(57)【要約】      （修正有）【課題】基板にシリコンおよび／またはシリコンイオンを注入するための組成物、システム及び方法を提供する。【解決手段】方法は、式ＳｉＲ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４のモノシラン、少なくとも１つのＳｉ−Ｓｉ結合を含む、式ＳｉｎＨｙのジシランおよびポリシラン、及び式ＳｉｎＲ１Ｒ２・・・Ｒｙの対応する置換ジシランおよびポリシラン、式Ｈ３Ｓｉ−Ｘ−ＳｉＨ３の架橋シリコン前駆体、及び式Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｓｉ−Ｘ−ＳｉＲ４Ｒ５Ｒ６の対応する置換シリコン前駆体、式Ｈ３Ｓｉ−Ｘ−ＳｉＨ２−Ｙ−ＳｉＨ２−・・・Ｚ−ＳｉＨ３の、または他の方法でＳｉ−Ｓｉ結合を含む、多架橋、分岐および環状シリコン前駆体、及び対応する環状シリコン前駆体、等からなる群から選択されるシリコン前駆体を含む組成物からシリコンまたはシリコン含有イオンを生成する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にシリコンおよび／またはシリコンイオンを注入する方法であって、
（ａ）式ＳｉＲ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４のモノシラン（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の各々
は独立してＨ；ハロゲン（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）；ヒドロキシ；アルコキシ；アセトキシ
；アミノ；場合によりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキシおよび／またはアミノで置換
された式ＣｎＨ２ｎ＋１のアルキル（式中、ｎ＝１から１０）；場合によりヒドロキシ、
アルコキシ、アセトキシ、および／またはアミノで置換された式ＣｎＨ２ｎ−１のシクロ
アルキル、ビシクロアルキルおよびポリシクロアルキル（式中ｎ＝１から１０）；場合に
よりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキシ、および／またはアミノで置換された、Ｃ＝Ｃ
結合を含む式ＣｎＨ２ｎのアルケニル（式中ｎ＝１から１０）；フェニルおよび芳香族部
分を含むアリール；式＝ＣＨ２およびＣＲ１Ｒ２の官能基を含むアルキレン（式中Ｒ１お
よびＲ２の各々は上記に指定されており、場合によりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキ
シ、および／またはアミノで置換される）；以下の式
【化１】
2019134171.tif 000016
の官能基を含むアルキリン（式中、ＲはＣ１−Ｃ１０アルキル、アルキルのヒドロキシル
、ハロゲンまたはアミノ誘導体である）；または式−ＯＯＣＲのアシルオキシル（式中、
ＲはＣ１−Ｃ１０アルキル、アルキルのヒドロキシル、ハロゲンまたはアミノ誘導体であ
る）である）；
（ｂ）少なくとも１つのＳｉ−Ｓｉ結合を含む、式ＳｉｎＨｙのジシランおよびポリシラ
ン（式中、ｎ＝１から８であり、非分岐および分岐鎖に関してはｙ＝２ｎ＋２、および環
状化合物に関してはｙ＝２ｎ）および式ＳｉｎＲ１Ｒ２・・・Ｒｙの対応する置換ジシラ
ンおよびポリシラン（式中、ｎ＝１から８であり、Ｒ１、Ｒ２・・・Ｒｙの各々は前出の
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の各々に指定されたとおりである）；
（ｃ）式Ｈ３Ｓｉ−Ｘ−ＳｉＨ３の架橋シリコン前駆体（式中、Ｘは−ＣＲ１Ｒ２−、Ｇ
ｅＲ１Ｒ２−、−ＮＲ−、−ＰＲ−、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＲ１Ｒ２−、および−Ｓｅ−
であり、Ｒ、Ｒ１、Ｒ２の各々は上記で指定されている）および式Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｓｉ−Ｘ
−ＳｉＲ４Ｒ５Ｒ６の対応する置換シリコン前駆体（式中、Ｘは上記で指定されており、
Ｒ１、Ｒ２・・・Ｒ６の各々は前出のＲ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の各々に指定されたと
おりである）；
（ｄ）式Ｈ３Ｓｉ−Ｘ−ＳｉＨ２−Ｙ−ＳｉＨ２−・・・Ｚ−ＳｉＨ３の、または他の方
法でＳｉ−Ｓｉ結合を含む、多架橋、分岐および環状シリコン前駆体（式中、Ｘは−ＣＲ
１Ｒ２−、ＧｅＲ１Ｒ２−、−ＮＲ−、−ＰＲ−、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＲ１Ｒ２−、お
よび−Ｓｅ−であり、Ｒ、Ｒ１、Ｒ２の各々は上記で指定されている）および対応する置
換分岐シリコン前駆体（式中、Ｘ、Ｙ、およびＺ＝ＣまたはＮ）および対応する環状シリ
コン前駆体；
（ｅ）式Ｈ２Ｓｉ＝ＳｉＨ２のシレンおよび式Ｒ１Ｒ２Ｓｉ＝ＳｉＲ３Ｒ４の対応する置
換シレン（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の各々は上記で指定されている）；
（ｆ）以下の式
【化２】
2019134171.tif 000017
のシリン、および以下の式
【化３】
2019134171.tif 000018
の対応する置換シリン（式中、Ｒ１、Ｒ２の各々は上記で指定されている）；
（ｇ）クラスタシリコン化合物；
（ｈ）前記前駆体の１つ以上を含む予備混合物または並行流の混合物；および
（ｉ）上記前駆体の１つ以上、ここで前記組成物は、少なくとも１つの同位体において天
然存在度を超えるように同位体濃縮されているガスを含む上記前駆体；
からなる群から選択されるシリコン前駆体を含む組成物からシリコンまたはシリコン含有
イオンを生成することであって、
前記組成物はもっぱら（１）四フッ化ケイ素、（２）シラン、（３）四フッ化ケイ素およ
びシランの混合物、または（４）四フッ化ケイ素、キセノンおよび水素からなるものでは
ないこと；および
基板にシリコンまたはシリコンイオンを注入すること
を含む方法。
【請求項２】
シリコンおよび／またはイオンを生成するためにシリコン前駆体をイオン化することを
含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
イオン化は、シリコンドーパント種のイオンビームを生成するために行われ、シリコン
ドーパント種のイオンビームは基板にシリコンイオンを注入する電界によって加速される
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
シリコンをドープした材料を含む、製品の物品、アセンブリ、またはサブアセンブリを
製造する方法で実施される請求項１に記載の方法。
【請求項５】
製品の物品、アセンブリまたはサブアセンブリは、半導体製品の物品、アセンブリ、お
よびサブアセンブリ、太陽エネルギー製品の物品、アセンブリ、およびサブアセンブリ、
フラットパネルディスプレイ製品の物品、アセンブリおよびサブアセンブリからなる群か
ら選択される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
シリコン前駆体および第２のガスが、注入処理ツールに対して並流される請求項１に記
載の方法。
【請求項７】
シリコン前駆体および第２のガスが、前記組成物中で混合物として存在する請求項１に
記載の方法。
【請求項８】
注入が、ビームラインイオン注入、プラズマ浸漬イオン注入またはプラズマドーピング
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
イオン化はイオン化チャンバ内で行われ、シリコン前駆体組成物は送達導管中のイオン
化チャンバに送達され、イオン化チャンバおよび送達導管の少なくとも１つを能動冷却す
ることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
能動冷却は、イオン化チャンバに入るシリコン前駆体組成物の温度を低下させることを
含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
シリコン前駆体は、シリコンの少なくとも１つの同位体において天然存在度を超えるよ
うに同位体濃縮されている請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
シリコン前駆体は、２８Ｓｉ、２９Ｓｉおよび３０Ｓｉからなる群から選択されるシリ
コンの１つ以上の同位体において天然存在度を超えるように同位体濃縮されている請求項
１に記載の方法。
【請求項１３】
シリコン前駆体は、２９Ｓｉにおいて天然存在度を超えるように同位体濃縮されている
請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
シリコン前駆体は、シリコン前駆体材料中に存在する全同位体種に基づいて、少なくと
も１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％
、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９７％、９８％
、９９％以上、１００％までのレベルまで２９Ｓｉにおいて同位体濃縮されている請求項
１に記載の方法。
【請求項１５】
シリコン前駆体は、シリコン前駆体中に存在する全同位体種に基づいて、２９Ｓｉレベ
ルにおいて３０％から７０％、同位体濃縮されている請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
シリコン前駆体は、イオン化を目的として並行流ガスと並流される請求項１に記載の方
法。
【請求項１７】
並行流ガスは、水素化物、ハロゲン（フッ素、臭素、塩素、ヨウ素）、ハロゲン化合物
および複合体、一酸化炭素、二酸化炭素、フッ化カルボニル、キセノン、二フッ化キセノ
ン、酸素、窒素、アルゴン、ネオン、クリプトン、ヘリウム、ＳｉＦ４、ＳｉＨ４、Ｓｉ
２Ｈ６、メチルシラン、フルオロシラン、クロロシラン、セレン化水素、硫化水素、ジボ
ラン、メタン、アンモニア、ホスフィン、アルシンからなる群から選択される請求項１６
に記載の方法。
【請求項１８】
シリコン前駆体組成物がシリコン前駆体以外のガスを含み、この他のガスは、少なくと
も１つの同位体において天然存在度を超えるように同位体濃縮されている請求項１に記載
の方法。
【請求項１９】
シリコン前駆体組成物が、
アルキルシラン；
架橋シロキサン；
式ＲｎＳｉＨ（４−ｎ）の化合物、式中０≦ｎ≦４であり、Ｒｎは、アルキル、アルコキ
シル、アミド、アルキレン、シリル、イミド、水素またはアセテートである；
アルキルジシラン；
トリシリルアミン；
メチルシラン；
（ＭｅＨＳｉ）４Ｏ４；
Ｍｅ２ＳｉＨ２；
ＥｔＳｉＨ３；
Ｍｅ３ＳｉＨ；
（ＭｅＯ）３ＳｉＨ；
Ｍｅ３ＳｉＳｉＭｅ３；
ｎ−ＢｕＳｉＨ３；
（ＳｉＨ３）３Ｎ；
（ＭｅＨＳｉ）４Ｏ４，（ＴＭＣＴＳ）；
Ｍｅ２ＳｉＨ２；
Ｓｉ２Ｈ６；
Ｓｉ３Ｈ８；
Ｍｅ２ＳｉＦ２；
ＨＳｉＦ３；
ＳｉＣｌ４；
ＳｉＨＣｌ３；
ＳｉＨ２Ｃｌ２；
ＳｉＨ３Ｃｌ；
（ＮＭｅ）２Ｓｉ２Ｈ４；
Ｍｅ３Ｓｉ（ＣＨ２ＣＨ２）；
（Ｍｅ３Ｓｉ）３ＳｉＨ；
（Ｍｅ２Ｓｉ）３（ＮＨＭｅ）３；
（Ｍｅ３Ｓｉ）３ＧｅＨ；
［（ｔＢｕ）ＮＣＨ＝ＣＨＮ（ｔＢｕ）］Ｓｉ；
（Ｍｅ３Ｓｉ）３Ｎ；
［（ＭｅＯ）３Ｓｉ］３Ｎ；
（Ｃ２Ｈ４Ｏ２）２Ｓｉ；
Ｓｉ（ＯＯＣＣＨ３）４；
Ｍｅ３Ｓｉ（ＮＭｅ２）；
ＳｉＨ（ＮＭｅ２）３；
Ｍｅ３ＳｉＥｔ；
Ｍｅ２ＳｉＣＨ２ＮＨ２；
Ｍｅ３ＳｉＮＨＳｉＭｅ３；
Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４；
部分的にフッ素化または塩素化された材料；
その場で生成された材料；
ハロゲンおよび水素の両方を含む分子；
ならびに
それらの誘導体および混合物
からなる群から選択されるシリコン前駆体を含む請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
シリコン前駆体組成物が、
（ｅ）以下からなる群から選択されるシリコン含有前駆体：
（ｉ）式Ｓｉ（Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４）または（Ｒ１Ｒ２）Ｓｉ：（シリレン）のモノマー；
（ｉｉ）式［Ｓｉ（Ｒ１Ｒ２Ｒ３）］２の二量体；
（ｉｉｉ）式［Ｓｉ（Ｒ１Ｒ２）］３の三量体；および
（ｉｖ））式［Ｓｉ（Ｒ１）］４の四量体、
式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して：Ｃ１−Ｃ８アルキル；シリ
ル；アミノ；アミド；イミド；Ｃ１−Ｃ８アルコキシ；シロキシ；ハロ；モノ−、ジ−お
よびトリ−アルキルシリル（ここで、アルキルはＣ１−Ｃ８アルキル）；モノ−およびジ
−アルキルアミノ（ここで、アルキルはＣ１−Ｃ８アルキル）；
（ｆ）ビピリジンおよびアルキンシラン付加物；
（ｇ）セレンに直接結合したシリコン（Ｓｉ−Ｓｅ結合）を含むセレン化ケイ素、および
（ｈ）少なくとも１つのシリコン同位体において天然存在度を超えるように同位体濃縮さ
れている前駆体（ａ）から（ｃ）
からなる群から選択されるシリコン前駆体を含む請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
シリコン前駆体が（ｄ）から選択される請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
イオン化がアークチャンバ内で行われ、アークチャンバがその内部に配置された、（１
）ランタネーティドタングステンライナー、（２）ＷＳｉライナー、（３）シリコンライ
ナー、および（４）グラファイトライナーからなる群から選択されるアークチャンバライ
ナーを有する請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
シリコン前駆体組成物は、グループＡからの少なくとも１つのシリコン前駆体ガス、場
合により、グループＢ、Ｃ、およびＤからの追加のガス（単数または複数）を含み、グル
ープＡからのシリコン前駆体ガスが１つだけ存在する場合、グループＢ、ＣおよびＤから
の少なくとも１つの追加ガスは並行流ガスとして存在するか、あるいは前駆体ガス混合物
中でシリコン前駆体ガスと混合され；
ここでグループＡは以下からなる群から選択されるシリコン前駆体ガスを含み：
ＳｉＦ４
ＳｉＨ４
ＳｉＨｘＦｙ（式中、ｘおよびｙの各々は０から４である）
ＳｉＨｘＣｌｙ（式中、ｘおよびｙの各々は０から４である）
ＳｉＦｘＣｌｙ（式中、ｘおよびｙの各々は０から４である）
ＳｉＨｘＦｙＣｌｚ（式中、ｘ、ｙおよびｚの各々は０から４である）；
グループＢは以下からなる群から選択される水素または水素化物ガスを含み：
Ｈ２
ＰＨ３
ＡｓＨ３
ＮＨ３
Ｈ２Ｓｅ
Ｈ２Ｓ
ＣＨ４
ＧｅＨ４
Ｂ２Ｈ６
ＳｉＨ４；
グループＣは以下からなる群から選択される不活性ガスを含み：
Ｎｅ
Ａｒ
Ｋｒ
Ｈｅ
Ｘｅ；および
グループＤは以下からなる群から選択される他のガス：
Ｎ２
Ｏ２
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
（ａ）四フッ化ケイ素、ＳｉＦ４を含むシリコン前駆体をイオン化することであって、四
フッ化ケイ素はフルオロ反応抑制剤と並流され、または予備混合され；および
（ｂ）基板に前記イオン化からのシリコンイオンを注入すること
を含む基板にシリコンイオンを注入する方法。
【請求項２５】
フルオロ反応抑制剤が（ｉ）水素、（ｉｉ）水素化物ガスおよび（ｉｉｉ）窒素の少な
くとも１つを含む請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
フルオロ反応抑制剤がシランを含む請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
フルオロ反応抑制剤がアンモニアを含む請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
基板にシリコンおよび／またはシリコンイオンを注入するのに使用するシリコン前駆体
組成物であって、前記組成物は、
（ａ）式ＳｉＲ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４のモノシラン（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の各々
は独立してＨ；ハロゲン（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）；ヒドロキシ；アルコキシ；アセトキシ
；アミノ；場合により、ヒドロキシ、アルコキシ、アセトキシおよび／またはアミノで置
換された式ＣｎＨ２ｎ＋１のアルキル（式中、ｎ＝１から１０）；場合によりヒドロキシ
、アルコキシ、アセトキシ、および／またはアミノで置換された式ＣｎＨ２ｎ−１のシク
ロアルキル、ビシクロアルキルおよびポリシクロアルキル（式中ｎ＝１から１０）；場合
によりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキシ、および／またはアミノで置換された、Ｃ＝
Ｃ結合を含む式ＣｎＨ２ｎのアルケニル（式中ｎ＝１から１０）；フェニルおよび芳香族
部分を含むアリール；式＝ＣＨ２およびＣＲ１Ｒ２の官能基を含むアルキレン（式中Ｒ１
およびＲ２の各々は上記に指定されており、場合によりヒドロキシ、アルコキシ、アセト
キシ、および／またはアミノで置換される）；以下の式
【化４】
2019134171.tif 000019
の官能基を含むアルキリン（式中、ＲはＣ１−Ｃ１０アルキル、アルキルのヒドロキシル
、ハロゲンまたはアミノ誘導体である）；または式−ＯＯＣＲのアシルオキシル（式中、
ＲはＣ１−Ｃ１０アルキル、アルキルのヒドロキシル、ハロゲンまたはアミノ誘導体であ
る）である）；
（ｂ）少なくとも１つのＳｉ−Ｓｉ結合を含む、式ＳｉｎＨｙのジシランおよびポリシラ
ン（式中、ｎ＝１から８であり、非分岐および分岐鎖に関してはｙ＝２ｎ＋２、および環
状化合物に関してはｙ＝２ｎ）および式ＳｉｎＲ１Ｒ２・・・Ｒｙの対応する置換ジシラ
ンおよびポリシラン（式中、ｎ＝１から８であり、Ｒ１、Ｒ２・・・Ｒｙの各々は前出の
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の各々に指定されたとおりである）；
（ｃ）式Ｈ３Ｓｉ−Ｘ−ＳｉＨ３の架橋シリコン前駆体（式中、Ｘは−ＣＲ１Ｒ２−、Ｇ
ｅＲ１Ｒ２−、−ＮＲ−、−ＰＲ−、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＲ１Ｒ２−、および−Ｓｅ−
であり、Ｒ、Ｒ１、Ｒ２の各々は上記で指定されている）および式Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｓｉ−Ｘ
−ＳｉＲ４Ｒ５Ｒ６の対応する置換シリコン前駆体（式中、Ｘは上記で指定されており、
Ｒ１、Ｒ２・・・Ｒ６の各々は前出のＲ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の各々に指定されたと
おりである）；
（ｄ）式Ｈ３Ｓｉ−Ｘ−ＳｉＨ２−Ｙ−ＳｉＨ２−・・・Ｚ−ＳｉＨ３の、または他の方
法でＳｉ−Ｓｉ結合を含む、多架橋、分岐および環状シリコン前駆体（式中、Ｘは−ＣＲ
１Ｒ２−、ＧｅＲ１Ｒ２−、−ＮＲ−、−ＰＲ−、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＲ１Ｒ２−、お
よび−Ｓｅ−であり、Ｒ、Ｒ１、Ｒ２の各々は上記で指定されている）および対応する置
換分岐シリコン前駆体（式中、Ｘ、Ｙ、およびＺ＝ＣまたはＮ）および対応する環状シリ
コン前駆体；
（ｅ）式Ｈ２Ｓｉ＝ＳｉＨ２のシレンおよび式Ｒ１Ｒ２Ｓｉ＝ＳｉＲ３Ｒ４の対応する置
換シレン（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の各々は上記で指定されている）；
（ｆ）以下の式
【化５】
2019134171.tif 000020
のシリン、および以下の式
【化６】
2019134171.tif 000021
の対応する置換シリン（式中、Ｒ１、Ｒ２の各々は上記で指定されている）；
（ｇ）クラスタシリコン化合物；
（ｈ）予備混合物または並行流の形態における前記前駆体の１つ以上；および
（ｉ）少なくとも１つの同位体において天然存在度を超えるように同位体濃縮されている
前駆体を含む上記前駆体の１つ以上；
からなる群から選択される少なくとも１つのシリコン前駆体を含み、前記組成物はもっぱ
ら（１）四フッ化ケイ素、（２）シラン、（３）四フッ化ケイ素およびシランの混合物、
または（４）四フッ化ケイ素、キセノンおよび水素からなるものではない組成物。
【請求項２９】
シリコンの少なくとも１つの同位体において天然存在度を超えるように同位体濃縮され
ているシリコン前駆体を含む請求項２８に記載の組成物。
【請求項３０】
２８Ｓｉ、２９Ｓｉおよび３０Ｓｉからなる群から選択されるシリコンの１つ以上の同
位体において天然存在度を超えるように同位体濃縮されているシリコン前駆体を含む請求
項２８に記載の組成物。
【請求項３１】
２９Ｓｉにおいて天然存在度を超えるように同位体濃縮されているシリコン前駆体を含
む請求項２８に記載の組成物。
【請求項３２】
２９Ｓｉ以外の同位体において天然存在度を超えるように同位体濃縮されているシリコ
ン前駆体を含む請求項２８に記載の組成物。
【請求項３３】
シリコン前駆体材料中に存在する全同位体種に基づいて、少なくとも１０％、１５％、
２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、
７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９７％、９８％、９９％以上、１０
０％までのレベルまで２９Ｓｉにおいて同位体濃縮されているシリコン前駆体を含む請求
項２８に記載の組成物。
【請求項３４】
シリコン前駆体中に存在する全同位体種に基づいて、２９Ｓｉレベルにおいて３０％か
ら７０％、同位体濃縮されているシリコン前駆体を含む請求項２８に記載の組成物。
【請求項３５】
シリコン前駆体および並行流ガスを含む請求項２８に記載の組成物。
【請求項３６】
並行流ガスは、水素化物、ハロゲン（フッ素、臭素、塩素、ヨウ素）、ハロゲン化合物
および複合体、一酸化炭素、二酸化炭素、フッ化カルボニル、キセノン、二フッ化キセノ
ン、酸素、窒素、アルゴン、ネオン、クリプトン、ヘリウム、ＳｉＦ４、ＳｉＨ４、Ｓｉ
２Ｈ６、メチルシラン、フルオロシラン、クロロシラン、セレン化水素、硫化水素、ジボ
ラン、メタン、アンモニア、ホスフィン、アルシンからなる群から選択される請求項３５
に記載の組成物。
【請求項３７】
シリコン前駆体組成物がシリコン前駆体以外のガスを含み、他のガスは、その少なくと
も１つの同位体において天然存在度を超えるように同位体濃縮されている請求項２８に記
載の組成物。
【請求項３８】
少なくとも１つのシリコン前駆体が、
アルキルシラン；
架橋シロキサン；
式ＲｎＳｉＨ（４−ｎ）の化合物、式中０≦ｎ≦４であり、Ｒｎは、アルキル、アルコキ
シル、アミド、アルキレン、シリル、イミド、水素またはアセテートである；
アルキルジシラン；
トリシリルアミン；
メチルシラン；
（ＭｅＨＳｉ）４Ｏ４；
Ｍｅ２ＳｉＨ２；
ＥｔＳｉＨ３；
Ｍｅ３ＳｉＨ；
（ＭｅＯ）３ＳｉＨ；
Ｍｅ３ＳｉＳｉＭｅ３；
ｎ−ＢｕＳｉＨ３；
（ＳｉＨ３）３Ｎ；
（ＭｅＨＳｉ）４Ｏ４，（ＴＭＣＴＳ）；
Ｍｅ２ＳｉＨ２；
Ｓｉ２Ｈ６；
Ｓｉ３Ｈ８；
Ｍｅ２ＳｉＦ２；
ＨＳｉＦ３；
ＳｉＣｌ４；
ＳｉＨＣｌ３；
ＳｉＨ２Ｃｌ２；
ＳｉＨ３Ｃｌ；
（ＮＭｅ）２Ｓｉ２Ｈ４；
Ｍｅ３Ｓｉ（ＣＨ２ＣＨ２）；
（Ｍｅ３Ｓｉ）３ＳｉＨ；
（Ｍｅ２Ｓｉ）３（ＮＨＭｅ）３；
（Ｍｅ３Ｓｉ）３ＧｅＨ；
［（ｔＢｕ）ＮＣＨ＝ＣＨＮ（ｔＢｕ）］Ｓｉ；
（Ｍｅ３Ｓｉ）３Ｎ；
［（ＭｅＯ）３Ｓｉ］３Ｎ；
（Ｃ２Ｈ４Ｏ２）２Ｓｉ；
Ｓｉ（ＯＯＣＣＨ３）４；
Ｍｅ３Ｓｉ（ＮＭｅ２）；
ＳｉＨ（ＮＭｅ２）３；
Ｍｅ３ＳｉＥｔ；
Ｍｅ２ＳｉＣＨ２ＮＨ２；
Ｍｅ３ＳｉＮＨＳｉＭｅ３；
Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４；
部分的にフッ素化または塩素化された材料；
その場で生成された材料；
ハロゲンおよび水素の両方を含む分子；
ならびに
それらの誘導体および混合物
からなる群から選択されるシリコン前駆体を含む請求項２８に記載の組成物。
【請求項３９】
（ｅ）以下からなる群から選択されるシリコン含有前駆体：
（ｉ）式Ｓｉ（Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４）または（Ｒ１Ｒ２）Ｓｉ：（シリレン）のモノマー；
（ｉｉ）式［Ｓｉ（Ｒ１Ｒ２Ｒ３）］２の二量体；
（ｉｉｉ）式［Ｓｉ（Ｒ１Ｒ２）］３の三量体；および
（ｉｖ））式［Ｓｉ（Ｒ１）］４の四量体、
式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して：Ｃ１−Ｃ８アルキル；シリ
ル；アミノ；アミド；イミド；Ｃ１−Ｃ８アルコキシ；シロキシ；ハロ；モノ−、ジ−お
よびトリ−アルキルシリル（ここで、アルキルはＣ１−Ｃ８アルキル）；モノ−およびジ
−アルキルアミノ（ここで、アルキルはＣ１−Ｃ８アルキル）；
（ｆ）ビピリジンおよびアルキンシラン付加物；
（ｇ）セレンに直接結合したシリコン（Ｓｉ−Ｓｅ結合）を含むセレン化ケイ素、および
（ｈ）少なくとも１つのシリコン同位体において天然存在度を超えるように同位体濃縮さ
れている前駆体（ａ）から（ｃ）
からなる群から選択されるシリコン前駆体を含む請求項２８に記載の組成物。
【請求項４０】
シリコン前駆体が（ｄ）から選択される請求項３９に記載の組成物。
【請求項４１】
グループＡからの少なくとも１つのシリコン前駆体ガス、場合により、グループＢ、Ｃ
、およびＤからの追加のガス（単数または複数）を含むシリコン前駆体組成物であって、
グループＡからのシリコン前駆体ガスが１つだけ存在する場合、グループＢ、ＣおよびＤ
からの少なくとも１つの追加ガスは並行流ガスとして存在するか、あるいは前駆体ガス混
合物中でシリコン前駆体ガスと混合され；
ここでグループＡは以下からなる群から選択されるシリコン前駆体ガスを含み：
ＳｉＦ４
ＳｉＨ４
ＳｉＨｘＦｙ（式中、ｘおよびｙの各々は０から４である）
ＳｉＨｘＣｌｙ（式中、ｘおよびｙの各々は０から４である）
ＳｉＦｘＣｌｙ（式中、ｘおよびｙの各々は０から４である）
ＳｉＨｘＦｙＣｌｚ（式中、ｘ、ｙおよびｚの各々は０から４である）；
グループＢは以下からなる群から選択される水素または水素化物ガスを含み：
Ｈ２
ＰＨ３
ＡｓＨ３
ＮＨ３
Ｈ２Ｓｅ
Ｈ２Ｓ
ＣＨ４
ＧｅＨ４
Ｂ２Ｈ６
ＳｉＨ４；
グループＣは以下からなる群から選択される不活性ガスを含み：
Ｎｅ
Ａｒ
Ｋｒ
Ｈｅ
Ｘｅ；および
グループＤは以下からなる群から選択される他のガス：
Ｎ２
Ｏ２
を含む前記シリコン前駆体組成物。
【請求項４２】
予備混合物または並行流の形態で、四フッ化ケイ素およびフルオロ反応抑制剤を含有す
る、シリコン前駆体組成物。
【請求項４３】
フルオロ反応抑制剤が水素、水素化物ガス、窒素、シランおよびアンモニアの１つ以上
を含む請求項４２に記載の組成物。
【請求項４４】
フルオロ反応抑制剤が窒素を含む請求項４２に記載の組成物。
【請求項４５】
フルオロ反応抑制剤がアンモニアを含む請求項４２に記載の組成物。
【請求項４６】
請求項２８に係るシリコン前駆体組成物を保持する第１のガス供給容器；および
シリコン前駆体組成物と共に使用するための並行流ガスを保持する第２のガス供給容器
を含む、イオン注入システムのためのガス供給キット。
【請求項４７】
シリコン前駆体組成物は四フッ化ケイ素を含み、並行流ガスはフルオロ反応抑制剤ガス
を含む請求項４６に記載のガス供給キット。
【請求項４８】
四フッ化ケイ素が、少なくとも１つのシリコン同位体において同位体濃縮されている請
求項４７に記載のガス供給キット。
【請求項４９】
フルオロ反応抑制剤が水素、水素化物ガス、窒素、シランおよびアンモニアの１つ以上
を含む請求項４７に記載のガス供給キット。
【請求項５０】
フルオロ反応抑制剤が窒素を含む請求項４７に記載のガス供給キット。
【請求項５１】
フルオロ反応抑制剤がアンモニアを含む請求項４７に記載のガス供給キット。
【請求項５２】
イオン注入システムで使用するために
請求項２８に係るシリコン前駆体組成物を保持する第１のガス供給容器；および
シリコン前駆体組成物と共に使用するための並行流ガスを保持する第２のガス供給容器
を提供することを含むイオン注入システムの動作を強化する方法。
【請求項５３】
シリコン前駆体組成物は四フッ化ケイ素を含み、並行流ガスはフルオロ反応抑制剤ガス
を含む請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
四フッ化ケイ素が、少なくとも１つのシリコン同位体において同位体濃縮されている請
求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
フルオロ反応抑制剤ガスが水素、水素化物ガス、窒素、シランおよびアンモニアの１つ
以上を含む請求項５３に記載の方法。
【請求項５６】
フルオロ反応抑制剤が窒素を含む請求項５３に記載の方法。
【請求項５７】
フルオロ反応抑制剤がアンモニアを含む請求項５３に記載の方法。
【請求項５８】
請求項２８に係るシリコン前駆体組成物を収容するガス貯蔵および分配容器を含むシリ
コン前駆体組成物の供給パッケージ。
【請求項５９】
ガス貯蔵および分配容器は、シリコン前駆体組成物のための貯蔵媒体を収容する請求項
５８に記載のシリコン前駆体組成物の供給パッケージ。
【請求項６０】
貯蔵媒体は物理的吸着媒体を含む請求項５９に記載のシリコン前駆体組成物の供給パッ
ケージ。
【請求項６１】
貯蔵媒体はイオン性液体貯蔵媒体を含む請求項５９に記載のシリコン前駆体組成物の供
給パッケージ。
【請求項６２】
ガス貯蔵および分配容器は、容器の内部容積内に圧力調整アセンブリを含む圧力調整容
器を含む請求項５８に記載のシリコン前駆体組成物の供給パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
「ＳＩＬＩＣＯＮ  ＩＭＰＬＡＮＴＡＴＩＯＮ  ＩＮ  ＳＵＢＳＴＲＡＴＥＳ  ＡＮＤ
ＰＲＯＶＩＳＩＯＮ  ＯＦ  ＳＩＬＩＣＯＮ  ＰＲＥＣＵＲＳＯＲ  ＣＯＭＰＯＳＩＴ
ＩＯＮＳ  ＴＨＥＲＥＦＯＲ」について、Ｙｉｎｇ  Ｔａｎｇ、Ｊｏｓｅｐｈ  Ｄ．  Ｓ
ｗｅｅｎｅｙ、Ｔｉａｎｎｉｕ  Ｃｈｅｎ、Ｊａｍｅｓ  Ｊ．  Ｍａｙｅｒ、Ｒｉｃｈａ
ｒｄ  Ｓ．  Ｒａｙ、Ｏｌｅｇ  Ｂｙｌ、Ｓｈａｒａｄ  Ｎ．  Ｙｅｄａｖｅ、およびＲ
ｏｂｅｒｔ  Ｋａｉｍの名前で、２０１３年８月１６日に出願された米国仮特許出願６１
／８６６９１８の３５ＵＳＣ１１９の下での優先権の利益がここに主張される。米国仮特
許出願６１／８６６９１８の開示は全ての目的のため、その全体が参照として援用される
。
【０００２】
本開示は、例えば、マイクロエレクトロニクス製品、太陽電池、フラットパネルディス
プレイ等の製造において、基板へのシリコンおよび／またはシリコンイオンの注入のため
の組成物、システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
シリコンおよび／またはシリコンイオンの注入（「シリコンイオン」は、シリコンイオ
ン自体、およびシリコン含有イオン種を含むものとして本明細書中で使用される）は、一
般にマイクロエレクトロニクス装置または装置前駆体構造を製造するための種々の方法に
おいて行われる。シリコンイオンは、従来、ガスボックスまたは他の方法でイオン注入シ
ステム内のイオン源の近傍に配置された供給容器からのイオン化のための原材料を受け取
るイオン源を用いて生成される。
【０００４】
例として、シリコン注入は、シリコン装置の製造において結晶性シリコンの形態を非晶
質化するか、別のやり方で変化させるために使用することができる。シリコンは、後のエ
ッチング工程においてその反応性を変更するために、特定の領域のエッチング速度を変更
するようトランジスタ構造に注入することができる。シリコンは、トランジスタのソース
およびドレイン領域の接触抵抗を低減するためにトランジスタ構造に注入することもでき
る。シリコンは、ＧａＡｓ装置の製造において注入のためのドーパントとしても使用され
る。
【０００５】
Ｓｉ＋注入のために一般的に使用される原材料はＳｉＦ４である。この材料を使用する
と、イオン源の動作寿命を減少させることが見出された。いかなる理論にも束縛されない
が、ソースプラズマ中のフッ素原子および／またはフッ素およびシリコン原子の組み合わ
せの存在により、イオン源の寿命を短縮することに寄与する望ましくない堆積物をもたら
すことが推測される。フッ素はまた、カソード、フェースプレート、電極および高電圧ブ
ッシング、壁を含むソースハウジング表面等のアークチャンバ構成要素上にタングステン
またはモリブデンを堆積させながら、注入装置中に存在するタングステンおよびモリブデ
ン等の金属と反応し、アークチャンバの一部をエッチングする可能性がある。過度の堆積
は、アークスリットウィスカー、カソードの成長または不足、アーク放電、ソースの寿命
を短くする対応するソースまたはビームの問題を引き起こす他の問題をはじめとする、様
々な問題を引き起こす可能性がある。
【０００６】
Ｓｉ＋注入のための別の可能な原材料は、シラン、ＳｉＨ４である。この材料は非常に
可燃性であり、イオン注入装置におけるその使用は安全上の理由から望ましくないことが
ある。
【０００７】
また、ＳｉＦ４に関連するソース寿命の問題を回避し、シランに関連する安全性の問題
も回避するシリコン原材料を提供することは、当技術分野における重要な進歩であろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本開示は、基板にシリコンおよび／またはシリコンイオンを注入するための組成物、シ
ステムおよび方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様では、本開示は、基板にシリコンおよび／またはシリコンイオンを注入する方法
であって、
（ａ）式ＳｉＲ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４のモノシラン（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の各々
は独立してＨ；ハロゲン（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）；ヒドロキシ；アルコキシ；アセトキシ
；アミノ；場合によりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキシおよび／またはアミノで置換
された式ＣｎＨ２ｎ＋１のアルキル（式中、ｎ＝１から１０）；場合によりヒドロキシ、
アルコキシ、アセトキシ、および／またはアミノで置換された式ＣｎＨ２ｎ−１のシクロ
アルキル、ビシクロアルキルおよびポリシクロアルキル（式中ｎ＝１から１０）；場合に
よりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキシ、および／またはアミノで置換された、Ｃ＝Ｃ
結合を含む式ＣｎＨ２ｎのアルケニル（式中ｎ＝１から１０）；フェニルおよび芳香族部
分を含むアリール；式＝ＣＨ２およびＣＲ１Ｒ２の官能基を含むアルキレン（式中Ｒ１お
よびＲ２の各々は上記に指定されており、場合によりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキ
シ、および／またはアミノで置換される）；以下の式
【００１０】
【化１】
2019134171.tif 000002
の官能基を含むアルキリン（式中、ＲはＣ１−Ｃ１０アルキル、アルキルのヒドロキシル
、ハロゲンまたはアミノ誘導体である）；または式−ＯＯＣＲのアシルオキシル（式中、
ＲはＣ１−Ｃ１０アルキル、アルキルのヒドロキシル、ハロゲンまたはアミノ誘導体であ
る）である）；
（ｂ）少なくとも１つのＳｉ−Ｓｉ結合を含む、式ＳｉｎＨｙのジシランおよびポリシラ
ン（式中、ｎ＝１から８であり、非分岐および分岐鎖に関してはｙ＝２ｎ＋２、および環
状化合物に関してはｙ＝２ｎ）および式ＳｉｎＲ１Ｒ２・・・Ｒｙの対応する置換ジシラ
ンおよびポリシラン（式中、ｎ＝１から８であり、Ｒ１、Ｒ２・・・Ｒｙの各々は前出の
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の各々に指定されたとおりである）；
（ｃ）式Ｈ３Ｓｉ−Ｘ−ＳｉＨ３の架橋シリコン前駆体（式中、Ｘは−ＣＲ１Ｒ２−、Ｇ
ｅＲ１Ｒ２−、−ＮＲ−、−ＰＲ−、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＲ１Ｒ２−、および−Ｓｅ−
であり、Ｒ、Ｒ１、Ｒ２の各々は上記で指定されている）および式Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｓｉ−Ｘ
−ＳｉＲ４Ｒ５Ｒ６の対応する置換シリコン前駆体（式中、Ｘは上記で指定されており、
Ｒ１、Ｒ２・・・Ｒ６の各々は前出のＲ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の各々に指定されたと
おりである）；
（ｄ）式Ｈ３Ｓｉ−Ｘ−ＳｉＨ２−Ｙ−ＳｉＨ２−・・・Ｚ−ＳｉＨ３の、または他の方
法でＳｉ−Ｓｉ結合を含む、多架橋、分岐および環状シリコン前駆体（式中、Ｘは−ＣＲ
１Ｒ２−、ＧｅＲ１Ｒ２−、−ＮＲ−、−ＰＲ−、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＲ１Ｒ２−、お
よび−Ｓｅ−であり、Ｒ、Ｒ１、Ｒ２の各々は上記で指定されている）および対応する置
換分岐シリコン前駆体（式中、Ｘ、Ｙ、およびＺ＝ＣまたはＮ）および対応する環状シリ
コン前駆体；
（ｅ）式Ｈ２Ｓｉ＝ＳｉＨ２のシレンおよび式Ｒ１Ｒ２Ｓｉ＝ＳｉＲ３Ｒ４の対応する置
換シレン（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の各々は上記で指定されている）；
（ｆ）以下の式
【００１１】
【化２】
2019134171.tif 000003
のシリン、および以下の式
【００１２】
【化３】
2019134171.tif 000004
の対応する置換シリン（式中、Ｒ１、Ｒ２の各々は上記で指定されている）；
（ｇ）クラスタシリコン化合物；
（ｈ）前記前駆体の１つ以上を含む予備混合物または並行流の混合物；および
（ｉ）上記前駆体の１つ以上、ここで前記組成物は、少なくとも１つの同位体において天
然存在度を超えるように同位体濃縮されているガスを含む上記前駆体；
からなる群から選択されるシリコン前駆体を含む組成物からシリコンまたはシリコン含有
イオンを生成することであって、前記組成物はもっぱら（１）四フッ化ケイ素、（２）シ
ラン、（３）四フッ化ケイ素およびシランの混合物、または（４）四フッ化ケイ素、キセ
ノンおよび水素からなるものではないこと、および
基板にシリコンまたはシリコンイオンを注入すること
を含む前記方法に関する。
【００１３】
別の態様において、本開示は
（ａ）は、四フッ化ケイ素、ＳｉＦ４を含むシリコン前駆体をイオン化することであって
、四フッ化ケイ素はフルオロ反応抑制剤と並流され、または予備混合され、および
（ｂ）基板に前記イオン化からのシリコンイオンを注入すること
を含む基板にシリコンイオンを注入する方法に関する。
【００１４】
さらなる態様では、本開示は、基板にシリコンおよび／またはシリコンイオンを注入す
るのに使用するシリコン前駆体組成物であって、前記組成物は、
（ａ）式ＳｉＲ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４のモノシラン（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の各々
は独立してＨ；ハロゲン（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）；ヒドロキシ；アルコキシ；アセトキシ
；アミノ；場合によりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキシおよび／またはアミノで置換
された式ＣｎＨ２ｎ＋１のアルキル（式中、ｎ＝１から１０）；場合によりヒドロキシ、
アルコキシ、アセトキシ、および／またはアミノで置換された式ＣｎＨ２ｎ−１のシクロ
アルキル、ビシクロアルキルおよびポリシクロアルキル（式中ｎ＝１から１０）；場合に
よりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキシ、および／またはアミノで置換された、Ｃ＝Ｃ
結合を含む式ＣｎＨ２ｎのアルケニル（式中ｎ＝１から１０）；フェニルおよび芳香族部
分を含むアリール；式＝ＣＨ２およびＣＲ１Ｒ２の官能基を含むアルキレン（式中Ｒ１お
よびＲ２の各々は上記に指定されており、場合によりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキ
シ、および／またはアミノで置換される）；以下の式
【００１５】
【化４】
2019134171.tif 000005
の官能基を含むアルキリン（式中、ＲはＣ１−Ｃ１０アルキル、アルキルのヒドロキシル
、ハロゲンまたはアミノ誘導体である）；または式−ＯＯＣＲのアシルオキシル（式中、
ＲはＣ１−Ｃ１０アルキル、アルキルのヒドロキシル、ハロゲンまたはアミノ誘導体であ
る）である）；
（ｂ）少なくとも１つのＳｉ−Ｓｉ結合を含む、式ＳｉｎＨｙのジシランおよびポリシラ
ン（式中、ｎ＝１から８であり、非分岐および分岐鎖に対しｙ＝２ｎ＋２、および環状化
合物に対しｙ＝２ｎ）および式ＳｉｎＲ１Ｒ２・・・Ｒｙの対応する置換ジシランおよび
ポリシラン（式中、ｎ＝１から８であり、Ｒ１、Ｒ２・・・Ｒｙの各々は前出のＲ１、Ｒ
２、Ｒ３およびＲ４の各々に指定されたとおりである）；
（ｃ）式Ｈ３Ｓｉ−Ｘ−ＳｉＨ３の架橋シリコン前駆体（式中、Ｘは−ＣＲ１Ｒ２−、Ｇ
ｅＲ１Ｒ２−、−ＮＲ−、−ＰＲ−、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＲ１Ｒ２−、および−Ｓｅ−
であり、Ｒ、Ｒ１、Ｒ２の各々は上記で指定されている）および式Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｓｉ−Ｘ
−ＳｉＲ４Ｒ５Ｒ６の対応する置換シリコン前駆体（式中、Ｘは上記で指定されており、
Ｒ１、Ｒ２・・・Ｒ６の各々は前出のＲ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の各々に指定されたと
おりである）；
（ｄ）式Ｈ３Ｓｉ−Ｘ−ＳｉＨ２−Ｙ−ＳｉＨ２−・・・Ｚ−ＳｉＨ３の、または他の方
法でＳｉ−Ｓｉ結合を含む、多架橋、分岐および環状シリコン前駆体（式中、Ｘは−ＣＲ
１Ｒ２−、ＧｅＲ１Ｒ２−、−ＮＲ−、−ＰＲ−、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＲ１Ｒ２−、お
よび−Ｓｅ−であり、Ｒ、Ｒ１、Ｒ２の各々は上記で指定されている）および対応する置
換分岐シリコン前駆体（式中、Ｘ、Ｙ、およびＺ＝ＣまたはＮ）および対応する環状シリ
コン前駆体；
（ｅ）式Ｈ２Ｓｉ＝ＳｉＨ２のシレンおよび式Ｒ１Ｒ２Ｓｉ＝ＳｉＲ３Ｒ４の対応する置
換シレン（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の各々は上記で指定されている）；
（ｆ）以下の式
【００１６】
【化５】
2019134171.tif 000006
のシリン、および以下の式
【００１７】
【化６】
2019134171.tif 000007
の対応する置換シリン（式中、Ｒ１、Ｒ２の各々は上記で指定されている）；
（ｇ）クラスタシリコン化合物；
（ｈ）予備混合物または並行流の形態における前記前駆体の１つ以上；および
（ｉ）少なくとも１つの同位体において天然存在度を超えるように同位体濃縮されている
前駆体を含む上記前駆体の１つ以上；
からなる群から選択される少なくとも１つのシリコン前駆体を含み、前記組成物はもっぱ
ら（１）四フッ化ケイ素、（２）シラン、（３）四フッ化ケイ素およびシランの混合物、
または（４）四フッ化ケイ素、キセノンおよび水素からなるものではない前記組成物に関
する。
【００１８】
本開示の別の態様は、グループＡからの少なくとも１つのシリコン前駆体ガス、場合に
より、グループＢ、Ｃ、およびＤからの追加のガス（単数または複数）を含み、グループ
Ａからのたった１つのシリコン前駆体ガスが存在する場合、グループＢ、ＣおよびＤから
の少なくとも１つの追加ガスは並行流ガスとして存在するか、前駆体ガス混合物中でシリ
コン前駆体ガスと混合され；
グループＡは：
ＳｉＦ４
ＳｉＨ４
ＳｉＨｘＦｙ（式中、ｘおよびｙの各々は０から４である）
ＳｉＨｘＣｌｙ（式中、ｘおよびｙの各々は０から４である）
ＳｉＦｘＣｌｙ（式中、ｘおよびｙの各々は０から４である）
ＳｉＨｘＦｙＣｌｚ（式中、ｘ、ｙおよびｚの各々は０から４である）
からなる群から選択されるシリコン前駆体ガスを含み、
グループＢは：
Ｈ２
ＰＨ３
ＡｓＨ３
ＮＨ３
Ｈ２Ｓｅ
Ｈ２Ｓ
ＣＨ４
ＧｅＨ４
Ｂ２Ｈ６
ＳｉＨ４
からなる群から選択される水素または水素化物ガスを含み、
グループＣは：
Ｎｅ
Ａｒ
Ｋｒ
Ｈｅ
Ｘｅ、
からなる群から選択される不活性ガスを含み、および
グループＤは：
Ｎ２
Ｏ２
からなる群から選択される他のガスを含む。
【００１９】
本開示のさらなる態様は、予備混合物または並行流の形で、四フッ化ケイ素およびフル
オロ反応抑制剤を含有するシリコン前駆体組成物にも関する。
【００２０】
別の態様において、本開示は、本開示のシリコン前駆体組成物を保持する第１のガス供
給容器；およびシリコン前駆体組成物と共に使用するための並行流ガスを保持する第２の
ガス供給容器を含む、イオン注入システムのためのガス供給キットに関する。
【００２１】
本開示のさらに別の態様は、イオン注入システムで使用するために本開示のシリコン前
駆体組成物を保持する第１のガス供給容器；およびシリコン前駆体組成物と共に使用する
ための並行流ガスを保持する第２のガス供給容器を提供することを含む、イオン注入シス
テムの動作を強化する方法に関する。
【００２２】
本開示のさらに別の態様は、本開示のシリコン前駆体組成物を収容する流体貯蔵および
分配容器を含むシリコン前駆体組成物の供給パッケージに関する。
【００２３】
本開示の追加の態様、特徴および実施形態は、以下の説明および添付の特許請求の範囲
からより完全に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図示されたイオン注入チャンバ内の基板のイオン注入ドーピングのために供給されるガスを収容する貯蔵および分配容器を含むイオン注入処理システムの概略図である。
【図２】イオン注入システムのアークチャンバ内のプラズマの発生を模式的に示す、イオン注入システムの断面であり、ガス供給ラインは、冷却されない場合分解を受けやすい本発明の前駆体のために有用であるように、当該ラインの能動冷却を提供するように配置されている。
【図３】本開示の１つの実施形態による、イオン注入システムのイオン源の断面図であり、イオン注入システムにガスの並行流供給するように配置されている。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本開示は、シリコンおよびシリコンイオン注入のための組成物、システム、および方法
に関する。
【００２６】
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形「ａ」、「および」
、および「ｔｈｅ」は文脈が明確に指示しない限り複数の指示対照を含む。
【００２７】
本明細書で使用される場合、例えば、Ｃ１−Ｃ１２アルキル基の炭素数範囲の同定は、
このような範囲内の成分の炭素数の部分のそれぞれを含むことを意図しているので、その
記載された範囲内のそれぞれの介在する炭素数および任意の他の記載されたまたは介在す
る炭素数値は含まれ、指定された炭素数内の炭素数の下位範囲は、独立して、本発明の範
囲内で、より小さい炭素数範囲に含まれることができ、およびある炭素数（単数または複
数）を具体的に除く炭素数の範囲は本発明に含まれ、指定された範囲の炭素数限界のいず
れかまたは両方を排除する下位範囲も本発明に含まれることがさらに理解される。従って
、Ｃ１−Ｃ１２アルキル基は、そのような種類の直鎖および分枝基を含む、メチル、エチ
ル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウ
ンデシルおよびドデシルを含むことが意図される。従って、置換基部分へ広く適用される
ものとして炭素数範囲、例えば、Ｃ１−Ｃ１２の同定は、本発明の特定の実施形態では、
炭素数範囲が置換基部分のより広い仕様内の炭素数範囲を有する部分の下位グループとし
てさらに制限されることを可能にすることを理解すべきである。一例として、炭素数範囲
、例えば、Ｃ１−Ｃ１２アルキル基は、本発明の特定の実施形態では、Ｃ１−Ｃ４アルキ
ル、Ｃ２−Ｃ８アルキル、Ｃ２−Ｃ４アルキル、Ｃ３−Ｃ５アルキル基のような下位範囲
または広い炭素数範囲内の任意の他の下位範囲を包含するように、より制限的に指定され
てもよい。換言すれば、炭素数範囲は、そのような範囲があてはまる置換基、部分、また
は化合物について、選択グループのメンバーの特定のものが連続炭素数の下位範囲または
そのような選択グループ内の特定の炭素数種のいずれかとして選択できる選択グループと
して、その範囲内の炭素数種の各々を肯定的に記載するものとみなされる。
【００２８】
同じ構築と選択の柔軟性は、指定された範囲、数値の制約（例えば、不等式、制約より
大きい、制約未満）、ならびに特定の形態の酸化状態およびを他の可変決定要因、電荷状
態、本開示の広い範囲内のドーパント源、注入種、および化学物質に適用可能な組成物に
ついて、原子、官能基、イオンまたは部分の数を特定する化学量論係数および数値にも適
用可能である。
【００２９】
本発明の前駆体は、さらに様々な仕様および本明細書に記載の例示に関連して、特定の
置換基、基、部分または構造を除く但し書きまたは制限により特定の実施形態で特定する
ことができる。このように、本発明は、限定的に規定された組成物、例えば、ＲｉはＣ１
−Ｃ１２アルキルであるが、Ｒｊがシリルである場合ＲｉはＣ４アルキルではない組成物
を意図する。
【００３０】
従って、本開示は、その特徴、態様および実施形態に関して本明細書で様々に記載され
ているように、特定の実施において、そのような特徴、態様および実施形態の一部または
全部を含む、からなる、または本質的にからなるものとして構成でき、ならびにその要素
および構成要素が、本開示の種々のさらなる実施を構成するように集約される。本開示は
、そのような特徴、態様および実施形態、または本開示の範囲内で様々な変更および組み
合わせで選択されるもの（単数または複数）をそれに応じて意図する。
【００３１】
一態様では、本開示は、基板にシリコンおよび／またはシリコンイオンを注入する方法
であって、
（ａ）式ＳｉＲ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４のモノシラン（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の各々
は独立してＨ；ハロゲン（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）；ヒドロキシ；アルコキシ；アセトキシ
；アミノ；場合によりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキシおよび／またはアミノで置換
された式ＣｎＨ２ｎ＋１のアルキル（式中、ｎ＝１から１０）；場合によりヒドロキシ、
アルコキシ、アセトキシ、および／またはアミノで置換された式ＣｎＨ２ｎ−１のシクロ
アルキル、ビシクロアルキルおよびポリシクロアルキル（式中ｎ＝１から１０）；場合に
よりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキシ、および／またはアミノで置換された、Ｃ＝Ｃ
結合を含む式ＣｎＨ２ｎのアルケニル（式中ｎ＝１から１０）；フェニルおよび芳香族部
分を含むアリール；式＝ＣＨ２およびＣＲ１Ｒ２の官能基を含むアルキレン（式中Ｒ１お
よびＲ２の各々は上記に指定されており、場合によりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキ
シ、および／またはアミノで置換される）；以下の式
【００３２】
【化７】
2019134171.tif 000008
の官能基を含むアルキリン（式中、ＲはＣ１−Ｃ１０アルキル、アルキルのヒドロキシル
、ハロゲンまたはアミノ誘導体である）；または式−ＯＯＣＲのアシルオキシル（式中、
ＲはＣ１−Ｃ１０アルキル、アルキルのヒドロキシル、ハロゲンまたはアミノ誘導体であ
る）である）；
（ｂ）少なくとも１つのＳｉ−Ｓｉ結合を含む、式ＳｉｎＨｙのジシランおよびポリシラ
ン（式中、ｎ＝１から８であり、非分岐および分岐鎖に対しｙ＝２ｎ＋２、および環状化
合物に対しｙ＝２ｎ）および式ＳｉｎＲ１Ｒ２・・・Ｒｙの対応する置換ジシランおよび
ポリシラン（式中、ｎ＝１から８であり、Ｒ１、Ｒ２・・・Ｒｙの各々は前出のＲ１、Ｒ
２、Ｒ３およびＲ４の各々に指定されたとおりである）；
（ｃ）式Ｈ３Ｓｉ−Ｘ−ＳｉＨ３の架橋シリコン前駆体（式中、Ｘは−ＣＲ１Ｒ２−、Ｇ
ｅＲ１Ｒ２−、−ＮＲ−、−ＰＲ−、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＲ１Ｒ２−、および−Ｓｅ−
であり、Ｒ、Ｒ１、Ｒ２の各々は上記で指定されている）および式Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｓｉ−Ｘ
−ＳｉＲ４Ｒ５Ｒ６の対応する置換シリコン前駆体（式中、Ｘは上記で指定されており、
Ｒ１、Ｒ２・・・Ｒ６の各々は前出のＲ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の各々に指定されたと
おりである）；
（ｄ）式Ｈ３Ｓｉ−Ｘ−ＳｉＨ２−Ｙ−ＳｉＨ２−・・・Ｚ−ＳｉＨ３の、または他の方
法でＳｉ−Ｓｉ結合を含む、多架橋、分岐および環状シリコン前駆体（式中、Ｘは−ＣＲ
１Ｒ２−、ＧｅＲ１Ｒ２−、−ＮＲ−、−ＰＲ−、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＲ１Ｒ２−、お
よび−Ｓｅ−であり、Ｒ、Ｒ１、Ｒ２の各々は上記で指定されている）および対応する置
換分岐シリコン前駆体（式中、Ｘ、Ｙ、およびＺ＝ＣまたはＮ）および対応する環状シリ
コン前駆体；
（ｅ）式Ｈ２Ｓｉ＝ＳｉＨ２のシレンおよび式Ｒ１Ｒ２Ｓｉ＝ＳｉＲ３Ｒ４の対応する置
換シレン（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の各々は上記で指定されている）；および
（ｆ）以下の式
【００３３】
【化８】
2019134171.tif 000009
のシリン、および以下の式
【００３４】
【化９】
2019134171.tif 000010
の対応する置換シリン（式中、Ｒ１、Ｒ２の各々は上記で指定されている）；
（ｇ）クラスタシリコン化合物；
（ｈ）前記前駆体の１つ以上を含む予備混合物または並行流の混合物；および
（ｉ）上記前駆体の１つ以上、ここで前記組成物は、少なくとも１つの同位体において天
然存在度を超えるように同位体濃縮されているガスを含む上記前駆体；
からなる群から選択されるシリコン前駆体を含む組成物からシリコンまたはシリコン含有
イオンを生成することであって、前記組成物はもっぱら（１）四フッ化ケイ素、（２）シ
ラン、（３）四フッ化ケイ素およびシランの混合物、または（４）四フッ化ケイ素、キセ
ノンおよび水素からなるものではないこと、および
基板にシリコンまたはシリコンイオンを注入すること
を含む方法を意図する。
【００３５】
このような方法では、シリコン前駆体は、シリコンおよび／またはシリコン含有イオン
を生成するためにイオン化されてもよい。イオン化は任意の適切な方法で行うことができ
る。例えば、イオン化は、シリコンのドーパント種のイオンビーム（シリコンドーパント
種のイオンビームは基板にシリコンイオンを注入する電界によって加速される）を生成す
るように実施することができる。この方法は、シリコンをドープした材料を含む、製品の
物品、アセンブリ、またはサブアセンブリを製造する方法で行うことができる。製品の物
品、アセンブリまたはサブアセンブリは、任意の適切なタイプであってもよく、例えば、
半導体製品の物品、アセンブリ、およびサブアセンブリ、太陽エネルギー製品の物品、ア
センブリ、およびサブアセンブリ、フラットパネルディスプレイ製品の物品、アセンブリ
およびサブアセンブリの中から選択することができる。
【００３６】
上述の方法は、シリコン前駆体および第２のガスが、注入処理ツールに対して並流され
て、ツール、または混合マニホールドまたは並行流ガスストリームを互いに混合する他の
構成要素もしくは導管に対する別箇のガス流ストリームとして同時に流されて、次いで処
理ツールに流される。あるいは、シリコン前駆体および第２のガスは、そのような目的の
ための予備混合された、そのような成分の混合物としてシリコン前駆体組成物中に存在し
てもよい。
【００３７】
注入自体は任意の適切な種類であってよく、例えば、ビームラインイオン注入、プラズ
マ浸漬イオン注入、プラズマドーピングを含むことができる。
【００３８】
本開示のいくつかの実施形態では、イオン化はイオン化チャンバ内で行われ、シリコン
前駆体組成物は送達導管中のイオン化チャンバに送達され、例えば、シリコン前駆体組成
物が冷却されなければ熱で誘導される劣化または分解の影響を受けやすい例では、イオン
化チャンバおよび送達導管の少なくとも１つが能動冷却される。このように、能動冷却は
、イオン化チャンバに入るシリコン前駆体組成物の温度を低下させることを含むことがで
きる。
【００３９】
本開示の様々な実施形態では、シリコン前駆体は、シリコンの少なくとも１つの同位体
において天然存在度を超えるように同位体濃縮される。例えば、シリコン前駆体は、例え
ば２８Ｓｉ、２９Ｓｉおよび３０Ｓｉからなる群から選択されるシリコンの１つ以上の同
位体において天然存在度を超えるように同位体濃縮することができ、例えば、２９Ｓｉに
おいて天然存在度を超えるように同位体濃縮することができる。様々な用途において、シ
リコン前駆体は、シリコン前駆体材料中に存在する全同位体種に基づいて、少なくとも１
０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６
０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９７％、９８％、９
９％以上、１００％までのレベルまで２９Ｓｉにおいて同位体濃縮されてもよい。
【００４０】
いくつかの特定の実施形態では、シリコン前駆体は、シリコン前駆体中に存在する全同
位体種に基づいて、２９Ｓｉレベルにおいて３０％から７０％、同位体濃縮されていても
よい。
【００４１】
本開示の注入方法は、述べられたように、シリコン前駆体が、イオン化を目的として並
行流ガスと並流させて、行うことができる。並行流ガスは、任意の適切な種類であっても
よく、例えば、水素化物、ハロゲン（フッ素、臭素、塩素、ヨウ素）、ハロゲン化合物お
よび複合体、一酸化炭素、二酸化炭素、フッ化カルボニル、キセノン、二フッ化キセノン
、酸素、窒素、アルゴン、ネオン、クリプトン、ヘリウム、ＳｉＦ４、ＳｉＨ４、Ｓｉ２
Ｈ６、メチルシラン、フルオロシラン、クロロシラン、セレン化水素、硫化水素、ジボラ
ン、メタン、アンモニア、ホスフィン、アルシンからなる群から選択できる。
【００４２】
いくつかの実施形態では、シリコン前駆体組成物は、シリコン前駆体以外のガスを含ん
でもよく、そのような他のガスは、その少なくとも１つの同位体において天然存在度を超
えるように同位体濃縮できる。
【００４３】
特定の実施形態において、シリコン前駆体組成物は、以下からなる群から選択されるシ
リコン前駆体を含んでいてもよい。
アルキルシラン；
架橋シロキサン；
式ＲｎＳｉＨ（４−ｎ）の化合物、式中０≦ｎ≦４であり、Ｒｎは、アルキル、アルコキ
シル、アミド、アルキレン、シリル、イミド、水素またはアセテートである；
アルキルジシラン；
トリシリルアミン；
メチルシラン；
（ＭｅＨＳｉ）４Ｏ４；
Ｍｅ２ＳｉＨ２；
ＥｔＳｉＨ３；
Ｍｅ３ＳｉＨ；
（ＭｅＯ）３ＳｉＨ；
Ｍｅ３ＳｉＳｉＭｅ３；
ｎ−ＢｕＳｉＨ３；
（ＳｉＨ３）３Ｎ；
（ＭｅＨＳｉ）４Ｏ４，（ＴＭＣＴＳ）；
Ｍｅ２ＳｉＨ２；
Ｓｉ２Ｈ６；
Ｓｉ３Ｈ８；
Ｍｅ２ＳｉＦ２；
ＨＳｉＦ３；
ＳｉＣｌ４；
ＳｉＨＣｌ３；
ＳｉＨ２Ｃｌ２；
ＳｉＨ３Ｃｌ；
（ＮＭｅ）２Ｓｉ２Ｈ４；
Ｍｅ３Ｓｉ（ＣＨ２ＣＨ２）；
（Ｍｅ３Ｓｉ）３ＳｉＨ；
（Ｍｅ２Ｓｉ）３（ＮＨＭｅ）３；
（Ｍｅ３Ｓｉ）３ＧｅＨ；
［（ｔＢｕ）ＮＣＨ＝ＣＨＮ（ｔＢｕ）］Ｓｉ；
（Ｍｅ３Ｓｉ）３Ｎ；
［（ＭｅＯ）３Ｓｉ］３Ｎ；
（Ｃ２Ｈ４Ｏ２）２Ｓｉ；
Ｓｉ（ＯＯＣＣＨ３）４；
Ｍｅ３Ｓｉ（ＮＭｅ２）；
ＳｉＨ（ＮＭｅ２）３；
Ｍｅ３ＳｉＥｔ；
Ｍｅ２ＳｉＣＨ２ＮＨ２；
Ｍｅ３ＳｉＮＨＳｉＭｅ３；
Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４；
部分的にフッ素化または塩素化された材料；
その場で生成された材料；
ハロゲンおよび水素の両方を含む分子；
ならびに
それらの誘導体および混合物。
【００４４】
他の実施形態において、シリコン前駆体組成物は、以下からなる群から選択されるシリ
コン前駆体を含む：
（ａ）以下からなる群から選択されるシリコン含有前駆体：
（ｉ）式Ｓｉ（Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４）または（Ｒ１Ｒ２）Ｓｉ：（シリレン）のモノマー；
（ｉｉ）式［Ｓｉ（Ｒ１Ｒ２Ｒ３）］２の二量体；
（ｉｉｉ）式［Ｓｉ（Ｒ１Ｒ２）］３の三量体；および
（ｉｖ））式［Ｓｉ（Ｒ１）］４の四量体、
式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して：Ｃ１−Ｃ８アルキル；シリ
ル；アミノ；アミド；イミド；Ｃ１−Ｃ８アルコキシ；シロキシ；ハロ；モノ−、ジ−お
よびトリ−アルキルシリル（ここで、アルキルはＣ１−Ｃ８アルキル）；モノ−およびジ
−アルキルアミノ（ここで、アルキルはＣ１−Ｃ８アルキル）；
（ｂ）ビピリジンおよびアルキンシラン付加物；
（ｃ）セレンに直接結合したシリコン（Ｓｉ−Ｓｅ結合）を含むセレン化ケイ素、および
（ｄ）少なくとも１つのシリコン同位体において天然存在度を超えるように同位体濃縮さ
れている前駆体（ａ）から（ｃ）。
【００４５】
いくつかの特定の実施形態では、本開示の方法は、上記（ｄ）から選ばれる前駆体を含
むシリコン前駆体組成物を用いて実施することができる。
【００４６】
本開示の注入方法は、イオン化がアークチャンバ内で行われ、アークチャンバが、その
内部に配置された、（１）ランタネーティド（ｌａｎｔｈａｎａｔｅｄ）タングステンラ
イナー、（２）ＷＳｉライナー、（３）シリコンライナー、および（４）グラファイトラ
イナーからなる群から選択されるアークチャンバライナーを有することができる。
【００４７】
様々な特定の実施形態では、本開示の注入方法は、シリコン前駆体組成物が、グループ
Ａからの少なくとも１つのシリコン前駆体ガス、場合により、グループＢ、Ｃ、およびＤ
からの追加のガス（単数または複数）を含み、グループＡからのシリコン前駆体ガスが１
つだけ存在する場合、グループＢ、ＣおよびＤからの少なくとも１つの追加ガスは並行流
ガスとして存在するか、あるいは前駆体ガス混合物中でシリコン前駆体ガスと混合され：
グループＡは：
ＳｉＦ４
ＳｉＨ４
ＳｉＨｘＦｙ（式中、ｘおよびｙの各々は０から４である）
ＳｉＨｘＣｌｙ（式中、ｘおよびｙの各々は０から４である）
ＳｉＦｘＣｌｙ（式中、ｘおよびｙの各々は０から４である）
ＳｉＨｘＦｙＣｌｚ（式中、ｘ、ｙおよびｚの各々は０から４である）
からなる群から選択されるシリコン前駆体ガスを含み；
グループＢは：
Ｈ２
ＰＨ３
ＡｓＨ３
ＮＨ３
Ｈ２Ｓｅ
Ｈ２Ｓ
ＣＨ４
ＧｅＨ４
Ｂ２Ｈ６
ＳｉＨ４
からなる群から選択される水素または水素化物ガスを含み；
グループＣは：
Ｎｅ
Ａｒ
Ｋｒ
Ｈｅ
Ｘｅ
からなる群から選択される不活性ガスを含み；および
グループＤは：
Ｎ２
Ｏ２
からなる群から選択される他のガスを含む。
【００４８】
別の態様において、本開示は
（ａ）は、四フッ化ケイ素、ＳｉＦ４を含むシリコン前駆体をイオン化することであって
、四フッ化ケイ素はフルオロ反応抑制剤と並流され、または予備混合され、および
（ｂ）基板に前記イオン化からのシリコンイオンを注入すること
を含む基板にシリコンイオンを注入する方法に関する。
【００４９】
フルオロ反応抑制剤は任意の適切な種類であってよく、例えば、特定の実施形態では、
（ｉ）水素、（ｉｉ）水素化物ガス、および（ｉｉｉ）窒素の少なくとも１つを含む。他
の実施形態では、フルオロ反応抑制剤はシランを含むことができる。さらに他の実施形態
では、フルオロ反応抑制剤はアンモニアを含んでいてもよい。さらに別の実施形態では、
蛍光剤抑制剤は、窒素を含むことができる。
【００５０】
さらなる態様における本開示は、基板にシリコンおよび／またはシリコンイオンを注入
するのに使用するシリコン前駆体組成物であって、前記組成物は、
（ａ）式ＳｉＲ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４のモノシラン（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の各々
は独立してＨ；ハロゲン（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）；ヒドロキシ；アルコキシ；アセトキシ
；アミノ；場合によりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキシおよび／またはアミノで置換
された式ＣｎＨ２ｎ＋１のアルキル（式中、ｎ＝１から１０）；場合によりヒドロキシ、
アルコキシ、アセトキシ、および／またはアミノで置換された式ＣｎＨ２ｎ−１のシクロ
アルキル、ビシクロアルキルおよびポリシクロアルキル（式中ｎ＝１から１０）；場合に
よりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキシ、および／またはアミノで置換された、Ｃ＝Ｃ
結合を含む式ＣｎＨ２ｎのアルケニル（式中ｎ＝１から１０）；フェニルおよび芳香族部
分を含むアリール；式＝ＣＨ２およびＣＲ１Ｒ２の官能基を含むアルキレン（式中Ｒ１お
よびＲ２の各々は上記に指定されており、場合によりヒドロキシ、アルコキシ、アセトキ
シ、および／またはアミノで置換される）；以下の式
【００５１】
【化１０】
2019134171.tif 000011
の官能基を含むアルキリン（式中、ＲはＣ１−Ｃ１０アルキル、アルキルのヒドロキシル
、ハロゲンまたはアミノ誘導体である）；または式−ＯＯＣＲのアシルオキシル（式中、
ＲはＣ１−Ｃ１０アルキル、アルキルのヒドロキシル、ハロゲンまたはアミノ誘導体であ
る）である）；
（ｂ）少なくとも１つのＳｉ−Ｓｉ結合を含む、式ＳｉｎＨｙのジシランおよびポリシラ
ン（式中、ｎ＝１から８であり、非分岐および分岐鎖に関してはｙ＝２ｎ＋２、および環
状化合物に関してはｙ＝２ｎ）および式ＳｉｎＲ１Ｒ２・・・Ｒｙの対応する置換ジシラ
ンおよびポリシラン（式中、ｎ＝１から８であり、Ｒ１、Ｒ２・・・Ｒｙの各々は前出の
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の各々に指定されたとおりである）；
（ｃ）式Ｈ３Ｓｉ−Ｘ−ＳｉＨ３の架橋シリコン前駆体（式中、Ｘは−ＣＲ１Ｒ２−、Ｇ
ｅＲ１Ｒ２−、−ＮＲ−、−ＰＲ−、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＲ１Ｒ２−、および−Ｓｅ−
であり、Ｒ、Ｒ１、Ｒ２の各々は上記で指定されている）および式Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｓｉ−Ｘ
−ＳｉＲ４Ｒ５Ｒ６の対応する置換シリコン前駆体（式中、Ｘは上記で指定されており、
Ｒ１、Ｒ２・・・Ｒ６の各々は前出のＲ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の各々に指定されたと
おりである）；
（ｄ）式Ｈ３Ｓｉ−Ｘ−ＳｉＨ２−Ｙ−ＳｉＨ２−・・・Ｚ−ＳｉＨ３の、または他の方
法でＳｉ−Ｓｉ結合を含む、多架橋、分岐および環状シリコン前駆体（式中、Ｘは−ＣＲ
１Ｒ２−、ＧｅＲ１Ｒ２−、−ＮＲ−、−ＰＲ−、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＲ１Ｒ２−、お
よび−Ｓｅ−であり、Ｒ、Ｒ１、Ｒ２の各々は上記で指定されている）および対応する置
換分岐シリコン前駆体（式中、Ｘ、Ｙ、およびＺ＝ＣまたはＮ）および対応する環状シリ
コン前駆体；
（ｅ）式Ｈ２Ｓｉ＝ＳｉＨ２のシレンおよび式Ｒ１Ｒ２Ｓｉ＝ＳｉＲ３Ｒ４の対応する置
換シレン（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の各々は上記で指定されている）；
（ｆ）以下の式
【００５２】
【化１１】
2019134171.tif 000012
のシリン、および以下の式
【００５３】
【化１２】
2019134171.tif 000013
の対応する置換シリン（式中、Ｒ１、Ｒ２の各々は上記で指定されている）；
（ｇ）クラスタシリコン化合物；
（ｈ）予備混合物または並行流の形態における前記前駆体の１つ以上；および
（ｉ）少なくとも１つの同位体において天然存在度を超えるように同位体濃縮されている
前駆体を含む上記前駆体の１つ以上；
からなる群から選択される少なくとも１つのシリコン前駆体を含み、前記組成物は、もっ
ぱら（１）四フッ化ケイ素、（２）シラン、（３）四フッ化ケイ素およびシランの混合物
、または（４）四フッ化ケイ素、キセノンおよび水素からなるものではない前記組成物に
関する。
【００５４】
特定の用途において前出の組成物は、シリコンの少なくとも１つの同位体、例えば、２
８Ｓｉ、２９Ｓｉおよび３０Ｓｉからなる群から選択されるシリコンの１つ以上の同位体
において天然存在度を超えるように同位体濃縮されているシリコン前駆体を含む。シリコ
ン前駆体は、例えば、２９Ｓｉにおいて天然存在度を超えるように同位体濃縮することが
できるか、または２９Ｓｉ以外の同位体において天然存在度を超えるように同位体濃縮す
ることができる。様々な実施形態における前記組成物は、シリコン前駆体材料中に存在す
る全同位体種に基づいて、少なくとも１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％
、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％
、９０％、９５％、９７％、９８％、９９％以上、１００％までのレベルまで２９Ｓｉに
おいて同位体濃縮されているシリコン前駆体を含むことができる。他の実施形態では、シ
リコン前駆体は、シリコン前駆体中に存在する全同位体種に基づいて、２９Ｓｉレベルに
おいて３０％から７０％、同位体濃縮されていてもよい。
【００５５】
示したように、本開示の組成物は、シリコン前駆体および並行流、例えば、水素化物、
ハロゲン（フッ素、臭素、塩素、ヨウ素）、ハロゲン化合物および複合体、一酸化炭素、
二酸化炭素、フッ化カルボニル、キセノン、二フッ化キセノン、酸素、窒素、アルゴン、
ネオン、クリプトン、ヘリウム、ＳｉＦ４、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、メチルシラン、フル
オロシラン、クロロシラン、セレン化水素、硫化水素、ジボラン、メタン、アンモニア、
ホスフィン、アルシンからなる群から選択される並行流を含むことができる。
【００５６】
他の変形例では、シリコン前駆体組成物は、シリコン前駆体以外のガスを含んでもよく
、そのような他のガスは、その少なくとも１つの同位体において天然存在度を超えるよう
に同位体濃縮される。
【００５７】
本開示のシリコン前駆体組成物は、以下からなる群から選択されるシリコン前駆体を含
んでいてもよい。
アルキルシラン；
架橋シロキサン；
式ＲｎＳｉＨ（４−ｎ）の化合物、式中０≦ｎ≦４であり、Ｒｎは、アルキル、アルコキ
シル、アミド、アルキレン、シリル、イミド、水素またはアセテートである；
アルキルジシラン；
トリシリルアミン；
メチルシラン；
（ＭｅＨＳｉ）４Ｏ４；
Ｍｅ２ＳｉＨ２；
ＥｔＳｉＨ３；
Ｍｅ３ＳｉＨ；
（ＭｅＯ）３ＳｉＨ；
Ｍｅ３ＳｉＳｉＭｅ３；
ｎ−ＢｕＳｉＨ３；
（ＳｉＨ３）３Ｎ；
（ＭｅＨＳｉ）４Ｏ４，（ＴＭＣＴＳ）；
Ｍｅ２ＳｉＨ２；
Ｓｉ２Ｈ６；
Ｓｉ３Ｈ８；
Ｍｅ２ＳｉＦ２；
ＨＳｉＦ３；
ＳｉＣｌ４；
ＳｉＨＣｌ３；
ＳｉＨ２Ｃｌ２；
ＳｉＨ３Ｃｌ；
（ＮＭｅ）２Ｓｉ２Ｈ４；
Ｍｅ３Ｓｉ（ＣＨ２ＣＨ２）；
（Ｍｅ３Ｓｉ）３ＳｉＨ；
（Ｍｅ２Ｓｉ）３（ＮＨＭｅ）３；
（Ｍｅ３Ｓｉ）３ＧｅＨ；
［（ｔＢｕ）ＮＣＨ＝ＣＨＮ（ｔＢｕ）］Ｓｉ；
（Ｍｅ３Ｓｉ）３Ｎ；
［（ＭｅＯ）３Ｓｉ］３Ｎ；
（Ｃ２Ｈ４Ｏ２）２Ｓｉ；
Ｓｉ（ＯＯＣＣＨ３）４；
Ｍｅ３Ｓｉ（ＮＭｅ２）；
ＳｉＨ（ＮＭｅ２）３；
Ｍｅ３ＳｉＥｔ；
Ｍｅ２ＳｉＣＨ２ＮＨ２；
Ｍｅ３ＳｉＮＨＳｉＭｅ３；
Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４；
部分的にフッ素化または塩素化された材料；
その場で生成された材料；
ハロゲンおよび水素の両方を含む分子；
ならびに
それらの誘導体および混合物。
【００５８】
特定の用途において、前記組成物は、以下からなる群から選択されるシリコン前駆体を
含む：
（ａ）以下からなる群から選択されるシリコン含有前駆体：
（ｉ）式Ｓｉ（Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４）または（Ｒ１Ｒ２）Ｓｉ：（シリレン）のモノマー；
（ｉｉ）式［Ｓｉ（Ｒ１Ｒ２Ｒ３）］２の二量体；
（ｉｉｉ）式［Ｓｉ（Ｒ１Ｒ２）］３の三量体；および
（ｉｖ））式［Ｓｉ（Ｒ１）］４の四量体、
式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して：Ｃ１−Ｃ８アルキル；シリ
ル；アミノ；アミド；イミド；Ｃ１−Ｃ８アルコキシ；シロキシ；ハロ；モノ−、ジ−お
よびトリ−アルキルシリル（ここで、アルキルはＣ１−Ｃ８アルキル）；モノ−およびジ
−アルキルアミノ（ここで、アルキルはＣ１−Ｃ８アルキル）；
（ｂ）ビピリジンおよびアルキンシラン付加物；
（ｃ）セレンに直接結合したシリコン（Ｓｉ−Ｓｅ結合）を含むセレン化ケイ素、および
（ｄ）少なくとも１つのシリコン同位体において天然存在度を超えるように同位体濃縮さ
れている前駆体（ａ）から（ｃ）。
【００５９】
組成物は、例えば、シリコン前駆体が（ｄ）から選択されて、構成することができる。
【００６０】
別の実施形態では、本開示は、グループＡからの少なくとも１つのシリコン前駆体ガス
、場合により、グループＢ、Ｃ、およびＤからの追加のガス（単数または複数）を含み、
グループＡからのシリコン前駆体ガスが１つだけ存在する場合、グループＢ、ＣおよびＤ
からの少なくとも１つの追加ガスは並行流ガスとして存在するか、あるいは前駆体ガス混
合物中でシリコン前駆体ガスと混合されるシリコン前駆体組成物を意図し：
グループＡは：
ＳｉＦ４
ＳｉＨ４
ＳｉＨｘＦｙ（式中、ｘおよびｙの各々は０から４である）
ＳｉＨｘＣｌｙ（式中、ｘおよびｙの各々は０から４である）
ＳｉＦｘＣｌｙ（式中、ｘおよびｙの各々は０から４である）
ＳｉＨｘＦｙＣｌｚ（式中、ｘ、ｙおよびｚの各々は０から４である）
からなる群から選択されるシリコン前駆体ガスを含み；
グループＢは：
Ｈ２
ＰＨ３
ＡｓＨ３
ＮＨ３
Ｈ２Ｓｅ
Ｈ２Ｓ
ＣＨ４
ＧｅＨ４
Ｂ２Ｈ６
ＳｉＨ４
からなる群から選択される水素または水素化物ガスを含み；
グループＣは：
Ｎｅ
Ａｒ
Ｋｒ
Ｈｅ
Ｘｅ
からなる群から選択される不活性ガスを含み、および
グループＤは
Ｎ２
Ｏ２
からなる群から選択される他のガスを含む。
【００６１】
さらなる態様において、本開示は、予備混合物または並行流の形で、四フッ化ケイ素お
よびフルオロ反応抑制剤を含有する、シリコン前駆体組成物に関する。そのような組成物
中のフルオロ反応抑制剤は任意の適切な種類であってよく、例えば、水素、水素化物ガス
、窒素、シランおよびアンモニアの１つ以上を含むことができる。１つの特定の実施形態
では、フルオロ反応抑制剤は窒素を含むことができる。別の特定の実施形態では、フルオ
ロ反応抑制剤はアンモニアを含むことができる。
【００６２】
本開示はさらに、本開示のシリコン前駆体組成物を保持する第１のガス供給容器、およ
びシリコン前駆体組成物と共に使用する並流ガスを保持する第２のガス供給容器を備えた
イオン注入システムのためのガス供給キットを意図する。
【００６３】
このようなガス供給キットの特定の実施形態では、シリコン前駆体組成物は四フッ化ケ
イ素を含むことができ、並行流ガスはフルオロ反応抑制剤ガスを含むことができる。この
ようなガス供給キットは、四フッ化ケイ素が、少なくとも１つのシリコン同位体において
同位体濃縮されて、構成されてもよい。フルオロ反応抑制剤ガスは、水素、水素化物ガス
、窒素、シラン、およびアンモニアの１つ以上を含むことができる。ガス供給キットは、
１つのガス供給容器内にシリコン前駆体組成物を、別のガス供給容器内にフルオロ反応抑
制剤ガスとして、窒素またはアンモニアを含んでいてもよい。
【００６４】
本開示のさらなる態様は、イオン注入システムで使用するために：本開示に係るシリコ
ン前駆体組成物を保持する第１のガス供給容器、およびシリコン前駆体組成物と共に使用
するための並行流ガスを保持する第２のガス供給容器を提供することを含むイオン注入シ
ステムの動作を強化する方法に関する。
【００６５】
上述したように、第１のガス供給容器は、四フッ化ケイ素を含むことができ、第２のガ
ス供給容器は並行流ガスとしてフルオロ反応抑制剤ガスを含むことができる。
【００６６】
シリコン前駆体組成物が四フッ化ケイ素を含む上記方法では、四フッ化ケイ素は、少な
くとも１つのシリコン同位体において同位体濃縮されていてもよい。
【００６７】
フルオロ反応抑制剤ガスは、操作強化法では、任意の適切なガス、例えば、水素、水素
化物ガス、窒素、シラン、およびアンモニアの１つ以上を含んでもよい。
【００６８】
さらなる態様において、本開示は、本開示のシリコン前駆体組成物を収容するガス貯蔵
および分配容器を含む、シリコン前駆体組成物の供給パッケージに関する。ガス貯蔵およ
び分配容器は、物理的吸着媒体、またはイオン性液体の貯蔵媒体のような、シリコン前駆
体組成物のための貯蔵媒体を含むことができる。他の実施形態では、ガス貯蔵および分配
容器は、容器の内部容積内に圧力調整アセンブリを含む圧力調整容器を含む。
【００６９】
従って、本開示は、半導体ウェハ等の標的基板、またはマイクロエレクトロニクス製品
、太陽電池、フラットパネルディスプレイ等の製造に有用な他の基板にシリコン、シリコ
ンイオンまたはシリコン含有イオンを注入する方法を提供する。この方法は、イオンを有
するプラズマを生成するために、シリコン含有ドーパント材料をイオン化し、標的基板に
イオンを注入することにより行うことができる。
【００７０】
本開示の実施に使用することができる例示的なシリコン含有ドーパント化合物または材
料の例としては、アルキルシラン、架橋シロキサン、式ＲｎＳｉＨ（４−ｎ）の化合物（
式中１≦ｎ≦４であり、Ｒｎは、アルキル、アルコキシル、アミド、アルキレン、シリル
、イミド、水素またはアセテート基である）、アルキルジシラン、ならびにこれらの誘導
体および混合物が挙げられる。適切なシリコン含有ドーパント化合物または材料の具体例
としては、トリシリルアミン、即ち（ＳｉＨ３）３Ｎ；メチルシラン、即ちＭｅＳｉＨ３
；ＴＭＣＴＳ、即ち（ＭｅＨＳｉ）４Ｏ４，；ジメチルシラン、即ちＭｅ２ＳｉＨ２；エ
チルシラン、即ちＥｔＳｉＨ３；トリメチルシラン、即ちＭｅ３ＳｉＨ；トリメトキシシ
ラン、即ち（ＭｅＯ）３ＳｉＨ；ヘキサメチルジシラン、即ちＭｅ３ＳｉＳｉＭｅ３；Ｔ
ＥＯＳ、即ちＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４；およびｎ−ブチルシラン、即ちｎ−ＢｕＳｉＨ３が
挙げられる。追加のドーパント材料は、部分的にフッ素化または塩素化された材料、なら
びにその場で生成された材料、およびハロゲンと水素の両方を含有する分子を含む。
【００７１】
適切な材料およびそれらに関連する特性の追加の例は、以下の表１および２に記載され
ている。
【００７２】
【表１】
2019134171.tif 000014
【００７３】
【表２】
2019134171.tif 000015
【００７４】
好ましくは、本開示の実施において利用されるシリコン含有ドーパント化合物または材
料は、付随する最終使用条件下で気体状態にある。適切なドーパント源材料は、イオン注
入システムのイオン源チャンバに蒸気の十分な流れを提供するために十分な蒸気圧を有す
る液体もしくは固体のシリコン含有ドーパント化合物または材料も含む。
【００７５】
様々な実施形態では、シリコンイオンまたはシリコン含有イオンは原料源材料から生成
され、イオン注入方法を介して基板の標的材料に注入される。
【００７６】
１つの例示的な実施形態では、イオン源は、原材料としてシリコン含有ドーパントガス
で満たされた真空アークチャンバ内に電子を導入することによって、シリコンイオンを生
成する。シリコン含有ドーパントガスの中の分子と電子の衝突により正のシリコンイオン
を含む電離プラズマがもたらされる。イオンは平行にされてイオンビームとなり、標的材
料に向かって加速される。イオンビームは、所望の構成でシリコンイオンを注入するため
に、その中に複数の開口部を有するマスクを介して導かれてもよい。
【００７７】
シリコンイオンを注入する他の手段は本開示の範囲内にあるので、本開示はこの点にお
いて限定されるものではない。
【００７８】
本開示のシリコン前駆体は、同位体濃縮されているか、または濃縮されていないが、供
給ガス混合物、並行流配置（例えば、共同種（特性において濃縮されていてもされていな
くてもよい他のシリコン含有流体）および／または希釈ガス、ならびにシリコン前駆体が
断続的に繰り返し処理ツールに流されるシーケンシャルフローシステムに利用することが
できる。
【００７９】
本開示のシリコン前駆体は、単一の同位体種で１００％の同位体濃縮まで、任意の同位
体種のシリコン同位体において天然存在度を超えるように同位体濃縮されてもよい。
【００８０】
本開示は、シリコン二量体、三量体、および四量体、ならびに他のクラスタシリコン注
入組成物の注入を意図する。シリコン前駆体組成物は、イオン注入のためのシリコンの２
つ以上の原子および／または他の原子を含むイオン種を提供するように構成してもよい。
２つ以上のシリコン原子を含む前駆体としては、ジシラン、トリシラン、及びＳｉ−Ｓｉ
結合を含む他の化合物が挙げられる。炭素、ゲルマニウム、ホウ素、リン、または他の成
分を含有する置換シランを、そのようなシリコン前駆体から誘導されたシリコン注入種の
アモルファス化効率を向上させるために使用することができる。例えば、本開示は、それ
に応じた注入基板において引張または圧縮応力を付与するために、対応するシリコン前駆
体に由来する、Ｓｉ−およびＣ−含有種、またはＳｉ−およびＧｅ−含有種を意図する。
【００８１】
別の態様では、四フッ化ケイ素、ＳｉＦ４中に存在するフッ素の有害な影響は、有意に
、（ｉ）水素、または、例えば、ＳｉＨ４、ＮＨ３等の水素化物ガス、および／または（
ｉｉ窒素（Ｎ２）とのＳｉＦ４の並行流または混合物によって軽減される。この取り組み
は、水素および／または窒素がアークチャンバの材料、例えば、タングステンまたはモリ
ブデンによってフッ素化反応を妨害し、それによってフッ素反応を減少させ、それに応じ
て、エッチング、堆積およびハロゲンサイクルを軽減することに基づく。我々は実験的に
、ＳｉＦ４が水素、窒素、または水素と窒素の両方と混合されたときに、ＳｉＦ４ビーム
中のＦ＋、Ｗ＋およびＷＦｘピークが大幅に低減されることを実証した。このような混合
物を達成する方法は、フルオロ反応抑制剤成分とのＳｉＦ４の並行流、または予備混合物
のいずれかであり得る。フルオロ反応抑制剤、例えば、Ｈ２またはＨ２／Ｎ２の濃度は、
四フッ化ケイ素およびフルオロ反応抑制剤成分の全体積に基づいて、０．００１体積％か
ら９９．９９９体積％、より好ましくは０．０１体積％から３０体積％、最も好ましくは
２体積％から２０体積％である。
【００８２】
並行流または混合物成分としてのフルオロ反応抑制組成物の使用は、有利には、任意の
適切な種類の注入装置で使用される。一般に、本開示の組成物および方法は、半導体、太
陽電池、フラットパネル製品、例えば、ビームライン注入装置、ＰＬＡＤツールのような
プラズマ浸漬ツール、イオンシャワー注入装置等の製造に使用するのに適した注入装置を
用いて行うことができる。
【００８３】
反応抑制剤を使用する取り組みは、例えば、水素、アンモニア、他の水素化物ガスおよ
び／または窒素等のガスとの並行流または混合物において、例えば、ＧｅＦ４、ＡｓＦ３
、およびＰＦ３／ＰＦ５のような他のフッ化物ガスを使用して適用することができる。
【００８４】
具体的な態様では、本開示は、ビームの性能および／またはソース寿命の改善を提供す
るために、ガス並行流または予備混合物の使用に関する。
【００８５】
ガスは、並行流、予備混合物、または並行流および予備混合物の組み合わせを含む配置
に利用することができる。このような目的のために、ガス組成物は合計２から５０種のガ
スを含むことができ、個々のガス種は０．０００１モル％から９９．９９９９モル％の範
囲であり得る濃度で並行流または予備混合物中に存在し、全ての並行流または予備混合物
成分は合計で１００モル％となる。
【００８６】
本開示のシリコン前駆体は、任意の適切な方法で任意の適切なイオン化装置またはシス
テムを利用して注入用途のためにイオン化することができる。例えば、電子衝撃、無線周
波数暴露、マイクロ波の衝突、パルスプラズマ法、ＩＨＣプラズマ処理を含んでイオン化
を行うことができる。シリコン前駆体は、処理ツール上の前駆体供給容器の配置によって
、あるいは前駆体供給容器の遠隔送達配置によって、あるいは遠隔または使用時のいずれ
かでシリコン前駆体のオンデマンド発生によって、任意の適切な方法で使用の場所に送達
することができる。
【００８７】
シリコン前駆体に由来するシリコン注入種の注入は、半導体製品、集積回路、太陽電池
、フラットパネルディスプレイ、ＬＥＤおよび他のイオン注入製品をはじめとする、任意
の適切な用途に利用することができる。
【００８８】
本開示のシリコン前駆体は、ビーム電流、イオンビームの時間的および空間的安定性の
絶対値の増大のような、イオンビーム法におけるビーム電流の改善をはじめとする、シリ
コン注入における方法の改善を可能にし、さらにイオン源性能を高めることができ、例え
ば、ソース寿命を延長することができる。
【００８９】
イオン注入システムのイオン源への本開示のシリコン前駆体の送達において、アークチ
ャンバの冷却および／またはアークチャンバへの送達ラインの冷却は、熱的に安定でなく
、そのような冷却なしではアークチャンバ内で受けとられる前に分解するであろうシリコ
ン前駆体に対し使用することができる。他の実施形態では、送達ライン内の凝縮を避ける
ために、アークチャンバへの送達ラインは、シリコン前駆体の蒸気送達のために加熱する
ことができる。
【００９０】
また、ソース寿命および／またはビーム電流は、他の実施形態では、適切なアークチャ
ンバライナー材料を使用することによって改善することができる。例示的なライナーとし
ては、ソース寿命を改善する上で重要な有益であり得るランタネーティドタングステンラ
イナー、そうでなければ１００％のタングステンライナーで発生する可能性がある反りを
抑制し得るＷＳｉライナー、ソース障害を引き起こすおそれがあり、チーム電流を増加さ
せる可能性があるハロゲンサイクルを減らすのに役立ち得るシリコンライナー、およびグ
ラファイトライナーを挙げることができるが、これらに限定されない。
【００９１】
ここで図面を参照すると、図１は、図示されたイオン注入チャンバ内の基板のイオン注
入ドーピングのために供給されるシリコン含有ドーパントガスまたは他のシリコン前駆体
原料を収容する貯蔵および分配容器を含むイオン注入処理システムの概略図である。
【００９２】
イオン注入処理システム３００は、図示されたイオン注入チャンバ３０１内の基板３２
８のイオン注入ドーピングのために供給されるシリコン原料を保持する貯蔵および分配容
器３０２を含む。
【００９３】
貯蔵および分配容器３０２は、シリコン原料を保持する内部容積を囲む容器壁３０６を
含む。
【００９４】
容器は、ガスのみを保持するように配置された内部容積を有する、従来型のガスボンベ
であってもよいし、あるいは、容器は、シリコン含有ドーパント源ガスに対し収着親和性
を有する吸着材料を含み、ドーパント源ガスが分配条件下で容器から排出するために脱着
可能であってもよい。
【００９５】
貯蔵および分配容器３０２は、排出ライン３１２とガス流れ連通状態で連結されたバル
ブヘッド３０８を含む。圧力センサ３１０は、質量流量コントローラ３１４と一緒に、ラ
イン３１２内に配置される。他の監視および検出部品がラインと連結されて、コントロー
ル手段、例えば、アクチュエータ、フィードバックおよびコンピュータ制御システム、サ
イクルタイマーとインターフェースで連結することができる。
【００９６】
イオン注入チャンバ３０１は、ライン３１２から分配されたシリコン含有源材料を受け
とり、イオンビーム３０５を発生させるイオンビーム発生装置またはイオナイザー３１６
を含む。イオンビーム３０５は、必要なイオンを選択し、選択されなかったイオンを拒絶
する質量分析部３２２を通過する。
【００９７】
選択されたイオンは、加速電極アレイ３２４を通過し、次いで偏向電極３２６を通過す
る。結果として焦点を当てられたイオンビームは、スピンドル３３２に取り付けられた回
転可能なホルダー３３０上に配置された基板要素３２８に入射される。Ｓｉ＋イオンまた
は他のシリコン含有イオンのイオンビームは、シリコンドープ構造を形成するために所望
のように基板をドープするために使用される。
【００９８】
イオン注入チャンバ３０１のそれぞれのセクションは、それぞれポンプ３２０、３４２
および３４６によりライン３１８、３４０および３４４を介して排出される。
【００９９】
任意の適切なイオン源は図１に示す種類のイオン注入システム、例えば、Ｍ．Ａ．  Ｇ
ｒａｆらに対し２０００年１０月２４日に発行されたＵＳ特許６１３５１２８により完全
に記載された種類のイオン源に有用に使用することができる。
【０１００】
イオン源は、例えば、プラズマチャンバを画定するハウジングと、イオン抽出装置アセ
ンブリを含んでもよい。エネルギーは、プラズマチャンバ内にイオンを生成するためのイ
オン化可能なシリコン源材料に付与される。イオンは、複数の電極を含むイオン抽出装置
アセンブリによってプラズマチャンバのスリットを介して抽出される。従って、イオン抽
出装置アセンブリは、抽出開口板を介してプラズマチャンバからイオンビームを抽出し、
質量分析磁石に向かって抽出されたイオンを加速する働きをする。
【０１０１】
このような配置では、イオン化可能なシリコン源材料をこれに適した供給装置から流し
、その中に質量流量コントローラを含む導管を介してプラズマチャンバに注入することが
できる。供給装置としては、吸着剤ベースのガス貯蔵および供給容器、例えば、商標ＳＤ
Ｓの下でインテグリス（米国マサチューセッツ州ビレリカ）から市販されている種類のも
の、内部のガス圧調整器を含む圧力調整容器、例えば、商標ＶＡＣの下でインテグリス（
米国マサチューセッツ州ビレリカ）から市販されている種類のもの、内部のガス圧調整器
を含む圧力調整容器、例えば、商標ＶＡＣＳｏｒｂの下でインテグリス（米国マサチュー
セッツ州ビレリカ）から市販されている種類のものが挙げられ、または、固体ドーパント
源材料を用いる場合、ソースは固体源容器、例えば、商標ＰｒｏＥｖａｐの下でインテグ
リス（米国マサチューセッツ州ビレリカ）から市販されている種類のものを含んでいても
よい。
【０１０２】
シリコン含有源材料が使用される本開示のイオン注入方法は、当該技術分野の技術の範
囲内で、本明細書の開示に基づいて、広範囲のイオン注入システムで実施することができ
、シリコンがドープされた部品または装置構造を含む広範囲のマイクロエレクトロニクス
製品、例えば、半導体製品の商業生産を可能にする。
【０１０３】
図２は、イオン注入システムのアークチャンバ内のプラズマの発生を模式的に示す、イ
オン注入装置の断面であり、ガス供給ラインは、冷却されない場合分解を受けやすい本開
示の前駆体に有用であるように、当該ラインの能動冷却を提供するように配置される。
【０１０４】
イオン注入システム１０は、チャンバ内でのそのイオン化のためにアークチャンバに、
本開示の前駆体を供給するためのガス供給ライン１４を有するアークチャンバ１２を含む
。プラズマ１６は、そのようなシステムのアークチャンバ１２で生成される。前駆体ガス
は、供給ラインおよびアークチャンバに入るガスの熱的状態の良否を判定するために関係
を監視することにおいて、前駆体ガス供給ラインに固定された監視熱電対ＴＣＩおよびＴ
Ｃ２を有する前駆体ガス供給ライン１４に向かって矢印Ａで示す方向に流される。
【０１０５】
このイオン注入装置１０において、前駆体ガス供給ラインは、当該ラインの能動冷却に
適合している。具体的には、前駆体ガス供給ライン１４は、冷却媒体が矢印Ｂに示す方向
に従って流れる冷媒通路２０に関連付けられている。監視熱電対ＴＣ１およびＴＣ２は、
供給ラインおよびアークチャンバに入るガスの熱的状態の良否を判定するために駆体ガス
供給ラインに対する関係を監視することにおいて固定されている。
【０１０６】
冷媒通路は、前駆体ガス供給ライン上の冷却ジャケットのように構成することができ、
または前駆体ガス供給ラインを囲むか、これと互いにかみ合う通路を含むことができ、ま
たはガス供給ライン内およびアークチャンバ内に詰まった固体副産物の分解および堆積が
回避されるように前駆体ガスに対し冷却を提供するのに有効な他の熱交換または冷媒要素
、配列またはアセンブリを含むことができる。
【０１０７】
前駆体ガス供給流の冷却装置は、前駆体ガスの必要な冷却を行うために任意の適切な方
法で実装され、動作させることができることが理解されるであろうし、冷却装置は、さら
にイオン源のための熱管理制御システムと統合することができ、冷媒の流量および他の動
作パラメータは、そうでなければイオン注入の使用には適さないであろう前駆体ガスによ
る効果的なイオン注入のために適切に設定される。このような冷却装置は、本開示の、対
応して変化させた前駆体ガスを利用する広範な種類のイオン注入システムで利用すること
ができる。
【０１０８】
図３は、本開示の１つの実施形態による、イオン注入システムにガスを並行流供給する
ために配置されたイオン注入システムのイオン源の断面図である。イオン源１１２は、プ
ラズマチャンバ１２２を画定するハウジングと、イオン抽出装置アセンブリを備える。エ
ネルギーは、プラズマチャンバ１２２内にイオンを生成するためにイオン化可能な前駆体
ガスに付与される。本開示は、負イオンが前駆体ガスによって生成されるシステムにも適
用可能であるが、一般に正イオンが生成される。正イオンは、複数の電極１４２を含むイ
オン抽出装置アセンブリ１２４によってプラズマチャンバ１２２のスリットを介して抽出
される。このように、イオン抽出装置アセンブリは、抽出開口板１４６を介してプラズマ
チャンバから正イオンビームを抽出し、質量分析磁石（図３中に示されない）に向かって
抽出されたイオンを加速する働きをする。
【０１０９】
イオン化可能な前駆体ガスは、イオン化可能な前駆体ガスの源１６６から流され、その
中に質量流量コントローラ１６８を含む導管１７０を介してプラズマチャンバ１２２に注
入される。源１６６としては、吸着剤ベースのガス貯蔵および供給容器、例えば、商標Ｓ
ＤＳの下でインテグリス（米国マサチューセッツ州ビレリカ）から市販されている種類の
もの、内部のガス圧調整器を含む圧力調整容器、例えば、商標ＶＡＣの下でインテグリス
（米国マサチューセッツ州ビレリカ）から市販されている種類のものが挙げられ、または
、固体ドーパント源材料を用いる場合、源１６６は固体源容器、例えば、商標ＰｒｏＥ−
Ｖａｐの下でインテグリス（米国マサチューセッツ州ビレリカ）から市販されている種類
のものを含んでいてもよい。プラズマチャンバ１２２は、チャンバ内部でイオン化領域４
２０に結合した導電性チャンバ壁４１２、４１４、４１６を有する。側壁４１４は、プラ
ズマチャンバ１２２の中心軸４１５について円対称である。分解磁石に対向する導電性壁
４１６は、プラズマチャンバ支持体４２２に接続されている。壁４１６は、イオンがプラ
ズマチャンバ１２２を出て、複数の離間した、電気的に絶縁された抽出電極１２４の下流
の位置でイオンビームを形成するために結合することを可能にする複数の開口部を有する
開口板１４６を支持する。開口板１４６は、離間した抽出電極１４２において同様に構成
された複数の開口部と位置合わせする特定のパターンに配置された多数の開口部を含む。
図３では、たった１つのそのような開口部が示される。
【０１１０】
金属製のアンテナ４３０は、プラズマチャンバ１２２にエネルギーを放出するためのチ
ャンバ内部に露出した金属面４３２を有する。プラズマチャンバ１２２の外側の電源４３
４は、プラズマチャンバ１２２内にイオン化電場を誘導するよう金属製のアンテナに交流
電流を設定するための、適当な特性の無線周波数（ＲＦ）で、例えば、約１３．５６メガ
ヘルツ（ＭＨｚ）のＲＦ信号で、金属製のアンテナ４３０に通電する。アンテナの電力は
、特定のイオン化操作に適した任意の適切な大きさであってよく、例えば、５００から３
０００ワット（Ｗ）のオーダーの電力であってよい。ソースチャンバ内の圧力は、例えば
、１から１０ミリトルのオーダーであることができ、源１１２は低圧、高密度誘導源とし
て機能する。プラズマチャンバ１２２は、アンテナ４３０および開口板１４６の間にチャ
ンバ内部の領域を通って延在する磁気フィルタアセンブリ４４０を含むことができる。
【０１１１】
アンテナ４３０は、取り外し可能な支持板４５０により、プラズマチャンバ１２２内に
配置することができる。支持板４５０は、それを通ってアンテナが延びる円形の切り欠き
４５２を有する場所で側壁４１４によって支持される。アンテナ４３０のための支持板４
５０は、イオン化領域４２０内のアンテナ４３０の露出したＵ字状の金属部４３２を配置
しながら、チャンバ壁４１４内の切り欠き４５２内に嵌合するように寸法決めされる。
【０１１２】
支持板４５０は、２つの真空圧力継手４５６を収容する２つの貫通通路を規定する。ア
ンテナ４３０の脚長セグメント４５７が継手を通って押された後、端部キャップ４５８は
、継手４５６および脚セグメント４５７の間の接触領域を密閉するために継手にねじ込ま
れる。アンテナ４３０は、好ましくはその放射線放出領域においてＵ字形であり、例えば
、アルミニウムから構成することができる。このチューブは、圧力継手４５６を通過する
ような寸法の外径を有する。使用中のアンテナは、その周囲から熱を吸収する。この熱を
放散するために冷媒がチューブの中心を通って送られる。
【０１１３】
板４５０は、プラズマチャンバの内部に露出しているほぼ平坦な面４６０を有しており
、チャンバ内部から離れて対向する平行な外面４６２を含む。板４５０のフランジ部４６
４は壁４１４の切り欠き部を囲み、コネクタ４７２によって壁４１４に取り付けられたリ
ング磁石４７０を覆っている。支持板４５０に取り付けられた強磁性体インサート４７４
は、プレート４５０が切り欠き４５２内に配置されるように磁石４７０の上に適合し、強
磁性体インサート４７４および磁石４７０は、チャンバ内部に延びるアンテナ４３０との
所定の位置に板４５０を固定するために互いに引き合う。
【０１１４】
イオン源の作動中、熱が発生し、この熱は、壁４１２、４１４、４１６、４１８によっ
て吸収される。吸収された熱は、壁を通り、第２の出口継手（図示せず）によってチャン
バから離れる通路に水を送るために、継手４７６を介して導入される冷媒によってチャン
バ１２２から除去することができる。この構成により、壁の温度は１００℃未満の温度に
維持することができ、イオン源１１２は冷たい壁のあるイオン源として機能する。
【０１１５】
支持板４５０の近くのアンテナ４３０の領域は、イオン注入装置の作動中にスパッタさ
れた材料による被覆を特に受けやすい。そのようなスパッタリングの影響を最小限にする
ために、アンテナが支持板４５０に挿入される前に、２つの遮蔽４８０をアルミニウムの
アンテナ上に嵌めこむことができる。これらの遮蔽は、好ましくはアルミニウムから構成
され、遮蔽とアンテナ４３０の露出したアルミニウムの外表面との間の摩擦嵌合によって
所定の位置に保持される。
【０１１６】
イオン源１１２の作動中に、ドーパント元素の堆積物が、イオン化領域４２０の境界を
示す内壁４１２、４１４および４１６上に形成し得る。本開示は、イオン源１１２が通常
の作動条件の下で作動している間、源ガスと同時に並行流ガスを流すことを意図する。並
行流ガス源４８２および対応する質量流量コントローラ４８４が提供されてもよく、プラ
ズマチャンバ１２２に送達される前に導管１７０内で質量流量コントローラ４８４の並行
流ガス出力が質量流量コントローラ１６８の前駆体ガスの出力と組み合わされる。あるい
は、前駆体ガスと並行流ガスはプラズマチャンバに別々に送達することができる。
【０１１７】
前駆体ガス源１６６は、他の材料、例えば、洗浄物質、希釈剤、反応抑制剤、平衡指向
材料、反応剤、冷媒との予備混合物または組み合わせにおいて前駆体ガスを含有してもよ
いことが認識されるであろう。あるいは、並行流ガス源４８２は、洗浄剤、希釈剤、反応
抑制剤、平衡指向材料、反応剤、冷媒等との混合物または組み合わせにおいて並行流ガス
（単数または複数）を含んでいてもよい。任意のそのような補助的な材料は、源容器およ
び／または他の供給装置の構成要素の任意の適切な構成を使用して、イオン源および／ま
たは関連するフロー回路に供給することができる。
【０１１８】
このように、並行流ガスは、イオン源チャンバへの前駆体ガスおよび並行流の並流のた
めに、前駆体ガスを供給する源容器との関係で同じまたは異なる源容器から供給すること
ができる。
【０１１９】
並行流ガスは、イオン源チャンバ内の望ましくない堆積を、そのような堆積を引き起こ
すであろう反応を抑制することにより、調節するのに役立ち得、またはイオン源チャンバ
のその場での洗浄を実施する洗浄ガスを含むことができる。様々な洗浄ガスがそのような
目的のために使用でき、ＸｅＦ２およびＮＦ３のような反応性フッ化物が挙げられるが、
これらに限定されない。
【０１２０】
並行流および前駆体ガス蒸気の相対流量は、有利には、それぞれの並行流ガスストリー
−ムに適した並流条件を確立するために、本明細書の開示に基づいて、この分野の技能の
範囲内で経験的な技術または他の技術によって決定される。
【０１２１】
本開示は、特定の態様、特徴、および例示的な実施形態を参照して本明細書に記載され
ているが、本開示の有用性はこのように限定されず、むしろ多数の他の変形、修正および
代替実施形態に拡大し、これらを包含することが理解され、本明細書に基づいて、本開示
の分野の当業者に示唆されるであろう。それに応じて、以下のように請求された発明は、
その精神および範囲内で、全てのこのような変形、修正および代替実施形態を含むものと
して、広く理解され、解釈されることが意図される。
【図１】
2019134171.tif 000022
【図２】
2019134171.tif 000023
【図３】
2019134171.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月5日(2019.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンおよび／またはシリコンイオンを注入するためのガス混合物であって、
四フッ化ケイ素および水素を含み、かつ
ガス混合物中の水素の濃度が、四フッ化ケイ素および水素の全体積に基づいて、０．０１体積％から３０体積％である、
ガス混合物。
【請求項２】
シリコンおよび／またはシリコンイオンを注入するためのガス混合物であって、
四フッ化ケイ素および水素からなり、かつ
ガス混合物中の水素の濃度が、四フッ化ケイ素および水素の全体積に基づいて、０．０１体積％から３０体積％である、
ガス混合物。
【請求項３】
ガス混合物中の水素の濃度が、四フッ化ケイ素および水素の全体積に基づいて、２体積％から２０体積％である、請求項１又は２に記載のガス混合物。
【請求項４】
ガス供給容器に供給された、請求項１又は２に記載のガス混合物。
【請求項５】
四フッ化ケイ素が、シリコンの少なくとも１つの同位体において天然存在度を超えるように同位体濃縮されている、請求項１又は２に記載のガス混合物。
【請求項６】
四フッ化ケイ素および水素を含むガス混合物中で四フッ化ケイ素をイオン化すること、および
基板に前記イオン化からのシリコンおよび／またはシリコンイオンを注入すること、
を含む、基板にシリコンおよび／またはシリコンイオンを注入する方法であって、ガス混合物中の水素の濃度が、四フッ化ケイ素および水素の全体積に基づいて、０．０１体積％から３０体積％である、
方法。
【外国語明細書】
2019134171000001.pdf