用于深沟槽内的低温选择性外延的方法及设备技术

本公开内容一般地涉及用于在半导体器件上形成外延层的群集工具和方法。在一个实施方式中，群集工具包括传送腔室、耦接到传送腔室的预清洁腔室、耦接到传送腔室的等离子体清洁腔室、耦接到传送腔室的沉积腔室、耦接到传送腔室的蚀刻腔室及耦接到传送腔室的热处理腔室。

Method and Equipment for Low Temperature Selective Epitaxy in Deep Grooves

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于深沟槽内的低温选择性外延的方法及设备
本公开内容的实施方式一般地涉及半导体制造工艺领域，尤其是，涉及用于形成半导体器件的沉积含硅膜的群集工具和方法。
技术介绍
低温外延具有具非常高程度掺杂剂活化的产生外延膜的明显优点。具有高度掺杂剂活化的外延膜可以对于CMOS制造工艺中的接触应用是有用的，其中热预算需要在特定温度或低于特定温度，以在中段(middle-of-line(MOL))制造工艺中保持高K金属栅极堆叠，特定温度诸如450摄氏度。需要在本领域中整合用于生长含磷硅层的低温外延，以能够减少nMOS晶体管的接触电阻的量级。
技术实现思路
本公开内容一般地涉及用于在半导体器件上形成外延层的群集工具和方法。在一个实施方式中，群集工具包括传送腔室、耦接到传送腔室的预清洁腔室、耦接到传送腔室的等离子体清洁腔室、耦接到传送腔室的沉积腔室、耦接到传送腔室的蚀刻腔室及耦接到传送腔室的热处理腔室。在另一实施方式中，群集工具包括耦接到负载锁定腔室的传送腔室、耦接到传送腔室的第一清洁腔室、耦接到该传送腔室的第二清洁腔室、耦接到该传送腔室的外延沉积腔室、耦接到传送腔室的蚀刻腔室及耦接到传送腔室的热处理腔室，所述第一清洁腔室包括电容耦合等离子体源和耦接到偏压RF电源的基板支撑件，该第二清洁腔室包括电感耦合等离子体源，所述外延腔室包括与液体前驱物源流体连通的液体蒸发器。附图说明以上简要概述、以及下文将详细讨论的本公开内容的实施方式可通过参照所附图式绘示的本公开内容的实施方式来理解。然而，应当注意的是，所附图式仅绘示了本公开内容的典型实施方式，因而所附图式不应被视为对本专利技术的范围的限制，因为本公开内容可允许其他等同有效的实施方式。图1是图解根据本公开内容的一个实施方式的形成外延层的方法的流程图。图2是可用于执行图1中所见的清洁工艺的处理腔室的截面图。图3是可用于执行图1中所见的清洁工艺的等离子体清洁腔室的截面图。图4是可用于执行图1中所见的外延工艺的热处理腔室的截面图。图5是可用于执行图1中所见的蚀刻工艺的ICP等离子体腔室的截面图。图6是可用于基板的温度控制处理的处理系统的示意性截面图。图7是可以用于完成图1流程图的处理系统的示意性俯视图。为了便于理解，尽可能地，使用了相同的附图标号标示附图中共通的元件。为求清楚，图式未依比例绘示且可能被简化。考虑到，在没有进一步地描述下可以将一个实施方式的元件与特征有利地并入其他实施方式中。具体实施方式图1是图解根据本公开内容的一个实施方式的形成外延层的方法的流程图100。该方法在方块102开始，其中预清洁基板。基板可以是晶片或具有原生氧化物的任何物品。基板可以含有单晶表面和/或含有为非单晶的一个次生(secondary)表面，诸如，多晶或非晶形(amorphous)表面。单晶表面可包括裸晶体基板或通常由诸如硅、锗、硅锗或硅碳的材料制成的沉积单晶层。多晶或非晶形表面可包括：介电材料，诸如氧化物或氮化物，特别是氧化硅或氮化硅；以及非晶硅表面。可使用从基板去除氧化物而不显著损坏基板的任何合适的清洁工艺。合适的清洁工艺包括溅射蚀刻工艺、基于等离子体的氧化物蚀刻工艺、湿式蚀刻工艺或上述的组合。示例性的基于等离子体的氧化物蚀刻工艺包括NF3/NH3电感耦合等离子体工艺或NF3/NH3电容耦合等离子体工艺。在一个实施方式中，基于等离子体的氧化物蚀刻工艺是包含将基板同时暴露于NF3和NH3等离子体副产物的远程等离子体辅助干式蚀刻工艺。在一个实例中，基于等离子体的氧化物蚀刻工艺可类似于SiCoNiTM蚀刻工艺或者可包括SiCoNiTM蚀刻工艺，SiCoNiTM蚀刻工艺可购自加州圣克拉拉的应用材料公司。SiCoNiTM蚀刻工艺可在SiCoNiTM预清洁腔室中执行，SiCoNiTM预清洁腔室可购自加州圣克拉拉的应用材料公司。图2中示出一个示例性SiCoNiTM预清洁腔室且将在下面进行讨论。在使用远程等离子体的一些实施方式中，气体物质的激发允许无等离子体损坏的基板处理。远程等离子体蚀刻可以较大程度上对氧化硅层是共形(conformal)和选择性的，且因此不管硅是非晶形的、结晶的或多晶的，都无法轻易蚀刻硅。远程等离子体处理通常会产生固体副产物，当基板材料被去除时，固体副产物生长在基板的表面上。当基板的温度上升(如300℃)时，固体副产物可以随后经由升华而被去除。等离子体蚀刻工艺使得基板表面在其上具有硅-氢(Si--H)键结。在一些实施方式中，可使用远程等离子体源在处理腔室中执行清洁工艺。例如，处理腔室可以是可购自美国加州圣克拉拉的应用材料公司的AKTIV预清洁TM腔室(AKTIVPre-CleanTMchamber)。图3示出使用ICP源的一个示例性蚀刻腔室且将在下面讨论。在一些实施方式中，可使用电感耦合等离子体(ICP)源在蚀刻腔室中执行清洁工艺。例如，蚀刻腔室可以是可购自加州圣克拉拉的应用材料公司的AdvantedgeTMMesaTM蚀刻腔室。或者，可在采用基于自由基的化学物质的蚀刻腔室中执行清洁工艺。下面的图5示出使用ICP源的一个示例性蚀刻腔室。若需要，方块102可包括额外的准备步骤。例如，方块102可包括预烘烤基板以进一步清洁表面。可在约330℃温度下存在有氢气下执行预烘烤。在这种情况下，可在外延腔室中完成预烘烤，如下面图4所示的一个外延腔室。预烘烤可包括将基板的温度升高到约330℃。在一些实施方式中，方块102包括基板的HF清洁，其可产生有硅(单晶)表面上的-H端基(termination)和氧化物(介电)表面上的-OH端基。在方块104，将基板暴露于处理试剂，例如在用于外延沉积含硅层的目标温度下的气相外延腔室中暴露于处理试剂。可使用的一种示例性的外延腔室是可购自美国加州圣克拉拉的应用材料公司的RP外延腔室。下面图4图示一个示例性外延腔室。可以预期，可使用包括可从其他制造商取得的其他腔室来实施方式外延沉积。用于外延沉积的目标温度可以在约250℃至约600℃之间，诸如约300℃至约500℃，例如约350℃至约400℃。外延腔室内的压力保持相对较低，例如小于约50Torr，如约10Torr至约40Torr。处理试剂可包括一个或多个沉积气体和至少一个掺杂剂气体。沉积气体可包括选自以下气体中的一个或多个前驱物气体：第三族(GroupIII)前驱物气体、第五族(GroupV)前驱物气体、第六族(GroupVI)前驱物气体或第四族(GroupIV)前驱物气体。在形成含硅外延层的情况下，沉积气体可包含至少一个硅源。示例性硅源可包括但不限于：硅烷、卤化硅烷、四氯化硅(SiCl4)或上述的任何组合。硅烷可包括硅烷(SiH4)和具有经验式SixH(2x+2)的更高级的硅烷，诸如乙硅烷(Si2H6)、三硅烷(Si3H8)、四硅烷(Si4H10)、五硅烷(Si5H12)或六硅烷(Si6H14)。亦可使用其他更高级的硅烷，例如以SinH2n表示的硅氢化物(n是等于或大于3的自然数)。例如，环三硅烷(Si3H6)、环四硅烷(Si4H8)、环戊硅烷(Si6H10)、环己硅烷(Si6H12)或环庚硅烷(Si7H14)。卤代硅烷可包括一氯甲硅烷(MCS)、二氯硅烷(DCS)、三氯硅烷(TCS)、六氯硅烷(HCDS)、八氯硅烷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理半导体基板的群集工具，包括：传送腔室；预清洁腔室，所述预清洁腔室耦接到所述传送腔室；等离子体清洁腔室，所述等离子体清洁腔室与所述传送腔室耦接；沉积腔室，所述沉积腔室耦接到所述传送腔室；及热处理腔室，所述热处理腔室耦接到所述传送腔室。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.10 US 62/457,5721.一种用于处理半导体基板的群集工具，包括：传送腔室；预清洁腔室，所述预清洁腔室耦接到所述传送腔室；等离子体清洁腔室，所述等离子体清洁腔室与所述传送腔室耦接；沉积腔室，所述沉积腔室耦接到所述传送腔室；及热处理腔室，所述热处理腔室耦接到所述传送腔室。2.如权利要求1所述的群集工具，其中所述预清洁腔室和所述等离子体清洁腔室中的至少一个具有可操作以产生电中性自由基的电感耦合等离子体源。3.如权利要求2所述的群集工具，其中所述电感耦合等离子体源是与所述预清洁腔室物理分离的远程等离子体源。4.如权利要求1所述的群集工具，其中所述预清洁腔室具有使用He和NF3的电容耦合等离子体源。5.如权利要求4所述的群集工具，其中所述预清洁腔室具有耦接到偏压RF电源的基板支撑件。6.如权利要求1所述的群集工具，其中所述沉积腔室是外延腔室，所述外延腔室包括液体前驱物蒸发器。7.如权利要求1所述的群集工具，进一步包括耦接到所述传送腔室的等离子体蚀刻腔室。8.如权利要求2所述的群集工具，其中所述电感耦合等离子体源包括一组线圈天线。9.如权利要求1所述的群集工具，其中所述沉积腔室是包括液体前驱物蒸发器的外延腔室，所述预清洁腔室是远程等离子体腔室，及所述等离子体清洁腔室包括电感耦合等离子体源，所述电感耦合等离子体源包含一组线圈天线。...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿布舍克·杜贝，李学斌，华·春，芙洛拉·芳松·张，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US