KR101176668B1 - Low temperature epitaxial growth of silicon-containing films using uv radiation - Google Patents

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Abstract

실리콘-함유 및/또는 게르마늄-함유 막의 블랭킷 또는 선택적 에피택셜 증착을 위해 세정 기판 표면을 마련하는 방법이 제공된다. 또한, 실리콘-함유 및/또는 게르마늄-함유 막을 성장하는 방법이 제공되며, 기판 세정 방법 및 막 성장 방법 모두는 750℃ 이하의 온도, 통상적으로는 약 700℃ 내지 약 500℃ 온도에서 수행된다. 세정 방법 및 막 성장 방법은 실리콘-함유 막이 성장되는 프로세싱 체적부내에서 약 310nm 내지 약 120nm 범위의 파장을 가지는 방사를 이용하는 단계를 포함한다. 반응성 세정 또는 막-형성 성분 종에 대한 특정 부분압 범위와 관련된 상기 방사의 사용은 산업분야에 이미 공지된 기술에서 보다 낮은 온도에서 기판 세정 및 에피택셜 성장을 가능케한다.Methods of preparing a cleaning substrate surface for blanket or selective epitaxial deposition of silicon-containing and / or germanium-containing films are provided. Also provided are methods of growing silicon-containing and / or germanium-containing films, both substrate cleaning methods and film growth methods being performed at temperatures of 750 ° C. or lower, typically from about 700 ° C. to about 500 ° C. Cleaning methods and film growth methods include using radiation having a wavelength in the range of about 310 nm to about 120 nm in the processing volume in which the silicon-containing film is grown. The use of such radiation in connection with specific partial pressure ranges for reactive cleaning or film-forming component species enables substrate cleaning and epitaxial growth at lower temperatures than those already known in the art.

Description

UV 방사를 이용한 실리콘-함유 막들의 저온 에피택셜 성장{LOW TEMPERATURE EPITAXIAL GROWTH OF SILICON-CONTAINING FILMS USING UV RADIATION}LOW TEMPERATURE EPITAXIAL GROWTH OF SILICON-CONTAINING FILMS USING UV RADIATION}

본 발명은 실리콘-함유 막들의 선택적 및 블랭킷(blanket)(비-선택적) 에피택셜 성장에 유용한 장치 및 방법에 관한 것으로, 약 700 ℃ 미만의 온도에서 에피택셜 막 성장이 가능하도록 UV 방사가 이용되며, 경제적으로 적절한 막 성장 속도를 제공한다.The present invention is directed to an apparatus and method useful for selective and blanket (non-selective) epitaxial growth of silicon-containing films, wherein UV radiation is used to enable epitaxial film growth at temperatures below about 700 ° C. It provides economically adequate film growth rate.

실리콘-함유막들의 에피택셜 성장은 진보된 로직 및 DRAM 디바이스들에 대한 새로운 애플리케이션들로 인해 점점 중요시되고 있다. 디바이스 피쳐들이 디바이스의 제조 동안 손상되지 않게 하기 위해, 이들 애플리케이션에 있어 저온 프로세스는 주요한 조건이다. 피쳐 크기가 45nm 내지 65nm의 범위가 되는 미래의 산업분야에서도 저온 프로세스는 중요하며, 인접한 재료들의 확산 방지는 결정적 요인이 되고 있다. 보다 낮은 프로세스 온도는 실리콘-함유 에피택셜 막의 성장 이전 및 에피택셜 막의 선택적 또는 블랭킷 성장 동안 기판 세정 모두를 위해 요구된다. 선택적 성장은, 하나 이상의 재료를 포함하는 기판 표면상에서 실리콘-함유막이 성장하며, 실리콘-함유막은 상기 기판의 제 1 재료의 표면상에서 선택적으로 성장되고, 상기 기판의 제 2 재료의 표면상에서는 최소의 성장이 이루어지거나 성장이 이루어지지 않는다는 것을 일반적으로 의미한다.The epitaxial growth of silicon-containing films is becoming increasingly important due to new applications for advanced logic and DRAM devices. In order to ensure that device features are not damaged during manufacture of the device, low temperature processes are a major condition in these applications. Low temperature processes are also important in future industries where feature sizes range from 45 nm to 65 nm, and preventing diffusion of adjacent materials is becoming a decisive factor. Lower process temperatures are required for substrate cleaning both prior to growth of the silicon-containing epitaxial film and during selective or blanket growth of the epitaxial film. Selective growth is such that a silicon-containing film is grown on a substrate surface comprising one or more materials, the silicon-containing film is selectively grown on the surface of the first material of the substrate and minimal growth on the surface of the second material of the substrate. It usually means that this is done or no growth occurs.

선택적 및 블랭킷, 비-선택적으로 성장된 실리콘-함유 에피택셜 막들 및 약 700℃ 미만의 온도에서 성장된 Si, SixGe1-x, 및 SixGe1-x(C)와 같은 막들을 포함하는 이러한 막들의 변형된 실시예들이 다수의 현재 애플리케이션에 대해 요구된다. 또한, 세정 시간 주기가 충분히 짧은 경우 보다 높은 온도는 견딜 수 있더라도, 약 650℃ 이하 범위의 온도에서 달성되는 에피택셜 막의 형성 이전에 자연 산화물 및 탄화 수소를 제거하는 것이 바람직할 수 있다. 저온 프로세싱은 적절한 기능성 디바이스 제공에 있어서도 중요하지만, 준안정 변형층들(metastable strain layers)의 경감(relaxation) 방지, 도펀트 확산의 방지 또는 최소화, 및 에피택셜막 구조물내에서 도펀트 또는 Ge/C의 분리 방지 또한 보조한다. 저온 프로세싱(낮은 열적 예산 프로세싱)에 의해 가능한 절단면(facet) 형성 및 단채널 효과의 억제는 고성능 디바이스를 얻는데 있어 중요하다. 도 10은 표면 상에 증착된 실리콘-함유 막들의 바람직한 에피택셜 성장을 위해 요구되는 종류의 무산화물(oxide-free) 실리콘 표면을 형성하는데 요구되는 조건들의 그래프(1000)(아레니우스 플롯, Arrhenius plot)를 나타낸다. 기판의 역온도(inverse temperature)는 °K-1로 축(1002) 상에 도시된다. ℃에서의 해당 온도는 ℃로 축(1004) 상에 도시된다. 프로세스 챔버에 제공되는 H2O의 부분압은 Torr로 축(1006) 상에 도시된다. 10-6 Torr에서 무산화물 실리콘 표면을 얻기 위해 예를 들어, 약 800℃ 이상으로 기판 온도를 상승시키는 것이 요구된다는 것을 쉽게 알 수 있다. 약 650℃에서 무산화물 실리콘 표면을 얻기 10-8 Torr 미만의 H2O 부분압이 요구되며, 이는 장비 비용면에서 실용적이지 못하다.Selective and blanket, non-selectively grown silicon-containing epitaxial films and films such as Si, Si x Ge 1-x , and Si x Ge 1-x (C) grown at temperatures below about 700 ° C. Modified embodiments of such films are required for many current applications. It may also be desirable to remove the native oxides and hydrocarbons prior to the formation of the epitaxial film achieved at temperatures in the range of about 650 ° C. or less, even if the cleaning time period is short enough. Low temperature processing is also important in providing suitable functional devices, but prevents relaxation of metastable strain layers, prevents or minimizes dopant diffusion, and segregation of dopants or Ge / C in epitaxial film structures. Prevention is also assisted. The suppression of facet formation and short channel effects enabled by low temperature processing (low thermal budget processing) is important for obtaining high performance devices. FIG. 10 is a graph 1000 of conditions required to form an oxide-free silicon surface of the kind required for desirable epitaxial growth of silicon-containing films deposited on the surface (Arrhenius plot, Arrhenius plot). The inverse temperature of the substrate is shown on axis 1002 at ° K −1 . The corresponding temperature in degrees Celsius is shown on axis 1004 in degrees Celsius. The partial pressure of H 2 O provided to the process chamber is shown on axis 1006 in Torr. It can be readily seen that raising the substrate temperature above, for example, about 800 ° C. is required to obtain an oxide free silicon surface at 10 −6 Torr. Obtaining an oxide-free silicon surface at about 650 ° C. requires a H 2 O partial pressure of less than 10 −8 Torr, which is not practical in terms of equipment cost.

도핑 및 비도핑 Si, SiGe, 및 SiGe(C) 막들의 선택적 및 블랭킷 에피택셜 성장을 위한 현재의 기술들은 통상적으로 감압 CVD(RPCVD 또는 LPCVD로 불림)를 이용하여 수행된다. 전형적인 감압 프로세스는 막 증착을 위한 전구체 화합물들이 SiH4, SiH2Cl2(DCS), Si2H6, GeH4인 경우, 허용가능한 막 성장 속도를 얻기 위해 700℃ 이상, 통상적으로 750℃ 이상의 온도에서 수행된다. 선택적인 증착 프로세스를 위해, 이들 전구체 화합물들은 예를 들어 Cl2, HCl 및 선택적으로 HBr과 같은 추가적인 반응제(reagent)와 조합된다. CH3SiH3와 같은 탄소-함유 실란 전구체 화합물이 도펀트로서 사용될 수 있다. 대안적으로, 예를 들어 B2H6, AsH3, 및 PH3와 같은 무기 화합물이 또한 도펀트로서 사용될 수도 있다.Current techniques for selective and blanket epitaxial growth of doped and undoped Si, SiGe, and SiGe (C) films are typically performed using reduced pressure CVD (called RPCVD or LPCVD). A typical pressure reduction process is a temperature of at least 700 ° C., typically at least 750 ° C., in order to obtain acceptable film growth rates when the precursor compounds for film deposition are SiH 4 , SiH 2 Cl 2 (DCS), Si 2 H 6 , GeH 4 . Is performed in For selective deposition processes, these precursor compounds are combined with additional reagents such as, for example, Cl 2 , HCl and optionally HBr. Carbon-containing silane precursor compounds such as CH 3 SiH 3 may be used as the dopant. Alternatively, inorganic compounds such as, for example, B 2 H 6 , AsH 3 , and PH 3 may also be used as dopants.

디클로로실란(DCS) 및 저메인(germane)(GeH4)으로부터의 블랭킷 SixGe1-x 에피 막 성장(비선택적 성장)의 구성이 도 1에 도시된다. 옴스트롱/분의 SixGe1-x 에피 막의 성장 속도는 증착 온도의 함수 및 증착 프로세스에 공급되는 전구체 가스 내에서 DCS:GeH4의 비율의 함수로 도시된다. 상기 구성은 약 20% 내지 약 28%의 게르마늄을 함유하는 막의 증착에 관한 것이다. 상이한 증착 온도에서 증착된 SixGe1-x 에피 막내의 게르마늄 함량의 편차를 감소시키기 위해, 막 증착을 위해 사용되는 전구체 가스에서 Si:Ge 비율의 비를 조절하는 것이 요구된다. 도 1은 축(108) 상의 DCS:GeH4 전구체 가스 유속의 함수 및 축(102) 상의 ℃ 온도의 함수로서 축(104) 상에 SixGe1-x 에피 막의 Å/min 성장 속도의 그래프(100)를 나타낸다. 도 1에 도시된 데이터는 차후 본 명세서에서 개시되는 종류의 프로세스 챔버, 약 100sccm의 DCS에 대한 유속, 및 도시된 형태로 변형되는 GeH4에 대한 유속을 이용하여 생성된다. 도 1에 도시된 막 형성 프로세스는 약 10 Torr의 프로세스 챔버 압력에서 수행되었다. 도 1은 약 700℃ 이하의 온도에서 감소된 SixGe1-x 에피 막 성장 속도의 문제점을 나타내며, 여기서 성장 속도는 750℃에서 약 400Å/min에서 600℃에서 약 15Å/min로 급속히 감소한다. 약 700℃ 이하의 온도에서 막 성장 속도의 이러한 급작스런 감소는 막 성장이 열적으로 활성화되고 표면 반응이 제한된다는 사실로 인한 것이다.The configuration of blanket Si x Ge 1-x epi film growth (non-selective growth) from dichlorosilane (DCS) and germane (GeH 4 ) is shown in FIG. 1. The growth rate of the Si x Ge 1-x epi film in ohms / min is shown as a function of the deposition temperature and as a function of the ratio of DCS: GeH 4 in the precursor gas supplied to the deposition process. The configuration relates to the deposition of a film containing from about 20% to about 28% germanium. In order to reduce the variation of the germanium content in the Si x Ge 1-x epi film deposited at different deposition temperatures, it is necessary to adjust the ratio of Si: Ge ratio in the precursor gas used for the film deposition. 1 is a graph of the kPa / min growth rate of a Si x Ge 1-x epitaxial film on axis 104 as a function of DCS: GeH 4 precursor gas flow rate on axis 108 and a temperature of ° C. on axis 102. 100). The data shown in FIG. 1 is generated using a process chamber of the type disclosed herein later, a flow rate for DCS of about 100 sccm, and a flow rate for GeH 4 that is modified in the form shown. The film forming process shown in FIG. 1 was performed at a process chamber pressure of about 10 Torr. 1 illustrates the problem of reduced Si x Ge 1-x epi film growth rate at temperatures below about 700 ° C., where the growth rate rapidly decreases from about 400 μs / min at 750 ° C. to about 15 μs / min at 600 ° C. . This sudden decrease in film growth rate at temperatures below about 700 ° C. is due to the fact that film growth is thermally activated and surface reaction is limited.

막 성장 속도에서 유사하게 급격한 감소가 실리콘-게르마늄 막들의 선택적 증착에서 발견된다. 온도 감소에 따른 급격한 막 성장 속도 감소는 성장 막 표면으로부터 SiCl2의 탈착, 낮은 재결합성 HCl 탈착률, 및 낮은 표면 이동도를 얻기 위해 요구되는 높은 활성화 에너지로 인한 것일 수 있다.A similar sharp decrease in film growth rate is found in the selective deposition of silicon-germanium films. The rapid decrease in film growth rate with decreasing temperature may be due to the desorption of SiCl 2 from the growth film surface, low recombination HCl desorption rate, and the high activation energy required to achieve low surface mobility.

기판 표면으로부터 유기 재료 및 자연 산화물을 제거하기 위해 실리콘-함유 기판이 세정될 수 있다는 것은 해당 분야에서 일반적으로 공지된 기술이다. 소정의 경우 이러한 세정에는 감압 CVD 시스템에서 UV 세정의 사용이 포함된다. 이러한 세정은 약 800℃ 범위의 온도에서 수행되며, 0.002 내지 10 Torr의 압력 범위의 수소하에서 원자외선(deep UV) 방사에 의한 기판의 조사(irradiation)를 이용한다. 기판 세정 프로세스를 수행하는데 이용되는 종류의 장치로는 수평 콜드-월 에어-냉각 석영 챔버가 있으며, 수평 콜드-월 에어-냉각 석영 챔버에서 세정되는 웨이퍼의 이면은 에어-냉각 텅스텐 램프에 의해 직접 가열된다. 900℃로의 상승시간 및 200℃로의 냉각시간은 통상적으로 각각 약 5 초 및 약 20 초이다. 프로세스 챔버의 기본 압력은 통상적으로 약 2mTorr 의 범위에 있다. 이러한 압력에 도달한 이후, 수소 흐름이 설정된다. 일반적으로 수소 흐름은 세정 프로세스 동안 기판 표면의 오염을 방지하기 위한 것이다. 샘플의 세정은 800 ℃에서 수행되며, 샘플 표면은 수소 상태에 있으며, 샘플 표면은 단자외선(short UV) 방사에 대해 1분 미만 동안 놓여지며, 상기 방사는 약 253nm에서 대부분 집중된다. 순차적으로, 에피택셜 성장된 실리콘(예를 들어) 막이 수소에 희석된(약 1/1000) HCl 및 일렉트로닉 그레이드(electronic grade) SiH4 과 같은 반응성 가스로부터 증착된다. 통상적으로 에피택셜 성장된 실리콘 막의 증착 동안 기판의 온도는 약 800 ℃ 이상이다. 막 증착 동안 프로세싱 온도가 800℃를 이상인 경우, 일반적으로 초기 인터페이스 결함은 방지된다.It is generally known in the art that silicon-containing substrates can be cleaned to remove organic materials and native oxides from the substrate surface. In some cases such cleaning includes the use of UV cleaning in a reduced pressure CVD system. This cleaning is performed at a temperature in the range of about 800 ° C. and utilizes irradiation of the substrate by deep UV radiation under hydrogen in a pressure range of 0.002 to 10 Torr. One type of apparatus used to perform the substrate cleaning process is a horizontal cold-wall air-cooled quartz chamber, wherein the backside of the wafer cleaned in the horizontal cold-wall air-cooled quartz chamber is directly heated by an air-cooled tungsten lamp. do. The rise time to 900 ° C. and cooling time to 200 ° C. are typically about 5 seconds and about 20 seconds, respectively. The base pressure of the process chamber is typically in the range of about 2 mTorr. After reaching this pressure, the hydrogen flow is set. Hydrogen flow is generally intended to prevent contamination of the substrate surface during the cleaning process. The cleaning of the sample is performed at 800 ° C., the sample surface is in the hydrogen state, and the sample surface is placed for less than 1 minute for short UV radiation, and the radiation is mostly concentrated at about 253 nm. Subsequently, an epitaxially grown silicon (eg) film is deposited from reactive gases such as HCl and electronic grade SiH 4 diluted in hydrogen (about 1/1000). Typically the temperature of the substrate during deposition of the epitaxially grown silicon film is at least about 800 ° C. If the processing temperature is above 800 ° C. during film deposition, initial interface defects are generally avoided.

소정의 경우에서, 기판 세정은 대기압에서 보다 높은 온도에서 수행된다. 예를 들어, 에피택셜 실리콘 막 성장 이전에, 웨이퍼 기판이 900℃에서 1190℃의 온도 범위로 상승되며, 웨이퍼는 60초 수소 베이크(bake)로 처리되고, 이후 웨이퍼 표면으로부터 반도체 산화물을 소거하기 위해 30초 주기 동안 HCl 도핑된 수소 가스로 에칭된다. 웨이퍼 에칭 이후, 챔버는 수소로 정화되고, 이어서 HCl 가스 흐름 및 SiHCl3의 도입이 지속되며, 1,130℃ 범위의 온도에서 에피 성장이 순차적으로 수행되어 약 5Φ/min(50,000Å/min)의 실리콘 막 성장 속도가 제공된다.In certain cases, substrate cleaning is performed at higher temperatures at atmospheric pressure. For example, prior to epitaxial silicon film growth, the wafer substrate is raised to a temperature range of 900 ° C. to 1190 ° C., the wafer is treated with a 60 second hydrogen bake, and then to erase the semiconductor oxide from the wafer surface. Etched with HCl doped hydrogen gas for 30 second period. After wafer etching, the chamber was purged with hydrogen, followed by the introduction of HCl gas flow and SiHCl 3 , followed by sequential epi growth at temperatures ranging from 1,130 ° C. to about 5Φ / min (50,000 μs / min) of silicon film. Growth rates are provided.

실리콘의 에피택셜 성장은 막 성장 동안 대류성(convective) 열 손실을 감소시키기 위해 급속 열 처리 기술을 이용하여 수행되어 왔다. 통상적으로 급속 열 처리에 이용되는 반응 가스는 반응성 캐리어로서, 수소와 혼합된 염화 실리콘 소스(예를 들어, SixHyClz)를 포함한다. 아르곤, 네온, 크세논, 또는 크립톤과 같은 불활성 캐리어 가스가 첨가될 수 있다. 프로세스는 대기압 또는 감압 하에서 750℃ 이상의 실리콘 기판 온도에서 수행된다. 디클로로실란 가스가 전구체로서 사용되는 경우, 기판 표면상의 경계층이 SiCl2 및 H2로 가열될 때 상기 가스는 분해된다고 할 수 있다. SiCl2는 표면으로 확산된 다음 H2와 반응하여 HCl 및 실리콘을 형성한다. HCl가 운반되는 챔버속의 경계층을 통해 HCl가 탈착된다. 수소 캐리어 가스는 Si 및 HCl로 SiCl2의 분해를 제공하기 위해 충분한 수소 농도를 제공함으로써 증착 속도를 강화시키도록 첨가된다. 통상적으로 실리콘 기판의 예비처리는 대기 환경으로서 아르곤에서 10% 수소를 이용하는 베이킹 단계를 포함한다. 예비-베이크 온도는 5초 동안 1050 ℃ 이며, 이어서 20 초 동안 1000℃이다. 베이크 압력은 문헌(literature)에 특정되지 않는다. 실리콘 에피 증착은 50Torr의 프로세스 압력에서 1000℃에서 수행되며, 90sccm에서 디클로로실란 흐름에서 18slm에서 체적당 10% 수소 및 아르곤/수소 가스의 반응 혼합을 이용한다.Epitaxial growth of silicon has been performed using rapid heat treatment techniques to reduce convective heat losses during film growth. Typically, the reaction gas used for rapid heat treatment includes as a reactive carrier a silicon chloride source (eg, Si x H y Cl z ) mixed with hydrogen. Inert carrier gases such as argon, neon, xenon, or krypton may be added. The process is performed at a silicon substrate temperature of at least 750 ° C. under atmospheric or reduced pressure. When dichlorosilane gas is used as the precursor, it can be said that the gas decomposes when the boundary layer on the substrate surface is heated with SiCl 2 and H 2 . SiCl 2 diffuses to the surface and then reacts with H 2 to form HCl and silicon. HCl is desorbed through the boundary layer in the chamber in which HCl is carried. Hydrogen carrier gas is added to enhance the deposition rate by providing sufficient hydrogen concentration to provide decomposition of SiCl 2 into Si and HCl. Pretreatment of silicon substrates typically involves a baking step using 10% hydrogen in argon as the atmospheric environment. The pre-baking temperature is 1050 ° C. for 5 seconds and then 1000 ° C. for 20 seconds. The bake pressure is not specified in the literer. Silicon epi deposition is carried out at 1000 ° C. at a process pressure of 50 Torr and utilizes a reaction mixture of 10% hydrogen and argon / hydrogen gas per volume at 18 slm in dichlorosilane flow at 90 sccm.

반도체 디바이스를 형성하는 동안 실리콘 기판 상에서 단결정성 실리콘층의 촉매-보조 성장이 또한 본 기술분야에서 개시되었다. 단결정 실리콘층은 단결정 실리콘과 매칭되는 격자를 갖게 구성된 시딩층(seeding layer) 상에 형성된다. 시딩층은 CVD(화학적 기상 증착) 프로세스 동안 CAD(촉매 보조 증착)에 의해 형성된다. 결정성 사파이어와 같은 시딩 재료가 또한 사용될 수도 있다.Catalyst-assisted growth of monocrystalline silicon layers on silicon substrates during the formation of semiconductor devices has also been disclosed in the art. The single crystal silicon layer is formed on a seeding layer configured with a lattice that matches the single crystal silicon. The seeding layer is formed by CAD (catalyst assisted deposition) during the CVD (chemical vapor deposition) process. Seeding materials such as crystalline sapphire may also be used.

촉매를 이용하는 CAD에 의해 단결정 실리콘층을 형성하는 데 있어, 800-2000℃, 예를 들어 1600-1800℃로 가열된 촉매 바디와의 접촉을 통해 실리콘 수소화물을 주로 함유하는 가스가 분해되어 기판상에 단결정 실리콘층이 증착되는 것이 바람직하다. 실리콘 수소화물은 예를 들어, 모노실란, 디실란 또는 트리실란과 같은 실란을 가리킨다. 촉매 바디는 텅스텐, 산화 토륨, 몰리브덴, 백금, 팔라듐, 실리콘, 금속이 부착된 알루미나 세라믹을 포함하는 텅스텐 및 실리콘 카바이드로 이루어진 그룹에서 선택된 형태의 적어도 하나의 재료이다. 통상적으로 촉매 재료는 기판상에서 기판을 면하는 코일로 형성된다. 촉매 바디는 융해점 이하의 온도에서 활성화되고 가열되는 저항 와이어이다. 진입되는 실리콘 수소화물 가스, 및 수소 또는 필요에 따라 포함되는 B2H6 또는 PH3와 같은 도핑 가스가 촉매와 접촉하도록 도입된다. 기판 표면상에서 촉매성 핫 필라멘트를 이용하고 기판상에서의 증착에 앞서 상기 핫 필라멘트 위에 막-형성 전구체 가스를 흘려보냄으로써, 약 100℃-700℃, 통상적으로는 200℃-600℃의 온도에서 기판상에 에피택셜 실리콘 시드층을 증착하는 것이 가능하다. 그러나 촉매로부터 야기되는 오염물, 막의 금속 오염물이 문제시된다. 촉매를 사용하지 않고, 이러한 프로세싱 온도에 걸쳐 형성되는 실리콘막은 비정질 실리콘막이다.In forming a single crystal silicon layer by CAD using a catalyst, a gas mainly containing silicon hydride is decomposed by contact with a catalyst body heated to 800-2000 ° C., for example, 1600-1800 ° C. It is preferable that a single crystal silicon layer be deposited on the substrate. Silicon hydride refers to a silane such as, for example, monosilane, disilane or trisilane. The catalyst body is at least one material of the form selected from the group consisting of tungsten, thorium oxide, molybdenum, platinum, palladium, silicon, tungsten, including silicon attached metal alumina ceramics. Typically the catalyst material is formed into a coil facing the substrate on the substrate. The catalyst body is a resistance wire that is activated and heated at a temperature below the melting point. Silicon hydride gas introduced, and hydrogen or a doping gas such as B 2 H 6 or PH 3 included as necessary, are introduced to contact the catalyst. By using a catalytic hot filament on the substrate surface and flowing a film-forming precursor gas over the hot filament prior to deposition on the substrate, the substrate on a substrate at a temperature of about 100 ° C.-700 ° C., typically 200 ° C.-600 ° C. It is possible to deposit an epitaxial silicon seed layer. However, contaminants resulting from catalysts, metal contaminants in the membrane are problematic. Without using a catalyst, the silicon film formed over this processing temperature is an amorphous silicon film.

최근 화학적 기상 증착 방법을 이용한 혼합된 기판 위에 실리콘-함유막들의 증착에 대한 설명이 있다. Si 및 SiGe 막들의 증착에 대한 설명이 있다; 그러나, 이러한 방법에 의해 제조되는 막들의 정확한 결정성 조성에 대한 데이터는 제공되지 않는다. 상기 프로세스는 혼합된 기판 위에 "고품질 Si-함유 막들"의 증착을 가능케 하기 위해 트리실란(H3SiSiH2SiH3)을 이용한다.There is a recent description of the deposition of silicon-containing films on mixed substrates using chemical vapor deposition. There is a description of the deposition of Si and SiGe films; However, no data is provided on the exact crystalline composition of the films produced by this method. The process utilizes trisilane (H 3 SiSiH 2 SiH 3 ) to enable deposition of “high quality Si-containing films” on the mixed substrate.

최근 공보에서, 질량 수송 제한 범위에서 또는 그 부근에서 화학적 기상 증착 프로세스는 박막들의 증착을 허용하는 화학적 전구체를 사용하는 것으로 설명된다. 개시된 실시예들은 Si-함유 및 Ge-함유 막들의 형성에 관련된다. 트리실란 또는 디게르만(digermane)과 결합되는 트리실란과 같이 보다 높은 차수의 전구체 사용은 예를 들어 실란 전구체의 대체를 위해 추천된다.In recent publications, chemical vapor deposition processes at or near the mass transport limits are described using chemical precursors that allow deposition of thin films. The disclosed embodiments relate to the formation of Si-containing and Ge-containing films. Use of higher order precursors, such as trisilane combined with trisilane or digermane, is recommended for replacement of silane precursors, for example.

또한, 기판상에 실리콘 에피택셜-성장 막을 증착하기 이전에 실리콘 기판 표면의 예비-처리를 개시하는 문헌이 참조된다. 반도체 제조를 위한 개선 통합된 화학적 기상 증착(advance integrated chemical vapor deposition, AICVD)으로 지칭되는 프로세스에서, 기판은 실리콘 기판 표면으로부터 자연 산화물을 제거하기 위해, UHV-LPCVD 프로세스 챔버에 흐르는 수소를 이용하여 10-30분 동안 800℃ 내지 900℃ 범위의 온도에서 미리베이킹된다. 이어서, 소스 가스로서 디클로로실란을 사용하여 600℃ 내지 900℃(통상적으로 700℃-800℃) 범위의 온도에서 100Å 내지 300Å 범위의 두께로 중간 온도 실리콘 에피택셜층 성장이 이루어진다. 실리콘 에피 성장에 이어, 디클로로실란은 실란 가스로 대체되거나 또는 다른 수소-함유 가스가 프로세스 챔버에 공급되고 온도는 400℃ 이하로 떨어져, 반도체 기판 표면은 수소로 종결된다.See also literature that discloses pre-treatment of a silicon substrate surface prior to depositing a silicon epitaxially-grown film on the substrate. In a process referred to as advanced integrated chemical vapor deposition (AICVD) for semiconductor fabrication, the substrate uses hydrogen flowing in the UHV-LPCVD process chamber to remove native oxide from the silicon substrate surface. Prebaked at temperatures ranging from 800 ° C. to 900 ° C. for −30 minutes. Subsequently, medium temperature silicon epitaxial layer growth takes place using a dichlorosilane as the source gas at a thickness in the range of 100 Pa to 300 Pa at a temperature in the range of 600 ° C. to 900 ° C. (usually 700 ° C. to 800 ° C.). Following silicon epi growth, dichlorosilane is replaced with silane gas or other hydrogen-containing gas is supplied to the process chamber and the temperature drops below 400 ° C., the semiconductor substrate surface terminates with hydrogen.

자연 산화물층 제거를 위해 개시된 또 다른 방법에서, 수소 가스는 프로세싱 시약으로서 이용된다. 기판 표면상에 레이저 투사는 수소의 반응을 강화시키기 위해 사용된다. 조사(irradiation)를 위한 특정 파장은 언급되지 않는다. 명백하게, 투사된 레이저는 기판 표면에서의 국부적 가열을 제공한다.In another method disclosed for removing native oxide layers, hydrogen gas is used as the processing reagent. Laser projection onto the substrate surface is used to enhance the reaction of hydrogen. No specific wavelength for irradiation is mentioned. Clearly, the projected laser provides local heating at the substrate surface.

상기 언급된 배경 기술 및 반도체 제조 분야에 공지된 다른 기술의 검토는 750℃ 이하의 온도, 바람직하게는 약 700℃ 이하의 온도에서 실리콘을 함유하는 에피택셜 성장된 막들의 블랭킷 및 선택적 증착 모두를 가능케하는 방법에 대한 지속적인 요구가 있음을 나타낸다. 또한, 막이 증착되는 기판 내의 디바이스들이 기판의 세정 및 막의 증착에 의해 영향을 받지 않도록, (실리콘-함유막의 증착을 위한 마련시) 실리콘-함유막 증착 온도와 동일한 온도 또는 보다 낮은 온도에서 수행될 수 있는 기판 세정 과정이 요구된다.A review of the background art mentioned above and other techniques known in the semiconductor fabrication arts enables both blanketing and selective deposition of epitaxially grown films containing silicon at temperatures below 750 ° C., preferably below about 700 ° C. There is a continuing need for ways to do this. It may also be carried out at or below the silicon-containing film deposition temperature (in preparation for deposition of the silicon-containing film) so that devices in the substrate on which the film is deposited are not affected by cleaning of the substrate and deposition of the film. A substrate cleaning procedure is required.

본 발명자들은 에피택셜 성장된 실리콘-함유막들의 증착을 위해 세정 및 패시베이팅된 실리콘-함유 기판 표면을 마련하는 방법을 개발했다. 실리콘 함유 기판 세정/패시베이팅 방법은 실리콘-함유막들을 증착하는 방법과 조합되어 사용될 수 있으며, 적어도 막을 증착하는 동안(및 선택적으로 세정 및 증착 동안), 기판 표면은 UV 방사에 노출된다. 통상적으로 산소 및 유기 재료의 벌크를 제거하기 위한 1차적인 세정이 일반적으로 공지된 기술의 수성 HF 딥(에칭)을 이용하여 초기에 수행된다. 이는 소량의 잔류 산화물을 제거하고 기판 위에 실리콘-함유막의 에피택셜 성장을 위해 원하는 표면 구조물을 제공하도록 이용되는 본 발명의 세정/패시베이션 방법으로 이어진다. 본 발명의 세정/패시베이션 방법은 통상적으로 UV 방사가 세정 프로세스 동안 사용되는지 여부에 따라, 약 1000℃ 내지 약 500℃ 범위의 온도에서 수행된다. UV 방사가 사용되지 않는다면, 세정 및 패시베이션 방법은 통상적으로 가능한 짧은 시간 주기 동안 수행되어(통상적으로 2분 이하), 에피택셜 성장을 위한 적절한 표면이 제공된다. UV 방사가 사용되고, 방사의 파장이 약 310nm 내지 120nm 범위, 바람직하게 약 180nm 내지 약 120nm 범위인 경우, 일반적으로 방사는 기판 표면에 인접하게 위치된 방사 소스로부터 기판의 표면 위에 인가된다. UV 방사의 사용은 통상적으로 약 700℃ 내지 약 500℃ 범위의 낮은 온도에서 수행되는 기판 표면의 세정 및 패시베이션을 가능케 한다. 약 10Torr 이하의 수소 분위기가 기판의 세정 및 패시베이션 동안 기판 표면 위에 통상적으로 적용된다.The inventors have developed a method of preparing a cleaned and passivated silicon-containing substrate surface for the deposition of epitaxially grown silicon-containing films. The silicon-containing substrate cleaning / passivating method may be used in combination with the method of depositing silicon-containing films, and at least during deposition (and optionally during cleaning and deposition), the substrate surface is exposed to UV radiation. Typically the primary cleaning to remove the bulk of oxygen and organic materials is initially performed using aqueous HF dips (etching) of generally known techniques. This leads to the cleaning / passivation method of the present invention that is used to remove small amounts of residual oxides and to provide the desired surface structure for epitaxial growth of silicon-containing films on the substrate. The cleaning / passivation methods of the present invention are typically performed at temperatures in the range of about 1000 ° C. to about 500 ° C., depending on whether UV radiation is used during the cleaning process. If no UV radiation is used, cleaning and passivation methods are typically performed for as short a time period as possible (typically 2 minutes or less), providing a suitable surface for epitaxial growth. When UV radiation is used and the wavelength of radiation ranges from about 310 nm to 120 nm, preferably from about 180 nm to about 120 nm, radiation is generally applied on the surface of the substrate from a radiation source located adjacent to the substrate surface. The use of UV radiation allows for cleaning and passivation of the substrate surface, which is typically performed at low temperatures ranging from about 700 ° C to about 500 ° C. A hydrogen atmosphere of about 10 Torr or less is typically applied over the substrate surface during cleaning and passivation of the substrate.

실리콘-함유막의 증착은 750℃ 이하, 통상적으로는 700℃ 이하, 바람직하게는 약 650℃ 이하의 온도에서 수행되며, 증착 챔버에서 전형적인 전체 압력의 범위는 약 1 Torr 내지 약 80 Torr이고, UV 방사 파장 범위는 약 310nm 내지 약 120nm이다. 이들을 통해 본 발명자들은 상업적으로 허용가능한 증착 속도(분당 약 60Å 이상), 약 650℃ 범위의 온도, 및 특정한 UV 방사 소스 및 막 전구체 가스의 조합의 사용과 함께 보다 낮 온도에서 에피택셜 성장된 실리콘-함유막들을 증착할 수 있다는 것을 기대할 수 있다. 막의 성장 속도를 강화시키기 위한 UV 방사의 이용을 보다 이롭게 할 수 있는 구조물을 포함하는 전구체로부터 블랭킷 및 선택적 실리콘 에피 막들의 증착은 보다 낮은 온도에서의 막 증착을 가능케 한다. 예를 들어, 일반적으로 보다 높은 차수의 클로로실란, 브로모실란, 및 디클로로실란(DCS) 또는 헥사클로로디실란(HCD) 전구체와 같은 실란이 보다 낮은 온도에서 증가된 성장 속도를 제공한다. UV 방사의 파장은 특정 전구체의 흡수 횡단면과 매칭되고 기판 표면 활성화를 강화시키도록 선택되어, 전구체의 흡수 횡단면 및 기판 표면 활성화는 허용가능한 프로세싱 온도에서 가장 유용해진다. SixGe1-x 에피택셜막을 형성하기 위해 게르마늄-함유 전구체와 클로로실란 및 실란의 반응물이 조절되어 특정 기판상에 또한 선택적 증착을 제공할 수 있다.Deposition of the silicon-containing film is carried out at temperatures of up to 750 ° C., typically up to 700 ° C., preferably up to about 650 ° C., and typical total pressures in the deposition chamber range from about 1 Torr to about 80 Torr, with UV radiation The wavelength range is about 310 nm to about 120 nm. These allow us to epitaxially grow silicon-epitaxially at lower temperatures with the use of commercially acceptable deposition rates (at least about 60 Hz per minute), temperatures in the range of about 650 ° C., and combinations of specific UV radiation sources and film precursor gases. It can be expected that the containing films can be deposited. Deposition of blanket and selective silicon epi films from precursors comprising structures that may benefit from the use of UV radiation to enhance the growth rate of the film allows for film deposition at lower temperatures. For example, higher order chlorosilanes, bromosilanes, and silanes such as dichlorosilane (DCS) or hexachlorodisilane (HCD) precursors generally provide increased growth rates at lower temperatures. The wavelength of the UV radiation is selected to match the absorption cross section of the particular precursor and to enhance the substrate surface activation, so that the absorption cross section and the substrate surface activation of the precursor are most useful at acceptable processing temperatures. The reactants of germanium-containing precursors with chlorosilanes and silanes can be adjusted to form Si x Ge 1-x epitaxial films to provide selective deposition on specific substrates as well.

통상적으로 실리콘-함유 기판 표면은 단결정 실리콘 또는 실리콘-게르마늄이나, 기판 표면 상에서 에피택셜 막 성장을 허용하는 능력을 가지는 다른 실리콘-함유 기판으로도 연장될 수 있다.Typically the silicon-containing substrate surface may extend to monocrystalline silicon or silicon-germanium, but to other silicon-containing substrates having the ability to allow epitaxial film growth on the substrate surface.

세정/패시베이션 방법 및 실리콘-함유 막 성장 방법은 촉매의 사용을 요구하지 않는다. 대신, 상기 방법은 750℃ 이하의 온도, 통상적으로는 650℃ 이하의 온도에서 실리콘-함유 막의 에피택셜 막 성장 및 기판 세정/패시베이션이 가능하도록, 반응성 세정/패시베이션 및/또는 막-형성 성분 종들에 대한 특정 부분압 범위와 조합되는 특정 파장 범위에 걸친 UV 방사의 사용을 이용한다.The cleaning / passivation method and the silicon-containing film growth method do not require the use of a catalyst. Instead, the method is directed to reactive cleaning / passivation and / or film-forming component species to enable epitaxial film growth and substrate cleaning / passivation of the silicon-containing film at temperatures below 750 ° C., typically below 650 ° C. It utilizes the use of UV radiation over a particular wavelength range in combination with a specific partial pressure range for it.

기판 표면에서 반응이 가능하도록 원하는 에너지를 제공하는 방사 파장의 범위는 약 310nm 내지 약 120nm 이내이다. 약 180nm 보다 낮은 파장은 본 명세서에 차후 개시되는 막 전구체 재료에 대해 매우 효과적인 것으로 나타났다. 방사는 크세논 클로라이드(λ=308nm), 크립톤 플루오라이드(λ=248nm), 아르곤 플루오라이드(λ=193nm), 크세논(λ=172nm), 아르곤(Ar++)(λ=257nm), 및 크립톤(λ=146nm)의 엑시머들; 및 크세논(λ=147nm), 크립톤(λ=117nm 내지 124nm), N2 아크(λ=150nm) 및 D2(λ=121nm)를 이용하는 램프에 의해 공급될 수 있다. 이들은 방사 소스의 예들이며 사용될 수 있는 유일한 방사 소스로만 간주되지는 않는다. 상이한 파장에서의 UV 방사 소스들의 조합이 또한 이용될 수도 있다.The emission wavelength ranges from about 310 nm to about 120 nm to provide the desired energy to enable reaction at the substrate surface. Wavelengths lower than about 180 nm have been shown to be very effective for the film precursor materials described later herein. Emissions include xenon chloride (λ = 308 nm), krypton fluoride (λ = 248 nm), argon fluoride (λ = 193 nm), xenon (λ = 172 nm), argon (Ar ++ ) (λ = 257 nm), and krypton ( excimers of λ = 146 nm); And lamps using xenon (λ = 147 nm), krypton (λ = 117 nm to 124 nm), N 2 arc (λ = 150 nm) and D 2 (λ = 121 nm). These are examples of radiation sources and are not considered to be the only radiation sources that can be used. Combinations of UV radiation sources at different wavelengths may also be used.

본 발명자들은 실리콘-게르마늄 막들의 선택적 및 블랭킷 증착 동안, 이들 파장의 방사가 실리콘 및 게르마늄 수소화물 및 염화(chlorinated) 실란을 여기된 라디칼들(이온은 아님)로 분해할 뿐만 아니라 전구체 재료의 흡수율 및 반응 부산물의 탈착률(desorption rate)을 증가시킴으로써 기판 상에서의 표면 반응이 강화시킨다는 것을 발견했다. 예를 들어, 실리콘-게르마늄 막의 선택적 증착에서, SiCl2 탈착률(예를 들어), 재결합성 HCl 탈착률, 및 표면 이동도 팩터들 모두가 종들이 진입하는 활성 지점들을 생성하도록 작용한다.The inventors found that during selective and blanket deposition of silicon-germanium films, the radiation of these wavelengths decomposes the silicon and germanium hydride and chlorinated silane into excited radicals (not ions) as well as the absorption rate of the precursor material and It has been found that the surface reaction on the substrate is enhanced by increasing the desorption rate of the reaction byproduct. For example, in the selective deposition of a silicon-germanium film, the SiCl 2 desorption rate (eg), recombinable HCl desorption rate, and surface mobility factors all work to create active points at which species enter.

방사는 성분 가스들(세정 또는 막-형성 종들을 생성함)의 부분압을 제어함으로써, 기판 표면을 향해 성분 가스 및 반응성 종들의 층을 지나 방향설정되기 때문에, 보다 많은 종들이 기판에 형성되거나 또는 기판 위에서 증기 상태로 반응하거나 또는 기판 표면에 형성되거나 또는 기판 표면에서 반응하도록 반응을 유도할 수 있다. 이는 기판 표면에서 동시적인 종 흡착 및 탈착으로, 종 발생 및 증기 상태의 전구체 형성의 최적화를 가능하게 하여, 침전된 또는 덩어리진 재료들의 섬들이 기판 표면상에 형성되지 않는다. 약 170nm 이하의 파장 범위의 방사의 적용은 약 500℃ 내지 약 700℃ 범위의 온도에서 약 100Å/min 내지 500Å/min 범위의 성장 속도로 고품질 에피택셜 실리콘-함유 막들을 생성했다.Since radiation is directed past the layer of constituent gas and reactive species toward the substrate surface by controlling the partial pressure of the constituent gases (which produce wash or film-forming species), more species are formed on the substrate or the substrate The reaction may be induced to react in the vapor state above or to form on the substrate surface or to react on the substrate surface. This allows simultaneous species adsorption and desorption at the substrate surface, allowing optimization of species generation and vapor precursor formation, so that islands of precipitated or agglomerated materials are not formed on the substrate surface. Application of radiation in the wavelength range up to about 170 nm produced high quality epitaxial silicon-containing films at growth rates in the range from about 100 mW / min to 500 mW / min at temperatures ranging from about 500 ° C to about 700 ° C.

각각의 성분 가스의 부분압은 달성될 업무에 따르며, 상이한 화학적 조성의 막들의 세정/패시베이션 및 증착을 위해 변한다. 상세한 데이터는 실험적으로 논증되는 다양한 실시예를 위해 본 명세서의 실시예 부분에서 제공된다. 당업자는 본 명세서의 가르침 및 설명을 검토함으로써, 최소의 실험으로 막이 증착되는 전구체 재료, 성분 가스의 부분압, 방사 파장, 및 방사의 전력 밀도를 조절하여 최적화된 에피택셜 성장 실리콘-함유막을 제공할 수 있을 것이다.The partial pressure of each component gas depends on the task to be achieved and varies for cleaning / passivation and deposition of films of different chemical composition. Detailed data is provided in the Examples section of this specification for various embodiments that are experimentally demonstrated. Those skilled in the art can review the teachings and descriptions herein to provide optimized epitaxially grown silicon-containing films by adjusting the precursor material, partial pressure of component gases, emission wavelengths, and power densities of radiation with minimal experimentation. There will be.

도 1은 막을 증착하는 동안 UV 방사의 장점을 이용하지 않는 실리콘/게르마늄 막의 에피택셜 성장 속도의 그래프를 나타낸다. 막 성장 속도는 전구체 재료의 유속 비율의 함수 및 섭씨 온도의 함수로서 옴스트롱/분으로 도시된다. GeH4가 수소에서 1% GeH4인 가스의 유속이라는 것을 말하지는 않았지만, 이는 다른 실시예들의 경우에도 해당되는 것으로 여겨진다.1 shows a graph of the epitaxial growth rate of a silicon / germanium film that does not take advantage of UV radiation during film deposition. The film growth rate is shown in ohms / minute as a function of the rate of flow rate of the precursor material and as a function of degrees Celsius. It is not said that GeH 4 is the flow rate of a gas that is 1% GeH 4 in hydrogen, but this is also considered to be true for other embodiments.

도 2a는 본 발명의 기판 세정 방법 및 실리콘-함유 막 증착 방법을 실행하는데 이용될 수 있는 종류의 프로세스 챔버의 개략적 단면도이다.2A is a schematic cross-sectional view of a process chamber of the kind that can be used to implement the substrate cleaning method and silicon-containing film deposition method of the present invention.

도 2b는 도 2a에 도시된 종류의 프로세스 챔버 내에서 UV 방사 소스 램프의 위치설정을 나타내는 일 실시예의 상부 개략도로, 냉각 가스들이 UV 방사 소스들을 포함하는 체적부(volume) 내로 진입하고 도 2a에 도시되는 바와 같이 배기 장치와 연통되는 배기 장치(미도시)로 배기된다.FIG. 2B is a top schematic of an embodiment illustrating the positioning of a UV radiation source lamp in a process chamber of the type shown in FIG. 2A, in which cooling gases enter into a volume containing UV radiation sources and in FIG. 2A As shown, the exhaust is exhausted to an exhaust device (not shown) in communication with the exhaust device.

도 2c는 석영 UV 투과 윈도우(206)의 하부와 기판(214)이 위치되는 지지 페데스탈(215) 사이에 프로세싱/반응 체적부(218)를 포함하는 UV 방사 챔버(205)의 측면도이다. UV 방사 소스(208)와 기판(214)의 상부 표면(216) 사이의 간격(d)이 도시된다.2C is a side view of the UV radiation chamber 205 including a processing / reaction volume 218 between the bottom of the quartz UV transmission window 206 and the support pedestal 215 on which the substrate 214 is located. The spacing d between the UV radiation source 208 and the top surface 216 of the substrate 214 is shown.

도 3은 550℃ 내지 750℃의 온도 범위에서 증착된 막들에 대해, 막 증착 프로세스 챔버내에서 172nm 방사의 장점을 이용 및 이용하지 않고 블랭킷 증착된 실리콘-게르마늄막의 에피택셜 성장 속도의 그래프를 나타낸다. 실란-함유 전구체는 디클로로실란이며, 게르마늄 소스는 게르만(germane)이며, 172nm 방사는 약 2mW/cm2의 전력 밀도를 나타낸다.FIG. 3 shows a graph of the epitaxial growth rate of a blanket deposited silicon-germanium film with and without the advantage of 172 nm emission in a film deposition process chamber for films deposited in the temperature range of 550 ° C. to 750 ° C. FIG. The silane-containing precursor is dichlorosilane, the germanium source is germane, and the 172 nm radiation shows a power density of about 2 mW / cm 2 .

도 4는 도 3에 도시된 블랭킷 증착된 실리콘-게르마늄막의 성장 속도의 증가 그래프를 나타내며, UV 방사는 막 성장이 실행되는 기판 온도의 함수로서 사용된다(곡선 306).FIG. 4 shows a graph of the growth rate of the blanket deposited silicon-germanium film shown in FIG. 3, wherein UV radiation is used as a function of the substrate temperature at which film growth is performed (curve 306).

도 5는 막 증착 프로세스 동안 HCl:GeH4(수소에서 체적당 1%)의 유속의 함수로서, UV 방사를 이용 및 이용하지 않고 선택적으로 증착된 실리콘-게르마늄막의 막 성장 속도의 그래프를 나타낸다. HCl : DCS + GeH4(수소에서 1%)의 흐름비는 약 0.1 이하이며, 증착은 비선택적인, 블랭킷 SixGe1-X 막 성장이 된다. 전구체 공급 가스에서 게르마늄 대 실리콘의 비율은 약 1: 20이며, 전체 전구체 가스 흐름(수소 포함) 범위는 약 15-35slm이며, UV 방사는 172nm 파장이며, 전력 밀도는 약 2mW/cm2이다.5 shows a graph of the film growth rate of a selectively deposited silicon-germanium film with and without UV radiation as a function of the flow rate of HCl: GeH 4 (1% per volume in hydrogen) during the film deposition process. The flow ratio of HCl: DCS + GeH 4 (1% in hydrogen) is about 0.1 or less, and the deposition becomes a non-selective, blanket Si x Ge 1-X film growth. The ratio of germanium to silicon in the precursor feed gas is about 1:20, the total precursor gas flow (including hydrogen) ranges from about 15-35 slm, UV radiation is 172 nm wavelength, and power density is about 2 mW / cm 2 .

도 6은 도 5에 제공되는 데이터에 대해 선택적으로 증착된 실리콘-게르마늄 막에서 게르마늄의 퍼센트의 그래프를 나타낸다. SixGe1-X 막에서 게르마늄의 퍼센트는 UV 방사를 이용 및 이용하지 않는 막 성장을 나타낸다. 막의 게르마늄 퍼센트는 막 증착 프로세스 동안 HCl : GeH4(수소에서 체적당 1%)의 흐름비의 함수로서 도시된다. HCl : DCS + GeH4(수소에서 1%)의 흐름비가 약 0.1 이하인 경우, 증착은 비-선택적, 블랭킷 SixGe1-x 막 성장이 된다. 전구체 공급 가스에서 게르마늄 대 실리콘의 비율은 약 1:20이며, 전체 전구체 가스 흐름(수소 포함)의 범위는 약 15-35slm이며, UV 방사는 172nm 파장이며, 전력 밀도는 약 2mW/cm2이다.FIG. 6 shows a graph of the percent of germanium in a silicon-germanium film selectively deposited for the data provided in FIG. 5. The percentage of germanium in the Si x Ge 1-X film represents film growth with and without UV radiation. The germanium percentage of the film is shown as a function of the flow ratio of HCl: GeH 4 (1% per volume in hydrogen) during the film deposition process. When the flow ratio of HCl: DCS + GeH 4 (1% in hydrogen) is about 0.1 or less, the deposition becomes a non-selective, blanket Si x Ge 1-x film growth. The germanium to silicon ratio in the precursor feed gas is about 1:20, the total precursor gas flow (including hydrogen) is about 15-35 slm, UV radiation is 172 nm wavelength, and the power density is about 2 mW / cm 2 .

도 7은 막 증착 프로세스 동안 UV 방사가 적용되는 경우 HCl : GeH4(수소에서 체적당 1%)의 흐름비의 함수, 및 ℃(650℃ 및 700℃) 온도 함수로서 SixGe1-x 막 두께의 퍼센트 변화 그래프를 나타낸다. HCl : DCS + GeH4(수소에서 1%)의 흐름비가 약 0.1 이하인 경우, 증착은 비-선택적 블랭킷 SixGe1-x 막 성장이 된다. 전구체 공급 가스에서 게르마늄 대 실리콘의 비율은 약 1:20이며, 전체 전구체 가스(수소 포함) 흐름 범위는 약 15-35slm이며, UV 방사는 172nm 파장이며, 전력 밀도는 약 2mW/cm2이다.FIG. 7 shows a Si x Ge 1-x film as a function of flow rate of HCl: GeH 4 (1% per volume in hydrogen) and as a function of temperature (° C. (650 ° C. and 700 ° C.)) when UV radiation is applied during the film deposition process. A graph of percent change in thickness is shown. When the flow ratio of HCl: DCS + GeH 4 (1% in hydrogen) is about 0.1 or less, the deposition becomes a non-selective blanket Si x Ge 1-x film growth. The ratio of germanium to silicon in the precursor feed gas is about 1:20, the total precursor gas (including hydrogen) flow range is about 15-35 slm, UV radiation is 172 nm wavelength, and power density is about 2 mW / cm 2 .

도 8은 172nm 방사의 형태로 인가된 전력의 함수로서 블랭킷 증착된 실리콘-게르마늄 막의 막 두께 그래프를 나타내며, 172nm 방사의 존재 효과는 기판(웨이퍼)의 중심부로부터 mm로 전체 기판 표면에 대해 도시된다. 증착을 위한 전구체 가스에서 Ge : Si의 비율은 약 1: 20이다. UV 방사는 172nm 파장이다. 도 2a를 참조로, -150mm가 위치 A(도 2a)이며 0mm가 위치 B이며, 150mm가 위치 C이다.FIG. 8 shows a film thickness graph of a blanket deposited silicon-germanium film as a function of applied power in the form of 172 nm radiation, and the effect of the presence of 172 nm radiation is shown for the entire substrate surface in mm from the center of the substrate (wafer). The ratio of Ge: Si in the precursor gas for deposition is about 1:20. UV radiation is at 172 nm wavelength. With reference to FIG. 2A, -150 mm is position A (FIG. 2A), 0 mm is position B, and 150 mm is position C.

도 9는 사용되는 실리콘-함유 전구체 가스의 함수 및 mW/cm2의 전력 밀도의 함수로서 블랭킷 증착된 실리콘-게르마늄 막의 막 두께에서의 증가 퍼센트(성장 속도)의 그래프를 나타낸다.9 shows a graph of the percent growth (rate of growth) in the film thickness of a blanket deposited silicon-germanium film as a function of the silicon-containing precursor gas used and a power density of mW / cm 2 .

도 10은 단결정 실리콘 기판 표면 상에 존재하는 산화물의 양에 따라 주어진 온도에서 프로세싱 챔버내에 존재하는 H2O의 부분압의 효과 그래프를 나타낸다. 상기 그래프는 상부에 놓이는 실리콘-함유막의 에피택셜 성장 이전에 기판 표면의 세정과 관련된다.10 shows a graph of the effect of partial pressure of H 2 O present in a processing chamber at a given temperature depending on the amount of oxide present on the surface of a single crystal silicon substrate. The graph relates to the cleaning of the substrate surface prior to epitaxial growth of the silicon-containing film on top.

이하에서 제시되는 상세한 설명의 서두로서, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부되는 청구항들에 사용되는 각각의 형태의 "하나(a, an)" 및 "상기(the)"는 문맥상 별다른 지시가 없다면 다수를 포함한다는 것을 주지되어야 한다.As a prelude to the detailed description set forth below, each of the forms "a, an" and "the" used in the description of the invention and the appended claims, unless otherwise indicated in the context, It should be noted that it includes.

본 발명자들은 에피택셜 성장된 실리콘-함유막들의 증착을 위해 세정 및 패시베이팅된 실리콘-함유 기판 표면을 마련하는 방법을 개발했다. 실리콘-함유 기판 세정 방법은 실리콘-함유 막들을 증착하는 방법과 조합하여 사용될 수 있으며, 적어도 막을 증착하는 동안(및 선택적으로 세정 및 증착 모두의 기간 동안), 기판 표면은 UV 방사에 노출된다. 통상적으로 실리콘-함유 기판의 세정/패시베이션 방법은 UV 방사가 사용되지 않을 때 약 1000 ℃내지 약 750℃ 범위의 온도에서 실행된다. 이 경우, 기판 노출 시간은 기판 표면상에서 원하는 에피택셜 성장을 허용하는데 필요한 정도로 최소화된다. UV 방사가 세정 프로세스 동안 사용될 때, 세정 및 패시베이션 프로세스가 수행되는 온도가 감소될 수 있다. 예를 들어, 프로세싱 온도 범위는 750℃ 미만, 통상적으로는 700℃ 미만 내지 500℃ 사이일 수 있다. 기판 표면을 에워싸는 처리 체적부에서 통상적인 전체 프로세스 압력의 범위는 수소의 약 0.1 Torr 내지 약 80 Torr(통상적으로는 약 0.1Torr 내지 약 30Torr) 이다. 또한 소량으로 존재하는 불활성 가스를 포함할 수 있다.The inventors have developed a method of preparing a cleaned and passivated silicon-containing substrate surface for the deposition of epitaxially grown silicon-containing films. The silicon-containing substrate cleaning method may be used in combination with the method of depositing silicon-containing films, and at least during the deposition of the film (and optionally during the period of both cleaning and deposition), the substrate surface is exposed to UV radiation. Typically the cleaning / passivation method of the silicon-containing substrate is performed at a temperature in the range of about 1000 ° C. to about 750 ° C. when no UV radiation is used. In this case, the substrate exposure time is minimized to the extent necessary to allow for the desired epitaxial growth on the substrate surface. When UV radiation is used during the cleaning process, the temperature at which the cleaning and passivation process is performed can be reduced. For example, the processing temperature range may be less than 750 ° C., typically less than 700 ° C. to 500 ° C. Typical overall process pressures in the processing volume surrounding the substrate surface range from about 0.1 Torr to about 80 Torr (typically from about 0.1 Torr to about 30 Torr) of hydrogen. It may also include inert gases present in small amounts.

세정 및 패시베이팅 프로세스 동안의 일반적 목적은 실리콘-함유 기판으로부터 탄화수소 및 산화물 제거에 있으며, 이들의 존재는 기판 위에서 실리콘-함유 막의 에피택셜 성장을 방해한다. 도 10은 프로세싱 챔버에서 H2O의 부분압, 프로세싱 챔버에서 온도(°K) 및 실리콘 기판 표면상의 산화물의 존재들 간의 관계를 나타낸다. 도 10에 도시된 것처럼, 온도가 약 750℃ 보다 낮을 경우, 무산화물(oxide-free) 실리콘 표면을 갖기 위해 약 10-7Torr 범위에 있는 프로세스 챔버내의 H2O의 부분압이 요구된다. 이러한 압력 조건은 상당히 비싼 장치 요구조건을 유도하며 이를 충족시키기는 어렵다.The general purpose during the cleaning and passivation process is to remove hydrocarbons and oxides from silicon-containing substrates, the presence of which hinders the epitaxial growth of silicon-containing films on the substrate. 10 shows the relationship between the partial pressure of H 2 O in the processing chamber, the temperature (° K) in the processing chamber, and the presence of oxides on the silicon substrate surface. As shown in FIG. 10, when the temperature is lower than about 750 ° C., partial pressure of H 2 O in the process chamber in the range of about 10 −7 Torr is required to have an oxide-free silicon surface. These pressure conditions lead to fairly expensive device requirements and are difficult to meet.

본 발명자들은 UV 방사의 존재하에 수소를 포함하는 분위기에서 실리콘 기판을 처리함으로써, 시행되어야 할 프로세싱에서의 온도 또는 표면 세정을 위해 요구되는 시간, 또는 이들 모두의 조합이 감소될 수 있다는 것을 발견했다. 통상적으로, 원하는 프로세싱 윈도우를 제공하기 위해, 프로세싱 챔버내의 전체 압력의 범위는 실리콘-함유 기판 표면 세정 및 패시베이션 동안 약 0.1 내지 약 80(상기 언급된 바와 같이)이다. 프로세싱 동안 기판 온도 범위는 약 550℃ 내지 약 750℃이며, 통상적으로는 약 550℃ 내지 약 700℃이다. 통상적으로 UV 방사의 전력 밀도 범위는 약 1mW/cm2 내지 약 25mW/cm2이다.The inventors have found that by treating a silicon substrate in an atmosphere containing hydrogen in the presence of UV radiation, the temperature in the processing to be performed or the time required for surface cleaning, or a combination of both, can be reduced. Typically, to provide the desired processing window, the total pressure range in the processing chamber is from about 0.1 to about 80 (as mentioned above) during silicon-containing substrate surface cleaning and passivation. The substrate temperature range during processing is from about 550 ° C. to about 750 ° C., typically from about 550 ° C. to about 700 ° C. Typically the power density range of UV radiation is from about 1 mW / cm 2 to about 25 mW / cm 2 .

UV 방사 파장 범위가 약 310nm 내지 약 170nm 인 경우, 실리콘-함유막의 증착은 750℃ 이하, 통상적으로는 700℃ 이하, 바람직하게는 약 650℃ 이하의 온도에서 실행되며, 본 발명자들은 170nm 미만의 파장, 즉, 약 170nm 내지 약 120nm 범위 이내의 파장을 제공하는 UV 방사 소스의 전개가 완료됨에 따라, 약 550℃ 범위의 온도 및 가능하게는 보다 낮은 온도에서 상업적으로 허용가능한 성장 속도를 제공하면서 에피택셜 성장 막이 증착될 것으로 기대하고 있다. 또한 추가적으로 기판 표면속으로 반응 종들의 용이한 흡수 및 기판 표면으로부터의 반응 부산물의 용이한 탈착 조장(promoting)과 관련하여 UV 방사에 적절히 응답하는 고차수 실란-기반 전구체의 사용이 보다 낮은 온도에서 에피택셜 막 성장을 가능케하기 위해 사용될 수도 있다. UV 방사 파장은 주어진 전구체 및 기판 활성화 조합을 위해 최적으로 조절될 수 있다.When the UV radiation wavelength ranges from about 310 nm to about 170 nm, deposition of the silicon-containing film is carried out at a temperature of 750 ° C. or less, usually 700 ° C. or less, preferably about 650 ° C. or less, and the inventors have a wavelength of less than 170 nm. That is, as development of a UV radiation source providing a wavelength within the range of about 170 nm to about 120 nm is completed, epitaxially while providing a commercially acceptable growth rate at temperatures in the range of about 550 ° C. and possibly lower temperatures. It is expected that a growth film will be deposited. In addition, the use of higher order silane-based precursors that respond appropriately to UV radiation in connection with the easy absorption of reactive species into the substrate surface and the easy desorption of reaction by-products from the substrate surface results in epiemic at lower temperatures. It may also be used to enable tactical film growth. The UV radiation wavelength can be optimally adjusted for a given precursor and substrate activation combination.

통상적으로 실리콘-함유 기판은 단결정 실리콘 또는 단결정 실리콘-게르마늄일 수 있으나, 이 2가지 기판으로 제한되지는 않는다.Typically the silicon-containing substrate may be monocrystalline silicon or monocrystalline silicon-germanium, but is not limited to these two substrates.

세정/패시베이션 방법 및 실리콘-함유막 성장 방법은 촉매 사용을 요구하지 않는다. 대신, 상기 방법들은 750℃ 이하의 온도, 통상적으로는 650℃ 이하의 온도에서 실리콘-함유막의 에피택셜 막 성장 및 기판 세정/패시베이션이 가능하도록, 반응성 세정/패시베이션 및/또는 막-형성 성분 종에 대한 특정 부분압 범위와 조합하여 특정 파장 범위에 걸친 UV 방사 사용을 이용한다.The cleaning / passivation method and the silicon-containing film growth method do not require the use of a catalyst. Instead, the methods can be applied to reactive cleaning / passivation and / or film-forming component species to enable epitaxial film growth and substrate cleaning / passivation of the silicon-containing film at temperatures below 750 ° C., typically below 650 ° C. Use of UV radiation over a particular wavelength range in combination with a specific partial pressure range for the same.

기판 표면에서의 반응이 가능하도록 원하는 에너지를 제공하는 방사 파장의 범위는 약 310nm 내지 약 120nm 이내, 통상적으로는 약 180nm 내지 약 120nm이내이다. 본 발명자들은 실리콘-게르마늄 막(및 실리콘 막)의 블랭킷 증착 동안, 막 증착 동안 UV 방사의 사용은 주어진 증착 속도에서 막을 증착하는 동안 기판 온도의 하강을 허용한다는 것을 발견했다. 또한, 본 발명자들은 실리콘-게르마늄 막의 선택적 증착 동안, 이들 파장에서의 방사는 실리콘 및 게르마늄 수산화물 및 염화 실란이 여기된 라디컬(이온 아님)로 분해시킬 뿐만 아니라, SiCl2 탈착률(예를 들어), 재결합성 HCl 탈착률, 및 표면 이동도를 증가시킴으로써 기판 상에서의 표면 반응을 강화시켜 진입하는 종들에 대한 활성 지점이 생성될 수 있다는 것을 발견했다.The emission wavelength range that provides the desired energy to enable reaction at the substrate surface is within about 310 nm to about 120 nm, typically within about 180 nm to about 120 nm. The inventors have found that during blanket deposition of silicon-germanium films (and silicon films), the use of UV radiation during film deposition allows for a drop in substrate temperature during deposition of the film at a given deposition rate. The inventors also note that during selective deposition of silicon-germanium films, radiation at these wavelengths not only degrades silicon and germanium hydroxides and chloride silanes into excited radicals (not ions), but also the rate of SiCl 2 desorption (e.g.) It has been found that by increasing the recombination rate of HCl desorption, and surface mobility, the surface reaction on the substrate can be enhanced to create active sites for the entering species.

성분 가스의 부분압(세정 또는 막 형성 종들이 생성되는)을 제어함으로써, 방사가 기판 표면을 향하는 반응성 종 및 성분 가스의 층으로 방향설정되기 때문에, 보다 많은 종들이 기판 표면에서 반응하여 기판 상에서 증기 상태로 형성되도록, 종들의 반응을 유도할 수 있다. 기판 표면에서 동시적인 종의 흡착 및 탈착과 함께, 이는 기상 상태에서의 종 생성의 최적화를 가능케하여, 응집된 재료들이 기판 표면상에 형성되지 않는다. 고품질의 에피택셜 실리콘-함유막들이 약 600℃ 내지 약 700℃의 온도 범위에서 약 100Å/min 내지 500Å/min의 성장 속도로 얻어졌다.By controlling the partial pressure of the constituent gases (which generate clean or film forming species), more species react at the substrate surface and vaporize on the substrate because radiation is directed to the layer of constituent gas and reactive species directed towards the substrate surface. Can be induced to react species. Along with simultaneous species adsorption and desorption at the substrate surface, this allows for optimization of species generation in the gaseous state so that aggregated materials do not form on the substrate surface. High quality epitaxial silicon-containing films were obtained at a growth rate of about 100 kV / min to 500 kV / min in the temperature range of about 600 ° C to about 700 ° C.

Ⅰ. 본 발명을 실행하는 장치Ⅰ. Apparatus for Carrying Out the Invention

본 명세서에 개시된 예시적인 에칭 프로세스 실시예는 캘리포니아 산타클라라의 어플라이드 머티어리얼스사로부터 입수가능한 에피 CENTURA7 통합 프로세싱 시스템에서 수행된다. 본 발명과 관련된 상기 장치의 특징이 하기에 설명된다; 그러나, 본 발명을 수행하는데 있어 에피택셜 막 성장에 대해 산업분야에 공지된 다른 장치가 사용될 수도 있다.Exemplary etching process embodiments disclosed herein are performed in an Epi CENTURA7 integrated processing system available from Applied Materials, Inc. of Santa Clara, California. Features of the device in connection with the present invention are described below; However, other devices known in the industry for epitaxial film growth may be used in carrying out the present invention.

도 2a는 CENTURA7 통합 프로세싱 시스템의 일부로서 이용되는 200mm 에피 증착 챔버(100)의 개략적 단면도이다. CENTURA7 통합 프로세싱 시스템은 완전 자동화 반도체 제조 시스템으로, 단일 웨이퍼, 다중-챔버, 200mm 또는 300mm 웨이퍼를 수용하는 모듈러 설계를 이용한다. 도 2a에 도시된 것처럼, 에피 막 증착 프로세스 챔버는 프로세스 챔버(200)의 다양한 기능 부재들을 둘러싸는 316L 스테인레스 스틸 하우징 구조물(201)을 포함한다. 상기 장치의 상세한 설명은 제조업자들을 통해 얻을 수 있으며, 본 발명을 이해하는데 중요한 부재들만이 본 명세서에서 설명된다. 석영 챔버(230)는 UV 방사 소스(208)를 포함하는 상부 챔버(205), 및 프로세싱 체적부(218)가 포함되는 하부 챔버(224)를 포함한다. 반응성 종들이 프로세싱 체적부(218)에 제공되고 프로세싱 체적부(218)로부터 프로세싱 부산물들이 제거된다. 기판(214)은 실리콘-코팅 그래파이트 페데스탈(217)상에 위치되며, 반응성 종들은 표면(216)으로부터 순차적으로 제거되는 부산물들과 함께 기판(214)의 표면(216)에 인가된다. 적외선 램프(210)를 사용하여 기판(214)과 프로세싱 체적부(218)가 가열된다. 적외선 램프(210)로부터의 방사는 석영 상부 챔버(205)의 상부 석영 윈도우(204) 및 하부 석영 챔버(224)의 하부 석영부(203)을 거쳐 이동한다. 상부 석영 챔버(205)에 대한 냉각 가스는 입구(211)를 통해 진입되고 출구(228)를 통해 배출된다(213). 하부 석영 챔버(224)에 대한 전구체 반응 재료 및 희석제, 정화 및 배기 가스는 입구(220)를 통해 진입되고 출구(238)를 통해 배기된다(222). 출구들(228, 238)은 동일한 진공 펌프와 연통되거나 또는 개별 펌프를 사용하여 동일한 압력으로 제어되어, 상부 석영 챔버(205)와 하부 석영 챔버(224)에서의 압력이 균일화된다. 도 2a에서 UV 방사 소스(208)는 출구 플랜지(228)로부터 상쇄된다(미도시).2A is a schematic cross-sectional view of a 200 mm epitaxial deposition chamber 100 used as part of a CENTURA7 integrated processing system. The CENTURA7 integrated processing system is a fully automated semiconductor manufacturing system that uses a modular design that accommodates a single wafer, multi-chamber, 200mm or 300mm wafer. As shown in FIG. 2A, the epi film deposition process chamber includes a 316L stainless steel housing structure 201 that surrounds the various functional members of the process chamber 200. A detailed description of the device can be obtained through the manufacturers, and only the members which are important for understanding the present invention are described herein. The quartz chamber 230 includes an upper chamber 205 that includes a UV radiation source 208 and a lower chamber 224 that includes a processing volume 218. Reactive species are provided to the processing volume 218 and processing byproducts are removed from the processing volume 218. The substrate 214 is located on the silicon-coated graphite pedestal 217, and reactive species are applied to the surface 216 of the substrate 214 along with byproducts that are sequentially removed from the surface 216. The substrate 214 and the processing volume 218 are heated using the infrared lamp 210. Radiation from the infrared lamp 210 travels through the upper quartz window 204 of the quartz upper chamber 205 and the lower quartz portion 203 of the lower quartz chamber 224. Cooling gas for the upper quartz chamber 205 enters through the inlet 211 and exits through the outlet 228 (213). Precursor reactant material and diluent, purge and exhaust gas for the lower quartz chamber 224 enter through the inlet 220 and exhaust 222 through the outlet 238. The outlets 228, 238 are in communication with the same vacuum pump or controlled at the same pressure using separate pumps so that the pressures in the upper quartz chamber 205 and the lower quartz chamber 224 are equalized. In FIG. 2A the UV radiation source 208 is offset from the outlet flange 228 (not shown).

반응성 종에 에너지를 공급하고(energize) 반응물 흡착 및 기판(214) 표면(216)으로부터의 프로세스 부산물 탈착을 보조하기 위해 사용되는 낮은 파장 방사의 범위는 제공되는 다양한 파장의 조합으로 에피택셜 성장되는 막의 조성에 따라 통상적으로 약 310nm 내지 약 120nm이다. 도 2a에 도시된 실시예에서, 상기 방사는 상부 석영 챔버(205)에 위치되는 엑시머 램프(208)에 의해 제공되며 상기 방사는 기판(214)에 도달하도록 UV 투과 윈도우(206)를 통과한다. (UV 투과 윈도우는 예를 들어 도핑된 합성 석영, 마그네슘 플루오라이드, 칼슘 플루오라이드, 사파이어 및 란탄 플루오라이드와 같이 다른 UV 투과 재료로 형성될 수 있다.) 상부 석영 챔버(205)에서 엑시머 램프(208)의 공간은 기판(214) 표면(216) 위에 균일한 방사를 제공하도록 설계된다. UV 방사 소스와 기판(214)의 상부 표면(216) 사이의 공간("d")은 에피택셜 성장되는 막의 특정한 조성에 대해 요구되는 프로세스 파라미터에 대한 요구조건을 수용하도록 조절될 수 있다. 본 명세서에서 개시되는 실시예들에 대해, UV 소스와 기판(214) 상부 표면(216) 사이의 공간 범위는 약 5cm 내지 약 15cm, 통상적으로는 약 5cm 내지 약 10cm이다. 사용되는 전력 밀도 범위는 약 1mW/cm2 내지 약 25mW/cm2, 통상적으로는 약 2mW/cm2, 내지 10mW/cm2 이다.The range of low wavelength radiation used to energize reactive species and to aid in adsorbent adsorption and process by-product desorption from the substrate 214 surface 216 provides for epitaxially grown films of various wavelength combinations. It is typically about 310 nm to about 120 nm, depending on the composition. In the embodiment shown in FIG. 2A, the radiation is provided by an excimer lamp 208 located in the upper quartz chamber 205 and the radiation passes through the UV transmission window 206 to reach the substrate 214. (The UV transmission window may be formed of other UV transmission materials such as, for example, doped synthetic quartz, magnesium fluoride, calcium fluoride, sapphire and lanthanum fluoride.) Excimer lamp 208 in upper quartz chamber 205 The space of) is designed to provide uniform radiation over the surface 216 of the substrate 214. The space “d” between the UV radiation source and the top surface 216 of the substrate 214 can be adjusted to accommodate the requirements for the process parameters required for the particular composition of the film being epitaxially grown. For the embodiments disclosed herein, the space range between the UV source and the substrate 214 top surface 216 is about 5 cm to about 15 cm, typically about 5 cm to about 10 cm. The power density range used is about 1 mW / cm 2 to about 25 mW / cm 2 , typically about 2 mW / cm 2 , to 10 mW / cm 2 .

기판 표면 세정/패시베이션 또는 에피택셜 성장되는 실리콘-함유막의 형성에 이용되는 성분 가스는 220으로 도시된 진입 포트를 통해 프로세싱 체적부(218)로 진입되고 222로 도시된 포트를 통해 배출된다. 성분 가스들의 조합은 통상적으로 프로세싱 체적부로 진입하기 전에 혼합된다. 프로세싱 체적부(218)의 전체 압력은 흐름(222)을 위한 배출 포트(238) 상의 밸브(미도시)에 의해 결정된다.The component gas used to form the substrate surface cleaning / passivation or epitaxially grown silicon-containing film enters the processing volume 218 through the entry port shown at 220 and exits through the port shown at 222. The combination of component gases is typically mixed before entering the processing volume. The total pressure of the processing volume 218 is determined by a valve (not shown) on the outlet port 238 for the flow 222.

상부 석영 챔버(205) 내부 및 UV 투과 윈도우(206) 상의 온도는 상부 석영 챔버(204) 위에 배치되는 적외선 램프(210)로부터의 방사과의 조합으로 냉각 가스(포트(211)를 통해 진입되고 포트(228)를 통해 배출)의 흐름에 의해 약 300℃ 내지 약 600℃의 온도 범위내에서 제어된다. 하부 석영 챔버(224)의 온도는 도시되지 않은 블로워(blower)(하부 석영 챔버(224)를 통해 공기 또는 다른 냉각 가스가 순환되며, 이러한 가스들은 포트(220)로 진입하고 포트(238)로 배기됨)의 속도 조절에 의해 그리고 하부 석영 챔버(224) 아래의 적외선 램프(210)로부터의 방사에 의해 약 600℃ 내지 약 300℃의 온도 범위내에서 제어된다.The temperature inside the upper quartz chamber 205 and on the UV transmission window 206 enters through the cooling gas (port 211 and enters the port in combination with radiation from the infrared lamp 210 disposed above the upper quartz chamber 204). Flow through 228) within a temperature range of about 300 ° C to about 600 ° C. The temperature of the lower quartz chamber 224 is a blower (not shown) through which the air or other cooling gas is circulated, which enters the port 220 and exhausts to the port 238. And radiation from the infrared lamp 210 under the lower quartz chamber 224 within a temperature range of about 600 ° C to about 300 ° C.

기판(214) 표면(216)상의 온도는 하부 석영 챔버(224)내의 하부 램프 모듈(210b)로 전력을 설정함으로써 또는 상부 석영 챔버(204) 상에 놓이는 상부 램프 모듈(210a) 및 하부 석영 챔버(224) 내의 하부 램프 모듈(210b) 양쪽에 전력을 설정함으로써 제어된다.The temperature on the substrate 214 surface 216 may be controlled by setting power to the lower lamp module 210b in the lower quartz chamber 224 or by placing the upper lamp module 210a and the lower quartz chamber on the upper quartz chamber 204. Controlled by setting power to both lower ramp modules 210b in 224.

도 2b는 도 2a에 도시된 종류의 프로세스 챔버내에서 UV 방사 소스 램프의 위치설정을 나타내는 일 실시예의 개략적 상부도를 나타낸다. 냉각 가스들이 진입 포트(211)(도 2a에 도시)로부터 하부 석영 챔버 체적부(205)(UV 방사 소스(208))로 진입한다. 배출되는 냉각 가스들(213)은 배출 포트(228)(도 2a에 도시)로 배출된다. 배출 포트(228)는 증착 챔버 부산물(222)이 배출되는 배출 포트(238)와 연통하거나, 또는 배출 포트에서의 압력은 각각의 포트에 부착된 개별 진공 펌프(미도시)를 이용하여 균형을 이루게 되어, 상부 석영 챔버 체적부(204)의 압력은 앞서 개시된 것처럼, 하부 챔버 체적부(224)(도 2a에 도시)의 압력과 균일해진다. 배출되는 가스들을 제어하기 위한 개별적 펌프 사용은 독립적인 체적부(205, 204)의 상호 오염(cross contamination)을 최소화시킨다.FIG. 2B shows a schematic top view of one embodiment illustrating the positioning of a UV radiation source lamp in a process chamber of the kind shown in FIG. 2A. Cooling gases enter the lower quartz chamber volume 205 (UV radiation source 208) from the entry port 211 (shown in FIG. 2A). The cooling gases 213 discharged are discharged to the discharge port 228 (shown in FIG. 2A). Discharge port 228 communicates with discharge port 238 from which deposition chamber by-product 222 is discharged, or the pressure at the discharge port is balanced using individual vacuum pumps (not shown) attached to each port. Thus, the pressure of the upper quartz chamber volume 204 becomes uniform with the pressure of the lower chamber volume 224 (shown in FIG. 2A), as previously described. The use of separate pumps to control the gases being exhausted minimizes cross contamination of independent volumes 205 and 204.

도 2c는 UV 투과 윈도우(206)와 석영 상부 챔버 윈도우(204) 사이에 체적부(205)를 포함하는 UV 방사 챔버(230)의 측면도이다. 또한 도 2c는 UV 투과 윈도우(206)와 기판(214) 사이에 존재하는 프로세싱 체적부(218)를 포함하는 프로세스 챔버(224)를 나타낸다. 거리("d")는 기판 표면(216)과 UV 방사 소스 사이의 공간을 나타낸다. 이러한 거리("d")는 기판(214) 표면(216)에서 원하는 UV 방사 밀도를 얻도록 설정된다.2C is a side view of the UV radiation chamber 230 that includes a volume 205 between the UV transmission window 206 and the quartz upper chamber window 204. 2C also shows a process chamber 224 that includes a processing volume 218 present between the UV transmission window 206 and the substrate 214. The distance "d" represents the space between the substrate surface 216 and the UV radiation source. This distance “d” is set to achieve the desired UV radiation density at the surface 216 of the substrate 214.

도 2a 내지 도 2c에 도시된 프로세스 챔버는 기판과 관련되는 적외선 가열 램프 및 엑시머 램프의 분포가 도시과 달리 변형되도록 개조될 수 있다. 또한, 상이한 프로세스 챔버 설계는 상이한 요구조건을 가질 수 있다. 중요한 것은 적외선 램프 분포, 또는 프로세스에서 가열을 제공하는데 이용되는 다른 장치(들)이 기판의 균일한 가열을 제공하고 기판 온도에 대해 정밀하고 정확한 제어를 가능케한다는 것이다. 또한, 엑시머 램프 또는 약 310nm 내지 약 120nm 방사의 다른 소스는 기판의 균일한 방사를 제공해야 하며 가스 상태로 충분한 에너지를 주입할 수 있어야 하며 기판 표면에서 반응성 종의 생성 및 상업적으로 실용성있는 성장 속도에서 고품질 에피택셜 성장 막을 생산하는데 필요한 에피택셜 막 성장 부산물의 상응하는 탈착으로 반응물의 흡착을 허용해야 한다. 앞서 언급된 바와 같이, 현재 본 발명의 데이터는 고품질 실리콘-함유막의 에피택셜 성장을 위한 기판 표면에서의 전력 밀도 범위가 1mW/cm2 내지 25 mW/cm2라는 것을 나타낸다. 에피택셜 막 성장 종의 소스로서 사용되는 통상적인 실리콘-함유 성분 가스들은 SiH2Cl2, 또는 SiH4, 또는 Si2H6 또는 이들의 조합물을 포함하며; 실리콘/게르마늄 막이 제조될 경우 GeH4 또는 Ge2H6의 조합물이 이용되며; 선택적 막 증착이 요구되는 경우에는 통상적으로 실리콘 및/또는 게르마늄의 성분 가스 소스들로는 HCl 또는 Cl2 또는 HBr 또는 이들의 조합물이 이용된다. 이들 전구체 재료를 위해 사용되는 전형적인 전력 밀도는 약 1mW/cm2 내지 약 25 mW/cm2이다. 바람직하게는 전력 밀도는 약 2mW/cm2 내지 약 10 mW/cm2이다. 도 2a와 관련하여, 기판(216)은 기판(216)이 위치되는 페데스탈(215)이 회전하도록 샤프트(240)를 회전시킴으로써 UV 방사 소스(208)에 대해 회전될 수 있다. 이는 UV 방사 소스(208)에 대한 방사상 대칭의 방사를 제공한다. 통상적으로 샤프트(240)는 약 12rpm 내지 약 90rpm 범위의 속도로 회전한다.The process chambers shown in FIGS. 2A-2C can be adapted such that the distribution of infrared heating lamps and excimer lamps associated with the substrate is deformed differently from the illustration. In addition, different process chamber designs may have different requirements. Importantly, the infrared lamp distribution, or other device (s) used to provide heating in the process, provides uniform heating of the substrate and allows precise and accurate control over the substrate temperature. In addition, excimer lamps or other sources of radiation from about 310 nm to about 120 nm should provide uniform radiation of the substrate and be capable of injecting sufficient energy into the gas phase and at the rate of generation of reactive species and commercially viable growth rates at the substrate surface. Corresponding desorption of epitaxial film growth by-products necessary to produce high quality epitaxial growth films should allow adsorption of reactants. As mentioned above, the present data indicate that the power density range at the substrate surface for epitaxial growth of high quality silicon-containing films is 1 mW / cm 2 to 25 mW / cm 2 . Typical silicon-containing component gases used as a source of epitaxial film growth species include SiH 2 Cl 2 , or SiH 4 , or Si 2 H 6 or a combination thereof; A combination of GeH 4 or Ge 2 H 6 is used when a silicon / germanium film is prepared; When selective film deposition is desired, typically HCl or Cl 2 or HBr or combinations thereof are used as component gas sources of silicon and / or germanium. Typical power densities used for these precursor materials are from about 1 mW / cm 2 to about 25 mW / cm 2 . Preferably the power density is about 2 mW / cm 2 to about 10 mW / cm 2 . 2A, the substrate 216 may be rotated relative to the UV radiation source 208 by rotating the shaft 240 such that the pedestal 215 on which the substrate 216 is located rotates. This provides radiation of radial symmetry for the UV radiation source 208. Typically the shaft 240 rotates at a speed ranging from about 12 rpm to about 90 rpm.

주어진 열 프로세스의 활성화 에너지를 감소시키기 위해, 비-열 에너지가 이온, 전자 또는 광자(에피택셜 성장된 실리콘-함유막이 형성되는 경우 약 180nm 미만의 파장 이용)에 의해 공급될 수 있다. 중요한 고려사항은 대부분의 원자들에 대해, 약 10eV 이상의 광자 에너지에 대한 이온화가 발생한다는 것이다. 이는 약 10eV 미만의 에너지를 갖는 광자들이 순수한 양자(quantum) 효과(화학적 및/또는 물리적 프로세스에 참여하는 원자, 분자, 라디칼들이 여기된 상태)를 제공할 수 있어 악영향은 발견되지 않는다는 것이다. 그러나, 자연 산화물이 제거되고 댕글링 결합이 에피 성장 이전에 수소로 패시베이팅되는 표면 세정/패시베이션 반응을 강화시키기 위해, 추가적인 에너지 및 10eV 또는 이보다 약간 높은 전체 에너지를 사용하는 것이 바람직한 것으로 여겨진다.To reduce the activation energy of a given thermal process, non-thermal energy may be supplied by ions, electrons or photons (using a wavelength less than about 180 nm when an epitaxially grown silicon-containing film is formed). An important consideration is that for most atoms, ionization occurs for photon energy above about 10 eV. This means that photons with an energy of less than about 10 eV can provide pure quantum effects (excited states of atoms, molecules, and radicals participating in chemical and / or physical processes) so that no adverse effects are found. However, it is considered desirable to use additional energy and a total energy of 10 eV or slightly higher in order to enhance the surface clean / passivation reaction where the native oxide is removed and the dangling bonds are passivated with hydrogen prior to epi growth.

180nm 이하의 낮은 파장의 광자 사용은 실리콘-함유 에피택셜 성장 막의 형성에 의해 발생되는 반응 부산물은 탈착하면서 반응 종은 흡착하는 기판 표면 능력의 상당한 증가를 제공한다. 이러한 낮은 파장 방사를 형성할 수 있는 엑시머 램프를 작동시키는 기본 원리는 Ar2*(λ=126nm, 9.84eV), Kr2*(λ=146nm, 8.94eV), 또는 Xe2*(λ=172nm, 7.21eV)와 같은 희가스, 또는 ArF*(λ=193nm, 6.42eV), KrCl*(λ=222nm, 5.58eV), KrF*(λ=248nm, 5.01eV)와 같은 분자형 희가스 할라이드 착물들에서 유전체 배리어 방전(무음 방전;silent discharge)에 의해 생성된 엑시머(여기된 이합체(dimer)) 상태의 방사 분해를 따른다. Ar2*, Kr2* 및 Xe2* 엑시머 램프는 각각 126nm, 146nm, 및 172nm에서 강한 방사를 제공하며 광자-보조 에피택셜 성장 실리콘-함유막 증착을 위한 유력한 광원으로 대표된다. 높은 에너지 밀도는 반응성 종으로 가스 상태 성분을 분해시키며 표면 이동도를 강화시키는 반면, 기판 표면으로부터의 H2, SiCl2 및 HCl 탈착을 증가시킨다.The use of low wavelength photons below 180 nm provides a significant increase in the substrate surface ability to adsorb reactive species while desorbing reaction by-products caused by the formation of silicon-containing epitaxial growth films. The basic principle of operating an excimer lamp capable of forming such low wavelength radiation is Ar 2 * (λ = 126 nm, 9.84eV), Kr 2 * (λ = 146 nm, 8.94eV), or Xe 2 * (λ = 172 nm, Dielectrics such as 7.21 eV) or dielectrics in molecular rare gas halide complexes such as ArF * (λ = 193 nm, 6.42 eV), KrCl * (λ = 222 nm, 5.58 eV), KrF * (λ = 248 nm, 5.01 eV) Radiation decomposition of the excimer (dimer here) state produced by the barrier discharge (silent discharge) is followed. Ar 2 *, Kr 2 * and Xe 2 * excimer lamps provide strong emission at 126 nm, 146 nm, and 172 nm, respectively, and are represented as a potent light source for photon-assisted epitaxially grown silicon-containing film deposition. High energy densities decompose gaseous components into reactive species and enhance surface mobility, while increasing desorption of H 2 , SiCl 2 and HCl from the substrate surface.

보다 높은 차수의 실란 및 클로로실란이, 이에 제한되는 것이 아니라 예로서, 디클로로실란, 헥사클로로디실란, 디브로모실란 및 이들의 유도체를 포함하여 실리콘 소스로서 사용될 수 있다. GeH4, Ge2H6, GeCl4 및 GeH2Cl2가 이에 제한되는 것이 아니라 예로서, 게르마늄 소스로서 이용될 수 있다. 실리콘 및 게르마늄의 이들 전구체 소스는 기판 온도 범위가 약 350℃ 내지 약 550℃일 때 허용가능한 성장 속도를 제공하고, 기판 온도가 약 550℃ 내지 약 650℃일 때 높은 성장 속도를 제공한다.Higher order silanes and chlorosilanes can be used as the silicon source, including, but not limited to, dichlorosilane, hexachlorodisilane, dibromosilane, and derivatives thereof. GeH 4 , Ge 2 H 6 , GeCl 4, and GeH 2 Cl 2 may be used as, for example, germanium sources, without being limited thereto. These precursor sources of silicon and germanium provide acceptable growth rates when the substrate temperature ranges from about 350 ° C. to about 550 ° C., and provides high growth rates when the substrate temperature is about 550 ° C. to about 650 ° C.

막 성장 프로세스를 보조하기 위해 172nm UV 방사를 사용함으로써, 550℃의 기판 온도에서 26% Ge-함유 SiGe 막의 블랭킷 막 성장에 대해 35% 이상의 성장 속도 증가가 달성된다. 이는 순차적으로 도 4를 참조로 설명될 것이다.By using 172 nm UV radiation to assist the film growth process, a growth rate increase of at least 35% is achieved for the blanket film growth of the 26% Ge-containing SiGe film at a substrate temperature of 550 ° C. This will be explained sequentially with reference to FIG. 4.

Ⅱ. 실시예들Ⅱ. Examples

1 One 실시예Example

기판 상에 실리콘-함유막을 에피택셜 성장하기 이전에, 표면 격자 구조에 영향을 미치는 기판 표면상의 자연 산화물을 제거하고, 수소로 댕글링 결합을 종결시키고, 실리콘-함유 에피 막의 순차적인 성장을 위한 세정 패시베이팅된 표면을 제공하는 것이 요구된다. 종종, 기판은 웨이퍼 표면상에 자연 산화물을 포함하는 실리콘 웨이퍼이다. 자연 산화물 벌크는 습식 화학적 프로세스를 이용하여, 통상적으로는 수성의 HF 딥(dip)을 이용하여 제거된다. 이러한 자연 산화물 벌크 제거에 이어, 실리콘-함유막의 에피택셜 성장 이전에 잔류 산화물 및 탄화수소를 제거하고, 기판 표면을 패시베이팅하기 위해 코팅 증착 챔버에서 수행되는 인시튜(in-situ) 세정/패시베이션 프로세스가 이용된다. 인시튜 세정/패시베이션 방법 동안 기판은 약 180nm 이하의 파장에서 방사 노출과 동시에 프로세싱 체적부에서 수소 분위기에 노출된다. 본 명세서에서 앞서 개시된 프로세싱 장치에서, 수소의 유속 범위는 25slm 내지 50slm이다. 기판 표면에서의 온도 범위는 약 1 분 내지 약 5분의 시간 범위 동안 500℃ 내지 650℃이다. 프로세싱 체적부에서의 압력은 약 0.1Torr 내지 약 100Torr이며, 통상적으로 상기 압력 범위는 통상적으로 약 5 Torr 내지 약 30 Torr이다. 전력 밀도 범위는 약 2mW/cm2 내지 약 25mW/cm2 이며, 통상적으로는 약 2mW/cm2 내지 약 10mW/cm2 이다. 기판 표면과 방사 소스 사이의 공간("d") 범위는 약 5cm 내지 약 20cm이고, 바람직하게는 약 5cm 내지 약 10cm이다. 통상적으로 기판에 대한 처리 시간 범위는 약 1 분 내지 약 5분이다.Prior to epitaxially growing a silicon-containing film on a substrate, removal of native oxide on the substrate surface affecting the surface lattice structure, termination of dangling bonds with hydrogen, and cleaning for sequential growth of the silicon-containing epi film There is a need to provide a passivated surface. Often, the substrate is a silicon wafer that contains a native oxide on the wafer surface. Natural oxide bulk is removed using a wet chemical process, typically using an aqueous HF dip. Following this natural oxide bulk removal, an in-situ clean / passivation process is performed in the coating deposition chamber to remove residual oxides and hydrocarbons and passivate the substrate surface prior to epitaxial growth of the silicon-containing film. Is used. During the in-situ clean / passivation method, the substrate is exposed to a hydrogen atmosphere in the processing volume simultaneously with the radiation exposure at wavelengths of about 180 nm or less. In the processing apparatus disclosed herein above, the flow rate of hydrogen is 25 slm to 50 slm. The temperature range at the substrate surface is 500 ° C. to 650 ° C. for a time range of about 1 minute to about 5 minutes. The pressure at the processing volume is about 0.1 Torr to about 100 Torr, and typically the pressure range is typically about 5 Torr to about 30 Torr. The power density range is about 2 mW / cm 2 to about 25 mW / cm 2 , and typically about 2 mW / cm 2 to about 10 mW / cm 2 . The space ("d") between the substrate surface and the radiation source ranges from about 5 cm to about 20 cm, preferably from about 5 cm to about 10 cm. Typically the treatment time range for the substrate is from about 1 minute to about 5 minutes.

2 2 실시예Example

도 3은 550℃ 내지 750℃ 범위의 온도에서 증착된 막들에 대해, 막 증착 프로세스 체적부내에서 172nm 방사의 장점을 이용 및 이용하지 않는 실리콘/게르마늄 막의 에피택셜 성장 속도의 그래프(300)를 나타낸다. ℃의 기판 온도가 스케일(302) 상에 도시되며, Å/min의 성장 속도는 스케일(304) 상에 도시된다. 곡선(308)은 172nm 방사의 장점을 이용하지 않는 막 성장 속도를 나타낸다. 곡선(306)은 172nm 방사의 장점을 이용하는 막 성장 속도를 나타낸다. 172nm 방사가 존재하는 경우, 기판 표면에서 전력 밀도는 약 2mW/cm2 이다. 증착 프로세스 가스의 실리콘-함유 성분은 SiH2Cl2이며, 게르마늄-함유 성분은 GeH4이며, 실리콘 : 게르마늄의 비율 범위는 약 1 : 20이다. 기판(214)의 상부 표면(216)과 방사 소스(208)(도 2a에 도시) 사이의 공간("d")은 약 5cm이다. 프로세스 체적부(218)는 약 7500cc이다. 프로세스 체적부(218) 속으로의 프로세스 가스의 전체 유속은 약 30slm이다. SiH2Cl2의 유속은 100sccm이며, 수소에서 체적당 1% GeH4의 유속은 300sccm 내지 500sccm(3sccm 내지 5sccm의 GeH4 제공)으로 가변적이다. 프로세스 체적부(218)내에서 압력은 10 Torr 이다. 인가되는 전력 밀도는 2mW/cm2 이다.3 shows a graph 300 of the epitaxial growth rate of a silicon / germanium film with and without the advantage of 172 nm emission in the film deposition process volume, for films deposited at temperatures in the range of 550 ° C. to 750 ° C. FIG. A substrate temperature of ° C is shown on the scale 302, and a growth rate of kPa / min is shown on the scale 304. Curve 308 represents the film growth rate without taking advantage of the 172 nm emission. Curve 306 represents the film growth rate that takes advantage of the 172 nm emission. When 172 nm radiation is present, the power density at the substrate surface is about 2 mW / cm 2 . The silicon-containing component of the deposition process gas is SiH 2 Cl 2 , the germanium-containing component is GeH 4 , and the ratio range of silicon to germanium is about 1:20. The space “d” between the top surface 216 of the substrate 214 and the radiation source 208 (shown in FIG. 2A) is about 5 cm. Process volume 218 is approximately 7500 cc. The total flow rate of process gas into the process volume 218 is about 30 slm. The flow rate of SiH 2 Cl 2 is 100 sccm, and the flow rate of 1% GeH 4 per volume in hydrogen is variable from 300 sccm to 500 sccm (giving 3 sccm to 5 sccm of GeH 4 ). The pressure in process volume 218 is 10 Torr. The applied power density is 2 mW / cm 2 .

3 3 실시예Example

도 4는 막을 형성하는 동안 프로세스 체적부에서 172nm 방사의 사용으로 인한 실리콘-게르마늄 막의 성장 속도 증가 그래프(400)를 나타낸다. 성장 속도는 막성장이 수행되는 기판 온도의 함수로 도시된다. 프로세스 조건은 도 3을 참조로 앞서 설명되었다. 기판 온도는 스케일(402) 상에 ℃로 도시되며, 실리콘/게르마늄막의 성장 속도 증가는 스케일(404) 상에 도시되며, 이들간의 관계를 나타내는 곡선(406)은 프로세스 체적부에서 172nm 방사의 존재가 보다 낮은 온도에서 장점이 증가하는 효과를 갖는다는 것을 나타낸다.4 shows a graph 400 of growth rate growth of a silicon-germanium film due to the use of 172 nm radiation in the process volume during film formation. The growth rate is shown as a function of the substrate temperature at which film growth is performed. Process conditions have been described above with reference to FIG. 3. The substrate temperature is plotted on the scale 402 in degrees Celsius, and the increase in growth rate of the silicon / germanium film is plotted on the scale 404, and the curve 406, representing the relationship between them, shows the presence of 172 nm emission in the process volume. It indicates that the advantage has an increasing effect at lower temperatures.

4 4 실시예Example

도 5는 HCl : GeH4(수소에서 체적 당 1 %)의 흐름비의 함수로서, 프로세스 체적부 내에서 172nm UV 방사를 이용 및 이용하지 않는 선택적 실리콘-게르마늄막 증착의 막 성장 속도의 그래프(500)를 나타낸다. 상기 흐름비가 약 0.1 이하일 때, 증착은 비-선택적, 블랭킷 SixGe1-x 막 성장이 된다. 기판 온도는 650℃이며, 프로세스 체적부내의 압력은 10 Torr, 전력 밀도는 2mW/cm2 이다. SiH2Cl2의 유속은 100sccm이고, 수소에서 GeH4의 유속 범위는 약 300sccm 내지 약 500sccm이고, 프로세스 가스에서 Si :Ge의 부피비(volumetric ratio)는 약 100:3 내지 약 100:5로 제공된다. HCl:(DCS + GeH4(수소에서 1%)의 부피 흐름비는 스케일(502) 상에 도시되며, Å/min의 막 성장 속도는 스케일(504) 상에 도시된다. 곡선(508)은 임의의 172nm 방사 입력이 없는 경우의 관계를 나타낸다. 곡선(506)은 2mW/cm2의 전력 밀도에서 172nm 방사가 인가되는 관계를 나타낸다. 증착은 HCl : (DCS + GeH4) 비율이 증가할 수록 보다 선택적이게 된다. HCl 또는 Cl2 또는 HBr 대 실리콘-함유 전구체의 부피비는 약 0.05:1 내지 약 50:1이고 적어도 0.05:1이다.FIG. 5 is a graph (500) of the film growth rate of selective silicon-germanium film deposition with and without 172 nm UV radiation in the process volume as a function of the flow ratio of HCl: GeH 4 (1% per volume in hydrogen). ). When the flow ratio is about 0.1 or less, the deposition becomes a non-selective, blanket Si x Ge 1-x film growth. The substrate temperature is 650 ° C., the pressure in the process volume is 10 Torr, and the power density is 2 mW / cm 2 . The flow rate of SiH 2 Cl 2 is 100 sccm, the flow rate of GeH 4 in hydrogen ranges from about 300 sccm to about 500 sccm, and the volumetric ratio of Si: Ge in the process gas is provided at about 100: 3 to about 100: 5. . The volume flow ratio of HCl: (DCS + GeH 4 (1% in hydrogen) is shown on scale 502, and the film growth rate of f / min is shown on scale 504. Curve 508 is arbitrary The relationship in the absence of a 172 nm emission input of is shown as a curve 506 shows a relationship where 172 nm radiation is applied at a power density of 2 mW / cm 2. Deposition is more likely with increasing HCl: (DCS + GeH 4 ) ratio. The volume ratio of HCl or Cl 2 or HBr to silicon-containing precursor is from about 0.05: 1 to about 50: 1 and at least 0.05: 1.

도 6은 프로세스 체적부에서 172nm 방사를 사용 및 사용하지 않고 형성된 막들에 대해, HCl : GeH4(수소에서 체적당 1%)의 흐름비의 함수로서, 도 5를 참조로 개시된 프로세스 조건하에서 형성된 선택적으로 증착된 실리콘-게르마늄막들에서 게르마늄의 퍼센트 그래프(600)를 나타낸다. 상기 흐름비가 약 0.1 보다 작을 때, 증착은 비-선택적 블랭킷 SixGe1-x막 성장이 된다. 부피 흐름비는 스케일(602) 상에 도시되며, 실리콘/게르마늄막에서 게르마늄 퍼센트는 스케일(604) 상에 도시된다. 곡선(608)은 프로세스 체적부에 방사를 입력하지 않고 형성된 실리콘/게르마늄막을 나타낸다. 곡선(606)은 2mW/cm2의 전력 밀도에서 172nm 방사가 제공될 때 형성된 실리콘/게르마늄막을 나타낸다. 본 발명의 방법에 의해 증착된 막의 게르마늄 함량의 범위는 약 1% 내지 약 90%, 통상적으로는 약 5% 내지 약 40%이다.FIG. 6 is selective formed under the process conditions disclosed with reference to FIG. 5 as a function of the flow ratio of HCl: GeH 4 (1% per volume in hydrogen) for films formed with and without 172 nm emission in the process volume; A percent graph 600 of germanium in the deposited silicon-germanium films is shown. When the flow ratio is less than about 0.1, the deposition becomes a non-selective blanket Si x Ge 1-x film growth. The volume flow ratio is shown on scale 602 and the germanium percentage in the silicon / germanium film is shown on scale 604. Curve 608 represents a silicon / germanium film formed without inputting radiation to the process volume. Curve 606 represents the silicon / germanium film formed when 172 nm radiation is provided at a power density of 2 mW / cm 2 . The germanium content of the films deposited by the process of the invention ranges from about 1% to about 90%, typically from about 5% to about 40%.

5 5 실시예Example

도 7은 막 증착이 수행되는 온도의 함수 및 HCl : GeH4(수소에서 체적 당 1 %)의 흐름비의 함수로서, 선택적으로 증착된 실리콘-게르마늄막의 막 두께 변화 퍼센트 그래프(700)를 나타낸다. 상기 흐름비가 약 0.1 보다 작을 때, 증착은 비-선택적, 블랭킷 SixGe1-x 막 성장이 된다. 프로세스 체적부내의 압력은 10 Torr이며, 전력 밀도는 2mW/cm2 이다. SiH2Cl2의 유속은 100sccm이고, 수소에서 체적당 1% GeH4의 유속 범위는 약 300sccm 내지 약 500sccm이고, 프로세스 가스에서 Si :Ge의 부피비(volumetric ratio)는 약 100:3 내지 약 100:5로 제공된다. HCl:(DCS + GeH4(수소에서 1%)의 부피 흐름비는 스케일(702) 상에 도시되며, 막 두께 성장 증가 퍼센트(막 성장 속도 표시)는 스케일(704) 상에 도시된다. 곡선(706)은 막을 증착하는 동안 700℃ 기판 온도에 대한 관계를 나타내며, 곡선(710)은 막을 증착하는 동안 650℃ 기판 온도에 대한 관계를 나타낸다. 보다 낮은 온도에서, 막을 증착하는 동안 UV 방사 사용은 막 성장 속도에 보다 많은 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.FIG. 7 shows a graph 700 of film thickness change of a selectively deposited silicon-germanium film as a function of the temperature at which film deposition is performed and the flow ratio of HCl: GeH 4 (1% per volume in hydrogen). When the flow ratio is less than about 0.1, the deposition becomes a non-selective, blanket Si x Ge 1-x film growth. The pressure in the process volume is 10 Torr and the power density is 2 mW / cm 2 . The flow rate of SiH 2 Cl 2 is 100 sccm, the flow rate of 1% GeH 4 per volume in hydrogen ranges from about 300 sccm to about 500 sccm, and the volumetric ratio of Si: Ge in the process gas is about 100: 3 to about 100: Provided by 5. The volume flow ratio of HCl: (DCS + GeH 4 (1% in hydrogen) is shown on scale 702, and the film thickness growth increase percentage (indicative of film growth rate) is shown on scale 704. 706 shows the relationship to the substrate temperature of 700 ° C. during film deposition, and curve 710 shows the relationship to the substrate temperature of 650 ° C. during film deposition. It can be seen that it affects the growth rate more.

도 8은 막을 증착하는 동안 인가되는 UV 방사의 전력 밀도 함수로서 블랭킷 증착된 실리콘-게르마늄 막의 막 두께 그래프(800)를 나타낸다. 예를 들어, UV 방사가 인가되는 경우, 이는 172nm 방사가다. 172nm 방사의 제공 효과는 기판(웨이퍼)의 중심부로부터 mm 단위로, 전체 기판 표면에 대해 도시된다. mm 단위로 기판 중심부로부터의 간격은 스케일(802)에 표시되며, 옴스트롱 단위의 실리콘/게르마늄 막 두께는 스케일(804)에 표시된다. 곡선(806)은 프로세싱 체적부에 172nm 방사가 제공되지 않을 때의 관계를 나타낸다. 곡선(808)은 172nm 방사가 기판 표면에서 약 1.3mW/cm2의 전력 밀도로 제공될 때의 관계를 나타낸다. 곡선(810)은 172nm 방사가 약 2.0mW/cm2의 전력 밀도로 제공될 때의 관계를 나타낸다. 다른 프로세스 조건들은 도 3과 관련하여 개시된 것들과 본질적으로 동일하며, 막 증착 동안 기판 온도는 650℃이다.8 shows a film thickness graph 800 of a blanket deposited silicon-germanium film as a function of the power density of UV radiation applied during film deposition. For example, when UV radiation is applied, it is 172 nm radiation. The effect of providing 172 nm radiation is shown for the entire substrate surface in mm from the center of the substrate (wafer). The spacing from the substrate center in mm is indicated on scale 802, and the silicon / germanium film thickness in ohmsstrong is shown on scale 804. Curve 806 shows the relationship when no 172 nm radiation is provided in the processing volume. Curve 808 shows the relationship when 172 nm emission is provided at a power density of about 1.3 mW / cm 2 at the substrate surface. Curve 810 shows the relationship when 172 nm emission is provided at a power density of about 2.0 mW / cm 2 . The other process conditions are essentially the same as those disclosed in connection with FIG. 3, with the substrate temperature at 650 ° C. during film deposition.

전력 밀도는 실질적으로 2.0mW/cm2의 이상으로 증가할 수 있으며, 막 성장 속도로 실질적으로 대응되게 증가할 것으로 예상된다. 전력 밀도 인가에 따른 적절한 상한치 범위는 장치가 앞서 개시된 장치일 경우 약 25mW/cm2 의 범위이다.The power density can increase substantially above 2.0 mW / cm 2 , and is expected to increase substantially correspondingly with the film growth rate. A suitable upper limit range for applying power density is in the range of about 25 mW / cm 2 when the device is a previously disclosed device.

6 6 실시예Example

도 9는 172nm 방사 형태로 인가되는 전력의 함수 및 실리콘 소스로 사용되는 전구체의 함수로서 블랭킷 증착된 실리콘-게르마늄 막 두께의 증가 퍼센트 그래프를 나타낸다. 인가되는 전력량은 스케일(902) 상에 mW/cm2으로 도시되며, 막 두께 증가 퍼센트는 스케일(904) 상에 도시된다. 곡선(906)은 SiH4-기반 프로세스에 대해 UV가 증가되지 않은 막 증착과 비교할 때 막 두께 증가 퍼센트를 나타내며, 곡선(908)은 막 성장 속도를 증가시키기 위해 UV 방사가 이용되는 경우 SiH2Cl2-기반 프로세스에 대한 막 두께의 증가 퍼센트를 나타낸다. 막 성장 속도는 염소 함유 실리콘 전구체 성분이 사용될 때 빨라진다는 것을 알 수 있을 것이다. 기판 온도는 650℃이고, 프로세스 체적부내의 압력은 10Torr이고, SiH2Cl2의 유속은 100sccm이며, GeH4(수소에서 1%)의 유속은 300sccm이다. SiH4의 유속은 100sccm이고, GeH4(수소에서 1%)의 유속은 300sccm이다. 이들 유속은 실리콘-함유 전구체가 DCS일 때 Si:Ge 막에서 약 17.5%의 게르마늄 원자 농도를, 그리고 실리콘-함유 전구체가 SiH4일 때 약 10%의 게르마늄 원자 농도를 제공한다.9 shows a graph of the percent increase in blanket deposited silicon-germanium film thickness as a function of power applied in 172 nm emission form and as a function of precursor used as a silicon source. The amount of power applied is shown on the scale 902 in mW / cm 2 , and the percent film thickness increase is shown on the scale 904. Curve 906 represents the percent increase in film thickness compared to film deposition without increasing UV for SiH 4 -based processes, and curve 908 shows SiH 2 Cl when UV radiation is used to increase film growth rate. The percent increase in film thickness for the two -based process is shown. It will be appreciated that the film growth rate is faster when the chlorine containing silicon precursor component is used. The substrate temperature is 650 ° C., the pressure in the process volume is 10 Torr, the flow rate of SiH 2 Cl 2 is 100 sccm, and the flow rate of GeH 4 (1% in hydrogen) is 300 sccm. The flow rate of SiH 4 is 100 sccm, and the flow rate of GeH 4 (1% in hydrogen) is 300 sccm. These flow rates provide a germanium atom concentration of about 17.5% in the Si: Ge film when the silicon-containing precursor is DCS, and a germanium atom concentration of about 10% when the silicon-containing precursor is SiH 4 .

상기 개시된 실시예들은 본 발명의 범주를 제한하고자 하는 것이 아니며, 당업자들은 상기 실시예들을 참조로 하기 청구되는 본 발명의 범주에 상응하는 다른 실시예들을 구현할 수 있을 것이다.The above-described embodiments are not intended to limit the scope of the invention, and those skilled in the art will be able to implement other embodiments corresponding to the scope of the invention claimed below with reference to the above embodiments.

Claims (25)

원하는 구조물을 가지는 실리콘-함유막의 에피택셜 성장이 가능한 표면상에 실리콘-함유막을 에피택셜 성장시키는 방법으로서,A method of epitaxially growing a silicon-containing film on a surface capable of epitaxial growth of a silicon-containing film having a desired structure, 상기 방법은 상기 실리콘-함유막의 에피택셜 성장이 수행되는 프로세싱 체적부 내에 전송되는 310nm 내지 120nm 범위의 파장을 가지는, 램프에 의해 생성되는(lamp-generated) 방사를 사용하는 단계를 포함하며,The method comprises using a lamp-generated radiation having a wavelength in the range of 310 nm to 120 nm transmitted in the processing volume where epitaxial growth of the silicon-containing film is performed, 상기 방사의 전력 밀도는 상기 표면 상에서 적어도 1mW/cm2이고, 상기 실리콘-함유막의 에피택셜 성장은 500℃ 내지 700℃ 사이 범위의 온도 및 1 Torr 내지 80 Torr 사이 범위의 압력에서 수행되는, 실리콘-함유막을 에피택셜 성장시키는 방법.The power density of the radiation is at least 1 mW / cm 2 on the surface, and the epitaxial growth of the silicon-containing film is performed at a temperature in the range of 500 ° C. to 700 ° C. and a pressure in the range of 1 Torr to 80 Torr. A method of epitaxially growing a containing film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 방법은 180nm 내지 120nm 파장 범위를 가지는 방사를 사용하여 수행되는, 실리콘-함유막을 에피택셜 성장시키는 방법.Wherein the method is carried out using radiation having a wavelength range of 180 nm to 120 nm. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,3. The method according to claim 1 or 2, 상기 전력 밀도는 1mW/cm2 내지 25mW/cm2 범위인, 실리콘-함유막을 에피택셜 성장시키는 방법.Wherein the power density is in the range of 1 mW / cm 2 to 25 mW / cm 2 . 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 실리콘-함유막의 성장 속도는 60Å/분을 초과하는, 실리콘-함유막을 에피택셜 성장시키는 방법.And wherein the growth rate of the silicon-containing film is greater than 60 microseconds / minute. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,3. The method according to claim 1 or 2, 상기 실리콘-함유막은 실리콘-게르마늄막이며, 에피택셜 성장된 막에서 게르마늄의 원자 퍼센트는 1% 내지 90% 범위 이내에서 일정한, 실리콘-함유막을 에피택셜 성장시키는 방법.Wherein the silicon-containing film is a silicon-germanium film, wherein the atomic percentage of germanium in the epitaxially grown film is constant within the range of 1% to 90%. 제 5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 실리콘-함유막은 실리콘-게르마늄막이며, 상기 실리콘-게르마늄막에서 게르마늄의 원자 퍼센트는 5% 내지 40% 범위 이내에서 일정한, 실리콘-함유막을 에피택셜 성장시키는 방법.Wherein the silicon-containing film is a silicon-germanium film, wherein the atomic percentage of germanium in the silicon-germanium film is constant within a range of 5% to 40%. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 실리콘-게르마늄막은 블랭킷 증착되며, 상기 실리콘-게르마늄막에 실리콘을 제공하는 전구체는 실란들, 클로로실란들, 및 이들의 조합물들로 이루어진 그룹에서 선택되는, 실리콘-함유막을 에피택셜 성장시키는 방법.Wherein the silicon-germanium film is blanket deposited and the precursor for providing silicon to the silicon-germanium film is selected from the group consisting of silanes, chlorosilanes, and combinations thereof. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 전구체는 디클로로실란, 디브로모실란, 헥사클로로디실란 및 이들의 조합물들로 이루어진 그룹에서 선택되는, 실리콘-함유막을 에피택셜 성장시키는 방법.Wherein the precursor is selected from the group consisting of dichlorosilane, dibromosilane, hexachlorodisilane, and combinations thereof. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 실리콘-게르마늄막에 게르마늄을 제공하는 전구체는 GeH4, Ge2H6, GeCl4, GeH2Cl2 및 이들의 조합물들로 이루어진 그룹에서 선택되는, 실리콘-함유막을 에피택셜 성장시키는 방법.And a precursor for providing germanium to the silicon-germanium film is selected from the group consisting of GeH 4 , Ge 2 H 6 , GeCl 4 , GeH 2 Cl 2, and combinations thereof. 제 8 항에 있어서,9. The method of claim 8, 상기 실리콘-게르마늄막에 게르마늄을 제공하는 전구체는 GeH4, Ge2H6, GeCl4, GeH2Cl2 및 이들의 조합물들로 이루어진 그룹에서 선택되는, 실리콘-함유막을 에피택셜 성장시키는 방법.And a precursor for providing germanium to the silicon-germanium film is selected from the group consisting of GeH 4 , Ge 2 H 6 , GeCl 4 , GeH 2 Cl 2, and combinations thereof. 제 5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 실리콘-게르마늄막은 선택적으로 증착되며, 상기 선택적으로 증착되는 실리콘-게르마늄막에 실리콘을 제공하는 전구체는 실란들, 클로로실란들, 브로모실란들, 및 이들의 조합물들로 이루어진 그룹에서 선택되는, 실리콘-함유막을 에피택셜 성장시키는 방법.The silicon-germanium film is selectively deposited, and the precursor for providing silicon to the selectively deposited silicon-germanium film is silicon selected from the group consisting of silanes, chlorosilanes, bromosilanes, and combinations thereof. -Epitaxially growing the containing film. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, wherein 상기 선택적으로 증착되는 실리콘-게르마늄막에 실리콘을 제공하는 전구체는 디클로로실란, 디브로모실란, 헥사클로로디실란 및 이들의 유도체들로 이루어진 그룹에서 선택되는, 실리콘-함유막을 에피택셜 성장시키는 방법.And a precursor for providing silicon to the selectively deposited silicon-germanium film is selected from the group consisting of dichlorosilane, dibromosilane, hexachlorodisilane and derivatives thereof. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, wherein 상기 선택적으로 증착되는 실리콘-게르마늄막에 게르마늄을 제공하는 전구체는 GeH4, Ge2H6, GeCl4, GeH2Cl2 및 이들의 조합물들로 이루어진 그룹에서 선택되는, 실리콘-함유막을 에피택셜 성장시키는 방법.The precursor for providing germanium to the selectively deposited silicon-germanium film is epitaxially grown on a silicon-containing film, selected from the group consisting of GeH 4 , Ge 2 H 6 , GeCl 4 , GeH 2 Cl 2, and combinations thereof. How to let. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, wherein 상기 실리콘-게르마늄막의 상기 선택적 증착 동안, HCl 또는 HBr 또는 Cl2, 또는 이들의 조합물은 상기 전구체와 비교하여 적어도 0.05:1의 체적비로 존재하는, 실리콘-함유막을 에피택셜 성장시키는 방법.During the selective deposition of the silicon-germanium film, HCl or HBr or Cl 2 , or a combination thereof, is present at a volume ratio of at least 0.05: 1 compared to the precursor, wherein the silicon-containing film is epitaxially grown. 제 14 항에 있어서,15. The method of claim 14, 상기 실리콘-게르마늄막의 상기 선택적 증착 동안, HCl 또는 HBr 또는 Cl2, 또는 이들의 조합물은 상기 전구체와 비교하여 0.05:1 내지 50:1 범위 내의 체적비로 존재하는, 실리콘-함유막을 에피택셜 성장시키는 방법.During the selective deposition of the silicon-germanium film, HCl or HBr or Cl 2 , or a combination thereof, epitaxially grows the silicon-containing film, which is present in a volume ratio within the range of 0.05: 1 to 50: 1 compared to the precursor. Way. 제 14 항에 있어서,15. The method of claim 14, 상기 선택적으로 증착되는 실리콘-게르마늄막에 실리콘을 제공하는 상기 전구체는 디클로로실란, 헥사클로로디실란 및 이들의 유도체들로 이루어지는 그룹에서 선택되는, 실리콘-함유막을 에피택셜 성장시키는 방법.And said precursor for providing silicon to said selectively deposited silicon-germanium film is selected from the group consisting of dichlorosilane, hexachlorodisilane and derivatives thereof. 제 16 항에 있어서,17. The method of claim 16, 상기 선택적으로 증착되는 실리콘-게르마늄막에 게르마늄을 제공하는 전구체는 GeH4, Ge2H6, GeCl4, GeH2Cl2, 및 이들의 조합물들로 이루어진 그룹에서 선택되는, 실리콘-함유막을 에피택셜 성장시키는 방법.The precursor for providing germanium to the selectively deposited silicon-germanium film is epitaxially silicon-containing film is selected from the group consisting of GeH 4 , Ge 2 H 6 , GeCl 4 , GeH 2 Cl 2 , and combinations thereof. How to grow. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0368651A2 (en) * 1988-11-11 1990-05-16 Fujitsu Limited Epitaxial growth process and growing apparatus
US4940505A (en) * 1988-12-02 1990-07-10 Eaton Corporation Method for growing single crystalline silicon with intermediate bonding agent and combined thermal and photolytic activation
KR20030076677A (en) * 2001-02-12 2003-09-26 에이에스엠 아메리카, 인코포레이티드 Deposition over mixed substrates using trisilane

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0368651A2 (en) * 1988-11-11 1990-05-16 Fujitsu Limited Epitaxial growth process and growing apparatus
US4940505A (en) * 1988-12-02 1990-07-10 Eaton Corporation Method for growing single crystalline silicon with intermediate bonding agent and combined thermal and photolytic activation
KR20030076677A (en) * 2001-02-12 2003-09-26 에이에스엠 아메리카, 인코포레이티드 Deposition over mixed substrates using trisilane

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021021265A1 (en) * 2019-07-26 2021-02-04 Applied Materials, Inc. Anisotropic epitaxial growth

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