KR102602680B1 - Structures and devices including germanium-tin films and methods of forming same - Google Patents

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Abstract

저메인을 전구체로 사용하여 저마늄-주석 막들을 형성하는 방법들이 개시된다. 예시적인 방법들은 에피택시얼 화학적 기상 퇴적 반응기 내에서 저마늄 및 주석을 포함하는 막들을 성장시키는 단계를 포함하며, 저메인에 대한 주석 전구체의 비율은 0.1 미만이다. 본원에 기술된 방법들을 사용하여 형성된 저마늄-주석 막들을 포함하는 구조들 및 소자들이 또한 개시된다.Methods for forming germanium-tin films using germanium as a precursor are disclosed. Exemplary methods include growing films comprising germanium and tin in an epitaxial chemical vapor deposition reactor, wherein the ratio of tin precursor to germanium is less than 0.1. Structures and devices comprising germanium-tin films formed using the methods described herein are also disclosed.

Description

저마늄-주석 막들을 포함하는 구조들과 소자들 및 이들의 제조 방법{Structures and devices including germanium-tin films and methods of forming same}Structures and devices including germanium-tin films and methods of forming same}

[1] 본 출원은 "Methods of Forming Films Including Germanium Tin and Structures and Devices Including the Films"라는 명칭으로 2013년 8월 14일 출원된 미국 특허 출원 제13/966,782호의 일부 계속 출원(continuation-in part)이다. 이의 개시가 본원에 참조문헌으로서 병합된다.[1] This application is a continuation-in part of U.S. Patent Application No. 13/966,782, filed on August 14, 2013 under the title “Methods of Forming Films Including Germanium Tin and Structures and Devices Including the Films” am. The disclosure thereof is incorporated herein by reference.

[2] 본 개시는 개괄적으로 저마늄 및 주석을 포함하는 막들을 퇴적하기 위한 기술들 및 이러한 막들을 포함하는 구조들 및 소자들에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는 저메인(germane)을 전구체로 사용하여 저마늄 및 주석을 포함하는 막들을 형성하는 방법들, 상기 막들을 포함하는 구조들 및 소자들을 형성하는 방법들, 및 상기 막들을 포함하는 구조들 및 소자들에 관한 것이다.[2] This disclosure generally relates to techniques for depositing films containing germanium and tin and structures and devices containing such films. More specifically, the present disclosure includes methods of forming films containing germanium and tin using germane as a precursor, methods of forming structures and devices comprising the films, and the films. It relates to structures and elements that do.

[3] 반도체 소자들과 같은 다양한 전자 소자들, 및 레이저들 및 태양 장치들과 같은 광학 소자들은 GeSn, GeSiSn 등과 같은 저마늄-주석 층들을 포함할 수 있거나 바람직하게 포함할 수 있다. 예를 들어, GeSn 층들은 다이렉트 밴드 갭(direct band gap) 소자들을 형성하기 위해 사용될 수 있고 및/또는 인접한 저마늄 층에 변형(strain)을 제공하여 상기 저마늄 층 내에서 이동도를 증가시키기 위하여 사용될 수 있다. 유사하게, GeSiSn 층들은 조절 가능한 광학적 성질들을 갖는 광학 소자들뿐만 아니라 조절 가능한 밴드 갭 소자들(tunable band gap devices)을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 원하는 소자 특성들을 얻기 위하여, 상기 저마늄-주석 막들은 일반적으로 결정 구조(crystalline structure)를 가지며, 이는 일반적으로 하부 층의 결정 구조를 따른다.[3] Various electronic devices, such as semiconductor devices, and optical devices, such as lasers and solar devices, may or may preferably include germanium-tin layers such as GeSn, GeSiSn, etc. For example, GeSn layers can be used to form direct band gap devices and/or to provide strain to an adjacent germanium layer to increase mobility within the germanium layer. can be used Similarly, GeSiSn layers can be used to form tunable band gap devices as well as optical devices with tunable optical properties. To obtain the desired device properties, the germanium-tin films generally have a crystalline structure, which generally follows the crystalline structure of the underlying layer.

[4] GeSn 층들은 다양한 기술들을 사용하여 퇴적되거나 성장될 수 있다. 예를 들어, 분자선 에피택시(molecular beam epitaxy) 및 초고진공 화학적 기상 퇴적(ultra-high vacuum chemical vapor deposition)을 포함하는 진공 공정들이 GeSn 막들을 형성하기 위해 사용되어 왔다. 이러한 공정들을 위한 저마늄 전구체는 전형적으로 디저메인(digermane, Ge2H6) 또는 트리저메인(trigermane, Ge3H8)을 포함한다. 상기 막이 실리콘을 포함하는 경우, 상기 실리콘 전구체는 디실레인(disilane), 트리실레인(trisilane), 또는 다른 더 높은 차수의 실레인 화합물들, 또는 (H3Ge)xSiH4 -x(x=1~4), (H3Si)xGeH4 -x(x=1~4)의 일반식을 갖는 이종핵(hetero-nuclear) Si-Ge 화합물들을 포함할 수 있다.[4] GeSn layers can be deposited or grown using a variety of techniques. For example, vacuum processes including molecular beam epitaxy and ultra-high vacuum chemical vapor deposition have been used to form GeSn films. Germanium precursors for these processes typically include digermane (Ge 2 H 6 ) or trigermane (Ge 3 H 8 ). If the film comprises silicon, the silicon precursor may be disilane, trisilane, or other higher order silane compounds, or (H 3 Ge) x SiH 4 -x (x =1~4), (H 3 Si) x GeH 4 -x (x=1~4).

[5] 비록 이러한 공정들이 결정질 GeSn 및 GeSiSn 층들을 퇴적 또는 성장시키기 위해 사용되어 왔으나, 디저메인, 트리저메인, 또는 더 높은 차수 저메인 전구체의 사용은 여러 점들에서 문제가 될 수 있다. 예를 들어, 디저메인 또는 트리저메인과 같은 더 높은 차수 저메인 전구체들을 사용한 GeSn을 포함하는 막들 또는 층들의 형성은 특정한 운반 가스들(예를 들어, 수소) 및/또는 도펀트들(예를 들어, p타입 도펀트들)이 상기 전구체와 함께 사용되었을 때 선택적이지 않다. 또한, 디저메인은 농축된 형태에서 상대적으로 불안정하다(폭발성이 있다); 그 결과, 베셀(vessel)에 들어가는 상기 전구체의 양이 일반적으로 154 그램 미만으로 제한될 수 있으며, 이는 결국 이러한 전구체를 사용하는 공정들의 스루풋(throughput)이 상대적으로 낮아지도록 한다. 또한, 디저메인 및 더 높은 차수 저메인들은 비교적 비싸다. 따라서, GeSn을 포함하는 결정질 막들을 형성하기 위한 개선된 공정들이 요구된다.[5] Although these processes have been used to deposit or grow crystalline GeSn and GeSiSn layers, the use of degermaine, trigermaine, or higher order germane precursors can be problematic in several ways. For example, the formation of films or layers comprising GeSn using higher order germane precursors such as degermaine or trigermaine can be achieved by combining certain carrier gases (e.g. hydrogen) and/or dopants (e.g. p type dopants) are not selective when used with the precursor. Additionally, degermaine is relatively unstable (explosive) in concentrated form; As a result, the amount of the precursor entering a vessel can be generally limited to less than 154 grams, which in turn results in relatively low throughput of processes using this precursor. Additionally, degermains and higher order germanes are relatively expensive. Accordingly, improved processes for forming crystalline films containing GeSn are needed.

본 발명의 목적은 전술한 문제들을 극복하기 위한 것이다.The object of the present invention is to overcome the problems described above.

[6] 본 개시의 다양한 실시예들은 GeSn 막들 및 상기 막들을 포함하는 구조들 및 소자들을 형성하는 방법들과 관련된다. 본 명세서에 기술된 방법들을 사용하여 형성된 막들은 예를 들어 반도체, 다이렉트 밴드 갭, 광학, 또는 상기 막을 포함하는 다른 임의의 소자에 사용될 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예들이 선행 기술 방법들의 단점들을 다루는 방법들이 아래 보다 자세히 설명되나, 일반적으로, 본 개시는 기판의 표면 상에 저메인(GeH4) 전구체를 사용하여 (예를 들어 결정질의) 저마늄-주석 층들 및 이러한 막들을 포함하는 구조들 및 소자들을 형성하는 방법들을 제공한다.[6] Various embodiments of the present disclosure relate to GeSn films and methods of forming structures and devices including the films. Films formed using the methods described herein can be used in, for example, semiconductor, direct band gap, optical, or any other device containing such films. The ways in which various embodiments of the present disclosure address the shortcomings of prior art methods are described in greater detail below, but generally, the present disclosure utilizes a germane (GeH 4 ) precursor on the surface of a substrate to produce (e.g., crystalline) germane. Methods of forming nium-tin layers and structures and devices comprising such films are provided.

[7] 본원에 사용된 바와 같이, 저마늄-주석(GeSn) 층들 (본원에서 또한 막들로 지칭되는) 또는 저마늄 및 주석을 포함하는 층들이란 저마늄 및 주석 원소들을 포함하는 층들이다. 상기 층들은 예를 들어 실리콘(예를 들어 GeSnSi) 또는 탄소(예를 들어 GeSnSiC)와 같은 추가적인 원소들, 또는 붕소, 갈륨, 인, 비소, 또는 안티모니와 같은 도펀트들을 포함할 수 있다.[7] As used herein, germanium-tin (GeSn) layers (also referred to herein as films) or layers containing germanium and tin are layers that contain the elements germanium and tin. The layers may contain additional elements, for example silicon (eg GeSnSi) or carbon (eg GeSnSiC), or dopants such as boron, gallium, phosphorus, arsenic, or antimony.

[8] 본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, GeSn을 포함하는 층을 형성하는 방법들은 기상 반응기를 제공하는 단계, 상기 기상 반응기와 연결된 저메인 전구체 소스를 제공하는 단계, 상기 기상 반응기와 연결된 주석 전구체 소스를 제공하는 단계, 상기 기상 반응기의 반응 챔버 내에 기판을 제공하는 단계, 상기 반응 챔버로 저메인 전구체 및 주석 전구체를 제공하는 단계, 및 상기 기판의 표면 상에 결정질 저마늄 주석 층을 형성하는(예를 들어 에피택시얼 성장 시키는) 단계를 포함한다. 이 실시예들의 다양항 양상들에 따르면, 상기 반응 챔버로 저메인 전구체 및 주석 전구체를 제공하는 단계는 약 0.001 내지 약 0.1, 약 0.005 내지 약 0.05, 약 0.1 미만, 또는 약 0.05 미만의 저메인에 대한 주석 전구체의 부피 비율을 갖는 상기 주석 전구체 및 상기 저메인 전구체의 혼합물을 제공하는 단계를 포함한다. 저마늄 주석 결정질 층을 형성하는 상기 단계 동안 반응 챔버 온도 및 압력은 다양한 인자들에 따라 변화할 수 있다. 예시적인 반응 챔버 온도들은 약 200℃ 내지 약 500℃, 약 250℃ 내지 약 450℃, 또는 약 300℃ 내지 약 420℃의 범위이다. 이 단계 동안 예시적인 반응 챔버 압력들은 약 300Torr 내지 약 850Torr, 약 400Torr 내지 약 800Torr, 약 500Torr 내지 약 760Torr, 주위의 대기압±약 20Torr, 주위의 대기압±약 10Torr, 또는 주위의 대기압±약 5Torr 범위이다. 이 실시예들의 추가적인 양상들에 따르면, 상기 저마늄-주석 층은 실리콘을 포함한다. 이 경우, 상기 방법은 상기 반응 챔버로 실리콘 소스 전구체를 제공하는 단계를 더 포함한다. 예시적인 실리콘 소스 전구체들은 디실레인, 트리실레인, 테트라실레인, 네오펜타실레인, 및 더 높은 차수의 실레인 화합물들을 포함한다. 상기 결정질 저마늄-주석 층에 포함되는 주석의 양은 1at%(원자%) 초과, 2at%초과, 또는 5at% 초과, 또는 약 0at% 내지 약 15at% 주석, 약 2at% 내지 약 15at% 주석, 약 0.2at% 내지 약 5at% 주석, 또는 약 0.2at% 내지 약 15at% 주석일 수 있다. 상기 결정질 저마늄-주석 층이 실리콘을 포함하는 경우, 상기 층은 0at% 초과 실리콘, 약 1at% 초과 실리콘, 또는 약 1at% 실리콘 내지 약 20at% 실리콘, 약 2at% 내지 약 16at% 실리콘, 또는 약 4at% 실리콘 내지 약 12at% 실리콘을 포함할 수 있다. 이 실시예들의 추가적인 양상들에 따르면, 상기 기판은 실리콘을 포함한다. 다른 양상들에 따르면, 상기 기판은 (예를 들어 실리콘 상에 놓인) 저마늄 층을 포함한다. 이 실시예들에 따른 예시적인 방법들은 상기 기판 상에 놓이는 절연층을 형성하는 단계, 상기 절연층 내에 비아를 형성하는 단계, 및 상기 비아 내에 상기 기판 위에 놓이도록 상기 (예를 들어 결정질인) 저마늄-주석 층을 (예를 들어 선택적으로) 형성하는 단계를 추가적으로 포함하고, 상기 기판은 이전에 형성된 하나 이상의 층들을 포함할 수 있다.[8] According to various embodiments of the present disclosure, methods of forming a layer containing GeSn include providing a gas phase reactor, providing a germane precursor source connected to the gas phase reactor, and a tin precursor connected to the gas phase reactor. providing a source, providing a substrate within a reaction chamber of the gas phase reactor, providing a germanium precursor and a tin precursor to the reaction chamber, and forming a crystalline germanium tin layer on the surface of the substrate (e.g. For example, it includes an epitaxial growth step. According to various aspects of these embodiments, providing a germane precursor and a tin precursor to the reaction chamber may provide a tin to germane precursor of about 0.001 to about 0.1, about 0.005 to about 0.05, less than about 0.1, or less than about 0.05. and providing a mixture of the tin precursor and the germaine precursor having a precursor volume ratio. The reaction chamber temperature and pressure during the steps of forming the germanium tin crystalline layer can vary depending on various factors. Exemplary reaction chamber temperatures range from about 200°C to about 500°C, from about 250°C to about 450°C, or from about 300°C to about 420°C. Exemplary reaction chamber pressures during this step range from about 300 Torr to about 850 Torr, about 400 Torr to about 800 Torr, about 500 Torr to about 760 Torr, ambient atmospheric pressure ± about 20 Torr, ambient atmospheric pressure ± about 10 Torr, or ambient atmospheric pressure ± about 5 Torr. . According to further aspects of these embodiments, the germanium-tin layer includes silicon. In this case, the method further includes providing a silicon source precursor to the reaction chamber. Exemplary silicon source precursors include disilane, trisilane, tetrasilane, neopentasilane, and higher order silane compounds. The amount of tin included in the crystalline germanium-tin layer is greater than 1 at% (atomic percent), greater than 2 at%, or greater than 5 at%, or about 0 at% to about 15 at% tin, or about 2 at% to about 15 at% tin, about It may be from 0.2 at% to about 5 at% tin, or from about 0.2 at% to about 15 at% tin. When the crystalline germanium-tin layer comprises silicon, the layer has greater than 0 at% silicon, greater than about 1 at% silicon, or about 1 at% silicon to about 20 at% silicon, about 2 at% silicon to about 16 at% silicon, or about It may contain from 4 at% silicon to about 12 at% silicon. According to further aspects of these embodiments, the substrate includes silicon. According to other aspects, the substrate includes a germanium layer (eg overlying silicon). Exemplary methods according to these embodiments include forming an insulating layer overlying the substrate, forming a via in the insulating layer, and forming a via in the via to overly overly the substrate. Additionally comprising (e.g. optionally) forming a nium-tin layer, wherein the substrate may include one or more previously formed layers.

[9] 본 개시의 추가적인 예시적인 실시예들에 따르면, (예를 들어 결정질인)저마늄-주석 층을 포함하는 구조를 형성하는 방법은 기상 반응기를 제공하는 단계, 상기 기상 반응기의 반응 챔버 내에 기판을 제공하는 단계, 및 저메인(GeH4)을 포함하는 하나 이상의 전구체들을 사용하여 상기 기판의 표면 상에 (예를 들면 결정질인) 저마늄 및 주석을 포함하는 층을 형성하는 단계를 포함한다. 이 실시예들의 다양한 양상들에 따르면, 저마늄 및 주석을 포함하는 층을 형성하는 상기 단계는 약 0.001 내지 약 0.1, 약 0.005 내지 약 0.05, 약 0.1 미만, 또는 약 0.05 미만의 저메인에 대한 주석 전구체의 부피 비율을 갖는 주석 전구체 및 상기 저메인의 혼합물을 제공하는 단계를 포함한다. 추가적인 양상들에 따르면, 저마늄 주석 결정질 층을 형성하는 상기 단계 동안 반응 챔버 온도는 약 200℃ 내지 약 500℃, 약 250℃ 내지 약 450℃, 또는 약 300℃ 내지 약 420℃의 범위이다. 또 다른 추가적인 양상들에 따르면, 저마늄 주석을 포함하는 층을 형성하는 상기 단계 동안 반응 챔버 압력은 약 300Torr 내지 약 850Torr, 약 400Torr 내지 약 800Torr, 약 500Torr 내지 약 760Torr, 주위의 대기압±약 20Torr, 주위의 대기압±약 10Torr, 또는 주위의 대기압±약 5Torr 범위이다. 이 실시예들의 또 다른 추가적인 양상들에 따르면, 저마늄 및 주석을 포함하는 층을 형성하는 상기 단계는 실리콘 저마늄 주석을 포함하는 층을 형성하는 단계를 포함한다. 이 경우, 상기 반응 챔버로 실리콘 전구체가 제공된다. 예시적인 실리콘 소스 전구체들은 디실레인, 트리실레인, 테트라실레인, 네오펜타실레인, 및 더 높은 차수의 실레인 화합물들을 포함한다. 상기 저마늄-주석 층에 포함되는 주석의 양은 1at% 초과, 2at%초과, 또는 5at% 초과, 또는 약 0at% 내지 약 15at% 주석, 약 2at% 내지 약 15at% 주석, 약 0.2at% 내지 약 5at% 주석, 또는 약 0.2at% 내지 약 15at% 주석일 수 있다. 상기 결정질 저마늄-주석 층이 실리콘을 포함하는 경우, 상기 층은 0at% 초과 실리콘, 약 1at% 초과 실리콘, 또는 약 1at% 실리콘 내지 약 20at% 실리콘, 약 2at% 내지 약 16at% 실리콘, 또는 약 4at% 실리콘 내지 약 12at% 실리콘을 포함할 수 있다. 이 실시예들의 다양한 양상들에 따르면, 상기 기판은 실리콘을 포함한다. 다른 양상들에 따르면, 상기 기판은 (예를 들어 실리콘 상에 놓인) 저마늄 층을 포함한다. 이 실시예들에 따른 예시적인 방법들은 상기 기판 상에 놓이는 절연층을 형성하는 단계, 상기 절연층 내에 비아를 형성하는 단계, 및 상기 비아 내에 상기 기판 위에 놓이도록 상기 저마늄-주석 층을 (예를 들어 선택적으로) 형성하는 단계를 추가적으로 포함한다.[9] According to further exemplary embodiments of the present disclosure, a method of forming a structure comprising a germanium-tin layer (e.g., crystalline) includes providing a gas phase reactor, within a reaction chamber of the gas phase reactor. Providing a substrate, and forming a layer comprising germanium and tin (eg, crystalline) on the surface of the substrate using one or more precursors comprising germanium (GeH 4 ). According to various aspects of these embodiments, forming a layer comprising germanium and tin comprises a tin precursor to germanium of about 0.001 to about 0.1, about 0.005 to about 0.05, less than about 0.1, or less than about 0.05. and providing a mixture of the tin precursor and the germane having a volume ratio of . According to further aspects, the reaction chamber temperature during the step of forming the germanium tin crystalline layer ranges from about 200°C to about 500°C, from about 250°C to about 450°C, or from about 300°C to about 420°C. According to still further aspects, the reaction chamber pressure during the step of forming the layer comprising germanium tin is from about 300 Torr to about 850 Torr, about 400 Torr to about 800 Torr, about 500 Torr to about 760 Torr, ambient atmospheric pressure ± about 20 Torr, It is in the range of ambient atmospheric pressure ± about 10 Torr, or ambient atmospheric pressure ± about 5 Torr. According to still further aspects of these embodiments, forming a layer comprising germanium and tin includes forming a layer comprising silicon germanium tin. In this case, a silicon precursor is provided to the reaction chamber. Exemplary silicon source precursors include disilane, trisilane, tetrasilane, neopentasilane, and higher order silane compounds. The amount of tin included in the germanium-tin layer is greater than 1 at%, greater than 2 at%, or greater than 5 at%, or about 0 at% to about 15 at% tin, about 2 at% to about 15 at% tin, about 0.2 at% to about 0.2 at% tin. It may be 5 at% tin, or about 0.2 at% to about 15 at% tin. When the crystalline germanium-tin layer comprises silicon, the layer has greater than 0 at% silicon, greater than about 1 at% silicon, or about 1 at% silicon to about 20 at% silicon, about 2 at% silicon to about 16 at% silicon, or about It may contain from 4 at% silicon to about 12 at% silicon. According to various aspects of these embodiments, the substrate includes silicon. According to other aspects, the substrate includes a germanium layer (eg overlying silicon). Exemplary methods according to these embodiments include forming an insulating layer overlying the substrate, forming a via in the insulating layer, and forming the germanium-tin layer (e.g., within the via) overlying the substrate. For example, it additionally includes a forming step (optionally).

[10] 본 개시의 또 다른 추가적인 실시예들에 따르면, 구조는 본 개시의 방법에 따라 형성된 결정질 저마늄-주석 층을 포함한다. 상기 구조는 전자(예를 들어 반도체) 또는 광학(예를 들어 태양 또는 발광) 소자들을 형성하기 위해 사용될 수 있다.[10] According to still further embodiments of the present disclosure, the structure includes a crystalline germanium-tin layer formed according to the method of the present disclosure. The structure can be used to form electronic (eg semiconductor) or optical (eg solar or light emitting) devices.

[11] 그리고 본 개시의 또 다른 추가적인 예시적인 실시예들에 따르면, 소자는 본 개시의 방법에 따라 형성된 결정질 저마늄-주석 층을 포함한다.[11] And according to still further exemplary embodiments of the present disclosure, the device includes a crystalline germanium-tin layer formed according to the method of the present disclosure.

[12] 본 개시의 예시적인 실시예들에 대한 보다 완전한 이해는 하기 도시적인 도면들과 관련 지어 고려될 때 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 및 청구 범위를 참조함으로써 도출될 수 있다.
[13] 도 1은 본 개시의 예시적인 실시예들에 따라 결정질 저마늄 주석 층을 형성하기 위한 시스템을 도시한다.
[14] 도 2는 본 개시의 추가적인 예시적인 실시예들에 따라 저마늄 주석을 포함하는 층을 형성하는 방법을 도시한다.
[15] 도 3은 본 개시의 예시적인 실시예들에 따라 저마늄 주석을 포함하는 층을 형성하는 다른 방법을 도시한다.
[16] 도 4는 본 개시의 예시적인 실시예들에 따른 구조를 도시한다.
[17] 도 5는 본 개시의 예시적인 실시예들에 따른 구조의 라킹 스캔(rocking scan)을 도시한다.
[18] 도 6은 본 개시의 또 다른 추가적인 예시적인 실시예들에 따른 다른 구조를 도시한다.
[19] 도 7은 본 개시의 추가적인 예시적인 실시예들에 따른 또 다른 구조를 도시한다.
[20] 상기 도면들 내의 구성요소들은 간결성 및 명확성을 위해 도시되었으며 반드시 축척대로 그려진 것은 아니라는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 본 개시의 도시된 실시예들에 대한 이해를 향상시키는 것을 돕기 위하여 도면들 내의 구성요소들 중 일부의 치수들은 다른 구성요소들에 비하여 과장되었을 수 있다.
[12] A more complete understanding of exemplary embodiments of the present disclosure can be derived from the specification and claims for carrying out the invention when considered in conjunction with the following illustrative drawings.
[13] Figure 1 shows a system for forming a crystalline germanium tin layer according to example embodiments of the present disclosure.
[14] Figure 2 shows a method of forming a layer comprising germanium tin according to further example embodiments of the present disclosure.
[15] Figure 3 shows another method of forming a layer containing germanium tin according to example embodiments of the present disclosure.
[16] Figure 4 shows a structure according to example embodiments of the present disclosure.
[17] Figure 5 shows a rocking scan of a structure according to example embodiments of the present disclosure.
[18] Figure 6 shows another structure according to still further exemplary embodiments of the present disclosure.
[19] Figure 7 shows another structure according to further example embodiments of the present disclosure.
[20] It will be understood that elements in the drawings are drawn for simplicity and clarity and have not necessarily been drawn to scale. For example, the dimensions of some of the components in the drawings may be exaggerated relative to other components to help improve the understanding of the illustrated embodiments of the present disclosure.

[21] 이하에서 제공되는 방법들, 구조들, 및 소자들의 예시적인 실시예들에 대한 설명은 단지 예시적이며 오직 설명만을 목적으로 의도된 것이다; 이하의 설명은 본 개시 또는 청구범위의 범위를 제한하도록 의도된 것이 아니다. 더욱이, 언급된 특징들을 갖는 복수의 실시예들의 설명은 추가적인 특징들을 갖는 다른 실시예들 또는 언급된 특징들의 상이한 조합들을 포함하는 다른 실시예들을 배제하도록 의도된 것은 아니다.[21] The description of example embodiments of methods, structures, and devices provided below is illustrative only and is intended for illustrative purposes only; The following description is not intended to limit the scope of the disclosure or the claims. Moreover, the description of multiple embodiments having recited features is not intended to exclude other embodiments having additional features or including different combinations of the recited features.

[22] 본 개시는 개괄적으로 기판 위에 놓인 저마늄 및 주석을 포함하는 결정질 층과 같은 층들을 형성하는 방법들에 관한 것이다. 상기 저마늄-주석 층들은 상기 저마늄-주석 층과 함께 결정 격자의 일부를 형성하는 실리콘 및/또는 탄소와 같은 추가적인 원소들을 포함할 수 있다.[22] The present disclosure generally relates to methods of forming layers, such as a crystalline layer comprising germanium and tin, placed on a substrate. The germanium-tin layers may include additional elements such as silicon and/or carbon that together with the germanium-tin layer form part of the crystal lattice.

[23] 본 명세서에 사용된 바와 같이, "기판"은 그 위에 물질이 퇴적될 수 있는 표면을 갖는 임의의 물질을 지칭한다. 기판은 실리콘과 같은 벌크 물질(예를 들어, 단결정 실리콘, 단결정 저마늄, 또는 다른 반도체 웨이퍼)을 포함하거나 벌크 물질 상에 놓이는 하나 이상의 층들을 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 기판은 상기 기판의 층의 적어도 일부분 내 또는 상에 형성된 트렌치들, 비아들, 라인들 등과 같은 다양한 토폴로지(topology)들을 가질 수 있다. 예시적인 기판들은 실리콘 웨이퍼, 실리콘 상에 놓인 저마늄을 포함하는 층, 및 실리콘 상에 놓인 저마늄 실리콘 주석을 포함하는 층을 포함한다.[23] As used herein, “substrate” refers to any material having a surface on which material can be deposited. The substrate may include a bulk material such as silicon (eg, single crystal silicon, single crystal germanium, or another semiconductor wafer) or may include one or more layers overlying the bulk material. Additionally, the substrate may have various topologies such as trenches, vias, lines, etc. formed in or on at least a portion of a layer of the substrate. Exemplary substrates include a silicon wafer, a layer comprising germanium on silicon, and a layer comprising germanium silicon tin on silicon.

[24] 도 1은 본원에 기술된 방법들을 사용하여 저마늄-주석을 형성하기에 적합한 시스템(100)을 도시한다. 도시된 예에서, 시스템(100)은 반응기(102), 저메인 전구체 소스(104), 주석 전구체 소스(106), 선택적인 제3 전구체 소스(108) (예를 들어, 형성된 층 내에 실리콘 또는 다른 원소(들)을 포함시키기 위한), 퍼지(purge) 및/또는 운반 가스 소스(110), 선택적인 믹서(112), 선택적인 흡입 플리넘(intake plenum)(114), 및 진공 소스(116)를 포함한다. 소스들(104-110)은 라인들 (118-132) 및 밸브들(134-140)을 사용하여 믹서(112) 또는 반응기(102)와 연결될 수 있다. 비록 도시되지 않았으나, 상기 시스템(100)과 같은 시스템은 도펀트들(예를 들어 인 또는 비소와 같은 n형 도펀트들 또는 붕소와 같은 p형 도펀트들)을 위한 추가적인 소스들 및 상응하는 운반 라인들을 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대체적으로, 상기 도펀트들은 상기 전구체 소스들(102-108) 중 하나 이상 내에 포함될 수 있다.[24] Figure 1 shows a system 100 suitable for forming germanium-tin using the methods described herein. In the example shown, system 100 includes a reactor 102, a germaine precursor source 104, a tin precursor source 106, and an optional third precursor source 108 (e.g., silicon or other elements within the formed layer). (s), a purge and/or carrier gas source 110, an optional mixer 112, an optional intake plenum 114, and a vacuum source 116. Includes. Sources 104-110 may be connected to mixer 112 or reactor 102 using lines 118-132 and valves 134-140. Although not shown, a system such as system 100 includes additional sources for dopants (e.g. n-type dopants such as phosphorus or arsenic or p-type dopants such as boron) and corresponding transport lines. can do. Additionally or alternatively, the dopants may be included in one or more of the precursor sources 102-108.

[25] 반응기(102)는 독립형 반응기 또는 클러스터 툴의 일부일 수 있다. 뿐만 아니라, 반응기(102)는 퇴적 공정들과 같은 특정한 공정들에 전용될 수 있거나, 반응기(102)는 층 패시베이션 및/또는 식각 공정들과 같은 다른 공정들에 사용될 수 있다. 예를 들어, 반응기(102)는 ASM으로부터 입수할 수 있는 Epsilon® 2000Plus 또는 IntrepidTM XP와 같은 에피택시얼 화학적 기상 퇴적(epitaxial chemical vapor deposition, expitaxial CVD) 공정에 통상적으로 사용되는 반응기를 포함할 수 있으며, 직접 플라즈마, 및/또는 원격 플라지마 장치(미도시) 및/또는 복사, 유도, 및/또는 저항 가열 시스템들(미도시)과 같은 다양한 가열 시스템들을 포함할 수 있다. 플라즈마를 사용하는 것은 하나 이상의 전구체들의 반응성을 증가시킬 수 있다. 도시된 반응기는 상대적으로 빠른 연속적 기판 공정을 가능하게 하는 낮은 체류 시간을 가지며, 기판(142) 상에 반응물들의 층류(laminar flow)를 가능하게 하는 단일 기판, 수평 흐름 반응기이다. 그 내용들이 본 개시와 충돌하지 않는 범위 내에서 그 내용이 여기에서 본원에 참조에 의해 결합되는 2009년 1월 13일 Pomarede 등에 발행(issue)된 미국 특허 제7,476,627호에 시스템(100)에 적합한 예시적인 CVD 반응기가 기술되어 있다. 비록 수평-흐름 반응기로 도시되어 있으나, 대체적인 실시예들에 따른 반응기(102)는 예를 들어, 샤워헤드로부터 방출되어 기판 상으로 실질적으로 하향하며 흐르는 흐름과 같은 수직 흐름을 포함할 수 있다.[25] Reactor 102 may be a stand-alone reactor or part of a cluster tool. Additionally, reactor 102 may be dedicated to specific processes, such as deposition processes, or reactor 102 may be used for other processes, such as layer passivation and/or etch processes. For example, reactor 102 may be an Epsilon ® 2000Plus or Intrepid TM available from ASM. It may include reactors commonly used in epitaxial chemical vapor deposition (expitaxial CVD) processes, such as XP, and may include direct plasma, and/or remote plasma devices (not shown) and/or radiation, It may include various heating systems, such as induction, and/or resistance heating systems (not shown). Using plasma can increase the reactivity of one or more precursors. The reactor shown is a single substrate, horizontal flow reactor that allows laminar flow of reactants over the substrate 142 and has a low residence time that allows for relatively fast continuous substrate processing. Examples suitable for system 100 include U.S. Pat. No. 7,476,627, issued Jan. 13, 2009 to Pomarede et al., the contents of which are incorporated herein by reference to the extent that their contents do not conflict with this disclosure. A typical CVD reactor is described. Although shown as a horizontal-flow reactor, reactor 102 according to alternative embodiments may include a vertical flow, for example, a flow exiting a showerhead and flowing substantially downwardly over the substrate.

[26] 반응기(102)의 반응 챔버(144)의 동작 압력은 다양한 요인들에 따라 변할 수 있다. 반응기(102)는 주위의 대기압 근처에서 동작하도록 구성될 수 있다. 주위의 대기압 근처에서 동작하는 것은 비교적 빠른 막 형성을 가능하게 한다. 예를 들어, 층 형성 단계들 동안 반응기(102)의 동작 압력은 약 300Torr 내지 약 850Torr, 약 400Torr 내지 약 800Torr, 약 500Torr 내지 약 760Torr, 주위의 대기압±약 20Torr, 주위의 대기압±약 10Torr, 또는 주위의 대기압±약 5Torr 범위이다.[26] The operating pressure of the reaction chamber 144 of the reactor 102 may vary depending on various factors. Reactor 102 may be configured to operate near ambient atmospheric pressure. Operating near ambient atmospheric pressure allows for relatively rapid film formation. For example, the operating pressure of reactor 102 during layer formation steps may be about 300 Torr to about 850 Torr, about 400 Torr to about 800 Torr, about 500 Torr to about 760 Torr, ambient atmospheric pressure ± about 20 Torr, ambient atmospheric pressure ± about 10 Torr, or Ambient atmospheric pressure ± approximately 5 Torr range.

[27] 소스(104)는 저메인(GeH4)을 포함하고, 광 및/또는 반도체 소자들을 제조하기 위해 통상적으로 사용되는 화합물들과 같은 하나 이상의 도펀트 화합물들을 선택적으로 포함할 수 있다. 예시적인 p형 도펀트 화합물들은 B2H6를 포함하고, 예시적인 n형 도펀트 화합물들은 AsH3를 포함한다.[27] The source 104 includes germane (GeH 4 ) and may optionally include one or more dopant compounds, such as compounds commonly used to manufacture optical and/or semiconductor devices. Exemplary p-type dopant compounds include B 2 H 6 and exemplary n-type dopant compounds include AsH 3 .

[28] 저메인은 다양한 운반 가스들(예를 들면 수소, 질소, 등)과 섞였을 때 상대적으로 선택적이며, 심지어 도펀트들(예를 들어 p형 도펀트들)이 전구체와 함께 사용되었을 때에도(예를 들어, 본원에 제시된 다양한 공정 조건들을 사용하여) 비교적 선택적일 수 있으므로, 저메인의 사용은 디저메인, 트리저메인, 및 다른 더 높은 차수의 저메인들과 같은 저마늄-주석 층들을 형성하기 위해 사용되는 다른 전구체들에 비하여 장점이 있다. 또한, 저메인은 더 높은 차수의 디저메인들과 비교할 때 상대적으로 안전하며, 따라서 더 높은 차수의 저메인들과 비교하여 더 많은 양들로 사용 및/또는 운반될 수 있다. 또한, 저메인은 저마늄과 같은 다른 층들의 전구체로 사용되며, 더 높은 차수의 저메인 화합물들에 비하여 더 용이하게 입수할 수 있으며 덜 비싸다.[28] Germaine is relatively selective when mixed with various carrier gases (e.g. hydrogen, nitrogen, etc.), even when dopants (e.g. p-type dopants) are used with the precursor (e.g. For example, as it can be relatively selective (using the various process conditions presented herein), the use of germanium can be compared to other germanium-tin layers used to form germanium-tin layers, such as degermaine, trigermaine, and other higher order germanes. It has advantages over precursors. Additionally, germanes are relatively safe compared to higher order germanes and therefore can be used and/or transported in larger quantities compared to higher order germines. Germaine is also used as a precursor for other layers, such as germanium, and is more readily available and less expensive than higher order germane compounds.

[29] 주석 전구체 소스(106)는 저마늄-주석 층에 주석을 공급하기에 적합한 임의의 화합물을 포함한다. 예시적인 주석 전구체들은 염화 주석(SnCl4), 듀테륨화 주석(SnD4), 및 Sn(CH3)4 - nXn (X는 H, D(듀테륨), Cl, 또는 Br이고, n은 0, 1, 2, 또는 3); ZSn(CH3)3 - nXn(Z는 H 또는 D, X는 Cl 또는 Br이고, n은 0, 1, 또는 2); Z2Sn(CH3)2-nXn(Z는 H 또는 D, X는 Cl 또는 Br이고, n은 0 또는 1); 또는 SnBr4의 화학식을 갖는 화합물들과 같은 메틸(methyl) 및/또는 할라이드(halide) 치환된 주석 화합물들을 포함한다. 본 개시와 내용들이 충돌하지 않는 범위에서 그 내용들이 여기에서 본원에 참조에 의해 결합되는 "TIN PRECURSORS FOR VAPOR DEPOSITION AND DEPOSITION PROCESSES"라는 제목으로 2013년 3월 4일 출원된 제13/783,762호 출원에서 본 개시에 사용되기 적합한 일부 예시적인 주석 전구체들이 보다 자세히 논의된다.[29] Tin precursor source 106 comprises any compound suitable for supplying tin to the germanium-tin layer. Exemplary tin precursors include tin chloride (SnCl 4 ), tin deuterium (SnD 4 ), and Sn (CH 3 ) 4 - n , 1, 2, or 3); ZSn (CH 3 ) 3 - n Z 2 Sn(CH 3 ) 2- n or methyl and/or halide substituted tin compounds, such as compounds having the chemical formula SnBr 4 . In application No. 13/783,762, filed March 4, 2013, entitled “TIN PRECURSORS FOR VAPOR DEPOSITION AND DEPOSITION PROCESSES,” the contents of which are hereby incorporated by reference to the extent they do not conflict with this disclosure. Some exemplary tin precursors suitable for use with the present disclosure are discussed in more detail.

[30] 선택적인 제3 전구체 소스(108)는, 사용되는 경우, 퇴적된 층에 포함될 수 있는 추가적인 원소들 또는 화합물들을 위한 전구체를 포함한다. 예를 들어, 전구체 소스(108)는 디실레인, 트리실레인, 테트라실레인, 네오펜타실레인, 및 더 높은 차수의 실레인들과 같은 실리콘 전구체, H3SiCH3, (H3Si)4C, CH4, H3GeCH3, 및 (H3Ge)2CH2와 같은 탄소 전구체를 포함할 수 있으며, 및/또는 도펀트 전구체/화합물로 적합한 하나 이상의 화합물들을 포함할 수 있다. 소스(108)가 실리콘 전구체를 포함한다면, 위에 언급된 바와 같이, 시스템(100)은 추가적인 도펀트 소스들 및 상응하는 공급 라인들을 포함할 수 있다. [30] The optional third precursor source 108, if used, contains precursors for additional elements or compounds that may be included in the deposited layer. For example, precursor source 108 may be a silicon precursor such as disilane, trisilane, tetrasilane, neopentasilane, and higher order silanes, H 3 SiCH 3 , (H 3 Si) 4 C, CH 4 , H 3 GeCH 3 , and (H 3 Ge) 2 CH 2 and/or one or more compounds suitable as dopant precursors/compounds. If source 108 includes a silicon precursor, as noted above, system 100 may include additional dopant sources and corresponding supply lines.

[31] 가스 소스(110)는 임의의 적합한 퍼지 또는 운반 가스를 포함할 수 있다. 운반 및 퍼지 가스들로서 적합한 예시적인 가스들은 질소, 아르곤, 헬륨, 및 수소를 포함한다.[31] Gas source 110 may include any suitable purge or carrier gas. Exemplary gases suitable as carrier and purge gases include nitrogen, argon, helium, and hydrogen.

[32] 시스템(100)은 가스 분배 시스템을 포함할 수 있다. 본 개시와 내용들이 충돌하지 않는 범위에서, 여기에서 그 내용이 본원에 참조에 의해 결합되는 "Gas Mixer and Manifold Assembly for ALD Reactor"라는 제목으로 2012년 4월 10일 Schmidt 등에게 발행된 미국 특허 제8,152,922호에 (예를 들어 소스들(104-110)로 부터의) 가스들 사이 빠른 스위칭을 가능하게 하는 예시적인 가스 분배 시스템이 제시된다. 상기 가스 분배 시스템은 예를 들어 하나 이상의 전구체 가스들 및 운반 가스(가스 소스(108)로부터의 퍼지 가스와 동일하거나 상이할 수 있다.)를 상기 가스들이 플리넘(114) 또는 반응기(102)에 도달하기 전에 혼합하기 위하여 사용될 수 있다.[32] System 100 may include a gas distribution system. To the extent that it does not conflict with this disclosure, U.S. Patent No. No. 8,152,922 presents an exemplary gas distribution system that allows fast switching between gases (e.g., from sources 104-110). The gas distribution system may, for example, distribute one or more precursor gases and a carrier gas (which may be the same or different from the purge gas from gas source 108) to plenum 114 or reactor 102. Can be used to mix before reaching.

[33] 이제 도 2를 참조하면, 결정질 저마늄-주석 층을 형성하는 예시적인 방법(200)이 도시된다. 방법(200)은 기상 반응기를 제공하는 단계(단계 202), 상기 기상 반응기와 연결된 저메인 소스를 제공하는 단계(단계 204), 상기 기상 반응기와 연결된 주석 전구체 소스를 제공하는 단계(단계 206), 상기 기상 반응기의 반응 챔버 내에 기판을 제공하는 단계(단계 208), 상기 반응 챔버로 저메인 및 주석 전구체를 제공하고, 상기 저메인에 대한 상기 주석 전구체의 비율은 0.1 미만인 단계(단계 210), 및 상기 기판의 표면 상에 결정질 저마늄 주석 층을 형성하는 단계(단계 212)(을) 포함, (로) 구성, 또는 필수적으로 구성될 수 있다. 방법(200)은 상기 기판의 표면 상에 저마늄 주석 결정질 층을 형성하는 상기 단계 212 동안 및/또는 그 전에 에천트 없이 저마늄 주석 막들을 형성하기(예를 들어 선택적으로 성장시키기) 위해 사용될 수 있다.[33] Referring now to Figure 2, an exemplary method 200 of forming a crystalline germanium-tin layer is shown. Method 200 includes providing a vapor phase reactor (step 202), providing a germane source coupled to the vapor phase reactor (step 204), providing a tin precursor source coupled to the vapor phase reactor (step 206), providing a substrate in a reaction chamber of a gas phase reactor (step 208), providing germane and tin precursors to the reaction chamber, wherein the ratio of the tin precursor to germane is less than 0.1 (step 210), and It may comprise, consist of, or consist essentially of forming a crystalline germanium tin layer on the surface (step 212). Method 200 may be used to form (e.g., selectively grow) germanium tin films without an etchant during and/or prior to step 212 of forming a germanium tin crystalline layer on the surface of the substrate. there is.

[34] 단계 202 동안, 에피택시얼 성장에 적합한 CVD 반응기와 같은 기상 반응기가 제공된다. 상기 반응기는 단일-기판, 층류 반응기일 수 있다. 이러한 반응기들은 Epsilon®2000Plus 및 IntrepidTMXP와 같이 ASM으로부터 입수 가능하다.[34] During step 202, a gas phase reactor, such as a CVD reactor suitable for epitaxial growth, is provided. The reactor may be a single-substrate, laminar flow reactor. These reactors are available from ASM such as Epsilon ® 2000Plus and Intrepid TM XP.

[35] 단계 204 및 단계 206 동안, 적절한 저메인(GeH4) 및 주석 전구체 소스들이 상기 반응기와 연결된다. 위에 언급한 바와 같이, 상기 저메인 소스는 p형 도펀트 화합물들과 같은 도펀트 화합물들을 포함할 수 있다. 또는, 도펀트들은 추가적인 소스들(미도시)로부터 공급될 수 있다. 상기 주석 전구체 소스는 예를 들어 염화 주석 및/또는 듀테륨화 주석 및/또는 본원에 언급된 다른 주석 전구체들을 포함할 수 있다.[35] During steps 204 and 206, appropriate germane (GeH 4 ) and tin precursor sources are connected to the reactor. As mentioned above, the germane source may include dopant compounds such as p-type dopant compounds. Alternatively, dopants may be supplied from additional sources (not shown). The tin precursor source may include, for example, tin chloride and/or tin deuterate and/or other tin precursors mentioned herein.

[36] 단계 208 동안, 기판이 반응기의 반응 챔버 내로 로딩된다. 상기 기판은 반응기 시스템의 로딩 로드 락으로부터 수용 될 수 있으며 적절한 운반 매커니즘을 이용하여 상기 반응 챔버로 운반될 수 있다.[36] During step 208, a substrate is loaded into the reaction chamber of the reactor. The substrate can be received from the loading load lock of the reactor system and transported to the reaction chamber using an appropriate transport mechanism.

[37] 단계 210에서, 상기 주석 전구체 및 저메인이 반응기의 반응 챔버로 제공된다. 상기 주석 전구체 및 저메인은 상기 챔버에 들어가기 전에 (예를 들어 믹서 112에서)혼합될 수 있다. 또, 상기 저메인 및 주석 전구체는 개별적으로 또는 결합되어 하나 이상의 운반 가스들과 혼합될 수 있다. 상기 저메인 및/또는 주석 전구체는 믹서에서와 같이 상기 반응 챔버의 상류에서, 또는 믹서의 상류에서 운반 가스와 혼합될 수 있다.[37] In step 210, the tin precursor and germane are provided to the reaction chamber of the reactor. The tin precursor and germane may be mixed (e.g., in mixer 112) before entering the chamber. Additionally, the germane and tin precursors may be mixed individually or in combination with one or more carrier gases. The germane and/or tin precursor may be mixed with a carrier gas upstream of the reaction chamber, such as in a mixer, or upstream of a mixer.

[38] 위에서 언급한 바와 같이, 저메인의 사용은 저마늄 및 주석을 포함하는 층들을 형성하기 위해 사용되는 통상적인 전구체들의 사용에 비하여 몇가지 이점들을 갖는다. 놀랍고도 예상치 못하게도, 주석 전구체에 비하여 저메인의 상대적으로 높은 부분 압력들을 사용하는 것은 고품질의 결정질 저마늄 주석 층들을 형성한다는 것이 밝혀졌다. 본 개시의 예시적인 실시예들의 다양한 양상들에 따르면, 상기 반응 챔버에 저메인 및 주석 전구체를 제공하는 상기 단계는 약 0.001 내지 약 0.1, 약 0.005 내지 약 0.05, 약 0.1 미만, 또는 약 0.05 미만의 저메인에 대한 주석 전구체의 부피 비율을 갖는 주석 전구체 및 저메인의 혼합물을 제공하는 단계를 포함한다.[38] As mentioned above, the use of germanium has several advantages over the use of conventional precursors used to form layers containing germanium and tin. Surprisingly and unexpectedly, it was found that using relatively high partial pressures of germanium compared to the tin precursor results in the formation of high-quality crystalline germanium tin layers. According to various aspects of exemplary embodiments of the present disclosure, the step of providing germane and tin precursors to the reaction chamber includes a germane concentration of about 0.001 to about 0.1, about 0.005 to about 0.05, less than about 0.1, or less than about 0.05. and providing a mixture of tin precursor and germane having a volume ratio of tin precursor to .

[39] 단계 212 동안, 결정질 층(예를 들어, 에피택시얼 층)이 기판 위에 놓이도록 형성된다. 단계 212 동안 예시적인 반응 챔버 온도들은 약 200℃ 내지 약 500℃, 약 250℃ 내지 약 450℃, 또는 약 300℃ 내지 약 420℃의 범위일 수 있다. 그리고, 이 단계 동안 예시적인 반응 챔버 압력들은 약 300Torr 내지 약 850Torr, 약 400Torr 내지 약 800Torr, 약 500Torr 내지 약 760Torr, 주위의 대기압±약 20Torr, 주위의 대기압±약 10Torr, 또는 주위의 대기압±약 5Torr 범위일 수 있다. 비교적 높은 압력들에서 동작하는 것은 상기 저마늄 주석 막들을 포함하는 구조들의 빠른 스루풋을 가능하게 한다.[39] During step 212, a crystalline layer (e.g., an epitaxial layer) is formed overlying the substrate. Exemplary reaction chamber temperatures during step 212 may range from about 200°C to about 500°C, from about 250°C to about 450°C, or from about 300°C to about 420°C. And, exemplary reaction chamber pressures during this step are about 300 Torr to about 850 Torr, about 400 Torr to about 800 Torr, about 500 Torr to about 760 Torr, ambient atmospheric pressure ± about 20 Torr, ambient atmospheric pressure ± about 10 Torr, or ambient atmospheric pressure ± about 5 Torr. It may be a range. Operating at relatively high pressures enables fast throughput of structures containing the germanium tin films.

[40] 단계 212는 저마늄 실리콘 주석을 포함하는 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, 실리콘 전구체가 상기 반응 챔버로 제공된다. 예시적인 실리콘 소스 전구체들은 디실레인, 트리실레인, 테트라실레인, 네오펜타실레인, 및 더 높은 차수의 실레인 화합물들을 포함한다. 부가적으로 또는 대체적으로 단계 212는 탄소를 포함하는 층을 형성하는 단계를 포함한다. 이 경우, 탄소 소스는 H3SiCH3, (H3Si)4C, CH4, H3GeCH3, 및 (H3Ge)2CH2 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 실리콘 및/또는 탄소 전구체 또는 다른 적절한 전구체는 운반 가스와 혼합될 수 있고 선택적으로 본원에 기술된 바와 같이 하나 이상의 다른 전구체들과 혼합될 수 있다. 단계 212는 단계 212 동안 또는 전에 에천트의 사용 없는 선택적인 퇴적을 포함할 수 있다.[40] Step 212 may include forming a layer containing germanium silicon tin. In this case, a silicon precursor is provided to the reaction chamber. Exemplary silicon source precursors include disilane, trisilane, tetrasilane, neopentasilane, and higher order silane compounds. Additionally or alternatively, step 212 includes forming a layer comprising carbon. In this case, the carbon source may include one or more of H 3 SiCH 3 , (H 3 Si) 4 C, CH 4 , H 3 GeCH 3 , and (H 3 Ge) 2 CH 2 . The silicon and/or carbon precursor or other suitable precursor may be mixed with a carrier gas and optionally with one or more other precursors as described herein. Step 212 may include selective deposition without the use of an etchant during or before step 212.

[41] 방법(200)은 기판 상에 놓이는 절연층을 형성하는 단계 및 상기 절연층 내에 비아를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 절연층 및 상기 절연층 내의 비아를 형성하는 예시적인 기술들이 아래에서 보다 자세히 설명된다. 이러한 경우, 상기 저마늄-주석 층은 아래 설명되는 바와 같이 (예를 들어, 상기 저마늄-주석 막을 선택적으로 퇴적하기 위하여 상기 기판을 에천트에 노출시키는 추가적인 단계의 사용 없이) 상기 비아 내의 상기 기판 상에 선택적으로 형성될 수 있다. [41] The method 200 may further include forming an insulating layer placed on the substrate and forming a via in the insulating layer. Exemplary techniques for forming the insulating layer and vias within the insulating layer are described in greater detail below. In this case, the germanium-tin layer is applied to the substrate within the via (e.g., without the use of the additional step of exposing the substrate to an etchant to selectively deposit the germanium-tin film) as described below. It can be formed selectively on the phase.

[42] 도 3은 본 개시의 추가적인 실시예들에 따른 다른 방법(300)을 도시한다. 방법(300)은 기상 반응기를 제공하는 단계(단계 302), 상기 기상 반응기의 반응 챔버 내에 기판을 제공하는 단계(단계 304), 및 저메인을 포함하는 하나 이상의 전구체들을 사용하여 상기 기판의 표면 상에 저마늄 주석을 포함하는 결정질 층을 형성하는 단계(단계 306)(를)포함, (로) 필수적으로 구성, 또는 구성된다. 방법 200과 유사하게, 방법(300)은 저마늄 주석을 포함하는 결정질 층을 형성하는 상기 단계 동안 또는 전에 에천트를 필요로 하지 않고 저마늄-주석 층들을 (예를 들어 선택적으로) 형성하기 위하여 사용될 수 있다.[42] Figure 3 shows another method 300 according to additional embodiments of the present disclosure. Method 300 includes providing a vapor phase reactor (step 302), providing a substrate within a reaction chamber of the vapor phase reactor (step 304), and using one or more precursors comprising germaine on the surface of the substrate. Step 306 of forming a crystalline layer comprising, consisting essentially of, or consisting of germanium tin. Similar to method 200, method 300 provides (e.g., selectively) forms germanium-tin layers without requiring an etchant during or prior to forming a crystalline layer comprising germanium tin. can be used

[43] 단계 302 동안, 저마늄 주석을 포함하는 결정질 층을 성장시키기 적합한 반응기가 제공된다. 상기 반응기는 수평-흐름 에피택시얼 CVD 반응기와 같이 본원에 기술된 임의의 반응기를 포함할 수 있다.[43] During step 302, a reactor suitable for growing a crystalline layer comprising germanium tin is provided. The reactor may include any reactor described herein, such as a horizontal-flow epitaxial CVD reactor.

[44] 단계 304 동안, 반응기의 반응 챔버 내에 기판이 제공된다. 단계 304는 방법(200)의 단계 208과 동일하거나 유사할 수 있다.[44] During step 304, a substrate is provided within the reaction chamber of the reactor. Step 304 may be the same or similar to step 208 of method 200.

[45] 단계 308에서, 저마늄 주석을 포함하는 결정질 층이 형성된다. 본 개시의 예시적인 실시예들의 다양한 양상들에 따라, 저마늄 주석을 포함하는 층을 형성하는 상기 단계는 약 0.001 내지 약 0.1, 약 0.005 내지 약 0.05, 약 0.1 미만, 또는 약 0.05 미만의 저메인에 대한 주석 전구체의 부피 비율을 갖는 주석 전구체 및 저메인의 혼합물을 제공하는 것을 포함한다. 다른 양상들에 따르면, 저마늄 주석을 포함하는 결정질 층을 형성하는 상기 단계 동안 반응 챔버 온도는 약 200℃ 내지 약 500℃, 약 250℃ 내지 약 450℃, 또는 약 300℃ 내지 약 420℃의 범위이다. 그리고, 또 다른 양상들에 따르면, 저마늄 주석을 포함하는 층을 형성하는 상기 단계 동안 반응 챔버 압력은 약 300Torr 내지 약 850Torr, 약 400Torr 내지 약 800Torr, 약 500Torr 내지 약 760Torr, 주위의 대기압±약 20Torr, 주위의 대기압±약 10Torr, 또는 주위의 대기압±약 5Torr 범위이다.[45] In step 308, a crystalline layer comprising germanium tin is formed. In accordance with various aspects of exemplary embodiments of the present disclosure, the step of forming a layer comprising tin germanium includes a germanium content of about 0.001 to about 0.1, about 0.005 to about 0.05, less than about 0.1, or less than about 0.05. and providing a mixture of tin precursor and germane having a volume ratio of tin precursor to: According to other aspects, the reaction chamber temperature during the step of forming the crystalline layer comprising germanium tin ranges from about 200°C to about 500°C, from about 250°C to about 450°C, or from about 300°C to about 420°C. am. And, according to still other aspects, the reaction chamber pressure during the step of forming the layer comprising tin germanium is from about 300 Torr to about 850 Torr, about 400 Torr to about 800 Torr, about 500 Torr to about 760 Torr, ambient atmospheric pressure ± about 20 Torr. , ambient atmospheric pressure ± about 10 Torr, or ambient atmospheric pressure ± about 5 Torr.

[46] 단계 306은 실리콘 저마늄 주석을 포함하는 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, 실리콘 전구체가 상기 반응 챔버로 제공된다. 예시적인 실리콘 소스 전구체들은 디실레인, 트리실레인, 테트라실레인, 네오펜타실레인, 및 더 높은 차수의 실레인 화합물들을 포함한다. 부가적으로 또는 대체적으로 단계 306는 탄소를 포함하는 저마늄 주석 층을 형성하는 단계를 포함한다. 예시적인 탄소 전구체들은 H3SiCH3, (H3Si)4C, CH4, H3GeCH3, 및 (H3Ge)2CH2 중 하나 이상을 포함한다.[46] Step 306 may include forming a layer comprising silicon germanium tin. In this case, a silicon precursor is provided to the reaction chamber. Exemplary silicon source precursors include disilane, trisilane, tetrasilane, neopentasilane, and higher order silane compounds. Additionally or alternatively, step 306 includes forming a germanium tin layer comprising carbon. Exemplary carbon precursors include one or more of H 3 SiCH 3 , (H 3 Si) 4 C, CH 4 , H 3 GeCH 3 , and (H 3 Ge) 2 CH 2 .

[47] 방법(300)은 또한 기판 상에 놓이는 절연층을 형성하는 단계(단계 308) 및 상기 절연층 내에 비아를 형성하는 단계(단계 310)를 포함할 수 있다. 단계 308 동안, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물과 같은 임의의 적합한 절연층이 상기 기판 상에 퇴적될 수 있다. 이후, 단계 310 동안, 하나 이상의 비아들이 상기 절연층 내에 형성될 수 있다. 반응성 이온 식각(reactive ion etching) 또는 다른 적합한 기술이 하나 이상의 비아를 형성하기 위하여 사용될 수 있다.[47] Method 300 may also include forming an insulating layer overlying a substrate (step 308) and forming a via within the insulating layer (step 310). During step 308, any suitable insulating layer, such as silicon oxide or silicon nitride, may be deposited on the substrate. Then, during step 310, one or more vias may be formed in the insulating layer. Reactive ion etching or other suitable techniques may be used to form one or more vias.

[48] 단계 308 및 단계 310이 수행되는 경우, 단계 306 동안 형성되는 상기 결정질 층은 상기 비아 내에 선택적으로 형성될 수 있다. 위에 언급한 바와 같이, 저메인 전구체는 수소와 같은 다양한 운반 가스들을 사용할 때 및 상기 층이 p형 도펀트들과 같이 하나 이상의 도펀트들을 포함할 때 상대적으로 선택적이므로 이점이 있다. 위에 언급한 바와 같이, 방법(300)은 에천트의 사용을 필요로 하지 않으면서 저마늄-주석 막들을 선택적으로 퇴적하기 위해 사용될 수 있다.[48] When steps 308 and 310 are performed, the crystalline layer formed during step 306 may be selectively formed within the via. As mentioned above, the germane precursor is advantageous because it is relatively selective when using various carrier gases such as hydrogen and when the layer contains one or more dopants such as p-type dopants. As mentioned above, method 300 can be used to selectively deposit germanium-tin films without requiring the use of an etchant.

[49] 방법(200) 또는 방법(300)을 사용하여 (예를 들어 단계 212 또는 단계 306 동안) 형성된 층들은 예를 들어 1at% 초과, 2at%초과, 또는 5at% 초과, 또는 약 0at% 내지 약 15at% 주석, 약 2at% 내지 약 15at% 주석, 약 0.2at% 내지 약 5at% 주석, 또는 약 0.2at% 내지 약 15at% 주석을 포함할 수 있다. 상기 저마늄 주석 결정질 층이 실리콘을 포함하는 경우, 상기 층은 0at% 초과 실리콘, 약 1at% 초과 실리콘, 또는 약 1at% 실리콘 내지 약 20at% 실리콘, 약 2at% 내지 약 16at% 실리콘, 또는 약 4at% 실리콘 내지 약 12at% 실리콘을 포함할 수 있다. 상기 막이 탄소를 포함하는 경우, 상기 막들은 추가적인 주석을 포함할 수 있다. 탄소를 포함하는 예시적인 저마늄 주석 막들은 약 0.2 내지 약 20at% 주석, 약 0 내지 약 20at% 실리콘, 및 약 0 내지 약 10at% 탄소를 포함할 수 있다.[49] Layers formed using method 200 or method 300 (e.g., during step 212 or step 306) may have, for example, greater than 1 at%, greater than 2 at%, or greater than 5 at%, or from about 0 at%. It may include about 15 at% tin, about 2 at% to about 15 at% tin, about 0.2 at% to about 5 at% tin, or about 0.2 at% to about 15 at% tin. When the germanium tin crystalline layer includes silicon, the layer has greater than 0 at% silicon, greater than about 1 at% silicon, or about 1 at% silicon to about 20 at% silicon, about 2 at% to about 16 at% silicon, or about 4 at% silicon. % silicon to about 12 at % silicon. If the films contain carbon, they may contain additional tin. Exemplary germanium tin films comprising carbon may include about 0.2 to about 20 at% tin, about 0 to about 20 at% silicon, and about 0 to about 10 at% carbon.

[50] 도 4는 방법(200) 또는 방법(300)과 같은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 형성된 구조(400)의 투과 전자 현미경 이미지를 도시한다. 구조(400)는 실리콘 기판(402), 기판(402) 상에 놓인 저마늄 버퍼층(404), 및 저메인을 전구체로 사용하여 형성된 저마늄-주석 층(406)을 포함한다. 도시된 예에서, 층(406)은 약 8at% 주석을 포함한다. 도시된 구조에서 어떠한 스레딩 결함들(threading defects)도 관찰되지 않았다.[50] Figure 4 shows a transmission electron microscope image of a structure 400 formed according to various embodiments of the invention, such as method 200 or method 300. Structure 400 includes a silicon substrate 402, a germanium buffer layer 404 overlying substrate 402, and a germanium-tin layer 406 formed using germanium as a precursor. In the example shown, layer 406 includes approximately 8 at% tin. No threading defects were observed in the structure shown.

[51] 도 5는 구조(400)와 같은 구조의 라킹 스캔을 도시한다. 상기 스캔은 상기 저마늄 주석 층, 상기 저마늄 층, 및 상기 실리콘 기판과 연관된 불연속적인 피크들을 도시한다. 도시된 바와 같이, 저마늄-주석 피크는 펜델로성 프린지(Pendellosung fringe)들과 관련되며, 이는 상기 저마늄-주석 층에서 고도의 결정성을 나타낸다.[51] Figure 5 shows a rocking scan of a structure such as structure 400. The scan shows discrete peaks associated with the germanium tin layer, the germanium layer, and the silicon substrate. As shown, the germanium-tin peak is associated with Pendellosung fringes, indicating a high degree of crystallinity in the germanium-tin layer.

[52] 이제 도 6을 참조하면, 본 개시의 추가적인 예시적인 실시예들에 따른 구조(600)가 도시된다. 구조(600)는 기판(602), 절연층(604), 절연층(604) 내에 형성된 비아(606), 저마늄 층(608) (예를 들어 기판(602) 상에 놓이도록 에피택시얼 성장된), 및 저마늄-주석 층(610) (예를 들어 층 (608) 상에 놓이도록 에피택시얼 성장된)을 포함한다. 층(608) 및/또는 층(610)은 (예를 들어 방법(200) 또는 방법(300)을 사용하여) 비아(606) 내에 선택적으로 형성될 수 있다.[52] Referring now to Figure 6, a structure 600 is shown in accordance with additional example embodiments of the present disclosure. Structure 600 includes a substrate 602, an insulating layer 604, a via 606 formed within the insulating layer 604, and a germanium layer 608 (e.g., epitaxially grown to lie on the substrate 602). ), and a germanium-tin layer 610 (e.g., epitaxially grown to overlie layer 608). Layer 608 and/or layer 610 may optionally be formed within via 606 (e.g., using method 200 or method 300).

[53] 도 7은 본 개시의 추가적인 실시예들에 따른 또 다른 구조(700)를 도시한다. 구조(700)는 기판(702), 제1 층(예를 들어, 저마늄-실리콘-주석 층, 저마늄-실리콘-탄소-주석 층, 저마늄 주석 층, 저마늄-실리콘 층, 또는 저마늄 층 중 하나 이상)(704), 저마늄-주석 층(706), 및 제2 층(예를 들어 저마늄-실리콘-주석 층, 저마늄-실리콘-탄소-주석 층, 저마늄 주석 층, 저마늄-실리콘 층, 또는 저마늄 층 중 하나 이상)(708)을 포함한다. 도시된 예에서, 저마늄-주석 층(706)이 제1 층(704) 및 제2 층(708) 사이에 있다; 층(704) 및 층(708)은 (동일한 또는 상이한 조성들로)동일한 물질 또는 상이한 물질들을 포함할 수 있다. 아래 표 1은 층(704) 및 층(708) 물질들의 예시적인 조합들을 나타낸다.[53] Figure 7 shows another structure 700 according to additional embodiments of the present disclosure. Structure 700 includes a substrate 702, a first layer (e.g., a germanium-silicon-tin layer, a germanium-silicon-carbon-tin layer, a germanium tin layer, a germanium-silicon layer, or a germanium tin layer). one or more of the layers) 704, a germanium-tin layer 706, and a second layer (e.g., a germanium-silicon-tin layer, a germanium-silicon-carbon-tin layer, a germanium tin layer, a germanium tin layer, one or more of a nium-silicon layer, or a germanium layer) 708. In the example shown, a germanium-tin layer 706 is between the first layer 704 and the second layer 708; Layer 704 and layer 708 may include the same material or different materials (with the same or different compositions). Table 1 below shows example combinations of layer 704 and layer 708 materials.

yes 층(704)Floor (704) 층(708)Floor(708) 1One GeSiCSnGeSiCSn GeSiCSnGeSiCSn 22 GeSnx GeSn x GeSny (x≠y)GeSn y (x≠y) 33 GeSix GeSi x GeSiy (x≠y)GeSi y (x≠y) 44 GeGe GeGe

[54] 층들(704-708)은 본원에 기술된 방법들에 따라 형성될 수 있다. 또한, 도시되지 않았으나, 도 6을 참조하여 위에서 기술된 바와 같이, 하나 이상의 층들 (704-708)이 절연 물질의 비아 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 층(704)은 GeSnx를 포함할 수 있고 제2 층(708)은 GeSny를 포함할 수 있으며, x와 y는 동일하지 않다.[54] Layers 704-708 may be formed according to methods described herein. Additionally, although not shown, one or more layers 704-708 may be formed within the via of the insulating material, as described above with reference to FIG. 6. For example, first layer 704 may include GeSn x and second layer 708 may include GeSn y , where x and y are not the same.

[55] 본원에 설명된 구성들 및/또는 접근방법들은 본질적으로 예시적인 것이며, 상기 특정한 실시예들 또는 실험예들은 제한적인 의미로 여겨지지 말아야 한다는 것이 이해되어야 할 것이다. 본원에 설명된 특정한 루틴들 또는 방법들은 임의의 수의 공정 전략들 중 하나 또는 그 이상을 나타낼 수 있다. 따라서, 도시된 다양한 행위들은 도시된 순서에 따라 수행되거나, 다른 순서들에 따라 수행되거나, 동시에 수행되거나, 또는 몇몇의 경우들에는 생략될 수 있다.[55] It should be understood that the configurations and/or approaches described herein are illustrative in nature, and the specific embodiments or examples should not be taken in a limiting sense. Particular routines or methods described herein may represent one or more of any number of processing strategies. Accordingly, the various acts shown may be performed according to the order shown, according to different orders, performed simultaneously, or in some cases may be omitted.

[56] 본 개시의 주제는 본원에 개시된 다양한 공정들, 시스템들, 및 구성들의 모든 신규하고 비자명한 조합(combination)들 및 하위조합(subcombination)들 및 다른 특징들, 기능들, 행위들, 및/또는 속성들뿐만 아니라, 이들의 임의의 및 모든 균등물들을 포함한다.[56] The subject matter of the present disclosure is to include all novel and non-obvious combinations and subcombinations and other features, functions, acts, and other features, functions, and acts of the various processes, systems, and configurations disclosed herein. and/or attributes, as well as any and all equivalents thereof.

Claims (20)

기상 반응기를 제공하는 단계;
상기 기상 반응기와 연결된 저메인(germane) 소스를 제공하는 단계;
상기 기상 반응기와 연결된 주석 전구체 소스를 제공하는 단계;
상기 기상 반응기의 반응 챔버 내에 기판을 제공하는 단계;
상기 반응 챔버로 저메인 및 주석 전구체를 제공하고, 상기 저메인에 대한 상기 주석 전구체의 비율은 0.1 미만인 단계;
상기 기상 반응기에 (H3Si)4C, CH4, H3GeCH3, 및 (H3Ge)2CH2 로 구성되는 군으로부터 선택된 탄소 전구체를 제공하는 단계; 및
300Torr 내지 850Torr의 압력에서 반응 챔버 내 상기 기판의 표면 상에 결정질 저마늄 주석 층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 저마늄 주석 층은 탄소를 포함하는 것을 특징으로 하는 결정질 저마늄-주석 층을 형성하는 방법.
providing a gas phase reactor;
providing a germane source connected to the gas phase reactor;
providing a tin precursor source connected to the gas phase reactor;
providing a substrate within a reaction chamber of the gas phase reactor;
providing germane and tin precursors to the reaction chamber, wherein the ratio of the tin precursor to germane is less than 0.1;
Providing a carbon precursor selected from the group consisting of (H 3 Si) 4 C, CH 4 , H 3 GeCH 3 , and (H 3 Ge) 2 CH 2 to the gas phase reactor; and
forming a crystalline germanium tin layer on the surface of the substrate in a reaction chamber at a pressure of 300 Torr to 850 Torr,
A method of forming a crystalline germanium-tin layer, wherein the germanium tin layer includes carbon.
제1 항에 있어서,
상기 결정질 저마늄 주석 층은 실리콘을 포함하고,
상기 방법은 실리콘 소스 전구체를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결정질 저마늄-주석 층을 형성하는 방법.
According to claim 1,
wherein the crystalline germanium tin layer includes silicon,
A method of forming a crystalline germanium-tin layer, wherein the method further comprises providing a silicon source precursor.
제2 항에 있어서,
실리콘 소스 전구체를 제공하는 상기 단계는 디실레인(disilane), 트리실레인(trisilane), 테트라실레인(tetrasilane), 및 네오펜타실레인(neopentasilane)으로 구성된 군에서 선택된 전구체를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 결정질 저마늄-주석 층을 형성하는 방법.
According to clause 2,
The step of providing a silicon source precursor includes providing a precursor selected from the group consisting of disilane, trisilane, tetrasilane, and neopentasilane. A method of forming a crystalline germanium-tin layer, characterized in that:
제1 항에 있어서,
상기 기판의 표면 상에 결정질 저마늄 주석 층을 성장시키는 상기 단계 동안 상기 반응 챔버의 동작 압력은 400Torr 내지 800Torr인 것을 특징으로 하는 결정질 저마늄-주석 층을 형성하는 방법.
According to claim 1,
A method of forming a crystalline germanium-tin layer, wherein the operating pressure of the reaction chamber during the step of growing the crystalline germanium-tin layer on the surface of the substrate is 400 Torr to 800 Torr.
제1 항에 있어서,
상기 기판의 표면 상에 결정질 저마늄 주석 층을 성장시키는 상기 단계 동안 상기 반응 챔버의 동작 압력은 500Torr 내지 760Torr인 것을 특징으로 하는 결정질 저마늄-주석 층을 형성하는 방법.
According to claim 1,
A method of forming a crystalline germanium-tin layer, wherein the operating pressure of the reaction chamber during the step of growing the crystalline germanium-tin layer on the surface of the substrate is 500 Torr to 760 Torr.
제1 항에 있어서,
상기 기판의 표면 상에 결정질 저마늄 주석 층을 성장시키는 상기 단계 동안 상기 반응 챔버의 동작 압력은 주위의 대기압± 20Torr인 것을 특징으로 하는 결정질 저마늄-주석 층을 형성하는 방법.
According to claim 1,
A method of forming a crystalline germanium-tin layer, wherein the operating pressure of the reaction chamber during the step of growing the crystalline germanium-tin layer on the surface of the substrate is ambient atmospheric pressure ± 20 Torr.
제1 항에 있어서,
상기 저메인에 대한 상기 주석 전구체의 비율은 0.001 내지 0.1인 것을 특징으로 하는 결정질 저마늄-주석 층을 형성하는 방법.
According to claim 1,
A method of forming a crystalline germanium-tin layer, characterized in that the ratio of the tin precursor to the germanium is 0.001 to 0.1.
제1 항에 있어서,
상기 기판의 표면 상에 결정질 저마늄 주석 층을 성장시키는 상기 단계 동안 상기 반응 챔버 내에서 동작 온도는 200℃ 내지 500℃인 것을 특징으로 하는 결정질 저마늄-주석 층을 형성하는 방법.
According to claim 1,
A method of forming a crystalline germanium-tin layer, characterized in that the operating temperature in the reaction chamber during the step of growing the crystalline germanium-tin layer on the surface of the substrate is 200° C. to 500° C.
제1 항에 있어서,
상기 기판의 표면 상에 결정질 저마늄 주석 층을 성장시키는 상기 단계 동안 상기 반응 챔버 내에서 동작 온도는 250℃ 내지 450℃인 것을 특징으로 하는 결정질 저마늄-주석 층을 형성하는 방법.
According to claim 1,
A method of forming a crystalline germanium-tin layer, characterized in that the operating temperature in the reaction chamber during the step of growing the crystalline germanium-tin layer on the surface of the substrate is 250° C. to 450° C.
제1 항에 있어서,
상기 주석 전구체 소스를 제공하는 단계는 SnCl4, SnD4, 및 메틸(methyl) 및 할라이드(halide) 치환된 주석 화합물로 구성된 군에서 선택된 주석 소스를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 결정질 저마늄-주석 층을 형성하는 방법.
According to claim 1,
The step of providing the tin precursor source includes providing a tin source selected from the group consisting of SnCl 4 , SnD 4 , and methyl and halide substituted tin compounds. -How to form a tin layer.
제1 항에 있어서,
상기 기판의 표면 상에 결정질 저마늄 주석 층을 성장시키는 상기 단계는 0.2at%(원자%) 내지 20at% 주석을 포함하는 결정질 층을 성장시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 결정질 저마늄-주석 층을 형성하는 방법.
According to claim 1,
said step of growing a crystalline germanium tin layer on the surface of said substrate comprising growing a crystalline layer comprising between 0.2 at% (atomic percent) and 20 at% tin. How to form .
제1 항에 있어서,
상기 탄소 전구체는 CH4, H3GeCH3, 및 (H3Ge)2CH2 중 하나 또는 그 이상으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 결정질 저마늄-주석 층을 형성하는 방법.
According to claim 1,
A method of forming a crystalline germanium-tin layer, wherein the carbon precursor is selected from one or more of CH 4 , H 3 GeCH 3 , and (H 3 Ge) 2 CH 2 .
기상 반응기를 제공하는 단계;
상기 기상 반응기의 반응 챔버에 기판을 제공하는 단계; 및
저메인 및 탄소 전구체를 포함하는 하나 이상의 전구체들을 사용하여 상기 기판의 표면 상에 저마늄 주석 및 탄소를 포함하는 결정질 층을 형성하고, 상기 반응 챔버 내 압력은 300Torr 내지 850Torr인 단계를 포함하고,
상기 탄소 전구체는 (H3Si)4C, CH4, H3GeCH3, 및 (H3Ge)2CH2 로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 저마늄-주석 층을 포함하는 구조를 형성하는 방법.
providing a gas phase reactor;
providing a substrate to a reaction chamber of the gas phase reactor; and
forming a crystalline layer comprising germanium tin and carbon on the surface of the substrate using one or more precursors comprising germanium and carbon precursors, wherein the pressure in the reaction chamber is from 300 Torr to 850 Torr,
The carbon precursor has a structure including a germanium-tin layer, characterized in that it is selected from the group consisting of (H 3 Si) 4 C, CH 4 , H 3 GeCH 3 , and (H 3 Ge) 2 CH 2 How to form.
제13 항에 있어서,
상기 기판은 실리콘 상에 놓인 저마늄을 포함하는 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 저마늄-주석 층을 포함하는 구조를 형성하는 방법.
According to claim 13,
A method of forming a structure comprising a germanium-tin layer, wherein the substrate comprises a layer comprising germanium overlying silicon.
제13 항에 있어서,
상기 저마늄-주석 층은 0.2at% 주석 내지 20at% 주석을 포함하는 것을 특징으로 하는 저마늄-주석 층을 포함하는 구조를 형성하는 방법.
According to claim 13,
A method of forming a structure comprising a germanium-tin layer, wherein the germanium-tin layer contains 0.2 at% tin to 20 at% tin.
제13 항에 있어서,
상기 형성 단계는 상기 기판을 에천트에 노출시키는 단계를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 저마늄-주석 층을 포함하는 구조를 형성하는 방법.
According to claim 13,
A method of forming a structure comprising a germanium-tin layer, wherein the forming step does not include exposing the substrate to an etchant.
제13 항에 있어서,
상기 기판은 실리콘 상에 놓인 저마늄 실리콘 주석을 포함하는 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 저마늄-주석 층을 포함하는 구조를 형성하는 방법.
According to claim 13,
A method of forming a structure comprising a germanium-tin layer, wherein the substrate comprises a layer comprising germanium silicon tin deposited on silicon.
제13 항에 있어서,
상기 기판 위에 놓이는 절연층을 형성 하는 단계;
상기 절연층 내에 비아를 형성하는 단계; 및
상기 비아 내에 저마늄 주석 및 탄소를 포함하는 상기 결정질 층을 선택적으로 형성하는 단계를 더 포함하고,
저마늄 주석 및 탄소를 포함하는 상기 결정질 층은 실리콘, 10 at%까지의 탄소, 및 0.2 내지 20 at%의 주석을 포함하는 것을 특징으로 하는 저마늄-주석 층을 포함하는 구조를 형성하는 방법.
According to claim 13,
forming an insulating layer placed on the substrate;
forming a via in the insulating layer; and
further comprising selectively forming the crystalline layer comprising germanium tin and carbon within the via,
A method of forming a structure comprising a germanium-tin layer, wherein the crystalline layer comprising germanium tin and carbon comprises silicon, up to 10 at% carbon, and 0.2 to 20 at% tin.
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A. Jamshidi et al., "Growth of GeSnSiC layers for photonic applications", Surface & Coating Tech., Vol.230, pp.106-110(2013.06.25.) 1부.*

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