[發明專利]在低溫下的選擇性硅鍺外延的方法

在審

• 申請號: 201910694021.0
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110783171A
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 黃奕樵;仲華
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;C23C16/04;C23C16/42;C23C16/455
• 代理公司: 11006 北京律誠同業知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐金國;趙靜

在一個實施方式中，提供了一種在基板上選擇性地沉積硅鍺材料的方法。所述方法包括：將所述基板定位在基板處理腔室內，所述基板上具有介電材料和含硅單晶；將所述基板維持在約450℃或更低的溫度處；將所述基板暴露于工藝氣體，所述工藝氣體包括：硅源氣體、鍺源氣體、蝕刻劑氣體、載氣和至少一種摻雜劑源氣體；和在所述基板上外延地和選擇性地沉積第一硅鍺材料。

背景

技術領域

本公開內容的實施方式一般地涉及一種半導體制造工藝和半導體器件，并且尤其是，涉及沉積用于形成半導體器件的含硅鍺膜或沉積含硅鍺膜以形成半導體器件的方法。

背景技術

選擇性SiGe外延沉積允許外延層沉積在基板的暴露的硅(Si)或其它半導體區域上，這也稱為層的生長，其中在基板的暴露的介電區域上沒有凈SiGe生長。選擇性外延可以用于制造半導體器件結構，諸如用于在雙極器件的升高的源極/漏極、源極/漏極擴展部、接觸插塞和基極層中形成期望的層。一般地，選擇性外延工藝涉及如下兩種操作：沉積操作和蝕刻操作。沉積操作和蝕刻操作在半導體上和介電表面上同時地發生，具有相對不同的反應速率以及因此相對不同的沉積速率。用于選擇性SiGe生長的沉積蝕刻方案的選擇性工藝窗口導致僅在半導體表面上的累積沉積，這可以通過改變用于從基板的暴露表面去除沉積材料的蝕刻劑氣體的濃度來調諧。

通過化學氣相沉積的選擇性硅鍺外延典型地采用含有一個Si或Ge原子的前驅物，諸如硅烷、二氯硅烷或鍺烷。通過將諸如氯化氫的蝕刻劑與用于在基板上的暴露的半導體上沉積或生長SiGe的沉積前驅物一起共流動來實現SiGe在電介質上方的Si或其它半導體區域上累積或凈沉積，這被稱為對Si的選擇性。在此類工藝中，基板的溫度增加到和/或保持在高于500℃的溫度。然而，在低于500℃的基板溫度處，硅鍺的外延生長減少，并且Si在介電材料上方的沉積或生長選擇性急劇地降低。

因此，需要在低溫(<約500℃)下保持對Si的良好的選擇性和生長或沉積速率兩者的對Si選擇性的硅鍺外延工藝。

發明內容

在一個實施方式中，提供了一種在基板上沉積硅鍺材料的方法，所述方法包括：將基板定位在基板處理腔室內，所述基板上具有介電材料和含硅單晶；將所述基板維持在約450℃或更低的溫度處；將所述基板暴露于工藝氣體，所述工藝氣體包括：硅源氣體；鍺源氣體；蝕刻劑氣體；載氣；和至少一種摻雜劑源氣體；和在所述基板上外延地和選擇性地沉積第一硅鍺材料。

在另一個實施方式中，提供了一種在基板上沉積硅鍺材料的方法，所述方法包括：將基板定位在基板處理腔室內，所述基板上具有介電材料和硅鍺單晶；將所述基板維持在約450℃或更低的溫度處；將所述基板暴露于工藝氣體，所述工藝氣體包括：硅源氣體；鍺源氣體；蝕刻劑氣體；載氣；和至少一種摻雜劑源氣體，所述至少一種摻雜劑源氣體包括含硼摻雜劑源氣體或含磷摻雜劑源氣體；和在所述基板上外延地和選擇性地沉積硅鍺材料，所述硅鍺材料具有0.3mΩ·cm的電阻率。

在另一個實施方式中，提供了一種在基板上沉積硅鍺材料的方法，所述方法包括：將基板定位在基板處理腔室內，所述基板上具有介電材料和含硅單晶；將所述基板維持在400℃或更低的溫度處；將所述基板暴露于工藝氣體，所述工藝氣體包括：硅源氣體；鍺源氣體，所述鍺源氣體包括鍺烷或二鍺烷；蝕刻劑氣體，所述蝕刻劑氣體包括HCl、HF、Cl₂、HBr、Br₂、SiCl₄、SiHCl₃、SiH₂Cl₂、GeCl₄和GeHCl₃中的一種或多種；載氣；和摻雜劑源氣體，所述摻雜劑源氣體包括乙硼烷；和在所述基板上外延地和選擇性地沉積第一硅鍺材料。