[发明专利]用于离子注入的含锑材料

说明书

本发明提供了一种用于使用含锑掺杂剂材料的新型方法、组合物以及系统。作为离子注入工艺的一部分，选择具有足够蒸气压的组合物，以使该组合物流入电弧室。含锑材料由含非碳的化学式表示，从而减少或消除将碳基沉积物引入离子室中。组合物在稳定条件下储存在储存和输送器皿中，该储存和输送器皿包括不含痕量的水分的无水环境。

技术领域

本发明涉及一种用于离子注入的新型含锑材料，以及用于离子注入工艺的材料的储存和输送的合适条件。

背景技术

离子注入是半导体/微电子制造中的关键工艺。离子注入工艺通常用于集成电路制造中，以将掺杂剂杂质引入半导体晶圆中。一般来讲，关于半导体应用，离子注入涉及将离子从掺杂剂气体(通常也称为掺杂剂杂质)引入半导体晶圆中，以便以所需的方式改变晶圆的物理特性、化学特性和/或电气特性。将所需的掺杂剂杂质以痕量引入半导体晶圆中，以便在晶圆的表面的所需的深度处形成掺杂区域。选择掺杂剂杂质使其与半导体晶圆结合以产生电力载波，并且从而改变半导体晶圆的电传导率。引入晶圆中的掺杂剂杂质的浓度或剂量决定掺杂区域的电传导率。这样，产生若干杂质区域以形成晶体管结构、隔离结构和其他电子结构，这些结构共同用作半导体器件。

离子源用于从源掺杂剂气体生成离子物质的离子束。离子源是离子注入系统的关键部件，该离子源用于电离掺杂剂气体以产生要在注入工艺期间注入的某些掺杂剂离子。离子源室包括阴极，诸如由钨(W)或钨合金制成的灯丝，该阴极被加热到其热离子生成温度以生成电子。电子朝向电弧室壁加速并与电弧室中的掺杂剂源气体分子碰撞，以生成等离子体。等离子体包括解离的离子、自由基和中性原子以及掺杂剂气体物质的分子。从电弧室提取离子物质，并且然后基于质量将该离子物质与其他离子物质分离。只有基于特定质荷比的束中的离子才能穿过过滤器。所选择的质量的离子含有所需的离子物质，然后将这些离子物质导向目标衬底并以所需的深度和剂量注入目标衬底中。

目前的半导体器件技术利用特定量的各种掺杂剂物质来产生p型半导体和n型半导体，这两种半导体都被认为是用于制造晶体管和二极管电子器件的构件。p型掺杂剂和n型掺杂剂的差异主要与引入半导体晶格中的电荷携带物质有关。p型掺杂剂用于通过在价带中产生电子缺陷而在半导体材料中生成电子“空穴”，而n型掺杂剂用于在半导体材料中生成自由电子。锑(Sb)是当今电子器件所需的常用掺杂剂物质的示例。Sb是具有许多期望的用途的n型掺杂剂，其在半导体工业中引起持续关注。例如，锑化铟是一种用作红外检测器的窄能带隙III-V半导体。锑还用于形成鳍式FET器件中的超浅p-n结；MOSFET中沟道的阈值电压调整；pMOS器件中穿通止晕注入物；和锗n-MOSFET中的源极-漏极区域。

目前，Sb的固体源用作掺杂剂材料。元素Sb金属可以通过将该元素Sb金属放置在灯丝附近来用于离子注入。在离子注入期间，灯丝的温度足够高，使得辐射加热导致Sb蒸发并与电子碰撞，以产生含Sb离子用于掺杂。然而，该方法会导致Sb沉积在室壁上或在灯丝上，从而缩短灯丝寿命。Sb的固体化合物也用作掺杂剂源，诸如SbF₃、SbCl₃和Sb₂O₃，但是这些化合物需要加热到160℃以上才能生成足够量的离子注入所需的蒸气。另外，通常将系统中的所有流动管线加热以防止Sb的固体源在到达电弧室之前发生再冷凝。

考虑到Sb的固体源用于注入含Sb离子存在操作挑战，已经设想了Sb的气体源。具体地讲，已经提出了SbH₃和SbD₃作为Sb的气态源，但是这些化合物不稳定并且在室温下分解。

目前，暂时没有可用于离子注入的可用Sb掺杂剂源。对可用于传统离子注入系统的可靠的Sb掺杂剂源的需求尚未得到满足。

发明内容

本发明可包括各种组合形式的以下任一方面，并且还可包括下文在书面描述或在附图中描述的任何其他方面。