用于离子注入系统的含锡掺杂剂组合物、系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了用于使用某些锡化合物作为掺杂剂源进行离子注入的新型方法和系统。基于一个或多个特定属性来选择合适的含锡掺杂剂源材料。其中一些属性包括室温下的稳定性；从其源供应装置递送到离子室的足够的蒸气压，以及产生用于离子注入的合适的束电流以实现所需的注入Sn剂量的能力。所述掺杂剂源优选地从在亚大气压条件下致动的源供应装置递送，以提高操作期间的安全性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于离子注入系统的含锡掺杂剂组合物、系统和方法
本专利技术涉及用于离子注入系统的新型锡掺杂剂组合物、递送系统和方法。
技术介绍
离子注入用于制造基于半导体的设备，诸如发光二极管(LED)、太阳能电池和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。离子注入用于引入掺杂剂以改变半导体的电性质或物理性质。在传统的离子注入系统中，通常被称为掺杂剂源的气态物质被引入离子源的电弧室中。离子源室包括被加热至其热离子生成温度以生成电子的阴极。电子朝向电弧室壁加速，并且与存在于电弧室中的掺杂剂源气体分子碰撞以生成等离子体。等离子体包括离解的离子、自由基和中性原子以及掺杂剂气体物质的分子。将离子从电弧室中提取出来，然后分离以选择所需的离子物质，该离子物质随后被引导至目标基底。锡(Sn)被公认为是具有多种用途的掺杂剂。例如，锡(Sn)已成为锗(Ge)中的合适掺杂剂，用于在Ge中产生应变并改善通过晶体管中的Ge的电子和空穴的流动。另外，还探讨了Sn作为用于III-V半导体设备的活性掺杂剂物质。Sn已用于半导体设备。Sn可以以各种方式起作用，包括作为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)中的栅极氧化物和栅电极金属；铜(Cu)中的掺杂剂互连以防止电迁移；以及作为硅(Si)中的固有吸气剂。通常使用物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)将Sn沉积在基底上。在PVD中，使用电子束在真空中加热Sn金属以加热Sn或含Sn化合物的坩埚。随着坩埚温度升高，坩埚中的Sn的蒸气压增加并且Sn蒸气沉积在基底上。CVD是一种类似的技术，不同之处在于掺杂剂源是挥发性Sn化合物，并且当沉积在基底中时会与基底反应。例如，Sn(CH3)4与CF3I或CF3Br化合物的混合物可以在高温下与O2共同沉积在加热的基底上以产生SnO2膜。也可以使用离子注入将Sn嵌入基底的表面中。在离子注入的一种方法中，将Sn金属紧靠原丝放置，并且原丝的温度足够高，使得辐射加热导致Sn蒸发并与电子碰撞以产生用于掺杂的Sn离子。然而，该方法会使得Sn沉积在室壁或原丝上，这会缩短原丝的使用寿命。目前，暂时没有可用于离子注入的可用Sn掺杂剂源。出于这些原因，对于可用于传统的离子注入系统的Sn掺杂剂源存在尚未满足的需求。
技术实现思路
本专利技术部分涉及某些锡掺杂剂源，该锡掺杂剂源在室温下稳定，具有足够的蒸气压并且能够产生用于离子注入的足够的束电流。优选地，在亚大气压条件下递送掺杂剂源以提高锡离子注入期间的安全性和可靠性。在第一方面，一种使用含Sn掺杂剂材料进行离子注入过程的方法，所述方法包括以下步骤：将含Sn掺杂剂源储存在储存及递送容器中；含Sn掺杂剂源的特征在于以下属性中的一个或多个属性：(i)储存和递送期间的稳定性；(ii)在室温(25℃)下大于或等于20托的蒸气压；(iii)生成能够掺杂大于1011原子/cm2的离子束；(iv)在室温下以液体形式自然存在；以及(v)包括Sn、H和卤素原子；从储存及递送容器中回收呈气相的含Sn掺杂剂源；使蒸发的含Sn掺杂剂源流动；以及将含Sn掺杂剂源蒸气引入离子源室。在第二方面，一种用于Sn掺杂剂气体组合物的源供应装置，其包括：含Sn掺杂剂源，其特征在于以下属性中的一个或多个属性：(i)储存和递送期间的稳定性；(ii)在室温(25℃)下大于或等于20托的蒸气压；(iii)生成能够掺杂大于1011原子/Cm2的离子束；(iv)在室温下以液体形式自然存在；以及(v)包括Sn、H和卤素原子；一种用于将含Sn掺杂剂源在设备的内部体积内保持在加压状态下的递送和储存设备，所述递送设备与排放流动路径流体连通，其中所述递送设备被致动以允许来自设备的内部体积的含Sn掺杂剂源的受控流响应于沿着排放流动路径实现的亚大气压条件。在第三方面，一种用于离子注入过程的含Sn掺杂剂组合物，其包括：含Sn掺杂剂气体源材料，该源的特征在于以下属性中的一个或多个属性：(i)储存和递送期间的稳定性；(ii)在室温(25℃)下大于或等于20托的蒸气压；(iii)生成能够掺杂大于1011原子/cm2的离子束；(iv)在室温下以液体形式自然存在；以及(v)包括Sn、H和卤素原子。附图说明根据本专利技术的优选实施方案的以下详细描述，并结合附图将更好地理解本专利技术的目标和优点，在附图中，类似的数字在整个说明书中指代相同的特征部，并且其中：图1是根据本专利技术原理的用于注入Sn的束线离子注入系统的示意图；图2是根据本专利技术原理的用于注入Sn的等离子体浸渍系统的示意图；图3a和图3b示出了根据本专利技术原理的用于Sn掺杂剂源的代表性储存及递送包装；图4a、图4b和图4c示出了储存及递送包装中的Sn掺杂剂源的单独状态；以及图5是根据本专利技术原理的含Sn掺杂剂源的表。具体实施方式“Sn掺杂剂气体组合物”、“Sn掺杂剂源”、“含Sn物质”以及“含Sn的掺杂剂源”在本文中可互换使用并且旨在具有与基于改进的Sn离子注入的某些标准进行选择的特定锡化合物和材料相同的含义。除非另外指明，否则所有百分比均基于体积。本公开涉及选择用于离子注入的合适的Sn掺杂剂源。本文以各种实施例并参考本专利技术的各个特征和方面来陈述本公开。本公开设想了被聚合以构成本专利技术的各种其他具体实施的一些或所有此类特征、方面和实施方案的各种排列和组合，以及它们的元素和部件，这些方面都在本公开的范围内。本公开因此可被指定成包括、包含或基本上包括这些具体特征、方面和实施例的任何此类组合和排列，或所选择的它们中的一个或多个。将在具体实施方案中通过与本文阐述的各种示例相关的特定特性、条件、结构进一步描述本公开的Sn组合物和化合物(在适用的情况下)。本公开的离子注入方法和储存/递送系统由于使用了此类Sn组合物和化合物而实现了与常规Sn源相关的改善的离子源性能。本专利技术认识到目前的Sn掺杂剂源具有许多缺点。例如，锡烷诸如SnH4和Sn2H6是可用作Sn掺杂剂源的熟知的含Sn气体化合物，但这些化合物不稳定，即使在25℃下也可以分解成Sn金属和H2气体。氟化物诸如SiF4和GeF4是目前用于Si和Ge离子注入的掺杂剂源气体，但Sn的类似物诸如SnF2和SnF4是熔点超过200℃的固体。本专利技术认识并理解到，当将此类常规材料用作离子注入的掺杂剂源时会产生问题，因为这些固体需要大量热量来生成离子注入所需的蒸气流量，并且系统中的所有流动管线必须被加热以防止掺杂剂的凝结。鉴于这些缺点，本公开在一方面涉及选择具有至少一个或多个以下属性的某些Sn掺杂剂源：(i)储存和递送期间的稳定性；(ii)在室温(25℃)下大于或等于20托的蒸气压；以及(iii)生成能够掺杂大于1011原子/cm2的离子束。除了这些属性中的一些或全部之外或作为替代，本公开在另一方面涉及具有至少一个或多个以下属性的Sn掺杂剂源：(i)储存和递送期间的化学稳定性；(ii)在室温下以液体形式自然存在；(iii)在离子注入系统中用于递送和处理的足够的蒸气压；(iv)可行的合成途径；以及(v)包括Sn、H和卤素原子。将结合图5讨论与这些方面相关的各种实施方案，图5列出了申请人所选择的用于离子注入的特定Sn掺杂剂源的表。所列出的每种物质具有大于或等于20托的蒸气压，并且在25℃时不分解。此类Sn掺杂剂源的一个实施方案涉及具有通式R本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用含Sn掺杂剂材料进行离子注入过程的方法，所述方法包括以下步骤：将含Sn掺杂剂源储存在储存及递送容器中；所述含Sn掺杂剂源的特征在于以下属性中的一个或多个属性：(i)储存和递送期间的稳定性；(ii)在室温(25℃)下大于或等于20托的蒸气压；(iii)生成能够掺杂大于1011原子/cm2的离子束；(iv)在室温下以液体形式自然存在；以及(v)包括Sn、H和卤素原子；从所述储存及递送容器中回收呈气相的所述含Sn掺杂剂源；使所述蒸发的含Sn掺杂剂源流动；以及将所述含Sn掺杂剂源蒸气引入离子源室。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.31 US 62/273642;2016.12.21 US 15/3863081.一种使用含Sn掺杂剂材料进行离子注入过程的方法，所述方法包括以下步骤：将含Sn掺杂剂源储存在储存及递送容器中；所述含Sn掺杂剂源的特征在于以下属性中的一个或多个属性：(i)储存和递送期间的稳定性；(ii)在室温(25℃)下大于或等于20托的蒸气压；(iii)生成能够掺杂大于1011原子/cm2的离子束；(iv)在室温下以液体形式自然存在；以及(v)包括Sn、H和卤素原子；从所述储存及递送容器中回收呈气相的所述含Sn掺杂剂源；使所述蒸发的含Sn掺杂剂源流动；以及将所述含Sn掺杂剂源蒸气引入离子源室。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述含Sn掺杂剂源具有代表性式RnSnX4-n，其中n＝0至4，R是包括碳(C)和/或氢(H)的官能团，并且X是选自由F、Cl、Br和I构成的组的卤素。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述含Sn掺杂剂源具有代表性式RnSnX4-n，其中n＝1至3，R是包括碳(C)和/或氢(H)的官能团，并且X是选自由F、Cl、Br和I构成的组的卤素。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述含Sn掺杂剂源具有代表性式RnSnX4-n，其中n＝0或4，R是包括碳(C)和/或氢(H)的官能团，并且X是选自由F、Cl、Br和I构成的组的卤素。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述含Sn掺杂剂源具有所述代表性式RnSn(CyXz)4-n，其中n＝1至3，X是选自由F、Cl、Br和I构成的组的卤素，并且R包括C和/或H原子，并且y和z的值根据所述C-C键而变化，使得所述CyXz基团中的每个原子具有价电子闭壳。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述含Sn掺杂剂源具有所述代表性式RnSn(CyXz)4-n，其中n＝0或4，X是选自由F、Cl、Br和I构成的组的卤素，并且R包括C和/或H原子，并且y和z的值根据所述C-C键而变化，使得所述CyXz基团中的每个原子具有价电子闭壳。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述含Sn掺杂剂源具有所述代表性式R4-y-zSn(OR’)yXz，其中z＝0至3，y＝1至4，X为卤素(X＝F、Cl、Br、I)，并且R和R′包含C和/或H原子的混合物。8.根据权利要求1所述的方法，还包括将稀释剂物质引入所述离子源室中。9.一种用于Sn掺杂剂气体组合物的源供应装置，包括：含Sn掺杂剂源，其特征在于以下属性中的一个或多个属性：(i)储存和递送期间的稳定性；(ii)在室温(25℃)下大于或等于20托的蒸气压；(iii)生成能够掺杂大于1011原子/cm2的离子束；(iv)在室温下以液体形式自然存在；以及(v)包括Sn、H和卤素原子；一种用于将所述含Sn掺杂剂源在所述设备的内部体积内保持在加压状态下的递送和储存设备，所述递送设备与排放流动路径流体连通，其中所述递送设备被致动以允许来自所述设备的所述内部体积的所述含Sn掺杂剂源的受控流响应于沿着所述排放流动路径实现的亚大气压条件。10.根据权利要求9所述的源供应装置，所述递送和储存设备包括吸附剂，所述含Sn掺杂剂源在储存期间在其上吸附在所述吸附剂上。11.根据权利要求9所述的源供应装置，所述递送和储存设备包括真空致动的止回阀。12.根据权利要求9所述的源供应装置，其中所述含Sn掺杂剂源以气相储存在所述递送和储存设备中。13.根据权利要求9所述的源供应装置，其中所述含Sn掺杂剂源以与气相平衡的液相储存在所述递送和储存设备中，其中所述含Sn掺杂剂源施加足够的蒸气压以允许从所述储存和递送设备流入可操作地连接到所述储存和递送设备的离子室中。14.一种用于离子注入过程的含Sn掺杂剂组合物，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·雷伊尼克尔，A·K·辛哈，郭琼，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US