JP7344353B2 - 炭素注入用のホスフィン複合ガス - Google Patents
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Description
本出願は、2016年11月24日に出願された米国特許出願第62/426,251号の非仮出願であり、その内容については、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
半導体デバイスの製造において、イオン注入は、半導体に不純物をドープ(ドーピング)するために使用される。イオン注入システムは、n型またはp型材料ドーピングを生じさせるために、または、集積回路の製造中にパッシベーション層を形成するために、イオンビームからのイオンによって半導体ウエハ等のワークピースをドープするためによく利用される。そのようなビーム処理は、集積回路の製造中に半導体材料を製造するために、所定のエネルギーレベルで、かつ、制御された濃度で、特定のドーパント材料の不純物をそのウエハに選択的に注入するためによく使用される。半導体ウエハをドーピングするために使用される場合、イオン注入システムは、所望の外因性材料(extrinsic material)を生成するために、選択されたイオン種をワークピースの内部に注入する。
本明細書では、炭素を基板に注入するための方法及びシステムが開示される。1つ以上の実施形態では、炭素を基板に注入するための方法は、イオン源チャンバ内で酸化炭素ガス源と、ホスフィンを含む複合ガスと、をイオン化して炭素イオン及び酸化リンを生成することと、炭素イオンを基板内に注入することと、を含む。
ここで図面を参照すると、同様の素子には同様の番号が付されている。
本開示は、一般的に、一酸化炭素及び/または二酸化炭素等の炭素ガス源との複合ガスとしてホスフィン(PH3)ガスを利用する炭素注入に関する。1つ以上の実施形態では、複合ガスとしてホスフィンを用いる炭素注入は、ランタン入りタングステンから形成された少なくとも1つの導電性構成要素をその中に含むイオン注入システムと組み合わせられる。有利なことに、例えば、カソード及びカソードシールドのようなイオン注入導電性構成要素の複合ガスとしてホスフィンを使用することにより、酸化を最小限にすることが観察される。さらに、とりわけ円弧スリットを含むアークチャンバの内部の構成上の炭素堆積物の許容可能なレベルが、酸化タングステン形成(すなわち、WOx(ここで、xは1~6である))における顕著な減少と同様に観察されている。生成される炭素イオンは、対象となるワークピースにイオン注入するのに適した高速度で選択的に引き出され、加速されることが可能である。炭素注入は、一般的に、1~30keVのエネルギーの範囲内であり、その投与量は、用途に応じて、少量から中間のE13s~中間のE15sまで(from low to mid E13s to mid E15s)変化する。
WLaO3はタングステン粒子の境界内に存在するので、WLaO3は連続的に表面に拡散し、保護被覆を補充する。これは、同様に、揮発性高融点ガスの形成を低減する。タングステン、酸素またはフッ素を含むアークチャンバ内にランタンをスパッタリング、エッチングまたは蒸発させると、ランタンは、MoFx、WFx及びTaFx等の反応性が高く不安定な成分を形成しない。代わりに、ランタンの存在は、安定した酸化物またはフッ化物の化合物の形成をもたらし、これらはまた、アークチャンバの内面上に堆積され、これは、内面をさらに保護する。
Claims (8)
- 炭素を基板に注入する方法であって、
イオン源チャンバ内において、酸化炭素ガスと、ホスフィンを含む複合ガスと、をイオン化して炭素イオン及び酸化リンを生成する工程と、
前記炭素イオンを前記基板内に注入する工程と、を含んでおり、
前記イオン源チャンバは、ランタンタングステンから形成される、または、前記ランタンタングステンによって被覆される1つ以上の構成要素を含み、
前記酸化炭素ガスは、二酸化炭素であり、かつ、以下の反応式Iにしたがって前記ホスフィンと反応する、方法。
I.24CO2+8PH3+4LaW→22C+24OH+2CO+2La2O3+4W+P4O6+P4O10. - 前記1つ以上の構成要素は、カソード、カソードシールド、反射電極、ライナ、円弧スリット、源チャンバ壁、ライナ、開口プレート、引出電極及びアークチャンバ本体からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記ランタンタングステンは、1~3重量%の量のランタンを含む、請求項1に記載の方法。
- 炭素イオンをワークピースに注入するための方法であって、
酸化炭素ガスとホスフィンガスとの混合物をイオン源チャンバに供給する工程と、
イオン化された炭素と、酸化リンを含む副生成物と、の供給流を生成するために有効な化学量論によって、前記酸化炭素ガス及び前記ホスフィンガスを、前記イオン源チャンバを用いてイオン化する工程と、
前記イオン源チャンバから前記酸化リンを排気する工程と、
プラズマ内における前記イオン化された炭素を抽出してイオンビームを形成する工程と、
前記ワークピースを前記イオンビームに曝露して、前記イオン化された炭素を前記ワークピースに注入する工程と、を含む、方法。 - 前記酸化炭素ガスは、一酸化炭素、二酸化炭素、亜酸化炭素、炭素含有ガス及び酸素ガス混合物並びにそれらの組み合わせからなるガスの群から選択される、請求項4に記載の方法。
- 前記イオン源チャンバと、前記イオン源チャンバを含むイオン注入システムとは、ランタンタングステンから形成される、または、前記ランタンタングステンによって被覆される1つ以上の構成要素を含む、請求項4に記載の方法。
- 前記酸化炭素ガスは、二酸化炭素であり、かつ、以下の反応式Iにしたがって前記ホスフィンガスと反応する、請求項5に記載の方法。
I.24CO2+8PH3+4LaW→22C+24OH+2CO+2La2O3+4W+P4O6+P4O10. - 前記ランタンタングステンは、1~3重量%の量のランタンを含む、請求項6に記載の方法。
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