[發(fā)明專利]以期望的均勻性控制在單個晶片加工室中制造增強的半導體結構的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680041996.8
• 申請日: 2016-06-01
• 公開（公告）號: CN107864684B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設計）人: R·J·米爾斯;N·科迪;R·J·史蒂芬森
• 申請（專利權）人: 阿托梅拉公司
• 主分類號: H01L29/15
• 分類號: H01L29/15
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 王海寧

一種在單個晶片加工室中加工半導體晶片的方法，該方法可以包括將單個晶片加工室加熱到650?700℃范圍內的溫度，和通過沉積硅和氧以形成多個堆疊的層組在加熱的單個晶片加工室內的半導體晶片上形成至少一個超晶格。每個層組可以包括界定基礎硅部分的多個堆疊的基礎硅單層以及限制在相鄰的基礎硅部分的晶格內的至少一個氧單層。沉積氧可以包括使用N₂O氣流沉積氧。

技術領域

本公開總體上涉及半導體器件，且更特別地涉及制造增強的半導體結構的方法。

背景

已經提出結構和技術以增強半導體器件的性能，例如通過增強電荷載流子的遷移率。例如，Currie等人的美國專利申請?zhí)?003/0057416公開了硅、硅-鍺和弛豫硅的應變材料層，所述應變材料層還包括無雜質區(qū)域，該無雜質區(qū)域將在其他方面引起性能劣化。在上部硅層中所產生的雙軸應變改變載流子遷移率，從而使能夠實現(xiàn)更高速度和/或更低功率的器件。Fitzgerald等人的公開美國專利申請?zhí)?003/0034529公開了也基于類似的應變硅技術的CMOS反相器。

Takagi的美國專利號6,472,685B2公開了一種半導體器件，其包括夾在硅層之間的硅和碳層使得第二硅層的導帶和價帶受到拉伸應變。具有較小的有效質量并且已通過施加到柵電極的電場引起的電子被限制在第二硅層中，因此，聲稱n-溝道MOSFET具有更高的遷移率。

Ishibashi等人的美國專利號4,937,204公開了一種超晶格，其中多個層(少于八個單層，并且包含部分或二元或二元化合物半導體層)交替且外延地生長。主電流的方向垂直于該超晶格的層

Wang等人的美國專利號5,357,119公開了具有通過在超晶格中降低合金散射實現(xiàn)的更高遷移率的Si-Ge短周期超晶格。沿著這些思路，Candelaria的美國專利號5,683,934公開了包括溝道層的增強遷移率的MOSFET，所述溝道層包含硅和以一定百分比替位存在于硅晶格中的第二材料的合金，所述百分比使溝道層處于拉伸應力下。

Tsu的美國專利號5,216,262公開了包含兩個阻擋區(qū)域和夾在阻擋區(qū)之間的薄外延生長的半導體層的量子阱結構。每個阻擋區(qū)域由具有通常在二至六個單層范圍內的厚度的SiO₂/Si的交替層構成。顯著更厚的硅部分夾在阻擋區(qū)之間。

也屬于Tsu并且由Applied Physics and Materials ScienceProcessing于2000年9月6日網絡發(fā)布的標題為“Phenomena in silicon nanostructure devices”的文章(第391-402頁)公開了硅和氧的的半導體-原子超晶格(SAS)。Si/O超晶格據(jù)公開在硅量子和發(fā)光器件中是有用的。特別地，構建綠色電致發(fā)光二極管結構并對其測試。該二極管結構中的電流是縱向的，即垂直于SAS的層。所公開的SAS可以包括被吸附物種例如氧原子和CO分子隔開的半導體層。超出氧吸附單層的硅生長據(jù)描述是具有相當?shù)偷娜毕菝芏鹊耐庋印Ｒ环NSAS結構包括1.1nm厚的硅部分(其是約八個原子的硅層)，并且另一種結構具有兩倍于此的硅厚度。Luo等人的發(fā)表于Physical Review Letters,Vol.89,No.7(2002年8月12日)的標題為“Chemical Design of Direct-Gap Light-Emitting Silicon”的文章進一步討論Tsu的發(fā)光SAS結構。

Wang、Tsu和Lofgren的公開國際申請WO 02/103,767A1公開了薄硅和氧、碳、氮、磷、銻、砷或氫的阻擋構造塊從而使縱向流過晶格的電流減小超過四個數(shù)量級。絕緣層/阻擋層允許緊鄰絕緣層沉積低缺陷的外延硅。