JP6783338B2 - 基板へのシリコン注入およびそのためのシリコン前駆体組成物の提供 - Google Patents
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Description
「SILICON IMPLANTATION IN SUBSTRATES AND
PROVISION OF SILICON PRECURSOR COMPOSIT
IONS THEREFOR」について、Ying Tang、Joseph D. S
weeney、Tianniu Chen、James J. Mayer、Richa
rd S. Ray、Oleg Byl、Sharad N. Yedave、およびR
obert Kaimの名前で、2013年8月16日に出願された米国仮特許出願61
/866918の35USC119の下での優先権の利益がここに主張される。米国仮特
許出願61/866918の開示は全ての目的のため、その全体が参照として援用される
。
プレイ等の製造において、基板へのシリコンおよび/またはシリコンイオンの注入のため
の組成物、システムおよび方法に関する。
ン自体、およびシリコン含有イオン種を含むものとして本明細書中で使用される)は、一
般にマイクロエレクトロニクス装置または装置前駆体構造を製造するための種々の方法に
おいて行われる。シリコンイオンは、従来、ガスボックスまたは他の方法でイオン注入シ
ステム内のイオン源の近傍に配置された供給容器からのイオン化のための原材料を受け取
るイオン源を用いて生成される。
質化するか、別のやり方で変化させるために使用することができる。シリコンは、後のエ
ッチング工程においてその反応性を変更するために、特定の領域のエッチング速度を変更
するようトランジスタ構造に注入することができる。シリコンは、トランジスタのソース
およびドレイン領域の接触抵抗を低減するためにトランジスタ構造に注入することもでき
る。シリコンは、GaAs装置の製造において注入のためのドーパントとしても使用され
る。
と、イオン源の動作寿命を減少させることが見出された。いかなる理論にも束縛されない
が、ソースプラズマ中のフッ素原子および/またはフッ素およびシリコン原子の組み合わ
せの存在により、イオン源の寿命を短縮することに寄与する望ましくない堆積物をもたら
すことが推測される。フッ素はまた、カソード、フェースプレート、電極および高電圧ブ
ッシング、壁を含むソースハウジング表面等のアークチャンバ構成要素上にタングステン
またはモリブデンを堆積させながら、注入装置中に存在するタングステンおよびモリブデ
ン等の金属と反応し、アークチャンバの一部をエッチングする可能性がある。過度の堆積
は、アークスリットウィスカー、カソードの成長または不足、アーク放電、ソースの寿命
を短くする対応するソースまたはビームの問題を引き起こす他の問題をはじめとする、様
々な問題を引き起こす可能性がある。
可燃性であり、イオン注入装置におけるその使用は安全上の理由から望ましくないことが
ある。
も回避するシリコン原材料を提供することは、当技術分野における重要な進歩であろう。
ステムおよび方法に関する。
であって、
(a)式SiR1R2R3R4のモノシラン(式中、R1、R2、R3およびR4の各々
は独立してH;ハロゲン(F、Cl、Br、I);ヒドロキシ;アルコキシ;アセトキシ
;アミノ;場合によりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキシおよび/またはアミノで置換
された式CnH2n+1のアルキル(式中、n=1から10);場合によりヒドロキシ、
アルコキシ、アセトキシ、および/またはアミノで置換された式CnH2n−1のシクロ
アルキル、ビシクロアルキルおよびポリシクロアルキル(式中n=1から10);場合に
よりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキシ、および/またはアミノで置換された、C=C
結合を含む式CnH2nのアルケニル(式中n=1から10);フェニルおよび芳香族部
分を含むアリール;式=CH2およびCR1R2の官能基を含むアルキレン(式中R1お
よびR2の各々は上記に指定されており、場合によりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキ
シ、および/またはアミノで置換される);以下の式
、ハロゲンまたはアミノ誘導体である);または式−OOCRのアシルオキシル(式中、
RはC1−C10アルキル、アルキルのヒドロキシル、ハロゲンまたはアミノ誘導体であ
る)である);
(b)少なくとも1つのSi−Si結合を含む、式SinHyのジシランおよびポリシラ
ン(式中、n=1から8であり、非分岐および分岐鎖に関してはy=2n+2、および環
状化合物に関してはy=2n)および式SinR1R2・・・Ryの対応する置換ジシラ
ンおよびポリシラン(式中、n=1から8であり、R1、R2・・・Ryの各々は前出の
R1、R2、R3およびR4の各々に指定されたとおりである);
(c)式H3Si−X−SiH3の架橋シリコン前駆体(式中、Xは−CR1R2−、G
eR1R2−、−NR−、−PR−、−O−、−S−、−SR1R2−、および−Se−
であり、R、R1、R2の各々は上記で指定されている)および式R1R2R3Si−X
−SiR4R5R6の対応する置換シリコン前駆体(式中、Xは上記で指定されており、
R1、R2・・・R6の各々は前出のR1、R2、R3およびR4の各々に指定されたと
おりである);
(d)式H3Si−X−SiH2−Y−SiH2−・・・Z−SiH3の、または他の方
法でSi−Si結合を含む、多架橋、分岐および環状シリコン前駆体(式中、Xは−CR
1R2−、GeR1R2−、−NR−、−PR−、−O−、−S−、−SR1R2−、お
よび−Se−であり、R、R1、R2の各々は上記で指定されている)および対応する置
換分岐シリコン前駆体(式中、X、Y、およびZ=CまたはN)および対応する環状シリ
コン前駆体;
(e)式H2Si=SiH2のシレンおよび式R1R2Si=SiR3R4の対応する置
換シレン(式中、R1、R2、R3、R4の各々は上記で指定されている);
(f)以下の式
(g)クラスタシリコン化合物;
(h)前記前駆体の1つ以上を含む予備混合物または並行流の混合物;および
(i)上記前駆体の1つ以上、ここで前記組成物は、少なくとも1つの同位体において天
然存在度を超えるように同位体濃縮されているガスを含む上記前駆体;
からなる群から選択されるシリコン前駆体を含む組成物からシリコンまたはシリコン含有
イオンを生成することであって、前記組成物はもっぱら(1)四フッ化ケイ素、(2)シ
ラン、(3)四フッ化ケイ素およびシランの混合物、または(4)四フッ化ケイ素、キセ
ノンおよび水素からなるものではないこと、および
基板にシリコンまたはシリコンイオンを注入すること
を含む前記方法に関する。
(a)は、四フッ化ケイ素、SiF4を含むシリコン前駆体をイオン化することであって
、四フッ化ケイ素はフルオロ反応抑制剤と並流され、または予備混合され、および
(b)基板に前記イオン化からのシリコンイオンを注入すること
を含む基板にシリコンイオンを注入する方法に関する。
るのに使用するシリコン前駆体組成物であって、前記組成物は、
(a)式SiR1R2R3R4のモノシラン(式中、R1、R2、R3およびR4の各々
は独立してH;ハロゲン(F、Cl、Br、I);ヒドロキシ;アルコキシ;アセトキシ
;アミノ;場合によりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキシおよび/またはアミノで置換
された式CnH2n+1のアルキル(式中、n=1から10);場合によりヒドロキシ、
アルコキシ、アセトキシ、および/またはアミノで置換された式CnH2n−1のシクロ
アルキル、ビシクロアルキルおよびポリシクロアルキル(式中n=1から10);場合に
よりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキシ、および/またはアミノで置換された、C=C
結合を含む式CnH2nのアルケニル(式中n=1から10);フェニルおよび芳香族部
分を含むアリール;式=CH2およびCR1R2の官能基を含むアルキレン(式中R1お
よびR2の各々は上記に指定されており、場合によりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキ
シ、および/またはアミノで置換される);以下の式
、ハロゲンまたはアミノ誘導体である);または式−OOCRのアシルオキシル(式中、
RはC1−C10アルキル、アルキルのヒドロキシル、ハロゲンまたはアミノ誘導体であ
る)である);
(b)少なくとも1つのSi−Si結合を含む、式SinHyのジシランおよびポリシラ
ン(式中、n=1から8であり、非分岐および分岐鎖に対しy=2n+2、および環状化
合物に対しy=2n)および式SinR1R2・・・Ryの対応する置換ジシランおよび
ポリシラン(式中、n=1から8であり、R1、R2・・・Ryの各々は前出のR1、R
2、R3およびR4の各々に指定されたとおりである);
(c)式H3Si−X−SiH3の架橋シリコン前駆体(式中、Xは−CR1R2−、G
eR1R2−、−NR−、−PR−、−O−、−S−、−SR1R2−、および−Se−
であり、R、R1、R2の各々は上記で指定されている)および式R1R2R3Si−X
−SiR4R5R6の対応する置換シリコン前駆体(式中、Xは上記で指定されており、
R1、R2・・・R6の各々は前出のR1、R2、R3およびR4の各々に指定されたと
おりである);
(d)式H3Si−X−SiH2−Y−SiH2−・・・Z−SiH3の、または他の方
法でSi−Si結合を含む、多架橋、分岐および環状シリコン前駆体(式中、Xは−CR
1R2−、GeR1R2−、−NR−、−PR−、−O−、−S−、−SR1R2−、お
よび−Se−であり、R、R1、R2の各々は上記で指定されている)および対応する置
換分岐シリコン前駆体(式中、X、Y、およびZ=CまたはN)および対応する環状シリ
コン前駆体;
(e)式H2Si=SiH2のシレンおよび式R1R2Si=SiR3R4の対応する置
換シレン(式中、R1、R2、R3、R4の各々は上記で指定されている);
(f)以下の式
(g)クラスタシリコン化合物;
(h)予備混合物または並行流の形態における前記前駆体の1つ以上;および
(i)少なくとも1つの同位体において天然存在度を超えるように同位体濃縮されている
前駆体を含む上記前駆体の1つ以上;
からなる群から選択される少なくとも1つのシリコン前駆体を含み、前記組成物はもっぱ
ら(1)四フッ化ケイ素、(2)シラン、(3)四フッ化ケイ素およびシランの混合物、
または(4)四フッ化ケイ素、キセノンおよび水素からなるものではない前記組成物に関
する。
より、グループB、C、およびDからの追加のガス(単数または複数)を含み、グループ
Aからのたった1つのシリコン前駆体ガスが存在する場合、グループB、CおよびDから
の少なくとも1つの追加ガスは並行流ガスとして存在するか、前駆体ガス混合物中でシリ
コン前駆体ガスと混合され;
グループAは:
SiF4
SiH4
SiHxFy(式中、xおよびyの各々は0から4である)
SiHxCly(式中、xおよびyの各々は0から4である)
SiFxCly(式中、xおよびyの各々は0から4である)
SiHxFyClz(式中、x、yおよびzの各々は0から4である)
からなる群から選択されるシリコン前駆体ガスを含み、
グループBは:
H2
PH3
AsH3
NH3
H2Se
H2S
CH4
GeH4
B2H6
SiH4
からなる群から選択される水素または水素化物ガスを含み、
グループCは:
Ne
Ar
Kr
He
Xe、
からなる群から選択される不活性ガスを含み、および
グループDは:
N2
O2
からなる群から選択される他のガスを含む。
オロ反応抑制剤を含有するシリコン前駆体組成物にも関する。
給容器;およびシリコン前駆体組成物と共に使用するための並行流ガスを保持する第2の
ガス供給容器を含む、イオン注入システムのためのガス供給キットに関する。
駆体組成物を保持する第1のガス供給容器;およびシリコン前駆体組成物と共に使用する
ための並行流ガスを保持する第2のガス供給容器を提供することを含む、イオン注入シス
テムの動作を強化する方法に関する。
分配容器を含むシリコン前駆体組成物の供給パッケージに関する。
からより完全に明らかであろう。
に関する。
、および「the」は文脈が明確に指示しない限り複数の指示対照を含む。
このような範囲内の成分の炭素数の部分のそれぞれを含むことを意図しているので、その
記載された範囲内のそれぞれの介在する炭素数および任意の他の記載されたまたは介在す
る炭素数値は含まれ、指定された炭素数内の炭素数の下位範囲は、独立して、本発明の範
囲内で、より小さい炭素数範囲に含まれることができ、およびある炭素数(単数または複
数)を具体的に除く炭素数の範囲は本発明に含まれ、指定された範囲の炭素数限界のいず
れかまたは両方を排除する下位範囲も本発明に含まれることがさらに理解される。従って
、C1−C12アルキル基は、そのような種類の直鎖および分枝基を含む、メチル、エチ
ル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウ
ンデシルおよびドデシルを含むことが意図される。従って、置換基部分へ広く適用される
ものとして炭素数範囲、例えば、C1−C12の同定は、本発明の特定の実施形態では、
炭素数範囲が置換基部分のより広い仕様内の炭素数範囲を有する部分の下位グループとし
てさらに制限されることを可能にすることを理解すべきである。一例として、炭素数範囲
、例えば、C1−C12アルキル基は、本発明の特定の実施形態では、C1−C4アルキ
ル、C2−C8アルキル、C2−C4アルキル、C3−C5アルキル基のような下位範囲
または広い炭素数範囲内の任意の他の下位範囲を包含するように、より制限的に指定され
てもよい。換言すれば、炭素数範囲は、そのような範囲があてはまる置換基、部分、また
は化合物について、選択グループのメンバーの特定のものが連続炭素数の下位範囲または
そのような選択グループ内の特定の炭素数種のいずれかとして選択できる選択グループと
して、その範囲内の炭素数種の各々を肯定的に記載するものとみなされる。
大きい、制約未満)、ならびに特定の形態の酸化状態およびを他の可変決定要因、電荷状
態、本開示の広い範囲内のドーパント源、注入種、および化学物質に適用可能な組成物に
ついて、原子、官能基、イオンまたは部分の数を特定する化学量論係数および数値にも適
用可能である。
置換基、基、部分または構造を除く但し書きまたは制限により特定の実施形態で特定する
ことができる。このように、本発明は、限定的に規定された組成物、例えば、RiはC1
−C12アルキルであるが、Rjがシリルである場合RiはC4アルキルではない組成物
を意図する。
ているように、特定の実施において、そのような特徴、態様および実施形態の一部または
全部を含む、からなる、または本質的にからなるものとして構成でき、ならびにその要素
および構成要素が、本開示の種々のさらなる実施を構成するように集約される。本開示は
、そのような特徴、態様および実施形態、または本開示の範囲内で様々な変更および組み
合わせで選択されるもの(単数または複数)をそれに応じて意図する。
であって、
(a)式SiR1R2R3R4のモノシラン(式中、R1、R2、R3およびR4の各々
は独立してH;ハロゲン(F、Cl、Br、I);ヒドロキシ;アルコキシ;アセトキシ
;アミノ;場合によりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキシおよび/またはアミノで置換
された式CnH2n+1のアルキル(式中、n=1から10);場合によりヒドロキシ、
アルコキシ、アセトキシ、および/またはアミノで置換された式CnH2n−1のシクロ
アルキル、ビシクロアルキルおよびポリシクロアルキル(式中n=1から10);場合に
よりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキシ、および/またはアミノで置換された、C=C
結合を含む式CnH2nのアルケニル(式中n=1から10);フェニルおよび芳香族部
分を含むアリール;式=CH2およびCR1R2の官能基を含むアルキレン(式中R1お
よびR2の各々は上記に指定されており、場合によりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキ
シ、および/またはアミノで置換される);以下の式
、ハロゲンまたはアミノ誘導体である);または式−OOCRのアシルオキシル(式中、
RはC1−C10アルキル、アルキルのヒドロキシル、ハロゲンまたはアミノ誘導体であ
る)である);
(b)少なくとも1つのSi−Si結合を含む、式SinHyのジシランおよびポリシラ
ン(式中、n=1から8であり、非分岐および分岐鎖に対しy=2n+2、および環状化
合物に対しy=2n)および式SinR1R2・・・Ryの対応する置換ジシランおよび
ポリシラン(式中、n=1から8であり、R1、R2・・・Ryの各々は前出のR1、R
2、R3およびR4の各々に指定されたとおりである);
(c)式H3Si−X−SiH3の架橋シリコン前駆体(式中、Xは−CR1R2−、G
eR1R2−、−NR−、−PR−、−O−、−S−、−SR1R2−、および−Se−
であり、R、R1、R2の各々は上記で指定されている)および式R1R2R3Si−X
−SiR4R5R6の対応する置換シリコン前駆体(式中、Xは上記で指定されており、
R1、R2・・・R6の各々は前出のR1、R2、R3およびR4の各々に指定されたと
おりである);
(d)式H3Si−X−SiH2−Y−SiH2−・・・Z−SiH3の、または他の方
法でSi−Si結合を含む、多架橋、分岐および環状シリコン前駆体(式中、Xは−CR
1R2−、GeR1R2−、−NR−、−PR−、−O−、−S−、−SR1R2−、お
よび−Se−であり、R、R1、R2の各々は上記で指定されている)および対応する置
換分岐シリコン前駆体(式中、X、Y、およびZ=CまたはN)および対応する環状シリ
コン前駆体;
(e)式H2Si=SiH2のシレンおよび式R1R2Si=SiR3R4の対応する置
換シレン(式中、R1、R2、R3、R4の各々は上記で指定されている);および
(f)以下の式
(g)クラスタシリコン化合物;
(h)前記前駆体の1つ以上を含む予備混合物または並行流の混合物;および
(i)上記前駆体の1つ以上、ここで前記組成物は、少なくとも1つの同位体において天
然存在度を超えるように同位体濃縮されているガスを含む上記前駆体;
からなる群から選択されるシリコン前駆体を含む組成物からシリコンまたはシリコン含有
イオンを生成することであって、前記組成物はもっぱら(1)四フッ化ケイ素、(2)シ
ラン、(3)四フッ化ケイ素およびシランの混合物、または(4)四フッ化ケイ素、キセ
ノンおよび水素からなるものではないこと、および
基板にシリコンまたはシリコンイオンを注入すること
を含む方法を意図する。
を生成するためにイオン化されてもよい。イオン化は任意の適切な方法で行うことができ
る。例えば、イオン化は、シリコンのドーパント種のイオンビーム(シリコンドーパント
種のイオンビームは基板にシリコンイオンを注入する電界によって加速される)を生成す
るように実施することができる。この方法は、シリコンをドープした材料を含む、製品の
物品、アセンブリ、またはサブアセンブリを製造する方法で行うことができる。製品の物
品、アセンブリまたはサブアセンブリは、任意の適切なタイプであってもよく、例えば、
半導体製品の物品、アセンブリ、およびサブアセンブリ、太陽エネルギー製品の物品、ア
センブリ、およびサブアセンブリ、フラットパネルディスプレイ製品の物品、アセンブリ
およびサブアセンブリの中から選択することができる。
て、ツール、または混合マニホールドまたは並行流ガスストリームを互いに混合する他の
構成要素もしくは導管に対する別箇のガス流ストリームとして同時に流されて、次いで処
理ツールに流される。あるいは、シリコン前駆体および第2のガスは、そのような目的の
ための予備混合された、そのような成分の混合物としてシリコン前駆体組成物中に存在し
てもよい。
マ浸漬イオン注入、プラズマドーピングを含むことができる。
前駆体組成物は送達導管中のイオン化チャンバに送達され、例えば、シリコン前駆体組成
物が冷却されなければ熱で誘導される劣化または分解の影響を受けやすい例では、イオン
化チャンバおよび送達導管の少なくとも1つが能動冷却される。このように、能動冷却は
、イオン化チャンバに入るシリコン前駆体組成物の温度を低下させることを含むことがで
きる。
において天然存在度を超えるように同位体濃縮される。例えば、シリコン前駆体は、例え
ば28Si、29Siおよび30Siからなる群から選択されるシリコンの1つ以上の同
位体において天然存在度を超えるように同位体濃縮することができ、例えば、29Siに
おいて天然存在度を超えるように同位体濃縮することができる。様々な用途において、シ
リコン前駆体は、シリコン前駆体材料中に存在する全同位体種に基づいて、少なくとも1
0%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、6
0%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、9
9%以上、100%までのレベルまで29Siにおいて同位体濃縮されてもよい。
位体種に基づいて、29Siレベルにおいて30%から70%、同位体濃縮されていても
よい。
行流ガスと並流させて、行うことができる。並行流ガスは、任意の適切な種類であっても
よく、例えば、水素化物、ハロゲン(フッ素、臭素、塩素、ヨウ素)、ハロゲン化合物お
よび複合体、一酸化炭素、二酸化炭素、フッ化カルボニル、キセノン、二フッ化キセノン
、酸素、窒素、アルゴン、ネオン、クリプトン、ヘリウム、SiF4、SiH4、Si2
H6、メチルシラン、フルオロシラン、クロロシラン、セレン化水素、硫化水素、ジボラ
ン、メタン、アンモニア、ホスフィン、アルシンからなる群から選択できる。
でもよく、そのような他のガスは、その少なくとも1つの同位体において天然存在度を超
えるように同位体濃縮できる。
リコン前駆体を含んでいてもよい。
アルキルシラン;
架橋シロキサン;
式RnSiH(4−n)の化合物、式中0≦n≦4であり、Rnは、アルキル、アルコキ
シル、アミド、アルキレン、シリル、イミド、水素またはアセテートである;
アルキルジシラン;
トリシリルアミン;
メチルシラン;
(MeHSi)4O4;
Me2SiH2;
EtSiH3;
Me3SiH;
(MeO)3SiH;
Me3SiSiMe3;
n−BuSiH3;
(SiH3)3N;
(MeHSi)4O4,(TMCTS);
Me2SiH2;
Si2H6;
Si3H8;
Me2SiF2;
HSiF3;
SiCl4;
SiHCl3;
SiH2Cl2;
SiH3Cl;
(NMe)2Si2H4;
Me3Si(CH2CH2);
(Me3Si)3SiH;
(Me2Si)3(NHMe)3;
(Me3Si)3GeH;
[(tBu)NCH=CHN(tBu)]Si;
(Me3Si)3N;
[(MeO)3Si]3N;
(C2H4O2)2Si;
Si(OOCCH3)4;
Me3Si(NMe2);
SiH(NMe2)3;
Me3SiEt;
Me2SiCH2NH2;
Me3SiNHSiMe3;
Si(OC2H5)4;
部分的にフッ素化または塩素化された材料;
その場で生成された材料;
ハロゲンおよび水素の両方を含む分子;
ならびに
それらの誘導体および混合物。
コン前駆体を含む:
(a)以下からなる群から選択されるシリコン含有前駆体:
(i)式Si(R1R2R3R4)または(R1R2)Si:(シリレン)のモノマー;
(ii)式[Si(R1R2R3)]2の二量体;
(iii)式[Si(R1R2)]3の三量体;および
(iv))式[Si(R1)]4の四量体、
式中、R1、R2、R3およびR4は、それぞれ独立して:C1−C8アルキル;シリ
ル;アミノ;アミド;イミド;C1−C8アルコキシ;シロキシ;ハロ;モノ−、ジ−お
よびトリ−アルキルシリル(ここで、アルキルはC1−C8アルキル);モノ−およびジ
−アルキルアミノ(ここで、アルキルはC1−C8アルキル);
(b)ビピリジンおよびアルキンシラン付加物;
(c)セレンに直接結合したシリコン(Si−Se結合)を含むセレン化ケイ素、および
(d)少なくとも1つのシリコン同位体において天然存在度を超えるように同位体濃縮さ
れている前駆体(a)から(c)。
むシリコン前駆体組成物を用いて実施することができる。
内部に配置された、(1)ランタネーティド(lanthanated)タングステンラ
イナー、(2)WSiライナー、(3)シリコンライナー、および(4)グラファイトラ
イナーからなる群から選択されるアークチャンバライナーを有することができる。
Aからの少なくとも1つのシリコン前駆体ガス、場合により、グループB、C、およびD
からの追加のガス(単数または複数)を含み、グループAからのシリコン前駆体ガスが1
つだけ存在する場合、グループB、CおよびDからの少なくとも1つの追加ガスは並行流
ガスとして存在するか、あるいは前駆体ガス混合物中でシリコン前駆体ガスと混合され:
グループAは:
SiF4
SiH4
SiHxFy(式中、xおよびyの各々は0から4である)
SiHxCly(式中、xおよびyの各々は0から4である)
SiFxCly(式中、xおよびyの各々は0から4である)
SiHxFyClz(式中、x、yおよびzの各々は0から4である)
からなる群から選択されるシリコン前駆体ガスを含み;
グループBは:
H2
PH3
AsH3
NH3
H2Se
H2S
CH4
GeH4
B2H6
SiH4
からなる群から選択される水素または水素化物ガスを含み;
グループCは:
Ne
Ar
Kr
He
Xe
からなる群から選択される不活性ガスを含み;および
グループDは:
N2
O2
からなる群から選択される他のガスを含む。
(a)は、四フッ化ケイ素、SiF4を含むシリコン前駆体をイオン化することであって
、四フッ化ケイ素はフルオロ反応抑制剤と並流され、または予備混合され、および
(b)基板に前記イオン化からのシリコンイオンを注入すること
を含む基板にシリコンイオンを注入する方法に関する。
(i)水素、(ii)水素化物ガス、および(iii)窒素の少なくとも1つを含む。他
の実施形態では、フルオロ反応抑制剤はシランを含むことができる。さらに他の実施形態
では、フルオロ反応抑制剤はアンモニアを含んでいてもよい。さらに別の実施形態では、
蛍光剤抑制剤は、窒素を含むことができる。
するのに使用するシリコン前駆体組成物であって、前記組成物は、
(a)式SiR1R2R3R4のモノシラン(式中、R1、R2、R3およびR4の各々
は独立してH;ハロゲン(F、Cl、Br、I);ヒドロキシ;アルコキシ;アセトキシ
;アミノ;場合によりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキシおよび/またはアミノで置換
された式CnH2n+1のアルキル(式中、n=1から10);場合によりヒドロキシ、
アルコキシ、アセトキシ、および/またはアミノで置換された式CnH2n−1のシクロ
アルキル、ビシクロアルキルおよびポリシクロアルキル(式中n=1から10);場合に
よりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキシ、および/またはアミノで置換された、C=C
結合を含む式CnH2nのアルケニル(式中n=1から10);フェニルおよび芳香族部
分を含むアリール;式=CH2およびCR1R2の官能基を含むアルキレン(式中R1お
よびR2の各々は上記に指定されており、場合によりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキ
シ、および/またはアミノで置換される);以下の式
、ハロゲンまたはアミノ誘導体である);または式−OOCRのアシルオキシル(式中、
RはC1−C10アルキル、アルキルのヒドロキシル、ハロゲンまたはアミノ誘導体であ
る)である);
(b)少なくとも1つのSi−Si結合を含む、式SinHyのジシランおよびポリシラ
ン(式中、n=1から8であり、非分岐および分岐鎖に関してはy=2n+2、および環
状化合物に関してはy=2n)および式SinR1R2・・・Ryの対応する置換ジシラ
ンおよびポリシラン(式中、n=1から8であり、R1、R2・・・Ryの各々は前出の
R1、R2、R3およびR4の各々に指定されたとおりである);
(c)式H3Si−X−SiH3の架橋シリコン前駆体(式中、Xは−CR1R2−、G
eR1R2−、−NR−、−PR−、−O−、−S−、−SR1R2−、および−Se−
であり、R、R1、R2の各々は上記で指定されている)および式R1R2R3Si−X
−SiR4R5R6の対応する置換シリコン前駆体(式中、Xは上記で指定されており、
R1、R2・・・R6の各々は前出のR1、R2、R3およびR4の各々に指定されたと
おりである);
(d)式H3Si−X−SiH2−Y−SiH2−・・・Z−SiH3の、または他の方
法でSi−Si結合を含む、多架橋、分岐および環状シリコン前駆体(式中、Xは−CR
1R2−、GeR1R2−、−NR−、−PR−、−O−、−S−、−SR1R2−、お
よび−Se−であり、R、R1、R2の各々は上記で指定されている)および対応する置
換分岐シリコン前駆体(式中、X、Y、およびZ=CまたはN)および対応する環状シリ
コン前駆体;
(e)式H2Si=SiH2のシレンおよび式R1R2Si=SiR3R4の対応する置
換シレン(式中、R1、R2、R3、R4の各々は上記で指定されている);
(f)以下の式
(g)クラスタシリコン化合物;
(h)予備混合物または並行流の形態における前記前駆体の1つ以上;および
(i)少なくとも1つの同位体において天然存在度を超えるように同位体濃縮されている
前駆体を含む上記前駆体の1つ以上;
からなる群から選択される少なくとも1つのシリコン前駆体を含み、前記組成物は、もっ
ぱら(1)四フッ化ケイ素、(2)シラン、(3)四フッ化ケイ素およびシランの混合物
、または(4)四フッ化ケイ素、キセノンおよび水素からなるものではない前記組成物に
関する。
8Si、29Siおよび30Siからなる群から選択されるシリコンの1つ以上の同位体
において天然存在度を超えるように同位体濃縮されているシリコン前駆体を含む。シリコ
ン前駆体は、例えば、29Siにおいて天然存在度を超えるように同位体濃縮することが
できるか、または29Si以外の同位体において天然存在度を超えるように同位体濃縮す
ることができる。様々な実施形態における前記組成物は、シリコン前駆体材料中に存在す
る全同位体種に基づいて、少なくとも10%、15%、20%、25%、30%、35%
、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%
、90%、95%、97%、98%、99%以上、100%までのレベルまで29Siに
おいて同位体濃縮されているシリコン前駆体を含むことができる。他の実施形態では、シ
リコン前駆体は、シリコン前駆体中に存在する全同位体種に基づいて、29Siレベルに
おいて30%から70%、同位体濃縮されていてもよい。
ハロゲン(フッ素、臭素、塩素、ヨウ素)、ハロゲン化合物および複合体、一酸化炭素、
二酸化炭素、フッ化カルボニル、キセノン、二フッ化キセノン、酸素、窒素、アルゴン、
ネオン、クリプトン、ヘリウム、SiF4、SiH4、Si2H6、メチルシラン、フル
オロシラン、クロロシラン、セレン化水素、硫化水素、ジボラン、メタン、アンモニア、
ホスフィン、アルシンからなる群から選択される並行流を含むことができる。
、そのような他のガスは、その少なくとも1つの同位体において天然存在度を超えるよう
に同位体濃縮される。
んでいてもよい。
アルキルシラン;
架橋シロキサン;
式RnSiH(4−n)の化合物、式中0≦n≦4であり、Rnは、アルキル、アルコキ
シル、アミド、アルキレン、シリル、イミド、水素またはアセテートである;
アルキルジシラン;
トリシリルアミン;
メチルシラン;
(MeHSi)4O4;
Me2SiH2;
EtSiH3;
Me3SiH;
(MeO)3SiH;
Me3SiSiMe3;
n−BuSiH3;
(SiH3)3N;
(MeHSi)4O4,(TMCTS);
Me2SiH2;
Si2H6;
Si3H8;
Me2SiF2;
HSiF3;
SiCl4;
SiHCl3;
SiH2Cl2;
SiH3Cl;
(NMe)2Si2H4;
Me3Si(CH2CH2);
(Me3Si)3SiH;
(Me2Si)3(NHMe)3;
(Me3Si)3GeH;
[(tBu)NCH=CHN(tBu)]Si;
(Me3Si)3N;
[(MeO)3Si]3N;
(C2H4O2)2Si;
Si(OOCCH3)4;
Me3Si(NMe2);
SiH(NMe2)3;
Me3SiEt;
Me2SiCH2NH2;
Me3SiNHSiMe3;
Si(OC2H5)4;
部分的にフッ素化または塩素化された材料;
その場で生成された材料;
ハロゲンおよび水素の両方を含む分子;
ならびに
それらの誘導体および混合物。
含む:
(a)以下からなる群から選択されるシリコン含有前駆体:
(i)式Si(R1R2R3R4)または(R1R2)Si:(シリレン)のモノマー;
(ii)式[Si(R1R2R3)]2の二量体;
(iii)式[Si(R1R2)]3の三量体;および
(iv))式[Si(R1)]4の四量体、
式中、R1、R2、R3およびR4は、それぞれ独立して:C1−C8アルキル;シリ
ル;アミノ;アミド;イミド;C1−C8アルコキシ;シロキシ;ハロ;モノ−、ジ−お
よびトリ−アルキルシリル(ここで、アルキルはC1−C8アルキル);モノ−およびジ
−アルキルアミノ(ここで、アルキルはC1−C8アルキル);
(b)ビピリジンおよびアルキンシラン付加物;
(c)セレンに直接結合したシリコン(Si−Se結合)を含むセレン化ケイ素、および
(d)少なくとも1つのシリコン同位体において天然存在度を超えるように同位体濃縮さ
れている前駆体(a)から(c)。
、場合により、グループB、C、およびDからの追加のガス(単数または複数)を含み、
グループAからのシリコン前駆体ガスが1つだけ存在する場合、グループB、CおよびD
からの少なくとも1つの追加ガスは並行流ガスとして存在するか、あるいは前駆体ガス混
合物中でシリコン前駆体ガスと混合されるシリコン前駆体組成物を意図し:
グループAは:
SiF4
SiH4
SiHxFy(式中、xおよびyの各々は0から4である)
SiHxCly(式中、xおよびyの各々は0から4である)
SiFxCly(式中、xおよびyの各々は0から4である)
SiHxFyClz(式中、x、yおよびzの各々は0から4である)
からなる群から選択されるシリコン前駆体ガスを含み;
グループBは:
H2
PH3
AsH3
NH3
H2Se
H2S
CH4
GeH4
B2H6
SiH4
からなる群から選択される水素または水素化物ガスを含み;
グループCは:
Ne
Ar
Kr
He
Xe
からなる群から選択される不活性ガスを含み、および
グループDは
N2
O2
からなる群から選択される他のガスを含む。
よびフルオロ反応抑制剤を含有する、シリコン前駆体組成物に関する。そのような組成物
中のフルオロ反応抑制剤は任意の適切な種類であってよく、例えば、水素、水素化物ガス
、窒素、シランおよびアンモニアの1つ以上を含むことができる。1つの特定の実施形態
では、フルオロ反応抑制剤は窒素を含むことができる。別の特定の実施形態では、フルオ
ロ反応抑制剤はアンモニアを含むことができる。
びシリコン前駆体組成物と共に使用する並流ガスを保持する第2のガス供給容器を備えた
イオン注入システムのためのガス供給キットを意図する。
イ素を含むことができ、並行流ガスはフルオロ反応抑制剤ガスを含むことができる。この
ようなガス供給キットは、四フッ化ケイ素が、少なくとも1つのシリコン同位体において
同位体濃縮されて、構成されてもよい。フルオロ反応抑制剤ガスは、水素、水素化物ガス
、窒素、シラン、およびアンモニアの1つ以上を含むことができる。ガス供給キットは、
1つのガス供給容器内にシリコン前駆体組成物を、別のガス供給容器内にフルオロ反応抑
制剤ガスとして、窒素またはアンモニアを含んでいてもよい。
ン前駆体組成物を保持する第1のガス供給容器、およびシリコン前駆体組成物と共に使用
するための並行流ガスを保持する第2のガス供給容器を提供することを含むイオン注入シ
ステムの動作を強化する方法に関する。
ス供給容器は並行流ガスとしてフルオロ反応抑制剤ガスを含むことができる。
くとも1つのシリコン同位体において同位体濃縮されていてもよい。
化物ガス、窒素、シラン、およびアンモニアの1つ以上を含んでもよい。
および分配容器を含む、シリコン前駆体組成物の供給パッケージに関する。ガス貯蔵およ
び分配容器は、物理的吸着媒体、またはイオン性液体の貯蔵媒体のような、シリコン前駆
体組成物のための貯蔵媒体を含むことができる。他の実施形態では、ガス貯蔵および分配
容器は、容器の内部容積内に圧力調整アセンブリを含む圧力調整容器を含む。
、太陽電池、フラットパネルディスプレイ等の製造に有用な他の基板にシリコン、シリコ
ンイオンまたはシリコン含有イオンを注入する方法を提供する。この方法は、イオンを有
するプラズマを生成するために、シリコン含有ドーパント材料をイオン化し、標的基板に
イオンを注入することにより行うことができる。
料の例としては、アルキルシラン、架橋シロキサン、式RnSiH(4−n)の化合物(
式中1≦n≦4であり、Rnは、アルキル、アルコキシル、アミド、アルキレン、シリル
、イミド、水素またはアセテート基である)、アルキルジシラン、ならびにこれらの誘導
体および混合物が挙げられる。適切なシリコン含有ドーパント化合物または材料の具体例
としては、トリシリルアミン、即ち(SiH3)3N;メチルシラン、即ちMeSiH3
;TMCTS、即ち(MeHSi)4O4,;ジメチルシラン、即ちMe2SiH2;エ
チルシラン、即ちEtSiH3;トリメチルシラン、即ちMe3SiH;トリメトキシシ
ラン、即ち(MeO)3SiH;ヘキサメチルジシラン、即ちMe3SiSiMe3;T
EOS、即ちSi(OC2H5)4;およびn−ブチルシラン、即ちn−BuSiH3が
挙げられる。追加のドーパント材料は、部分的にフッ素化または塩素化された材料、なら
びにその場で生成された材料、およびハロゲンと水素の両方を含有する分子を含む。
ている。
料は、付随する最終使用条件下で気体状態にある。適切なドーパント源材料は、イオン注
入システムのイオン源チャンバに蒸気の十分な流れを提供するために十分な蒸気圧を有す
る液体もしくは固体のシリコン含有ドーパント化合物または材料も含む。
され、イオン注入方法を介して基板の標的材料に注入される。
で満たされた真空アークチャンバ内に電子を導入することによって、シリコンイオンを生
成する。シリコン含有ドーパントガスの中の分子と電子の衝突により正のシリコンイオン
を含む電離プラズマがもたらされる。イオンは平行にされてイオンビームとなり、標的材
料に向かって加速される。イオンビームは、所望の構成でシリコンイオンを注入するため
に、その中に複数の開口部を有するマスクを介して導かれてもよい。
いて限定されるものではない。
給ガス混合物、並行流配置(例えば、共同種(特性において濃縮されていてもされていな
くてもよい他のシリコン含有流体)および/または希釈ガス、ならびにシリコン前駆体が
断続的に繰り返し処理ツールに流されるシーケンシャルフローシステムに利用することが
できる。
体種のシリコン同位体において天然存在度を超えるように同位体濃縮されてもよい。
入組成物の注入を意図する。シリコン前駆体組成物は、イオン注入のためのシリコンの2
つ以上の原子および/または他の原子を含むイオン種を提供するように構成してもよい。
2つ以上のシリコン原子を含む前駆体としては、ジシラン、トリシラン、及びSi−Si
結合を含む他の化合物が挙げられる。炭素、ゲルマニウム、ホウ素、リン、または他の成
分を含有する置換シランを、そのようなシリコン前駆体から誘導されたシリコン注入種の
アモルファス化効率を向上させるために使用することができる。例えば、本開示は、それ
に応じた注入基板において引張または圧縮応力を付与するために、対応するシリコン前駆
体に由来する、Si−およびC−含有種、またはSi−およびGe−含有種を意図する。
、(i)水素、または、例えば、SiH4、NH3等の水素化物ガス、および/または(
ii窒素(N2)とのSiF4の並行流または混合物によって軽減される。この取り組み
は、水素および/または窒素がアークチャンバの材料、例えば、タングステンまたはモリ
ブデンによってフッ素化反応を妨害し、それによってフッ素反応を減少させ、それに応じ
て、エッチング、堆積およびハロゲンサイクルを軽減することに基づく。我々は実験的に
、SiF4が水素、窒素、または水素と窒素の両方と混合されたときに、SiF4ビーム
中のF+、W+およびWFxピークが大幅に低減されることを実証した。このような混合
物を達成する方法は、フルオロ反応抑制剤成分とのSiF4の並行流、または予備混合物
のいずれかであり得る。フルオロ反応抑制剤、例えば、H2またはH2/N2の濃度は、
四フッ化ケイ素およびフルオロ反応抑制剤成分の全体積に基づいて、0.001体積%か
ら99.999体積%、より好ましくは0.01体積%から30体積%、最も好ましくは
2体積%から20体積%である。
適切な種類の注入装置で使用される。一般に、本開示の組成物および方法は、半導体、太
陽電池、フラットパネル製品、例えば、ビームライン注入装置、PLADツールのような
プラズマ浸漬ツール、イオンシャワー注入装置等の製造に使用するのに適した注入装置を
用いて行うことができる。
び/または窒素等のガスとの並行流または混合物において、例えば、GeF4、AsF3
、およびPF3/PF5のような他のフッ化物ガスを使用して適用することができる。
るために、ガス並行流または予備混合物の使用に関する。
に利用することができる。このような目的のために、ガス組成物は合計2から50種のガ
スを含むことができ、個々のガス種は0.0001モル%から99.9999モル%の範
囲であり得る濃度で並行流または予備混合物中に存在し、全ての並行流または予備混合物
成分は合計で100モル%となる。
テムを利用して注入用途のためにイオン化することができる。例えば、電子衝撃、無線周
波数暴露、マイクロ波の衝突、パルスプラズマ法、IHCプラズマ処理を含んでイオン化
を行うことができる。シリコン前駆体は、処理ツール上の前駆体供給容器の配置によって
、あるいは前駆体供給容器の遠隔送達配置によって、あるいは遠隔または使用時のいずれ
かでシリコン前駆体のオンデマンド発生によって、任意の適切な方法で使用の場所に送達
することができる。
、フラットパネルディスプレイ、LEDおよび他のイオン注入製品をはじめとする、任意
の適切な用途に利用することができる。
絶対値の増大のような、イオンビーム法におけるビーム電流の改善をはじめとする、シリ
コン注入における方法の改善を可能にし、さらにイオン源性能を高めることができ、例え
ば、ソース寿命を延長することができる。
ャンバの冷却および/またはアークチャンバへの送達ラインの冷却は、熱的に安定でなく
、そのような冷却なしではアークチャンバ内で受けとられる前に分解するであろうシリコ
ン前駆体に対し使用することができる。他の実施形態では、送達ライン内の凝縮を避ける
ために、アークチャンバへの送達ラインは、シリコン前駆体の蒸気送達のために加熱する
ことができる。
ンバライナー材料を使用することによって改善することができる。例示的なライナーとし
ては、ソース寿命を改善する上で重要な有益であり得るランタネーティドタングステンラ
イナー、そうでなければ100%のタングステンライナーで発生する可能性がある反りを
抑制し得るWSiライナー、ソース障害を引き起こすおそれがあり、チーム電流を増加さ
せる可能性があるハロゲンサイクルを減らすのに役立ち得るシリコンライナー、およびグ
ラファイトライナーを挙げることができるが、これらに限定されない。
入ドーピングのために供給されるシリコン含有ドーパントガスまたは他のシリコン前駆体
原料を収容する貯蔵および分配容器を含むイオン注入処理システムの概略図である。
8のイオン注入ドーピングのために供給されるシリコン原料を保持する貯蔵および分配容
器302を含む。
含む。
であってもよいし、あるいは、容器は、シリコン含有ドーパント源ガスに対し収着親和性
を有する吸着材料を含み、ドーパント源ガスが分配条件下で容器から排出するために脱着
可能であってもよい。
ブヘッド308を含む。圧力センサ310は、質量流量コントローラ314と一緒に、ラ
イン312内に配置される。他の監視および検出部品がラインと連結されて、コントロー
ル手段、例えば、アクチュエータ、フィードバックおよびコンピュータ制御システム、サ
イクルタイマーとインターフェースで連結することができる。
とり、イオンビーム305を発生させるイオンビーム発生装置またはイオナイザー316
を含む。イオンビーム305は、必要なイオンを選択し、選択されなかったイオンを拒絶
する質量分析部322を通過する。
る。結果として焦点を当てられたイオンビームは、スピンドル332に取り付けられた回
転可能なホルダー330上に配置された基板要素328に入射される。Si+イオンまた
は他のシリコン含有イオンのイオンビームは、シリコンドープ構造を形成するために所望
のように基板をドープするために使用される。
および346によりライン318、340および344を介して排出される。
rafらに対し2000年10月24日に発行されたUS特許6135128により完全
に記載された種類のイオン源に有用に使用することができる。
ンブリを含んでもよい。エネルギーは、プラズマチャンバ内にイオンを生成するためのイ
オン化可能なシリコン源材料に付与される。イオンは、複数の電極を含むイオン抽出装置
アセンブリによってプラズマチャンバのスリットを介して抽出される。従って、イオン抽
出装置アセンブリは、抽出開口板を介してプラズマチャンバからイオンビームを抽出し、
質量分析磁石に向かって抽出されたイオンを加速する働きをする。
、その中に質量流量コントローラを含む導管を介してプラズマチャンバに注入することが
できる。供給装置としては、吸着剤ベースのガス貯蔵および供給容器、例えば、商標SD
Sの下でインテグリス(米国マサチューセッツ州ビレリカ)から市販されている種類のも
の、内部のガス圧調整器を含む圧力調整容器、例えば、商標VACの下でインテグリス(
米国マサチューセッツ州ビレリカ)から市販されている種類のもの、内部のガス圧調整器
を含む圧力調整容器、例えば、商標VACSorbの下でインテグリス(米国マサチュー
セッツ州ビレリカ)から市販されている種類のものが挙げられ、または、固体ドーパント
源材料を用いる場合、ソースは固体源容器、例えば、商標ProEvapの下でインテグ
リス(米国マサチューセッツ州ビレリカ)から市販されている種類のものを含んでいても
よい。
囲内で、本明細書の開示に基づいて、広範囲のイオン注入システムで実施することができ
、シリコンがドープされた部品または装置構造を含む広範囲のマイクロエレクトロニクス
製品、例えば、半導体製品の商業生産を可能にする。
オン注入装置の断面であり、ガス供給ラインは、冷却されない場合分解を受けやすい本開
示の前駆体に有用であるように、当該ラインの能動冷却を提供するように配置される。
本開示の前駆体を供給するためのガス供給ライン14を有するアークチャンバ12を含む
。プラズマ16は、そのようなシステムのアークチャンバ12で生成される。前駆体ガス
は、供給ラインおよびアークチャンバに入るガスの熱的状態の良否を判定するために関係
を監視することにおいて、前駆体ガス供給ラインに固定された監視熱電対TCIおよびT
C2を有する前駆体ガス供給ライン14に向かって矢印Aで示す方向に流される。
適合している。具体的には、前駆体ガス供給ライン14は、冷却媒体が矢印Bに示す方向
に従って流れる冷媒通路20に関連付けられている。監視熱電対TC1およびTC2は、
供給ラインおよびアークチャンバに入るガスの熱的状態の良否を判定するために駆体ガス
供給ラインに対する関係を監視することにおいて固定されている。
または前駆体ガス供給ラインを囲むか、これと互いにかみ合う通路を含むことができ、ま
たはガス供給ライン内およびアークチャンバ内に詰まった固体副産物の分解および堆積が
回避されるように前駆体ガスに対し冷却を提供するのに有効な他の熱交換または冷媒要素
、配列またはアセンブリを含むことができる。
法で実装され、動作させることができることが理解されるであろうし、冷却装置は、さら
にイオン源のための熱管理制御システムと統合することができ、冷媒の流量および他の動
作パラメータは、そうでなければイオン注入の使用には適さないであろう前駆体ガスによ
る効果的なイオン注入のために適切に設定される。このような冷却装置は、本開示の、対
応して変化させた前駆体ガスを利用する広範な種類のイオン注入システムで利用すること
ができる。
ために配置されたイオン注入システムのイオン源の断面図である。イオン源112は、プ
ラズマチャンバ122を画定するハウジングと、イオン抽出装置アセンブリを備える。エ
ネルギーは、プラズマチャンバ122内にイオンを生成するためにイオン化可能な前駆体
ガスに付与される。本開示は、負イオンが前駆体ガスによって生成されるシステムにも適
用可能であるが、一般に正イオンが生成される。正イオンは、複数の電極142を含むイ
オン抽出装置アセンブリ124によってプラズマチャンバ122のスリットを介して抽出
される。このように、イオン抽出装置アセンブリは、抽出開口板146を介してプラズマ
チャンバから正イオンビームを抽出し、質量分析磁石(図3中に示されない)に向かって
抽出されたイオンを加速する働きをする。
中に質量流量コントローラ168を含む導管170を介してプラズマチャンバ122に注
入される。源166としては、吸着剤ベースのガス貯蔵および供給容器、例えば、商標S
DSの下でインテグリス(米国マサチューセッツ州ビレリカ)から市販されている種類の
もの、内部のガス圧調整器を含む圧力調整容器、例えば、商標VACの下でインテグリス
(米国マサチューセッツ州ビレリカ)から市販されている種類のものが挙げられ、または
、固体ドーパント源材料を用いる場合、源166は固体源容器、例えば、商標ProE−
Vapの下でインテグリス(米国マサチューセッツ州ビレリカ)から市販されている種類
のものを含んでいてもよい。プラズマチャンバ122は、チャンバ内部でイオン化領域4
20に結合した導電性チャンバ壁412、414、416を有する。側壁414は、プラ
ズマチャンバ122の中心軸415について円対称である。分解磁石に対向する導電性壁
416は、プラズマチャンバ支持体422に接続されている。壁416は、イオンがプラ
ズマチャンバ122を出て、複数の離間した、電気的に絶縁された抽出電極124の下流
の位置でイオンビームを形成するために結合することを可能にする複数の開口部を有する
開口板146を支持する。開口板146は、離間した抽出電極142において同様に構成
された複数の開口部と位置合わせする特定のパターンに配置された多数の開口部を含む。
図3では、たった1つのそのような開口部が示される。
ャンバ内部に露出した金属面432を有する。プラズマチャンバ122の外側の電源43
4は、プラズマチャンバ122内にイオン化電場を誘導するよう金属製のアンテナに交流
電流を設定するための、適当な特性の無線周波数(RF)で、例えば、約13.56メガ
ヘルツ(MHz)のRF信号で、金属製のアンテナ430に通電する。アンテナの電力は
、特定のイオン化操作に適した任意の適切な大きさであってよく、例えば、500から3
000ワット(W)のオーダーの電力であってよい。ソースチャンバ内の圧力は、例えば
、1から10ミリトルのオーダーであることができ、源112は低圧、高密度誘導源とし
て機能する。プラズマチャンバ122は、アンテナ430および開口板146の間にチャ
ンバ内部の領域を通って延在する磁気フィルタアセンブリ440を含むことができる。
配置することができる。支持板450は、それを通ってアンテナが延びる円形の切り欠き
452を有する場所で側壁414によって支持される。アンテナ430のための支持板4
50は、イオン化領域420内のアンテナ430の露出したU字状の金属部432を配置
しながら、チャンバ壁414内の切り欠き452内に嵌合するように寸法決めされる。
ンテナ430の脚長セグメント457が継手を通って押された後、端部キャップ458は
、継手456および脚セグメント457の間の接触領域を密閉するために継手にねじ込ま
れる。アンテナ430は、好ましくはその放射線放出領域においてU字形であり、例えば
、アルミニウムから構成することができる。このチューブは、圧力継手456を通過する
ような寸法の外径を有する。使用中のアンテナは、その周囲から熱を吸収する。この熱を
放散するために冷媒がチューブの中心を通って送られる。
、チャンバ内部から離れて対向する平行な外面462を含む。板450のフランジ部46
4は壁414の切り欠き部を囲み、コネクタ472によって壁414に取り付けられたリ
ング磁石470を覆っている。支持板450に取り付けられた強磁性体インサート474
は、プレート450が切り欠き452内に配置されるように磁石470の上に適合し、強
磁性体インサート474および磁石470は、チャンバ内部に延びるアンテナ430との
所定の位置に板450を固定するために互いに引き合う。
て吸収される。吸収された熱は、壁を通り、第2の出口継手(図示せず)によってチャン
バから離れる通路に水を送るために、継手476を介して導入される冷媒によってチャン
バ122から除去することができる。この構成により、壁の温度は100℃未満の温度に
維持することができ、イオン源112は冷たい壁のあるイオン源として機能する。
れた材料による被覆を特に受けやすい。そのようなスパッタリングの影響を最小限にする
ために、アンテナが支持板450に挿入される前に、2つの遮蔽480をアルミニウムの
アンテナ上に嵌めこむことができる。これらの遮蔽は、好ましくはアルミニウムから構成
され、遮蔽とアンテナ430の露出したアルミニウムの外表面との間の摩擦嵌合によって
所定の位置に保持される。
示す内壁412、414および416上に形成し得る。本開示は、イオン源112が通常
の作動条件の下で作動している間、源ガスと同時に並行流ガスを流すことを意図する。並
行流ガス源482および対応する質量流量コントローラ484が提供されてもよく、プラ
ズマチャンバ122に送達される前に導管170内で質量流量コントローラ484の並行
流ガス出力が質量流量コントローラ168の前駆体ガスの出力と組み合わされる。あるい
は、前駆体ガスと並行流ガスはプラズマチャンバに別々に送達することができる。
材料、反応剤、冷媒との予備混合物または組み合わせにおいて前駆体ガスを含有してもよ
いことが認識されるであろう。あるいは、並行流ガス源482は、洗浄剤、希釈剤、反応
抑制剤、平衡指向材料、反応剤、冷媒等との混合物または組み合わせにおいて並行流ガス
(単数または複数)を含んでいてもよい。任意のそのような補助的な材料は、源容器およ
び/または他の供給装置の構成要素の任意の適切な構成を使用して、イオン源および/ま
たは関連するフロー回路に供給することができる。
めに、前駆体ガスを供給する源容器との関係で同じまたは異なる源容器から供給すること
ができる。
すであろう反応を抑制することにより、調節するのに役立ち得、またはイオン源チャンバ
のその場での洗浄を実施する洗浄ガスを含むことができる。様々な洗浄ガスがそのような
目的のために使用でき、XeF2およびNF3のような反応性フッ化物が挙げられるが、
これらに限定されない。
−ムに適した並流条件を確立するために、本明細書の開示に基づいて、この分野の技能の
範囲内で経験的な技術または他の技術によって決定される。
ているが、本開示の有用性はこのように限定されず、むしろ多数の他の変形、修正および
代替実施形態に拡大し、これらを包含することが理解され、本明細書に基づいて、本開示
の分野の当業者に示唆されるであろう。それに応じて、以下のように請求された発明は、
その精神および範囲内で、全てのこのような変形、修正および代替実施形態を含むものと
して、広く理解され、解釈されることが意図される。
Claims (5)
- シリコンおよび/またはシリコンイオンを注入するためのガス混合物であって、
四フッ化ケイ素および水素からなり、かつ
ガス混合物中の水素の濃度が、四フッ化ケイ素および水素の全体積に基づいて、0.01体積%から30体積%である、
ガス混合物。 - ガス混合物中の水素の濃度が、四フッ化ケイ素および水素の全体積に基づいて、2体積%から20体積%である、請求項1に記載のガス混合物。
- ガス供給容器に供給された、請求項1に記載のガス混合物。
- 四フッ化ケイ素が、シリコンの少なくとも1つの同位体において天然存在度を超えるように同位体濃縮されている、請求項1に記載のガス混合物。
- 四フッ化ケイ素および水素からなるガス混合物中で四フッ化ケイ素をイオン化すること、および
基板に前記イオン化からのシリコンおよび/またはシリコンイオンを注入すること、
を含む、基板にシリコンおよび/またはシリコンイオンを注入する方法であって、ガス混合物中の水素の濃度が、四フッ化ケイ素および水素の全体積に基づいて、0.01体積%から30体積%である、
方法。
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