沉积含硼硅锗层的方法技术

外延生长掺硼硅锗层的方法和器件。这些层可以用作例如场效应晶体管中的p型源极和/或漏极区。漏极区。漏极区。

【技术实现步骤摘要】
沉积含硼硅锗层的方法


[0001]本公开总体涉及适于形成电子器件的方法和系统。更具体地，本公开涉及可用于沉积材料的方法和系统，例如用于在衬底的表面上选择性地沉积材料，例如掺硼硅锗。

技术介绍

[0002]半导体器件(例如互补金属氧化物半导体(CMOS)器件)的尺寸缩小已经导致集成电路的速度和密度显著提高。然而，传统的器件缩放技术面临着未来技术节点的重大挑战。
[0003]一个特别的挑战涉及半导体器件结构的无缺陷有源区的制造。这种有源区的示例是场效应晶体管中的源极、漏极和沟道区，例如FinFET、栅极环绕晶体管等。此外，在许多应用中，可能希望选择性地沉积掺有掺杂剂的半导体材料(例如IV族半导体材料)。然而，这种技术可能没有得到很好的发展。因此，需要用于沉积掺杂半导体材料的改进方法和系统。
[0004]此外，特别需要在更低的温度下外延沉积半导体材料，因为许多先进电子器件能够承受的热预算是有限的。
[0005]本部分中阐述的任何讨论(包括对问题和解决方案的讨论)已经包括在本公开中，仅仅是为了提供本公开的背景。这种讨论不应被视为承认任何或所有信息在本专利技术被做出时是已知的，或者以其他方式构成现有技术。

技术实现思路

[0006]本公开的各种实施例涉及沉积方法，例如选择性或非选择性沉积方法，涉及使用这种方法形成的结构和器件，以及用于执行该方法和/或用于形成该结构和/或器件的装置。虽然下面更详细地讨论了本公开的各种实施例解决现有方法和系统的缺点的方式，但总体上，本公开的各种实施例提供了选择性沉积掺杂半导体层的改进方法。掺杂半导体层可以适合作为场效应晶体管比如FinFET和栅极环绕金属氧化物半导体场效应晶体管中的源极、漏极和/或沟道区。
[0007]特别地，本文描述了一种外延生长掺硼硅锗层的方法。该方法包括在反应室中提供包含单晶表面的衬底。该方法包括将衬底暴露于反应室中的硅前体、锗前体和硼前体。硅前体包括卤代硅烷。当将衬底暴露于硅前体、锗前体和硼前体时，衬底保持在至多450℃的温度。因此，掺硼硅锗层生长在单晶表面上。
[0008]在一些实施例中，衬底保持在至少300℃到至多450℃的温度。
[0009]在一些实施例中，硅前体包括氯硅烷。
[0010]在一些实施例中，氯硅烷包括二氯硅烷。
[0011]在一些实施例中，反应室保持在至少5托到至多160托的压力下。
[0012]在一些实施例中，衬底包括第一表面和第二表面。第一表面是单晶表面，第二表面是电介质表面。在这样的实施例中，掺硼硅锗层选择性地外延生长在第一表面上。
[0013]在一些实施例中，寄生掺硼硅锗生长在第二表面上，并且该方法还包括步骤：将衬底暴露于蚀刻气体，从而蚀刻生长在第二表面上的寄生掺硼硅锗。
[0014]在一些实施例中，寄生掺硼硅锗包括寄生掺硼硅锗核和/或非晶硅锗。
[0015]在一些实施例中，该方法包括多个沉积
‑
蚀刻循环。沉积
‑
蚀刻循环包括以下步骤：将硅前体、锗前体和硼前体引入反应室；以及将蚀刻气体引入反应室。
[0016]在一些实施例中，蚀刻气体包括卤素。
[0017]在一些实施例中，蚀刻气体选自HCl、Cl2和HBr。
[0018]在一些实施例中，第二表面选自氧化硅表面、氮化硅表面、碳氧化硅表面、氮氧化硅表面、氧化铪表面、氧化锆表面和氧化铝表面。
[0019]在一些实施例中，单晶表面包括单晶硅表面。
[0020]在一些实施例中，单晶表面包括单晶硅锗表面。
[0021]在一些实施例中，锗前体包括锗烷。
[0022]在一些实施例中，硼前体包括硼烷。
[0023]在一些实施例中，硅前体包括卤代硅烷和硅烷。
[0024]在一些实施例中，掺硼硅锗层具有至多0.2毫欧姆
·
厘米的电阻率。
[0025]还描述了一种系统，该系统包括一个或多个反应室、气体注入系统和控制器，该控制器配置为使该系统执行根据本公开的方法。
[0026]还描述了一种场效应晶体管，包括作为源极或漏极区中的至少一个的掺硼硅锗层，其中掺硼硅锗层通过根据本公开的方法沉积。
[0027]通过参考附图对某些实施例的以下详细描述，这些和其他实施例对于本领域技术人员来说将变得显而易见。本专利技术不限于所公开的任何特定实施例。
附图说明
[0028]当结合以下说明性附图考虑时，通过参考详细描述和权利要求，可以获得对本公开的实施例的更完整理解。
[0029]图1示出了根据本公开的示例性实施例的方法。
[0030]图2示出了根据本公开的示例性实施例的衬底200，其上可以沉积掺硼硅锗层。
[0031]图3示出了根据本公开的附加示例性实施例的系统300。
[0032]图4示出了通过这里描述的方法沉积的掺硼硅锗层的透射电子显微照片。此外，图4示出了对通过本文所述方法沉积的掺硼硅锗层进行的X射线衍射(XRD)测量。
[0033]图5A和5B示出了分别在本文所述的非选择性和选择性过程中沉积的掺硼硅锗层的透射电子显微照片。
[0034]图6示出了可以使用这里描述的方法形成的结构。
[0035]应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并不一定是按比例绘制的。例如，图中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大，以有助于提高对本公开的所示实施例的理解。
具体实施方式
[0036]下面提供的方法、结构、器件和系统的示例性实施例的描述仅仅是示例性的，并且仅仅是为了说明的目的；以下描述不旨在限制本公开或权利要求的范围。此外，对具有所述特征的多个实施例的叙述并不旨在排除具有附加特征的其他实施例或者结合了所述特征
的不同组合的其他实施例。例如，各种实施例被阐述为示例性实施例，并且可以在从属权利要求中叙述。除非另有说明，示例性实施例或其部件可以组合或可以彼此分开应用。
[0037]如下面更详细阐述，本公开的各种实施例提供了用于在衬底表面上沉积掺硼硅锗的方法。示例性方法可用于例如形成半导体器件的源极和/或漏极区，其表现出相对高的迁移率、相对低的电阻率、相对低的接触电阻，并保持沉积层的结构和构成。例如，这些层可以用作p沟道MOSFETS中的p型源极和/或漏极区。可以使用这些层的示例性MOSFETS包括FinFET和GAA(全栅)FETS。此外，本方法可用于在n沟道MOSFETS中形成低缺陷沟道区。此外，本专利技术的层对于浅结的形成特别有用。在一些实施例中，本方法包括选择性沉积掺硼硅锗。
[0038]如本文所用，术语“栅极环绕晶体管”可以指包括围绕半导体沟道区的导电材料的器件。如本文所用，术语“栅极环绕晶体管”也可以指各种器件架构，例如纳米片器件、叉片器件、竖直FET等。
[0039]在本公开中，“气体”可以包括在常温常压(NTP)下为气体的材料、蒸发的固体和/或蒸发的液体，并且可以根据上下文由单一气体或气体混合物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种外延生长掺硼硅锗层的方法，包括：在反应室中提供包括单晶表面的衬底；将衬底暴露于反应室中的硅前体、锗前体和硼前体，从而在单晶表面上外延生长掺硼硅锗层；以及当将衬底暴露于硅前体、锗前体和硼前体时，将衬底保持在至多450℃的温度，其中硅前体包含卤代硅烷。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述衬底保持在至少300℃到至多450℃的温度下。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述硅前体包括氯硅烷。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述氯硅烷包括二氯硅烷。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述反应室保持在至少5托到至多160托的压力下。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述衬底包括第一表面和第二表面，其中，所述第一表面是单晶表面，其中，所述第二表面是电介质表面，并且其中，所述掺硼硅锗层选择性地外延生长在所述第一表面上。7.根据权利要求6所述的方法，其中，寄生掺硼硅锗生长在所述第二表面上，并且其中，该方法还包括以下步骤：将衬底暴露于蚀刻气体，从而蚀刻生长在第二表面上的寄生掺硼硅锗。8.根据权利要求7所述的方法，包括多个沉积
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蚀刻循环，沉积
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蚀刻循环包括以下步骤：将硅前体、锗前体和硼前体引入反应室；以及将蚀刻气体引入反应室。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述蚀刻气体包括卤素。10.根据权利要求6至9中任一项所述的方法，其中，所述第二表面选自由以下构成的列表：氧化硅表面、氮化硅表面、碳氧化硅表面、氮氧化硅表面、氧化铪表面、氧化锆表面和氧化铝表面。11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，所述锗前体包括锗烷。12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：R卡扎卡，谢琦，
申请(专利权)人：ASMIP私人控股有限公司，
类型：发明
国别省市：