同位素富集的含硼化合物及其制备和使用方法_3

文档序号:9879883阅读:来源:国知局
述容器内部空间的调节器、止回阀、吸附剂、过滤器和毛细流动限制装置中的一个或多个。所述容器在其它实施方案中可以含有用于含硼化合物的贮存介质(如固相物理吸附剂)或者离子液体贮存介质。在其它的实施方案中,所述容器可包括位于所述容器内部空间或所述容器的连接端口(例如出口)内的限流孔板。
[0052]本发明的另一方面涉及合成在本说明书的以上部分所描述的任意类型的同位素富集的含硼化合物的方法,所述方法包括将含硼气体与硼金属接触。在该方法中,所述含硼气体和硼金属之一或二者可为同位素富集的。因此,例如,本公开内容在一个实施方案中设想同位素富集的硼金属和天然丰度的三氟化硼进行接触的结合物。在另一个说明性的实施方案中,本公开内容设想将天然丰度硼金属和同位素富集的三氟化硼作为接触物质的结合物,在另一个说明性的实施方案中,本公开内容设想将同位素富集的硼金属与同位素富集的三氟化硼接触。
[0053]作为上述合成方法的具体实例,所述在接触中合成的同位素富集的含硼化合物可以为B2F4,而所述含硼气体可以为三氟化硼。
[0054]前述合成方法可以使用在硼金属中原子质量为10的硼同位素以任意合适的浓度进行。在具体的实施方案中,原子质量为10的硼同位素在硼金属中的浓度可高于19.9%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、80%、85%、90%、95%、99%、99.9% 或 99.99%。
[0055]在其它实施方案中,所述合成方法可以使用在所述硼金属中原子质量为11的硼同位素而进行,并且在该类型的具体实施方案中,所述原子质量为11的硼同位素在所述硼金属中的浓度可高于80.1%、85%、90%、95%、99%、99.9%或99.99%。
[0056]在所述合成方法的其它实施方案中(其中使用三氟化硼),可使用同位素富集的三氟化硼物质,如其中原子质量为10的硼同位素的浓度高于19.9%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、80%、85%、90%、95%、99%、99.9%或99.99%的三氟化硼。
[0057]在其它实施方案中,可进行使用同位素富集形式的三氟化硼的合成方法,其中所述三氟化硼富集原子质量为11的硼同位素,其中所述原子质量为11的硼同位素在三氟化硼中的浓度高于80.1%、85%、90%、95%、99%、99.9%或99.99%。
[0058]本公开内容在另一方面涉及改进用于离子注入过程的射束电流的方法,所述方法包括使用与相应的非同位素富集的含硼化合物相比,可有效产生该改进的射束电流的同位素富集的含硼化合物。在具体的实施方案中,所述同位素富集的含硼化合物包括同位素富集的B2F4。
[0059]本公开内容的另一方面涉及在离子注入过程中改进射束电流的方法,其包括流动本说明书中以上部分所描述的任意合适类型的同位素富集的含硼化合物,以及从所述化合物中生成离子束。在该方法中,所述同位素富集的含硼化合物可包括化学式为B2F4的化合物。该含硼化合物经电离后可以形成各种离子物质和碎片,其包括下列一种或多种物质:B2F4"、B2Fs+、B2F2+、BF3+、BF2+、BF+、B+、F+、B2F/+、B2F3++、B2F2++、BF3++、BF2++、BF++、B++、F++、B2F/++、B2F3+++、B2F2+++、BF3+++、BF2+++、BF+++、B+++^PF+++。
[0060]由于使用同位素富集的含硼化合物及它们相应的富集的含硼离子物质和碎片一一其通过包括AMU磁铁或其它选择器的选择器选择用于注入,射束电流可实现显著的改进。在这些各种实施方案中,原子质量为11的硼同位素在含硼化合物中和由其得到的离子物质和碎片中的浓度可高于80.1%、85%、90%、95%、99%、99.9%或99.99%。或者,可使用富集了原子质量为10的硼同位素的含硼化合物,S卩,含硼化合物和相应的由其得到的离子物质和碎片,其中原子质量为10的硼同位素的浓度高于19.9%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、80%、85%、90%、95%、99%、99.9%或99.99%。
[0061]除了使用同位素富集化合物作为进料气来源用于离子注入外,本公开内容设想这样的配置:其中使用含硼来源化合物的结合物以实现各种改进,例如改进射束电流和/或离子注入操作的其它操作参数;降低分解和由此产生的沉积物的水平;提高在所述离子注入系统中抵抗流动通道阻塞的能力等。
[0062]本公开内容还设想使用硼同位素均一的化合物作为用于硼离子注入的前体,即含硼化合物和由其得到的离子物质和碎片,其中所有原子硼为lt3B或11B,以实现对射束电流或离子注入操作和系统的其它操作参数的改进。
[0063]已经证明了使用同位素富集的含硼化合物以用于显著改进所选离子物质的射束电流,例如根据所选用于离子注入的具体的离子物质,射束电流的改进水平为5-30%或以上。所述离子物质(对于硼含量同位素富集)可为任意合适的类型,并且可包括例如下列一种或多种:B2F4"、B2Fs+、B2F2+、BF3+、BF2+、BF+、B.、F+、B2F/+、B2F3++、B2F2++、BF3++、BF2++、BF++、B++、F++、B2F4+++、B2F3+++、B2F2+++、BF3+++、BF2+++、BF+++、B+++和 F+++。因此,同位素富集可用于改进 AMU 磁铁对所需类型的离子(例如,如BF2+、BF+或F+)的选择性。通过使用这些同位素富集物质增加离子注入工具中的射束电流,可避免对于增加源气流和源电弧功率的需要,例如原本可能要求其以达到更高的射束电流水平,但是其效率较低并且导致用于离子注入的源气体的低利用率。
[0064]特别优选使用同位素富集的B2F4,因为与在相同条件下和在相同离子注入工具中使用三氟化硼获得的射束电流相比,该硼源化合物即使在天然丰度的同位素组成下也显著改进射束电流(例如,对于物质如BF2+和B+)。同位素富集可进一步增加这些改进的幅度。
[0065]本公开内容在另一方面涉及在同位素富集的含硼化合物的电离中生成离子物质,其对于离子注入是有用的,其中所述同位素富集的含硼离子物质选自B2F4+、B2F3+、B2F2+、BF3+、BF2+、BF+、B+、F+、B2F4++、B2F3++、B2F2++、BF3++、BF2++、BF++、B++、F++、B2F/++、B2F3+++、B2F2+++、BF3+++、BF2+++、BF+++、B+++和F+++。本公开内容还设想AMU磁铁选择一种或多种这些由同位素富集的含硼化合物的电离生成的离子物质,并且将这些同位素富集的含硼离子物质注入基底,例如微电子器件基底。
[0066]所述同位素富集的含硼物质可以进行同位素富集以提供不同于天然丰度水平的原子质量为11的硼同位素的浓度或原子质量为10的硼同位素的浓度,其可为前述任意浓度,即原子质量为11的硼同位素在离子物质中的浓度高于80.1 85%,90%,95%,99%,99.9%或99.99%;或同位素富集的含硼物质,其中质量为10的硼同位素的浓度高于19.9%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、80%、85%、90%、95%、99%、99.9%或99.99%。
[0067]本公开内容的另一方面涉及由于使用同位素富集的含硼源化合物而减少在所述离子注入工具表面上材料的热分解和沉积的方法。在离子注入中使用的含硼源化合物的热分解可使得元素硼沉积并生成三氟化硼或其它副产物气体物质。即使气体进料线充分冷却,在电弧室壁上会不可避免地发生一些热沉积。由于这种分解和相关的沉积作用而形成的沉积物可为来自源气体的硼金属和来自电弧室壁的钨或钼的混合物。沉积物既可在离子源附近的气体进料管线中形成,也可在喷嘴内部和表面、电弧室底盘以及电离器的底盘基垫下形成。这些沉积物需要定期维护去除,例如通过喷砂清洗(abrasive cleaning)和化学方法(例如使合适的清洁气体流经含有沉积物的工具以挥发所述沉积物使得它们可被除去)。所产生的流出物可进行处理以修复或回收来自流出料流中的特定物质。
[0068]根据真空室的构建材料(例如前述钨和钼材料),如果所述离子注入器不是仅用硼掺杂剂进行操作,通过来自硼源化合物的离子和原本存在于真空室的材料的相互作用可能形成各种类型的固体材料或离子。在具有铝绝缘体的钨电弧室中,可以形成具有很大差异类型的离子,包括肝/(其中1 = 0、1、2、3、4、5或6)和六1?/(其中7 = 0、1、2或3)。这些离子可与所述同位素富集的含硼源化合物反应形成相应的同位素富集沉积物。这些沉积物的同位素特性提供了使用由于其同位素组成而对其具有选择性的清洁剂的可能。
[0069]本公开内容的另一方面涉及制备在本说明书中以上部分所描述的任意合适类型的同位素富集的含硼化合物源的方法,其中所述方法包括用所述化合物填充贮存和分配容器。在该方法中,所述同位素富集的含硼化合物在一个实施方案中具有化学式B2F4。
[0070]本公开内容的同位素富集的含硼化合物包括大量的化合物,其具体的化合物在标准条件下(I大气压,25°C)为气体、固体或液体形式。
[0071]因此,本公开内容设想用于AMU分离以生成用于离子注入的离子物质的电离组合物,所述组合物来自除BF3外的硼前体化合物,其中所述硼前体化合物同位素富集至超过lt3B和11B之一的天然丰度,并且其中所述组合物包括下列一种或多种物质:B2F4+、B2F3+、B2F2+、BF3+、BF2+、BF+、B.、F+、B2F/+、B2F3++、B2F2++、BF3++、BF2++、BF++、B++、F++、B2F4+++、B2
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