KR20210141384A - 다중 전구체를 사용하여 실리콘 게르마늄 균일도를 제어하기 위한 방법 - Google Patents

다중 전구체를 사용하여 실리콘 게르마늄 균일도를 제어하기 위한 방법 Download PDF

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KR20210141384A
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아미르 카바프발라
피터 웨스트롬
조 마르게티스
씬 선
칼레브 미스킨
옌 린 로우
얀푸 루
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에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이.
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Abstract

기판 표면에 실리콘 게르마늄 층을 형성하는 방법 및 실리콘 게르마늄 층을 형성하기 위한 시스템이 개시된다. 본 개시서의 예들은 필름 (예를 들어, 두께 및/또는 조성) 균일성의 더 큰 제어가 실현될 수 있도록, 기생 기체-상 및 표면 반응을 제어 및/또는 촉진하기 위해 다수의 성장 전구체들을 제공하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

Description

다중 전구체를 사용한 실리콘 게르마늄 균일성 제어 방법 {Methods for silicon germanium uniformity control using multiple precursors}
본 개시는, 일반적으로 기상 반응기 시스템과 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는, 실리콘 게르마늄 층을 형성하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
화학 기상 증착(CVD)과 같은 기상 반응기는 기판 표면 상에 재료를 증착하는 것을 포함하여 다양한 응용에 사용될 수 있다. 예를 들어, 기상 반응기는 반도체 소자, 평면 패널 디스플레이 장치, 광전지 소자, 마이크로전자기계시스템(MEMS) 등을 형성하기 위해 기판 상에 층을 증착하기 위해 사용될 수 있다.
예로서, 이러한 반응기는 기판의 표면 상에 실리콘 게르마늄 층을 형성하는 데 사용될 수 있다. 실리콘 게르마늄 층은 다양한 응용에 사용될 수 있고, 3차원 장치의 형성, 예컨대 게이트-올-어라운드 장치 및/또는 금속 산화물 반도체(MOS) 장치, 및 특히 상보성 MOS(CMOS) 장치에서 채널, 소스 및/또는 드레인 영역을 포함한다.
전형적인 기상 반응기 시스템은 반응기를 포함하고, 이는 반응 챔버, 반응 챔버에 유동적으로 결합된 전구체 가스 공급원, 반응 챔버에 유체 결합된 캐리어 및/또는 퍼지 가스 공급원, 가스(예, 전구체 및/또는 캐리어/퍼지 가스(들))를 반응 챔버로 전달하는 가스 전달 시스템, 및 반응 챔버에 유체 결합된 배기 공급원을 포함한다.
일반적으로, 기판 표면에 균일한 막 특성(예, 막 두께 및 막 조성)을 갖고/갖거나 막 특성의 임의의 원하는 변화에 대한 제어를 갖는 것이 바람직하다. 기판 표면 상에 형성된 특징부의 크기가 감소함에 따라, 막 두께, 조성, 및 비저항과 같은 막 특성을 제어하는 것이 점점 중요해진다. 예를 들어, 실리콘 게르마늄 층의 경우에, 기판의 표면에 걸친 층 두께뿐만 아니라, 층 내의 실리콘 및 게르마늄 농도를 제어하는 것이 종종 바람직하다. 그러나, 많은 공정에서, 막의 두께 및/또는 조성은 기판의 표면에 걸쳐, 특히 기판의 에지에서 바람직하지 않게 변할 수 있다. 따라서, 기판의 표면 상에 실리콘 게르마늄 층을 형성하기 위한 개선된 방법 및 시스템이 요구된다.
이 부분에서 진술된 문제점 및 해결책에 대한 임의의 논의를 포함하여 모든 논의는 단지 본 개시에 대한 맥락을 제공하는 목적으로 본 개시에 포함되었고, 그 논의의 일부 또는 전부가 본 발명이 이루어진 당시에 알려졌거나 달리 종래 기술을 구성하고 있음을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 된다.
본 발명의 내용은 선정된 개념을 단순화된 형태로 소개하기 위해 제공된다. 이들 개념은 하기의 본 발명의 예시적 실시예의 상세한 설명에 더 상세하게 기재되어 있다. 본 발명의 내용은 청구된 요지의 주된 특징 또는 본질적인 특징을 필수적으로 구분하려는 의도가 아니며 청구된 요지의 범주를 제한하기 위해 사용하려는 의도 또한 아니다.
본 개시의 다양한 구현예는 기판의 표면 상에 실리콘 게르마늄 층을 형성하는 방법에 관한 것이다. 본 개시의 다양한 구현예가 실리콘 게르마늄 층을 형성하는 종래의 방법의 단점을 해결하는 방법이 아래에서 보다 상세히 논의되지만, 일반적으로, 본 개시의 다양한 구현예는 상기 방법을 사용하여 형성된 실리콘 게르마늄 막에 개선된 실리콘 게르마늄 층 조성 및/또는 두께 균일성을 제공하기 위해, 반응 챔버에 다중 실리콘 전구체를 제공한다.
본 개시의 구현예에 따라, 기판의 표면 상에 실리콘 게르마늄 층을 형성하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은, 반응 챔버 내에 기판을 제공하는 단계, 제1 실리콘 전구체를 상기 반응 챔버에 제공하는 단계, 제2 실리콘 전구체를 상기 반응 챔버에 제공하는 단계, 및 게르마늄 전구체를 반응 챔버에 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 전술한 방법 단계 중 어느 하나 이전에, 예비 코팅 층은 반응 챔버 내의 표면(들)(예, 반응 챔버 내벽, 서셉터, 열전대 링, 게터 플레이트, 또는 반응 챔버 내의 임의의 다른 표면) 상에 배치될 수 있다. 예비 코팅 층은, 주요 증착 공정 또는 생성된 실리콘 게르마늄 층을 위한 전구체 중 하나 이상에 포함된 물질 또는 화합물을 포함할 수 있다. 따라서, 예비 코팅 층은 실리콘 및/또는 게르마늄을 포함할 수 있다. 상기 제1 실리콘 전구체를 상기 반응 챔버에 제공하는 단계, 상기 제2 실리콘 전구체를 상기 반응 챔버에 제공하는 단계, 및 상기 게르마늄 전구체를 상기 반응 챔버에 제공하는 단계는 중첩될 수 있어서, 상기 제1 실리콘 전구체를 상기 반응 챔버에 제공하는 단계, 상기 제2 실리콘 전구체를 상기 반응 챔버에 제공하는 단계, 및 상기 게르마늄 전구체를 상기 반응 챔버에 제공하는 단계의 모든 세 단계가 일정 시간 동안에 일어나도록 한다. 이들 구현 예시에 따라, 제1 실리콘 전구체는 할로겐화 실리콘 전구체를 포함한다. 추가 예시에 따라, 제2 실리콘 전구체는 할로겐화 실리콘 전구체를 포함한다.
본 개시의 추가 예시에 따라, 실리콘 게르마늄 층을 포함하는 구조체가 제공된다. 실리콘 게르마늄 층은 본원에 개시된 방법에 따라 형성될 수 있다.
본 개시의 추가 예시에 따라, 실리콘 게르마늄 층을 포함하는 소자가 제공된다. 소자는, 본원에 설명된 바와 같은 구조체를 사용하여 형성될 수 있다. 실리콘 게르마늄 층은 본원에 개시된 방법에 따라 형성될 수 있다.
본 개시의 적어도 하나의 추가 구현예에 따라, 시스템이 제공된다. 시스템은 하나 이상의 반응 챔버, 제1 실리콘 전구체 공급원, 제2 실리콘 전구체 공급원, 게르마늄 전구체 공급원, 배기 공급원, 및 제어기를 포함할 수 있다. 이들 구현 예시에 따라, 제어기는, 증착 공정을 사용하여 기판의 표면 위에 놓이는 실리콘 게르마늄을 포함한 층을 형성하기 위해, 하나 이상의 반응 챔버 중 적어도 하나 안으로의 제1 실리콘 전구체, 제2 실리콘 전구체, 및 게르마늄 전구체의 가스 흐름을 제어하도록 구성된다. 예시적인 시스템은 본원에 개시된 바와 같은 방법을 수행하고/수행하거나 본원에 개시된 바와 같은 구조체를 형성하는 데 사용될 수 있다.
본 개시는 개시된 임의의 특정 구현예(들)에 제한되지 않으며, 이들 및 다른 구현예는 첨부된 도면을 참조하는 특정 구현예의 다음의 상세한 설명으로부터 당업자에게 쉽게 분명해질 것이다.
본 개시의 예시적인 실시예에 대한 더 완전한 이해는 다음의 예시적인 도면과 관련하여 고려될 때, 발명의 상세한 설명 및 청구 범위를 참조함으로써 도출될 수 있다.
도 1은 본 개시의 적어도 하나의 예시적 구현예에 따른 방법을 나타낸다.
도 2는 본 개시의 적어도 하나의 예시적 구현예에 따른 시스템을 나타낸다.
도 3은 본 개시의 적어도 하나의 예시적 구현예에 따라 사용하기 위한 가스 주입 시스템을 개략적으로 나타낸다.
도 4는 본 개시의 적어도 하나의 예시적 구현예에 따라 사용하기 위한 플랜지의 단면도를 나타낸다.
도 5는 본 개시의 적어도 하나의 예시적 구현예에 따른 구조체를 나타낸다.
도 6은, 본 개시의 적어도 하나의 구현예에 따른 방법을 사용하여 형성된 실리콘 게르마늄 층의 조성 프로파일을 나타낸다.
도 7a는, 본 개시의 적어도 하나의 구현예에 따른 방법을 사용하여 형성된 실리콘 게르마늄 층의 두께 프로파일을 나타낸다.
도 7b는, 본 개시의 적어도 하나의 구현예에 따른 방법을 사용하여 형성된 실리콘 게르마늄 층의 조성 프로파일을 나타낸다.
도 8a는, 본 개시의 적어도 하나의 구현예에 따른 방법을 사용하여 형성된 실리콘 게르마늄 층의 두께 프로파일을 나타낸다.
도 8b는, 본 개시의 적어도 하나의 구현예에 따른 방법을 사용하여 형성된 실리콘 게르마늄 층의 조성 프로파일을 나타낸다.
도 9a는, 본 개시의 적어도 하나의 구현예에 따른 방법을 사용하여 형성된 실리콘 게르마늄 층의 두께 프로파일을 나타낸다.
도 9b는, 본 개시의 적어도 하나의 구현예에 따른 방법을 사용하여 형성된 실리콘 게르마늄 층의 조성 프로파일을 나타낸다.
도면의 요소는 간략하고 명료하게 도시되어 있으며, 반드시 축적대로 도시되지 않았음을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 개시의 예시적인 구현예의 이해의 개선을 돕기 위해 도면 중 일부 구성 요소의 치수는 다른 구성 요소에 비해 과장될 수 있다.
아래에 제공된 예시적인 구현예의 설명은 단지 예시적인 것이고, 예시의 목적으로만 의도된 것이며; 다음의 설명은 본 개시의 범주 또는 청구 범위를 한정하고자 함이 아니다. 또한, 특징부를 기술한 다수 구현예를 인용하는 것이 추가적인 특징부를 갖는 다른 구현예 또는 명시된 특징부의 다른 조합을 포함한 다른 구현예를 배제하고자 함이 아니다.
본 개시는 일반적으로, 기판 표면 상에 실리콘 게르마늄 층(즉, 막)을 형성하기에 적합한 방법 및 시스템, 그리고 이러한 층을 포함한 구조체 및 소자에 관한 것이다. 예시적인 방법 및 시스템은, 이러한 층을 형성하기 위한 전통적인 기술에 비해, 웨이퍼와 같은 기판의 에지 근처(예, 에지의 1 mm 이내)에서도, 층에 걸쳐 막 두께 및/또는 조성의 비교적 낮은 변동을 갖는 실리콘 게르마늄 층을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
본원에 설명된 예시를 사용하여, 기판의 표면 상에 (예를 들어, 두 성분 및/또는 추가 도핑된) 실리콘 게르마늄 층을 에피택셜 성장하거나 형성시키기 위해 사용될 수 있다. 본원에 설명된 예시적인 방법은, 비교적 높은 게르마늄 농도(예, 약 30% 초과, 약 20% 또는 약 10%)를 갖는 막을 형성하는 것 및/또는 실리콘 게르마늄 층의 게르마늄 농도의 변동이 바람직하게 낮은 응용 분야에서 특히 유용할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 전구체 및/또는 반응물은 화학 반응에 참여하는 하나 이상의 가스/증기를 지칭할 수 있거나, 이로부터 반응에 참여하는 기상 물질을 유도하는 것을 지칭할 수 있다. 화학 반응은 기상에서, 및/또는 기상과 기판 표면 사이에서, 및/또는 기판 표면 상의 종에서 일어날 수 있다.
본 개시에서, 용어 "가스"는 정상 온도 및 압력(NTP)에서 가스, 증기화된 고체 및/또는 증기화된 액체인 재료를 지칭할 수 있으며, 맥락에 따라 단일 가스 또는 가스 혼합물로 구성될 수 있다. 공정 가스 이외의 가스, 즉 가스 분배 어셈블리, 예컨대 다중 포트 주입 시스템 등을 통과하지 않고 유입되는 가스는, 예를 들어 반응 공간을 밀폐하기 위해 사용될 수 있고, 희귀 가스와 같은 밀폐 가스를 포함할 수 있다. 일부 경우에서, 용어 전구체는 다른 화합물을 생성하는 화학 반응에 참여하는 화합물을 지칭할 수 있다. 용어 불활성 가스는 화학 반응에 참여하지 않고/않거나 상당한 정도로 막의 일부가 되지 않는 가스를 지칭할 수 있다. 예시적인 불활성(예, 캐리어 또는 퍼지) 가스는 He, Ar, H2, N2, 및 이들의 임의의 조합을 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 기판은, 형성하기 위해 사용될 수 있는, 또는 그 위에 소자, 회로, 또는 막이 형성될 수 있는, 임의의 하부 재료 또는 재료들을 지칭할 수 있다. 기판은 실리콘(예, 단결정 실리콘), 게르마늄과 같은 다른 IV족 재료, 또는 II-VI족 또는 III-V족과 같은 다른 반도체 재료와 같은 벌크 재료를 포함할 수 있고, 벌크 재료 위에 놓이거나 그 아래에 놓인 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 또한, 기판은, 기판의 층 또는 표면의 적어도 일부 내에 또는 그 위에 형성된 다양한 특징부, 예컨대 오목부, 돌출부 등을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 에피탁시 층은 아래에 놓인 실질적으로 단결정질인 기판 또는 층 위의 실질적으로 단결정질인 층을 지칭할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 화학 기상 증착은 원하는 증착을 생성시키기 위해 기판의 표면 상에서 반응 및/또는 분해되는 하나 이상의 기상 전구체에 기판이 노출되는 임의의 공정을 지칭할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 막 및/또는 층은 본원에 개시된 방법에 의해 증착된 재료와 같이 임의의 연속적인 또는 비연속적인 구조체 및 재료를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 막 및/또는 층은 이차원 재료, 삼차원 재료, 나노입자 또는 심지어는 부분 또는 전체 분자층 또는 부분 또는 전체 원자층 또는 원자 및/또는 분자 클러스터를 포함할 수 있다. 막 또는 층은 핀홀을 갖는 재료 또는 층을 포함할 수 있고, 이는 적어도 부분적으로 연속적일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 구조체는 본원에 기술된 바와 같은 기판, 및/또는 본원에 기술된 방법에 따라 형성된 하나 이상의 층과 같이 기판 위에 놓인 하나 이상의 층을 포함한 기판을 지칭할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 실리콘 게르마늄 층은 실리콘 및 게르마늄을 포함한 층을 지칭할 수 있다. 일부 경우에, 층은 본질적으로 실리콘 및 게르마늄으로 이루어질 수 있다. 일부 경우에, 실리콘 게르마늄 층은 p형 도펀트 및/또는 n형 도펀트와 같은 추가 도펀트를 포함할 수 있다. 본 개시의 다양한 예시에 따라, 실리콘 게르마늄 층의 조성은 Si1-xGex로서 표현될 수 있고, 여기서 1 ≥ x ≥ 0, 또는 0.8 ≥ x ≥ 0.1, 또는 0.6 ≥ x ≥ 0.2, 또는 본원에 설명된 바와 같은 조성을 갖는 실리콘 및 게르마늄을 포함하는 재료일 수 있다.
또한, 본 개시에서, 변수의 임의의 두 수치가 상기 변수의 실행 가능한 범위를 구성할 수 있고, 표시된 임의의 범위는 끝점을 포함하거나 배제할 수 있다. 추가적으로, 지시된 변수의 임의의 값은 ("약"으로 표시되는지의 여부에 관계없이) 정확한 값 또는 대략적인 값을 지칭할 수 있고 등가를 포함할 수 있으며, 평균, 중간, 대표, 다수 등을 지칭할 수 있다. 또한, 본 개시에서, 용어 "포함한", "의해 구성되는", 및 "갖는"은 일부 구현예에서 "통상적으로 또는 대략적으로 포함하는", "포함하는", "본질적으로 이루어지는", 또는 "이루어지는"을 독립적으로 지칭한다. 본 개시에서, 임의의 정의된 의미는 일부 구현예에서 반드시 보통의 그리고 관습적인 의미를 배제하는 것은 아니다.
이제 도면으로 돌아가면, 도 1은 본 개시의 예시에 따른 방법(100)을 나타낸다. 방법(100)은, 반응 챔버 내에 기판을 제공하는 단계(102), 제1 실리콘 전구체를 반응 챔버에 제공하는 단계(104), 제2 실리콘 전구체를 반응 챔버에 제공하는 단계(106), 게르마늄 전구체를 반응 챔버에 제공하는 단계(108), 및 실리콘 게르마늄 층을 형성하는 단계(110)를 포함한다. 다양한 구현예에서, 방법(100)은 반응 챔버를 예비 코팅하는 단계(101)를 추가로 포함할 수 있다. 본원에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 예비 코팅은 반응 챔버에 도포될 수 있어서, 반응 챔버 내의 임의의 또는 모든 표면(및 서셉터(216), 열전대 링(217), 및/또는 게터 플레이트(219))와 같은 반응 챔버 내의 임의의 구성 요소의 표면)이 그 위에 배치된 예비 코팅을 수용하도록 한다. 예비 코팅은, 기판이 반응 챔버 내에 배치되거나 제공되기 전 또는 후에 도포될 수 있다.
단계(102) 동안에, 반응 챔버 내에 기판을 제공한다. 비제한적인 예시로서, 단계(102) 동안 사용되는 반응 챔버는 화학 기상 증착(예, 에피탁시) 시스템의 반응 챔버를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 반응 챔버 및 대안적인 화학 기상 증착 시스템도 본 개시의 구현예를 수행하기 위해 사용될 수 있음이 또한 고려된다. 반응 챔버는 독립형 반응 챔버 또는 클러스터 툴의 부분일 수 있다.
단계(102)는, 반응 챔버 내에서 기판을 원하는 증착 온도로 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시의 일부 구현예에서, 단계(102)는 대략 1100℃ 미만의 온도, 대략 850℃ 미만의 온도, 대략 700℃ 미만의 온도, 또는 대략 650℃ 미만의 온도, 또는 대략 600℃ 미만의 온도, 또는 대략 550℃ 미만의 온도, 또는 대략 500℃ 미만의 온도, 또는 대략 450℃ 미만의 온도, 또는 대략 400℃ 미만의 온도, 또는 심지어 대략 300℃ 미만의 온도로 기판을 가열하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 본 개시의 일부 구현예에서, 기판을 증착 온도로 가열하는 단계는 약 400℃ 내지 약 1100℃ 또는 약 400℃ 내지 약 700℃로 기판을 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
기판 온도의 제어 이외에, 반응 챔버 내의 압력도 또한 조절될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 일부 구현예에서 단계(102) 동안에 반응 챔버 내의 압력은 760 토르 미만, 또는 350 토르 미만, 또는 100 토르 미만 또는 50 토르 미만, 또는 25 토르 미만, 또는 10 토르 미만, 또는 심지어 5 토르 미만일 수 있다. 일부 구현예에서, 반응 챔버의 압력은 5 토르 내지 760 토르, 10 토르 내지 200 토르, 또는 10 토르 내지 100 토르일 수 있다. 단계(104-110)를 위한 압력 및/또는 온도는, 단계(102)의 압력 및/또는 온도와 동일하거나 유사할 수 있다.
단계(104-108) 동안에, 전구체가 반응 챔버로 흐른다. 본 개시의 예시에 따라, 단계(104-108)는 제 시간에 중첩되고, 실질적으로 중첩될 수 있어서, 단계(104, 106, 및 108)는 각각 대략 동일한 시간에 시작하고, 각각의 종료는 대략 동일한 시간에 종료된다. 다양한 구현예에서, 단계(104-108)는 상이한 시간에 (예를 들어, 순차적으로) 발생할 수 있다.
단계(104) 동안에, 제1 실리콘 전구체가 반응 챔버에 제공된다. 제1 실리콘 전구체로서 사용하기에 적합한 예시적인 실리콘 전구체는 할로겐화 실리콘 전구체를 포함한다. 이러한 맥락에서, 할로겐화 실리콘 전구체는 불소, 염소, 브롬 및 요오드 중 하나 이상과 같은 할로겐을 포함하는 실리콘 전구체를 포함한다. 예시적인 할로겐화 실리콘 전구체는 조성식 SixWyHz로 나타낼 수 있으며, 여기서 W는 불소, 염소, 브롬 및 요오드로 이루어진 군으로부터 선택된 할로겐화물이고, x 및 y는 0보다 큰 정수이고, z는 0보다 크거나 같은 정수이다. 할로겐화 실리콘 전구체는 불소, 염소, 브롬, 또는 요오드와 같은 단일 종의 할로겐(예, 염소)을 포함할 수 있거나, 염소 및 브롬 등과 같은 둘 이상의 상이한 종의 할로겐을 포함할 수 있다. 특정 예시로서, 할로겐화 실리콘 전구체는, 트리클로로실란, 디클로로실란, 실리콘 테트라클로라이드, 실리콘 브로마이드, 실리콘 요오드 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함하는, 할로겐화 실리콘 전구체를 포함할 수 있다. 본 개시의 예시에 따라, 할로겐화 실리콘 전구체는 불소를 함유하지 않는다.
단계(104) 동안에 반응 챔버로의 제1 실리콘 전구체의 유량은, 단독으로 또는 수소 또는 헬륨과 같은 캐리어 가스와 함께, 약 100 내지 약 1500 sccm, 약 100 내지 약 1000, 약 100 내지 약 300, 약 10 내지 약 100 sccm, 또는 1 내지 약 10 sccm의 범위일 수 있다.
단계(106) 동안에, 제2 실리콘 전구체가 반응 챔버에 제공된다. 제2 실리콘 전구체는 비할로겐화 실리콘 전구체를 포함할 수 있다. 이러한 맥락에서, 비할로겐화 실리콘 전구체는 할로겐을 포함하지 않는 실리콘 전구체이다. 예시적인 비할로겐화 실리콘 전구체는, 예를 들어 실리콘 및 수소를 포함하거나, 일부 경우에 본질적으로 이로 구성되는 화합물을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 제2 실리콘 전구체는 실란, 디실란, 트리실란 등과 같은 실란을 포함한다. 실란은 일반 조성식 SinH2n+2로 나타낼 수 있으며, 여기서 n은 정수이다.
단계(106) 동안에 반응 챔버로의 제2 실리콘 전구체의 유량은, 단독으로 또는 수소 또는 헬륨과 같은 캐리어 가스와 함께, 약 100 내지 약 1500 sccm, 약 100 내지 약 1000, 약 100 내지 약 300, 약 10 내지 약 100 sccm, 또는 1 내지 약 10 sccm의 범위일 수 있다.
단계(108) 동안에, 게르마늄 전구체가 반응 챔버에 제공된다. 게르마늄 전구체는 비할로겐화 게르마늄 전구체를 포함할 수 있거나, 일부 경우에 할로겐화 게르마늄 전구체를 포함할 수 있다. 이러한 맥락에서, 할로겐화 게르마늄 전구체는 (유사하거나 상이한 종의) 하나 이상의 할로겐을 포함하고, 비할로겐화 게르마늄 전구체는 할로겐을 포함하지 않는다. 예시적인 비할로겐화 게르마늄 전구체는, 예를 들어 게르마늄 및 수소를 포함하거나, 일부 경우에 본질적으로 이로 구성되는 화합물을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 게르마늄 전구체는 저메인, 디저메인, 트리저메인 등과 같은 저메인이거나 이를 포함할 수 있다. 저메인은 일반식 GenH2n+2로 나타낼 수 있으며, 여기서 n은 정수이다. 예시적인 할로겐화 게르마늄 전구체는, 게르마늄 테트라클로라이드, 게르마늄 클로로하이드라이드, 게르마늄 클로로브로마이드 등 중 하나 이상을 포함한다.
단계(108) 동안에 반응 챔버로의 게르마늄 전구체의 유량은, 단독으로 또는 수소 또는 헬륨과 같은 캐리어 가스와 함께, 약 100 내지 약 1000 sccm, 약 10 내지 약 100 sccm, 또는 1 내지 약 10 sccm의 범위일 수 있다.
제1 실리콘 전구체, 제2 실리콘 전구체, 및/또는 게르마늄 전구체의 부피량은 원하는 층 특성(예, 조성 및/또는 두께 균일성)을 얻도록 조작될 수 있다. 예시로서, 부피 유량은 약 10 내지 약 90, 약 1 내지 약 10, 또는 약 0.1 내지 약 1 부피%의 제1 실리콘 전구체, 약 10 내지 약 90, 약 1 내지 약 10, 또는 약 0.1 내지 약 1 부피%의 제2 실리콘 전구체, 및/또는 약 10 내지 약 90, 약 1 내지 약 10, 또는 약 0.1 내지 약 1 부피%의 게르마늄 전구체를 포함할 수 있다.
본 개시의 추가 예시에 따라, 방법(100)은 전구체가 반응 챔버에 들어가기 전에 제1 실리콘 전구체, 제2 실리콘 전구체, 및 게르마늄 전구체 중 둘 이상을 혼합하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 실리콘 전구체와 게르마늄 전구체는, 혼합물을 반응 챔버 내로 흐르기 전에 혼합하여, 혼합물을 형성할 수 있다. 또한, 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 혼합물 및/또는 개별 전구체의 유량은 가스 주입 시스템의 다양한 채널 내로 제어될 수 있다. 이는, 원하는 전구체 유량을 반응 챔버 내의 특정 영역으로 추가 튜닝시킬 수 있고, 이는 결국 두께 및/또는 조성과 같은 실리콘 게르마늄 층 특성을 추가로 제어시킬 수 있다.
단계(110) 동안에, 실리콘 게르마늄 층이 기판의 표면 상에 형성된다. 별도의 단계로 나타냈지만, 단계(104-108)가 시작함에 따라 단계(110)가 발생할 수 있다. 단계(110) 동안에, 실리콘 게르마늄 층은 에피택셜로 형성될 수 있고, 예를 들어 실리콘 또는 다른 실리콘 게르마늄 또는 다른 층 위에 놓일 수 있다.
다양한 구현예에서, 기판이 단계(104-108)에서 논의된 전구체로 처리되기 전에, 예비 코팅이 반응 챔버에 도포되어(단계(101)) 예비 코팅 층(즉, 시즈닝 층)을 형성할 수 있다. 기판이 제공되기 전에, 예비 코팅이 반응 챔버에 도포될 수 있다. 예비 코팅은 반응 챔버 내의 임의의 표면 또는 모든 표면에 도포될 수 있다. 예를 들어, 서셉터의 기판 지지 표면은 예비 코팅 층을 수용할 수 있을 뿐만 아니라 서셉터를 둘러싸는 열전대 링, 반응 챔버 내부 벽, 및/또는 게터 플레이트도 그러하다. 다양한 구현예에서, 희생 기판은 예비 코팅이 도포되기 전에 서셉터 상에 배치될 수 있고, (증착 처리를 위한 기판으로 대체될) 예비 코팅 후에 제거될 수 있다. 따라서, 다양한 구현예에서, 예비 코팅은 기판에 의해 점유된 표면을 지나 연장되는 기판 지지 표면의 일부(즉, 서셉터의 테두리)에만 적용될 수 있다.
다양한 구현예에서, 예비 코팅 층(또는 예비 코팅 층을 형성하기 위한 반응물)은 임의의 적절한 조성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판 상에 실리콘 게르마늄 증착을 포함하는 처리를 준비함에 있어서, 예비 코팅 층(또는 이에 대한 반응물)은 실리콘 게르마늄 및/또는 다결정질 실리콘을 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 예비 코팅 층은, 증착 공정의 반응물 중 적어도 하나에 포함되거나 기판 상의 생성된 증착 재료에 포함된, 화합물 또는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 실리콘 게르마늄 증착 공정의 경우에, 예비 코팅 층(또는 상기 예비 코팅 층을 형성하기 위한 반응물)은 실리콘 및/또는 게르마늄, 또는 하나 또는 둘 다를 포함하는 화합물(실리콘 게르마늄 예비 코팅 층의 경우에, 게르마늄 농도는 5 중량% 내지 90 중량%의 게르마늄일 수 있음)을 포함할 수 있다. 다른 예시로서, 기판 상에 실리콘 인 층을 증착하기 위한 증착 공정의 경우에, 예비 코팅 층(또는 예비 코팅 층을 형성하기 위한 반응물)은 실리콘 및/또는 인, 또는 하나 또는 둘 다를 포함한 화합물을 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 예비 코팅 층(또는 예비 코팅 층을 형성하기 위한 반응물)은, 예비 코팅 이후의 증착 공정에 따라, 붕소, 인, 비소 등, 및/또는 전술한 것 중 어느 하나를 포함하는 화합물을 포함할 수 있다.
예비 코팅(즉, 예비 코팅 층을 형성하는 데 사용되는 화합물)은 임의의 적절한 방식으로 반응 챔버에 도포될 수 있다. 예를 들어, 예비 코팅은 본원에서 논의된 전구체와 유사한 방식으로(또는 상이한 방식으로) 반응 챔버에 도포되어 실리콘 게르마늄 막을 형성할 수 있다. 예비 코팅 내의 화합물은 본원에서 논의된 바와 같이, 제1 실리콘 전구체, 제2 실리콘 전구체, 및/또는 게르마늄 전구체에 포함된 화합물 중 하나 이상일 수 있다. 예비 코팅은, 분무, 브러싱, ALD, CVD 등을 포함하는 임의의 적절한 방식으로 그 안의 표면(반응 챔버 내의 구성 요소의 임의의 표면 포함) 상에 증착하기 위해, 반응 챔버에 도포될 수 있다. 예비 코팅 층의 원하는 두께에 기초하여, 예비 코팅 층의 더 빠르거나 더 느린 증착을 달성하기 위해, 예비 코팅 증착 동안의 조건(예, 온도, 압력 등)이 변경될 수 있다. 예를 들어, 반응 챔버 내의 환경은, 더 빠른 증착 및/또는 더 두꺼운 예비 코팅 층을 달성하기 위해, 예비 코팅 증착 동안에 상승된 온도 및/또는 압력을 포함할 수 있다. 다른 예시로서, 반응 챔버 내의 환경은, 더 느린 증착 및/또는 더 얇은 예비 코팅 층을 달성하기 위해, 예비 코팅 증착 동안에 상대적으로 더 낮은 온도 및/또는 압력을 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 예비 코팅 증착 동안의 온도는 400°C 내지 1250°C의 범위일 수 있다. 예비 코팅 증착 동안의 압력은 2 토르 내지 760 토르의 범위일 수 있다. 예비 코팅 증착용 전구체(예, 실리콘 및/또는 게르마늄 전구체)의 유량은, 다시 원하는 두께의 예비 코팅에 따라, 5 sccm 내지 5000 sccm을 포함할 수 있다. 기판은, 예비 코팅 층을 형성하기 위해 예비 코팅이 도포된 후에 가열될 수 있다. 예비 코팅 층은 임의의 적절한 두께, 예컨대 20 옹스트롬 내지 30 마이크로미터, 20 옹스트롬 내지 20 마이크로미터, 1000 내지 3000 옹스트롬, 또는 약 1000 옹스트롬, 또는 약 3000 옹스트롬을 포함할 수 있다(이 문맥에서 용어 "약"은 대상 값의 ±10%를 의미함). 다양한 구현예에서, 예비 코팅의 두께는 기판 상에 증착될 층의 원하는 두께보다 작거나, 동일하거나, 클 수 있다. 예비 코팅 층의 두께는, 기판 상의 막의 증착에 대한 예비 코팅 층의 원하는 효과(예, 본원에서 논의된 바와 같이, 기판 상에 증착된 실리콘 게르마늄 층에 대한 원하는 효과)에 따라 달라질 수 있다.
예비 코팅 층은 기판 에지(들)에 근접하는 것(예, 기판 에지로부터 1.2 밀리미터(mm) 또는 1.0 mm만큼 가깝거나 심지어 더 가까움)을 포함하여, 기판 상에 그리고 기판에 걸쳐 배치된 실리콘 게르마늄 층의 막 두께 및/또는 게르마늄 조성의 일관성 또는 균일성을 개선할 수 있다. 이론에 얽매이지 않는다면, 반응 챔버 내의 표면에 예비 코팅을 도포하는 것은 이러한 표면의 방사율을 조절할 수 있다. 따라서, 반응 챔버 내에서 처리되는 서셉터 및/또는 기판을 둘러싸는 표면의 방사율은, 예비 코팅 층을 도포함으로써 조절될 수 있다. 따라서, 기판을 둘러싸는 표면(예, 서셉터, 열전대 링 등 위)으로부터의 열 복사 방출(예, 적외선)은 예비 코팅 도포에 의해 조절될 수 있다. 처리되는 기판을 둘러싸는 표면의 방사율의 이러한 변화는, 기판의 상이한 부분 주위의 온도를 변화시켜서 기판의 이러한 부분에 발생하는 증착을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 기판 상에 막을 증착하는 것이 특정 기판 부분에서 원하는 것보다 큰 경우에, 예비 코팅이 반응 챔버의 표면에 도포되어 이러한 기판 부분에 인접한 표면(또는 모든 표면)의 방사율을 감소시켜, 처리 중에 이러한 기판 부분에 근접한 온도를 낮출 수 있다. (방출된 열 복사 감소로부터) 감소된 온도는 예비 코팅 층이 없는 반응 챔버 표면에 대해 그 기판 부분 상에서의 증착을 느리게 할 수 있다. 마찬가지로, 특정 기판 부분 상의 증착을 증가시키기 위해, 이러한 기판 부분(또는 모든 표면)에 근접한 반응 챔버의 표면에 예비 코팅이 도포되어 이들 표면의 방사율을 증가시킬 수 있다. 따라서, 증가된 열 복사는 기판 부분에 근접한 온도를 증가시켜, 공정 처리 동안에 막 증착을 증가시킬 것이다. 따라서, 예비 코팅을 추가하는 능력은, 반응 챔버 내의 특정 부분에서 반응 조건(예, 온도)을 조절시킨다. 또한, 표면의 방사율 변화량은, 표면에 도포된 예비 코팅의 양에 의해(예, 예비 코팅 층 두께, 예비 코팅 조성물 구성, 및/또는 그 안의 하나 이상의 물질의 농도를 조절함으로써), 또는 상이한 재료 또는 화합물을 포함한 예비 코팅을 사용함으로써, 원하는 수준으로 조절될 수 있다.
예비 코팅 층과 전구체 흐름 사이의 질량 전달 및 막 증착이 발생할 수 있기 때문에, 예비 코팅 층은 처리 조건에 추가로 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 증착 공정에 하나의 물질을 더 추가하기 위해, 이러한 물질을 포함한 반응 챔버에 예비 코팅이 도포될 수 있다. 다양한 구현예에서, 예비 코팅은 전술한 바와 같이, 증착 공정의 반응물 중 적어도 하나에 포함되거나 기판 상의 생성된 증착 재료에 포함된 하나 이상의 화합물 또는 물질을 포함할 수 있는데, 이는, 예비 코팅으로부터의 질량 전달이 원하지 않는 화합물 또는 오염물을 증착 막 또는 처리 환경에 첨가하지 않을 것이기 때문이다.
본원에서 설명된 바와 같이, 예비 코팅 층을 이용함으로써, 기판에 걸쳐 증가된 막 균일성(두께 및/또는 농도)의 이점이, 기판 상에 실리콘 게르마늄 층(또는 다른 막)을 형성하기 위해 사용되는 공정 또는 레시피의 화합물(예, 전구체), 온도, 압력, 유량, 또는 다른 양태를 변경할 필요 없이 달성될 수 있다. 즉, 기판 상에 원하는 막을 증착하기 위한 레시피를 조절하는 것(즉, 메인 증착 공정)보다는 (균일성을 증가시키기 위해) 그 증착을 변경하기 위해, 메인 증착 공정과는 별도로 예비 코팅을 반응 챔버에 도포할 수 있어서 메인 증착 공정을 변경시키지 않는다. 따라서, 기판에 걸쳐 더 양호한 막/층 균일성은, 미리 설정된 증착 공정 또는 레시피를 조절할 필요 없이 달성될 수 있다.
특히 기판 에지에서 막 균일도가 증가되는 이들 이점은, 예를 들어 반도체 산업 내에서 큰 가치를 제공한다. 전자 소자가 더 작고 작아짐에 따라, 기판 상에 증착된 막의 다이 수율이 더욱 중요해졌다. 충분히 효과적인 다이를 제조하기 위해 증착된 막의 상대적인 균일성이 필요하거나 요구된다. 따라서, 기판 상에 증착된 막(예, 실리콘 게르마늄 층)의 더 큰 균일성을 달성하면, 기판 막의 에지로부터 더 큰 다이 수율을 허용한다.
도 2는 예시적인 반응기 시스템(200)을 나타낸다. 반응기 시스템(200)은, 예를 들어 화학 기상 증착(CVD) 등과 같은 다양한 응용에 사용될 수 있다. 비록 예시적인 구현예가 에피택셜 반응기 시스템과 관련하여 아래에 설명되었지만, 달리 언급되지 않는다면 구현예 및 본 개시는 그렇게 제한되지 않는다.
나타낸 예시에서, 반응기 시스템(200)은 선택적인 기판 핸들링 시스템(202), 반응 챔버(204), 가스 주입 시스템(206), 및 선택적으로 반응 챔버(204)와 기판 핸들링 시스템(202) 사이에 배치되는 벽(208)을 포함한다. 시스템(200)은 또한 제1 가스 공급원(212), 제2 가스 공급원(214), 배기 공급원(210), 및 서셉터 또는 서셉터 지지체(216), 열전대 링(217), 및/또는 게터 플레이트(219)를 포함할 수 있다. 두 개의 가스 공급원(212, 214)으로 나타냈지만, 반응기 시스템(200)은 임의 적절한 갯수의 가스 공급원을 포함할 수 있다. 또한, 반응기 시스템(200)은, 가스 주입 시스템(206)에 각각 결합될 수 있는 임의의 적합한 수의 반응 챔버(204)를 포함할 수 있다. 반응기 시스템(200)이 다수의 반응 챔버를 포함하는 경우, 각각의 가스 주입 시스템은 동일한 가스 공급원(212, 214) 또는 상이한 가스 공급원에 결합될 수 있다.
가스 공급원(212, 214)은, 예를 들어 하나 이상의 전구체, 하나 이상의 도펀트 공급원, 하나 이상의 에천트, 및 가스의 혼합물을 포함할 수 있고, 하나 이상의 전구체, 하나 이상의 도펀트 공급원, 및/또는 하나 이상의 캐리어 가스를 갖는 에천트의 혼합물을 포함할 수 있다.
예로서, 제1 가스 공급원(212)은 제1 실리콘 전구체를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 제1 가스 공급원(212)은 도펀트 및/또는 캐리어 가스를 포함할 수 있다. 제2 가스 공급원(214)은 제2 실리콘 전구체 또는 제2 실리콘 전구체와 게르마늄 전구체의 혼합물을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 실리콘 전구체 및 게르마늄 전구체는 전술한 바와 같을 수 있다.
예시적인 도펀트 공급원은, As, P, C, Ge, 및 B 중 하나 이상을 포함한 가스를 포함한다. 예로서, 도펀트 공급원은 저메인, 디보란, 포스핀, 아신, 또는 삼염화인을 포함할 수 있다. 본원에 설명된 반응기 시스템과 방법은, p형 도핑된 막, 예컨대 실리콘, 실리콘 게르마늄 등을 포함하는 p형 도핑된 막에 특히 유용할 수 있다.
캐리어 가스는 하나 이상의 불활성 가스 및/또는 수소일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 예시적인 캐리어 가스는, 수소, 질소, 아르곤, 헬륨 등으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상의 가스를 포함한다.
반응기 시스템(200)은 임의의 적절한 수의 반응 챔버(204) 및 기판 핸들링 시스템(202)을 포함할 수 있다. 반응기 시스템(200)의 반응 챔버(204)는, 예를 들어 교차 흐름의 냉벽 에피택셜 반응 챔버일 수 있거나 이를 포함할 수 있다.
서셉터(216)는, 기판(220)이 증착 처리를 위해 놓이는 기판 지지 표면을 포함할 수 있다. 기판 지지 표면은, 기판의 크기(또는 표면적)와 같거나 더 큰 표면적을 포함할 수 있다. 기판 지지 표면이 기판(220)보다 큰 구현예에서, 기판(220)이 서셉터(216) 상에 (도 2에 나타낸 바와 같이) 배치되는 경우에, 기판(220)에 의해 차지되는 표면적 바깥으로 서셉터(216)의 림이 돌출할 수 있다. 서셉터 또는 기판 지지체(216)는 기판(220)을, 예를 들어 약 500 내지 약 600, 약 600 내지 약 700, 또는 약 700 내지 약 800℃의 온도 또는 본원에 언급된 다른 온도로 가열하기 위해, 하나 이상의 히터(218)를 포함할 수 있다. 서셉터 또는 기판 지지체(216)는 또한 처리 동안 회전하도록 구성될 수 있다. 본 개시의 예시에 따라, 서셉터 또는 기판 지지체(216)는 분 당 약 90 내지 약 60, 약 60 내지 약 30, 약 30 내지 약 15, 또는 약 15 내지 약 5회의 회전 속도로 회전한다.
열전대 링(217)은 서셉터(216)가 배치될 수 있는 개구 또는 공동을 포함할 수 있다. 열전대 링(217) 및/또는 그의 개구 또는 공동이 서셉터(216)와 동심이 되도록, 열전대 링(217)은 서셉터(216)를 둘러쌀 수 있다. 서셉터(216)가 처리 동안에 회전하도록 구성되는 구현예에서, 열전대 링(217)은 정적으로 유지될 수 있다. 열전대 링(217)은, 그에 결합되고/되거나 그 안에 배치된 하나 이상의 열전대(213)를 포함한다. 열전대는 임의의 적절한 위치에서 열전대 링(217) 상에 또는 그 안에 배치될 수 있다. 열전대 링(217)은, (예를 들어, 열전대(213)에 의해) 가열 또는 냉각되도록 구성되어 증착 공정 동안에 원하는 열 반응 조건을 달성하기 위해, 서셉터(216) 및/또는 기판(220)의 온도 제어를 제공할 수 있다.
게터 플레이트(219)는 처리 동안에 사용되지 않은 반응물을 유인할 수 있으므로, 반응 챔버(204) 내의 다른 표면 상에서의 증착을 낮춘다. 게터 플레이트는 처리 중에 반응 챔버(204) 내에서 온도 조절에 역할을 할 수도 있다.
반응기 시스템(200)의 작동 중에, 반도체 웨이퍼와 같은 기판(220)은, 예를 들어 기판 핸들링 시스템(202)에서 반응 챔버(204)로 이송된다. 일단 기판(들)(220)이 반응 챔버(204)로 이송되면, 전구체, 도펀트, 캐리어 가스, 에천트 및/또는 퍼지 가스와 같이, 제1 및 제2 가스 공급원(212, 214)으로부터 하나 이상의 가스가 가스 주입 시스템(206)을 통해 반응 챔버(204) 내로 유입된다. 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 가스 주입 시스템(206)은 기판 처리 중에 제1 가스 공급원(212)과 제2 가스 공급원(214)으로부터 하나 이상의 가스 흐름을 계량하고 제어하며, 이러한 가스(들)의 원하는 흐름을 반응 챔버(204) 내의 여러 위치 또는 채널에 제공하기 위해 사용될 수 있다.
시스템(200)은 제어기(222)를 포함할 수도 있다. 제어기(222)는, 증착 공정(예, 전술한 방법(100))을 사용하여 기판의 표면 위에 놓이는 실리콘 게르마늄을 포함하는 층을 형성하기 위해, (예를 들어, 제1 가스 공급원(212) 및 제2 가스 공급원(214) 중 하나 이상으로부터) 제1 실리콘 전구체, 제2 실리콘 전구체, 및 게르마늄 전구체의 흐름을 하나 이상의 반응 챔버(204)에서 제어하도록 구성될 수 있다. 아래에서 언급하는 바와 같이, 제어기(222)는 가스 주입 시스템의 하나 이상의 채널 내로 하나 이상의 가스의 흐름을 제어하는 데 사용될 수도 있다.
도 3은, 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 가스 주입 시스템(206)으로서 사용하기에 적절한 가스 주입 시스템(300)을 나타낸다. 가스 주입 시스템(300)은, 가스 공급원(212)과 동일하거나 유사할 수 있는 제1 가스 공급원(303)에 결합된 제1 가스 공급 라인(302), 및 가스 공급원(214)과 동일하거나 유사할 수 있는 제2 가스 공급원(305)에 결합된 제2 가스 공급 라인(304)을 포함한다. 가스 주입 시스템(300)의 가스 라인 및 유체 구성 요소를 지칭할 때, 용어 "결합된"은 유체 결합되며, 달리 언급되지 않는 한, 라인 또는 구성 요소는 직접 유체 결합될 필요가 없지만, 오히려 가스 주입 시스템(300)은 커넥터, 밸브, 계량기 등의 다른 개재 요소를 포함할 수 있다.
가스 주입 시스템(300)은, 제1 가스 유입구(315)를 통해 제1 가스 공급 라인(302)에 결합된 제1 가스 매니폴드(306), 및 제2 가스 유입구(317)를 통해 제2 가스 공급 라인(304)에 결합된 제2 가스 매니폴드(308)를 포함한다. 제1 가스 매니폴드(306)는 복수의 제1 가스 유출구(310-318)를 포함한다. 유사하게, 제2 가스 매니폴드(308)는 복수의 제2 가스 유출구(320-328)를 포함한다. 제1 가스 매니폴드(306) 및 제2 가스 매니폴드(308)는 하나 이상의 가스 라인(예, 제1 및 제2 가스 라인(302, 304))으로부터 가스를 수용하고, 제1 가스 유출구(310-318) 및 제2 가스 유출구(320-328)에 의해 부분적으로 각각 정의된 하나 이상의 채널에 가스를 분배하도록 구성된다. 나타낸 예에서, 제1 가스 공급원(303)과 제2 가스 공급원(305)으로부터 제1 및 제2 가스 스트림의 각각은 5개의 가스 채널로 분할된다. 제1 가스 유출구(310-318)와 제2 가스 유출구(320-328) 각각을 5개로 나타냈지만, 본 개시에 따른 가스 주입 시스템은 각각의 가스에 대해 다수의 채널에 대응하는, 임의 적절한 수의 제1, 제2, 및/또는 다른 가스 유출구를 포함할 수 있다. 예를 들어, 예시적인 시스템은, 예를 들어 약 1 내지 10개의 채널을 포함할 수 있고, 또는 각 가스에 대해 5, 6, 7, 9 또는 그 이상의 채널을 포함할 수 있다. 나타낸 바와 같이, 제1 가스 매니폴드(306) 및/또는 제2 가스 매니폴드(308)는 가스 채널을 통한 균일한 흐름 분포를 용이하게 하기 위한 루프 구성을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제1 가스 매니폴드(306) 및/또는 제2 가스 매니폴드(308)는 가스 라인(302, 304)에 대해 비교적 큰 직경을 가질 수 있고, 예를 들어 제1 가스 매니폴드(306) 및/또는 제2 가스 매니폴드(308)의 직경은 라인(302) 및/또는 라인(304)의 직경보다 2, 3, 4 또는 5배 클 수 있다. 나타낸 예에서, 제1 가스 채널 및 제2 가스 채널은 서로 교대로 인접한다. 그러나, 이는 반드시 그러할 필요는 없다.
전술한 바와 같이, 제1 가스 공급원(303) 및/또는 제2 가스 공급원(305)은 둘 이상의 가스의 혼합물일 수 있다. 이러한 경우, 차례로 가스 혼합물을 포함하거나 포함하지 않을 수 있는 하나 이상의 가스는, 흐름 제어기(307-313)를 통해 다른 공급원(예, 공급원(301, 319, 321, 323))으로부터 제1 가스 공급원(303) 및/또는 제2 가스 공급원(305)으로 공급될 수 있다. 흐름 제어기(307-313)의 상류에 있는 공급원 가스가 가스의 혼합물이 아닌 경우, 흐름 제어기(307-309)는 적합한 질량 흐름 제어기일 수 있다. 흐름 제어기(307-313) 중 하나 이상은 제1 가스 공급원(303) 및/또는 제2 가스 공급원(305)으로의 캐리어 가스의 유량을 제어할 수 있다.
가스 주입 시스템(300)은, 제1 및 제2 가스 유출구(310-328)에 결합된 복수의 흐름 센서(330-348)를 추가적으로 포함한다. 나타낸 예시에서, 각각의 제1 및 제2 가스 유출구(310-328)는 단일 흐름 센서(330-348)에 결합된다. 그러나, 일부 경우에 있어 흐름 센서에 결합되지 않는 일부 가스 유출구를 갖고/갖거나 하나 이상의 흐름 센서에 결합된 일부 가스 유출구를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
흐름 센서(330-348)는, 예를 들어 그래픽 사용자 인터페이스를 사용하여, 각 채널에 대하여 가스 혼합물의 유량을 모니터링하고, 실시간 및/또는 과거의 유량 정보를 사용자에게 제공하기 위해 사용될 수 있다. 추가적이거나 대안적으로, 흐름 센서(330-348)는 제어기(예, 제어기(394), 이는 제어기(222)와 동일하거나 상이할 수 있음)와 가스 밸브(350-368)에 결합되어 가스 밸브(350-368)를 통해 제어된 가스 흐름 비를 제공할 수 있다. 각각의 가스 채널에 적어도 하나의 흐름 센서(330-348)를 배치함으로써, 각각의 채널을 통한 가스 흐름 비(예, 상대적 유량)는 가스 조성에 관계없이 독립적으로 측정되고 제어될 수 있다. 예시적인 흐름 센서(330-348)는 다양한 흐름 센서, 예를 들어 열 질량 유량 센서, 압력 강하 기반 흐름 센서 등일 수 있거나 이를 포함할 수 있다.
가스 밸브(350-368)는 가스 흐름을 계량하기 위한 임의의 적절한 장치를 포함할 수 있다. 본 개시의 다양한 구현예에 따라, 가스 밸브(350-368)는 각각 솔레노이드 밸브, 공압 밸브, 또는 압전 밸브와 같은 비례 밸브를 포함한다. 비교적 높은(예, 0.021-0.14) 흐름 계수(Cv)를 갖는 밸브는 하류에서 빽빽이 차는 것을 감소시키기 위해 선택될 수 있다. 가스 밸브(350-368)는 폐쇄 루프 제어 하에서 바람직하게 작동할 수 있지만, 개방 루프 제어 하에서 (예를 들어, 추가적으로) 또한 작동할 수 있다.
흐름 센서(330-348) 및 가스 밸브(350-368)는 초기에, 예를 들어 질량 흐름 제어기(예, 규격품 질량 흐름 제어기)의 일부를 형성할 수 있되, 밸브의 제어 기능은 제어기(394)로 교체된다. 예를 들어, 유량계(330) 및 가스 밸브(350)는 개방 루프 모드에서 작동하도록 설정되는 질량 흐름 제어기(370)를 형성하거나 그 일부일 수 있되, 제어기(394)는 밸브(350-368)의 폐쇄 루프 제어를 제공한다. 흐름 센서(332-348) 및 가스 밸브(352-368)는 유사하게 질량 흐름 제어기(372-388)를 형성하거나 그 일부일 수 있다. 이 구성은 표준 반응기 구성에서의 구현 및/또는 용이하게 이용 가능한 질량 흐름 제어기 및 흐름 센서 및 밸브의 사용을 허용한다.
가스 밸브(350-368)는 플랜지(392)를 통해 반응 챔버(390)(반응 챔버(204)와 동일하거나 유사할 수 있음)에 결합될 수 있다. 추가 라인(예, 튜브 연결) 및 적절한 커넥터를 사용하여 가스 밸브(350-368)를 플랜지(392)에 결합시킬 수 있다. 예시적인 플랜지(392)는 각각의 가스가 반응 챔버(390) 내로 빠져나갈 때까지 채널을 유지하기 위한 플랜지 가스 채널을 포함하고, 예시적인 플랜지 가스 채널(410)이 도 4에 나타나 있다. 플랜지 가스 채널은, 플랜지의 대향 측면에서 종결되고 서로 인접하는 팽창 영역(412, 414) 및 각각의 유출구(416, 418)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 가스 스트림에 대응하는 제1 가스 채널은 플랜지(392)의 제1 측면(496)에서 종결될 수 있고, 제2 가스 스트림에 대응하는 제2 가스 채널은 플랜지(392)의 제2 측면(498)에서 종결될 수 있다.
본원에 설명된 시스템 및 방법은, 상기 시스템 및/또는 방법을 사용하여 증착된 막 내의 농도 프로파일 성분(예, 실리콘과 게르마늄)을 개선한다. 본 개시의 구현예에 따라, (반응 챔버 안에 배치된 표면 상에 예비 코팅 층이 없이 반응 챔버에서 형성된) 기판의 중심에서 에지까지의(또는 에지로부터 약 1 mm의 거리) 성분 농도의 불균일성은 상대적으로 높은 게르마늄의 농도에도 불구하고 10% 미만, 2% 미만, 및 1% 미만으로 변화시켰다.
전술한 바와 같이, 본 개시의 적어도 하나의 구현예에 따라, 제1 가스 유입구(315)는, 제1 실리콘 전구체(예, 할로겐화 실리콘 전구체) 및 선택적으로 추가 도펀트 공급원을 포함한 제1 가스를 포함할 수 있고, 제2 가스 유입구(304)는, 제2 실리콘 전구체(예, 비할로겐화 실리콘 전구체) 및 게르마늄 전구체를 포함한 제2 가스를 수용할 수 있다.
이제 도면 5를 참조하면, 본 개시의 예시에 따른 구조체(500)를 나타낸다. 구조체(500)는 기판(502)과 실리콘 게르마늄 층(504)을 포함한다. 기판(502)은 본원에 설명된 임의의 기판일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 실리콘 게르마늄 층(504)은, 본원에서 설명된 바와 같은 방법 및/또는 시스템을 사용하여 형성될 수 있다. 실리콘 게르마늄 층(504)은, 예를 들어 MOS 또는 CMOS 장치, 예를 들어 PMOS 장치 내의 채널, 소스 및/또는 드레인 영역을 포함하는, 다양한 응용에 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본원에 설명된 방법 및 시스템은 개선된 조성 및/또는 두께 균일성(낮은 변동성)을 갖는 실리콘 게르마늄 층을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 도 6은 비할로겐화 실리콘 전구체 및 게르마늄 전구체를 사용하여 (반응 챔버의 표면 상에 예비 코팅 층이 배치되지 않은 반응 챔버 내의) 기판 상에 형성된 실리콘 게르마늄 층에 대응하는 데이터(602)를 나타낸다; 데이터(604)는 할로겐화 실리콘 전구체 및 게르마늄 전구체를 사용하여 형성된 실리콘 게르마늄 층에 대응한다; 그리고 데이터(606)는 할로겐화 실리콘 전구체 및 비할로겐화 실리콘 전구체 및 게르마늄 전구체(예를 들어, 비할로겐화 실리콘 전구체와 혼합됨)를 사용하여 형성된 실리콘 게르마늄 층에 대응한다. 나타낸 바와 같이, 복수의 실리콘 전구체를 사용하면 실리콘 게르마늄 층의 에지-에지 조성 균일성을 상당히 개선한다.
다양한 구현예에서, 실리콘 게르마늄 층을 기판 상에 배치하는 단계 전에 반응 챔버 내의 표면 상에 예비 코팅 층이 있으며, 기판 위 및 기판 주위의 실리콘 게르마늄 층의 개선된 게르마늄 조성 및/또는 두께 균일성(또는 이의 작은 변동성)(예를 들어, 에지-에지 두께 및/또는 조성 균일성)을 더욱 용이하게 할 수 있다. 다양한 구현예에서, 이러한 개선은 본원에서 논의된 바와 같이, 예비 코팅 층을 포함한 이러한 표면으로부터 생성된, 반응 챔버 내의 표면의 조절된 방사율의 결과일 수 있다. 또한, 기판 상의 증착 결과를 추가로 조절하기 위해 예비 코팅 층을 조절할 수 있다(예, 층 두께, 특정 성분의 농도 등).
다양한 구현예에서, 기판 상에 배치된 막의 불균일성은 기판의 에지에서 가장 중요할 수 있다. 따라서, 기판의 에지에 근접한 표면(예, 기판에 의해 점유된 영역을 지나 연장되는 서셉터의 림, 서셉터를 둘러싸는 열전대 링, 및/또는 기타 등)은 예비 코팅을 포함하고, 이러한 표면은 조절된 방사율을 포함하고, 따라서 이러한 영역에서 열 복사를 조절하는 단계는 결국에 기판 에지 상의 증착 처리 결과(예, 기판 에지에서의 막 두께 및/또는 성분 조성을 더 균일하게 만듦)를 개질한다.
다양한 구현예에서, 실리콘 게르마늄 층을 기판 상에 배치하는 단계 이전에 반응 챔버 내의 표면 상에 예비 코팅 층이 있으면, 기판의 중심에서 에지까지(또는 에지로부터 약 1 mm의 거리까지) 1% 미만, 0.5% 미만, 0.2% 내지 0.5%, 또는 약 0.3%로 변하는 실리콘 게르마늄 층 내의 성분(예, 게르마늄의 중량 백분율)의 농도를 초래할 수 있다. 즉, 증착 공정 동안에 반응 챔버 내부의 기판 상에 실리콘 게르마늄 층을 배치하는 단계 이전에 반응 챔버 내의 표면 상에 예비 코팅 층이 있으면, 실리콘 게르마늄 층의 에지-에지 게르마늄 조성 균일성을 상당히 개선할 수 있다.
도 7a-9b는, 다양한 구현예에 따라, 반응 챔버 내의 표면 상에 배치된 예비 코팅 층을 갖는 반응 챔버 내의 기판 상에 형성된 실리콘 게르마늄 층에 대한 게르마늄 조성 및 두께 데이터를 나타낸다.
도 7a는 기판(예, 웨이퍼) 전체에 걸친 실리콘 게르마늄 층 두께(즉, 두께 프로파일)를 나타낸다. 본원에 설명된 두께 프로파일에서, x-축은 기판을 따르는 위치를 나타내며, 여기서 제로 위치는 기판의 중심이며, x-축을 따라 양 방향으로 연장되는 것은 기판의 각각의 에지를 향하는 위치를 나타낸다. 데이터 세트(710A-740A)는, 할로겐화 실리콘 전구체(예, 디클로로실란)를 포함한 제1 실리콘 전구체, 및 비할로겐화 실리콘 전구체(예, 실란)를 포함한 제2 실리콘 전구체(도 7a 및 도 7b의 "공동-흐름"으로 지칭되는 두 실리콘 전구체), 및 게르마늄 전구체를 이용해 만들어진, 실리콘 게르마늄 층에 대한 실리콘 게르마늄 층 두께를 나타낸다. 데이터 세트(710A)에 의해 나타낸 바와 같이, (예비 코팅 층이 없는 반응 챔버 내에 형성된) 기판 상의 표시된 실리콘 게르마늄 층은, 기판의 에지를 향해 상당한 두께 증가를 갖는다. 이는 기판을 따라 실리콘 게르마늄 층의 바람직하지 않은 변동성을 생성한다. 그러나, 데이터 세트(720A-740A)는, 실리콘 게르마늄 층이 기판 상에 형성될, 반응 챔버 내의 표면 상에 예비 코팅 층을 포함하는 방법이, 기판 위 또는 기판에 걸쳐 실리콘 게르마늄 층의 두께 변동성을 어떻게 개선(즉, 감소)하는지를 나타낸다. 데이터 세트(720A)는, 반응 챔버의 표면(즉, 서셉터, 열전대 링, 게터 플레이트 등과 같은 반응 챔버 내의 구성 요소의 표면을 포함하는 반응 챔버 내의 표면) 상에 증착된 실리콘 게르마늄을 포함한 1000-옹스트롬의 선택적 에피택셜 성장(SEG) 예비 코팅 층을 갖는 반응 챔버 내에서 실리콘 게르마늄 층이 그 위에 증착된 기판을 나타낸다. 데이터 세트(730A)는, 반응 챔버의 표면 상에 증착된 실리콘 게르마늄을 포함한 1000-옹스트롬의 비-SEG 예비 코팅 층을 갖는 반응 챔버 내에서 실리콘 게르마늄 층이 그 위에 증착된 기판을 나타낸다. 데이터 세트(740A)는, 반응 챔버의 표면 상에 증착된 실리콘(예, 다결정질 실리콘)을 포함한 3000-옹스트롬의 예비 코팅 층을 갖는 반응 챔버 내에서 실리콘 게르마늄 층이 그 위에 증착된 기판을 나타낸다. 데이터 세트(720A-740A)가 나타내는 바와 같이, 상기 실리콘 게르마늄 층이 증착되는 반응 챔버 내에서 (실리콘 게르마늄 또는 실리콘을 포함하는) 예비 코팅 층이 있으면, 에지 롤업(즉, 상기 기판 에지를 향하는 두께의 증가)을 감소시키고, 따라서 기판 전체에 걸쳐 실리콘 게르마늄 층 두께의 변동성을 감소시키고 두께 균일성을 증가시키며, 여기서 상기 실리콘 게르마늄 층은 전술한 두 개의 실리콘 전구체(할로겐화 및 비할로겐화) 및 상기 게르마늄 전구체와 함께 형성된다.
도 7b는, 기판 전체에 걸친 실리콘 게르마늄 층 내의 게르마늄 조성 백분율을 나타낸다. 본원에 설명된 게르마늄 백분율 프로파일에서, x-축은 기판을 따르는 위치를 나타내며, 여기서 제로 위치는 기판의 중심이며, x-축을 따라 양 방향으로 연장되는 것은 기판의 각각의 에지를 향하는 위치를 나타낸다. 데이터 세트(710B-740B)는, 할로겐화 실리콘 전구체(예, 디클로로실란)를 포함한 제1 실리콘 전구체, 및 비할로겐화 실리콘 전구체(예, 실란)를 포함한 제2 실리콘 전구체, 및 게르마늄 전구체를 이용해 만들어진, 실리콘 게르마늄 층에 대한 게르마늄 백분율(예, 중량 백분율)을 나타낸다. 데이터 세트(710B)에 의해 나타낸 바와 같이, 예비 코팅 층이 없는 반응 챔버 내에 형성된 기판 상의 표시된 실리콘 게르마늄 층은, 기판의 에지를 향해 게르마늄 함량의 상당한 증가를 포함한다. 이는, 기판을 따라 실리콘 게르마늄 층 내에서 게르마늄 함량 또는 조성의 바람직하지 않은 변동성을 생성한다. 이 경우, 실리콘 게르마늄 층 내의 게르마늄 조성 백분율은 기판 전체에 걸쳐 약 2.4%로 변한다. 그러나, 데이터 세트(720B-740B)는 실리콘 게르마늄 층이 기판 상에 형성될, 반응 챔버 내의 표면 상에 예비 코팅 층을 포함하는 방법이, 웨이퍼 내에서 또는 웨이퍼에 걸쳐 게르마늄 조성 변동성을 어떻게 개선(즉, 감소)하는지를 나타낸다. 데이터 세트(720B)는, 반응 챔버의 표면 상에 증착된 실리콘 게르마늄을 포함한 1000-옹스트롬의 SEG 예비 코팅 층을 갖는 반응 챔버 내에서 실리콘 게르마늄 층이 그 위에 증착된 기판을 나타낸다. 데이터 세트(730B)는, 반응 챔버의 표면 상에 증착된 실리콘 게르마늄을 포함한 1000-옹스트롬의 비-SEG 예비 코팅 층을 갖는 반응 챔버 내에서 실리콘 게르마늄 층이 그 위에 증착된 기판을 나타낸다. 데이터 세트(740B)는, 반응 챔버의 표면 상에 증착된 실리콘(예, 다결정질 실리콘)을 포함한 3000-옹스트롬의 예비 코팅 층을 갖는 반응 챔버 내에서 실리콘 게르마늄 층이 그 위에 증착된 기판을 나타낸다. 데이터 세트(720B-740B)가 나타내는 바와 같이, 상기 실리콘 게르마늄 층이 증착되는 반응 챔버 내에서 (실리콘 게르마늄 또는 실리콘을 포함하는) 예비 코팅 층이 있으면, 에지 롤업(즉, 상기 기판 에지를 향하는 실리콘 게르마늄 층의 게르마늄 조성 백분율의 증가)을 감소시키고, 따라서 기판 전체에 걸쳐 실리콘 게르마늄 층 조성의 변동성을 감소시키고 조성 균일성을 증가시킨다. 예를 들어, 데이터 세트(720B)에 대한 실리콘 게르마늄 층 조성에서의 게르마늄 백분율의 변동성은 약 0.3%였으며, 이는 (데이터 세트(710B)에 나타낸) 예비 코팅 층 없는 경우의 2.4% 변동성으로부터 상당한 개선이다.
도 8a는 기판(예, 웨이퍼) 전체에 걸친 실리콘 게르마늄 층 두께(즉, 두께 프로파일)를 나타낸다. 데이터 세트(810A-840A)는 다양한 구현예에 따라, 할로겐화 실리콘 화합물(예, 디클로로실란)(제2 실리콘 전구체 없음)을 포함한 실리콘 전구체와 게르마늄 전구체를 이용해 만들어진 실리콘 게르마늄 층에 대한 실리콘 게르마늄 층 두께를 나타낸다. 데이터 세트(810A)에 의해 나타낸 바와 같이, 예비 코팅 층이 없는 반응 챔버 내에 형성된 기판 상의 표시된 실리콘 게르마늄 층은, 기판의 에지를 향해 상당한 두께 증가를 갖는다. 이는, 기판을 따라 실리콘 게르마늄 층의 바람직하지 않은 두께 변동성을 생성한다. 그러나, 데이터 세트(820A-840A)는, 실리콘 게르마늄 층이 기판 상에 형성될, 반응 챔버 내의 표면 상에 예비 코팅 층을 포함하는 방법이, 웨이퍼 또는 기판 내에 또는 이에 걸쳐 두께 변동성을 어떻게 개선(즉, 감소)하는지를 나타낸다. 데이터 세트(820A)는, 반응 챔버의 표면 상에 증착된 실리콘(예, 다결정질 실리콘)을 포함한 3000-옹스트롬의 예비 코팅 층을 갖는 반응 챔버 내에서 실리콘 게르마늄 층이 그 위에 증착된 기판을 나타낸다. 데이터 세트(830A)는, 반응 챔버의 표면 상에 증착된 실리콘 게르마늄을 포함한 1000-옹스트롬의 비-SEG 예비 코팅 층을 갖는 반응 챔버 내에서 실리콘 게르마늄 층이 그 위에 증착된 기판을 나타낸다. 데이터 세트(840A)는, 반응 챔버의 표면 상에 증착된 실리콘 게르마늄을 포함한 1000-옹스트롬의 SEG 예비 코팅 층을 갖는 반응 챔버 내에서 실리콘 게르마늄 층이 그 위에 증착된 기판을 나타낸다. 데이터 세트(820A-840A)가 나타내는 바와 같이, 상기 실리콘 게르마늄 층이 증착되는 반응 챔버 내에서 (실리콘 게르마늄 또는 실리콘을 포함하는) 예비 코팅 층이 있으면, 에지 롤업(즉, 상기 기판 에지를 향하는 두께의 증가)을 감소시키고, 따라서 기판 전체에 걸쳐 실리콘 게르마늄 층 두께의 변동성을 감소시키고 두께 균일성을 증가시킨다.
다양한 구현예에서, 반응 챔버 내에 예비 코팅 층의 존재는, 실리콘 게르마늄 층에서 게르마늄 조성 백분율의 균일성을 상당히 개선하지 않을 수 있다. 도 8b를 참조하면, 데이터 세트(810B-840B)는, 할로겐화 실리콘 전구체(예, 디클로로실란)를 포함한 제1 실리콘 전구체(제2 실리콘 전구체는 없음), 및 게르마늄 전구체를 이용해 만들어진, 실리콘 게르마늄 층에 대한 게르마늄 중량 백분율 나타낸다. 데이터 세트(810B-840B)에 의해 나타낸 바와 같이, 실리콘 게르마늄 층이 증착되는 반응 챔버 내의 표면 상에 예비 코팅 층의 존재가, 기판 에지 근처에서 롤-다운(즉, 실리콘 게르마늄 층 내의 게르마늄 백분율의 감소)에 상당한 영향을 미치거나 개선하지 않는다.
도 9a는 기판(예, 웨이퍼) 전체에 걸친 실리콘 게르마늄 층 두께(즉, 두께 프로파일)를 나타낸다. 데이터 세트(910A-940A)는 다양한 구현예에 따라, 비할로겐화 실리콘 화합물(예, 실란)(제2 실리콘 전구체 없음)을 포함한 실리콘 전구체과 게르마늄 전구체를 이용해 만들어진 실리콘 게르마늄 층에 대한 실리콘 게르마늄 층 두께를 나타낸다. 데이터 세트(910A-940)에 의해 나타낸 바와 같이, 실리콘 게르마늄 층이 증착되는 반응 챔버 내의 표면 상에 예비 코팅 층의 존재는, 기판을 따라 표시된 실리콘 게르마늄 층의 두께 균일성을 상당히 개선하지 않을 수 있다.
도 9b는, 기판 전체에 걸친 실리콘 게르마늄 층의 게르마늄 조성 백분율을 나타낸다. 데이터 세트(910B-940B)는, 비할로겐화 실리콘 전구체(예, 실란)를 포함한 실리콘 전구체(제2 실리콘 전구체는 없음), 및 게르마늄 전구체를 이용해 만들어진, 실리콘 게르마늄 층에 대한 각각의 게르마늄 중량 백분율 나타낸다. 데이터 세트(910A-940)에 의해 나타낸 바와 같이, 실리콘 게르마늄 층이 증착되는 반응 챔버 내의 표면 상에 예비 코팅 층의 존재는, 기판을 따라 실리콘 게르마늄 층의 게르마늄 조성 백분율 균일성을 상당히 영향을 끼치지 않거나 개선하지 않을 수 있다.
도 7a-7b에 나타낸 결과 대(vs.) 도 8a-8b 및 도 9a-9b에 나타낸 결과 측면에서, 반응 챔버 내의 표면 상에 예비 코팅 층의 존재는, 게르마늄 전구체와 함께(도 7a-7b에 나타냄), 할로겐화 실리콘 전구체(예, 디클로로실란) 및 비할로겐화 전구체(예, 실란) 둘 다를 포함하는 구현예에서, 기판에 걸쳐 실리콘 게르마늄 층의 두께 및 게르마늄 함량 균일도를 추가로 증가시킬 수 있다. 그러나, 단일 실리콘 전구체를 포함하는 공정을 통해 형성된 실리콘 게르마늄 층은, 예비 코팅 층의 삽입으로부터 상당한 효과를 얻을 수 없다(도 8A-8B 및 9A-9B 참조).
본 개시의 예시적인 구현예가 본원에 명시되지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 시스템은 다양한 특정 구조와 관련하여 설명되었지만, 본 개시는 반드시 이들 실시예에 한정되지 않는다. 본원에 기술된 시스템 및 방법의 다양한 개조, 변화 및 개선이 본 개시의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.
본 개시의 요지는 본원에 개시된 다양한 시스템, 구성 요소, 및 구조, 및 다른 특징, 기능, 행위 및/또는 성질의 모든 신규하고 비자명한 조합 및 하위 조합뿐만 아니라 임의의 그리고 모든 이들의 균등물을 포함한다.

Claims (20)

  1. 기판 표면 상에 실리콘 게르마늄 층을 형성하는 방법으로서, 상기 방법은,
    기판을 반응 챔버 내에 제공하는 단계;
    제1 실리콘 전구체를 상기 반응 챔버에 제공하는 단계;
    제2 실리콘 전구체를 상기 반응 챔버에 제공하는 단계; 및
    게르마늄 전구체를 상기 반응 챔버에 제공하는 단계를 포함하되,
    상기 제1 실리콘 전구체를 상기 반응 챔버에 제공하는 단계, 상기 제2 실리콘 전구체를 상기 반응 챔버에 제공하는 단계 및 상기 게르마늄 전구체를 반응 챔버에 제공하는 단계는 중첩하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 실리콘 전구체는 할로겐화 실리콘 전구체를 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 할로겐화 실리콘 전구체는 불소, 염소, 브롬 및 요오드 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 할로겐화 실리콘 전구체는 화학식 SixWyHz로 표시되는 화합물을 포함하되, W는 불소, 염소, 브롬 및 요오드로 이루어진 군으로부터 선택된 할로겐화물이고, x 및 y는 0보다 큰 정수이고, z는 0보다 크거나 같은 정수인, 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 할로겐화 실리콘 전구체는 염소를 포함하는, 방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 할로겐화 실리콘 전구체는 트리클로로실란, 디클로로실란, 실리콘 테트라클로라이드, 실리콘 브로마이드 및 실리콘 요오드로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2 실리콘 전구체는 비할로겐화 실리콘 전구체를 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 비할로겐화 실리콘 전구체는 실리콘과 수소로 본질적으로 구성되는, 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 비할로겐화 실리콘 전구체는 실란을 포함하는, 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 게르마늄 전구체는 저메인을 포함하는, 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 게르마늄 전구체는 게르마늄 및 수소로 본질적으로 구성되는, 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 게르마늄 전구체는 할로겐을 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 게르마늄 전구체는 게르마늄 테트라클로라이드, 게르마늄 클로로하이드라이드, 게르마늄 클로로브로마이드 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제1 실리콘 전구체, 상기 제2 실리콘 전구체, 또는 상기 게르마늄 전구체 중 적어도 하나는 부피 유량의 약 10 내지 약 90, 약 1 내지 약 10, 또는 약 0.1 내지 약 1 부피%를 포함하는, 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 반응 챔버는, 상기 제1 실리콘 전구체를 상기 반응 챔버에 제공하는 단계, 상기 제2 실리콘 전구체를 상기 반응 챔버에 제공하는 단계, 상기 게르마늄 전구체를 상기 반응 챔버에 제공하는 단계 이전에, 상기 반응 챔버 내의 표면 상에 배치된 예비 코팅 층을 포함하되, 상기 예비 코팅 층은 실리콘 또는 실리콘 게르마늄 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  16. 제1항에 있어서, 혼합물을 상기 반응 챔버 내로 흐르게 하는 단계 이전에, 상기 제1 실리콘 전구체와 상기 게르마늄 전구체를 혼합하여 상기 혼합물을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  17. 제1항의 방법에 따라 형성된 실리콘 게르마늄 층을 포함하는 구조체.
  18. 제1항의 방법에 따라 형성된 실리콘 게르마늄 층을 포함하는 소자.
  19. 기판 상에 증착 층을 형성하는 방법으로서,
    예비 코팅 층을 반응 챔버 내의 표면에 도포하는 단계;
    상기 예비 코팅 층을 갖는 상기 반응 챔버 내에 기판을 제공하는 단계;
    제1 반응물을 상기 반응 챔버에 제공하는 단계;
    제2 반응물을 상기 반응 챔버에 제공하는 단계; 및
    상기 증착 층을 상기 기판 상에 형성하는 단계를 포함하되, 상기 증착 층은 상기 제1 반응물 및 상기 제2 반응물의 생성물을 포함하고,
    상기 예비 코팅 층은 상기 제1 반응물, 상기 제2 반응물, 또는 상기 증착층 중 적어도 하나에 포함된 물질을 포함하는, 방법.
  20. 시스템으로서,
    하나 이상의 반응 챔버;
    제1 실리콘 전구체 공급원;
    제2 실리콘 전구체 공급원;
    게르마늄 전구체 공급원;
    배기 공급원; 및
    제어기를 포함하되,
    상기 제어기는, 증착 공정을 사용하여 기판의 표면 위에 놓이는 실리콘 게르마늄을 포함한 층을 형성하기 위해, 하나 이상의 반응 챔버 중 적어도 하나 안으로의 제1 실리콘 전구체, 제2 실리콘 전구체 및 게르마늄 전구체의 가스 흐름을 제어하도록 구성되는, 시스템.
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