TW200808995A - Methods and systems for selectively depositing Si-containing films using chloropolysilanes - Google Patents

Methods and systems for selectively depositing Si-containing films using chloropolysilanes Download PDF

Info

Publication number
TW200808995A
TW200808995A TW096119274A TW96119274A TW200808995A TW 200808995 A TW200808995 A TW 200808995A TW 096119274 A TW096119274 A TW 096119274A TW 96119274 A TW96119274 A TW 96119274A TW 200808995 A TW200808995 A TW 200808995A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
chlorinated
deposition
polydecane
containing film
cvd
Prior art date
Application number
TW096119274A
Other languages
English (en)
Inventor
Pierre Tomasini
Chantal Arena
Matthias Bauer
Nyles Cody
Ronald Bertram
Jianqing Wen
Original Assignee
Asm Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asm Inc filed Critical Asm Inc
Publication of TW200808995A publication Critical patent/TW200808995A/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L21/28518—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table the conductive layers comprising silicides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/24—Deposition of silicon only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/18—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02381—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02529—Silicon carbide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/0257—Doping during depositing
    • H01L21/02573—Conductivity type
    • H01L21/02576—N-type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/0257—Doping during depositing
    • H01L21/02573—Conductivity type
    • H01L21/02579—P-type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02636—Selective deposition, e.g. simultaneous growth of mono- and non-monocrystalline semiconductor materials
    • H01L21/02639—Preparation of substrate for selective deposition

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

200808995 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於使用氯化二矽烷以及氯化三石夕烧選擇性 地沈:f貝含碎膜之糸統以及方法’所述含膜可用於製造諸 如微電子及/或微機電系統（micro dectromechanical system MEMS)之各種裝置。 【先前技術】 在半導體製造工業中使用各種各樣的方法將材料沈積 至表面上。舉例而言，最廣泛使用的方法之一為化學氣相 沈積（chemical vapor deposition，“CVD”），其中包含於蒸 A中之原子或分子被沈積於表面上且累積以形成膜。咸信 使用習知矽源以及沈積方法（詳言之，非磊晶沈積）進行 之對含矽（“Si-containing”）材料之沈積在若干不同階段 中進行，參見 Peter Van Zant 的“Microchip Fabrication” (第四版，McGraw Hill，New York，2000 )第 364-365 頁。 在第一階段，成核（nucleation)是很重要且會受到基板表 面之性質與品質之顯著影響。當最先的少數原子或分子沈 積於表面上且形成晶核時會發生成核。在第二階段期間， 經隔離的晶核形成小的島狀物，小的島狀物生長成較大的 島狀物。在第三階段中，生長的島狀物開始聚結成連續膜。 此時，所述膜通常具有數十埃之厚度且已知為“過渡，， 膜。其通常具有與在形成過渡膜後開始生長之較厚主體膜 不同之化學與物理特性。 雖然早已知三矽烷為用於矽之沈積的理論的前軀物， 200808995 但已對其進行的研究报少且已認識到的優點很少。因此， 歷史上尚未開發顯著的商業三矽烷源。然而，最近已發現 二石夕燒之各種各樣的優點。舉例而言，2004年11月23曰 頒布之美國專利第6,821，825號揭露由三矽烷之沈積的優 越膜均勻性。2005年5月31曰頒布之美國專利第6,9〇〇，115 7虎，似地揭露當同時在混合的半導體表面與絕緣表面上沈 積日守由使用三矽烷獲得之均勻性以及產率益處。 如在美國專利第6,900，115號中所揭露，常需要達成在 絕緣（例如，氧化矽）表面與半導體（例如，矽）表面上 之均勻沈積。另一方面，在其他情形下，需要在於不同材 料場（諸如，場隔離氧化物（例如，淺槽隔離（shall〇wtrench isolation, STI))中被暴露之半導體窗（wind〇w)中選擇性 地沈積。舉例而言，常使用選擇性沈積技術來製造異質接 面雙極電晶體（heterojunction bipolar transistor),所述技 術將磊晶單晶半導體膜沈積於僅活性區（activearea)上。 其他電晶體設計受益於升高的源極/汲極結構，其提供可由 源極/>及極接觸製程消耗之額外的石夕而不會更改淺接面裝 置效能。源極/汲極區域上之選擇性磊晶有利地減少了對隨 後的圖案化以及餘刻步驟之需要。 ^ -般而言，在完全不同的材料上進行沈積期間，選 性可得到不同成核的優勢。通常可藉由對正被沈積之材 的同時⑽m沈積來_選擇性沈積。選擇之前躯物將 常傾向於在一表面上較快地成核並生長並且在另一表面 較慢地成核並生長。舉例而言，錢將通常在氧切以及 7 200808995 ^上成核’但在氧切上成核階段 時，相對於發上之合併齡t錢核w又開始 右古的異+本& 、只、，氧化物上之不連續膜具 有同勺暴路表面積。因此，與石夕上之 加至製程的侧將對氧化物 因此，籍由調整影響沈積速率 ί 、、壓力）以及侧速率（例如，侧劑流動速 ’皿又、壓力）之因素，可調節製程之相對選擇性。每 -變數之改變通常對侧速率以及沈積速率具有不同的参 ，三通常，商業選擇性沈積製程是在相關窗上產生可行的 最咼沈積速率，同時在場區域（fldd regi〇n)中不達到沈 積。已知的選擇性矽沈積製程包括反應物矽烷（矽前軀物） 以及具有虱載體氣體之氫氯酸（茲刻劑）。美國專利公開案 第2005/0079692 A1號揭露使用矽烷以及氣化氫在SiGe膜 上运擇性沈積Si膜，且列出了各種其他石夕前4區物以及钱刻 劑。於2006年1月3Q日提出申請之美國申請案第 11/343,264號（其全部揭露内容因此併入本案供參考）揭 露使用三矽烷以及氯氣選擇性沈積含矽材料之方法。 氯化矽烷（特定言之，二氯矽烷以及三氯矽烷）已長 久被用作沈積蠢晶石夕之前躯物。其已理論化沈積機制包含 各種瞬間氯化聚矽烷之結構，見Μ·Τ· Swihart與R.W. Carr 之 u Thermochemistry and Thermal Decomposition of the
Chlorinated Disilanes (Si2HnCl6.n5 n = 0-6) Studied by ab Initio Molecular Orbital Methods” ( J. Chem. Phys. A 1997，1(H，7434-7445)，以及 Μ·Τ· Swihart 與 R.W. Carr 8 200808995 之 “On the Mechanism of Homogenous Decomposition of the Chlorinated Silanes. Chain Reactions Propagated by Divalent Silicon Species” （ J· Phys· Chem· A 1998，102， 1542-1549)。 美國專利公開案第2004/0224089 A1號揭露許多氯化 聚石夕炫。揭露了在有氫載體氣體的情況下使用三氯二石夕炫 以及一氣一秒烧之理論貫驗。據稱，沈積製程會釋放在原 地姓刻劑的配位體（氳及/或鹵素）。其亦揭露了在三氯二 矽烷以及二氯二矽烷沈積製程中使用氣化氫作為補充蝕刻 劑之理論實驗。 、 雖然此技藝中已知各種沈積製程，但對較快、功耗較 ’的笔路之追求的不斷增長已增加了對積體電路製造之需 求。因此，需要具有改良的均勻性、純度以及可重複性之 沈積製程。 【發明内容】 現已發現’沈積製程利用氯化聚矽燒作為Si前軀物。 在實施例中，與二石夕烧或三矽烧相比，此等沈積對成核現 象較不敏感，且因此尤其很適合於為沈積製程提供選擇 性。製程與添加的製程氣體（process gas)(包括碳、錯及 /或#雜劑源）很好地合作’且因此可用於製造各=含石夕膜 以及用於將應變倂入於經沈積層或鄰近結構中。在實施例 中，沈積製程結合選定之氯化聚矽烷（特定言之，&氯一 矽烷、二氯二矽烷、三氯二矽烷及/或四氣二矽烷）使用氯 氣。其他實施例提供可用於使用氯化聚矽烷選擇性地沈積 9 200808995 含矽膜之系統。 實施例提供一種選擇性地沈積含矽膜之方法，包括. 在CVD腔室中建立選擇性化學氣相沈積^二_ 立^擇性cvd條件包括使氯化聚魏自容器 以及使氯氣流至㈣腔室，氯化聚雜包 Ϊ早ΐ Γ二氯二石夕烧、三氯二石夕燒以及四氯二魏 中之至少一者；以及 在選擇性CVD條件下，將含賴選擇性地沈積至安 置於CVD月空至内之基板的單晶表面區域上，同時最小化 在選擇性，積期間至基板之非單晶表面區域上之沈積。 另一貫施例提供一種沈積系統，包括： 化學氣相沈積（CVD)腔室，其用以將基板固持於直 中； 〃 氣化聚矽烷，其中氣化聚矽烷包括單氯二矽烷、二氯 二矽烷、三氣二矽烷以及四氯二矽烷中之至少一者；… 氯氣； 第一容器，其保存氣化聚矽烷，第一容器經可操作地 連接以在選擇性CVD條件下將氣化聚矽烷供應至CVD腔 室，其中氯化聚矽烷包括單氯二矽烷、二氯二矽烷、三氯 二矽烷以及四氯二矽烷中之至少一者；以及 第二容器，其保存氯氣，第二容器經可操作地連接以 在選擇性CVD條件下將氣氣供應至CVD腔室。 下文更詳細地描述此等以及其他實施例。 【實施方式】 10 200808995 術語“?長石夕烧”在本文中用以指包括兩個或兩個以上 的矽原子之矽烷（例如，SinH2n+2，其中n為2或更大，較 佳為2或3) ’包括其混合物。聚魏之非限制性範例包括 二矽烷以及三矽烷。術語“氯化聚矽烷”在本文中用以指 包括一或多個氯原子以及兩個或兩個以上的矽原子之氯化 聚矽烷。氯化聚矽烷之非限制性範例包括單氯二矽烷、二 氯二矽烷、。二氯二矽烷、四氯二矽烷、五氯二矽烷、六氯 二矽烷、單氯三矽烷、二氯三矽烷、三氣三矽烷、四氯三 矽烷、五氯三矽烷、六氯三矽烷、七氣三矽烷、八氯三矽 烧以及其混合物。藉由熟習此技藝者已知之方法，可騰得 及/或製備聚矽烷以及氯化聚矽烷。含兩個矽原子之氯化聚 矽烷在本文中可被稱為氣化二矽烷，且含三個矽原子之氯 化聚矽燒在本文中可被稱為氯化三矽烷 、’ 熟習此技藝者應理解的是某些氣化聚石夕燒是以各種里 構形式存在。因此’必須理解的是除非另有所述否則在本 文中對氯化聚秒烧之弓丨用包含對應的異構形式。舉例而 言，必須理解的是u_二氯二雜以及m石夕统為 二氣二魏之異構形式。氯化聚魏之非限制性範例及其 CAS $主冊號提供於表1中： 200808995 表i 氯化聚矽烷 CAS註冊號 單氯二矽烷 14565-98-1 二氯二矽烷 101673-04-5 1，2-二氯二矽烷 20536-13-4 1，1-二氯二矽烷 20424-84-4 三氯二矽烷 99801-94-2 1,1，2-三氯二矽烷 20424-85-5 1，1，1-二氯二碎烧 78228-96-3 四氯二矽烷 99995-72-9 1，1，1，2-四氯二矽烷 31411-97-9 1，1，2,2-四氯二矽烷 20536-16-7 五氯二矽烷 31411-98-0 六氯二矽烷 13465-77-5 1-氯三矽烷 31411-99-1 2-氯三矽烷 21509-73-9 二氯三矽烷 110608-89-4 1，2-二氯三矽烷 93974-19- 7 1，3-二氯三矽烷 34118-70-2 1，2,3-三氯三矽烷 102581-31-7 1，1，1-三氯三矽烷 34551-78-5 1，1，3,3-四氯三矽烷 34551-79- 6 1，1，2,3,3-五氯三矽烷 192330-74-8 1，1，1，2,2,3-六氯三矽烷 192330-75-9 1，1，2,2,3,3-六氯三矽烷 89504-81-4 1，1，1，3,3,3-六氯三矽烷 62218-00-2 1，1，1，2,3,3,3-七氯三矽烷 62218-01-3 1，1，1，2,2,3,3-七氯三矽烷 56240-63-2 八氯三矽烷 13596-23-1 本文中描述之各種實施例提供沈積含矽膜之方法。一 般而言，此等方法包括在CVD腔室中建立化學氣相沈積 12 200808995 條件以及在化學氣相沈積條件下將含石夕膜沈積至安置於 CVD腔室中之基板上。在各種特定實施例中，沈積是選擇 性的，例如，在選擇性CVD條件下將含矽膜選擇性地沈 積至安置於CVD腔室中之基板之單晶表面區域上，同時 * 最小化在選擇性沈積期間至基板之非單晶表面區域上的沈 積。在實補中’選雜CVD條件包括使氯化聚石夕烧以 及氯氣自各麟㈣至CVD岭。其發現結合氯化聚石夕 烧使用氯氣對於含石夕膜之選擇性沈積具顯著效益，尤其是 約赋之範圍中的較佳沈積溫度。在較 例中，氣化聚石夕絲括單氯nm 一氟一石夕统以及四氯二石夕烧中之至少一者 料使用’術語“含石夕指許多種含石夕之材 枓，其包括 SiGe、Si.c、^ “SiGe”、“Si:c”、“SiGe.c”以及其摻雜型式。術語 MCie.C亚非化學計量 定比之所指示元素的材料。=因此並不限於含有特 文中教故咖條件下，聽 200808995 遞（例如，藉由自容器流至其中安置有基板的CVD腔室） 導致含矽膜沈積於基板上。如本文中所使用之“基板，，是 指需要在其上進行沈積之工件，或暴露於沈積氣體之表 面。舉例而言，基板可為單晶矽晶圓，或可為絕緣半導體 (semiconductor-on-insulator，SOI)基板，或可為沈積於此 等晶圓上之磊晶Si、SiGe或第III-V族材料。工件不限於 晶圓’而亦包括玻璃、塑膠或半導體處理中所使用之任何 其他基板。已熟知，半導體處理最常用於製造積體電路， 其需要尤其嚴格的品質需求，但此處理亦用於各種各樣的 其他領域。舉例而言，半導體處理技術常用於使用許多種 技術製造平板顯示器中以及用於製造微機電系統（M E M s ) 中。 熟習此技藝者已知術語“混合基板”，見題為
Deposition 〇ver Mixed Substrates ” 的美國專利第 6,900，115號（2005年5月31曰頒布），其全部揭露内容因 此併入本案供參考且尤其是為了描述混合基板。如美國專 利第6,900，115號中討論，混合基板為具有兩個或兩個以上 的不同類型之表面之基板。在某些實施例中，將含矽層選 擇性地沈積於單晶半導體材料之暴露的表面上，同時最小 化且更佳地避免在鄰近介電質上之沈積。介電材料之範例 包括二氧化矽（其包括低介電常數形式，諸如，碳摻雜二 氧化矽或氟摻雜二氧化矽）、氮化矽、金屬氧化物以及金屬 矽酸鹽。混合基板之表面可以各種方式相互不同。舉例而 口表面可由不同的元素（諸如，銅或石夕）製成，或由不 14 200808995 同的金屬（諸如，銅或鋁）製成，或由不同的 如，石夕或二氧僻）製成。表面之電特性亦可诸 同。 + 即使材料由同-元素製成，若暴露的表面 晶性）不同，則表面亦可不同。本文中描述之^ (二 將含矽膜沈積於各種各樣的基板上，但尤其可用用於 具有混合表面雜之混合基板上。此混合基板.呈^ -表面形態之第-暴露表面以及具有第二表面形能^ 暴露表面。在本文中，“表面縣，，是指基板^之二 結構。非晶與結晶為不同形態之範例。多晶形態B =曰曰 晶體之無序排列組成之結晶結構，且因此具有 (degree 〇f order)。多晶材料中之原子在每—晶體 序的，但晶體自賴於彼此在長距離上無序。== ，有高的長距有序度之結日日日結構。^日日膜的特徵 Ίί於其上’通常為單晶的）相同的晶體結構以： =4材财之原子制於在相對長的距離（按原子 上持歡晶格狀結構中。非晶形態是具有低有序 之非結晶結構，因為原子沒有明確的週-又 態包括微結晶以及非晶材料與結晶材 分$形 中所使用，“單晶，，或“石曰，，暑用、物。如本文 體製造之非常大的晶體結其中可 ，者應瞭解’層之結晶性嫩 自非曰曰交成多晶至單晶；熟習此技藝者可 二體 晶體結構視為單晶或蠢晶，而不管低密度缺陷。 15 200808995 非(r限於)單晶/多晶、_^ 個以上的不同相刑:貝。術浯混合基板”包括具有兩 理解，本文面的基板:且因此熟習此技藝者應 表面之混合基』:的方::含：膜沈積至具有兩個類型之 的不同類型之==:適用於具有三個或三個以上 如，例提供選擇性沈積至混合基板上之方法，例 當為單日沈積至混合基板之—或多個選定之（通 2::?之表面區域，同時最小化且較佳地避免 ==積期間至基板之其他(通常為非單晶的）暴露 V的沈積。在—實施例中，將含賴蟲晶或異質 積至混合基板上。術語“蟲晶的，，“蠢晶地”、 χ、貝猫日日的、異質磊晶地，，以及類似術語在本文中 用以指按以下方式將結晶含石夕材料沈積至結晶基板上：所 沈積層採贼遵絲板之晶格f數。#所沈積層之組合物 與，板之組合物不同時，將磊晶沈積視為異質磊晶。在較 佳貫施例中，磊晶或異質磊晶沈積是選擇性的。 貝施例提供一種選擇性地沈積含石夕膜之方法，包括： 在CVD腔室中建立選擇性化學氣相沈積（CVD)條件， 其中建立运擇性CVD條件包括使氯化聚矽烧自容器流至 CVD腔室以及使氯氣流至CVD腔室，氯化聚矽烷包括單 氯二矽烷、二氯二矽烷、三氯二矽烷以及四氯二矽烷中之 至少一者；以及在選擇性CVD條件下，將含矽膜選擇性 16 200808995 地沈積至安置於CVD㈣内之基板的單晶表面區域上 同時最小化在選擇性沈積期間至基板之非單晶表面區 之沈積。特別是’其發現藉由利用氣與單氯二石夕燒、二户 二矽烷、三氯二矽烷以及四氯二矽烷中之至少一者 合ϋ著地增強了在如本文巾所描述之選擇性沈積條件$ 本發明不受理論約束，而咸信：氣與單氯二矽烷、二 氯二矽烷、三氯二矽烷及/或四氯二矽烷組合之驚人有致性 可至少部分地歸因於此等氯化聚矽烷傾向於在本文中描述 之選擇性CVD條件下形成包括:SiHcl、：SiH2以及 中之至少兩者的反應性中間物。下列化學式說明對於單氯 一石夕烧、一氯一石夕烧、二氣二石夕烧以及四氯二石夕烧中之每 一者在選擇性CVD條件下產生各種產物之可能的反應路 徑。 單氯二矽烷 (la) H2ClSiSiH3(g)-> H2ClSiSiH:(g)+ H2(g) (2a) H2ClSiSiH:(g)e HCISi二SiH2(g) (3a) HCISi二SiH2(g)^ :SiHCl(g)+ :Sffi2(g) (4a) SI2H5Cl(g)- :SiH2(g)+ SiClH3(g) (5a) Si2H5Cl(g)- :SiHCl(g)+ SiH4(g) (6a) Si2H5a(g)+ Cl2(g)— Si2H4Cl2(g)+ HCl(g) 二氯二矽烷 (lb) HCl2SiSiH3(g)— HCl2SiSiH:(g)+ H2(g) (2b) H2ClSiSiH2Cl(g)- H2ClSiSiCl:(g)+ H2(g) 17 200808995 (3b) HCl2SiSiH:(g)^ Cl2Si=SiH2(g) (4b) Cl2SHSiH2(g)^ :SiCl2(g)+ :SiH2(g) (5b) Si2H4Cl2(g)- ：SiH2(g)+ SiCl2H2(g) (6b) Si2H4Cl2(g)- :SiHCl(g)+ SiClH3(g) (7b) Si2H4Cl2(g)— :SiCl2(g)+ SiH4(g) (8b) 1，1 Si2H4Cl2(g)+ Cl2(g)— 1，1，2 Si2H3Cl3(g)+ HCl(g) 三氯二矽烷 (lc) Cl3SiSiH3(g)— Cl3SiSiH:(g)+ H2(g) (2c) HCl2SiSIClH2(g)— HCl2SiSiCl:(g)+ H2(g) (3c) Cl3SiSiH:(g)㈠ Cl2Si=SiHCl(g) (4c) HCl2SiSiCl:(g)㈠ Cl2Si=SiHCl(g) (5c) Cl2Si=SiHCl(g)SiCl2(g)+ :SiHCl(g) (6c) Si2H3Cl3(g)- ：SiH2(g)+ SiCl3H(g) (7c) Si2H3Cl3(g)— :SiHCl(g)+ SiCl2H2(g) (8c) Si2H3Cl3(g)- ：SiCl2(g)+ SiClH3(g) (9c) Si2H3Cl3(g)+ Cl2(g)- Si2H2Cl4(g)+ HCl(g) 四氯二矽烷 (ld) Cl3SiSiClH2(g)- Cl3SiSiCl:(g)+ H2(g) (2d) HCl2SiSiCl2H(g)- Cl3SiSiCl:(g)+ H2(g) (3d) Cl3SiSiCl:(g)〇 Cl2Si二SiCl2(g) (4d) Cl2Si-SiCl2 (g) ^ 2 :SiCl2 (g) (5d) Si2H2Cl4(g)- ：SiH2(g)+ SiCl4(g) (6d) Si2H2Cl4(g)- :SiHCl(g)+ SiCl3H(g) 18 200808995 (7d) Si2H2Cl4(g)-> ：SiCl2(g)+ SiCl2H2(g) (8d) Si2H2Cl4(g)+ Cl2(g)- Si2HCl5(g)+ HCl(g) 化學式(3a)、（4a)、（5a)、（4b)、（5b)、（6b)、（7b)、（5C)、 (6c)、（7c)、（8c)、(4d)、（5d)、（6d)以及(7d)說明似乎對反 應性中間物ΑίΗα、：SiH2及/或:SiCl2之形成有所貢獻之反 應路控。此等反應性中間物似乎又對根據由以下化學式 (le)、（2e)以及(3e)說明之反應路徑進行的石夕沈積有顯著貢 獻。 氯既能增強石夕沈積（顯然藉由與:SiH2反應，如式(3e) 所說明）又可增強沈積選擇性（顯然藉由移除經沈積的矽 之部分，如以下化學式（If)所說明）。應理解的是本文中討 論之各種反應路徑以及化學式為說明性的且並非無遺漏。 舉例而言’以下的式（lg)至（16g)說明在給定的CVD條件下 可操作的各種額外反應路徑。應瞭解的是一些反應路徑是 關於在所有情形下均可能不存在之特定CVD條件。舉例 而言，式(4g)以及(5g)說明膦（PH3)(電活性摻雜劑前軀物） 之使用，如下文更詳細地加以描述。 沈積 (le) ：SiCl2(g)+ H2(g)--> Si(s)+ 2 HCl(g) (2e) :SiHCl(g)—Si(s)+ HCl(g) (3e) :SiH2(g)+ Cl2(g)-> Si(s)+ 2 HCl(g) 糟由氣進行之韻刻 (lf) Si(s)+cl2(g)-> :SiCl2(g) 額外的反應路徑 19 200808995 (lg) Si(s)+ 2 HC1 ㈠ SiCl2(g)+ H2(g) (2g) :SiCl2(g)+ 2 H⑻—Si(s)+ 2 HCl(g) (3g) :SiH2(g)+ 2 Cl⑻—Si(g)+ 2 HCl(g) (4g) PH3(g)+ 6 CKa)—PCl3(g)+ 3 HCl(g) (5g) 2PH3(g)—2P⑻ + 3H2(g) (6g) Cl2(g)+ H2(g)-> 2 HCl(g) (7g) H⑻+ Cl⑻—HCl(g) (8g) 2H⑻—H2(g) (9g) 2 SiCl⑻—SiCl2⑻—SiCl2(g) (lOg) SiH4(g)+ Cl2(g)- SiH3Cl(g)+ HCl(g) (llg) SiH3Cl(g)+ Cl2(g)-SiH2Cl2(g)+ HCl(g) (12g) SiH2Cl2(g)+ Cl2(g)— SiHa3(g)+ HCl(g) (13g) SiHCl3(g)+ Cl2(g)— SiCl4(g)+ HCl(g) (14g) :SiH2(g)+ Cl2(g)-SiH2Cl2(g) (15g) :SiHCl(g)+ Cl2(g)-SiHCl3(g) (16g) :SiCl2(g)+ Cl2(g)-SiCl4(g) 在各種實施例中，包括結合單氯二矽$完、二氯二矽烷、 三氯二矽烷及/或四氯二矽烷使用氯的選擇性CVD條件提 供顯著的益處。舉例而言，勢習此技藝者應理解，在如本 文中描述之選擇性CVD條件下，根據式(3a)、（4a)、0a)、 (4b)、（5b)、（6b)、（7b)、（5c)、（6c)、（7c)、（8c)、（4d)、（5d)、 (6d)以及(7d)，自單氯二矽烷、二氯二矽烷、三氯二石夕烧以 及四氯二矽烷產生反應性中間物:SiHCl、：SiH2以及:siCl2 中之一或多者。根據式(le)、（2e)以及(3e)，此等反應性中 20 200808995 間物導致矽之沈積。有利地，其發現可在相對低的溫度下 進行此等沈積。因此，在實施例中，選擇性CVD條件包 括在約400°C至約59CTC之範圍中’較佳在約5〇〇χ：至約58〇 °C之範圍中的溫度（例如，CVD腔室及/或基板溫度）。較 佳的選擇性CVD條件包括氯的使用（較佳為氯化聚矽烷 的使用）與較佳的沈積溫度之各種組合。 結合此等氯化聚石夕烧使用氯根據式(6a)、（沾）、（％)以 及(8d)有利地產生額外的氯化聚矽烧；根據式(坤產生沈積 的矽；以及根據式（If)產生蝕刻。雖然可能存在氯化氫 (HC1) ’但已較佳地最小化氯化氫用作額外的蝕刻劑。特 別是，大量氣化氫（諸如傳統上用於蝕刻之氯化氫）之存 在可能是有害的。本發明不受理論約束，而是咸信：Ηα 之存在由於使式(le)、（2e)以及(3e)所說明之正向反應路徑 變k而抑制沈積；且HC1的使用並不有利地產生額外的氯 化聚矽烷。在低溫下，藉由HC1進行之蝕刻（如式（lg)所 說明）相對慢，且因此在約4⑽。C至約590X：之範圍中的沈 積溫度下，對HC1的選擇性可能不良的低。因此，在實施 例中，遥擇性CVD條件包括最小化使氯化氫流至cvd腔 室。在較佳實施例中，選擇性CVD條件包括實質上不使 氣化氫流至CVD腔室。 根據熟習此技藝者已知之各種CVD方法，可適當地 進1沈積，但當在本文中教示之CVD沈積條件下進行沈 積時能獲得最大益處。藉由使用CVD (包括電漿增強型化 學氣相沈積（plasma-enhanced chemical vapor deposition， 21 200808995 PECVD)沈積或熱CVD)，利用氯化聚矽烷將含矽膜沈積 至CVD腔室中之基板上，較佳結合氣流以在選擇性cv^ 條件下將含矽膜選擇性地沈積至安置於CVD腔室中之基 板之單晶表面區域上，同時最小化在選擇性沈積期間至基 板之非單晶表面區域上之沈積，可適當地實踐所揭霖之方 法。舉例而言，CVD條件可經選擇以將磊晶含矽膜選擇性 也此積至混合基板之一或多個暴露窗上。較佳地，最小化 至非單晶表面區域上之沈積包括在選擇性沈積期間實質上 不沈積含矽材料至非單晶表面區域上。因為可在不會對參 加電漿處理之基板以及設備造成損壞的情況下 ς成 選擇性沈積，_熱CVD是齡的。 達成 在實施例中，藉由使氯化聚矽烷自容器流至其中安置 有基板之合適的CVD腔室，實現氯化聚矽烷至基板表面 ，傳遞。較佳以氣體之形式或作為饋入氣體之組份將氯化 ^石夕烧引人至腔室。在實施例中，藉由使氯化聚魏自保 ，氯化聚矽烷之容器經由合適的供應線（較佳地，裝備有 一或多個閥以控制流動速率及/或壓力）流至CVD腔室 中’將其引入至CVD腔室。可以液體或氣體形式（較佳 地’作為流體）將氯化聚矽烷保存於容器中。在實施例中， 在谷為中對氯化聚魏加壓。藉由在供應線與經加壓的氯 化XK石夕:k之間產生壓力差（例如，藉由將供應線内之壓力 減t至容器中之壓力以下），可使此加壓的氣化聚石夕烷流至 月工至中。在實施例中，容器包括起泡器' (bubbler)，且藉 由氯化聚魏使賴氣魏仙絲·聚雜蒸汽且經 22 200808995 由供應線將其載運至腔室，使液體氯化聚矽烷流至腔室 内。在實施例中，起泡器為溫控起泡器。較佳地，容^裝 備=匕括以及氣體濃度感測器之傳遞系統，所述其 ，辰，感測器量測自起泡器流動之載體氣體中的氯化聚石夕 文兀之里。此等感測器（例如，piez〇c〇n⑧氣體濃度感测器） 可購自 L〇rex Industries (p〇ughkeepsie，Ν γ，口 $ A)。除 了氯化聚矽烷之外，饋入氣體還可包括氣體或蒸汽形式的 其他組份，例如，載體氣體、第二石夕源、碳源、鍺源、氮 源：摻雜齊m、侧齊](例如，用於選擇性沈積實施例^ 氯氣）等。在較佳實施例中，氯化聚矽烷包括 二f二魏、三氯二魏以及四氯二碎烷中之至二二 且選擇包括使氯氣以及氯化聚矽烷流至cVD胪室 性CVD條件。 工 达谇
可使用合適的歧管來將饋入氣體供應至CVD腔室。 在實施例中，CVD腔室中之氣流是水平的。較佳地^cvd 腔至包括於單晶圓反應器中。更佳的是腔室為單晶圓、單 這、層狀水平氣流反應器，較佳的是經輻射加熱。此類= 之合適的反應器可購得，且較佳的模型包括購自^sM
America，Inc· (Phoenix，Arizona)之£卩311011刊系列的單曰 圓反應器。雖然亦可在替代反應器（諸如，蓮蓬頭配 中使用本文中描述之方法，但已發現，增加的均勻性以及 沈積速率之益處在Epsilon™腔室之水平、單道層狀氣流配 置（使用旋轉基板，特定言之，具有低製程氣體間己) 中尤其有效。錯由將電漿產物（在遠端電漿產生哭之原地 23 200808995 或下游）引入至腔室，可進行CVD，但如上所述，熱CVD 為較佳。 在氯化聚石夕烧傳遞至基板表面後，較佳地根據選定之 氣化聚矽烷之特性在本文中教示之CVD條件（例如，沈 積壓力、沈積溫度以及反應物流動條件）下進行沈積。CVD 腔室中之總壓力較佳在約0.001托（Torr)至約1000托之 範圍中，更佳在約〇·1托至約350托之範圍中，最佳在約 0.25托至約1〇〇托之範圍中。在實施例中，選擇性cvd 條件包括在約20托至約760托之範圍中的CVD腔室壓 力。腔室中之氯化聚矽烷之部分壓力較佳在總壓力的約 0.0001%至約100% (更佳在總壓力的約0 001%至約5%) 之範圍中。如上文所述，饋入氣體亦可包括不是氯化聚矽 烷之一或多種氣體，諸如，其他矽源、鍺源、碳源、蝕刻 劑（例如，用於選擇性沈積實施例之氯氣）、摻雜劑前軀物 及/或惰性載體氣體。在實施例中，氣化聚矽烷為單獨的矽 源三H e、Ar、Η2、Ν2為用於本文中描述之方法之可能的载 體氣體。在一些實施例中，如下文更詳細地描述，諸如He、 Ar以及％之非氫載體氣體為較佳的。 —在貫施例中，氯化聚矽烷與载體氣體一起引入至腔 室，與代替氣化聚矽烷之矽烷或矽烷/氯化氫之標準使用^ 比，其使用相對高的氯化聚矽烷流動速率以及相對 體氣體流動速率。舉例而言，在較佳的實施例中，使 5 mg/mm 至 500 mg/min (較佳在約 7〇 遍 mg/min之間）之氯化聚雜流動速率，在_如 24 200808995 TM、E3000TM 或 E3200TM 反應器系統（購自 ASM America， Inc· (Phoenix，Arizona))中進行熱CVD。載體氣體流動速 率可為母分鐘約40標準公升（standard liters per minute, slm )或更小’較佳為約1〇§1111或更小，更佳為約51§1111或 更小，且沈積溫度可在約4〇〇°C至約800°C之範圍中，更佳 在約500°C至約700X：之範圍中。選擇性CVD條件較佳她 包括大於約400t且小於約600X：之基板溫度。在沈積期 間，較佳最小化流動的氫氣。對於選擇性沈積，可在較佳 為1-200 seem之流動速率下使用蝕刻劑氣體（例如，氯）。 在一些實施例中，氣化聚矽烷之氯含量足夠高，使得可在 無添加的蝕刻劑之情況下進行選擇性沈積。摻雜劑前軀物 (例如，碳源及/或電活性摻雜劑前軀物）流動速率通常在 約10%〇111至約1，000 %()111之範圍中，其視摻雜劑源之性 吳以及其他組份之相對流動速率而^。舉例而言，對於填 掺雜，摻雜劑氫化物（前躺物）流動速率較佳為鱗的 10-200 seem (例如，在Η:或He中1%的pjj3)。 熱CVD條件車乂佳包括在基板上有效地沈積所要开》態 (例如非日日。夕日日、單晶）的含矽膜之基板溫度。較佳 地外在、、、勺350 C至約9〇〇c (更佳地，約5〇〇。〇至約8〇〇。〇) 之範圍中之溫度下進行熱CVD。較佳地在約靴至約· 2之範圍中之溫度下進行PECVD。受本文中提供之指導的 此^者可調_溫度範圍以考量實際= bud (thermal 、、'尤積速率、包括單晶圓以及分批反應器 25 200808995 的腔至之不同尺寸、較佳的總壓力以及部分壓力等。—般 ^，對於給定_要結果（無論其為沈積速率、層品質 逖疋兩f之組合），較高的部分壓力需要較低的溫度。可藉 由此技蟄中已知之各種各樣的方法加熱基板，例如，電阻 ^ 加熱以及燈加熱。對於包括結合氯化聚矽烷（其包括單氯 一矽烷、二氯二矽烷、三氯二矽烷以及四氣二矽烷中之至 少一者）使用氯的選擇性沈積實施例，選擇性cVD條件 較佳地包括在400°C至約580°C之範圍中的基板溫度。在實 施例中，選擇性CVD條件包括有效地將含矽膜磊晶地或 異質磊晶地沈積至混合基板之單晶表面區域上同時最小化 在選擇性沈積期間至基板之非單晶表面區域上之沈積的基 板溫度。 ' 使用選自下列各物中之至少兩種氣化聚石夕烧，可進行 包括每：擇性沈積之沈積·單氣二;5夕烧（氯二石夕烧）、二氯二 石^烷、三氯二矽烷、四氯二矽烷、五氯二矽烷、六氯二矽 烷、氯三矽烷、二氯三矽烷、三氯三矽烷、四氯三矽烷、 五氯三矽烷、六氯三矽烷、七氯三矽烷以及八氯三矽烷。 在一些實施例中，可使用前述氯化聚矽烷中之至少三者來 進行沈積。可將兩種或兩種以上的氯化聚矽烷單獨地供應 ； 至CVD，例如，自單獨的容器或作為混合物之組份供應。 ; 在貫施例中，選擇性CVD條件包括使第一氯化聚石夕烧及 第二氯化聚矽烷流至CVD腔室，其中第一氯化聚矽烷包 括單氣一梦烧、一氣^一砍纟元二氣二發烧或四氯二砍烧， 且第二氣化聚矽烷不同於第一氯化聚矽烷。第一氯化聚矽 26 200808995 烷與第二氯化聚矽烷之重量比可在廣泛範圍上變化，例 如，在約99:1至約1:99之範圍中，較佳在約9:1至約1:9 之範圍中’更佳在約3:1至約1:3之範圍中。舉例而言， 在實施例中，氯化聚矽烷為包括二氯二矽烷與三氯二矽烷 之混合物，例如，二氯二矽烷··三氯二矽烷重量比在約1:9 至約9:1之範圍中，更佳在約3:1至約1:3之範圍中。較佳 的氯化聚矽烷實施例基本上由按重量計約75%的二氯二矽 烷以及^重量計約25%的三氯二矽烷組成。在另一實施例 中丄使第一以及第二氯化聚矽烷自單獨的容器流至CVD 腔室。在實施例中，選擇性CVD條件包括使第一 矽烷、第二氯化聚石夕烧以及第三氯化聚石夕燒流至胪 ΐ氣其石氣，聚魏包括單氯二石規、二氯二石夕烧’ 一虱一矽烷或四氣二矽烷’且其中第二 烷減不同且不同於第-氯化聚石夕烷。第―、 二虱化聚魏之相對量可在廣 π 括其體亦可包 碳源、石朋源、_、銦源、石申源、鱗源t .、石夕源、鍺源、 石夕烧、二石夕烧以及之外的補充石夕源之 坑，作為錄源之辦、單氯鍺烧、 27 200808995 二氯鍺烧、三氯鍺烧、四氯鍺烧、二鍺烧、氯二錯烧、一 氯一鍺炫、二氣一鍺烧、四氯二鍺燒、五氯二鍺燒以及六 氯二錯烧，作為碳源以及發源的單秒垸美甲产 (monosilylmethane)、二矽烷基甲烷、三砍烷基甲烧、四 矽烷基曱烷、單甲基矽烷（MMS)以及二曱基石夕燒二以及 作為電活性摻雜劑（η型與p型）源的各種摻雜劑前軀物， 諸如，銻、砷、硼、鎵、銦以及磷。在一些實施例中，碳 源包括 H^Si-CHrSiHrCH3 (1，3-二秒丁烧)。 藉由使用摻雜劑前軀物進行之原地摻雜，較佳地實現 使用氣化聚矽烷進行之藉由CVD將摻雜劑倂入含二膜 中。用於電摻雜劑之較佳前軀物為摻雜劑氫化物，包括p 型摻雜劑前軀物（諸如，二硼烷、氘化二硼烷）以及n型 摻雜劑前軀物（諸如，膦以及胂）。矽烷基膦[(H3SiURx] 以及石夕：)：完基胂[(H3Si)3-xAsRx](其中，X = 〇_2且Rx = η及/ 或D)分別為鱗以及砷摻雜劑之替代前軀物。处氏以及三 曱基銦分別為替代的銻源以及銦源。此等摻雜劑前軀物可 用於製備較佳的膜（如下所述），其較佳為經删、鱗、銻、 銦以及珅摻雜之矽、Si:C、SiGe以及SiGe:C膜以及合金。 饋入氣體中之摻雜劑前躺物之量可經調整以提供含石夕 膜中之所要的摻雜劑含量及/或沈積的含石夕層中之所要的 表面品質。饋入氣體中之較佳的濃度可依據全部反應性氣 體（不包括惰性载體氣體以及稀釋氣體）之重量以重量計 約十i分之~ (part per billion，ppb)至約20%之範圍中， 車父佳在約0.1每分鐘標準立方公分（standard cubic 28 200808995 centimetersperminute5Sccm)^5 ^ 等的稀m)或胂或二硼烷 ,：的純膦（或均 佳的，以便達成所得之膜中所的f有時是較 ™系列之單晶圓反應器中，可經由質量_ ^的Ε_οη 氣體中之摻雜劑前軀物之稀物將载體 設定點範圍在約一至約 所要的摻雜劑濃度以及摻雜 0中’ /、視 =可導致… 物。然而，；一市:實 =、，Η2中， 惰性氣體中。藉:=:2雜^^經稀釋於非氯 擇性沈積實施例)、任一合適的载體：以及對於選 ^任-所要的摻雜劑前躯物(例如，鍺烷或單甲參) 二丨=地進一步稀釋混合物。 1Ω㈣反應器中用於沈積之典型的總流動速率範圍在: ，至約亂的範圍中，所以在此方法=
物之濃度相對於總流量通f小。 用之W 星莲玫CVD條並 所、十、1上描述了通常適合於選擇性CVD之沈積條件，1 二==括茶數之值的範圍，所述參數諸如：氣化聚石夕 兀'料流動速率、烟細_減動速率 ，速率、設備晴組態、沈積溫度、减 ，體氣體識別與流動速铸。藉由本文帽提供之指導告 D之常規貫驗，可識別適合於特定沈積之選擇性CVD條 29 200808995 件。 如本文中使用之術語“選擇性沈積，，是指在混合基板 (例^ ’具有早晶以及非早晶表面、或半導體以及絕緣表 =基板）之單晶表面上沈積含石夕材料，而在非單晶表面 上極>、沈積或無沈積。使用本文中描述之沈積方法，藉由 使用包括氣化聚石夕烧之饋入氣體，可獲得優異的選擇性。 ϋΓ二在選擇性ciD條件下將含發膜沈積至安置 之非單晶表面區域上之沈積。較ΐ 非單晶表面區域上之沈積包括在選擇性沈产 ^間實質上不沈積含♦材料至非單广 選=可為約職，例如，在混合基板 =為，，幾化歡周圍絕緣體上之』 包括』沈狀切材料 者可摻:有電活性換: 加額外::::二用f化聚矽烷來獲得選擇性而無需添 性的含魏’广HC1 _劑提供給選擇 卿應=積，效應大於對暴露的半導體表面之 業HC1源將過多H周知’ Ηα_純化’且典型的商 沈積的膜之傳導率7刀引入至沈積製程中。此水份可降低 含量。因此，’ ^且引起蟲晶沈積中之不可接受的缺陷 在一些實施例中，氯化聚矽烷之使用有利地 30 200808995 高的選擇性其無添加_刻劑，且特定言之， 之情Γ兄====_在無_ 選擇性而言較佳的氣化:上的。舉例而言，對於達成 約W1 2夕烧具有大於約W (例如，在 1古^乾圍中）之氯:氫莫耳比。五氯二矽烷為 ;包括兩:::::耳比之氣化聚石夕烧的範例。氯化聚魏 π此^你…以上的個別氯化聚矽烷。藉由選擇包括 於L中之特定個職化聚魏之 戶氮莫耳比。舉例而言，藉由對兩種個別氣化Ϊ: ^相對量_當選擇，可將含有二氯二魏錢四氯二 石夕二^化聚魏的氣:氫莫耳比控制在約1:3 (基本上 =氯一石夕D至約2:1 (基本上為純四氣二石夕烧）色 圍内。 、阳雖然在無添加_刻劑之情況下藉由對氯化聚石夕烧之 此廷擇可it朗選擇性之控制，但其發現制氯氣作為姓 2劑尤其有利，尤其是結合具有相對較低的氯:氫比之氯化 艰夕烧（省如，單氯二梦烧、二氯二石夕烧、三氯二石夕烧及/ 或四氯二矽烷），且更佳的是結合較佳的沈積溫度（例如， 在、、、勺400 C至小於600。〇之範圍中）。在實施例中，結合單 氯二矽烷、二氯二矽烷、三氯二矽烷及/或四氯二矽烷使用 氯提供顯著的益處，包括一或多個相對低的沈積溫度（例 如’在約400°c至約590°C之範圍中，較佳在約50CTC至約 580°C之範圍中的CVD腔室及/或基板溫度）；相對高的沈 31 200808995 ^率或(二’每分鐘約140 A或更高，較佳為每分鐘約 „ ώ °月），以及尚的選擇性。氯之使用允許藉由4品押 動速率而非藉由操控氯化聚魏之氯:氣莫耳= 月匕在-些設備組態中更為需要）來控制選擇性 亦允許顯著地最小化氯化氮的使用上 化氮触用，此舉可提供如上討論之額外的除氣 提i、下列般趨勢以指導經進行以識別適合於丰 化魏沈積之CVD條件的常跡 方提供補充指導。 其他地 低，之氯含量增加，反應性程度傾向於降
Li:力;因此，隨著氯化聚魏之 相猶」為了達成給疋的沈積速率以及選擇性程度，
積溫度是較佳的。在實施财，選擇性CVD 在:赠至約58〇t之範圍中的基板溫度。隨著 f就切加，沈前率傾向於增加。在實施财，選擇 在約2〇托至約刻托之範圍中的㈣ =至£力。h的沈積溫度翻於有助 ί==”;晶地或異質Α晶地沈積至基板之 =曰表面^上“疋有效的。隨著結合減聚魏使用 之乳乳之夏增加’選擇性傾向於增加且沈積速率傾向於降 動逮率對沈積速率以及選擇性之影響以範例說明 一般而言’較低的Η2載體氣體流動速率可改善氯化聚 200808995 石夕烧沈積製程巾之選馳 為钱刻機制與沈積機，制Α e 7文更平、地加以木冊因 ㈣m 、機1制甚至在半導體窗上競爭，所以許多 變數可不同地畢;1 T ^ $去^ 9兩個機制以調變半導體表面上之淨生長 ^…gr〇Wth rate，GR)。舉例而言，在EPSILON®腔室中 條件下’㈣氯化聚魏之氯:氫比通常會降低沈積 迷竿。 、 Μ示性製鋥 …在1施例巾’如本文中描述之使用氯以及氯化聚石夕烷 進行之延擇性>尤積用以選擇性地形成石夕接觸插塞 (silicon contact plug)。舉例而言，圖案化相對厚的絕緣層（諸如， SG产TEOS } ’且打開接觸通道（⑶拉⑽via〕以暴露單 晶半導體表面。選擇性沈積用以自表面向上經由接觸孔 (contact hole)生長蠢晶或多晶石夕插塞。 圖1顯示所說明的實施例中之包括矽晶圓之基板1〇。 基板10可包括形成於晶圓或S0][基板上之磊晶層。藉由 ¥知的Ά槽隔離技術形成場隔離區域（is〇iau〇n region) 12 ’其在ST!元件間的窗中界定活性區14。或者， 可使用任一合適的方法來界定場絕緣材料，包括矽之局部
氧化（local oxidation of silicon，LOCOS)以及對 LOCOS 或STI之許多變化。應理解的是STI通常在基板10上同時 界定若干活性區，且STI常形成使電晶體活性區14相互分 離之網。較佳的是在適合於通道形成之位準下對基板進行 背景#雜。在一實施例中（未圖示），藉由本文中描述之方 法將磊晶含矽層選擇性地沈積於活性區14上。舉例而言， 33 200808995 含石夕層可為經石朋、麟、銻、銦或坤摻雜之石夕；si c、 或驗c。可使選擇性沈積的蠢晶含石夕層應變或鬆弛，且 額外的應變層或鬆弛層可沈積於經選擇性沈積的蟲晶含石夕 圖2㈣Μ丨4上形朗電極（_咖也。& > 16後之基板1G。雖然如傳統⑪電極所示是由絕緣間隔物以 及頂蓋層包圍’且由閘極介電層（gatedideetrie 一）a 與下方的基板10分離，但應理解的是電晶體閘極堆疊 (transistor gate stack)可具有各種各樣的組態中之任_ 者。舉例而言’在一些製程流程中，可省略間隔物。在所 說，的實施例中，閘電極16在活性區14内於電晶體閑極 堆豐16之任-侧丨界定源極以及祕區域2()。閘電極π 亦在閘電極16下方且在源極以及汲極區域2()之間界定通 道區域（channel region ) 22。 圖3 A明遥擇性移除暴露的石夕之钱刻步驟之結果。較 ^土地’使用反應性離子钱刻（reactive i〇n㊁贼舰）來提 (ϋ側壁界定以及對暴露的氧化物以及氮化物材料之最 ^損害。較佳地，凹座之深度小於待沈積於凹座中之層的 臨界厚度，但藉由大於臨界厚度之沈積，亦可獲得通i上 卞應變。因為暴露的絲本上為活性區14之源極以及汲極 、S/D)區域2〇 ’所以蝕刻被稱作源極/沒極凹進。應理解 的疋在一些排列中，可使用清除源極/汲極區域上 介電質之第一步驟。 圖4顯示使用選擇性沈積製程填充凹進的S/D區域2〇 34 200808995 二I坪言之，諸如用HF蒸汽或HF最後浸潰來清除 恭路體表面，此留下實質上不含氧之表面以用於其 上之蟲^晶/基板10是安置於CVD腔室（未圖示）内。在 中建立CVD條件，包括使氯氣以及氯化聚矽烷 —a至如上文中所揭露。較佳地，對於圖1至圖5之 貝她例，包括鍺源或碳源，以便在通道區域上產生應變， 1更孑細地加以描述。較佳地，在製程蒸汽混合物中 匕括备雜劑氫化物。含石夕屋晶層在S/D區域20中選擇性 =生長。有利的是經選擇性沈積的異質蟲晶膜30 (例如， 巧C，SiGe)會填充S/D區域2〇且對通道區域施加應 =在所朗的實施例中，異轉晶膜3G與通道區域22 之表面大致齊平。 曰膜H說Λ選擇性沈積之可選延伸，其用延伸的異質蟲 =32形成升高的S/D區域2〇。因為延伸之膜^在通道 =2之表面下方的部分對通道區域22施加橫向應力 石夕在基板之表面上方的部分不必包括與自然 广曰格吊數同樣大的晶格偏錢任何晶格偏差。因此 〔況於選f性沈積在通道區域22之表… Γ/可逐漸減少或停止任何的錯源或碳源氣體，且使氣化 來石夕烧流_。較佳繼續電摻雜劑源氣體，蚊言之 如膦或二硼烷之摻雜劑氫化物。 。 圖5請高的S/D結構32有利地在基板ig之表面上 方&供額外的石夕材料。如此技藝中已知且由本文 指導告知’經由隨後的處理，沈積絕緣層，且經由絕緣= 35 200808995 形成與源細歧極區域2G的麵。額外的特 形成石夕化物接觸，其減小了接觸電阻（形成歐姆接觸）。肉 此’可將鎳、㈣其他金屬沈積至接觸孔巾’且允 ， 耗過多的# ’而不會干擾下方的源極級極區域2q 面之電特性。<欠接 圖6說明另一實施例，其中使圖2之結構經受使用产 動的乳氣以及氯化聚魏進行的選擇性沈積，而: 。t此情況下’糊生沈積僅用以升高源極 以及及極&域，此提供過多㈣34以准許由接觸石夕 耗、，而不會毁壞淺接面。視情況，沈積可包括摻雜劑前躺 物以沈積Μ摻雜㈣’例如，掺雜有電活性摻雜劑之石夕。 然而’若全部過多的我構3 4將由接觸雜所消耗，則換 雜劑是不必要的。 、 有利的是氣/氣化聚矽烷沈積製程之選擇性性質排除 了用以自場區域上移除過多的沈積之後續圖案化與儀刻步 驟。即使不完全的選擇性亦可有魏准許使用定時的濕式 蝕刻來移除絕緣表面上之不良沈積，而不需要昂貴的遮罩 步驟。此外，在相對高的沈積速率下獲得優越的膜品質， 此改善了產率。舉例而言，某些製程實施例可用以使用氯、 氯化聚矽烷、鍺烷、矽烷基甲烷以及Β2Η6選擇性地沈積經 ’摻雜的Si:Ge:C以形成例如異質雙極電晶體 (heterobipolar transistor，HBT)之基座結構。其他選擇性 沈積製程實施例可用以在約400°C至約580°C之範圍中的 沈積溫度下使用例如氯化聚矽烷以及氯來形成升高的源極 36 200808995 /没極（ESD)結構、用mDRAM及/或SRAM之接觸插塞。 在些貝加例中，在貫質上無換雜劑前|區物之情況下，例 女在貝貝上無峡源、錯源或電活性換雜劑源的情況下， 使用氣化聚石夕烧以及氣選擇性地沈積本質石夕。 鱼Si:C膜諉發之鹿， 有利的是使用氯化聚矽烷進行之高生長速率下之沈積 可使極兩的石厌含置成為可能。藉由使用氯化聚石夕烧以及碳 源（以及在一些實施例中，用於電活性摻雜劑之可選的摻 雜劑前軀物）在相對高的生長速率下進行沈積（無論是否 選擇性），可獲得倂入至矽中的碳替代原子之高含量。在較 佳的沈積條件下，碳倂入含量可介於約10%與約3.5%之 間。 如此技藝中已知，單晶矽之晶格常數為約5.431 A，而 金剛石形式之單晶碳由於碳原子之小尺寸而具有之 晶格常數。因此，藉由用碳進行取代摻雜，可將拉伸應變 引入至單晶石夕’因為碳原子小於其替換的石夕原子。藉由以 X射線繞射量測經摻雜的矽之垂直晶格間距，接著應用 Vegard定律（單晶矽與單晶金剛石之間的線性内插），可 判定矽中之碳替代原子之量。熟習此技藝者暸解Vegard定 律以及碳替代原子含量、晶格間距與應變之間的關係。例 如，見 ’ Judy L· Hoyt 所著的 “Silicon-Germanium Carbon Alloy 中之第三章 “ Substitutional Carbon Incorporation and Electronic Characterization of Si].yCy/Si and Sii-x.yCyGexCy/Si Heterojunctions" ( Taylor and Francis， 37 200808995 NY，第59至89頁，2002年），其揭露内容以引用的方式 併入本文中。如在前述的H〇yt所著的論文的第73頁處在 圖3.10中說明’先前沈積方法已提供具有高達23% (其 對應於大於5.4 A之晶格間距以及小於1〇 Gpa之拉伸^ 力）之石反替代原子含量之矽。圖3.1〇亦說明經摻雜的矽中 之總碳^量可藉由SIMS加以判定，且因此非碳替代原子 含量可藉由自總碳含量減去碳替代原子含量加以 對於由自氯化聚石夕烷、胂以及碳源（例如，單甲基 烧}沈積之:炭取代性地摻雜的碎，可達成約MB入二曰 格間距（如藉由X射線繞射量測）。此5 323 A之晶格 對應於約3.25%之碳替代原子含量。#限制 中（例如，約5.43 A之晶格間距）日夺，則此等时夕^ 之拉伸應力會等於約2.G6GPa。更—般地，產生的庫= 佳介於1 GPa與3 GPa之間。财之自然晶格常數之偏^ 引入了應^及有·改良半導體中之電触子遷移率之 對應的應變，此改良了裝置特徵及/或效能。&广 至小於材料之臨界厚度的厚度時，對於胸⑽田^匕積 積的層保持拉伸應變且電子遷移率得以改盖。衣:：沈 下，所沈積的Si:C層可選擇性地形成於例^ 況 及極區域中，兩者之間具有通道。然而，在 、源極/ 實施例中，Si:C層選擇性地形成於凹進二圖5之 20中，且較佳地在維持應力之條件（厚度、温卢/圣區域 沈積。填充S/D凹座之Si:c材料之較小的曰曰=下加以 應變施加於S/D凹座之間的通道區域22上曰。二數將拉伸 上。較佳地，除 38 200808995 :氯化聚魏以及碳源之外，將掺賴氫化物⑻至 版私。較佳的是使用胂或膦。經選擇性沈積 二 括約U)原子百分比至約3.5原子百分比之碳^原夕= f具有5.38 A或更小，較佳為5.36 A或更小，更佳為5 3 或更小的晶格間距。鱗單晶賴可更包括電^性养 ^ (堵如，喊神）。當由電活性摻雜劑摻雜（較佳地: 1 生地_)時’包括碳替代原子之單晶韻可 禮.cm或更小’較佳為約〇 7⑽咖或更小的電阻勺. 除非另有指示，否則就是藉由率 (如上討論，稍碳之_線,_二=== :=:嫩原子之一’且嶋 : = 代原子之此單晶㈣= 至少約:5 _/min ’更佳為至少約2〇 )二土為 可使用乳⑽魏達成高的韻 ^貝 佳為2.6%或更大的碳^如代原子，= 替代原子)的單晶膜。在-些實施例V，單7晶 ^更高的碳含量，例如’ 2 8%或更大=、匕 為2.9%或更大的麵切、子，更佳為3.二 39 200808995 於—組給定之沈積參數，較高的沈積速率傾向於 於=的碳替代原子含量。然而，過高的沈積溫向 子化石夕夾_之趨勢’轉低了碳替代原子含量。較= 至約就之範圍中，其視所二 厌1代原子之I而定。本發明不受操作理論的約束，而曰 獻本文中V述之方法的實施例尤其有利，因為其使相 低溫度、高速率的沈積成為可能。為了達成高的碳替代原 子含量1要以相對高的鱗進行沈積以在碳可擴散至^ 隙位點前將碳截留於取代位財。然而，通常藉由增加沈 積溫度來達成較高速率的沈積，其傾向於增加韻散出取 代位點之速率。目此，柄沈積方法通常包含在擴散與沈 積速率之間的取捨，其限制倂入至含石夕膜中之碳替代原子 之量。特別是，本文中描述之方法的實施例使在相對低溫 度下（使自取代位點之擴散開變慢）之相對快的沈積（將 碳截留於取代位點中）絲可能，藉此使將被併入於單晶 3矽膜中之碳替代原子之量增加。較佳的實施例利用氯化 聚矽烷（例如，包括單氣二矽烷、二氯二矽烷、三氯二矽 烷以及四氣二矽烷中之至少一者），結合碳源（例如，MM s ) 以及在約40CTC至約5801之範圍中的沈積溫度。 如本文中描述之包括相對高的碳替代原子含量之單晶 矽膜（例如，包括2·4%或更大的碳替代原子之膜）可顯示 出各種位準之拉伸應力，因為在結晶矽晶格結構中，碳替 代原子小於其替換的石夕原子。在實施例中，包括2·4%或更 200808995 大的碳替代原子之單晶 約1.5咖或更大，二約或更大，例如， 1.85 GPa或f *，甘為約丨.7 GPa或更大’更佳為約 岸力。可在 至更佳地為㈤2.0 GPa或更大的拉伸 •沈定方向中判定應力。舉例而言， 腔，卜舜;夕基板上之包括碳替代原子之上覆矽 、’復夕無可顯示出垂直應 面所量測之應力$餘fe/基板界 〇 ^^i(；7h 62頁處的圖3.卜 見在則述的Hoyt的論文的 之厚之―石炭替代原子之經應變的單晶石夕膜 膜尸二二：广界膜厚度。熟習此技藝者應理解，臨界 隨==在一組特定條件下鬆弛時之膜厚度。 雜社濃㈣增加，臨界厚親常減小。在彼 變。卞兴例而^有小於臨界厚度之厚度的膜通常保持受應 ^牛例^，包括約⑽碳替代原子之單晶賴 类：^Γ界厚度，而另外的包括3.5%韻代原子之 定。厚^約25 _至3〇 _之臨界厚度，其視溫度而 受到界厚度_傾向於轉受應變，直至 刀的擾動（例如，暴露於足以引起鬆他的孰）。 少約，此’藉由在每分鐘至少約5 _(較佳地，每分鐘至 膜、'，、可沈積速率下使祕以及氯化聚魏來沈積 矽膣中：々目對咼含量的碳替代原子倂入至經選擇性沈積的 觀積參數可用以㈣沈積料以及倂入至所 于、中的碳替代原子之含量。在較高腔室覆力、較低氯 41 200808995 流以及較低載體纽訂，可達錄高的碳替代原 量。在某些實施射，在約1G托至約_托之範圍中 錢力下，可賴彳目馳高的生長速率，錢在較低载體 氣體流動速率下獲传較南生長速率。 隨著氯化聚石夕烧與碳源之流動速率比增加，在所 中的碳替代原子之量傾向於減少。在每分鐘5麵之、 速率下可達成相對高的碳替代原子含量。在― : 中，較高的生長速♦(由車交高的氯化聚石夕烧流動速率以及 f低的氣流動速率產生）並不導致較高的碳替代原子，其 疋因為氣化聚矽烷與碳源之流動速率比增加（藉此減少了 可供=入至膜中的碳之相對量）。在某些條件下，在較高的 相=碳源（例如，單甲基石夕烧或MMS)流動速率下，可 獲得較高㈣t代料含量。隨著MMS與減聚秒烧之 流動^率比增加，所得膜中的碳替代原子之量會增加（在 一些情況下，相對線性地增加）。在相對較高的生長速率 =’可達成較高的碳替代原子含量，且在相對較高的腔室 壓$、較高的碳與氯化聚矽烷流動速率以及較低的氯流動 ，率下，可獲得較高的生長速率。因此，在選定的條件下， 藉H父^的生長速率，可獲得較高的碳替代原子含量；在 一些級態中’生長速率為氯化聚矽烷流動速率之強正函 數且月工至壓力具有相對適度的效應。因此，高沈積速率 ^用以在經選擇性沈積的單晶碎巾達成高的碳替代原子含 量。 用以選擇性沈積包括至少2.4%碳替代原子之單晶矽 42 200808995 膜之=學氣相沈積條件包括沈積溫度，其 烧之貫質上受質量輸送控制 實質上 :於:=實質上受質量輪送控制。在=== i由操控沈，2積溫度可減少膜品*之某些態樣。 ^产動（例如，藉由改變腔室壓力以及載體氣 耳，藉由選擇氯化觀(例如，氯:氳莫 耳比以及减動料），可改㈣變溫度之位置 中:w化學氣相沈積條件包括在約5〇0。。至約580。。之範 。在一些實施例中，化學氣相沈積條件包括至 2，，較佳為至少約5托，例如，在約2G托至約 800托之範圍中的腔室壓力。 、在圖1至圖5之實施例中，Si:C層可選擇性地形成於 凹進的源極Λ及極區域2〇中。，然而，藉由非選擇性製程（其 包匕Si:C層之毯覆式沈積，接著為原地或異祕刻），亦 可心成Si.C層’使得單曰曰曰Si:c保持於凹進的源極/没極區 域20中。圖7中所示之順序說明此製程之實施例。圖7A 中榀繪之結構基本上與圖3中所示之結構相同 ，且可以相 同方式形成。然而，與圖4中說明之選擇性沈積製程相比， 固B…員示备復式尤積製程（bianket dep0Sm0n process )之 尨果，其中異質磊晶S1:c膜3〇填充源極/汲極區域2〇，且 其中多晶Si:C膜30a沈積於場隔離區域12以及閘電極16 上。、除了氯流以及氯化聚矽烷中之氯含量會較佳地最小化 以減小選擇性之外’上文描述之用於沈積包括至少2 4%碳 43 200808995 替代原子之單晶賴的方法可用以沈 及:晶Si:C膜3〇a。較佳的是在維持應力= 牛C =以 溫度）下沈積單晶时膜3〇。如 =牛（厚度、 凹座之S1:C材料之較小的純雜‘ 汲極 極/汲極凹座之間的通道區域22上 甲應芡麵加於源 物）添加至製程流程。較佳的是使用麟。仏相虱化 除了=描_結構是由使用兹刻條件移 艇30a來產生之外，圖7C是類似於以 立:f 刻條件對於歸與單晶糾目 1 /所述钮 技藝者已知此等_條件。圖7 擇性。熟習此 情形中，其中衣私可用於各種 通道區域施r單晶含梦區域(諸如 域（施加了拉伸要增加受拉伸應力的區 ::遷移率。相較於實質上相同 動性（例如，電洞产動率H 域相比，載體流 跳，更佳的是至少1 約20%广子〜動率）增加了至少約 劑之矽膜 石夕膜用於將碳替代原子併入至經選擇性沈積的 雜劑)==:::其峨劑(諸如’電活性摻 有低電阻牽夕勺取代4雜。鬲階取代摻雜可用以產生具 或更在實施例中’所得單晶石夕膜具有約⑼ 一、之電阻率且包括至少約3x1〇2〇 cm-3的取代 44 200808995 得雜劑 权彳土為至少約4xl〇2〇cm-3的 J少約5氣、取代摻雜劑。可改更佳為 含量以及_以在所得經摻_ =性_劑之 電阻率值，其為L—或更小，例^fQ用所需要的 至更佳為〇.6mn.cm或更小，最佳 m 5 2 °藉由使用適當的摻雜劑餘物，所述方二二或 含有η型摻賴或p型摻_之。:σ以產 雜劑與經碳_之頻—起㈣。η型摻 如每分鐘1少=劑之:？。亦可將沈積速率增加至例 =i m，或較佳為每分鐘至少約2 〇 n m。 常盘沈積峰代摻雜之頻的化學氣相沈積停件通 積的用，取代性地摻雜之雜之選擇性沈 的速率IS 藉由以上描述之—般方式在相對高 15 _) Γ 5咖，更佳為每分鐘至少約 使用氣以及氯化議達成約1.〇 傾向於^ 之賴f阻率值。__賴之生長速率 ;為虱化聚矽烷以及摻雜劑前軀物之流動速率之 加化聚魏流動速率’僅藉由增 增之流動速率，未必達成含石夕膜之電阻率之 速率^例而"，在一些情形下，增加摻雜劑前軀物流動 性摻加的電阻率，其歸因於併入了增加的電非活 在些貫施例中，氯化聚矽烷之使用使相對高速率的 45 200808995 沈積成為可能，其又使取代摻雜電活性摻_之驚人的高 ^量成為可能。如本文中教示之使用氣化”^ 法對於摻雜劑或摻雜劑前_之性f通常相對不敏感。、 嫌,]聚焦：!ic，但本文中描述的使用氯化 之沈積方法（且k言之，高速率沈積方法）可適 用於各種各樣的_劑（諸如，唆、鍺以及電活性摻雜劑 且適用於將彼等掺雜劑倂人至各種各樣的切材料（绪 ^他、·、驗:c等）中。常規實驗可用於適 用於特定含矽材料之南速率沈積條件。 ：iL^lge膜諉發之龐_ 有利地’使用氯化聚石夕垸之選擇性沈積亦有效地用於 將錯取代性地倂人至屋晶财，用於以SiGe層產生應變。 在較佳的沈積條件下，錄倂人含量可介於約1%盘99%之 間’通常介於π%與5〇%之間，常介於約2〇%與約5〇%之 間’且更明確地說，介於約寫與4G%之間，例如，以便 將應力施加於通道上。 〇如此技藝中已知，單晶矽之晶格常數為約5.431 A，而 單晶錯由於鍺原子之較大尺相具有5.657之晶格常數。 與石夕之自然晶格常數之偏差狀了有现改善半導體中之 電載體流祕的應變，歧善了裝置效率。當SiGe沈積至 小於材料之臨界厚度的厚度時，對於pM〇s裝置，所沈積 的層保持受壓縮應變且電洞遷移率得以改良。在此情況 下’所沈積的S1G e層可選擇性地形成於整個活性區上且可 界定通這’或其可充當用於在其上形成受拉伸應變的矽層 46 200808995 之鬆弛模板，其接著可自身充當通道區域。
然而’在圖1至圖5之實施例中，；§iGe層選擇性地形 成於凹進的源極/汲極區域20中，且較佳地在維持應力之 條件（厚度、溫度）下加以沈積。填充S/D凹座之siGe 材料之較大的晶格常數將壓縮應變施加於S/D凹座之間的 通道區域22上。除了氯氣、氯化聚矽烷以及鍺源之外，較 佳的是將摻雜劑氫化物添加至製程流程。較佳的 型摻雜劑，且更佳的是使用二硼烷。 吏用P 上文描述用於將碳替代原子倂入至矽中之方法亦可用 以將碳替代原子併人至siGe中以及將取代鍺倂人至 中。 · 氣體 用非根發明之另—11樣，較佳地，結合氯化聚雜使 =積中）使用的最風狀細諸。H2之風行有若干理 ^ ^具備高純度。此外，氫之熱特性為使得其對晶圓 其他惰性氣體（例如，稀有氣體）大。另外， ϋίΓ ㈣，使得其抵抗自反應腔室之不夠 70全松封產生的原生氧化物之形成。 積系ΐ Li本發5者已發現在本文$描述之氯化聚雜沈 特定優勢。較佳地，使用氦 氖氣（Ne)、氣氣（如或氮氣⑹ ^乳體之組合來代替氫。在較佳實施例中，將阶 47 200808995 用作載體氣體，因為其具有接近於Η2之熱性能的熱性能， 且因此對於自使用％載體氣體進行的調整，需要對反應哭 進行較少調節。 在此氯化聚矽烷/氯系統中存在許多可能的反應機 制。舉例而言，當氣化聚矽烷為四氣二矽烷（;§1此^) 時，可能的反應包括上文由式（ld)至(8d)、(le)至(3e)、 且在一些實施例中由式（lg)至（16g)表示之反應。如上 論，選擇性CVD條件為使得侧在絕緣表面上處於支配 地位，而沈積在半導體訂處於支配地位。需要氣化聚石夕 烷經充分氯化以減少與氯之反應性以及成為用於沈積 的:SiHa、：SiH2以及：SiC12中之至少兩者的源。、貝 然而，當自由H2大量存在時（例如，作為載體 = (6g)之反應會發生，而產生HC1。增加系統中的肥之 濃度在相反方向上驅動式(le)至(3e)，因此降低任一給定之 “經調節的”製程之沈積速率。經調節的製程表示⑽ 反應物濃度以達成選擇性沈積之製程。 式㈣說明又-所要的反應，其受到由於氏載體氣體 之存，而產生HC1的抑制。式(4g)說明對吸收於晶圓表^ 上之氣之移除。諸如胂、膦以及二職（所示的膦）之換 4劑氫化物傾向於與表面氯原子反應且形成揮發性副產 物，使得表面反應位點可供沈積。然而，如同式（1匀至 增加HC1濃度傾向於由於將式(4g)之平衡移至左邊而抑制 所要的移除反應。 因此，使用錢龍氣體（其通f為系統中的主要氣 48 200808995 體）將避免由於式(6g)而消耗ci2以及產生HCl，且藉此避 免抑制沈積反應（le)至(3e)以及移除反應(4g)。圖8的資料 選自 Violette 等人之 s〇c 第 143 卷（ 1996) 第 3290-3296 頁以及 O’Neill 等人之 J. Electrochem. Soc.第 144卷（ 1997)第3309-3315頁（其在此皆以引用的方式 併入），其生動地說明在其研究之DCS/C12中添加H2載體 氣體會如何抑制沈積反應物Sicl2之濃度。注意，雖然製 程較佳地不使用H2，但可獲得最小化h2之益處而無需完 全排除。較佳地，表示系統中之最大的氣體源之主要載體 氣體不為氫。換言之，在提供H2之程度上，其較佳地表示 載體氣體的少部分（例如，僅作為用於摻雜劑氣體之載劑 或稀釋劑）。 •Jkife聚石夕烧沈積年气 、—圖9說明使用氯氣、載體氣體（在說明的實施例中， 為氮）以及氯化聚矽烷（在說明的實施例中，為基本上由 ^重量計75%的二氣二矽烷以及按重量計25%的三氯二矽 烧組成之混合物）之較佳的反應器系統1〇〇。如所示，淨 化器102配置於氦源104之下游。一些惰性氣流被分流至 =泡器106，自起泡器106,載體氣體載運蒸發的氯化聚矽 少元（CPS) 1〇8。或者，可簡單地加熱CPS以增加液體上 $的空間中CPS之蒸汽壓力，且當載體氣體穿過此空間 載體氣體拾起CPS。在任一情況下，在液體反應物源 :裔106之下游為分析器110，其藉由量測穿過蒸汽之聲 t的速度判定流動的氣體之反應物濃度。 基於此量測，由 49 200808995 分析益110更改受軟體控制的下游質量流量控制器（mass flow controller，MFC) 112之設定點。此等分析器可購得。 穿過此MFC Π2之流與穿過主載體氣體]v[FC 114之 主載體氣體以及其他反應物在氣體面板（gas panel)處（在 用於沈積腔室122的注入歧管120之上游）合併。亦提供 保存氯氣之容器130。在所說明的實施例中，亦提供碳源 132(說明為單甲基矽烷或MMS)以及摻雜劑氫化物源ι34 (圖示為PH3)。反應器系統1〇〇可（視情況）更包括保存 諸如矽烷、二矽烷及/或三矽烷之矽源的容器（圖9中未說 明）。此矽源可代替碳源132或除了碳源132外而存在，且 因此可予以類似地組態。 如所說明，反應器系統100亦包括控制器150，其電 連接至系統1〇〇之各種可控制組件。控制器15〇經程式設 計以提供氣流、濕度、壓力等以在容納於反應腔室122中 之基板上實踐如本文中描述之沈積製程。如熟習此技藝者 應瞭解，控制器150為通常包括記憶體以及微處理器之電 腦’且可藉由軟體、硬接線或兩者之組合予以程式設計， 且控制器150之功能性可分布於位於不同實體位置中之處 理态之間。因此，控制器150亦可表示多個遍布於系統1〇〇 之控制器。 因此，氯/氯化聚矽烷/非氫載體氣體之組合導致對於 含矽材料（特定言之，磊晶層）之選擇性以及增強的沈積 速率。在一實施例中，結合壓力與溫度選擇氣體流動速率， 以在絕緣材料之間的半導體窗上/中達成選擇性沈積。應理 50 200808995 解的疋可使用氫載體氣體代替氦源104。在所説明的貫施 例中，亦提供碳源132，且結合氯化聚石夕烧，玎達成咼的 碳替代原子含量，如上文中所揭露。在另一實施例中，較 佳地亦提供摻雜劑氫化物源134以導致具有增強的傳導率 之經原地备雜的半導體層。較佳地，對於選擇性梦或Si:C 磊晶’摻雜劑氫化物為胂或膦，且對層進行η塑摻雜。最 佳地，用於摻雜劑氫化物之稀釋劑惰性氣體亦為詐氫惰性 氣體。因此，較佳將膦（ΡΗ3)以及MMS在其源容器132、 134處儲存於例如氦中。對於胂或膦，典型的摻雜劑氫化 物濃度為氦的0.1%至5%，更通常地，為氦的0.5%至 1.0%。典型的碳源濃度為氦的5%至50%，更通常地，氦 的 10%至 30%。 範例1 此範例說明在混合形態基板上的選擇性磊晶矽膜之沈 積。 八吋未經圖案化的Si<100>晶圓基板以及具有完全氧 化的（ 1000 A)表面之單獨晶圓被逐次裝載至Epsilon E2500TM反應器系統中且在Epsilon E2500™反應器系統中 予以處理。在900°C下將所述基板各自引入至反應器系統 中，對於裸晶圓（bare wafer)，最初使用20 slm之氫流動 速率，且允許基板安定化達1分鐘。接著，當基板之溫度 降低至550°C時，切斷氫流。接著允許基板安定化達1〇秒， 其後，在64托之沈積壓力下，引入每分鐘20標準立方公 分（seem)之氯化聚矽烷流（基本上由按重量計75%的二 51 200808995 亂二石夕燒以及按重量計25%的四氯二魏喊之混合物） 以及、12f Sccm之氯流達約3分鐘。將具有約450 A之厚 度的連續均㈣膜沈積於單晶晶圓上，而經單獨處理之疏 乳化晶圓在_條件下基本上不顯示出沈積。在每-基: ，沈積步職，自反絲將其移除且使其返回至承載室 J〇adl〇C?。在石夕晶圓上觀測到具有優異的遙曰曰曰品質之石夕 膜，而在氧化物基板上則觀測不到沈積。 範例2 w〃改變沈積條件以識別選擇性CVD條件，如下：將石 ，官爐加熱至約550°C之溫度。在64托之沈積壓力下，在 無载體氣體之情況下，將2G s_之氯化聚魏流（基本 亡由^重1計75%的H烧以及按重量計25%的三氣 一矽烷組成之混合物）以及75 sccm之氯流引入至石英管 ，。未觀測到沈積。由於爐為石英的，所以壁上之沈積表 不，化物表面上之CVD條件，且因此顯而易見此有二能 為氧化物表面之蝕刻條件。在約5_6分鐘之過程内，將氯 流分階段地減少至約12·5δ⑽，此時，則沈積物（石夕）形 成於爐壁上，其表示與在較高的氯流動速率下相比，沈積 較不敏感。因此，在此等條件下，此CVD條件有可^丄 比12.5 %€111稍高之氯流下在混合基板上為選擇性的此在 、力3·5分鐘之過程内，將氯流進一步分階段地減少至約$ s^cm，在此期間，觀測到腔室壁上之沈積繼續。接著將氯 流動速率增加至約2〇 sccm且維持達45秒，在此時間期 間，在腔室壁上無額外的沈積，此證實，此沈積在選擇性 52 200808995 CVD條件下。接著將氯化聚矽烷流動速率降低至零達約 16f，在此時間期間，移除所沈積的矽膜，此進一步證實： 先前的沈積條件已為選擇性的。 範例3 除了沈積溫度為5〇〇。〇沈積壓力為4托以及使用300 seem的氮載體氣體之外，沈積條件會被改變以識別如範例 述之選擇性CVD條件。如在範例2中一樣，氯化聚矽 、元*為20 seem ’且初始氯流動速率為乃sccm。在此初始 k件下，未觀測到沈積，且因此顯而易見此有可能為氧化 物，面之，條件。將氣流分階段地減少至約2。⑽， 此時，少量的沈積物（矽）開始形成於爐壁上，其指示與 在較高氣流動速率下相比，沈積較不敏感。因此，在此等 ，件下’此CVD條件有可能在比約2〇 sccm稍高之氯流下 在混合基板上為選擇性的。隨著氯流被分階段地減少至約 2·5 seem，沈積逐漸變重，接著隨著氯流被增加回高達約 20 seem，沈積逐漸變輕，此證實：此CVD條件有可能在 比、、句20 seem稍咼之氯流下在混合基板上為選擇性的。 本文中提及之所有的專利、專利申請案以及公開 ^以引用的方式全部併人。熟習此技藝者應瞭解，任何 、白此技#者，在不脫縣發明之範_情況下， =3?行各種省略、添加及修改，以及所有此;修改 文1屬於本發明之範圍，因此本發明之保 後附之申請專利範圍所界定者為準。 田視 【圖式簡單說明】 53 200808995 根據以下描述以及根據隨附圖式（未按比例緣製），本 發明之此等及其他紐將易於顯而易見，其旨在說明
明且不限制本發明，其中·· X 圖1為在場氧化物界定後半導體基板之示意性截面圖 (使絕緣體表面以及半導體表面暴露）。 圖2顯示在電晶體閘電極形成於活性區窗内後圖ι之 結構。 圖3顯示在使源極與汲極區域在閘電極 一 進後圖2之結構。 圖4顯示在根據本發明之較佳的實施 擇性地沈積於凹進之區域中後圖3之結構。干今粗胰、 、心2顯示在可選的連續選擇性沈積（形成升高的源極/ 波極結構）後圖4之結構。 *圖6 _在輯本發明之另—触的實施例暴露半導 體固亚進行選擇性沈積以形成升高的源極/汲極結構後圖2 之結構。 圖★ 7A至圖7C顯示半導體基板之一連串示意性截面且 說明措由韻式沈積以及_來形成祕/汲極區域之方 法。 a圖8顯*兩__，其說明在添加以及未添加 體氣體的^況下關於包括各魏化㈣類之系統的作^严 度之函數的各種反應物之熱力學平衡。 ’、/Ja 圖9為根據本發明之較佳實施例的反應器之示音圖， 所述反應11經設定驗使職«魏以及惰性非i载體 54 200808995 氣體來沈積含矽膜之系統。 【主要元件符號說明】 ίο:基板 12 ·場隔離區域 14 :活性區 16 ·閘電極 18 :閘極介電層 20 :源極以及汲極區域、S/D區域 22 :通道區域 30 :異質磊晶Si:C膜/單晶Si:C膜 30a :多晶Si:C膜 32 :延伸的異質磊晶膜/升高的S/D結構 34 :過多的石夕/過多的石夕結構 100 :反應器系統 102 :淨化器 104 :氦源 106 :起泡器 108 :蒸發的氯化聚矽烷（CPS) 110 :分析器 112 :質量流量控制器（MFC)
114 :主載體氣體MFC 120 ··注入歧管 122 :沈積腔室 130 :保存氯氣之容器 55 200808995 132 :碳源（容器） 134 :掺雜劑氫化物源（容器） 150 :控制器 56

Claims (1)

  1. 200808995 十、申請專利範圍： 1·一種選擇性地沈積含矽膜之方法，包括： 在化學氣相沈積（CVD)腔室中建立選擇性CVD條 件，其中建立所述選擇性CVD條件包括使氯化聚矽烷自 容器流至所述CVD腔室以及使氣氣流至所述CVD腔室， 所述氣化聚矽烷包括單氯二矽烷、二氣二矽烷、三氯二矽 烷以及四氯二矽烷中之至少一者；以及 在所述選擇性CVD條件下，將含矽膜選擇性地沈積 至安置於所述CVD腔室内之基板的單晶表面區域上，同 時最小化在所述選擇性沈積期間至所述基板之非單晶表面 區域上之沈積。 2·如申請專利範圍第1項所述之選擇性地沈積含石夕膜 之方法，其中建立所述選擇性CVD條件包括最小化使氫 流至所述CVD腔室。 3_如申請專利範圍第1項所述之選擇性地沈積含石夕膜 之方法，其中建立所述選擇性CVD條件包括最小化使氣 化氫流至所述CVD腔室。 ' 4·如申請專利範圍第1項所述之選擇性地沈積含石夕膜 之方法，其中所述四氯二矽烷為1，1，1，2-四氯二石夕烧。 5,如申請專利範圍第1項所述之選擇性地沈積含石夕膜 之方法，其中所述三氯二矽烷為1，1，1，_三氯二矽烧。 6·如申請專利範圍第1項所述之選擇性地沈積含石夕膜 之方法，其中建立所述選擇性CVD條件包括在有效地於 每分鐘至少約140 A之沈積速率下將所述含矽膜選擇性地 57 200808995 沈積至所述基板上之流動料下’使所述氯化聚魏流至 所述C VD腔室。 7.如申請專職目第丨項所述之選擇性地沈積含石夕膜 之方法，其巾建靖述娜性CVD條件包括在經選擇以 形成包括:SiHCn、：SiH2以及:Sicl2中之至少兩者的反應性 中間體之分解條件下在所述CVD腔室中加熱所述氣化聚 矽烷。 8·如申請專職I) g丨項所敎轉性地沈積含石夕膜 之方法，其中所述選擇性CVD條件包括在約4〇〇。〇至約 580°C之範圍中的基板溫度。 9·如申請專利範圍第1項所述之選擇性地沈積含矽膜 之方法’其中所述選擇性CVD條件包括在約2〇托至钓76〇 托之範圍中的CVD腔室壓力。 10·如申請專利範圍第1項所述之選擇性地沈積含矽 膜之方法，其中最小化至所述非單晶表面區域上之沈積包 括在所述远擇性沈積期間實質上不沈積含石夕材料至所述非 單晶表面區域上。 11·如申請專利範圍第1項所述之選擇性地沈積含矽膜 之方法，其中所述遥擇性CVD條件包括有效地將所述含 矽膜磊晶地或異質磊晶地沈積至所述基板之所述非單晶表 面區域上的基板溫度。 12·如申清專利範圍弟11項所述之選擇性地沈積含石夕 膜之方法，其中建立所述選擇性CVD條件包括使碳源流 至所述CVD腔室。 58 200808995 ^ i3·如申請專利範圍第12項所述之選擇性地沈積含矽 膜之方法，其中所述碳源是選自單矽烷基曱烷、二矽烷基 曱烷、三矽烷基曱烷、四矽烷基甲烷、單曱基矽烷、二曱 基石夕烧以及1，3-二石夕丁炫。 14.如申請專利範圍第12項所述之選擇性地沈積含矽 膜之方法’射所親雜CVD條錢包括沈積溫度以 及碳源流動速率，所述沈積溫度以及碳源流動速率有效地 將約1.0原、子％至約3.5原子％之破替代原子（substituti〇nal carbon)倂入至所述經選擇性沈積的含矽膜中。 I5·如申請專利範圍第1項所述之選擇性地沈積含矽 膜之方法，其中建立所述選擇性CVD條件包括使至少一 第二氣化聚矽烷流至所述CVD腔室，所述第二氯化聚矽 烷不同於所述氯化聚矽烷。 16·如申凊專利範圍第15項所述之選擇性地沈積含矽 膜之方法，包括使所述氣化聚矽烷以及所述第二氯化聚矽 烧自所述容器流出。 17.如申請專利範圍第16項所述之選擇性地沈積含矽 膜之方法，其中所述氯化聚矽烷以及所述第二氯化聚矽烷 以在约I:9至約9:1之範圍中的重量比存在於所述容器中。 18·如申請專利範圍第15項所述之選擇性地沈積含矽 膜之方法，其中所述第二氯化聚矽烷包括選自單氯二矽 烷、二氯二矽烷、三氯二矽烷、四氯二矽烷、五氯二矽烷、 六氯二矽烷、氯二矽烷、二氯三矽烷、三氣三矽烷、四氯 三矽烷、五氣二矽烷、六氣三矽烷、七氯三矽烷以及八氯 59 200808995 三矽烧中之至少一者。 19·如申請專利範圍第18項所述之選擇性地沈積含石夕 膜之方法，其中所述氯化聚矽烷包括二氯二矽烷以及所述 第二氯化聚矽烷包括三氯二矽烷。 2〇·如申請專利範圍第15項所述之選擇性地沈積含石夕 膜之方法，包括使第三氯化聚矽烷流至所述CVD腔室， 所述第三氯化聚矽烷不同於所述第二氯化聚矽烷且不同於 所述氣化聚石夕炫。 21·如申請專利範圍第1項所述之選擇性地沈積含石夕 膜之方法，其中建立所述選擇性CVD條件包括使矽源流 至所述CVD腔室，所述矽源包括二矽烷以及三矽烷中之 至少一者。 22.如申請專利範圍第1項所述之選擇性地沈積含矽 膜之方法，其中所述CVD腔室包括於水平流、單晶圓反 應器中。 23·如申請專利範圍第丨項所述之選擇性地沈積含矽 膜之方法，其中所述基板包括積體電路。 24·如申請專利範圍第丨項所述之選擇性地沈積含矽 膜之方法，其巾建域述卿性CVD條件包括使錯 物流至所述C VD腔室。 °° + 25·如申請專利範圍帛μ項所述之選擇性地沈積含石夕 膜之方法，其中所述鍺前軀物包括鍺烷、單氯鍺烷、二& 鍺烧、二氯鍺燒、四氯麟、二錯烧、氯二舰、二氯^ 鍺烧、三氯二舰、讀二舰、五氯二舰以及六氯: 60 200808995 鍺烷中之至少一者。 26.如申料聽㈣丨項所述之選擇性地沈積含石夕 =方法，其巾鈔所料擇性CVD條件包括在所述化 予氣相沈積條件下使電活性摻_前軀物流至所述CVD 腔室。 “ 27.如申請專利範圍第26項·之選擇性地沈積含石夕 膜之方法，其中所述電活性摻雜劑前軀物包括硼、磷、砷、 鋼以及銻中之至少一者。 “ 28·如申請專利範圍第〗項所述之選擇性地沈積含矽 膜之方法，其中所述經選擇性沈積的含矽膜會受應變。 # 29·如申請專利範圍第28項所述之選擇性地沈積含矽 膜之方法，其中所述經選擇性沈積的含矽膜會受壓縮應變。 “ 3?·如申請專利範圍第28項所述之選擇性地沈積含矽 膜之方法，其中所述經選擇性沈積的含矽膜會受拉伸應變。 31—種沈積系統，包括： 化學氣相沈積（CVD )腔室，其用以將基板固持於 其中； ' 氯化聚矽烷，其中所述氯化聚矽烷包括單氯二石夕 烧、二氯二石夕烧、三氯二石夕烧以及四氯二石夕烧中之至少 一者； 夕 氯氣； 保存所述氯化聚矽烷之第一容器，所述第_容器麵 可操作地連接以在選擇性CVD條件下將所述氣化聚石^ 烧供應至所述CVD腔室；以及 61 200808995 保存氯氣之第二容器，所述第二容器經可操作地連 接以在所述選擇性CVD條件下將所述氯氣供應至所述 CVD腔室。 32·如申請專利範圍第31項所述之沈積系統，其中所 - 述四氯二矽烷為1，U，2-四氯二矽烷。 /、 -33·如申請專利範圍第31項所述之沈積系統，其中所 述二氯二矽烷為U，l，-三氣二矽烷。 、34·如申請專利範圍第31項所述之沈積系統，其中所 述氯化聚矽烷包括選自單氯二矽烷、二氯二矽烷、^氣二 矽烷L四氯二矽烷、五氯二矽烷、六氯二矽烷、氯三矽烷、 了氯二矽烷、三氯三矽烷、四氯三矽烷、五氯三矽烷、六 虱三矽烷、七氣三矽烷以及八氯三矽烷中之至少兩者。、 、…35·如申請專利範圍第34項所述之沈積系統，其中所 述氯化聚矽烷包括選自單氣二矽烷、二氯二矽烷、三氯二 矽，、四氯二矽烷、五氯二矽烷、六氯二矽烷、氯三:夕烧^ 一氯—石夕烧一氣二石夕烧、四氯三石夕烧、五氯三石夕垸、六 虱三矽烷、七氯三矽烷以及八氯三矽烷中之至少三者。 36·如申請專利範圍第34項所述之沈積系統，盆中所 迷氯化聚矽烷包括二氯二矽烷以及三氯二矽烷。 、、37·如f請專利範圍第36項所述之沈積系統，其中所 — j二氯二矽烷以及所述三氯二矽烷以在約1:9至約9:ι之 乾圍中的重量比存在於所述氯化聚矽烷中。 机如申請專利範圍第31項所述之沈積系統，更包括 载體氣體源，其可操作地連接至所述CVD腔室且用以將 62 200808995 非氫載體氣體供應至所述CVD腔室。 、如申請專利範圍第38項所述之沈積系統，其不用 以將氫氣供應至所述CVD腔室。 、仙.如申請專利範圍第31項所述之沈積系統，其不用 以將氣化氫氣體供應至所述CVD腔室。 41·如申請專利範圍第31項所述之沈積系統，其中所 述CVD腔室包括於水平流、單晶圓反應器中。 42·如申請專利範圍第η項所述之沈積系統，更包括 電腦’其可操作地連接至所述第一容器以及所述第二容 器，且用以控制所述氯化聚矽烷以及所述氯至所述CVD 腔室之所述流動。 43·如申請專利範圍第42項所述之沈積系統，更包括 加熱益’其用以加熱所述基板，所述電腦可操作地連接至 所述加熱器且用以控制所述基板之溫度。 44·如申請專利範圍第42項所述之沈積系統，其中所 述電腦用以在所述CVD腔室中建立選擇性CVD條件。 63
TW096119274A 2006-05-31 2007-05-30 Methods and systems for selectively depositing Si-containing films using chloropolysilanes TW200808995A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US80974506P 2006-05-31 2006-05-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW200808995A true TW200808995A (en) 2008-02-16

Family

ID=38779411

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW096119274A TW200808995A (en) 2006-05-31 2007-05-30 Methods and systems for selectively depositing Si-containing films using chloropolysilanes

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20080026149A1 (zh)
EP (1) EP2030227A2 (zh)
JP (1) JP2009539264A (zh)
KR (1) KR20090015138A (zh)
TW (1) TW200808995A (zh)
WO (1) WO2007140375A2 (zh)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1421607A2 (en) * 2001-02-12 2004-05-26 ASM America, Inc. Improved process for deposition of semiconductor films
US7186630B2 (en) * 2002-08-14 2007-03-06 Asm America, Inc. Deposition of amorphous silicon-containing films
WO2006044268A1 (en) * 2004-10-13 2006-04-27 Dow Global Technologies Inc. Catalysed diesel soot filter and process for its use
US7687383B2 (en) * 2005-02-04 2010-03-30 Asm America, Inc. Methods of depositing electrically active doped crystalline Si-containing films
WO2007078802A2 (en) 2005-12-22 2007-07-12 Asm America, Inc. Epitaxial deposition of doped semiconductor materials
US7655543B2 (en) * 2007-12-21 2010-02-02 Asm America, Inc. Separate injection of reactive species in selective formation of films
KR101233105B1 (ko) * 2008-08-27 2013-02-15 소이텍 선택되거나 제어된 격자 파라미터들을 갖는 반도체 물질층들을 이용하여 반도체 구조물들 또는 소자들을 제조하는 방법
US8486191B2 (en) * 2009-04-07 2013-07-16 Asm America, Inc. Substrate reactor with adjustable injectors for mixing gases within reaction chamber
US8367528B2 (en) 2009-11-17 2013-02-05 Asm America, Inc. Cyclical epitaxial deposition and etch
EP2502266B1 (en) * 2009-11-18 2020-03-04 Soitec Methods of fabricating semiconductor structures and devices using glass bonding layers, and semiconductor structures and devices formed by such methods
US8924715B2 (en) 2010-10-28 2014-12-30 Stephan V. Schell Methods and apparatus for storage and execution of access control clients
US8555067B2 (en) 2010-10-28 2013-10-08 Apple Inc. Methods and apparatus for delivering electronic identification components over a wireless network
US9023721B2 (en) 2010-11-23 2015-05-05 Soitec Methods of forming bulk III-nitride materials on metal-nitride growth template layers, and structures formed by such methods
FR2968830B1 (fr) 2010-12-08 2014-03-21 Soitec Silicon On Insulator Couches matricielles ameliorees pour le depot heteroepitaxial de materiaux semiconducteurs de nitrure iii en utilisant des procedes hvpe
FR2968678B1 (fr) 2010-12-08 2015-11-20 Soitec Silicon On Insulator Procédés pour former des matériaux a base de nitrure du groupe iii et structures formées par ces procédés
US9564321B2 (en) * 2013-03-11 2017-02-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Cyclic epitaxial deposition and etch processes
US9487860B2 (en) * 2014-11-10 2016-11-08 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Method for forming cobalt containing films
CN105609406B (zh) * 2014-11-19 2018-09-28 株式会社日立国际电气 半导体器件的制造方法、衬底处理装置、气体供给系统
US20180053659A1 (en) * 2015-02-26 2018-02-22 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for deposition processes
EP3310942B1 (en) * 2015-06-16 2022-07-13 Versum Materials US, LLC Processes for depositing silicon-containing films
US9633838B2 (en) * 2015-12-28 2017-04-25 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Vapor deposition of silicon-containing films using penta-substituted disilanes
US11142462B2 (en) 2016-09-26 2021-10-12 Jiangsu Nata Opto-Electronic Materials Co. Ltd. Trichlorodisilane
KR20180034798A (ko) 2016-09-28 2018-04-05 삼성전자주식회사 유전막 형성 방법 및 반도체 장치의 제조 방법
US10340340B2 (en) * 2016-10-20 2019-07-02 International Business Machines Corporation Multiple-threshold nanosheet transistors
US9831124B1 (en) 2016-10-28 2017-11-28 Globalfoundries Inc. Interconnect structures
US10049882B1 (en) 2017-01-25 2018-08-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Method for fabricating semiconductor device including forming a dielectric layer on a structure having a height difference using ALD
TWI711716B (zh) 2017-06-06 2020-12-01 美商應用材料股份有限公司 使用沉積-處理-蝕刻製程之矽的選擇性沉積
KR102337553B1 (ko) * 2017-06-29 2021-12-10 나타 세미컨덕터 머티리얼스 컴퍼니, 리미티드 1,1,1-트리클로로디실란의 합성
KR102599378B1 (ko) * 2017-09-29 2023-11-08 솔브레인 주식회사 식각용 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
CN117425745A (zh) * 2021-04-21 2024-01-19 恩特格里斯公司 硅前体化合物和形成含硅膜的方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04299569A (ja) * 1991-03-27 1992-10-22 Nec Corp Ｓｏｉｓの製造方法及びトランジスタとその製造方法
US6613695B2 (en) * 2000-11-24 2003-09-02 Asm America, Inc. Surface preparation prior to deposition
US6916398B2 (en) * 2001-10-26 2005-07-12 Applied Materials, Inc. Gas delivery apparatus and method for atomic layer deposition
US7540920B2 (en) * 2002-10-18 2009-06-02 Applied Materials, Inc. Silicon-containing layer deposition with silicon compounds

Also Published As

Publication number Publication date
US20080026149A1 (en) 2008-01-31
JP2009539264A (ja) 2009-11-12
KR20090015138A (ko) 2009-02-11
WO2007140375A2 (en) 2007-12-06
EP2030227A2 (en) 2009-03-04
WO2007140375A3 (en) 2008-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW200808995A (en) Methods and systems for selectively depositing Si-containing films using chloropolysilanes
TWI400744B (zh) 含矽與碳磊晶層之形成
JP5571287B2 (ja) 化学気相成長によって置換的に炭素でドーピングされた結晶性Ｓｉ含有材料を製造する方法
TWI405248B (zh) 沉積摻雜碳之磊晶半導體層之方法、沉積半導體材料的方法與裝置及在反應腔室中之基板上形成電晶體設備之方法
TWI383435B (zh) 含矽磊晶層之形成
TWI467639B (zh) 選擇性形成碳矽磊晶層
TWI327749B (en) Use of cl2 and/or hcl during silicon epitaxial film formation
US8759200B2 (en) Methods and apparatus for selective epitaxy of Si-containing materials and substitutionally doped crystalline Si-containing material
TW201213599A (en) Thin films and methods of making them using cyclohexasilane
TW200939306A (en) Phosphorus containing Si epitaxial layers in n-type source/drain junctions
TWI524392B (zh) 穩定矽化金屬膜及其製造方法
TW201426818A (zh) 形成三維結構高摻雜含矽材料之選擇性同形覆蓋磊晶方法
JP2008530782A5 (zh)
TW200805460A (en) Selective epitaxial formation of semiconductor films
TW201250860A (en) High throughput cyclical epitaxial deposition and etch process
TW200832529A (en) Formation of in-situ phosphorus doped epitaxial layer containing silicon and carbon