TW201432104A - 用於形成含有砷摻雜劑之基材之溶液之調配物及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明描述溶液之調配物及用以形成含有摻雜劑之基材之方法。在特定實施例中，該摻雜劑可含有砷(As)。在一個實施例中，提供含有溶劑及摻雜劑之摻雜劑溶液。在一個特定實施例中，該摻雜劑溶液之閃點可至少約等於能夠使得該基材之表面處之原子連接至該摻雜劑溶液之含砷化合物的最低溫度。在一個實施例中，該基材之表面處的許多矽原子共價鍵結至該含砷化合物。

Description

用於形成含有砷摻雜劑之基材之溶液之調配物及方法
電子裝置通常含有一或多個由半導體晶圓形成之組件。半導體晶圓含有許多電晶體，有時約數千個電晶體至數十億個電晶體，以實現電子裝置之功能。在一些情況下，電子裝置設計者常常試圖藉由添加較多電晶體至半導體晶圓中來改良電子裝置之效能及/或增加電子裝置之功能，同時降低成本。
半導體裝置製造商已藉由不斷減小在半導體晶圓上形成之電晶體的尺寸而作出回應。然而，電晶體尺寸之減小程度可能由於用於形成電晶體之某些組件之方法的限制而受限。舉例而言，電晶體之p型或n型接面之尺寸減小可能由於半導體製造商有效摻雜半導體晶圓以使得在半導體晶圓中摻雜劑之濃度均勻且處於足夠淺之深度以支撐較小接面尺寸的能力而受限。
詳言之，由於電晶體接面之深度減小至低於14nm刻度的需要已增加且由於已形成呈三維形狀之電晶體(例如finFET)，因此當使用傳統摻雜方法(諸如離子植入)時，半導體製造商已遇到形成經適當摻雜之接面及源極/汲極擴展的問題。舉例而言，摻雜劑之離子植入可破壞基材之表面，此影響接面之效能。離子植入亦可遭受有限的側向擴散控制，從而導致短通道效應較大，其使電晶體效能降低。另外，由於離子植入為視線摻雜技術，因此隨著三維電晶體之特徵減小，離子 植入裝置不能達至基材之整個表面，此使得基材表面之摻雜不均勻。當電子裝置中所含有之電晶體的接面未均勻摻雜時，含有此等電晶體之電子裝置的效能可能由於電晶體不能傳導開啟及關閉狀態之離散信號而降低。
提供本[發明內容]以介紹溶液之調配物及用以形成具有含砷摻雜劑之基材之方法的簡化概念。例示性溶液之調配物及例示性方法的其他細節在下文中進一步描述於[實施方式]中。本[發明內容]不欲識別所主張之標的物之基本特徵，亦不欲用於確定所主張之標的物之範疇。
提供一種方法，其包括製備包含摻雜劑及溶劑之溶液，其中摻雜劑包含砷。該方法亦可包括使基材與包含溶劑及含砷摻雜劑之溶液接觸。溶液之閃點可至少約等於在至少2小時之持續時間內能夠使得基材表面處之原子與溶液中之含砷化合物之間連接的最低溫度。
亦提供一種包含溶劑及含砷化合物之溶液。溶液之閃點可至少約等於能夠使得基材之原子與溶液中之含砷化合物之間連接的最低溫度。
亦提供一種基材，其可含有具有複數個諸如矽原子之原子的表面及共價鍵結至該複數個矽原子之至少一部分的含砷化合物。
亦提供一種如下文進一步描述之多種含砷化合物之物質組合物。該方法中之摻雜劑、溶液及基材可含有此等化合物中之任一者。
200‧‧‧基材
300‧‧‧基材
400‧‧‧基材
500‧‧‧基材
600‧‧‧基材
700‧‧‧基材
800‧‧‧基材
900‧‧‧基材
參考附圖闡述[實施方式]。在該等圖中，參考數字之最左側數位識別首次出現該參考數字之圖。在不同圖中使用相同參考數字指示類似或相同項目或特徵。
圖1為用以形成含有摻雜劑之基材之方法的流程圖。
圖2說明可經歷本文所述之一或多個製程的表面具有矽原子之基材。
圖3說明已經歷本文所述之一或多個製程的表面具有矽原子之基材。
圖4說明已經歷本文所述之一或多個製程的表面具有矽原子之基材。
圖5說明表面之矽原子鍵結至含砷化合物之基材。
圖6說明表面之矽原子鍵結至多層含砷化合物之基材。
圖7說明表面之矽原子鍵結至阻斷分子之基材。
圖8說明表面之矽原子鍵結至鍵聯部分之基材。
圖9說明表面之矽原子鍵結至鍵聯部分且含砷化合物鍵結至該鍵聯部分之基材。
本發明描述溶液之調配物及用以形成含有摻雜劑之基材之方法。在特定實施例中，摻雜劑可含有砷(As)。相較於磷摻雜之基材之電性特徵，砷摻雜之基材可具有改良之電性特徵。舉例而言，As之擴散係數顯著低於其他摻雜劑(諸如P)之擴散係數。因此，使用As作為摻雜劑可生產與含有其他n型摻雜劑之摻雜基材相比具有較淺接面之摻雜基材。另外，使用As作為摻雜劑可生產與含有其他n型摻雜劑之基材相比在摻雜劑原子發生擴散之前能夠承受較高溫度之摻雜基材。因此，砷摻雜之基材相對於磷摻雜之基材可具有改良之效能。在一些情況下，砷摻雜之基材可用於生產可用於高效能電子裝置中之半導體晶圓。此外，本發明描述可用於形成可含有接面深度小於20nm之三維電晶體結構之均勻摻雜基材的調配物及方法。在一些情況下，基材可包括絕緣體上矽基材、絕緣體上鍺基材、習知矽基材、可呈現多個晶體取向之矽基材(例如具有三角形翅片之基材，其中Si原子之取向 可隨三維結構上Si原子之位置而變)、習知鍺基材或其組合。
圖1為用以形成含有含砷摻雜劑之基材之方法100的流程圖。基材可為剛性的或基材可為可撓性的。另外，基材可含有半導體材料。舉例而言，基材可為含矽基材。基材可為含鍺基材。基材可含有矽與鍺之組合。基材可含有至少40%矽、至少55%矽或至少70%矽。必要時，實質上全部基材可含有矽，不多於約95%之基材可含有矽，或不多於約80%之基材可含有矽。在一個非限制性說明性實例中，基材之Si原子可具有100取向。在另一非限制性說明性實例中，基材之Si原子可具有111取向。在另一非限制性說明性實例中，基材之Si原子可具有110取向。
在102中，方法100包括製備含有溶劑及摻雜劑之溶液。在一些情況下，含有溶劑及摻雜劑之溶液在本文中可稱為「摻雜劑溶液」。摻雜劑可含有至少一個砷原子。在一個實例中，摻雜劑可含有含砷化合物。含砷化合物可包括無機含砷化合物、有機砷化合物或有機含砷化合物。
在一些情況下，含砷化合物可含有至少一個能夠與基材表面處之原子反應及/或能夠與基材表面處之原子相互作用的官能基。含砷化合物之至少一個官能基可經由化學吸附、物理吸附或兩者與基材表面處之原子反應及/或相互作用。含砷化合物之至少一個官能基與基材表面處之原子之間的反應及/或相互作用可包括共價鍵結、配位鍵結、氫鍵結、離子鍵結或其組合。在一些情形中，含砷化合物與基材表面處之原子可具有定域或超分子相互作用，該相互作用足夠強以使得在經受一些後續加工條件時含砷化合物仍保留在基材表面處。在其他情況下，當經受其他後續加工條件(諸如退火製程之條件)時，含砷化合物與基材表面處之原子之間的反應及/或相互作用可受到破壞。以此方式，砷原子可得以釋放且可用於擴散至基材中。
反應性官能基可包括烯基、炔基、羥基、芳基、胺基、醯胺基、硝基、羰基、含鹵素之基團、巰基、親二烯基或其組合。必要時，含砷化合物可含有一或多個As(III)原子。或者，含砷化合物可含有一或多個As(V)原子。必要時，含砷化合物可含有一或多個As(III)原子及一或多個As(V)原子。在一些情況下，含砷化合物可為多砷化合物。
本文所述之含砷化合物可使用許多技術形成。在一些情況下，含砷化合物可由縮合反應形成。可用於形成含砷化合物之製備方法之說明性實例描述於以下文獻中：Doak,G.O.；Freedman,L.D.Organometallic compounds of arsenic,antimony,and bismuth；Seyferth,Dietmar編，The Chemistry of Organometallic Compounds；Wiley-Interscience：New York,1970；Chemistry of Arsenic,Antimony and Bismuth；Norman,N.C.編，Blackie Academic & Professional：London,1998；及Raiziss,G.W.；Gavron,J.L.Organic Arsenical Compounds；American Chemical Society Monograph Series；Chemical Catalog Company：New York,1923，該等文獻以全文引用的方式併入本文中。本文所述之含砷化合物之製備方法之其他說明性實例描述於以下文獻中：Loiseau,P.M.,Rekik,L.,Madaule,Y.,Gayral,P.及Wolf,J.G.Arzneim.-Forsch./Drug Res.43(II)，第9期(1993)1004-1009；Dale,Arild J.及Froyen,Paul Acta Chemica Scandanavica B 29(1975)741-748；Tapia-Benavides,Antonio R.；Mendoza-Huizar,Luis H.；Perez-Garcia,Francisco；Tlahuext,Hugo；Alvarez,Alejandro及Tlahuextl,Margarita.Inorg.Chem.2010,49,1496-1502；及Betz,Richard及Klufers,Peter.Inorg.Chem.2009,48,925-935，該等文獻以全文引用的方式併入本文中。必要時，含砷化合物可包括以下或由以下形成：胂酸、次胂酸、胂酸之衍生物、次胂酸之衍生物或其組合。胂酸之衍 生物及/或次胂酸之衍生物可包括酯、硫酯、醯胺、酯/醯胺、硫酯/醯胺或其組合。必要時，含砷化合物可包括以下或由以下形成：亞胂酸(arsonous acid)；卑胂酸(arsinous acid)；亞胂酸及/或卑胂酸之衍生物，諸如酯、醯胺及/或酯/醯胺；或其組合。舉例而言，本發明包括諸如由胂形成之彼等含砷化合物，包括胺基胂、烷基胺基胂、二烷基胺基胂、鹵基胂、二烷基鹵基胂及二鹵基烷基胂。本發明亦包括諸如氧化胂、偶砷基化合物、二胂、多胂或其組合之含砷化合物。含砷化合物可充當中間體，從而藉由進一步反應以引入能夠經由化學吸附或物理吸附與基材之表面或經改質表面反應或相互作用之部分來產生摻雜劑或預摻雜劑。
次胂酸可經衍生處理以形成如以下所示之某些加合物：
R1及R2之組成可各自獨立地表示烴基、經取代之烴基、或矽烷基。另外，R1與R2可共同形成橋連基團。E1、E2及E3可各自獨立地表示N(氮)、O(氧)或S(硫)，且若為N，則氮原子可進一步經氫、烴基、經取代之烴基、或矽烷基取代。G1可為鍵聯E1、E2及E3之基團。另外，G1可包括烴基、經取代之烴基、或矽烷基。
上述化合物II之非限制性實例可包括甘油、二乙醇胺、亞胺基二乙酸、2-乙基-2-胺基-1,3-丙二醇、絲胺醇、2-甲基-2-胺基-1,3-丙二醇及三羥甲基丙烷。
R1及R2之一些非限制性實例可包括甲基；乙基；高碳分支鏈、直鏈基團；環烷基；烯基；炔基；烯丙基；炔丙基；苯基；另一芳基；雜芳基；或其組合。舉例而言，R1及R2可包括4-羥基苯基、4-烯丙氧基苯基、4-炔丙氧基苯基、3-乙醯胺基-4-羥基苯基、3-胺基-4-羥基苯基、4-胺基苯基、3-乙醯胺基-4-烯丙氧基苯基、3-乙醯胺基-4-炔丙氧基苯基、3-硝基-4-羥基苯基、3-硝基-4-烯丙氧基苯基、3-硝基-4-炔丙氧基苯基、4-胺基苯基、4-烯丙基胺基苯基、4-二烯丙基胺基苯基、4-炔丙基胺基苯基、4-二炔丙基胺基苯基、4-烯丙氧基-3-烯丙基胺基苯基、4-烯丙氧基-3-二烯丙基胺基苯基、4-炔丙氧基-3-二炔丙基胺基苯基、4-順丁烯二醯亞胺基苯基、4-羥基-3-順丁烯二醯亞胺基苯基、4-丙烯醯胺基苯基、4-甲基丙烯醯胺基苯基、4-(2-甲氧基-2-側氧基乙氧基)苯基或4-(4-(甲氧基羰基)苯甲醯胺基苯基)苯基。
胂酸(諸如以下化合物IV)可經衍生處理以藉由與如以下所示之化合物V及VI反應而形成某些加合物，諸如以下化合物VII。必要時，V與VI為相同化合物，或V與VI為不同化合物。
R3可包括烴基、經取代之烴基、或矽烷基。另外，E4、E5、E6及E7可各自獨立地表示O、S或N；且若E4、E5、E6或E7中之任一者為N，則氮原子進一步經氫、烴基、經取代之烴基、或矽烷基取代。此外，G2可為鍵聯E4及E5之基團且G3可為鍵聯E6及E7之基團。G2與G3可共同形成橋連基團，且G2及G3可包括烴基、經取代之烴基、或矽烷 基。理想地，R3、G2及G3中之至少一者含有能夠經由化學吸附或物理吸附與基材之表面或經改質表面反應或相互作用之部分，且R3、G2及G3中之至少一者所具有之該(該等)部分係選自由以下組成之群：末端不飽和烴基；羧酸酯；活化酯；胂酸基；共軛於至少一個酮之烯烴；共軛於至少一個醛基之烯烴；共軛於至少一個氰基之烯烴；共軛於至少一個硝基之烯烴；共軛於至少一個磺醯基酯之烯烴；共軛於至少一個羧酸酯之烯烴；共軛於至少一個活化酯基之烯烴；及共軛於至少一個胂酸基之烯烴。
R3之一些非限制性實例可包括甲基；乙基；高碳分支鏈、直鏈基團；環烷基；烯基；炔基；烯丙基；炔丙基；苯基；另一芳基；雜芳基；或其組合。R3可包括4-羥基苯基、4-烯丙氧基苯基、4-炔丙氧基苯基、3-乙醯胺基-4-羥基苯基、3-胺基-4-羥基苯基、4-胺基苯基、3-乙醯胺基-4-烯丙氧基苯基、3-乙醯胺基-4-炔丙氧基苯基、3-硝基-4-羥基苯基、3-硝基-4-烯丙氧基苯基、3-硝基-4-炔丙氧基苯基、4-胺基苯基、4-烯丙基胺基苯基、4-二烯丙基胺基苯基、4-炔丙基胺基苯基、4-二炔丙基胺基苯基、4-烯丙氧基-3-烯丙基胺基苯基、4-烯丙氧基-3-二烯丙基胺基苯基、4-炔丙氧基-3-二炔丙基胺基苯基、4-順丁烯二醯亞胺基苯基、4-羥基-3-順丁烯二醯亞胺基苯基、4-丙烯醯胺基苯基、4-甲基丙烯醯胺基苯基、4-(2-甲氧基-2-側氧基乙氧基)苯基、4-(4-(甲氧基羰基)苯甲醯胺基苯基)苯基。
上述化合物V及VII之一些非限制性實例為乙二醇、丙二醇、頻哪醇、巰基乙醇、乙二胺、乙二硫醇、兒茶酚、1,2-二胺基苯、鄰胺基硫酚、乙醇胺、2-胺基-2-甲基-1-丙醇、2-羥基異丁酸、2-胺基異丁酸、2-胺基苯酚、N-甲基乙醇胺、3-烯丙氧基-1,2-丙二醇、3-胺基-4-羥基苯基胂酸、阿斯凡納明(arsphenamine)、3-胺基-4-羥基苯基胂酸、2-(第三丁基胺基)乙醇或其組合。
必要時，可用雙親核試劑對某些胂進行進一步衍生處理，尤其二鹵基胂或三鹵基胂及/或雙胺基胂或參胺基胂。舉例而言，雙親核試劑，諸如化合物VIII(HE9-G4-E8H)，可與參二烷基胺基胂反應，得到式IX之物質組合物：
R4及R5可各自獨立地包括氫、烴基、經取代之烴基、或矽烷基。另外，R4與R5可共同形成橋連基團。此外，E8及E9可各自獨立地表示O、S或N，且若為N，則N進一步經氫、烴基、經取代之烴基、或矽烷基取代。此外，G4為鍵聯E8及E9之基團，且G4可包括烴基、經取代之烴基、或矽烷基。另外，G4可包括烯基或炔基。
化合物VIII之一些非限制性實例可包括乙二醇、丙二醇、頻哪醇、巰基乙醇、乙二胺、乙二硫醇、兒茶酚、1,2-二胺基苯、鄰胺基硫酚、乙醇胺、2-胺基-2-甲基-1-丙醇、2-羥基異丁酸、2-胺基異丁酸、2-胺基苯酚、N-甲基乙醇胺、3-烯丙氧基-1,2-丙二醇、3-胺基-4-羥基苯基胂酸、阿斯凡納明、3-胺基-4-羥基苯基胂酸、2-(第三丁基胺基)乙醇、N,N-雙(羥乙基)-4-炔丙氧基苯胺及N,N-雙(羥乙基)-4-烯丙氧基苯胺。
表1包括本發明的且可用於本文所述之本發明方法、溶液及基材中之含砷化合物之說明性實例。另外，必要時，可用於本發明中之含砷化合物可包括表1中所列之化合物之離子、表1中所列之化合物之鹽或其組合。
在表1中，各R可獨立地包括氫、烴基、經取代之烴基、或矽烷基。另外，兩個或兩個以上R基團一起可共同形成橋連基團。此外，在表1中，各R'基團可獨立地包括氫、烴基、經取代之烴基、或矽烷基。另外，兩個或兩個以上R'基團一起可共同形成橋連基團。表1中之E可獨立地包括N、O或S原子。在E為N之情形中，則N可進一步經氫、烴基、經取代之烴基、或矽烷基取代。在表1中，G可表示鍵聯兩個或兩個以上由E表示之原子的基團；且G可包括烴基、經取代之烴基、或矽烷基。此外，在表1中，X可包括鹵素原子。
必要時，在不高於約50℃、不高於約42℃、不高於約35℃、不高於約30℃或不高於約25℃之溫度下，摻雜劑溶液中所含有之溶劑能夠溶解摻雜劑或摻雜劑可混溶於摻雜劑溶液中。理想地，溶劑能夠在至少2℃、至少8℃、至少15℃或至少約20℃之溫度下溶解摻雜劑。舉例而言，溶劑能夠在約20℃至約35℃範圍內之溫度下溶解摻雜劑。
溶劑之實例包括4-羥基丁酸、二醇醚(例如二乙二醇二丁醚、四乙二醇二甲醚(tetraglyme))、4-甲醯基嗎啉、苯乙酸、C9醇、C10醇、3-壬酮、苯丙醚、二甲亞碸(DMSO)、環辛酮、糠基丙酮、異佛爾酮、二己醚、2-壬酮、苯丙醚、己苯、均三甲苯、N-甲基吡咯啶酮(NMP)、烷醇胺、乙腈、甲苯、二噁烷、四氫呋喃(THF)或其組合。在一些情況下，溶劑可包括惰性化合物，諸如甲醇、乙醇、異丙醇、乙二醇、丙二醇、甘油、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸甲酯、丙酮、甲基乙基酮、甲基丁基酮或其組合。
在特定情況下，溶劑可含有一定量之水。在一些情況下，可使溶劑中所含之水量減到最小。舉例而言，在102中溶液之製備可包括乾燥溶劑。舉例說明，可藉由添加乾燥劑至溶劑中來乾燥溶劑。乾燥劑可含有無機鹽、沸石、水反應性化合物或其組合。另作說明，可藉由用無水溶液洗滌溶劑來乾燥溶劑。在其他說明性實例中，可在周圍 環境中或在抽真空的同時在乾燥劑存在下經由蒸餾、在周圍環境中或在抽真空的同時經由將水自溶劑中蒸餾、經由旋轉蒸發技術、經由薄膜蒸發技術、經由共沸蒸餾技術或其組合來乾燥溶劑。必要時，所選溶劑可為非吸濕性的。
溶劑可含有以溶劑總體積計不多於約10體積%之水、以溶劑總體積計不多於約7體積%之水、以溶劑總體積計不多於約4體積%之水或以溶劑總體積計不多於約1體積%之水。溶劑可含有以溶劑總體積計0.05體積%水至約2.5體積%水範圍內之水。溶劑可充分乾燥以使得當摻雜劑與溶劑在適合製程條件下混合時不形成沈澱物。
必要時，摻雜劑溶液可經調配以使其閃點至少約等於或大於能夠使得基材表面處之至少一部分原子與摻雜劑溶液中之含砷化合物之間連接的最低溫度。連接可結合摻雜劑溶液中之含砷化合物與基材表面處之原子之間的反應而發生。必要時，含砷化合物可連接至基材表面處至少5%之原子、基材表面處至少20%之原子、基材表面處至少50%之原子、基材表面處至少80%之原子或基材表面處至少95%之原子或基材表面處基本上所有原子。
摻雜劑溶液之閃點可為至少40℃、至少55℃、至少75℃、至少100℃、至少125℃、至少150℃或至少200℃。舉例而言，摻雜劑溶液之閃點係在約50℃至約115℃之範圍內，或在約110℃至約250℃之範圍內。
摻雜劑溶液之閃點可比能夠使得基材表面處之原子與摻雜劑溶液之含砷化合物之間連接的最低溫度高出至少10℃、至少35℃、至少50℃或至少75℃。摻雜劑溶液之閃點可比能夠使得基材表面處之原子與摻雜劑溶液之含砷化合物之間連接的最低溫度高出不超過200℃、不超過175℃、不超過140℃或不超過100℃。摻雜劑溶液之閃點可比能夠使得基材表面處之原子與摻雜劑溶液之含砷化合物之間連接的最 低溫度高出約25℃至約150℃之範圍或約40℃至約80℃之範圍。
在一些情形中，溶液之閃點可至少為能夠在至少2小時、至少2.5小時、至少3小時、至少5小時或至少7.5小時之持續時間內使得基材表面處之原子與摻雜劑溶液之含砷化合物之間連接的溫度。此外，溶液之閃點可至少為能夠在不超過15小時、不超過12小時、不超過10小時或不超過8小時之持續時間內使得基材表面處之原子與摻雜劑溶液之含砷化合物之間連接的溫度。溶液之閃點可至少為能夠在約1.5小時至約10小時範圍內之持續時間內使得基材表面處之原子與摻雜劑溶液之含砷化合物之間連接的溫度。溶液之閃點可至少為能夠在約2.5小時至約5小時範圍內之持續時間內使得基材表面處之原子與摻雜劑溶液之含砷化合物之間連接的溫度。在一些情況下，溶液之閃點可至少為能夠在約5磅/平方吋(psi)至約50psi範圍內之壓力下使得基材表面處之原子與摻雜劑溶液之含砷化合物之間連接的溫度。
必要時，溶液可含有摻雜劑溶液總重量之至少1重量%之摻雜劑、摻雜劑溶液總重量之至少5重量%之摻雜劑、摻雜劑溶液總重量之至少15重量%之摻雜劑或摻雜劑溶液總重量之至少30重量%之摻雜劑。必要時，溶液含有摻雜劑溶液總重量之不大於約60重量%之摻雜劑、摻雜劑溶液總重量之不大於約50重量%之摻雜劑、摻雜劑溶液總重量之不大於約42重量%之摻雜劑或摻雜劑溶液總重量之不大於約35重量%之摻雜劑。溶液可含有摻雜劑溶液總重量之約2重量%至約11重量%範圍內或摻雜劑溶液總體積之約25重量%至約40重量%範圍內之摻雜劑。必要時，實質上全部摻雜劑溶液可含有摻雜劑。
可藉由在適合溫度及壓力下混合溶劑與摻雜劑以使得溶劑溶解摻雜劑或摻雜劑可混溶於溶劑中來製備摻雜劑溶液。舉例而言，可在至少10℃、至少18℃、至少25℃或至少30℃之溫度下混合溶劑與摻雜劑。在另一實例中，可在不高於約50℃、不高於約42℃或不高於約 35℃之溫度下混合溶劑與摻雜劑。在一個說明性實施例中，可在約17℃至約30℃範圍內之溫度下混合摻雜劑與溶劑。此外，可在約10磅/平方吋(psi)至約25psi範圍內之壓力下混合摻雜劑與溶劑。
在104中，方法100包括處理基材之表面以產生基材之經改質表面。處理基材之表面可包括使該表面與能夠改變基材表面處之原子鍵的材料接觸。如本文所用之「接觸」可指一或多種用於使基材表面與材料物理接觸之方法，諸如浸沒、旋塗、噴塗、蒸氣暴露及其類似方法。
當暴露於空氣時，基材表面處之原子可氧化，從而在基材表面處形成氧化物。在一些情況下，處理基材之表面可包括用特定材料移除至少一部分氧化物。基材之表面可經酸性溶液處理以用氫封端之原子置換表面之至少一部分氧化部分。基材表面上之第一部分原子可經歷氫封端，而基材表面之第二部分原子可保持氧化。在某些情形中，酸性溶液可包括氫氟酸，諸如稀氫氟酸。基材可經酸性溶液處理至少1分鐘、至少3分鐘或至少5分鐘之持續時間。基材可經酸性溶液處理不超過15分鐘、不超過12分鐘或不超過8分鐘。在一個非限制性說明性實施例中，基材可經酸性溶液處理約2分鐘至約6分鐘範圍內之持續時間。基材可在約10℃至約35℃範圍內之溫度下、視情況在惰性環境(諸如N2環境)中經酸性溶液處理，及/或基材可經已脫氣之酸性溶液處理。
基材之表面可經其他材料處理以對基材之表面進行改質。在一些情形中，基材可經歷使用某些材料之多個處理以對基材之表面進行改質。另外，基材之表面可經改質以使得基材表面上之端基對根據操作102所製備之摻雜劑溶液中所含有之含砷化合物具反應性。在一個說明性實例中，基材之表面可含有許多以形成矽烷醇之方式處理之矽原子，隨後使基材與含有含酯分子之溶液接觸。在另一說明性實例 中，基材之表面可與硝酸及過氧化氫溶液接觸。必要時，硝酸及過氧化氫溶液中硝酸之量可在硝酸及過氧化氫溶液總體積之約10體積%至約40體積%之範圍內。基材之表面可與硝酸水溶液接觸。硝酸水溶液中硝酸之量可在硝酸水溶液總體積之約10體積%至約70體積%之範圍內。在其他說明性實例中，基材表面處之原子可經處理以形成氫化物，隨後使基材與可含有含烯丙基分子之溶液接觸。舉例說明，基材表面處之矽原子可經處理以形成氫化矽，且接著藉由使基材之表面與含烯丙基之溶液接觸而經歷矽氫化以形成矽-烷基鍵。可使用之基材表面之化學改質的其他說明性實例描述於Timothy R.Leftwich,Andrew V.Teplyakov.「Chemical Manipulation of Multifunctional Hydrocarbons on Silicon Surfaces」.Surface Science Reports 63(2008)：1-71中，其以全文引用的方式併入本文中。
基材之表面可藉由使表面與溶液接觸至少2分鐘、至少5分鐘、至少20分鐘或至少45分鐘之持續時間而改質。基材之表面可藉由使表面與溶液接觸不超過約125分鐘、不超過約100分鐘或不超過約75分鐘之持續時間而改質。基材之表面可藉由使表面與溶液接觸約40分鐘至約80分鐘範圍內之持續時間而改質。
此外，基材之表面可藉由在至少25℃、至少55℃或至少80℃之溫度下使表面與溶液接觸而改質。在其他情形中，基材可藉由在不高於約150℃、不高於約120℃或不高於約95℃之溫度下使表面與溶液接觸而改質。基材之表面可藉由在約65℃至約100℃範圍內之溫度下接觸表面而改質。
在一些情況下，處理基材之表面以產生基材之經改質表面可包括一或多個沖洗週期、一或多個乾燥週期或其組合。在一個實例中，在基材表面之矽氫化之後，可用含有溶劑之溶液沖洗基材。溶劑可包括異丙醇、均三甲苯及/或DMSO。在另一實例中，在基材表面改質之 後，可用去離子水沖洗基材。另外，可在使基材之表面與表面改質溶液接觸之後沖洗基材。在沖洗週期之後，可乾燥基材。可經由空氣乾燥、馬蘭哥尼乾燥(Marangoni drying)、離心乾燥、使基材與乾燥惰性氣流接觸或其組合來乾燥基材。
在106中，方法100可包括使基材之經改質表面與根據操作102所製備之摻雜劑溶液接觸。使基材之經改質表面與摻雜劑溶液接觸可使得基材之經改質表面之原子與摻雜劑溶液中之含砷分子之間進行反應。以此方式，含砷化合物可化學吸附或物理吸附至基材表面處之原子上。詳言之，含砷化合物可具有定域或超分子相互作用，該相互作用足夠強以使得在經受後續加工時含砷化合物仍保留在基材表面上。在一些情況下，含砷化合物與基材表面處之原子之間的相互作用可包括共價鍵結、配位鍵結、氫鍵結、離子鍵結或其組合。含砷化合物與基材表面上之原子之間的相互作用之特定實例可包括烯烴及/或炔烴與表面矽烷之矽氫化；酯部分與連接有其他羥基之表面矽烷醇之間的酯交換；由酯及胺基官能化之表面形成羧醯胺；由表面矽烷醇及胺基胂(諸如參二甲基胺基胂)形成亞胂酸酯及/或次胂酸酯；由表面矽烷醇及具有不超過1個砷-氮鍵、不超過2個砷-氮鍵或不超過3個砷-氮鍵之含砷(III)化合物(諸如砷-胺化合物)形成亞胂酸酯或卑胂酸酯；或其組合。
基材之表面可與摻雜劑溶液接觸至少0.05小時、0.3小時、至少0.9小時、至少1.4小時或至少1.8小時之持續時間。基材之表面可與摻雜劑溶液接觸不超過約3.6小時、不超過約3.1小時、不超過約2.5小時或不超過約2.2小時之持續時間。基材之表面可與摻雜劑溶液接觸約0.4小時至約3.0小時範圍內之持續時間。在另一說明性實施例中，基材之表面可與摻雜劑溶液接觸約0.7小時至約2小時範圍內之持續時間。
基材之表面可在至少30℃、至少55℃、至少80℃或至少105℃之溫度下與摻雜劑溶液接觸。在其他實施例中，基材之表面可在不高於約175℃、不高於約155℃、不高於約135℃或不高於約120℃之溫度下與摻雜劑溶液接觸。基材之表面可在約85℃至約140℃範圍內或約100℃至約125℃範圍內之溫度下與摻雜劑溶液接觸。
必要時，基材可在與摻雜劑溶液接觸之後加以沖洗。基材可用與摻雜劑溶液中所用之溶劑相同類型之新鮮饋料沖洗，或甚至藉由再使用摻雜劑溶液中所採用之溶劑來沖洗。舉例而言，當四乙二醇二甲醚用於製備102之溶液時，可用四乙二醇二甲醚沖洗基材。在另一說明性實例中，當乙腈用於製備102之溶液時，可用乙腈沖洗基材。在另一說明性實例中，當THF用於製備102之溶液時，可用THF沖洗基材。在另一說明性實例中，當n-甲基吡咯啶酮(NMP)用於製備102之溶液時，可用NMP沖洗基材。在某些情況下，基材在用摻雜劑溶液中所含有之溶劑沖洗之後可經歷另一次沖洗。必要時，基材可經歷使用低沸點溶劑之另一次沖洗。低沸點溶劑之一個實例可為異丙醇。在另一說明性實例中，基材可用水沖洗。在某些情況下，基材亦可經歷一或多個乾燥操作。在一種情況下，基材可在與摻雜劑溶液接觸之後加以乾燥。在另一種情況下，基材可在用摻雜劑溶液之溶劑沖洗之後加以乾燥。在另一種情形中，用低沸點溶劑沖洗基材可為用以乾燥基材之製程的一部分。在一些情況下，在對基材表面進行改質之後及使基材與摻雜劑溶液接觸之前，基材可能不經歷沖洗。
沖洗可包括使基材與經加熱之溶劑(諸如摻雜劑溶液中所含有之溶劑)接觸。溶劑之溫度可為室溫(諸如在約15℃至約25℃之範圍內)至能夠在指定持續時間內引發摻雜劑溶液與基材之間的反應的最低溫度。在一些情況下，可在使基材之表面與表面改質溶液接觸之後或在基材已與摻雜劑溶液接觸之後將經加熱之溶劑塗覆至基材上。在使基 材與經加熱之溶劑接觸之後，可用水或低沸點有機溶劑沖洗基材。
沖洗基材可包括使基材與溶劑接觸及提供音波能至液體中。在一些情況下，音波能可為超音波或超高頻音波。可向溶劑提供音波能持續至少10秒、至少30秒、至少2分鐘或至少5分鐘之持續時間。可連續或以脈衝方式提供音波能，且頻率可為固定、掃頻或其任何組合。必要時，向其提供音波能之溶劑可為存在於摻雜劑溶液中之溶劑、另一種有機溶劑(諸如低沸點有機溶劑)或去離子水。
可重複關於操作106所述之製程。舉例說明，在基材與摻雜劑溶液接觸之後，基材可經歷用以使基材與摻雜劑溶液接觸之另一製程。在一些情形中，在每次基材與摻雜劑溶液接觸時可沖洗基材，而在其他情況下，在至少一次將摻雜劑溶液塗覆至基材上之後可不沖洗基材。因此，可添加多層之於摻雜劑溶液中之含砷化合物至基材之表面。在一些情況下，使基材與摻雜劑溶液接觸之後續操作的持續時間及溫度可類似於使基材與摻雜劑溶液接觸之先前操作的持續時間及溫度。在其他情況下，旨在使基材與摻雜劑溶液接觸之後續操作的持續時間及溫度可不同於使基材與摻雜劑溶液接觸之先前操作的持續時間及溫度。因此，可針對相應摻雜劑層使用一種以上摻雜劑溶液。
在108中，方法100包括添加摻雜劑至基材之主體中。在一些情況下，可經由擴散將摻雜劑添加至基材之主體中。在特定情況下，鍵結至基材表面之含砷化合物中所含有之砷原子可在適合條件下自基材之表面擴散至基材之主體中。在一些情況下，鍵結至基材表面之含砷化合物可為有機砷化合物。在其他情形中，鍵結至基材表面之含砷化合物可為無機的。在一種特定情況下，鍵結至基材表面處之原子的有機砷化合物之有機官能基可與痕量水反應，以使有機官能基裂解且產生無機含砷化合物。舉例而言，當參(二甲基胺基)胂(TDMA)鍵結至基材表面處之矽烷醇基時，痕量水可與TDMA之二甲基胺基反應以移 除此等有機官能基。砷原子擴散至基材之主體中可置換基材主體之晶格結構內的矽原子、鍺原子或兩者。
砷原子可擴散至關於基材表面之特定深度。在一個實例中，砷原子可擴散至基材之主體中，以使得在距基材表面不大於約20nm、距基材表面不大於約10nm、距基材表面不大於約7nm或距基材表面不大於約4nm之深度處達到摻雜劑之峰值濃度。另外，基材中摻雜劑之分佈可使得在距基材中峰值摻雜劑濃度之位置20nm之距離處、在距基材中峰值摻雜劑濃度之位置10nm之距離處、在距基材中峰值摻雜劑濃度之位置7nm之距離處或在距基材中峰值摻雜劑濃度之位置5nm之距離處在矽中實質上不存在摻雜劑。砷原子可擴散至基材之主體中，以使得在約0.5nm至約9nm範圍內之深度處達到砷之峰值濃度的位置，且在距峰值砷濃度之位置約3nm至約10nm之深度處實質上不存在砷。砷原子可擴散至基材之主體中達至約1nm至約5nm範圍內之深度。
添加摻雜劑至基材之主體中可包括退火製程。在一些情況下，退火製程可在惰性氣體(諸如氮氣或氬氣)環境中進行。退火製程之持續時間可為至少10毫秒、至少0.5秒、至少4秒、至少20秒、至少30秒或至少45秒。退火製程之持續時間可不超過135秒、不超過100秒、不超過75秒或不超過50秒。退火製程之持續時間可在約10秒至約90秒之範圍內，在約25秒至約75秒之範圍內，或在約30秒至約60秒之範圍內，或在約10毫秒至約700毫秒之範圍內。
退火製程可在至少600℃、至少750℃、至少900℃或至少1000℃之溫度下進行。退火製程可在不高於約1200℃、不高於約1125℃或不高於約1050℃之溫度下進行。退火製程可在約800℃至約1150℃範圍內或約900℃至約1050℃範圍內之溫度下進行。
在退火操作之前，可將視情況選用之罩蓋層施加至基材之表面 上。罩蓋層可覆蓋於鍵結至基材之原子的含砷化合物上。罩蓋層可含有SiO2。罩蓋層可含有使用電漿增強之正矽酸四乙酯方法形成之氧化矽。罩蓋層可含有用液體旋塗介電材料形成之氧化矽。罩蓋層之厚度可為至少10nm、至少25nm或至少40nm。在其他情形中，罩蓋層之厚度可不大於約100nm、不大於約80nm或不大於約60nm。罩蓋層之厚度可在約15nm至約55nm之範圍內或在約25nm至約45nm之範圍內。基材退火之後，可移除罩蓋層。舉例而言，可藉由使罩蓋層與稀氫氟酸溶液接觸來移除罩蓋層。
雖然方法100包括關於區塊102-108所述之操作，但在一些情況下，方法100可包括其他操作。舉例說明，一旦摻雜劑已添加至基材中，即可進行一或多個其他操作以形成含有由摻雜基材形成之超淺接面的半導體裝置。另作說明，基材可與阻斷基材表面處之一些矽原子與含砷化合物形成鍵之材料接觸。在一種特定情況下，阻斷化合物可含有與含砷化合物上所存在之彼等部分類似的反應性部分，但阻斷化合物不含有摻雜劑原子本身。
在其他情況下，方法100可包括較少操作。舉例而言，可自方法100中去除關於104所述之操作，且可在未首先對基材表面進行改質之情況下使基材與摻雜劑溶液接觸。另外，應注意，關於方法100所述之基材表面之部分可含有基材之暴露原子，諸如暴露矽原子及/或暴露鍺原子，而基材表面之其他部分可經特定材料(諸如光阻劑)覆蓋。此外，描述方法100之操作的順序不欲理解為限制性的，且許多所述操作可依任何順序及/或平行組合以實施方法100。摻雜劑溶液可能含有或可能不含溶劑。
圖2說明可經歷本文所述之製程之一或多個實施例的表面具有矽原子之基材200。基材200之表面處之矽原子可能尚未經歷如本文所述之用以對基材200之表面進行改質的任何製程。基材200說明當暴露於 空氣環境時基材200之表面處之矽原子的末端鍵結。雖然圖2中未說明，但基材200之表面處之矽原子可彼此鍵結、鍵結至基材之其他原子或其組合。
圖3說明已經歷本文所述之製程之一或多個實施例的表面具有矽原子之基材300。基材300可說明在經歷如本文所述之表面改質製程(諸如氫封端製程或矽烷醇形成製程)之後基材表面處之矽原子的末端鍵結。
圖4說明已經歷本文所述之製程之一或多個實施例的表面具有矽原子之基材400之另一實施例。在圖4之說明性實施例中，基材400之表面處之一部分矽原子鍵結至氫原子，而基材400之表面處之許多其他原子未氫化。基材400之表面處之原子的部分氫化可歸因於圖3之經氫化基材300暴露於空氣環境。在另一實施例中，基材400之表面處之原子的部分氫化可歸因於在氫封端製程期間基材400之表面處之原子的不完全反應。在另一實施例中，部分氫化可為使氫封端之表面暴露於氧化性液體之結果。在另一實施例中，部分氫化可為在氫封端溶液中存在溶解氧之結果。在另一實施例中，部分氫化可為使氫封端之表面暴露於含有溶解氧之去離子水之結果。任何或所有上述步驟之組合亦可能形成部分氫化。
圖5說明表面處之矽原子鍵結至含砷化合物(在圖5中以「As」展示)之基材500的一個實施例。基材表面處之矽原子可直接鍵結至含砷化合物之As原子。在另一實施例中，基材表面處之矽原子可鍵結至含砷化合物中除含砷化合物之As原子以外之原子。在一個特定實施例中，基材500可諸如經由關於圖1之操作106所述之製程而與本文所述之一或多種摻雜劑溶液接觸。
圖6說明表面處之矽原子鍵結至多層含砷化合物(在圖6中以「As」展示)之基材600的一個實施例。在一個特定實施例中，基材600 可表示在經歷使基材500與本文所述之一或多種摻雜劑溶液接觸之另一製程之後的圖5之基材500。
圖7說明表面處之矽原子鍵結至阻斷分子(在圖7中以「B」展示)之基材700的一個實施例。在一些情況下，為控制基材700中摻雜劑之濃度，基材，諸如圖2之基材200、圖3之基材300或圖4之基材400，可經歷一或多個製程以使阻斷分子與基材表面處之一部分矽原子鍵結。在本文所述之製程條件下，阻斷分子可能不與本文所述之一或多種含砷化合物形成鍵。在一個特定實施例中，阻斷化合物可含有與含砷化合物上所存在之彼等部分類似的反應性部分，但不含有摻雜劑原子本身。阻斷分子之一些實例包括α烯烴、末端炔烴、羧酸酯、醯基鹵、異氰酸酯或其組合。
圖8說明表面處之矽原子鍵結至鍵聯部分(在圖8中以「L」展示)之基材800的一個實施例。藉由使基材經歷關於圖1中之操作104所述之一或多個製程以處理基材表面從而產生基材之經改質表面，可使鍵聯部分鍵結至基材(諸如圖2之基材200、圖3之基材300或圖4之基材400)表面處之矽原子。
圖9說明表面處之矽原子鍵結至鍵聯部分(在圖9中以「L」展示)且含砷化合物(在圖9中以「As」展示)鍵結至該鍵聯部分之基材900的一個實施例。含砷化合物可藉由本文中關於圖1之操作106所述之製程之一而鍵結至鍵聯部分。
根據本文中之實施例形成之基材可具有某些優於目前先進技術之優點。詳言之，與藉由習知方法(諸如離子植入)提供之分佈相比，根據本文所述之實施例形成之基材的摻雜劑原子可具有較均勻分佈。另外，可藉由使用鍵結至基材表面之原子的阻斷分子或藉由使用鍵結至基材表面之原子的多層含砷化合物來控制基材中摻雜劑之濃度。此外，可控制摻雜劑原子擴散之深度以使得可形成具有小於14nm之超 淺接面之半導體裝置。在一些情況下，由於在退火製程之前對基材之損壞減少，此可限制當利用諸如離子植入或嵌入法之習知摻雜技術時常常存在的瞬時增強擴散，故可形成超淺接面。
雖然已以特定針對結構特徵及/或方法動作之語言描述標的物，但應瞭解，隨附申請專利範圍中所定義之標的物未必限於所描述之特定特徵或動作。相反地，以實施申請專利範圍之例示性形式揭示該等特定特徵及動作。
將在以下實例中進一步描述本文所述之概念，該等實例並不限制申請專利範圍中所述之揭示內容的範疇。
實例 實例1
將約3.047g(22mmol)二甲次胂酸及約2.32g(22mmol)二乙醇胺懸浮於約60mL甲苯中，且在氮氣氛圍下在使用迪恩-斯塔克(Dean-Stark)設備共沸移除水之情況下加熱至回流，持續約16小時，屆時形成具有以下化學式之物質組合物：
冷卻至約18-25℃後，在真空中移除甲苯，產生含有該物質組合物之物質。該物質呈紅色油狀且1H NMR分析顯示該物質具有殘餘雜質，諸如甲苯及二乙醇胺。
實例2
在配備有10mL迪恩-斯塔克捕集器、氮氣鼓泡器及磁性攪拌器之100mL圓底燒瓶中，將約2.875g二甲次胂酸及約2.77g亞胺基二乙酸懸浮於60mL甲苯中，屆時形成具有以下化學式之物質組合物：
在回流下經由油浴加熱混合物約18小時，同時共沸移除約0.7mL-約0.8mL水。冷卻至室溫後，在真空中移除甲苯，形成呈無色結晶固體狀之物質。1H NMR(dmso d6)分析指示以近定量產率形成物質組合物，且分離出4.916g。
實例3
將約1.741g烯丙基胂酸及約2.479g頻哪醇懸浮於約60mL甲苯中，且在回流下在共沸移除水之情況下加熱隔夜，屆時形成具有以下化學式之物質組合物：
重力過濾少量懸浮液，且在真空中自濾液中移除甲苯，產生約3.6g呈無色油狀之物質。
實例4
將約6.1g(4-羥基-3-硝基苯基)胂酸及約6.13g 3-(烯丙氧基)丙-1,2-二醇懸浮於約60mL甲苯中，且在共沸移除水之情況下加熱至回流，持續約16小時，屆時形成具有以下化學式之物質組合物：
冷卻後，在真空中移除甲苯，得到約11g含有該物質組合物之 物質。該物質呈黃色油狀。
實例5
在使用迪恩-斯塔克捕集器移除水之情況下使約4.36g 4-羥基苯基胂酸及約4.73g頻哪醇在約80mL甲苯中一起回流約16小時，屆時形成具有以下化學式之物質組合物：
在真空中移除甲苯，產生約7.47g淺黃色結晶固體。
實例6
在約5mL二甲基甲醯胺中用約0.39g碳酸鉀及約1mL丙烯基溴處理約0.52g來自實例5之苯酚-4-胂酸之雙頻哪醇加合物且進行短暫渦旋，屆時形成具有以下化學式之物質組合物：
使混合物在約18℃至約25℃下靜置約一週。接著添加約3-5mL冰醋酸至混合物中，其中HOAc中含數滴33% HBr。添加水以沈澱呈無色針狀之產物。過濾針狀物且用少量乙醇水溶液洗滌。在空氣中於吸濾器上乾燥約16小時後，產量為約0.40g。
實例7
由磁性攪拌器將約2.70g(6.74mmol)實例5之苯酚-4-胂酸之雙頻哪醇加合物、約1.66g(12.01mmol)碳酸鉀及約0.725mL(7.66mmol)溴乙酸甲酯於約10.5mL無水二甲基甲醯胺中一起攪拌隔夜，屆時形成具有以下化學式之物質組合物：
用約20mL冰醋酸稀釋異質混合物，且用含數滴33% HBr之HOAc處理。添加約80mL水且短暫攪拌混合物。藉由真空過濾移出所得無色沈澱物，且用水/乙醇混合物洗滌，在乾燥後得到1.95g含有該物質組合物之物質。
實例8
在N2下在使用迪恩/斯塔克捕集器共沸移除水之情況下使約3.32g烯丙基胂酸及約4.16g羥基異丁酸於約60mL甲苯中回流隔夜，屆時形成具有以下化學式之物質組合物：
移除溶劑後，分離出呈約5.55g無色晶體之產物。將來自原始燒瓶之剩餘物再溶解且在較小容器中蒸發之後回收另一份250mg。
實例9
將約4.05g(18.66mmol)對胺基苯胂酸於約40mL絕對乙醇中製漿且添加約4.45g(22.41mmol)固態甲基對酞醯氯至混合物中，屆時形成具有以下化學式之物質組合物：
在室溫下攪拌混合物，其中在添加/溶解酸氯化物時可能發生極其溫和之放熱反應。在約5分鐘內完全溶解後，逐滴添加約1-3mL水且產物以無色粉末狀沈澱。藉由抽吸過濾移除沈澱物且在過濾器上乾 燥約16小時，得到約3.96g產物。回收另外兩批約0.9g及約1.1g之產物。1H NMR分析指示另外的批次具有少量對胺基苯胂酸污染物。
實例10
將約3g苯基胂酸及約2.79g 2-胺基-2-甲基丙-1-醇懸浮於約60mL甲苯中，且在共沸移除水之情況下加熱至回流，持續約16小時，屆時形成具有以下化學式之物質組合物：
冷卻後，在真空中移除甲苯，產生約4.83g呈無色但略帶黏性之結晶固體狀的所要加合物。在室溫下將該固體於約60mL己烷中再製漿，接著藉由在過濾器上用每次洗滌約20mL之己烷洗滌三次而在粗玻璃料上進行抽吸過濾。乾燥後，分離出呈約4.03g無色晶體狀之所要化合物。
實例11
將約1.707g烯丙基胂酸及約1.93g 2-胺基-2-甲基-1-丙醇懸浮於約60mL甲苯中，且在回流下於氮氣下在共沸移除水之情況下加熱約16小時，屆時形成具有以下化學式之物質組合物：
冷卻後，在真空中移除甲苯，產生約3g半固體灰白色殘餘物。使殘餘物在約60mL己烷中短暫沸騰，且冷卻至約18-25℃後，形成接近無色之針狀物，藉由抽吸過濾收集且用己烷洗滌，得到約1.15g產物。
實例12
在室溫下，將約0.5g(0.445mL，2.414mmol，1.1當量)參(二甲基胺基)胂(TDMA)添加至25mL圓底燒瓶中之約10mL無水己烷中，接著逐滴添加約0.29g(0.27mL，2.19mmol，1.0當量)3-(烯丙氧基)丙-1,2-二醇至系統中，屆時形成具有以下化學式之物質組合物：
在氮氣下加熱混合物至回流，持續約1小時，接著冷卻至室溫。在真空中移除溶劑，得到呈油狀之粗4-((烯丙氧基)甲基)-N,N-二甲基1,3,2-二氧砷雜環戊(dioxarsolan)-2-胺。
實例13
將約0.47g(4.5mmol，1.0當量)2,2-二甲基丙-1,3-二醇添加至約15mL己烷中，接著逐滴添加約1.04g(0.92mL，5.0mmol，1.1當量參(二甲基胺基)胂(TDMA)至燒瓶中，屆時形成具有以下化學式之物質組合物：
在氮氣下加熱混合物至回流，持續約1.5小時，接著冷卻至室溫。在真空中移除溶劑，得到呈油狀之粗N,N,5,5-四甲基-1,3,2-二氧砷雜環己(dioxarsinan)-2-胺。
500‧‧‧基材

Claims (20)

  1. 一種方法，其包含：製備含有摻雜劑及溶劑之溶液，該摻雜劑含有砷；及使基材與該溶液接觸，其中該溶液之閃點至少約等於或大於能夠在不超過2.5小時之持續時間內使得該基材之至少一部分原子與該溶液之含砷化合物之間連接的最低溫度。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包含處理該基材之表面，以產生該基材之經改質表面。
  3. 如請求項2之方法，其中該基材之該經改質表面所含有之在該表面處之複數個矽原子中之至少一部分鍵結至氫原子。
  4. 如請求項2之方法，其中該基材之該經改質表面所含有之在該表面處之複數個矽原子中之至少一部分鍵結至各別鍵聯部分。
  5. 如請求項1之方法，其中該含砷化合物包括有機砷化合物，且使該基材與該溶液接觸包括使該有機砷化合物共價鍵結至該基材之表面處之複數個矽原子中之至少一部分。
  6. 如請求項4之方法，其中該含砷化合物包括有機砷化合物，且使該基材與該溶液接觸包括使該有機砷化合物共價鍵結至該等各別鍵聯部分中之至少一部分。
  7. 如請求項1之方法，其進一步包含添加該摻雜劑至該基材中。
  8. 如請求項7之方法，其中添加該摻雜劑至該基材中包括使該基材退火。
  9. 如請求項1之方法，其中該基材含有矽、鍺或其組合。
  10. 一種溶液，其包含：溶劑；及含砷化合物； 其中該溶液之閃點至少約等於能夠在不超過2.5小時之持續時間內引發該溶液與矽之間的反應的最低溫度。
  11. 如請求項10之溶液，其中該溶劑包括4-羥基丁酸、二醇醚(例如二乙二醇二丁醚、四乙二醇二甲醚(tetraglyme))、4-甲醯基嗎啉、苯乙酸、C9醇、C10醇、3-壬酮、苯丙醚、二甲亞碸(DMSO)、環辛酮、糠基丙酮、異佛爾酮、二己醚、2-壬酮、苯丙醚、己苯、均三甲苯、N-甲基吡咯啶酮(NMP)、烷醇胺、乙腈、甲苯、二噁烷、四氫呋喃(THF)或其組合。
  12. 如請求項10之溶液，其中該溶液之該閃點係在約50℃至約115℃之範圍內。
  13. 如請求項10之溶液，其中該溶液包含在該溶液之總重量之約2重量%至約11重量%範圍內之該含砷化合物。
  14. 一種基材，其包含：具有複數個矽原子之表面；及共價鍵結至該複數個矽原子中之至少一部分的含砷化合物。
  15. 如請求項14之基材，其中該基材包含共價鍵結至該複數個矽原子中之至少一部分的一或多種含砷化合物之複數個層。
  16. 一種物質組合物，其包含： 或 或 或 或 或 或 或 或 或 或 或 或 其中，R1及R2各自獨立地包括烴基、經取代之烴基、或矽烷基；R1與R2共同形成橋連基團；E1、E2及E3各自獨立地包括N、O或S原子；G1包括鍵聯E1、E2及E3之基團；且G1包括烴基、經 取代之烴基、或矽烷基；或 其中R3包括烴基、經取代之烴基、或矽烷基；E4、E5、E6及E7各自獨立地包括O、S或N；G2及G3分別為包含E4及E5、以及E6及E7之部分的殘基；G2及G3包括烴基、經取代之烴基、或矽烷基；其中R3、G2及G3中之至少一者所具有之該(該等)部分係選自由以下組成之群：末端不飽和烴基；羧酸酯基、活化酯基、胂酸；共軛於至少一個酮之烯烴、共軛於至少一個醛基之烯烴、共軛於至少一個氰基之烯烴、共軛於至少一個硝基之烯烴、共軛於至少一個磺醯基之烯烴、共軛於至少一個羧酸酯基之烯烴、共軛於至少一個活化酯基之烯烴及共軛於至少一個胂酸基之烯烴；或 其中R4及R5各自獨立地包括氫、烴基、經取代之烴基、或矽烷基，其中E8及E9各自獨立地表示O、S或N，其中G4為鍵聯E8與E9之基團，且G4包括烴基、經取代之烴基、矽烷基、烯基或炔基，且其中R4、R5及G4中之至少一者所具有之一或多個部分係選自由以下組成之群：末端不飽和烴基；羧酸酯基、活化酯基、胂酸；共軛於至少一個酮之烯烴、共軛於至少一個醛基之 烯烴、共軛於至少一個氰基之烯烴、共軛於至少一個硝基之烯烴、共軛於至少一個磺醯基之烯烴、共軛於至少一個羧酸酯基之烯烴、共軛於至少一個活化酯基之烯烴及共軛於至少一個胂酸基之烯烴。
  17. 如請求項16之物質組合物，其中E1、E2、E3或其組合包含N，且N進一步經氫、烴基、經取代之烴基、或矽烷基取代。
  18. 如請求項16之物質組合物，其中E4、E5、E6、E7或其組合包括N，且N進一步經氫、烴基、經取代之烴基、或矽烷基取代。
  19. 如請求項16之物質組合物，其中E8、E9或其組合包含N，且N進一步經氫、烴基、經取代之烴基、或矽烷基取代。
  20. 如請求項1之方法，其中該含砷化合物包括如請求項16至19之物質組合物中之至少一者。
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