[发明专利]B2F4制造方法

说明书

相关申请的引用

根据35USC119的规定，在此要求提交于2011年10月10日的美国临时专利申请第61/545,546的权益。美国临时专利申请第61/545,546号的公开内容特此全部引入本文以供参考，用于所有目的。

技术领域

本公开涉及一种用于由固体反应物材料制备化合物或中间体的反应系统和方法。在一个特定方面，本公开涉及这种类型的反应系统和方法，用于制备作为基板中硼的离子注入的前体的含硼前体化合物。

背景技术

离子注入被广泛用在微电子器件产品的制造和其他工业应用中。在离子注入工艺中，化学物质通过高能离子注入到基板上而沉积在基板上。为减少所需的离子，需要前体易受离子化影响产生离子化介质，该离子化介质可包括各种前体片段、正离子、负离子，和重组离子和非离子物质。通过提取、磁性过滤、加速/减速、分析器磁体加工、校准、扫描和磁力校正处理该离子化介质，以产生撞击在基板上的所需类型离子的最终离子束。

广泛地不同类型的前体用于相应地形成不同的注入材料和器件。说明性的前体包括氩、氧、氢，和掺杂元素，如砷、磷、锗、硼、硅等的氢化物和卤化物。特别地，硼是一种非常广泛使用的掺杂元素，并且在最近几年，注意力一直集中在提高现有硼前体的效率和利用率，和开发新产品上。

在许多整合电路的制造中，一个主要步骤涉及硼注入到硅晶片上。因为元素硼甚至在高温下也表现出非常低的蒸汽压，利用挥发性含硼前体化合物是必要的。目前，三氟化硼(BF₃)被广泛地用作前体用于硼注入。 在2007年，用于离子注入的BF₃的世界范围内的消费量估计大约是～3000kg，而且这个量在持续增长。

尽管它具有广泛应用，BF₃确实有缺点。BF₃分子很难离子化，且流入到传统离子发生器的离子源室的所有BF₃，只有约15％可以被分裂。其余部分被丢弃。进一步，只有约30％的电离的BF₃转换成可用于注入的B⁺离子。这导致低B⁺束电流，严重地限制了注入过程产量(处理量，通量，throughput)。

可以通过改变工艺参数实现B⁺束电流的一些增加，如通过提高提取电流，和通过增加BF₃流速。然而，这些措施导致了离子源的寿命降低，反过来，高压电弧导致刀具不稳定、真空差和离子束能量污染。

由于在这种行业利用较低注入能量的一般趋势，近年来，在BF₃使用中，与低B⁺束电流相关的产量限制，在半导体制造行业中变得越来越重要。在较低的注入能量，由于空间电荷，B⁺束经历更大的吹灭效应(blow-out effect)。

用于可替代硼前体的高容量制造能力是可靠的且具有成本效益特性，因此，为半导体制造领域以及采用硼掺杂的其他离子注入应用中提供了重大贡献。

发明内容

本公开涉及一种用于制造硼前体，如B₂F₄的反应器系统和方法。

在一个方面中，本公开涉及一种反应器系统，包括：反应区，用于在有效形成中间物质的温度和压力条件下使气态试剂与固体材料接触；开口，用于允许气态试剂的未反应部分和中间物质离开反应区进入冷凝区；以及围绕开口的密封件，该密封件将反应区密封连接到冷凝区。

在另一个方面，本公开涉及一种反应器系统，包括：反应区，用于在有效形成中间物质的温度和压力条件下使BF₃气体与含硼固体接触；开口，用于允许BF₃气体的未反应部分和中间物质离开反应区进入冷凝区，该冷凝区用于实现中间物质和BF₃气体的未反应部分之间的反应，以形成包含B₂F₄的反应产物；回收区，用于回收反应产物和未反应的BF₃气体；以及再循环区，用于将回收的未反应的BF₃气体再循环到反应区。