sb離子存在操作挑戰，已經設想了Sb的氣體源。具體地講，已經提出了SbH₃和SbD₃作為Sb的氣態源，但是這些化合物不穩定并且在室溫下分解。