锗表面的钝化制造技术

本发明专利技术涉及可用于在具有含锗材料的微电子装置上钝化所述含锗材料的组合物。

Passivation of germanium surface

The present invention relates to a composition that can be used to passivate germanium containing materials on microelectronic devices with germanium containing materials.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锗表面的钝化
本专利技术涉及一种用于使微电子装置表面上的含锗材料钝化的组合物及过程。
技术介绍
在过去的几十年里，集成电路中的特征的扩展已使半导体芯片上的功能单元的密度增加。举例来说，缩减晶体管大小允许将更多的存储器装置并入于芯片上，从而使得制造容量增加的产品。对于集成电路装置，在金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的制造中，除了硅之外的半导电结晶材料可为有利的。一种此材料的实例是Ge，其相对于硅提供若干潜在有利的特征，例如(但不限于)高载流子(电洞)迁移率、带隙偏移、不同晶格常数及与硅成合金以形成半导体二元合金SiGe的能力。在现代晶体管设计中使用Ge的一个问题是目前针对这些年来积极缩放的硅FET所实现的极细特征(例如，22nm及以下)现在于Ge中难以实现，当以较不积极缩放的形式实施时通常使潜在基于材料的性能增益重新开始。举例来说，MOSFET的性能强烈地受通道栅极电介质界面处的电活性缺陷影响。在具有硅通道的装置中，可通过在通道表面上谨慎形成薄氧化物来实现低界面陷阱密度(Dit)。对于具有锗通道的装置，不可通过此氧化过程轻易地实现低Dit。本专利技术的目的是提供用于使微电子装置上的含锗表面钝化的组合物。不受理论的束缚，认为在含锗表面上形成表面层(即钝化)将抑制含锗表面处的氧化及提供低界面陷阱密度。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于使包括含锗表面的微电子装置上的含锗表面钝化的组合物及过程。一方面，描述一种使微电子装置表面上的含锗材料钝化的方法，所述方法包括使包括所述含锗材料的所述微电子装置接触包括水及从由以下各物组成的群组选出的至少一种表面活性化合物的钝化组合物：α-羟基酸、胺类、唑类、羧酸类、二醇类、二硫化物类、二硫醇类、硒化物类、亚硫酸盐、硫醚、硫醇类、硫醇、硫甘醇、邻羟基苯硫酚及其组合。从随后揭示内容及所附技术方案将更全面地了解本专利技术的其它方面、特征及实施例。具体实施方式一般来说，本专利技术涉及使微电子装置表面上的含锗材料钝化的组合物。为了参考起见，“微电子装置”对应于半导体衬底、平板显示器、相变存储器装置、太阳能面板及包含太阳能电池装置、光生伏打及微机电系统(MEMS)的其它产品，经制造用于微电子设备、集成电路、能量收集或计算机芯片应用中。应理解，术语“微电子装置”、“微电子衬底”及“微电子装置结构”并不意味着以任何方式具限制性，而是包含将最终变成微电子装置或微电子组合件的任何衬底或结构。微电子装置可经图案化、毯覆、为控制装置及/或测试装置。“硅”可经定义包含Si、多晶Si及单晶Si。硅包括于绝缘体上硅(SOI)晶片中，所述SOI晶片可用作(例如)电子装置(例如FET)及集成电路的衬底或衬底的部分。其它类型的晶片也可包括硅。如本文使用，“含硅材料”对应于硅、p掺杂硅、n掺杂硅、氧化硅(包含栅极氧化物(例如，以热方式或化学方式生长的SiO2)及TEOS)、氮化硅、热氧化硅、SiOH、SiCOH、硅化钛、硅化钨、硅化镍、硅化钴及低k电介质材料。如本文定义，“低k电介质材料”对应于用作分层微电子装置中的电介质材料的任何材料，其中所述材料具有小于约3.5的介电常数。优选地，低k电介质材料包含低极性材料，例如含硅有机聚合物、含硅混合有机/无机材料、有机硅酸盐玻璃(OSG)、TEOS、掺杂氟的硅玻璃(FSG)、二氧化硅及掺杂碳的氧化物(CDO)玻璃。应了解，低k电介质材料可具有不同的密度及不同的孔隙度。如本文描述，“氧化硅”或“SiO2”材料对应于从氧化硅前体源沉积的材料，例如，TEOS、以热方式沉积的氧化硅或使用商业可用的前体(例如SiLKTM、AURORATM、CORALTM或BLACKDIAMONDTM)沉积的掺杂碳的氧化物(CDO)。出于本说明的目的，“氧化硅”意味着广泛地包含SiO2、CDO、硅氧烷及热氧化物。氧化硅或SiO2材料对应于纯氧化硅(SiO2)，也对应于结构中包含杂质的不纯的氧化硅。如本文定义，“含锗材料”可为块状锗晶片、n掺杂锗、p掺杂锗、绝缘体上锗(GOI)晶片，在此情况层是形成于衬底顶部上的电介质层上的锗层及衬底上的锗层。含锗材料可为至少部分延伸于衬底之上的连续层或可被划分成分离区域。应了解，出于本申请案的目的，含锗材料还可包含具有通式Si1-xGex的硅锗(SiGe)合金，其中Ge的含量大于约70wt％，更优选地大于80wt％，且最优选地大于90wt％。如本文使用，“约”打算对应于所述值的±5％。如本文定义，“高k电介质”材料对应于铪氧化物(例如，HfO2)；锆氧化物(例如，ZrO2)；氧硅酸铪；硅酸铪；硅酸锆；硅酸钛；铝氧化物；其掺杂镧类似物(例如，LaAlO3)；硅酸铝；钛酸盐(例如，Ta2O5)；铪及硅的氧化物及氮化物(例如，HfSiON)；其掺杂镧类似物(例如，HFSiON(La))；钛酸钡锶(BST)；铪及铝的氧化物(例如，HfxAlyOz)；钛酸锶(SrTiO3)；钛酸钡(BaTiO3)及其组合。如本文使用，微电子装置表面上的含锗材料的“钝化”对应于在含锗表面上形成至少一个表面层。在第一方面中，描述一种用于使微电子装置表面上的含锗材料钝化的钝化组合物及使用钝化组合物的方法，所述钝化组合物包括水及从由以下各物组成的群组选出的至少一种表面活性化合物、由水及从由以下各物组成的群组选出的至少一种表面活性化合物组成或基本上由水及从由以下各物组成的群组选出的至少一种表面活性化合物组成：α-羟基酸、胺类、唑类、羧酸类、二醇类、二硫化物类、二硫醇类、硒化物类、亚硫酸盐、硫醚、硫醇类、硫醇、硫甘醇、邻羟基苯硫酚及其组合。在必要情况下，可能需要将至少一种表面活性化合物溶于助溶剂中。对此钝化组合物合适的助溶剂物质包含(但不限于)：四亚甲砜、直链或支链的C1-C6醇(包含(但不限于)甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、1-戊醇、己醇、环己醇、2-乙基-1-己醇)、苯甲醇、糠醇、二醇类(例如乙二醇、二甘醇、丙二醇(1,2-丙二醇)、四亚甲基二醇(1,4-丁二醇)、2,3-丁二醇、1,3-丁二醇及新戊二醇)；或乙二醇醚(例如二甘醇单甲醚、三甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、三甘醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇单丁醚、二甘醇单丁醚、三甘醇单丁醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、三丙二醇甲基醚、丙二醇正丙醚、二丙二醇正丙醚、三丙二醇正丙醚、丙二醇正丁醚、二丙二醇正丁基醚及三丙二醇正丁醚)。其它有用的溶剂是典型的极性溶剂，例如二甲基乙酰胺、甲酰胺、二甲基甲酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、二甲亚砜、四氢糠醇(THFA)及其它极性溶剂。本文也预期两种或两种以上助溶剂物质的组合。不受理论的束缚，认为表面活性化合物被强烈地吸附到含锗材料表面且在冲洗之后仍留在那里。举例来说，如果表面活性化合物包括硫(例如，二硫化物、二硫醇、亚硫酸盐、硫醚、硫醇类、硫醇、硫甘醇、邻羟基苯硫酚)，那么硫基钝化层可形成于含锗材料表面上，或者，如果表面活性化合物包括硒(例如，硒化物)，那么硒基钝化层可形成于含锗材料表面上。本文预期的表面活性化合物包含(但不限于)α-羟基酸、胺、唑类、羧酸、二醇、二硫化物、二硫醇、硒化物、亚硫酸盐、硫醚、硫醇、硫基醇、硫二醇、邻羟基硫酚、及其组合。举例来说，该至少一种表面活性化合物可选自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钝化微电子装置表面上的含锗材料的方法，所述方法包括使包括所述含锗材料的所述微电子装置接触包括水及从由以下各物组成的群组选出的至少一种表面活性化合物的钝化组合物：α‑羟基酸、胺类、唑类、羧酸类、二醇类、二硫化物类、二硫醇类、硒化物类、亚硫酸盐、硫醚、硫醇类、硫醇、硫甘醇、邻羟基苯硫酚及其组合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.14 US 62/205,3191.一种钝化微电子装置表面上的含锗材料的方法，所述方法包括使包括所述含锗材料的所述微电子装置接触包括水及从由以下各物组成的群组选出的至少一种表面活性化合物的钝化组合物：α-羟基酸、胺类、唑类、羧酸类、二醇类、二硫化物类、二硫醇类、硒化物类、亚硫酸盐、硫醚、硫醇类、硫醇、硫甘醇、邻羟基苯硫酚及其组合。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述接触包括从由以下各方法组成的群组选出的方法：在所述装置的所述表面上喷涂所述钝化组合物、将所述装置浸入所述钝化组合物中、使所述装置接触其上具有吸附的所述钝化组合物的另一材料及使所述装置接触循环钝化组合物。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述至少一种表面活性化合物包括从由以下各物组成的群组选出的至少一种物质：2-羟基-正辛酸、牛磺酸、硫脲、咪唑、氯化1-己基-3-甲基咪唑鎓、1,2,4-三唑、1-十二烷基咪唑、N-辛基咪唑、1-辛基苯并咪唑、1-(正丁基)咪唑、1-甲基咪唑、4-甲基咪唑、苯乙醇酸、丙酮酸、2-氧代辛酸、苯基乙醛酸、2-羟基辛酸、1,2-丁二醇、1,2-己二醇、对甲苯基二硫化物、二苯甲基二硫醚、苯甲基二硫醚、丙基二硫化物、胱胺二盐酸盐、二硫基二羟乙酸、2,2'-二硫基二吡啶、3,6-二氧杂-1,8-辛烷二硫醇、双(2-巯乙基)醚、七乙二醇二硫醇、四乙二醇二硫醇、3,3'-硫基二丙酸双(2-巯乙基)酯、双(2-巯乙基)硫醚、二氧化硒、亚硫酸铵、2,2'-硫基二乙酸、3,3'-硫基二丙酸、硫基二丙酸二(十六烷基)酯、硫基苯甲醚(甲基苯基硫醚)、3,3'-硫基二丙酸双(2-乙基己基)酯、硫基二丙酸二(十三烷基)酯、硫基二丙酸二月桂基酯、二苯基硫醚、3,3'-二硫基二丙酸二甲基酯、3,3'-二硫基二丙酸二乙基酯、3,3'-三硫基二丙酸二甲基酯、3,3'-硫基二丙酸二异丁基酯、硫代二苯酚、硫基二丙酸二-十二烷基酯、3,3'-二硫基二丙酸二异辛基酯、3,3'-硫基二丙酸二甲基酯、1,3二硫环己烷、3,3'-硫基二丙酸二乙基酯、3,3'-二硫基二丙酸双(2,3-二羟丙基)酯、3,3'-硫基二丙酸双(2,3-二羟丙基)酯、3,3'-硫基二丙酸二丁基酯、苯基二硫醚、3,3'-硫基二丙酸月桂基硬脂基酯、硫基二丙酸二肉豆蔻基酯、3,3'-硫基二丙酸二油基酯、硫基二丙酸二-十八烷基酯、3,3'-硫基二丙酸二辛基锡、3,3'-二硫基丙酸二硬脂基酯、硫基二丙酸二硬脂基酯、3,3'-硫基二丙酸、1,3,4-噻二唑-2,5-二硫醇、硫基羟乙酸甲酯、1-辛烷硫醇、1-十二烷硫醇、1-癸烷硫醇、6-巯基己酸、环己烷硫...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·比洛迪奥，E·I·库珀，吴幸臻，杨民杰，
申请(专利权)人：恩特格里斯公司，恩特格里斯亚洲公司，
类型：发明
国别省市：美国,US