[发明专利]基板中的硅注入及提供其硅前体组合物

说明书

相关申请的互相参引

根据35USC119，本申请要求以YingTang、JosephD.Sweeney、 TianniuChen、JamesJ.Mayer、RichardS.Ray、OlegByl、SharadN. Yedave和RobertKaim的名义于2013年8月16日提交的“基板中的硅注 入及提供其硅前体组合物”的美国临时专利申请61/866,918的优先权。美 国临时专利申请61/866,918的公开内容通过引用的方式全部纳入本说明 书中，用于所有目的。

技术领域

本发明涉及用于在基板中(例如，在微电子产品、太阳能电池、平板 显示器等的制造中)注入硅和/或硅离子的组合物、系统及方法。

现有技术的描述

在制造微电子器件或器件前体结构的过程中常会进行硅和/或硅离子 (本文中所用的“硅离子”包括硅离子本身，以及含硅的离子物质)的注入。 通常，通过使用离子源来生成硅离子，该离子源接收来自供应容器的用 于离子化的原料，所述供应容器位于气体箱或位于离子注入系统中的离 子源附近。

举例来说，在制造硅器件时，可采用硅注入以使结晶硅非晶化 (amorphize)或改变结晶硅的形态。可将硅注入晶体管结构中改变某些 区域的蚀刻速率，以改变所述区域在后续蚀刻步骤中的反应性。还可将 硅注入晶体管结构中以降低该晶体管的源区和漏区的接触电阻。在制造 GaAs器件时，硅还被用作供注入用的掺杂剂。

常用于Si+注入的原料为SiF₄。已经发现使用这种材料会缩短离子源 的使用寿命。不受任何理论的束缚，推测等离子体源中存在的氟原子和/ 或氟原子与硅原子的结合物会导致不希望的沉积物，该沉积物会导致该 离子源寿命缩短。氟可与注入机中存在的金属(例如，钨和钼)反应并 蚀刻电弧腔的部件，同时也导致钨或钼在电弧腔组件(例如，阴极、面 板等)以及电极和源外壳表面(包括高压套管、壁面等)上沉积。过多 的沉积可能造成各种问题，这些问题包括电弧狭缝晶须(arcslitwhisker)、 阴极增长或短缺、击穿(arcing)以及造成相应的源或射束问题而缩短寿 命的其他问题。

其他可用于Si+注入的原料为硅烷(SiH₄)。这种材料高度易燃，并 且由于安全原因可能不希望在离子注入中使用硅烷。

若可提供一种硅原料，其可避免与SiF₄相关的源寿命问题，且还可 避免与硅烷相关的安全问题，这将是本领域中的显著进步。

发明概要

本发明涉及用于在基板中注入硅和/或硅离子的组合物、系统和方法。

在一个方面中，本发明涉及一种在基板中注入硅和/或硅离子的方法， 其包括：从组合物生成硅或含硅离子，该组合物包含选自以下的硅前体：

(a)式SiR¹R²R³R⁴的甲硅烷，其中R¹、R²、R³和R⁴可各自独立地为： H；卤素(F、Cl、Br、I)；羟基；烷氧基；乙酰氧基；氨基；式C_nH_2n+1的烷基，其中n＝1-10，其任选地被羟基、烷氧基、乙酰氧基和/或氨基取 代；式C_nH_2n-1的环烷基、二环烷基和多环烷基，其中n＝1-10，该环烷 基任选地被羟基、烷氧基、乙酰氧基和/或氨基取代；包含C＝C键的式 C_nH_2n的烯基，其中n＝1-10，其任选地被羟基、烷氧基、乙酰氧基和/ 或氨基取代；芳基，其包含苯基和芳族部分；亚烷基，其包含式＝CH₂和 CR¹R²的官能团，其中R¹和R²各自如以上所述，其任选地被羟基、烷氧 基、乙酰氧基和/或氨基取代；炔基，其包含式≡CH和≡CR的官能团，其 中R为C₁-C₁₀烷基、羟基、卤素或烷基的氨基衍生物；或式-OOCR的酰 氧基，其中R为C₁-C₁₀烷基、羟基、卤素或烷基的氨基衍生物；