CN107864684A - 以期望的均匀性控制在单个晶片加工室中制造增强的半导体结构的方法 - Google Patents
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Abstract
一种在单个晶片加工室中加工半导体晶片的方法，该方法可以包括将单个晶片加工室加热到650‑700℃范围内的温度，和通过沉积硅和氧以形成多个堆叠的层组在加热的单个晶片加工室内的半导体晶片上形成至少一个超晶格。每个层组可以包括界定基础硅部分的多个堆叠的基础硅单层以及限制在相邻的基础硅部分的晶格内的至少一个氧单层。沉积氧可以包括使用N2O气流沉积氧。
Description
技术领域
本公开总体上涉及半导体器件，且更特别地涉及制造增强的半导体结构的方法。
背景
已经提出结构和技术以增强半导体器件的性能，例如通过增强电荷载流子的迁移率。例如，Currie等人的美国专利申请号2003/0057416公开了硅、硅-锗和弛豫硅的应变材料层，所述应变材料层还包括无杂质区域，该无杂质区域将在其他方面引起性能劣化。在上部硅层中所产生的双轴应变改变载流子迁移率，从而使能够实现更高速度和/或更低功率的器件。Fitzgerald等人的公开美国专利申请号2003/0034529公开了也基于类似的应变硅技术的CMOS反相器。
Takagi的美国专利号6,472,685B2公开了一种半导体器件，其包括夹在硅层之间的硅和碳层使得第二硅层的导带和价带受到拉伸应变。具有较小的有效质量并且已通过施加到栅电极的电场引起的电子被限制在第二硅层中，因此，声称n-沟道MOSFET具有更高的迁移率。
Ishibashi等人的美国专利号4,937,204公开了一种超晶格，其中多个层(少于八个单层，并且包含部分或二元或二元化合物半导体层)交替且外延地生长。主电流的方向垂直于该超晶格的层
Wang等人的美国专利号5,357,119公开了具有通过在超晶格中降低合金散射实现的更高迁移率的Si-Ge短周期超晶格。沿着这些思路，Candelaria的美国专利号5,683,934公开了包括沟道层的增强迁移率的MOSFET，所述沟道层包含硅和以一定百分比替位存在于硅晶格中的第二材料的合金，所述百分比使沟道层处于拉伸应力下。
Tsu的美国专利号5,216,262公开了包含两个阻挡区域和夹在阻挡区之间的薄外延生长的半导体层的量子阱结构。每个阻挡区域由具有通常在二至六个单层范围内的厚度的SiO2/Si的交替层构成。显著更厚的硅部分夹在阻挡区之间。
也属于Tsu并且由Applied Physics and Materials Science&Processing于2000年9月6日网络发布的标题为“Phenomena in silicon nanostructure devices”的文章(第391-402页)公开了硅和氧的的半导体-原子超晶格(SAS)。Si/O超晶格据公开在硅量子和发光器件中是有用的。特别地，构建绿色电致发光二极管结构并对其测试。该二极管结构中的电流是纵向的，即垂直于SAS的层。所公开的SAS可以包括被吸附物种例如氧原子和CO分子隔开的半导体层。超出氧吸附单层的硅生长据描述是具有相当低的缺陷密度的外延。一种SAS结构包括1.1nm厚的硅部分(其是约八个原子的硅层)，并且另一种结构具有两倍于此的硅厚度。Luo等人的发表于Physical Review Letters,Vol.89,No.7(2002年8月12日)的标题为“Chemical Design of Direct-Gap Light-Emitting Silicon”的文章进一步讨论Tsu的发光SAS结构。
Wang、Tsu和Lofgren的公开国际申请WO 02/103,767A1公开了薄硅和氧、碳、氮、磷、锑、砷或氢的阻挡构造块从而使纵向流过晶格的电流减小超过四个数量级。绝缘层/阻挡层允许紧邻绝缘层沉积低缺陷的外延硅。
Mears等人的公开英国专利申请2,347,520公开了可以使非周期性光子带隙(APBG)结构适用于电子带隙工程设计的原理。特别地，该申请公开了可以调节材料参数(例如带隙极小值的位置、有效质量等)以产生具有期望的能带结构特性的新型非周期性材料。其它参数例如电导率、热导率和介电常数或磁导率据公开也可能被设计到材料中。
尽管具有通过此类结构提供的优势，然而为了在各种半导体器件中集成先进的半导体材料以及为了不同的半导体加工配置，进一步的研发可能是期望的。
概述
在单个晶片加工室中加工半导体晶片的方法可以包括将单个晶片加工室加热到650-700℃范围内的温度，以及通过沉积硅和氧以形成多个堆叠的层组从而在加热的单个晶片加工室内的半导体晶片上形成至少一个超晶格。每个层组可以包括界定基础硅部分的多个堆叠的基础硅单层以及被限制在相邻的基础硅部分的晶格内的至少一个氧单层。沉积氧可以包括使用N2O气流沉积氧。
更具体地，例如，N2O气流可以在包含He和Ar中至少一种的气体中包含0.1％至10％的N2O。还例如，沉积氧可以包括以1至100秒范围内的暴露时间沉积氧。在一个示例实施方案中，N2O气流可以在10至5000标准立方厘米/分钟(SCCM)的范围内。此外，例如可以用10至100托范围内的压力沉积氧。还例如，在氧单层形成期间，N2O的总剂量可以在1×1014至7×1014原子/cm2的范围内。
依照一种实例实施方式，半导体晶片可以包括多个间隔开的浅沟槽隔离(STI)区域，并且形成该至少一个超晶格可以包括在相邻对的STI区域之间选择性地形成各自的超晶格。依照另一实例，形成该至少一个超晶格可以包括在半导体晶片上的覆盖(blanket)超晶格形成。此外，可以使来自相对的基础硅部分的至少一些硅原子通过其间的至少一个氧单层化学结合在一起。
附图简述
图1是依照本发明的用于半导体器件中的超晶格的大幅度放大的示意横截面视图。
图2是图1中所示的超晶格的一部分的透视示意原子图。
图3是依照本发明的超晶格的另一实施方案的大幅度放大的示意横截面视图。
图4A是对于现有技术中的块体硅以及对于如图1-2中所示的4/1 Si/O超晶格两者由伽马点(G)的计算能带结构的图。
图4B是对于现有技术中的块体硅和对于如图1-2中所示的4/1 Si/O超晶格两者由Z点的计算能带结构的图。
图4C是对于现有技术中的块体硅和对于如图3中所示的5/1/3/1 Si/O超晶格两者由伽马点和Z点两者的计算能带结构的图。
图5是用于依照实例实施方案使用N2O气流的超晶格形成的单个晶片加工室的示意框图。
图6是用于依照另一个实例实施方案使用N2O气流的超晶格形成的批量晶片加工室的示意框图。
图7是在单个晶片加工室中依照实例实施方案对于O2氧沉积方法和对于N2O氧沉积方法的总剂量相对于流量的坐标图。
图8是在单个晶片加工室中依照实例实施方案对于N2O氧沉积方法的总剂量相对于时间的坐标图。
图9是在单个晶片加工室中依照实例实施方案对于N2O氧沉积方法的总剂量相对于温度的坐标图。
图10和11是说明对于不同STI间距依照实例实施方案在单个晶片加工室中选择性超晶格沉积的浓度相对于深度的坐标图。
详细描述
现在将在下文中参考附图更充分地描述本发明，附图中显示了发明的优选实施方案。然而，可以用许多不同形式实现本发明并且不应将本发明解释为受限于本文所述的实施方案。更确切地说，提供这些实施方案使得本公开将是彻底和完全的，并且将充分地将本发明的范围传达给本领域的技术人员。全文中同样的数字是指同样的要素，并且在不同实施方案中使用撇号符(primenotation)表示相似要素。
一般而言，本公开涉及增强的半导体器件，特别是包括先进半导体材料例如在下面进一步描述的超晶格25的那些器件，以及相关的制造技术。申请人已经通过原子模拟和实验验证(SIMS)确定电掺杂剂例如硼和砷具有接近于(例如典型地从其去除一个硅键)超晶格25中的氧(或CO或N等)原子层的能量最小值，并且优先地在热扩散下在该位置积聚。按照下面的实例超晶格结构的描述，还提供了超晶格25的增强的确定性掺杂的技术。然而，应注意，也可以将本文中所述的技术用于除所述超晶格以外的其它半导体层和结构，这将是本领域技术人员所理解的。
申请人推理而不希望被束缚于：本文中所述的某些超晶格减小电荷载流子的有效质量并且这进而导致更高的电荷载流子迁移率。在文献中用各种定义描述有效质量。作为有效质量提高的量度，对于电子和空穴申请人分别使用“电导率倒逆有效质量张量”和，定义为：
对于电子，和：
对于空穴，其中f是费米-狄拉克分布，EF是费米能量，T是温度，E(k,n)是对应于波矢量k和第n个能带的状态中的电子的能量，指数i和j是指笛卡尔坐标x、y和z，在布里渊区(B.Z.)上进行积分，在具有高于和低于电子和空穴各自的费米能量的能量的能带上进行求和。
申请人的电导率倒逆有效质量张量的定义是这样的：对于电导率倒逆有效质量张量的相应分量的较大值，材料的电导率的张量分量较大。再次申请人推理而不希望被束缚于：本文中所述的超晶格设置电导率倒逆有效质量张量的值以便增强材料的导电性能，例如典型地对于电荷载流子传输的优选方向。将合适的张量元素的倒数称为电导率有效质量。换言之，为了表征半导体材料结构，使用如上所述并且在预期的载流子传输的方向上计算的电子/空穴的电导率有效质量来区别改进的材料。
申请人已确定了用于半导体器件中的改进的材料或者结构。更具体地，申请人已确定了具有如下能带结构的材料或者结构：对于所述能带结构，电子和/或空穴的适当电导率有效质量显著小于硅的相应值。除这些结构的增强的迁移率特性之外，也可以用如下方式形成或使用它们，使得它们提供对于在各种不同类型器件中的使用有利的压电、热电和/或铁电性质，下文将对此进一步讨论。
现在参考图1和2，材料或结构是以超晶格25的形式，将其结构控制在原子或分子水平并且可以使用已知的原子或分子层沉积技术形成其结构。超晶格25包括以堆叠关系排列的多个层组45a-45n，如具体参考图1的示意横截面视图也许能最好理解的。
超晶格25的每个层组45a-45n说明性地包括:多个堆叠的基础半导体单层46和在其上的能带修改层50，所述多个堆叠的基础半导体单层界定出各自的基础半导体部分46a-46n。为了说明清楚，通过图1中的点画表示能带修改层50。
能带修改层50说明性地包括约束在相邻基础半导体部分的晶格内的一个非半导体单层。“约束在相邻基础半导体部分的晶格内”意思是来自相对的基础半导体部分46a-46n的至少一些半导体原子通过其间的非半导体单层50化学结合在一起，如在图2中可见。一般而言，通过如下方式使该构造成为可能：控制通过原子层沉积技术沉积在半导体部分46a-46n上的非半导体材料的量，使得并非所有(即少于全部或100％覆盖)的可用半导体键合位点被与非半导体原子的键填充，下文将进一步对此进行讨论。因此，随着半导体材料的另外单层46沉积在非半导体单层50上或上方，新沉积的半导体原子将填充非半导体单层下面的半导体原子的残留的空键合位点。
在其它实施方案中，多于一个这样的非半导体单层可以是可能的。应注意，本文中提及非半导体或半导体单层意味着如果以块体形成，则用于单层的材料将是非半导体或半导体。即，材料(例如硅)的单个单层可不一定展现与如果以块体或以相对较厚层形成时的性能相同的性能，这将是本领域技术人员所理解的。
申请人推理而不希望被束缚于：能带修改层50和邻近的基础半导体部分46a-46n导致超晶格25对于平行层方向上的电荷载流子具有比以其它方式存在时更低的合适电导率有效质量。考虑另一种方式，该平行方向与堆叠方向是正交的。能带修改层50也可以导致超晶格25具有常见的能带结构，同时也有利地充当在纵向位于超晶格上方和下方的层或区域之间的绝缘体。
此外，该超晶格结构也可以有利地充当对在纵向位于超晶格25上方和下方的层之间的掺杂剂和/或材料扩散的屏障。这些性质因此可有利地允许超晶格25提供高-K电介质的界面，其不但减少高-K材料向沟道区域中的扩散，而且其还可以有利地减少不需要的散射效应以及改善器件迁移率，这将是本领域技术人员所理解的。
还推理：包括超晶格25的半导体器件基于较低的电导率有效质量可以享有比以其它方式存在时更高的电荷载流子迁移率。在一些实施方案中，并且作为通过本发明实现的能带工程设计(engineering)的结果，超晶格25可进一步具有基本上直接的能带间隙，其对于例如光电器件可以是特别有利的。
超晶格25还说明性地包括在上部层组45n上的覆盖层52。覆盖层52可以包含多个基础半导体单层46。覆盖层52可以具有基础半导体的2至100个单层，并且更优选10至50个单层。
每个基础半导体部分46a-46n可以包含选自IV族半导体、III-V族半导体和II-VI族半导体的基础半导体。当然，术语IV族半导体也包括IV-IV族半导体，正如本领域技术人员理解的。更具体地，例如基础半导体可以包含硅和锗中的至少一种。
每个能带修改层50可以包含选自例如氧、氮、氟、碳和碳-氧的非半导体。在下一层的沉积期间非半导体也合意地是热稳定的，从而有利于制造。在其它实施方案中，非半导体可以是与给定半导体加工相兼容的另一无机或有机元素或化合物，正如本领域技术人员理解的。更具体地，例如，基础半导体可以包含硅和锗中的至少一种。
应注意，术语单层意在包括单一原子层以及单一分子层。还注意，通过单个单层提供的能带修改层50也意在包括其中并非所有可能的位点都被占据的单层(即，小于全部或100％覆盖)。例如，特别参考图2的原子图，对于硅作为基础半导体材料，并且氧作为能带修改材料，说明了4/1重复结构。在所说明的实例中，仅一半的可能氧位点被占据。
在其它实施方案中和/或使用不同材料，该一半占据将不一定属实，这将是本领域技术人员所理解的。实际上，在该示意图中甚至可以看到，在所给单层中的氧的个体原子不是沿平面精确排列，正如原子沉积领域中的技术人员也将理解的。例如，优选的占据范围是从约八分之一至二分之一的可能氧位点是充满的，然而在某些实施方案中可以使用其它的数字。
硅和氧目前广泛用于常规半导体加工中，因此，制造商将能够容易地使用如本文中描述的这些材料。原子沉积或单层沉积也是现在广泛使用的。因此，包括依照本发明的超晶格25的半导体器件可以容易地被采用和实施，这将是本领域技术人员理解的。
据推理但申请人不希望被束缚于：对于超晶格，例如Si/O超晶格，例如硅单层的数量应合意地为七个或更少，使得超晶格的能带是常见的或者各处是相对均匀的以实现期望的优势。对于Si/O，已对图1和2中显示的4/1重复结构进行模拟以表明在X方向上电子和空穴的增强的迁移率。例如，对于电子的计算电导率有效质量(对于块体硅其是各向同性的)是0.26并且对于在X方向上的4/1SiO超晶格其是0.12，从而导致0.46的比率。类似地，空穴的计算产生如下值：对于块体硅为0.36并且对于4/1Si/O超晶格为0.16，从而导致0.44的比率。
虽然这样的方向优先特征在某些半导体器件中可能是期望的，但是其它器件也可以从平行于层组的任何方向上的更加均匀的迁移率增加受益。其也可以有利于对电子和空穴两者具有增加的迁移率，或者这些类型的电荷载流子中的仅一种，这将是本领域技术人员理解的。
对于超晶格25的4/1Si/O实施方案的较低电导率有效质量可小于以其它方式出现的电导率有效质量的三分之二，并且这适用于电子和空穴两者。当然，超晶格25其中可以进一步包含至少一种类型的电导率掺杂剂，这也将是本领域技术人员理解的。
实际上，现在另外参考图3，现在描述具有不同性质的依照本发明的超晶格25’的另一个实施方案。在这个实施方案中，说明了3/1/5/1的重复模式。更具体地，最低基础半导体部分46a’具有三个单层，并且第二最低基础半导体部分46b’具有五个单层。该模式贯穿超晶格25’重复。能带修改层50’可以各自包括单一单层。对于这样的包括Si/O的超晶格25’，电荷载流子迁移率的增强与层平面的取向无关。图3的未明确提及的那些其它元素类似于上文关于图1所讨论的并且在本文中无需进一步的讨论。
在一些器件实施方案中，超晶格的所有基础半导体部分可以是相同数目的单层厚。在其它实施方案中，基础半导体部分中的至少一些可以是不同数目的单层厚。在另外的实施方案中，所有的基础半导体部分可以是不同数目的单层厚。
在图4A-4C中，呈现了使用密度泛函理论(DFT)计算的能带结构。在本领域中公知DFT低估带隙的绝对值。因此可以通过适当的“剪刀校正”移动带隙上方的所有能带。然而已知能带的形状是显著更可靠的。应该从这个角度理解纵向能量轴。
图4A示出图1中所示的对于块体硅(以实线表示)和4/1Si/O超晶格25(以虚线表示)两者的由伽马点(G)的计算能带结构。方向涉及4/1Si/O结构的单胞而不涉及Si的常规单胞，然而图中的(001)方向的确对应于Si的常规单胞的(001)方向，因此显示Si导带最小值的预期位置。图中的(100)和(010)方向对应于常规Si单胞的(110)和(-110)方向。本领域技术人员将理解，该图上的Si能带被折叠以便在4/1Si/O结构的适当倒易点阵方向上呈现它们。
可以看出，4/1Si/O结构的导带最小值位于与块体硅(Si)形成对照的伽马点，而价带最小值出现在(001)方向上布里渊区的边缘，我们将其称为Z点。还可注意到由于附加的氧层引入的干扰而产生的能带分裂，与Si的导带最小值的曲率相比，4/1Si/O结构的导带最小值具有更大的曲率。
图4B示出对于块体硅(实线)以及对于4/1Si/O超晶格25(虚线)两者由Z点的计算能带结构。该图说明了在(100)方向上的价带的增强曲率。
图4C示出对于块体硅(实线)以及对于图3的超晶格25’的5/1/3/1Si/O(虚线)结构两者由伽马点和Z点两者的计算能带结构。由于5/1/3/1Si/O结构的对称性，在(100)和(010)方向上的计算能带结构是等同的。由此电导率有效质量和迁移率据预期在平行于所述层的平面上(即垂直于(001)堆叠方向)是各向同性的。注意到在5/1/3/1Si/O实例中导带最小值和价带最大值都是在Z点处或接近Z点。
虽然增加的曲率是减小的有效质量的指示，但是可以经由电导率倒逆有效质量张量计算进行适当的比较和区别。这引导申请人进一步推理5/1/3/1超晶格25’应当是实质上直接的带隙。正如本领域技术人员将理解的，光跃迁的合适矩阵元素是直接和间接带隙行为之间的区别的另一指示。
转向图5-11，现在描述在单个晶片加工室(图5)和批量加工室(图6)两者中使用N2O氧输送系统制造能带工程设计的结构或膜(例如上文所述那些)以提高产率的实例方法。在单个晶片方法中，可以将半导体(例如硅)晶片60插入单个晶片室61中，所述单个晶片室说明性地包括加热器或加热元件62。此外，控制器63可以控制加热器62、气流和加工期间室61内的其它操作以便在晶片60上进行覆盖超晶格25沉积。即，跨晶片60的整个上表面形成超晶格25。然而，在一些实施方案中可以使用选择性的沉积方法，其中在浅沟槽隔离(STI)区域形成之后在晶片60的有效面积上选择性地形成超晶格25层或膜，下面将关于图6对此进一步讨论。可以使用本文中描述的技术在单个晶片室61中进行覆盖或选择性的超晶格沉积。
一个实例单个晶片室61是单个晶片先进半导体材料(ASM)室，其中可以在减压(RP)下实现操作，例如在10T至100T的范围内，并且更特别为约19T-40T。相比较而言，在制造Si/O超晶格25的典型方法中，可以在ASM加工室中使用在He气源中的1％O2气流。在一个实例实施方案中，使用N2O氧气源代替O2。更特别地，控制器63可以提供在He或Ar气源中的0.1％至10％范围内(且更特别为约1％)的N2O气流作为上述的O2气流的替代。一般而言，N2O比O2反应性更小，并且因此可以在一些应用中有利于帮助控制制造工艺，下面将对此进一步讨论。
现在将描述实例加工参数以便在单个晶片室61中使用上述的N2O气流。例如可以将室加热到650至700℃范围内的温度。申请人已确定，低于650℃时，使用N2O气流很少或没有氧被纳入Si/O超晶格膜25。此外，超过700℃时，可以纳入氧但在氧沉积之后的硅生长会减小，可能是因为不同状态的纳入正开始占主导。在选择性的沉积方法中，例如可以在表面上形成SiO2，其导致较低的Si生长速率。
此外，N2O气流的范围可以是10至5000SCCM，并且更特别是约80至195SCCM，并且剂量时间可以在10至100秒的范围内，并且更特别地例如约12至24秒。这可以相当于约1×1014至7×1014原子/cm2的总剂量，如图7的坐标图80的绘线81所示，其是对于680℃的单个晶片加工。相比较而言，绘线82对应于O2气流，其由于比N2O更大的反应性而仅需要三秒钟暴露时间。可以看到十二秒钟的N2O暴露是4倍长，并且调谐曲线更平坦。在该比较中，对整个工艺压力进行调节以对于N2O得到一个点83(同时保持温度、时间和流量与低于其的点相同)，其使该过程以约1×1015原子/cm2为中心。申请人推理而不希望被束缚于：对于具有使用N2O沉积的氧单层的超晶格膜，剂量保持和堆积结果可以与具有使用O2气流沉积的氧层的那些超晶格膜类似。
在图6的实例中，在具有加热器72的批量反应器71中加工多个晶片70。这里再一次，控制器73说明性地在批量加工期间控制加热器72、气流等以在晶片70上形成超晶格25。在所说明的实例中，执行选择性工艺，其中在晶片70中的相邻STI区域74之间形成各自的超晶格，如上所述，然而也可以在不同的实施方案中进行覆盖膜沉积。
举例来说，可以使用来自日本东京的Hitachi Kokusai Electric(HKE)公司的批量外延系统(BES)执行包括上述结构的半导体器件或晶片的这样的批量加工。BES运行在毫托制度下，并且是大型炉设计。例如，实例批可以包括50至125个半导体晶片，然而在不同实施方案中可以加工其它数量的晶片。此外，除本文中提及的实例室之外可以使用不同的加工室。
虽然N2O比O2有利地是反应性较小并且因此可以有助于控制批量加工过程(以获得更好的均匀性)，可以选择各种加工参数以允许N2O是充分反应性的从而允许形成上述的超晶格膜。例如，可以提高温度以使氧气源反应，然而并不使其如此高以致于氧气要么在设置下一硅层之前脱附，要么氧气以不同的配置(SiO2)结合从而完全地阻止硅外延生长的重新开始。一般而言，在较低压力下的批量加工使气体反应性更大，因此可以将为单个晶片加工提供的上述参数用于批量加工，但利用向下转变至550-600℃的温度以便在毫托制度下提供可比较的反应性。单个晶片加工和批量加工都可以是选择性的或者非选择性，例如使用二氯硅烷(DCS)。可以在较高温度下使用DCS并且选择性添加HCl。然而，可以在不同配置中使用其它温度范围。
在图8的坐标图85中，对于650℃沉积和83SCCM，在ASM单个晶片室中的1％N2O气流的总剂量相对于时间的关系以绘线86表示。由参考绘线87可以看到总剂量基本上是线性的。相比较而言，在这个规模，对于下至3秒钟的暴露，氧气将是在1×1015原子/cm2。
在图9的坐标图90中，对于在单个晶片室中的1％N2O气流，总剂量相对于温度的关系以绘线91表示。如上所述，对于ASM单个晶片平台，在650℃附近(和之下)氧纳入是不可重复的(即，没有N2O分解)并且在700℃以上是不稳定的(即与硅结合的氧存在改变)。
另外参考图10，坐标图100说明对于具有使用间隔体的相对较宽的间隔并且在单个晶片ASM室中使用N2O生长的选择性超晶格沉积(即在相邻的STI区域之间)的浓度与深度的关系。在所说明的实例中，氧浓度以绘线101表示，SiN浓度以绘线102表示并且碳-12以绘线103表示。对于该实例，使用在680℃和170SCCM下持续12秒钟的N2O暴露。
在图11的坐标图110中提供了另一相似实例。这里，一切与图10的实例中的相同，只是使用更小的间隔体(即)。这里，氧浓度以绘线111表示，SiN浓度以绘线112表示，并且碳-12以绘线113表示。
本领域技术人员得益于本文提出的教导将想到本发明的许多修改和其它实施方案。因此，应理解本发明不限于本文中所公开的具体示例性实施方案。
Claims (21)
1.一种在单个晶片加工室中加工半导体晶片的方法，该方法包括：
将单个晶片加工室加热到650-700℃范围内的温度；和
通过沉积硅和氧以形成多个堆叠的层组在加热的单个晶片加工室内的半导体晶片上形成至少一个超晶格，每个层组包含界定基础硅部分的多个堆叠的基础硅单层以及限制在相邻的基础硅部分的晶格内的至少一个氧单层；
其中沉积氧包括使用N2O气流沉积氧。
2.根据权利要求1所述的方法，其中N2O气流在包含He和Ar中至少一种的气体中包含0.1％至10％的N2O。
3.根据权利要求1所述的方法，其中沉积氧包括以1至100秒范围内的暴露时间沉积氧。
4.根据权利要求1所述的方法，其中N2O气流在10至5000标准立方厘米/分钟(SCCM)的范围内。
5.根据权利要求1所述的方法，其中沉积氧包括以10至100托范围内的压力沉积氧。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在氧单层形成期间，N2O的总剂量在1×1014至7×1014原子/cm2的范围内。
7.根据权利要求1所述的方法，其中半导体晶片包含多个间隔开的浅沟槽隔离(STI)区域，并且其中形成该至少一个超晶格包括在相邻对的STI区域之间选择性地形成各自的超晶格。
8.根据权利要求1所述的方法，其中形成该至少一个超晶格包包括在半导体晶片上的覆盖超晶格形成。
9.根据权利要求1所述的方法，其中使来自相对的基础硅部分的至少一些硅原子通过其间的至少一个氧单层化学结合在一起。
10.一种在单个晶片加工室中加工半导体晶片的方法，该半导体晶片包含多个间隔离开的浅沟槽隔离(STI)区域，该方法包括：
将单个晶片加工室加热到650-700℃范围内的温度；和
通过沉积硅和氧以形成多个堆叠的层组在加热的单个晶片加工室内的半导体晶片上的相邻对的STI区域之间选择性形成各自的超晶格，每个组层包含界定基础硅部分的多个堆叠的基础硅单层以及限制在相邻的基础硅部分的晶格内的至少一个氧单层；
其中沉积氧包括使用N2O气流并以10至100托范围内的压力沉积氧。
11.根据权利要求10所述的方法，其中N2O气流在包含He和Ar中至少一种的气体中包含0.1％至10％的N2O。
12.根据权利要求10所述的方法，其中沉积氧包括以1至100秒范围内的暴露时间沉积氧。
13.根据权利要求10所述的方法，其中N2O气流在10至5000标准立方厘米/分钟(SCCM)的范围内。
14.根据权利要求10所述的方法，其中在氧单层形成期间，N2O的总剂量在1×1014至7×1014原子/cm2的范围内。
15.根据权利要求10所述的方法，其中使来自相对的基础硅部分的至少一些硅原子通过其间的至少一个氧单层化学结合在一起。
16.一种在单个晶片加工室中加工半导体晶片的方法，该方法包括：
将单个晶片加工室加热到650-700℃范围内的温度；和
通过沉积硅和氧以形成多个堆叠的层组在加热的单个晶片加工室内的半导体晶片上形成覆盖超晶格，每个层组包含界定基础硅部分的多个堆叠的基础硅单层以及限制在相邻的基础硅部分的晶格内的至少一个氧单层；
其中沉积氧包括使用N2O气流并以10至100托范围内的压力沉积氧。
17.根据权利要求16所述的方法，其中N2O气流在包含He和Ar中至少一种的气体中包含0.1％至10％的N2O。
18.根据权利要求16所述的方法，其中沉积氧包括以1至100秒范围内的暴露时间沉积氧。
19.根据权利要求16所述的方法，其中N2O气流在10至5000标准立方厘米/分钟(SCCM)的范围内。
20.根据权利要求16所述的方法，其中在氧单层形成期间，N2O的总剂量在1×1014至7×1014原子/cm2的范围内。
21.根据权利要求16所述的方法，其中使来自相对的基础硅部分的至少一些硅原子通过其间的至少一个氧单层化学结合在一起。
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