JP6234230B2 - 代替フッ化ホウ素前駆体を使用するホウ素イオン注入および注入のための大きな水素化ホウ素の形成 - Google Patents
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Description
・固体コンテナおよび輸送ラインを熱追跡することは、費用がかかり、煩わしく、イオン注入器においては実施することが難しく、装置の改装が困難であり、失敗しやすい。
・バランスのとれていない熱負荷は、冷たいスポットでの濃縮に至る可能性があり、詰まり又は不均一な流量をもたらす。
・固体物質に加えられた過剰な熱は、分解に至る可能性があり、不純物および不均一な流量をもたらす。
・昇華した物質の流量は、蒸発器の利用可能な表面積に左右される。時が経つにつれて、固体が使い尽くされ(または劣化し)、再結晶されるので、蒸発器の表面積が減少し、詰められる蒸発器の寿命の間に、流量の減少を招く。
・ツール内の物質の量を測定することが非常に困難であり、蒸気圧のみに基づいている。
・ツールへの物質の供給を制御することが困難であり、かつ費用がかかる。
・デカボランおよびオクタデカボラン物質は、高価である。
・イオン供給源に隣り合う蒸発器の設置は、熱追跡される輸送ラインを注入器内部に設置することに関する問題を最小限にするように、多くの場合、行われるが、安全および法律上の懸念に帰結し得る危険な行為である。
本発明は、三フッ化ホウ素よりも容易に劈開される、ホウ素含有ドーパント種を用いて、ホウ素含有イオンを注入する方法に関する。より具体的には、本発明は、効率;MTBF;および三フッ化ホウ素よりも容易に劈開されるホウ素含有ドーパント種を使用する、イオン供給源のハードウェアの寿命を向上させることに関する。
真空チャンバー(または真空容器、真空槽もしくは減圧チャンバー)内の気化したホウ素含有ドーパント種を、イオン化条件にてイオン化し、ホウ素含有イオンを生じさせること;および
ホウ素含有イオンを、電場により加速させて、ホウ素含有イオンをデバイスの基体に注入すること
を含み、
ホウ素含有ドーパント種が、BF3以外の種から実質的に成る
方法に関する。
真空チャンバー(または真空容器もしくは真空槽)にて、気化したフッ化ホウ素ドーパント種を、イオン化条件にてイオン化し、ホウ素含有イオンを生じさせること;および
ホウ素含有イオンを、電場により加速させて、ホウ素含有イオンをデバイスの基体に注入すること
を含み、
フッ化ホウ素ドーパント種が、B2F4、B(BF2)3CO、BF2CH3、BF2CF3、BF2Cl、BFCl2、BF(CH3)2、NOBF4、NH4BF4、H2BF7、H2B2F6、H4B4F10、H2BFO2、H2B2F2O3、H2B2F2O6、H2B2F4O2、H3BF2O2、H4BF3O2、H4BF3O3、B8F12、B10F12、および(F2B)3BCOから成る群から選択された化合物を含む
方法に関する。
ホウ素含有ガス供給源;
ホウ素含有ガス供給源からのホウ素含有ガスが、より高次のホウ素含有クラスターへ転換することを誘発する容器;
ホウ素含有ガス供給源と反応器を、相互に繋ぐフロー回路;および
必要に応じて、前記フロー回路内で、質量または圧力コントローラ
を含む供給源に関する。
本発明は、効率、MTBFおよびイオン注入器の寿命を向上させるために、三フッ化ホウ素よりも容易に劈開する、代替のホウ素含有前駆体を使用する、ホウ素含有イオンに富むイオンビームを生成することに関する。
本発明は、下記の態様のものを含む。
(態様1)
ホウ素含有イオンを注入する方法であって、
気化したホウ素含有ドーパント種を真空チャンバー内で、イオン化条件にて、イオン化して、ホウ素含有イオンを生成すること;および
ホウ素含有イオンを電場により加速して、ホウ素含有イオンをデバイスの基体に注入すること
を含み、
ホウ素含有ドーパント種が三フッ化ホウ素を含まない、
方法。
(態様2)
ホウ素含有ドーパント種が、B 2 F 4 、B(BF 2 ) 3 CO、BF 2 CH 3 、BF 2 CF 3 、BF 2 Cl、BFCl 2 、BF(CH 3 ) 2 、NOBF 4 、NH 4 BF 4 、H 2 BF 7 、H 2 B 2 F 6 、H 4 B 4 F 10 、H 2 BFO 2 、H 2 B 2 F 2 O 3 、H 2 B 2 F 2 O 6 、H 2 B 2 F 4 O 2 、H 3 BF 2 O 2 、H 4 BF 3 O 2 、H 4 BF 3 O 3 、B 8 F 12 、B 10 F 12 、および(F 2 B) 3 BCOから成る群より選択される化合物を含む、態様1に記載の方法。
(態様3)
前記ホウ素含有ドーパント種が、B 2 F 4 を含む、態様1に記載の方法。
(態様4)
前記ホウ素含有ドーパント種が、ガスを含む、態様2に記載の方法。
(態様5)
前記ホウ素含有ドーパント種が、固体および液体から成る群より選択される、物理的な相を含む、態様2に記載の方法。
(態様6)
前記ホウ素含有ドーパント種を含む原料を、気化条件にて気化して、気化したホウ素含有ドーパント種を生成することをさらに含む、態様5に記載の方法。
(態様7)
前記気化条件が、前記原料を圧力差に付すことを含む、態様5に記載の方法。
(態様8)
前記気化条件が、前記原料を加熱することを含む、態様5に記載の方法。
(態様9)
前記イオン化条件が、電気アークで誘発されるイオン化を含む、態様1に記載の方法。
(態様10)
前記基体が、半導体の基体、フラットパネルディスプレイ、およびマイクロ電子機械システム(MEMS)から成る群より選択される物品を構成する、態様1に記載の方法。
(態様11)
ホウ素含有イオン注入の後に、基体をアニーリングすることをさらに含む、態様1に記載の方法。
(態様12)
希ガスを、真空チャンバーにて、又は真空チャンバーの上流にて、導入することをさらに含む、態様1に記載の方法。
(態様13)
前記希ガスが、前記ホウ素含有ドーパント種のイオン化を助ける、態様12に記載の方法。
(態様14)
前記希ガスが、ネオン、アルゴン、クリプトンおよびキセノンから成る群より選択される種を含む、態様12に記載の方法。
(態様15)
前記ホウ素含有イオンが、B + およびBF 2 + から成る群より選択されるカチオンを含む、態様1に記載の方法。
(態様16)
ホウ素含有イオンを注入する方法であって、
気化したフッ化ホウ素ドーパント種を、真空チャンバーで、イオン化条件にてイオン化して、ホウ素含有イオンを生成すること;および
前記ホウ素含有イオンを電場により加速して、ホウ素含有イオンをデバイスの基体に注入すること
を含み、
フッ化ホウ素ドーパント種が、B 2 F 4 、B(BF 2 ) 3 CO、BF 2 CH 3 、BF 2 CF 3 、BF 2 Cl、BFCl 2 、BF(CH 3 ) 2 、NOBF 4 、NH 4 BF 4 、H 2 BF 7 、H 2 B 2 F 6 、H 4 B 4 F 10 、H 2 BFO 2 、H 2 B 2 F 2 O 3 、H 2 B 2 F 2 O 6 、H 2 B 2 F 4 O 2 、H 3 BF 2 O 2 、H 4 BF 3 O 2 、H 4 BF 3 O 3 、B 8 F 12 、B 10 F 12 、(F 2 B) 3 BCOおよびそれらの組み合わせから成る群より選択される化合物を含む、
方法。
(態様17)
前記フッ化ホウ素ドーパント種が、B 2 F 4 を含む、態様16に記載の方法。
(態様18)
前記フッ化ホウ素ドーパント種が、ガスを含む、態様16に記載の方法。
(態様19)
前記フッ化ホウ素ドーパント種が、固体および液体から成る群より選択される、物理的な相を含む、態様16に記載の方法。
(態様20)
前記フッ化ホウ素ドーパント種を含む原料を、気化条件にて気化して、気化したフッ化ホウ素ドーパント種を生成することをさらに含む、態様19に記載の方法。
(態様21)
前記気化条件が、前記原料を圧力差に付すことを含む、態様20に記載の方法。
(態様22)
前記気化条件が、前記原料を加熱することを含む、態様20に記載の方法。
(態様23)
前記イオン化条件が、電気アークで誘発されるイオン化を含む、態様16に記載の方法。
(態様24)
前記基体が、半導体の基体、フラットパネルディスプレイ、およびマイクロ電子機械システム(MEMS)から成る群より選択される物品を構成する、態様16に記載の方法。
(態様25)
前記ホウ素含有イオン注入の後に、基体をアニーリングすることをさらに含む、態様16に記載の方法。
(態様26)
希ガスを、真空チャンバーにて、又は真空チャンバーの上流にて、導入することをさらに含む、態様16に記載の方法。
(態様27)
前記希ガスが、前記フッ化ホウ素ドーパント種のイオン化を助ける、態様26に記載の方法。
(態様28)
前記希ガスが、ネオン、アルゴン、クリプトンおよびキセノンから成る群から選択される種を含む、態様26に記載の方法。
(態様29)
前記ホウ素含有イオンが、B + およびBF 2 + から成る群より選択されるカチオンを含む、態様26に記載の方法。
(態様30)
前記フッ化ホウ素ドーパント種が、BF 3 をさらに含む、態様16に記載の方法。
(態様31)
B 2 F 4 、B(BF 2 ) 3 CO、BF 2 CH 3 、NOBF 4 、NH 4 BF 4 、H 2 BF 7 、H 2 B 2 F 6 、H 4 B 4 F 10 、H 2 BFO 2 、H 2 B 2 F 2 O 3 、H 2 B 2 F 2 O 6 、H 2 B 2 F 4 O 2 、H 3 BF 2 O 2 、H 4 BF 3 O 2 、H 4 BF 3 O 3 、B 8 F 12 、B 10 F 12 、(F 2 B) 3 BCO、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、少なくとも一つのフッ化ホウ素ドーパント種を含み、
ホウ素イオンを基体に注入するための供給源として使用するのに適している、
試薬組成物。
(態様32)
前記組成物が、実質的に三フッ化ホウ素を含まない、態様31に記載の試薬組成物。
(態様33)
希ガスをさらに含む、態様31に記載の試薬組成物。
(態様34)
BF 3 をさらに含む、態様31に記載の試薬組成物。
(態様35)
ホウ素含有ドーパント種がおよび希ガスを含む、気相試薬組成物。
(態様36)
BF 3 、B 2 F 4 、B(BF 2 ) 3 CO、BF 2 CH 3 、BF 2 CF 3 、BF 2 Cl、BFCl 2 、BF(CH 3 ) 2 、NOBF 4 、NH 4 BF 4 、H 2 BF 7 、H 2 B 2 F 6 、H 4 B 4 F 10 、H 2 BFO 2 、H 2 B 2 F 2 O 3 、H 2 B 2 F 2 O 6 、H 2 B 2 F 4 O 2 、H 3 BF 2 O 2 、H 4 BF 3 O 2 、H 4 BF 3 O 3 、B 8 F 12 、B 10 F 12 、および(F 2 B) 3 BCO、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される、少なくとも一つのフッ化ホウ素ドーパント種;および
希ガス
を含み、
ホウ素含有イオンをマイクロ電子デバイスの基体に注入する供給源として使用するのに適した
気相試薬組成物。
(態様37)
a)ホウ素含有ガスを供給すること;および
b)前記ホウ素含有ガスを、より高次のホウ素含有クラスターに変換することを誘発すること
を含む、クラスターホウ素を注入するための水素化ホウ素前躯体を生成する方法。
(態様38)
前記ホウ素含有ガスが、ジボランおよびペンタボランから成る群より選択される、態様37に記載の方法。
(態様39)
前記ホウ素含有ガスのより高次のホウ素含有クラスターへの変換を誘発することを、反応器において実施し、
前記反応器を、加熱反応器;触媒反応器;加熱触媒反応器;UVランプ;電気的放電、マイクロ波放電もしくは高周波放電またはプラズマを含む反応器;充填反応器;多段階加熱反応器;ホットプレート;高圧反応器;および同心管状反応器から成る群より選択する、
態様37に記載の方法。
(態様40)
前記ホウ素含有ガスのより高次のホウ素含有クラスターへの変換を誘発することを、反応器内において実施し、反応器がさらに触媒を含む、
態様37に記載の方法。
(態様41)
触媒を、鉄、アルミニウム、銅、アルミナ、白金、ホウ素、炭素、及び活性炭から成る群より選択する、態様40に記載の方法。
(態様42)
より高次なホウ素含有クラスターへの変換を誘発することが、ホウ素含有ガスを加熱することを含む、態様37に記載の方法。
(態様43)
より高次なホウ素含有クラスターへの変換を誘発することが、熱エネルギまたはプラズマエネルギを、前記ホウ素含有ガスに、反応器内で供給することを含む、態様37に記載の方法。
(態様44)
より高次なホウ素含有クラスターへの変換を誘発することが、反応器内で、ホウ素含有ガスに、多段階温度勾配を与えることを含む、態様37に記載の方法。
(態様45)
より高次なホウ素含有クラスターへの変換を誘発することを、室温から400℃の範囲内にある温度にて実施する、態様37に記載の方法。
(態様46)
より高次なホウ素含有クラスターへの変換を誘発することを、真空から1000psiの範囲内にある圧力にて実施する、態様37に記載の方法。
(態様47)
より高次なホウ素含有クラスターへの変換を誘発するよりも前に、またはそれと同時に、反応体を加えることをさらに含む、態様37に記載の方法。
(態様48)
クラスターホウ素注入のための水素化ホウ素前駆体を供給する方法であって、
a)ホウ素含有ガスを供給すること;
b)ホウ素含有ガスをより高次のホウ素含有クラスターへ変換することを誘発すること;および
c)より高次のホウ素含有クラスターを、クラスターホウ素を注入するツールに供給すること
を含む、方法。
(態様49)
前記ホウ素含有ガスを、ジボランおよびペンタボランから成る群より選択する、態様48に記載の方法。
(態様50)
前記変換を、前記ツールに隣り合って配置された反応器において実施する、態様48に記載の方法。
(態様51)
前記変換を、前記ツールの内部に配置された反応器において実施する、態様48に記載の方法。
(態様52)
前記変換を、加熱反応器;触媒反応器;加熱触媒反応器;UVランプ;電気的放電、マイクロ波放電もしくは高周波放電またはプラズマを含む反応器;充填反応器;多段階加熱反応器;ホットプレート;高圧反応器;および同心管状反応器から成る群より選択する反応器において、実施する、態様48に記載の方法
(態様53)
前記変換を、触媒を含む反応器において実施する、態様48に記載の方法。
(態様54)
前記触媒を、鉄、アルミニウム、銅、アルミナ、白金、ホウ素、炭素、及び活性炭から成る群より選択する、態様53に記載の方法。
(態様55)
より高次のホウ素含有クラスターへの変換を誘発することが、前記ホウ素含有ガスを加熱することを含む、態様48に記載の方法。
(態様56)
より高次のホウ素含有クラスターへの変換を誘発することが、ホウ素含有ガスに熱エネルギまたはプラズマエネルギを前記ホウ素含有ガスに供給することを含む、態様48に記載の方法。
(態様57)
より高次のホウ素含有クラスターへの変換を誘発することが、前記ホウ素含有ガスに、多段階温度勾配を与えることを含む、態様48に記載の方法。
(態様58)
より高次のホウ素含有クラスターへの変換を誘発することを、室温から400℃の範囲内にある温度にて実施する、態様48に記載の方法。
(態様59)
より高次のホウ素含有クラスターへの変換を誘発することを、真空から1000psiの範囲内にある圧力にて実施する、態様48に記載の方法。
(態様60)
反応体を、より高次なホウ素含有クラスターへの変換を誘発することよりも前に、またはそれと同時に、添加することをさらに含む、態様48に記載の方法。
(態様61)
a)ホウ素含有ガス供給源;
b)前記ホウ素含有ガスの供給源からのホウ素含有ガスが、より高次のホウ素含有クラスタへ変換することを誘発するようにした、反応器;
c)ホウ素含有ガス供給源と反応器を相互に接続するフロー回路;および
d)必要に応じて、フロー回路内の質量または圧力コントローラ
を含む、水素化ホウ素前駆体の供給源。
(態様62)
前記ホウ素含有ガス供給源が、ジボランを含む、態様61に記載の水素化ホウ素前駆体の供給源。
(態様63)
前記ホウ素含有ガス供給源が、ボラン混合物を含む、態様61に記載の水素化ホウ素前駆体の供給源。
(態様64)
態様61に記載の水素化ホウ素前駆体の供給源、および
水素化ホウ素前駆体供給源と流体連通するように接続した、マイクロ電子デバイスの製造ツール
を含む、マイクロ電子デバイスの製造設備。
(態様65)
前記製造ツールがイオン注入器を含む、態様64に記載のマイクロ電子デバイスの製造設備。
(態様66)
態様48に記載の方法で形成された、クラスターホウ素種を用いて、クラスターホウ素イオン注入を含む、マイクロ電子デバイスの製造方法。
(態様67)
態様48に記載の方法で形成された、クラスターホウ素種を利用することを含む、クラスターホウ素イオンを注入する方法。
Claims (3)
- B2F4 から成るホウ素含有前駆体をイオン化条件にてイオン化すること、および引き出し電極を使用してホウ素含有イオンのコリメートされたイオンビームを生成すること、ならびに
ホウ素含有イオンのコリメートされたイオンビームを電場により加速してホウ素含有イオンをマイクロ電子デバイスの基体に注入すること
を含む、ホウ素含有イオンを注入する方法。 - B2F4 のみをガスボックス中の供給容器からイオン注入ツールに供給すること;
前記B2F4を前記イオン注入ツールにおいてイオン化して、ホウ素含有イオンを生成すること;
前記イオン注入ツールの引き出し電極を作動させて、前記ホウ素含有イオンを、コリメートされたイオンビームとして開口部を通過させること;
コリメートされたイオンビームを電場により加速して、ホウ素含有イオンをマイクロ電子デバイス用の基体に注入すること
を含む、マイクロ電子デバイスの製造においてホウ素含有イオンを注入する方法。 - 前記イオン化を90ボルトより低いアーク電圧にて行うことをさらに含む、請求項2に記載の方法。
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