[发明专利]簇硼的制造方法

说明书

本申请是申请日为2008年11月3日，名称为“簇硼的制造方法”的中国专利申请No.200880114580.X的分案申请。

技术领域

本发明系关于一种合成B₁₈H₂₂，成为顺式、反式异构物的混和物，通称为合成簇硼的方法，藉由上述所提的方法形成同位素浓缩B₁₈H₂₂，特别是有关于制备天然丰度（natural abundance）B₁₈H₂₂，即¹⁰B浓缩的B₁₈H₂₂以及¹¹B浓缩的B₁₈H₂₂的制造方法。

背景技术

本发明主张2007年11月2日所提出之暂时申请案（Provisional application）案号61/001685的权利，其全文叁照合并于此。

在半导体生产上，大的硼氢化合物已经成为掺杂硼的P型杂质区的重要原料。特别是偏好以高分子量的硼氢化合物，例如是包含至少一个五原子簇硼的硼氢化合物，作为硼原子的原料进行硼分子的植入。

持续开发更小更快的元件是现代半导体技术的一个重要观点。这样的过程称为微缩（scaling）。微缩是由持续进步的蚀刻制程方法，使其能够在包含积体电路的半导体基板上定义更小更小的特征所驱动的。同时，在所有半导体元件设计的领域，亦即在各种技术以及微缩节点，一般认可的微缩理论已经发展成为带领晶片在适当的重置大小（resize）制造。微缩对于离子植入技术最大的冲击为接面深度的微缩，当元件的维度（dimension）减少时需要增加浅接面（shallow junction）。增加浅接面的需求从积体电路技术的层级转移至以下的需求：在每一段微缩制程，离子植入能量皆必须减少。极度浅接面需要现在被称作“超浅接面（extremely shallow junctions）”或USJs的点13以下微装置。

以硼离子作为植入的制程，由于相当难以控制，因此阻碍了硼掺杂的P型接面的制造。单独的硼原子是很轻的（分子量＝10.8），会穿入硅基板过深，并且在回火（annealing）或其他升温制程会立即扩散至基板晶格。

簇硼或是笼硼，例如是硼烷被研究作为传递硼分子种类至半导体基板的原料，以减少穿透。请参照PCT/US03/20197。

大的硼氢化合物是指具有介于约5至100个硼原子的硼化合物，偏好使用在分子的离子植入方法中，以传递硼原子到半导体基板中。典型地，可能会有硼氢化合物的异构物存在。意思是指硼氢化合物含有相同数量的硼原子和氢原子但具有不同的化学特性，例如是结构异构物或立体异构体。此外，两个或更多的结构相关的硼氢化合物含有相同数量的硼原子但不同数量的氢原子已经被分离成各种不同大小的簇硼。举例来说，五硼烷（9）和五硼烷（11）各别的分子式为B₅H₉以及B₅H₁₁。这样的化合物通常分类成闭合式（closo，B_nH_n）、巢式（nido，B_nH_n+2）、蛛网（arachno，B_nH_n+4）、敞网（hypho，B_nH_n+6）、联式（conjuncto，B_nH_n+8）以及类似物。因此，不同的硼烷种类包括异构物以及含有不同氢原子数量的化合物，经常被视为具有n个硼原子的硼烷。詹姆士（Jimmis）及其他人提供了各种稠合型硼烷（macropolyhedral boranes）和已知具有n个硼原子以及不同氢原子数量的化合物的总览^1，2。

异构物的混合物以及具有n个硼原子的硼烷之混合物适合使用在所讨论的植入方法上。硼氢化合物混合物藉由离子化制程所产生的分子离子（molecular ions）具有一致且狭小的分子量分布。

目前制备大的硼氢化合物分子的合成技术，例如是具有12个硼原子的硼氢化合物分子，经常被复杂的合成制程、低的分离产量以及（或者）前后不一致的再现性所困扰。