(57)【要約】  アルミニウム・ドーパント組成物を使用するための方法及びシステムを提供する。アルミニウム・ドーパント組成物の組成は選択され、式ＡｌｘＲｙＬｚで示され、Ｒはメチル基であり、ＬはＣｌ、Ｆ、Ｉ、又は、Ｂｒであり、ｘは１又は２のいずれかとすることができ、そのため、ｘ＝１の場合、ｙ＝１又は２であり、ｘ＝２の場合、ｙ＝２ｘ−４であり、ｘ＝１又はｘ＝２に対してｚ＝３ｘ−ｙである。組成物は十分な蒸気圧及び最小の炭素含有量を有し、そのため、Ａｌイオン注入中のイオン注入工程への簡単な送達及び炭素の堆積の実質的な低減を可能にする。ソース材料は、好ましくは、Ａｌイオン注入工程中の安全性及び信頼性を高めるため準大気圧保管及び送達デバイスに保管し、これから送達する。
2016530665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム含有ドーパント材料を保管及び送達するための方法であって、
式ＡｌｘＲｙＬｚ
（式中、Ｒはメチル基であり、ＬはＣｌ、Ｆ、Ｉ、及び、Ｂｒからなる群から選択されるハロゲンであり、ｘは１又は２のいずれかとすることができ、ｘ＝１の場合、ｙ＝１又は２であり、ｘ＝２の場合、ｙ＝２〜４であり、ｘ＝１又はｘ＝２に対してｚ＝３ｘ−ｙである）で示す前記アルミニウム含有ドーパント材料を選択するステップと、
保管及び送達用容器内に前記アルミニウム含有ドーパント材料を保管するステップであり、前記材料が前記容器内で化学的に安定である、ステップと、
前記保存及び送達用容器から蒸気相の前記材料を抜き出すステップと、
前記容器と前記室との間に延在する熱トレースされた配管の非存在下で所定の流速で蒸気化した前記材料を流すステップと、
前記蒸気化した材料をイオン源室に導入するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記流速が、約１〜５０ｓｃｃｍの間である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記材料が、７６０トル以下である前記室内の圧力に応じて前記容器から抜き出される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記材料が、２０から２５℃で２トルを超える蒸気圧を有する液体として保管される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記アルミニウム含有ドーパント材料が、（Ａｌ（ＣＨ３）２Ｃｌ）、（Ａｌ（ＣＨ３）Ｃｌ２）、（Ａｌ２（ＣＨ３）３Ｃｌ３）、Ａｌ（ＣＨ３）２Ｃｌ、Ａｌ（ＣＨ３）Ｃｌ２、Ａｌ２（ＣＨ３）３Ｃｌ３、Ａｌ（ＣＨ３）２Ｆ、Ａｌ（ＣＨ３）Ｆ２、Ａｌ（ＣＨ３）Ｂｒ２、及び、Ａｌ（ＣＨ３）２Ｂｒからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記材料を前記室内でイオン化するステップと、
アルミニウム含有イオンを発生させるステップと、
ハロゲンを有さないアルキルアルミニウム材料によって形成される堆積物に比較して堆積物の形成を低減するステップであって、これによって、前記アルキルアルミニウム材料のアルキル基が２つ以上の炭素含有基を含有する、ステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記材料を７６０トル未満の準大気圧状態で保管する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
熱エネルギーを印加せずに、前記材料を保管し、抜き出す、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記室内に希釈ガスを導入するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ドーパント・ガス組成物のための準大気圧保管及び送達用パッケージであって、
式ＡｌｘＲｙＬｚ
（式中、Ｒはメチル基であり、ＬはＣｌ、Ｆ、Ｉ、及び、Ｂｒからなる群から選択されるハロゲンであり、ｘは１又は２のいずれかとすることができ、ｘ＝１の場合、ｙ＝１又は２であり、ｘ＝２の場合、ｙ＝２〜４であり、ｚ＝３ｘ−ｙである）で示すアルミニウム含有ドーパント材料と、
準大気圧状態下で少なくとも部分蒸気相に前記アルミニウム含有ドーパント材料を保持するためのシリンダであり、前記蒸気圧が約２トルを超える、シリンダと、
前記シリンダと機械的に連通しているデュアル・ポート・バルブ組立体であり、前記デュアル・ポート・バルブが注入ポート・バルブと排出ポート・バルブとを含み、前記注入ポート・バルブが前記アルミニウム含有ドーパント材料を内部に導入するために前記シリンダの内部と流体連通し、前記排出ポート・バルブが前記アルミニウム含有ドーパント材料を排出するための前記シリンダの前記内部から外部に延在する流れ排出路と流体連通している、デュアル・ポート・バルブ組立体と、
前記流れ排出路に沿って位置するチェック・バルブであり、前記シリンダの外部の準大気圧状態に応じて閉鎖位置から開放位置に移動するように構成されたチェック・バルブと
を含む準大気圧保管及び送達用パッケージ。
【請求項１１】
真空作動バルブ要素が、前記排出路に沿って配置され、前記送達デバイスが、前記排出流路に沿って達成された準大気圧状態に応じて前記デバイスの内部容積から前記アルミニウム含有ドーパント材料の制御された流れを可能にするように作動されている、請求項１０に記載の準大気圧保管及び送達用パッケージ。
【請求項１２】
前記アルミニウム含有ドーパント材料が、（Ａｌ（ＣＨ３）２Ｃｌ）、（Ａｌ（ＣＨ３）Ｃｌ２）、（Ａｌ２（ＣＨ３）３Ｃｌ３）、Ａｌ（ＣＨ３）２Ｃｌ、Ａｌ（ＣＨ３）Ｃｌ２、Ａｌ２（ＣＨ３）３Ｃｌ３、Ａｌ（ＣＨ３）２Ｆ、Ａｌ（ＣＨ３）Ｆ２、Ａｌ（ＣＨ３）Ｂｒ２、及び、Ａｌ（ＣＨ３）２Ｂｒからなる群から選択される、請求項１０に記載の準大気圧保管及び送達用パッケージ。
【請求項１３】
ビームライン・イオン注入システムと組み合わせた請求項１０に記載の準大気圧保管及び送達用パッケージであって、両者の間に延在する導管によって前記システムに動作可能に接続され、前記導管が、熱トレースの非存在を特徴とする、準大気圧保管及び送達用パッケージ。
【請求項１４】
プラズマ液浸イオン注入システムと組み合わせた請求項１０に記載の準大気圧保管及び送達用パッケージであって、両者の間に延在する導管によって前記システムに動作可能に接続され、前記導管が、熱トレースの非存在を特徴とする、準大気圧保管及び送達用パッケージ。
【請求項１５】
前記チェック・バルブが、前記シリンダの前記内部に配置された、請求項１０に記載の準大気圧保管及び送達用パッケージ。
【請求項１６】
前記チェック・バルブが、前記シリンダの前記外部に配置された、請求項１０に記載の準大気圧保管及び送達用パッケージ。
【請求項１７】
前記材料が、約２０から２５℃で約２トルを超える蒸気圧を有する液体として前記シリンダに保持されている、請求項１３に記載の準大気圧保管及び送達用パッケージ。
【請求項１８】
アルミニウム・イオンを注入するための組成物であって、
式ＡｌｘＲｙＬｚ
（式中、Ｒはメチル基であり、ＬはＣｌ、Ｆ、Ｉ、及び、Ｂｒからなる群から選択されるハロゲンであり、ｘは１又は２のいずれかとすることができ、そのため、ｘ＝１の場合、ｙ＝１又は２であり、ｘ＝２の場合、ｙ＝２から４であり、ｘ＝１又はｘ＝２に対してｚ＝３ｘ−ｙである）で示すアルミニウム含有ドーパント材料を含み、
前記アルミニウム含有ドーパント材料が、基板内に堆積させるためのアルミニウム・イオンを生成するように構成され、従来のアルミニウム含有ドーパント組成物に比較して炭素の堆積が実質的に低減している、組成物。
【請求項１９】
不活性ガス、非不活性ガス、又は、それらの任意の組合せをさらに含み、これによって、Ｒが２つ以上のメチル基を含有する、請求項１８に記載の組成物。
【請求項２０】
前記アルミニウム含有ドーパント材料が、（Ａｌ（ＣＨ３）２Ｃｌ）、（Ａｌ（ＣＨ３）Ｃｌ２）、（Ａｌ２（ＣＨ３）３Ｃｌ３）、Ａｌ（ＣＨ３）２Ｃｌ、Ａｌ（ＣＨ３）Ｃｌ２、Ａｌ２（ＣＨ３）３Ｃｌ３、Ａｌ（ＣＨ３）２Ｆ、Ａｌ（ＣＨ３）Ｆ２、Ａｌ（ＣＨ３）Ｂｒ２、及び、Ａｌ（ＣＨ３）２Ｂｒからなる群から選択される、請求項１７に記載の組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規なアルミニウム・ドーパント組成物、及び、イオン注入のための送達用パッケージ、並びに、アルミニウム・ドーパント組成物の使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体／小型電子部品の製造において、イオン注入は重要な工程である。イオン注入工程は、半導体ウェハーにドーパント不純物を導入するために集積回路の製造で使用されている。一般に、半導体の実用例に関して、イオン注入は、基板材料の物理的、化学的及び／又は電気的な特性を変化させるために、一般的にドーパント不純物とも称するドーパント核種から半導体基板材料中へのイオンの導入に関与している。所望の深さにドープ領域を形成するように、半導体ウェハー内に所望のドーパント不純物を導入する。ドーパント不純物は、これが半導体ウェハー材料と結合して電気キャリアを作り出し、それによって、半導体ウェハー材料の導電率を変化させるように選択する。導入したドーパント不純物の濃度はドープ領域の導電率を決定する。全体で半導体デバイスとして機能するトランジスタ構造、分離構造、及び他の電子的構造を形成するために、多くの不純物領域が必然的に作製されている。
【０００３】
ドーパント核種からイオン核種の十分に規定されたイオン・ビームを発生させるために、イオン源を使用する。イオン源はイオン注入システムの重要な構成要素であり、注入工程中に注入すべきドーパント核種をイオン化する役割を果たしている。ドーパント・イオンは一般にソース・ドーパント核種から導出する。イオン源はソース・ドーパント・ガスから導出した様々なイオン核種の規定されたイオン・ビームを発生する。イオン源はタングステン（Ｗ）又はタングステン合金で作製したフィラメント又はカソードとすることができる。フィラメントに電流を印加してイオン注入装置内でソース・ドーパント核種をイオン化する。ソース・ドーパント核種は対応するイオン核種に解離し、これがその後、所定の基板に注入される。
【０００４】
現在の半導体デバイス技術は様々なドーパント核種を利用している。ＰＭＯＳデバイスの接触抵抗の低減、金属ゲートの仕事関数の調整、及び、Ｃｕ相互接続におけるエレクトロ・マイグレーションの低減などのいくつかの用途について、集積回路（ＩＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）の製造では、アルミニウム（Ａｌ）イオン注入が関心を持たれている。Ｋｅｎｓｕｋｅ他（ＪＶＳＴ−Ａ１６（２）、１９９８）及びＲａｏ他（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  １９ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｉｏｎ  ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、２０１２）に報告されているように、ＡｌＣｌ３は、Ａｌイオンの注入に利用されている代表的なドーパント源である。しかし、ＡｌＣｌ３から得られるＡｌイオンの効果的な注入について、現在、工程上の課題が存在している。例えば、ＡｌＣｌ３は周囲条件下では固体であり、そのため、注入工程を実施するために必要な十分な流束を発生させるためには２００℃より高い温度に加熱する必要がある。加えて、ＡｌＣｌ３の凝縮を回避するためにソース・ガスからイオン源室への配管全体を熱トレースしなければならない。これらは、ＡｌＣｌ３を適したＡｌ注入ソース・ガスにしないタイプの、ＡｌＣｌ３を送達するうえでの課題の例である。
【０００５】
周囲温度で固体であるアルミニウム・ドーパント源の代替物として、Ｏｍａｒｊｅｅ他（米国特許第８３６７５３１号）は、周囲温度で液体であるアルミニウム源化合物の使用について記載している。Ｏｍａｒｊｅｅ他は、トリメチルアミン−アラン（ＴＭＡＡ：Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ−Ａｌａｎｅ）、トリエチルアミン−アラン（ＴＥＡＡ：Ｔｒｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ−Ａｌａｎｅ）、ジメチルエチルアミン−アラン（ＤＭＥＡＡ：Ｄｉｍｅｔｈｙｌｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ−Ａｌａｎｅ）、メチル−ピロリドン−アラン（ＭＰＡ：Ｍｅｔｈｙｌ−ｐｙｒｏｌｉｄｏｎｅ−Ａｌａｎｅ）、及び、トリメチルアミン−アラン−ボロハイドレート（ＴＭＡＡＢ：ｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ−Ａｌａｎｅ−ｂｏｒｏｈｙｄｒａｔｅ）を適したＡｌドーパント源化合物として提示している。しかし、これらの分子のそれぞれの蒸気圧は許容できないほどに低く、そのため、これらの分子は、外部加熱をせずにイオン注入室まで搬送することができない。上記の一覧から、ＴＭＡＡは室温で最高の蒸気圧（２トル）を有する。このような工程のために所望の流速を維持するために、流量制御デバイスは（１０トル）を超える上流圧を必要とする。加えて、上述の分子の全てはその構造中に過剰な量の炭素を含有している。上述の分子の使用は、イオン源又はプラズマ室の内部における炭素の許容できない堆積につながり得る。このような堆積物はイオン源又はプラズマ室が適切に機能することを妨害し、最終的に初期故障につながり得る。
【０００６】
Ｓｈｉｂａｇａｋｉ（米国特許公開第２００９０１９０９０８号）は、Ａｌ注入のためのトリメチル−アルミニウム（ＴＭＡ：Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ−Ａｌｕｍｉｎｕｍ）の使用を提案している。ＴＭＡは室温で液体であり、そのため、イオン注入システムのイオン源又はプラズマ室に簡便に搬送することができる。しかし、Ｏｍａｒｊｅｅ他に記載の分子と同様に、ＴＭＡは自然発火性であり、そのため、ＴＭＡを取り扱うための安全な包装及び送達の方法を開発する必要がある。加えて、ＴＭＡもその構造中に多量のＣを含有し、そのため、イオン源室内の過剰な炭素の堆積が、それから発生するイオン源の早発などの問題を引き起こし得る。
【０００７】
従って、Ａｌ含有分子、及び、これに関連する安全且つ便利な様式でイオン注入システムにＡｌ含有ガスを送達するために使用することができる送達用パッケージに対する満たされていない必要性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】Ｏｍａｒｊｅｅ他（米国特許第８３６７５３１号）
【特許文献２】Ｓｈｉｂａｇａｋｉ（米国特許公開２００９０１９０９０８号）
【特許文献３】米国特許第５，９３７，８９５号
【特許文献４】米国特許第６，０４５，１１５号
【特許文献５】米国特許第６，００７，６０９号
【特許文献６】米国特許第７，７０８，０２８号
【特許文献７】米国特許第７，９０５，２４７号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｋｅｎｓｕｋｅ他（ＪＶＳＴ−Ａ１６（２）、１９９８）
【非特許文献２】Ｒａｏ他（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  １９ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｉｏｎ  ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、２０１２）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は以下の態様のいずれをも様々な組合せで含んでよく、文面での記載又は添付の図面において以下に説明する任意の他の態様も含んでよい。
【００１１】
本発明は、部分的に、アルミニウム・ドーパント組成物を使用するための方法及びシステムに関する。本明細書で利用するアルミニウム・ドーパント・ガスの組成は、イオン注入工程への送達の簡単さを向上させ、且つ、イオン室内の炭素堆積物の蓄積を実質的に低減させることが見出されている。
【００１２】
第１の態様において、アルミニウム含有ドーパント材料を保管及び送達する方法は、式ＡｌｘＲｙＬｚ（式中、Ｒはメチル基であり、ＬはＣｌ、Ｆ、Ｉ、及び、Ｂｒからなる群から選択されるハロゲンであり、ｘは１又は２のいずれかとすることができ、ｘ＝１の場合、ｙ＝１又は２であり、ｘ＝２の場合、ｙ＝２〜４であり、ｚ＝３ｘ−ｙである）で示すアルミニウム含有ドーパント材料を選択するステップと、保管及び送達用容器内にアルミニウム含有ドーパント材料を保管するステップであって、前記材料は容器内で化学的に安定である、ステップと、保存及び送達用容器から蒸気相の材料を抜き出すステップと、前記容器と前記室との間に延在する熱トレースした配管の非存在下で所定の流速で蒸気化した材料を流すステップと、前記蒸気化した材料をイオン源室に導入するステップと、を含む。
【００１３】
第２の態様において、ドーパント・ガス組成物のための準大気圧保管及び送達用パッケージは、式ＡｌｘＲｙＬｚ（式中、Ｒはメチル基であり、ＬはＣｌ、Ｆ、Ｉ、及び、Ｂｒからなる群から選択されるハロゲンであり、ｘは１又は２のいずれかとすることができ、ｘ＝１の場合、ｙ＝１又は２であり、ｘ＝２の場合、ｙ＝２〜ら４であり、ｚ＝３ｘ−ｙである）で示すアルミニウム含有ドーパント材料と、準大気圧状態下で少なくとも部分蒸気相でアルミニウム含有ドーパント材料を保持するためのシリンダであり、前記蒸気圧が約２トルを超える、シリンダと、シリンダと機械的に連通しているデュアル・ポート・バルブ組立体であり、デュアル・ポート・バルブが注入ポート・バルブと排出ポート・バルブとを含み、注入ポート・バルブがアルミニウム含有ドーパント材料を内部に導入するためにシリンダの内部と流体連通し、排出ポート・バルブがアルミニウム含有ドーパント材料を排出するためにシリンダの内部から外部に延在する流れ排出路と流体連通している、デュアル・ポート・バルブ組立体と、前記流れ排出路に沿って位置するチェック・バルブであって、シリンダの外部の準大気圧状態に応じて閉鎖位置から開放位置に移動するように構成されたチェック・バルブと、を含む。
【００１４】
第３の態様において、アルミニウム・イオンを注入するための組成物は、式ＡｌｘＲｙＬｚ（式中、Ｒはメチル基であり、ＬはＣｌ、Ｆ、Ｉ、及び、Ｂｒからなる群から選択されるハロゲンであり、ｘは１又は２のいずれかとすることができ、ｘ＝１の場合、ｙ＝１又は２であり、ｘ＝２の場合、ｙ＝２〜４であり、ｘ＝１又はｘ＝２に対してｚ＝３ｘ−ｙである）で示すアルミニウム含有ドーパント材料を含み、前記アルミニウム含有ドーパント材料は、基板内に堆積させるためのアルミニウム・イオンを生成するように構成され、従来のアルミニウム含有ドーパント組成物に比較して炭素の堆積が実質的に低減している。
【００１５】
本発明の目的及び長所は、全体を通じて同じ番号が同じ要素を示す添付の図面に関連して、本発明の好ましい実施例の以下の詳細な説明からより良く理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の原理を組み込んだビームラインオン注入システムを示す図である。
【図２】本発明の原理を組み込んだプラズマ液浸イオン注入システムを示す図である。
【図３】本発明の原理を組み込んだ例示的な保管及送達用パッケージを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の様々な要素の関係及び機能発揮は以下の詳細な説明によってより良く理解されよう。詳細な説明は、本開示の範囲内にある通りに特徴、態様、及び、実施例を様々な変形及び組合せを企図している。従って、本開示はこれらの特定の特徴、態様、及び、実施例、又は、それらから選択されたものの任意のそのような組合せ及び変形を含む、からなる、又は、から本質的になるとして指定し得る。
【００１８】
本発明は以下の実施例のいずれをも様々な組合せで含んでよく、文面としての記載又は添付の図面において以下に説明する任意の他の態様も含んでよい。
【００１９】
他に示していなければ、本明細書で使用しているように、全ての濃度は体積百分率（「体積％」）として示す。本発明は、Ａｌ注入での使用のためのＡｌドーパント材料の組成、並びに、その安全な包装、取扱い、及び、イオン注入室への送達の方法に関する。Ａｌドーパント材料の組成は、式ＡｌｘＲｙＬｚで示され、Ｒは、例として（ＣＨ３）などの単一炭素アルキル基であり、Ｌは、例としてＣｌ、Ｆ、Ｉ、又は、Ｂｒなどのハロゲンであり、ｘは１又は２のいずれかとすることができ、ｘ＝１の場合、ｙ＝１又は２であり、ｘ＝２の場合、ｙ＝２から４である。ｘのいずれの値に対しても、ｚ＝３ｘ−ｙである。
【００２０】
ＡｌｘＲｙＬｚで定義された多数の例示的なＡｌドーパント材料をイオン注入のために選択することができる。一実施例において、Ａｌドーパント材料は式Ａｌ（ＣＨ３）２Ｃｌを有するジメチルアルミニウムクロリド（ＤＭＡＣ：Ｄｉｍｅｔｈｙｌ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｃｈｌｏｒｉｄｅ）である。ＤＭＡＣは室温で固体であり、２５℃で１６トルの蒸気圧を有する。ＤＭＡＣは他の従来のＡｌドーパント材料と比較して比較的高い蒸気圧を有し、それによって、外部加熱なしにイオン源又はプラズマ室への蒸気としての搬送を可能にしている。加えて、本発明のＡｌドーパント組成物の蒸気圧は、このＡｌドーパント材料がイオン室への配管又は導管に沿って搬送される際に蒸気が液化するのを防止するために適切である。
【００２１】
別の実施例において、Ａｌドーパント材料は式Ａｌ（ＣＨ３）Ｃｌ２を有するメチルアルミニウムジクロリド（ＭＡＤＣ：Ｍｅｔｈｙｌ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｄｉｃｈｌｏｒｉｄｅ）である。さらに別の実施例において、Ａｌドーパント材料は式Ａｌ２（ＣＨ３）３Ｃｌ３を有するメチルアルミニウムセスキクロリド（ＭＡＳＣ：Ｍｅｔｈｙｌ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  ＳｅｓｑｕｉＣｈｌｏｒｉｄｅ）である。
【００２２】
本発明による他のアルミニウム含有ドーパント組成物は、（Ａｌ（ＣＨ３）２Ｃｌ）、（Ａｌ（ＣＨ３）Ｃｌ２）、（Ａｌ２（ＣＨ３）３Ｃｌ３）、Ａｌ（ＣＨ３）２Ｃｌ、Ａｌ（ＣＨ３）Ｃｌ２、Ａｌ２（ＣＨ３）３Ｃｌ３、Ａｌ（ＣＨ３）２Ｆ、Ａｌ（ＣＨ３）Ｆ２、（Ａｌ（ＣＨ３）Ｂｒ２、及び、Ａｌ（ＣＨ３）２Ｂｒからなる群から選択することができる。
【００２３】
かなり高い蒸気圧を有する本発明のＡｌドーパント材料に加えて、それぞれの構造中に存在する炭素の量はＲｙによって定義された単一のアルキル基に限定されている。Ａｌドーパント材料中の炭素の量の低減は、イオン室の構成要素に蓄積し得る炭素系堆積物の量を最小化することができる。さらに、本明細書においてＬｚで示すハロゲン化物は、処理に便益をもたらし得る。特に、プラズマ中に存在するハロゲン化物イオン及び中性物質は、炭素堆積物の低減を促進し得る。任意の特定の理論に縛られることなく、Ａｌドーパント・ガス材料のイオン化は、ハロゲン化物をアニオン、カチオン、ラジカル、又は、それらの組合せのいずれかとして解放させ、これが、イオン室の構成要素の表面に蓄積し得る炭素系堆積物を含めた様々な堆積物をエッチングすることによって、その場で反応することができる。加えて、ハロゲン化物イオン及びラジカルは、同時に、気相中に存在し、Ａｌドーパント・ガス組成物のイオン化から形成された炭素イオン及び炭素ラジカルと再結合することができ、これによって、イオン源及びプラズマ室の初期故障を防止する。従って、Ａｌドーパント分子内のハロゲン化物との単一アルキル基の組合せは、ハロゲンを有さない、且つ／又は、２つ以上の炭素アルキル基を有するＡｌドーパント分子に比べて、イオン注入工程中の炭素堆積物の蓄積を相乗的に低減することができる。最終的な結果は、イオン源装置の表面に沿った炭素系堆積物の大幅な低減となる。
【００２４】
図１を参照すると、本発明の原理による例示的なビーム・ライン・イオン注入装置１００を示す。ビーム・ライン・イオン注入システムは、イオン注入工程を実施するために使用されている。ビーム・ライン・イオンプラントシステムの構成要素を図１に示す。適切な蒸気圧及び最小の炭素を有するように本発明に従ってドーパント源材料１０１を選択する。Ａｌドーパント源材料１０１は、好ましくは、気相又は蒸気相になっており、代表的な式ＡｌｘＲｙＬｚを有する（式中、Ｒは単一炭素アルキル基（すなわち、ＣＨ３）、ＬはＣｌ、Ｆ、Ｉ、又は、Ｂｒなどのハロゲンであり、ｘは１又は２のいずれかとすることができ、ｘ＝１の場合、ｙ＝１又は２であり、ｘ＝２の場合、ｙ＝２〜４であり、ｘのいずれの値に対しても、ｚ＝３ｘ−ｙである）。材料１０１の蒸気圧はガス・ボックス１００とイオン源室１０３との間の配管の加熱を排除するために十分なものである。材料１０１をイオン源室１０３に導入し、ここで材料１０１のイオン化を行う。室１０３内にエネルギーを導入し、ガス１０１をイオン化する。１つ又は複数の質量流量コントローラ及び対応するバルブを含み得る流量制御デバイス１０２は、ガスの流速を所定の値に制御するために使用する。ドーパント前駆体材料のイオン化は、様々なアルミニウム・イオンを作り出す。イオン抽出システム１０４は、所望のエネルギーのイオン・ビームの形でイオン源室１０３からアルミニウム・イオンを引き出すために使用する。引出しは、引出し電極間に高電圧を印加することで行うことができる。ビームは、注入する核種を選択するために質量分析器／フィルタ１０５を介して搬送する。次いで、イオン・ビームは、加速／減速１０６され、対象ワークピース１０８へのドーパント元素の注入のためにエンド・ステーション１０７内に配置されたワークピース１０８の表面に搬送され得る。ワークピースは、例えば、イオン注入を必要とする半導体ウェハー又は類似の対象物体であってよい。ビームのＡｌイオンはワークピースの表面に衝突し、これを貫通し、所望の電気的及び物理的な特性を持つドープ領域を形成する。
【００２５】
本発明の新規なＡｌドーパント組成物が他のイオン注入システムに利用することができることを理解されたい。例えば、図２に示すプラズマ液浸イオン注入（ＰＩＩＩ：Ｐｌａｓｍａ  ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  ｉｏｎ  ｉｍｐｌａｎｔ）システムもＡｌイオンを注入するために利用することができる。このようなシステムはガス・ボックス２００を含み、構成がビーム・ライン・イオン注入装置１００に類似している。ＰＩＩＩシステムの動作は図１のビーム・ライン・イオン注入システムの動作に類似している。図２を参照すると、本発明のＡｌドーパント・ガスは代表的な式ＡｌｘＲｙＬｚで定義され、流量制御デバイス２０２によってガス・ソース２０１からプラズマ室２０３に導入される。本発明の原理によれば、ＡｌｘＲｙＬｚ（Ｒは単一炭素アルキル基（すなわち、Ｒ＝ＣＨ３）であり、ＬはＣｌ、Ｆ、Ｉ、又は、Ｂｒなどのハロゲンであり、ｘは１又は２のいずれかとすることができ、ｘ＝１の場合、ｙ＝１又は２であり、ｘ＝２の場合、ｙ＝２〜４である。ｘのいずれの値に対しても、ｚ＝３ｘ−ｙである）である。その後、Ａｌイオン核種をイオン化するためにエネルギーを提供する。プラズマ中に存在するＡｌイオンを対象ワークピース２０４に向けて加速する。
【００２６】
上記に開示した本発明のＡｌドーパント材料の流速は、ビームライン・イオン注入システムについて約０．１ｓｃｃｍから約１０ｓｃｃｍまで変化してよく、ＰＩＩＩシステムについては約１ｓｃｃｍから５０ｓｃｃｍまで変化してよい。
【００２７】
本発明は、窒素、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、及び、キセノンなどの不活性ガスを流すことをさらに企図している。代案として、上記に開示したＡｌドーパント材料を伴ったフッ素含有ガス、塩素含有ガス、及び、水素含有ガスなどの非不活性ガス、並びに、それらの組合せが利用できる。Ａｌドーパント材料と不活性又は非不活性ガスの任意の比が企図されている。不活性及び／又は非不活性ガスの存在はイオン源の動作を安定化することができ、Ａｌイオン（Ａｌ＋）ビーム電流の増強もできる。好ましい実施例において、フッ素又は水素を含有するガスはＡｌ注入工程中に形成される堆積物をその場で除去するうえで役立ち得る。
【００２８】
本発明の別の態様において、図３に示す本明細書で開示しているＡｌドーパント・ガス組成物のための保管及び送達用パッケージを提供する。保管及び送達用パッケージは、本発明のＡｌドーパント材料の安全な包装及び送達を可能にする。保管及び送達用パッケージの実施例を図３で説明する。本発明のＡｌドーパント組成物は容器３００に収容する。容器３００は、容器３００を所望のＡｌドーパント材料で満たすことを可能にするための取入れポート３１０を備えている。このポートは、所望のＡｌドーパント材料で満たす前に、容器３００の内部を不活性ガスでパージし、容器３００を空にするためにも使用することができる。取出しポート３２０は容器３００から材料を取り出すために設ける。真空作動チェック・バルブ３３０は取出しポートの上流側に設け、シリンダ３００の下流側で発生する準大気圧状態に応じてＡｌドーパント材料の制御された流速を計量送達する。この真空作動チェック・バルブ３３０は安全性を強化する一方、本発明の様々なＡｌドーパント組成物を取り扱う。使用者がバルブ３２１を大気に開くと、チェック・バルブ３３０は容器３００内へのいかなる空気又は他の汚染物質の導入も防止し、これによって火災の危険を軽減する一方、本発明の自然発火性のＡｌドーパント材料を使用する。このように、高純度レベルのＡｌドーパント組成物はその保管中、送達中、及び、使用中に安全な形で維持することができる。チェック・バルブ３３０は容器３００の外部にも設置することができる（ケースＩ）。代案として、チェック・バルブ３３０は容器３００の内部に設置することができる（ケースＩＩ）。容器３００は排出流路と流体連通しており、前記チェック・バルブ３３０は、排出流路に沿って達成された準大気圧状態に応じて容器３３０の内部容積からのＡｌドーパント含有ガス・ソース材料の制御された流量を可能にするように作動されている。
【００２９】
容器３００は、アルミニウム含有ドーパント材料を準大気圧状態下で少なくとも部分蒸気相で保持するためのシリンダであってよい。アルミニウム含有ドーパント材料は、容器内に準大気圧状態で保管する。材料は化学的に安定のまま存在し、シリンダ３００の内部では分解されない。材料は、好ましくは、容器３００に熱エネルギーを印加する必要がないように、又は、容器３００からイオン室への材料の搬送中に、周囲温度（２０から２５℃）で液体として、且つ、十分な蒸気圧を保持して保管される。一実施例において、蒸気圧は２トルを超える。別の実施例において、蒸気圧は３トルを超え、より好ましくは、５トルを超える。
【００３０】
シリンダ３００は、好ましくは、シリンダ３００と機械的に連通しているデュアル・ポート・バルブ組立体を含む。デュアル・ポート・バルブは、注入ポート・バルブと排出ポート・バルブとを含み、注入ポート・バルブはアルミニウム含有ドーパント材料を内部に導入するためにシリンダの内部と流体連通している。排出ポート・バルブは、アルミニウム含有ドーパント材料を排出するためにシリンダの内部から外部に延在する流れ排出路と流体連通している。チェック・バルブ３３０は前記流れ排出路に沿って位置し、これによって、チェック・バルブは、シリンダの外部の準大気圧状態に応じて閉鎖位置から開放位置に移動するように構成されている。
【００３１】
好ましい実施例において、Ｐｒａｘａｉｒ（登録商標）（Ｄａｎｂｕｒｙ、コネチカット州）が販売するＵｐｔｉｍｅ（登録商標）送達デバイス、並びに、全てがそれぞれ全体として参照により本明細書に組み込まれている米国特許第５，９３７，８９５号、第６，０４５，１１５号、第６，００７，６０９号、第７，７０８，０２８号、及び、第７，９０５，２４７号に開示のように、容器３００からＡｌイオン注入のためのイオン装置にＡｌドーパント・ガス組成物の制御された流速を安全に送達するために本発明において採用することができる。他の適した準大気圧送達デバイスは、圧力調節器、チェック・バルブ、過流防止弁、及び、制限的流出口を様々な配列で含み得る。例えば、２つの圧力調節器は、Ａｌドーパント材料含有ガス・ソース材料のシリンダ圧力を、液体排出路に沿って含まれている下流側質量流量コントローラに許容可能な所定の圧力にまで下方調節するためにシリンダ内に直列に配置することができる。
【００３２】
容器又はシリンダ３００はビームライン・イオン注入システム（図１）と組み合わせて構成することができ、これによって、容器又はシリンダ３００は、前記システムに、両者の間に延在する流れの配管又は導管のネットワークによって動作可能に接続されている。有利に、導管は熱トレースの非存在を特徴とする。
【００３３】
代案として、容器又はシリンダ３００はプラズマ液浸システム（図２）と組み合わせて構成可能であり、これによって、容器又はシリンダ３００は、前記プラズマ液浸システムに、両者の間に延在する流れの配管又は導管のネットワークによって動作可能に接続されている。有利に、導管は熱トレースの非存在を特徴とする。
【００３４】
本発明の特定の実施例であると考えられるものを示し、説明した一方、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに形態又は詳細において様々な改変及び変更が容易に行うことができることを当然理解されよう。従って、本発明が、本明細書で示し、説明したままの形態及び詳細に、及び、本明細書で開示し、以下に特許請求する本発明の全体未満の何物にも限定されないことが意図されている。
【図１】
2016530665.tif 000003
【図２】
2016530665.tif 000004
【図３】
2016530665.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月27日(2015.11.27)
【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】
ドーパント・ガス組成物のための準大気圧保管及び送達用パッケージであって、
式ＡｌｘＲｙＬｚ
（式中、Ｒはメチル基であり、ＬはＣｌ、Ｆ、Ｉ、及び、Ｂｒからなる群から選択されるハロゲンであり、ｘは１又は２のいずれかとすることができ、ｘ＝１の場合、ｙ＝１又は２であり、ｘ＝２の場合、ｙ＝２〜４であり、ｚ＝３ｘ−ｙである）で示すアルミニウム含有ドーパント材料と、
準大気圧状態下で少なくとも部分蒸気相に前記アルミニウム含有ドーパント材料を保持するためのシリンダであり、前記蒸気圧が約２トルを超える、シリンダと、
前記シリンダと機械的に連通しているデュアル・ポート・バルブ組立体であり、前記デュアル・ポート・バルブが注入ポート・バルブと排出ポート・バルブとを含み、前記注入ポート・バルブが前記アルミニウム含有ドーパント材料を内部に導入するために前記シリンダの内部と流体連通し、前記排出ポート・バルブが前記アルミニウム含有ドーパント材料を排出するための前記シリンダの前記内部から外部に延在する流れ排出路と流体連通している、デュアル・ポート・バルブ組立体と、
前記流れ排出路に沿って位置するチェック・バルブであり、前記シリンダの外部の準大気圧状態に応じて閉鎖位置から開放位置に移動するように構成されたチェック・バルブと
を含む準大気圧保管及び送達用パッケージ。
【請求項２】
真空作動バルブ要素が、前記排出路に沿って配置され、前記送達デバイスが、前記排出流路に沿って達成された準大気圧状態に応じて前記デバイスの内部容積から前記アルミニウム含有ドーパント材料の制御された流れを可能にするように作動されている、請求項１に記載の準大気圧保管及び送達用パッケージ。
【請求項３】
前記アルミニウム含有ドーパント材料が、（Ａｌ（ＣＨ３）２Ｃｌ）、（Ａｌ（ＣＨ３）Ｃｌ２）、（Ａｌ２（ＣＨ３）３Ｃｌ３）、Ａｌ（ＣＨ３）２Ｃｌ、Ａｌ（ＣＨ３）Ｃｌ２、Ａｌ２（ＣＨ３）３Ｃｌ３、Ａｌ（ＣＨ３）２Ｆ、Ａｌ（ＣＨ３）Ｆ２、Ａｌ（ＣＨ３）Ｂｒ２、及び、Ａｌ（ＣＨ３）２Ｂｒからなる群から選択される、請求項１に記載の準大気圧保管及び送達用パッケージ。
【請求項４】
ビームライン・イオン注入システムと組み合わせた請求項１に記載の準大気圧保管及び送達用パッケージであって、両者の間に延在する導管によって前記システムに動作可能に接続され、前記導管が、熱トレースの非存在を特徴とする、準大気圧保管及び送達用パッケージ。
【請求項５】
プラズマ液浸イオン注入システムと組み合わせた請求項１に記載の準大気圧保管及び送達用パッケージであって、両者の間に延在する導管によって前記システムに動作可能に接続され、前記導管が、熱トレースの非存在を特徴とする、準大気圧保管及び送達用パッケージ。
【請求項６】
前記チェック・バルブが、前記シリンダの前記内部に配置された、請求項１に記載の準大気圧保管及び送達用パッケージ。
【請求項７】
前記チェック・バルブが、前記シリンダの前記外部に配置された、請求項１に記載の準大気圧保管及び送達用パッケージ。
【請求項８】
前記アルミニウム含有ドーパント材料が、約２０から２５℃で約２トルを超える蒸気圧を有する液体として前記シリンダに保持されている、請求項４に記載の準大気圧保管及び送達用パッケージ。
【請求項９】
前記アルミニウム含有ドーパント材料が、基板内に堆積させるためのアルミニウム・イオンを生成するように構成され、従来のアルミニウム含有ドーパント組成物に比較して炭素の堆積が実質的に低減した、請求項１に記載の準大気圧保管及び送達用パッケージ。
【請求項１０】
前記組成物が、不活性ガス、非不活性ガス、又は、それらの任意の組合せをさらに含み、これによって、Ｒが２つ以上のメチル基を含有する、請求項１に記載の準大気圧保管及び送達用パッケージ。
【請求項１１】
前記アルミニウム含有ドーパント材料が、７６０トル未満の前記準大気圧状態で保管される、請求項１に記載の準大気圧保管及び送達用パッケージ。
【請求項１２】
前記パッケージ内の前記アルミニウム含有ドーパント材料が、熱エネルギーを印加せずに保管及び抜出しされるように構成された、請求項１に記載の準大気圧保管及び送達用パッケージ。
【請求項１３】
前記準大気圧保管及び送達用パッケージと組み合わせた希釈ガス・パッケージをさらに含む、請求項１に記載の準大気圧保管及び送達用パッケージ。
【請求項１４】
前記アルミニウム含有ドーパント材料を、１から５０ｓｃｃｍの間の流速で計量送達するように構成された、請求項１に記載の準大気圧保管及び送達用パッケージ。
【請求項１５】
イオン化室と流れ連通している、請求項１に記載の準大気圧保管及び送達用パッケージ。
【請求項１６】
７６０トル以下である前記イオン化室内の圧力に応じて前記パッケージから前記アルミニウム含有ドーパント材料を抜き出すように構成された、請求項１５に記載の準大気圧保管及び送達用パッケージ。
【請求項１７】
前記アルミニウム含有ドーパント材料が、２０から２５℃で２トルを超える蒸気圧を有する液体として保管されている、請求項１に記載の準大気圧保管及び送達。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
【図１】本発明の原理を組み込んだビームラインオン注入システムを示す図である。
【図２】本発明の原理を組み込んだプラズマ液浸イオン注入システムを示す図である。
【図３】本発明の原理を組み込んだ例示的な保管及送達用パッケージを示す図である。
【図４】本発明の原理を組み込んだ例示的な保管及送達用パッケージを示す図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図４】
2016530665.tif 000006
【国際調査報告】
2016530665.tif 000007
2016530665.tif 000008
2016530665.tif 000009