TW201214526A - Methods and apparatus for selective epitaxy of Si-containing materials and substitutionally doped crystalline Si-containing material - Google Patents
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Description
201214526 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本申凊案主張2010年7月2曰申請之美國臨時申請 案第61/398,980號及2010年8月24日申請之美國臨時申 .請案第61/402,191號的優先權,其係以全文納入本申請案 之範圍。 〃 本呶明係關於一種於半導體製程中,以選擇性磊晶沈 積形成含矽材料之方法及裝置,特別關於一種選擇性磊晶 沈積形成含矽材料且置換性碳摻雜含矽材料之方法及2 置,其係利用一改良式化學氣相沈積(mCVD)條件,例 如使用四矽烷及一碳源。 【先前技術】 依據著名的摩爾定律,近4〇年來電子產品不斷地朝 向小尺寸化發展,而且,未來的產品仍然會此目標前進, 然而’在電子產品之小尺寸化已幾乎達到極限的今曰,科 學家們必須省思其舰,並且尋求其他㈣增加半導體裳 ,之價值的方法。為了製造更小型之電晶體,可以採用超 灸源極/汲極介面的設計。一般而^,在⑽_以下之互 3金氧半(C聰)裂置中的介面深度必須小於3〇麵, 日^通常會利用選擇性蟲晶沈積,在介面中形成含石夕材 =石夕、石夕鍺、及石夕碳)之蟲晶層;其中,選繼晶 U以僅切溝射成長^層,而不會在介電區域上 战長遙晶層,因此,選擇縣晶層可以應用於半導體裝置 4 201214526 中,如作為強化源極/汲極、 積形成雙载子褒置之基極。’、L,及極、接觸窗、沈 一般而言,化學氣相 .高效能之固態材料,雁以用來形成高純度、 .膜。在-般的化〜二 於半導體產業以形成薄 板表面驅物中’以便此揮發性前娜基 通常利用氣流通過反應胪玄"必人, f 物。 心上至^移除伴產生之揮發性產 被引化學氣相沈積製程,而且其係經常 被引用於絲t,這魏學氣相沈㈣程料同處在於使 1不同的誘發化學反應的機制(如活化過程)及製程條 ^以下列舉數種化學氣相沈積製程之範例,其係以操作 壓力進行分類: •低壓化學氣相沈積製程(LPCVD):在負壓環境下進 行化學氣相沈積(10-3T〇rr之基本壓力/100mT〇rr至 1 Torr之操作壓力)。 •超向真空化學氣相沈積製程(UHVCVD):在極低壓 環境下進行化學氣相沈積(通常為l〇-9T〇rr之基本 壓力/10 5至50mTorr之操作壓力)。 •減壓化學氣相沈積製程(RpCVD):在1〇—3T〇rr之基 本壓力/lOTorr至1大氣壓之操作壓力下進行化學 氣相沈積。 •極低壓化學氣相沈積製程(VLPCVD):在l(T7Torr 201214526 之基本壓力/l〇mT〇rr至50mTorr之操作壓力下進行 化學氣相沈積。 ――般而言,習知的選擇性磊晶製程包括一沈積反應以 d反應,其中,沈積反應及银刻反應係同時進行但 4磊ΒΘ層與多晶層具有不同的反應速率;在沈積過程 I ’遙晶層係、形成於—單晶表面,而—多晶層係形成至少 ^第二層’例如為一習知的多晶層及/或非晶層;然而,所 形成之多晶層的姓刻速率通常比蟲晶層快,因此,可以藉 由改變餘刻氣體的濃度’來達到對沈積之蟲晶材料的· 丨,幻的n並限制或完全移除沈積之多晶材料,舉例 7言’可以藉由—選擇性蟲晶製程以形成—含石夕材料之蟲 =層於-單晶石夕表面上,而且在間隔層上不會殘留沈積材 以選擇性蟲晶沈積製程形成含石夕材料非常適用於形 成㈣源極/汲極及源極/延伸汲極之特徵,例如形成含矽 場效電晶體裝置’其中,製造源極/延伸汲極之特 徵可以利用蝕刻矽表面以形成 後以選擇性成長蟲晶層的方極沒極之特徵’然 料.㈣㈣W '自賴,例如形成石夕鍺材 ’’選擇性磊曰曰層可以使得鄰 化™的退火製程可以省略, 石夕飯刻及選擇性蟲晶的方式定義其介面深度γ也以 層源極/姉介面不可避免地會增加阻值,超淺 物時,介面耗損會進-步增加阻值。為了補二:入石夕化 損’可以利麵晶選擇性成長-強化源極/汲^介,面1耗 6 201214526 一般而言,強化源極/汲極係為未摻雜之矽。 然而,習知的選擇性磊晶製程仍然具有數個缺點,為 了在習知的磊晶製程中維持其選擇性,前驅物的化學濃度 及反應溫度必須在整個沈積過程中達到標準化並進行調 整,若所加入的矽前驅物不足時,則蝕刻反應會過度並減 緩整體製程的進行;另外,若所加入的蝕刻前驅物不足 時,則沈積反應過度,因此形成於基板表面之單晶或多晶 材料的選擇性降低。再者,習知的選擇性磊晶製程通常需 要高反應溫度,如800 °C、1000 °C或以上,基於加熱成 本的考量,如此之高溫是製程中所不期望的,而且高溫還 可能導致基板表面上形成無法控制的氮化反應。 一般而言’提局電路性能可以有效提面半導體元件的 效能,流經金氧半電晶體之通道的電流量可以直接相對影 響通道中載子的流通性,而且使用高流通性之金氧半電晶 體可以使得流過更多的電流並加速其電流性能,例如,可 以藉由在通道中產生機械剪力(如形變)以增加金氧半電 晶體之通道中的載子之流通性。 目前已有數種能夠在含矽材料與含鍺材料之間形成 形變的方式,其係主要利用不同結晶材料之晶格常數的差 異而達成;在一種方式中,一特定結晶材料之薄膜層係形 成於另一種結晶材料上,因此,形成於上方之薄膜層會因 應下層之單晶材料而產i所需之形變。 此外,亦可以在單晶之含矽材料中產生形變,其係藉 由將晶格結構中的矽以摻雜加以取代,其係可稱為置換型 201214526 掺雜’例如,可以將單料之晶格結構中㈣分 以 鍺原子加以取代,由於鍺原子大於被取代之㈣子,所以 可以在此具有置換摻雜之單晶矽材料中產生—壓縮形 變。另外,亦可以利用碳原子取切原子,此日夺,由於碳 原子小於被取代之㈣子m夠在單晶特料中產生 一拉伸形變,其詳細說明可以參照荷特的研究(judy l. Hoyt, -Substitutional Carbon Incorporation and Electronic
Characterization 〇f Si.^C/Si and Si,.x.yGexCy/Si Heterojunctions," Chapter 3 in "Silicon-Germanium Carbon
Alloy,” Taylor and Francis,N.Y.,pp. 59-89, 2002),其係以 全文納入本申請案之範圍e 由於在外摻雜需要後續的退火製程以便將摻雜加入 晶格結構中,而退火製程需要額外的加熱成本,所以在内 換雜係優於在外摻雜’然而,由於沈積過程中有部分無法 利用摻雜取代的情況,如孔隙性區域或矽原子的聚集等因 素’所以在内摻雜進行晶格結構中碳原子的置換性摻雜較 石夕原子的置換性摻雜更為複雜,其詳細說明亦可以參照前 述荷特的研究。此外,上述之無法取代之摻雜亦會使得利 用其他材料系統之置換性摻雜更加複雜,例如以碳原子摻 雜石夕鍺化合物、或以電活化摻雜物進行矽與矽鍺之摻雜等 等。如前述荷特之研究中,第73頁中的圖3.10所示,利 用習知的沈積方法進行在内摻雜,其中,含碳量可到達2.3 原子百分比’晶格距離可超過5.4 A,且其拉伸應力係小 於1.0 GPa ’但是,此習知的沈積方法應用在單晶矽之沈 201214526 積時,其在内摻雜之含碳量可以遠超過2 3原子百分比。 因此,目前需要提供一種在進行含矽材料之在内置換 摻雜時’ ^夠選擇性蠢晶沈積梦及含#材料之製程;較佳 者,此改良之製程必須能夠應用在商業化置換性摻雜,而 且不會過f地犧牲沈積速度、選擇性、及/或沈積材料的品 質(如、结晶品質);再者,此製程必須能夠應用於各種情 況’以形成具有不同元素濃度之各種含⑦材料,並提供: 速的沈積速度、.及維持製程溫度於25〇 cC至55〇 T之間, 較佳者,將製程溫度維持在500<>c至525(>c之間,且將壓 力維持在低於200 Ton·。 i
L發明内容J ^土月揭路種沈積及/或長晶方法,其係利用一石夕源 v 尤積,以利用改良之化學氣相沈積及/或長晶 糸統(減壓學氣相沈積,操作於10m至200 T〇rr),沈積 膜’而且此沈積及/或長晶方法可以用 置二=:::=膜,其係具有不同程度之碳 所能達成的程度;舉例而:雜=度可以遠超過習咖 石夕源進行沈積及/或長晶方明可以利用四魏作為 應溫度下沈積職各種不同 彳在貫質上賴一定反 不同的=換程度,包括者膜’其具有 膜之方二實施例係揭露-種沈積磊晶矽薄 其包括T料驟:提供—基板於—腔室中;在 201214526 減壓化學氣相沈積及/或長晶條件下,將基板暴露於一石夕源 (如四矽烷),以便在低於約55〇 %的溫度及低於約2㈧ Ton·的壓力下,沈積一單晶矽薄膜於基板上。 另外,本發明之另一實施例係揭露—種沈積磊晶矽薄 膜之方法,其包括下列步驟:提供一基板於一腔室中;在 減壓化學氣相沈積環境條件下,將四矽烷及碳源導入腔室 中,以便在低於約550。匚的溫度及低於約2〇〇T〇rr的壓力 下,沈積一單晶矽薄膜於基板上,藉以製造具有至少1.8 原子百分比之置換碳之單晶矽薄膜,此結果係利用χ光線 繞射檢測而得。 另外,本發明之另一實施例係揭露—種積體電路,其 包括第一單晶含石夕區域及一第二單晶含石夕區域,其中至 少第一單晶含矽區域及第二單晶含矽區域其中之一包括 疋數里之置換碳’其係用以提供一拉伸應力於一第三單 晶含矽區域,而第三單晶含矽區域係位於第一單晶含矽區 域及第一單晶含石夕區域之間,此外,第三單晶含石夕區域可 以使得載子移動性比未施加應力之區域增加至少約1〇%。 另外,本發明之另一實施例係揭露—種改良之低壓化 學就相沈積及/或長晶系統,其係用以在—基板上形成一蠢 晶薄膜’其包括一沈積及/或長晶腔室、一高速幫浦單元、 一氣體入口、及一基板支撐單元,其中,沈積及/或長晶腔 室具有數個腔室空間及數個對應端部,高速幫浦單元係連 接腔室之端部其中之一、並可操作地將腔室中的沈積及/ 或長晶壓力維持在或低於200 Torr ’氣體入口係鄰設於腔 201214526 室之另一端部,並用以將氣體導入腔室,因此氣流的方向 係大致上從氣體入口朝向高速幫浦單元,基板支撐單元係 支撐基板於腔室中。其中,高速幫浦單元能夠使得承載氣 體以極高濃度流入腔室,因此可以稀釋任何污染物(例如 但不限於氧氣、水氣、一氧化碳、二氧化碳、矽氧烷、二 矽氧烷、及含更多矽之矽氧烷)。 以上說明僅為舉例,並非用以限制以下申請專利範 圍;以下將列舉並配合相關圖示以詳細說明數種實施例, 藉以瞭解本發明之技術内容並得據以實施。 【實施方式】 本發明可以包括所有上述之限制條件。本發明揭露一 種製程,其係選擇性磊晶沈積矽或含矽材料,同時進行含 矽材料之在内置換摻雜;另外,此改良之方法亦可以應用 在商業化置換性摻雜,而且不會過度地犧牲沈積及/或長晶 速度、選擇性、及/或品質(如結晶品質);再者,此製程 必須能夠應用於各種情況,以形成具有不同元素濃度之各 種含矽材料,並提供快速的沈積及/或長晶速度、及維持製 程溫度於250 °C至550 °C之間,較佳者,將製程溫度維 持在500°C至525°C之間,且將壓力維持在約10 mTorr至 200 Torr之間,較佳在約10 mTorr至50 Torr之間,更佳 在約10 mTorr至10 Torr之間。最後,由於製程中需要進 行複數製程以達到所需之蝕刻結果,所以不需改變其溫 度,亦即蝕刻步驟的溫度與可以與沈積及/或長晶步驟的溫 201214526 度相同。 以下將列舉並說明數種沈積心或長晶步驟之 係用以控制選擇縣晶沈積梦及切材料,同4入其 =料之在内置換摻雜’其中,主要有兩個參數能二 發明之製程’其中之一是使用較高等級之梦烧,其包:: 鏈及異構物型態,例如但不限於四石夕貌’如正四砂产 η-tey)、異四料(is〇_tetrasilane)及環,石^ (=—ne),並配合進行—低壓化學氣相沈積二 或長晶錢’其係依據本發明而改良,並使用高速幫浦。 j用高等級之残,如四錢,可以在較低溫度下得 到較南的沈積及/或長晶速率,以形成含石夕薄膜,其中置換 性碳原子可以比使用單石夕院為石夕源者更高;此外,、高等級 之魏,如四石夕院,可以在低溫下行沈積,所以能夠在多 晶材料上進行非晶成長,進而可以提供較高的選擇性。另 外,由於高等級之石夕炼容易進行聚合反應,所以其在習知 2術中=容易用來進行i晶製程,因此其會形成長鏈之高 分子(氣相成核反應)、並以微粒型態進行沈積,這些微 粒會造成矽材料上的缺陷、並破壞磊晶的進行,最後可能 依據脈度而轉變為非晶或多晶層。此外,降低沈積及/或長 晶之溫度可以減少形成氣相成核反應,然而,若沈積及/ 或長晶之溫度降低’則氧氣的分屢增加’由於氧氣是蟲晶 製在中的雜質,所以會在石夕材料中形成氧氣之孔隙。由蘭 德等人的研究(Lander,以 ^ v33(6): 2089-2092 (1962))可以推知,當沈積及/或長晶之溫度為550 °C時, 12 201214526 可以在-清絲面將氧氣分壓降低至1Q.16Tw。在本實施 例中’係以高等級之料(如四我)進行沈積及/或長晶, 其對於氣相成核反應現象較不敏感,所以可以適用於製造 各種置換性換雜之單晶含石夕材料。 承上所述’將腔室中的基板暴露於相對較高的承載氣 體流速,並配合相對較低之石夕源、(例純不限於四石夕烧) 之流速’利用具有高速幫浦之減壓化學氣相沈積系統,在 脈度為550 C以下,且壓力為約1〇以丁⑽至2〇〇 丁⑽,較 佳為約 HhnTorr 至 50 Τ〇ΓΓ,最佳為 i〇mT〇rr 至 i〇 T〇rr, 可以形成蠢晶石夕薄膜’其中,高速幫浦能夠使得承載氣體 以極问/辰度抓入月工至中,所以可以稀釋其他雜質,例如但 不限於氧氣、水氣、-氧化碳、二氧化碳、石夕氧烧、二石夕 氧烷、及含更多矽之矽氧炫。 此外’、(曰曰石夕可以利用在内检雜而具有相對較高等級 之置換碳,以便在-相對高流迷下進行沈積及/或長晶,其 係在改良之化學氣相沈積條件下㈣,以四料作為石夕 源、並以含碳氣體作為碳源。在基板上沈積及/或長晶以形 成一單晶石夕薄膜可以在溫度為Ss〇 %以下,且壓力為約 .10 至200 Ton* 較佳為〜〇mT〇rr至%加,最佳 為1〇mT〇rr至10 Τ〇ΓΓ,其中,由X光線繞射檢測可知,單 晶石夕薄膜中的置換碳係占約U至約3〇之原子百分比。 依本發明之碳摻雜層之沈積及/我長晶可以在具有或不具 有I虫刻氣體並在選擇性或非選揮性的條件下進行,其内容 係詳述於後。若使用姓刻氣體時,本發明可以具有額外的 13 201214526 優點,即不論進行沈積及/或長晶或蝕刻之循環,其壓力及 溫度不需隨著循環變動。 承上所述,目前已知有許多沈積及/或長晶之參數可以 影響在含石夕薄臈中進行置換碳,其包括:四石夕院與其他石夕 源之比例、碳源流速與四矽烷流速之比例、 速、沈積及/或長晶之壓力、及沈積及/或長=== 外已知上述參數之組合特別有助於提高含砂薄膜中的置 $碳的等級,以下列舉數種建議組合:相對較高承載氣體 肌速(如时烧流速與氫氣承載氣體流速之比例相對較 低)’並配合至少—種下冊件:—相龍低之时烧流 逮(如約5〇〇mg/min至約2〇〇mg/min)、一相對較低之沈 積及/或長晶壓力(如較佳為約lOmTorr幻〇 T〇rr之門, 更^為1T⑽以下);及相對較低之沈積及/或長晶曰如 =Γ至約-T之間,更佳一至約 含二:列=中’「含侧」及相近之詞係指廣義的 /、可以例如但不限於矽(包括結晶矽)、矽: 之处曰:Γ :之結晶矽)、矽鍺及矽鍺碳(例如碳摻雜 碳―、…碳」、「〜 之元素之材料碳」及相近之詞係指包含所述 可以選擇性包含少之元素可以各種比例存在,且其 石夕及鍺之材料,且他兀素,例如,「石夕錯」為包含 摻雜物或電性、、舌性^以選擇性包含其他元素,例如為碳 性摻雜物。因此,碳摻雜之矽可以表示為 201214526 碳」、「矽鍺」及「矽鍺: 學式,所以其並非為限制 別說明,在含梦薄膜中, 雜物)之比例係以其原子 矽:碳,反之亦然。另外,「石夕: 碳」等詞並非為其化學當量之化 其各元素之比例。再者,若未特 摻雜物(如碳、鍺或電性活性才參 百分比表示。 一般而言,可以利用X光線繞射測量含矽材料之正交 晶格空間,藉以判斷含矽材料中碳置換摻雜的量,如荷特 的研究(Judy L. Hoyt, "Substitutional Carbon Incorporation and Electronic Characterization of Si,.yCy/Si and Si^x.yGexCy/Si Heterojunctions," Chapter 3 in "Silicon-Germanium Carbon Alloy," Taylor and Francis, Ν.Υ·,ΡΡ. 59-89, 2002),其中’第 73 頁中的圖 3.10 所示, 在摻雜矽中的總碳含量可以利用SIMS進行檢測,其中, 非置換性碳含量可以利用總碳含量減去置換性碳含量而 求得,當然,此方法亦可以應用於判斷其他含矽材料中的 其他置換摻雜元素的量。 本實施例揭露之方法係用於沈積形成碳摻雜之含石夕 材料(如碳摻雜單晶矽),其係利用矽源(包括四矽烷)、 石厌源、及選擇性之其他元素來源,如電性活性摻雜物。依 據本务明之化學氣相沈積及/或長晶條件,將四石夕烧與碳源 傳送至基板,可以在基板表面上形成轰晶速率碳摻雜之含 夕4膜。在部分選擇性沈積及/或長晶中,可以將一蝕刻氣 =與四矽烷及碳源同時傳送至基板,以便在單晶基板或混 合式基板之單晶區域上選擇性沈積含矽薄膜,較佳係使用 15 201214526 方法,且在較佳實施例 晶含矽材料具有相對較 相對較高之沈積及/或長晶速率的 中,這些方法所形成之在内摻雜單 向專級之置換碳。 在下列敘述中 /土、低」 目一丄仟,其上進杆 所需之沈積及/或長晶,或其表面絲露於沈積及/或長曰 =氣體’·例如,基板可以是一單晶石夕晶圓、或一絕緣底: 族:;广i Ϊ板、或在晶圓上設置磊晶矽、鍺化矽或冚-v 塑工件並不限於晶圓’其亦可以是破璃、 丫 I、他可以制於半導職程之_。在下列 切/Lt式基H係為熟悉該項技術者所熟知,請 利第6,_^ 6Q1“說明混合式基板,如美國專利第 之二基板係指一基板上具有兩個以上 表第- —表面具有一第二表面型態。在呷 、面尘態’第 形成於單晶半導體:料=避== 括二化長::其中’介電材料例‘ 之石夕氧化物)' 氛化石/金屬吊氧如碳摻雜及氟摻雜 下列敘述中,厂蟲晶的」、「蟲晶地」、石夕化物。在 板之晶格二::=rr層順應或隨著基 結晶切材料,㈠基沈積及/或長晶以形成 八令虽沈積層與基板之材料不同時,蟲 201214526 晶 沈積及/或長晶可以是利用異質磊晶方式進行。 即使是利用相同元素形成的材料,若表面之型態不同 時,其表面仍可以不同,本發明之製裎方法可以用來沈積 ^石夕薄麟各種基板上,其特別適用於具有混合式表面型 態之混合式基板,其包括具有第一表面型態之一第一表面 及具有第二表面型態之一第二表面。在下列敎述中,「表 面型態」-詞係指基板表面之結晶結構,不同之型態係例 如為非晶性與結晶性;另外’多晶性型態 構,其具有規則結晶之不規則排列,因此其規則度位在 間值,其中,多晶性材料之原子在個別結晶中是規則的, 但是與其他結晶相比’所有結晶缺乏大範圍的規則性,·另 外’單晶型態為另一種έ士曰处嫌甘s 士 a — —力禋…日日結構,其具有向度之大範圍規 祕’。猫晶缚膜之特徵在於其結晶結構及方向性,其係依 =之長晶過程而定,其通常為單晶型態。在上述材料 中的原子仙近缺晶袼結構而㈣,其相 距離(以肩早笙纫品山、., 了仪π 杜 ’、、’ 5 ),非晶性型態係為一種非結晶之 於原子缺乏明確的週期性排列,所以其規則性較 入/他㈣㈣如為微結晶及非晶性與結晶性材料之 5物。以下所述之「單晶t「 么士曰处Μ甘日+ 磊日日」係扎一種明顯的大 I曰 其具有少量之缺陷,並通常可以用來製造電曰 :二⑽項技術者應當瞭解,一膜層之結晶性通常是= L口^晶性轉變為多晶性,然後再轉變為單晶性,而且 ^ °技*者可以判斷出-結晶結構何時達到單晶性 ’儘管仍會有些微密度錯誤;此外,混合性基板可 17 201214526 包括但不限於單晶/多晶、單晶/非晶、磊晶/多晶、磊晶/ 非晶、單晶/介電、磊晶/介電、導體/介電、及半導體/介電 等混合結構。另外,「混合式基板」一詞係指一基板上具 有兩個以上之不同形式之表面,而熟悉該項技術者應當瞭 解以下所述之方法係用以在具有兩個不同形式之表面的 基板上沈積形成含矽薄膜,當然,其亦可以用以在具有三 個以上之不同形式之表面的基板上沈積形成含石夕薄膜。 本發明之實施例係揭露用以形成及處理一矽 層之方法與裝置;另外,部分實施例係揭露用以在製造電 曰曰體時形成及處理一蟲晶層之方法與裝置。 在下歹邊述中,蟲晶沈積/或長晶係指在—基板上進行 >匕積/或長晶以形成一單晶層’因此 匹配於基板之㈣^ U構係 居… 磊晶層或薄膜係指-單晶 曰曰声得右其結晶結構係匹配於基板之結晶結構,而且蟲 日日層係有別於基板主體及多晶層。 在下列敘述中,「含石夕」之 層係指其成分至少包•其亦可以包括:物了 磷、鉉、菸/4、> J 乂匕祜鍺、石反、硼、砷、 5、S,當然,其他元素如金屬、齒1 3 t 可以包括於含石夕材料、化 ^ ^或虱亦 以百萬分之—的嘴好/物賴或骐層中’且其通常 /又存在。含矽材料之化合物或人金 ;下列縮寫方式呈現,例如,彻,鍺化:二 匕石夕為S1:c’碳鍺切為SiG 矣l e奴 結構之化學當量 b&寫並未表示其化學 狀態。 係,且未表不切材料的任何氧化/還原 18 201214526 本發明之較佳實施例係提供一種製造電子裝置之製 程,其係選擇性磊晶沈積含矽材料於基板之單晶表面,其 中,基板包括一單晶表面(如石夕或石夕鍺)及至少一次要表 面,如非晶表面及/或多晶表面(如氧化物或氮化物),其 係暴露於*-*遙晶製程以形成一遙晶層於早晶表面,且在次 要表面上形成限制的或無多晶層,磊晶製程通常包括重複 沈積及/或長晶製程及蝕刻製程的循環,直到長成預期厚度 之磊晶層,其中,交替使用沈積及/或長晶製程及蝕刻製程 的各種實驗例係揭露於美國專利第7,312,128號中,其係 以全文納入本申請案之範圍。 在本實施例中,沈積製程包括將基板表面暴露於一沈 積氣體,其包含至少四矽烷及承載氣體,其中,承載氣體 之流速是矽源之流速的0至20000倍,較佳為2000至10000 倍,更佳為100至2000倍;另外,沈積氣體亦可包括鍺 源及/或碳源以作為一摻雜源。在一實施例中,沈積氣體包 括足量之η型摻雜前驅物,其係用以在磊晶薄膜中形成至 少約為lxl02G atoms/cm3之η型摻雜;在一實施例中,最 終之磊晶薄膜中形成至少約為2χ 102〇 atoms/cm3之η型摻 雜;較佳者,磊晶薄膜中形成至少約為5xl02〇 atoms/cm3 之η型摻雜;承上所述,依據所摻雜濃度的等級,本實施 例為η型重摻雜,而適當之η型摻雜物係例如包括礙、坤 及録。在沈積製程中,蟲晶層係形成於基板之單晶表面而 多晶/非晶層係形成於次要表面,如介電、非晶及/或多晶 表面(以下統稱次要表面),接著,基板係暴露於蝕刻氣 19 201214526 體中,一般而言,蝕刻氣體包括承載氣體及蝕刻物,如氣 氣或氯化氫,蝕刻氣體可以移除在沈積製程中沈積形成之 含石夕材料;在I虫刻製程中,多晶/非晶層的移除速率係高於 磊晶層,因此,在沈積及蝕刻製程之後,可以形成磊晶含 矽材料於單晶表面上,並同時減少在次要表面上形成之多 晶/非晶含矽材料。此外,可以依據需要重複進行沈積及蝕 刻製程,以得到預期厚度之含矽材料。可以藉由本發明之 方法沈積形成含矽材料的原料包括矽、矽鍺、矽碳、矽鍺 碳、及其他摻雜之物質。 依據溝槽深度,沈積及蝕刻製程可以重複約30至50 次,一般而言,由於蝕刻物通常需要高溫活化,所以沈積 製程的溫度通常低於蝕刻反應,然而,由於四矽烷能夠非 晶性地進行沈積,所以其蝕刻製程的溫度可以與沈積溫度 一致,因此可以減少在沈積製程中進行調整反應溫度的動 作。 一般而言,由於氫氣具有改良之氫氣終結特性,所以 較佳係利用氫氣作為承載氣體;然而,亦可以利用其他惰 性承載氣體,如氬氣、氦氣、及氮氣等。 本發明之第一實施例係揭露一種方法,其係利用不同 於習知技術之沈積及银刻步驟以進行無限制或無選擇性 之蟲晶’以利用較南級之碎烧(與習知相比)來改善蟲晶 薄膜成長的結晶性,其中,較高級之矽烷係指四矽烷或較 高石夕烧之前驅物。一示例性製程包括將一基板置入一製程 腔室令,並調整製程腔室中的條件至所需之溫度及壓力, 20 201214526 然後進行一沈積製程以依據約每分鐘2-4nm的速度形成磊 晶層於基板之單晶表面上,最後終止沈積製程。 其中,基板可以是經過圖案化或是未圖案化,圖案化 之基板的表面係形成有電性特徵,且圖案化之基板通常具 有單晶表面及至少一次要或特徵表面,其係為非單晶性, 如介電、多晶性或非晶性表面;單晶表面包括裸晶基板或 沈積之單晶層,其常用之製造材料例如為矽、矽鍺或矽 碳,而多晶性或非晶性表面可包括介電材料,如多晶矽、 光阻材料、氧化物或氮化物,特別是氧化矽或氮化矽,另 外,非晶性係表面或其組合者亦同。 在基板置入製程腔室之後,製程腔室中的條件係調整 至預設之溫度及壓力,其中,溫度係依據個別製程而定, 一般而言,在進行沈積及蝕刻製程時,製程腔室的溫度係 維持在約550°C以下,此外,在進行沈積製程時,製程腔 室的壓力係維持在約10 mTorr至200 Torr之間,較佳在約 10 mTorr 至 50 Torr 之間,更佳在約 10 mTorr 至 10 Torr 之間。雖然壓力會在製程步驟的過程中略有波動,但其大 致上維持恆定。 在沈積製程中’基板係暴露於沈積氣體以形成蟲晶 層,其中,基板暴露於沈積氣體中的時間係為約0.5秒至 約30秒,較佳為約1秒至約20秒,更佳為約5秒至約10 秒。在一較佳實施例中,沈積步驟係維持約10至11秒, 此一沈積製程之暴露時間係依據後續之蝕刻製程的暴露 時間以及所使用之前驅物及溫度而定,一般而言,基板暴 21 201214526 露於=^體的時間必須足以形成蟲晶層之最大厚度。 么明之實施例中,沈積氣體至少包括一 驅物、及承栽氣體,且其可以更包括至少—種次要 其前.,及/或錯源或其前驅物。此外:、沈 m ί包括—摻雜化合物’以作為摻雜物之來源, σ 、鱗、鎵、及/或铭。另外’沈積氣體可以更包括 至少一 I虫刻物質。 入腔室之矽源的純度通常約為95%至999%,且所 含之不純Α化物少w_ppm’触麵含之料氧化物 少於2pPm ’更佳者所含之不純氧化物少於50〇ppb。 石夕源導入腔室的速率通常介於約5至5〇〇sccm,較佳 者介於約 10 至 300 sccm (standard cubic centimeters 抑 minute) ’更佳者介於約5〇至2〇〇sccm ’在本實施例中, 四石夕烧導人腔室的速率為⑽seem。在—實施例中,四石夕 烷導入腔室的速率為6〇 sccm。沈積氣體所含之用以沈積 形成含碎化合物之⑪源可包括但不限於四石浅、鹵化之四 石夕烧、及有機化之四錢;_切烧包括經驗化學式為 X,ySi4H(10_y)之化合物,其中,乂可以是氣、氣、漠、蛾; 有,石夕烧包括經驗化學式為之化合物,其中, 尺可以疋甲基、乙基、丙基或丁基。經研究發現,有機石夕 烧化合物可以疋良好的石夕源及碳源,以便將碳同時形成於 所沈積的含矽化合物中。 石夕源通常隨著一承载氣體而導入腔室中,其中,承載 氣體之流速係約為1至50 slm ( standard liters per 22 201214526 minute ),並且壓力為100 Torr以下,例如,承載氣體之流 速係約為12至.45 slm,較佳約為20至40 slm ;在本實施 例中,在壓力為100 Ton·以下時,承載氣體之流速為34 slm。承載氣體可以包括氦氣、氮氣、氫氣、氬氣、及其組 合。此外,承載氣體可以依據所使用之前驅物及/或遙晶梦 程的溫度而選定。一般而言,在沈積及钱刻步驟過程中, 可以使用相同的承載氣體’然而,在部分實施例中,亦可 以針對個別步驟使用不同的承載氣體。一般而言,在低溫 製程(低於550。〇的情況下,通常會使用氫氣作為承載 氣體。 所使用之沈積氣體還可以包括至少一種次要元素來 源,如碳源及/或鍺源,其中,碳源可以在沈積過程中與矽 源及承載氣體同時導入腔室中,藉以形成一含矽化合物, 如矽碳材料,通常將100%之碳源以約〇丨至約4〇 sccm的 速率導入腔至,較佳係以約3至約25 seem的速率導入, 更佳係以約5至約25 seem的速率導入;在本實施例中, 碳源係以約1〇 sccm的速率導入腔室。 輸入氣體亦可以包括其他熟悉該項技術者所知道的 材料,其係用以幫助進行摻雜或合金化含矽薄膜,較佳 者,此氣體可以更包括-種以上之前驅物,其係、選自下列 群組’如錯源、碳源、蝴源、鎵源、銦源“申源、碟源、 :源、氮源、及氧源,其中’矽源例如為矽烷、二矽烷、 %.己石夕院等,錯源例如為錯院、:鍺烧、三錯燒等,氮源 例如為NF3、胺、聯氨、氮原子等,碳源例如為各種碳水、 23 201214526 ^物如f貌、乙炫、㈣等,⑽基傾、二^夕 烷、二f石夕基Μ、㈣石夕基甲燒等可以同時作為碳_ 石夕源,ν2ο及ν〇2等可以同時作為氮源及氧源,可以作為 摻雜來源之各種摻雜源例如為銻、砷、硼、鎵、銦、及磺; 可以用來沈積含石夕化合物之碳源包括乙基、丙基及丁基之 有機梦炫、環己秒烧、炫脑、μχ # , W说類、_、块類,這些碳 如但不限於化學式為SixHy(CH3)z之碳源,其中’ 到 6之整數,y及z分別為㈣6之整數,另外,上述之碳源 例如但不限於甲基化之環己錢或十二甲基環己石夕烧 (sw丨如),曱石夕烧基院類,如四甲基二矽烷(tmds)、 石夕基甲烧、二石夕基甲烧、三石夕基甲烧、及四石夕基甲烧,及 /或烧基石夕炫類’如單甲基石夕燒(MMS)、二甲基石夕烧、曱 基石夕院(CHbSiH3)、二曱基魏(仰3)2^)、乙基石夕烷 (ch3ch2Sih3)、曱垸(CH4)、乙烯(C2H4)、乙块^阳、 丙烷((:出8)、丙烯((:出6)、丁炔(cad等等。磊晶層 中的碳濃度係至少約為1.8至約3 〇之原子百分比。另外, 在沈積製私中,亦可以伴隨矽源及承載氣體而同時加入鍺 源及破源於製程腔至中,藉以形成含石夕化合物,其係為一 石夕碳或$夕錯碳材料。 導入腔室之碳源的純度通常約為97%至99.9%,且所 含之不純氧化物少於100 ppm,較佳者所含之不純氧化物 少於lOppm,更佳者所含之不純氡化物少於5〇〇ppb。 在沈積製程中,所使用之沈積氣體還可以包括至少一 種播雜化合物,其係用以提供捧雜元素之來源,如叾朋、石申、 24 201214526 磷、鎵、或鋁,所使 合物具有各種不_#=,广使㈣沈積之含石夕化 向使其朝向所需之電子1^’例如可以控制電子流的方 之薄膜可轉財料^祕彳^彳伐。切化合物 貝,在一貫施例中,含 而心得导r生 銻及/或砷,盆濃产Μ ] 2G5物係具有η型摻雜,如磷、 “辰度約為1〇2。至1〇2iat〇ms/cm3之間。 :積製程中,換雜物導入製程腔室中的速率係為約 至2〇SCCm,較佳者為約0.5至10sccm,更佳者為約i 至广⑽,在本實施例中,#雜物導入製程腔室中的速率 係:、、'、力3 seem。摻雜物可以包括砰化氫(AsH3)、碟化氣 (PH3)、及絲魏氫,其經驗化學式係例如為&四(3 ), 其中,R可以是甲基、乙基、丙基或丁基,χ為卜2或^ 炫基鱗化氫可以包括三曱基鱗化氫((CHAP)、二甲基礙 化氫((CH3)2PH)、三乙基磷化氫((CH3CH2)3P)、及二乙 基磷化氫((CH3CH2)2PH)。此外,鋁及鎵之摻雜源可以包 括烷基化及/或函素化之衍生物,其經驗化學式係例如為 RxMX(3->〇,其中,Μ可以是鋁或鎵,r可以是甲基、乙基、 丙基或丁基’X可以是氯或氟,X為〇、1、2或3,鋁及鎵 之摻雜源係例如為三甲基鋁(Me3Al)、三乙基鋁(Et3Al)、 一甲基氯化I呂(Me2AlCl )、氣化I呂(A1C13 )、三甲基鎵 (Me3Ga)、三乙基鎵(Et3Ga )、二甲基氯化鎵(Me2GaCl)、 及氣化鎵(GaCl3)。 在本發明之實施例中,當沈積製程終止後,可以利用 一清潔氣體或承載氣體沖洗製程腔室,及/或以真空幫浦將 25 201214526 製程腔室抽真空’此沖洗及/或真空程序可以移除過多的沈 積氣體,反應產物及其他污純。在一示例性實施例中, 可以利用承載氣體在5 s】m下沖洗製程腔室約1〇秒。此 外,沈積及蝕刻製程的循環可重複數次。 在本發明之另-實施態樣中,其係在低溫下使用石夕源 (較佳為四矽烷),進行無限制或無選擇性之沈積製程, 例如在550。(:町’此製程條件可以在沈積轉(非選擇 性沈積)中’幫助非晶性長晶(優於多晶性)於介電表面, 如氧化物及氮化物,其係有助於使用後續之㈣步驟以移 除介電表面上形成的薄層,並且可以減少對在結晶基板上 成長之單晶層所造成的損害。 -般的選擇性i晶製程包括—沈積反應及—姓刻反 應,在沈積製程中,蟲晶層係形成於單晶表面,而多晶層 ,形成於至少-個次要表面,例如為存在之多晶層及/或二 晶層;其中’沈積反應及_反應可以同時發生,且其對 遙晶層與多晶層的反應速率不同。然而,沈積之多晶層的 姓刻速率通常比蟲晶層的_速率更快,因此,藉由使用 不同濃度之_氣體’來達到對沈積之蟲晶材料的選擇性 蚀刻的製程,並限制或完全移除沈積之多晶材料,舉例而 可以藉由-選擇縣晶製程以形成—切材料之蟲晶 曰於一早晶矽表面上’而且在間隔層上不會殘留 料。 以選擇性遙晶沈積製程形成切材料非常適用於形 成強化源極/汲減源極/㈣祕之频,例如形成含石夕 26 201214526 之金氧半場效電晶體裝置,其中,製造源極/延伸汲極之特 徵可以利用蝕刻矽表面以形成溝槽之源極/汲極之特徵,然 後以選擇性成長磊晶層的方式填補溝槽,例如形成矽鍺材 料;選擇性磊晶層可以使得鄰近的在内摻雜之摻雜物質活 化,所以後續的退火製程可以省略,因此,可以精確地以 矽蝕刻及選擇性磊晶的方式定義其介面深度;另外,超淺 層源極/汲極介面不可避免地會增加阻值,而且當形成矽化 物時,介面耗損會進一步增加阻值。為了補償此介面耗 損,可以利用磊晶選擇性成長一強化源極/汲極於介面上, 一般而言,強化源極/汲極係為未摻雜之矽。 本發明之實施例更揭露一選擇性磊晶製程,以形成含 矽薄膜,例如為具有高度置換碳濃度(大於1.8%)之矽 碳薄膜,其係用於製造N型金氧半場效電晶體結構之伸張 應變通道,其中,磊晶薄膜係成長於電晶體之溝槽源極/ 汲極。一般而言,在矽碳磊晶中難以達到高度置換碳濃度 (大於1.8% ),然而,使用四矽烷則可以在極低溫度下有 高長晶速率。 在本發明之實施例中,揭露之所有方法係依序進行各 製程步驟,但是本發明之各別製程中並不限於必須要完全 符合所揭露之步驟順序,例如,可以將其他製程步驟加入 上述之步驟之間,但須維持製程的前後順序有下將舉例說 明磊晶沈積製程的各別步驟。 利用本實施例之方法所製造的金氧半場效電晶體裝 置可以是一 P型金氧半導體元件或是一 η型金氧半導體元 27 201214526 件,其中,P型金氧半導體元件具有一 P型通道,其具有 電洞以導通通道,而η型金氧半導體元件具有一 η型通 道,其具有電子以導通通道;因此,含矽材料(如矽鍺) 可以沈積於溝槽區域以形成ρ型金氧半導體元件,另外, 若含矽材料(如矽碳)可以沈積於溝槽區域以形成η型金 氧半導體元件,其中,有數種原因使得矽鍺可以應用於Ρ 型金氧半導體元件領域。 由於矽鍺的晶格常數大於矽的晶格常數,所以當矽鍺 蟲晶成長於石夕的上層時,會產生壓縮應力,此壓縮應力會 沿著橫向傳導,以形成JP型金氧半導體之通道壓縮應變, 並增加電洞的移動性;在η型金氧半導體應用中,由於矽 碳的晶格常數小於矽的晶格常數,所以當矽碳形成於溝槽 區域時,會對通道產生拉伸應力,此壓縮應力會傳導至通 道中,並增加電子的移動性。因此,在本發明之實施例中, 一第一含梦層係具有一第一晶格應變值’而一第二含砍層 係具有一第二晶格應變值。 在具有以碳摻雜之矽磊晶之溝槽源極/汲極的η型金 氧半導體電晶體中,為了提高其通道的電子移動率,可以 選擇性形成碳摻雜之矽磊晶層於源極/汲極上,其可以利用 選擇性沈積或透過後段沈積製程而達成。另外,當碳摻雜 之矽磊晶層具有置換碳原子時,可以使得通道中產生拉伸 應變,若碳摻雜之矽源極/汲極中的置換碳含量越高,則通 道拉伸應變越高,舉例而言,當置換碳為1.5%時,通道 應變約為0.5%,當置換碳為2%時,通道應變約為0.8%, 28 201214526
當置換碳為2.5%時,通道應變約為1〇%,當置換碳為3 %時,通道應變約為1,2% ^ K 含η型摻雜石夕之蟲晶層的形成方法是熟悉該項技術者 •所熟知,故在此不再贅述。以下僅列舉數個半導體裝置之 磊晶層的形成及處理方法,如金氧半場效電晶體裝置;在 部分實施例中,含η型摻雜石夕之蟲晶層的形成方^包括在 -第-溫度錢力下’將設置於—製程腔室之—基板暴露 於沈積氣體中,其包括石夕源、碳源及心摻雜源,然後在 不改變溫度及壓力的情況下,將基板暴露於飯刻物。 在一實施例中,如圖丨所示,源極/汲極延伸區係形 於金氧半場效電晶體聚置⑽中,其中,含石夕層係以選擇 性蟲晶沈積於基板110之表面,接著利用植入離子於基板 110以形成源極/汲純域112,然制_成於閘崎化 層116上的閘極118以及間隔層114,作為源極區域山 與沒極區域112之間的橋樑。 *在本實施例中,切遙晶層120及多晶層122係為含 碳石夕層’其碳濃度係至少約為18至約3 0之原子百分比 之置換碳,其係以X光線繞射測量而得(如圖2所示)。 另外’含衫晶層120及多晶層122可以是含 層’其錯濃度係至少約為1至約50之原子百分比,較佳 約為24原子百分比以下。此外,可以堆叠複數層具有不 =石夕„量之含石夕錯層’以便形成具有梯度元素濃度之 =蟲晶層120’例如’ 一第一石夕鍺層中的錯濃度可以是 約為15至約2 5夕;§又π人, 之原子百刀比,而一第二矽鍺層中的鍺濃 29 201214526
度可以是約為25至約35之原子百分比D 圖3為-較佳實施例之反應系統2〇〇,其係應用一承 載氣體202 (本實施{列係為氦氣)、一碳源2〇4 (本實施例 係為甲基雜)、-石夕源206 (本實施例係為四魏)、及 触刻氣體208’其中’本發明之反應系統包括應用材 料公司製造的CemUra® RP_CVD,其係為—減壓_真空化學 氣相沈積機台,然後依據本發明進行改良,其係加入一高 速真浦3 0 0 ’其§羊細說明係如下所述。 在反應系統200中,上述之所有氣體在導入反應腔室 220之前,皆事先經過一氣體純化器(圖未示),以進行高 度的純化,進而確保導入反應腔室22〇的氣體可以保持極 高的純度,並減少氣體中所含有的雜質,如氧氣、水氣、 矽氧烷、一氧化碳(CO)、二氧化碳(c〇2)等等,部分 承載軋體202的氣流係透過喷霧器(如氣泡機212 )霧化 後導入’其中,承載氣體202可以承載四石夕烧氣體207, 其比例約為0.005,進而形成一飽和反應氣體。 承載氣體202與其他的反應物會在主氣體室230中混 合’其係位於沈積腔室220之注入歧管的上游。此時,可 以選擇性提供蝕刻氣體208,以便進行選擇性沈積製程。 承上所述,反應糸統2 0 0亦包括一南速幫浦3 0 0,其 係為本發明中必要的元件,且其作用在於使得主承載氣體 202流入腔室的速率能夠遠高於飽和之四矽烷氣體207的 速率,例如,主承載氣體202流入腔室的速率是飽和之四 矽烷氣體207之速率的〇_2〇〇⑽倍’較佳者為200〇至10000 30 201214526 倍,更佳者為100至2000倍;此一高流速係配合低沈積 溫度’例如為550。(:以下,藉以減少含矽薄膜中的含氧之 不純物’其係例如但不限於氧氣、水氣、一氧化碳、二氧 化碳、石夕氧烧、二矽氧烷、更高之矽氧烷,因此,含矽薄 膜中的孔隙氧含量約為lE18atom/cm3以下,較佳為2E17 atom/cm3以下,另外,含矽薄膜中的介面氧含量(摻雜於 介面)必須在SIMs可檢測的限制(約為5E17 atom/cm3) 之下’亦即"面氧含量約為5E17 atom/cm3以下,含石夕薄 膜中的;丨面石反s里約為5E17 at〇m/cm3以下,亦即介面碳 含量必須在SIMS可檢測的限制(約為5E17at〇m/cm3)之 下。配合上述條件’高速幫浦3〇〇可以將承載氣體2〇2以 50slm的机速導入,其係約為飽和之四矽烷氣體之流 速的200倍,其中,承載氣體202的壓力約為1〇 mTorr 至糊Ton:,較佳為1〇mT〇rm〇T〇n,更佳為胸丁⑽ 至10 Ton·目此,可以確實地將反應腔室⑽巾的不純物 另外,還可以利用—中央控制器(圖未示)電性連接 反應系統200中的各種可控敎件,其係以程式化控制提 供氣體流速、溫度、壓力等,以便在反應腔室22q中的基 板上進行沈積製程;熟悉該項技術皆瞭解,控制器通常二 括-記憶體以及一微控制器,且其可以利用軟體、硬體或 其組合以進行程式化.μ_ mm二 外,控制器的功能可以是分散於 汉置在不同位置的複數個處理器,因此,上述之控·可 以是以設置在反應系統2〇〇之不同位置的數個控制器來取 31 201214526 代。 在本貫施例中,同時 山 ^ 體207進行選擇性、、少絲、』用妷源2⑽及飽和之四矽烷氣 碳。在另一實施例;積可:形成高度置換碳含量之石夕: 藉以形成具有改良之導雷/時提供摻雜氫化物源210, 者,切:碳蟲晶層中,^«㈣雜半導體層;較佳 氮’以便形成η型摻雜心;化物可以是坤化氮或鱗化 用來稀釋摻雜氣化物的惰在,擇性沈積製程中, 中,= 係較佳儲存於其來源容器(如氫氣) % 。又而:摻雜氫化物在氫氣202中的濃度約為0.1 (k佳者,摻雜氫化物為輕氫及魏氫,其在 :::的濃度約為〇.5%至_。另外,碳源在氫氣2〇2 、=度通常為5%至50%,較佳者,約為1〇%至3〇%。 本實施例中’氫氣2〇2中係含有2〇%之曱基魏綱。 以上所述僅為舉例性,而非為限制性者。任何未 本發明之精神與範♦’而對其進行之等效修改或變更,均 應包含於後附之申請專利範圍中。 = 【圖式簡單說明】 圖1為一半導體元件之剖面圖,其係為一金氧半場效 電晶體(MOSFET)、並具有選擇性磊晶沈積之含矽層; 圖2為一 X光繞射結果之示意圖,其顯示利用四矽烷 在55〇°C下進行反應可以得到高達2.3%之碳含量;以及^ 圖3為本發明之系統之一反應器的示意圖,其係利用 32 201214526 四石夕烧、碳源、姓刻氣體、及承載氣體以選擇性沈積形成 含矽薄膜。 . 【主要元件符號說明】 100 :金氧半場效電晶體裝置 110 :基板 112 :源極/汲極區域 114 :間隔層 116 :閘極氧化層 118 :閘極 120 :含矽磊晶層 122 :多晶層 200 :反應系統 202 :承載氣體(氫氣) 204 :碳源(曱基矽烷) 206 :矽源 207 :四矽烷氣體 208 :蝕刻氣體 210 :摻雜氫化物源(磷化氫) 212 :氣泡機 220 :腔室 230 :主氣體室 300 :高速幫浦 33
Claims (1)
- 201214526 七、申請專利範圍: 1、-種沈㈣狀方法,包竹列步驟: 導::f氣體至—腔室中’其中,該製程氣體包含 %己矽烷,且該腔室係容納一基板; 在該腔室中建立環己石夕烧之化學氣相沈積環境條件. 起始分解該環己矽烷;以及 , 沈積一蟲晶含矽薄膜於該基板上。 2、如申請專利範圍第i項所述之方法,更包含下列步驟: 直接沈積形成一氧化層於該磊晶含矽薄膜上。 如申請專利範圍第i項所述之方法,其中,該 體更包含-摻雜元素’其係選自由硼、砷、銻 麟所構成之群組。 34 201214526 體更包含氦氣、&氣、氮氣或氬氣。 9、如申請專利範圍第7項所述之方法,其士 體之流速係約為該環己石夕烧之流速的咖件。z表載氣 0如申請專利範圍第1項所述之方法,其中 體更包含-碳源。 …該製裎氣 如申請專利範圍第10項所述之方法,复 ^ 係選自一秒碳源。 、 5亥碳源 汝申口月專利範圍第10項所述之方法,复 ^ 係為化學式為SixHy(CH3“化合物,其中亥碳源 之整數,y&z為〇至6之整數。 ’·、、1至6 、如申請專利範圍第U項所述之方法 η 源係為四甲基石夕烧或甲基化環己石夕燒。 °亥石夕石反 、如申請專利範圍第1G項所述之方法,、… 源形成之摻雜石夕蟲晶層之置換碳值係介於工8 原子百分比之間。 ·〇 、—種薄膜沈積方法,盆将 上,包含下列㈣:積—切材料於一基板 將製程腔室中’其中該基板具有-結 =二特徵表面’該特徵表面包含選自由 =Γ 化物材料、聚合石夕、光阻及其組合 所構成之群組之一材料; 加熱該基板至-預設溫度,其係約為55QOC以下;以 及 暴露該基板於含有環己石夕烧之一製程氣體中,以沈積 11 12 13 14 15 35 201214526 =含麵於該結晶表面及該特徵表面上,其 =體之一承載氣體之流迷係約己 吵庇之流速的150至250倍。 16 17 18 19、 項所述之方法,,該製程 學式為一 之整數,、中為1至6之整數’…為… 、=:專利範圍第16項所述之方法,其中,該碳2 為選自由甲基矽烷、十二㈣己矽烷及四甲基: 石夕烧所構成之群組。 ‘如申請專利·第15項所叙方法,其巾,以制 源形成之摻雜矽磊晶層之置換碳值係介於ΐ δ至^ 原子百分比之間。 如^請專㈣_ 15項料之方法,射,沈積形 成5亥合梦薄膜之步驟包含將該腔室之麼力維持在約^ Torr至約1 〇〇 丁〇rr之間。 種裝置,其係湘化學氣相沈射統在—基板上形 成一磊晶薄膜,包含: 一分解腔室,其具有一入口及一出口; 一沈積腔室’其具有數健室㈣及數個對應端部, 其中該等端部係可操作地連結於該沈積腔室; 一向速幫浦,其係連接該沈積腔室之至少該等端部之 ,且可操作地维持該沈積腔室中之沈積壓力於 200 T〇rr或以下; 36 201214526 一氣體入口,其係鄰設於該沈積腔室之該等端部之另 一,並用以將氣體導入該沈積腔室,其中該氣體之 流向係從該氣體入口朝向該高速幫浦;以及 一基板支樓單元’其係支樓該基板於該沈積腔室中; 其中’該高速幫浦係將一承載氣體從該沈積腔室抽 出’且該承載氣體被抽出的速率係足以維持該沈積 腔室中之壓力於2〇〇 T〇rr以下。 37
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