選擇性沉積外延鍺合金應(yīng)力源的方法與設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明描述形成異質(zhì)結(jié)應(yīng)力源層的方法與設(shè)備。將鍺前驅(qū)物與金屬前驅(qū)物提供至腔室，并在基板上形成鍺-金屬合金的外延層。金屬前驅(qū)物通常是金屬鹵化物，可由升華固態(tài)金屬鹵化物或通過鹵素氣體接觸純金屬來提供金屬鹵化物?？赏ㄟ^噴頭或通過側(cè)進(jìn)入點(diǎn)來提供前驅(qū)物，并可分開地加熱耦接至腔室的排氣系統(tǒng)以管理排氣成分的凝結(jié)。
【專利說明】選擇性沉積外延鍺合金應(yīng)力源的方法與設(shè)備
[0001]發(fā)明背景
[0002]發(fā)明所屬的【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本文所述技術(shù)涉及半導(dǎo)體器件的制造。更具體地來說，描述利用應(yīng)變材料(strained material)形成場效晶體管的方法。
[0004]相關(guān)技術(shù)的描述
[0005]鍺是首先用于諸如CMOS晶體管的半導(dǎo)體應(yīng)用的材料之一。然而，由于硅相對于鍺的巨大含量，硅已經(jīng)成為CMOS制造的壓倒性半導(dǎo)體材料的選擇。隨著器件的幾何尺寸根據(jù)摩爾定律減少，晶體管部件的尺寸對努力使器件更小、更快、利用更低功率并產(chǎn)生更低熱量的工程師提出挑戰(zhàn)。例如，隨著晶體管尺寸減少，晶體管的溝道區(qū)域變得更小，并且因為溝道具有更高的電阻率與更高的閾值電壓，溝道的電特性變得更不易維持。正如某些制造商已經(jīng)對45納米節(jié)點(diǎn)所做的那樣，通過利用嵌在源極/漏極區(qū)中的硅-鍺應(yīng)力源(stressor)來提高硅溝道區(qū)中的載流子遷移率。然而，對于未來的節(jié)點(diǎn)來說，還是需要更高遷移率的器件。因此，持續(xù)需要用來形成高遷移率半導(dǎo)體器件的方法與設(shè)備。
[0006]發(fā)明概述
[0007]提供在半導(dǎo)體基板上形成應(yīng)力源層的方法與設(shè)備?？赏ㄟ^以下步驟將鍺應(yīng)力源層形成于基板上:將基板置于處理腔室中；將鍺前驅(qū)物流入處理腔室中；在處理腔室外形成應(yīng)力源前驅(qū)物；將應(yīng)力源前驅(qū)物流入處理腔室中；以及在基板上外延地生長鍺應(yīng)力源層。形成這些層的設(shè)備包括:旋轉(zhuǎn)的基板支撐件，所述旋轉(zhuǎn)的基板支撐件設(shè)置在封圍件中；多個氣體入口，所述多個氣體入口形成于封圍件的壁中；至少一個氣體出口，所述至少一個氣體出口形成于封圍件的壁中；用以產(chǎn)生應(yīng)力源前驅(qū)物的反應(yīng)性或非反應(yīng)性源，所述反應(yīng)性或非反應(yīng)性源由第一導(dǎo)管耦接至氣體入口 ；用以提供鍺前驅(qū)物的非反應(yīng)性源，所述非反應(yīng)性源由第二導(dǎo)管耦接至氣體入口 ；以及經(jīng)加熱的排氣系統(tǒng)。所述經(jīng)加熱的排氣系統(tǒng)可具有用來降低排氣成分附著的涂層，并且所述經(jīng)加熱的排氣系統(tǒng)可包括凝結(jié)阱。
[0008]鍺前驅(qū)物可以是氫化物，而應(yīng)力源前驅(qū)物可以是金屬齒化物。反應(yīng)混合物中可包括選擇性控制物種(例如，鹵化物氣體)，以控制基板的半導(dǎo)電與介電區(qū)域上的沉積選擇性。
[0009]附圖簡要說明
[0010]可參照實施方式(某些實施方式描繪于附圖中)來詳細(xì)理解本發(fā)明的上述特征結(jié)構(gòu)以及以上簡要概述的有關(guān)本發(fā)明更特定的描述。然而，需注意附圖僅描繪本發(fā)明的典型實施方式，因此不被視為本發(fā)明范圍的限制因素，因為本發(fā)明可允許其他等效實施方式。
[0011]圖1是概述根據(jù)一個實施方式的方法的流程圖。
[0012]圖2是概述根據(jù)另一個實施方式的方法的流程圖。
[0013]圖3是根據(jù)另一個實施方式的設(shè)備的示意圖。
[0014]為了便于理解，已盡可能地應(yīng)用相同的參考數(shù)字來標(biāo)示各圖示共有的相同的元件。預(yù)期一個實施方式中披露的元件可有利地用于其他實施方式而不需特別詳述。
[0015]詳細(xì)描沭[0016]圖1是概述根據(jù)一個實施方式的方法100的流程圖。在102時，將半導(dǎo)體基板置于處理腔室中。半導(dǎo)體基板可以是上面即將形成有應(yīng)力源層的任何半導(dǎo)電材料。一個實例中，可以使用上面即將形成有晶體管構(gòu)造的硅基板。在一些實施方式中，半導(dǎo)體基板的一個表面上可形成有介電區(qū)。例如，硅基板可具有鄰近半導(dǎo)電源極/漏極區(qū)域形成的晶體管柵極構(gòu)造以及介電間隔物，所述半導(dǎo)電源極/漏極區(qū)域可為摻雜硅的區(qū)域或者上面即將形成有源極/漏極材料的區(qū)域。因此，除了摻雜硅層以外，源極/漏極區(qū)域可包括本文所述的應(yīng)力源層，或者源極/漏極區(qū)域可包括本文所述的應(yīng)力源層來取代摻雜硅層。
[0017]本文所述的應(yīng)力源層通常包括設(shè)置于鍺基質(zhì)中的金屬原子GexMy。大金屬原子(例如，大于鍺的IV族金屬，比如錫與鉛)對添加壓縮應(yīng)力(compressivestress)至鍺基質(zhì)是有用的。鍺晶體通常具有單位晶胞(unit cell)大小約為570皮米的立方體構(gòu)造。各個鍺原子的半徑約為125皮米，而錫原子的半徑約為145皮米、而鉛的半徑在155與180皮米之間。添加較大的金屬原子至鍺晶體基質(zhì)導(dǎo)致較大的晶格尺寸，所述較大的晶格尺寸施加單軸壓縮應(yīng)力至側(cè)邊的鍺原子和/或施加雙軸拉伸應(yīng)力至覆蓋的鍺原子。與未應(yīng)變的鍺相t匕，這樣的應(yīng)變提高局部電子的能量并降低鍺的帶隙，而導(dǎo)致較高的載流子遷移率。
[0018]在一個方面中，硅基板可具有鍺溝道層，所述鍺溝道層附近有應(yīng)力源層，且應(yīng)力源層即將形成為晶體管柵極構(gòu)造的一部分。此情況下的GexMy應(yīng)力源施加單軸應(yīng)力至鄰近的鍺層上。在另一個方面中，在應(yīng)力源層之上沉積鍺溝道層，以致對鍺溝道層施加雙軸拉伸應(yīng)力。
[0019]在104處，提供鍺前驅(qū)物至包含半導(dǎo)體基板的處理腔室。鍺前驅(qū)物通常為鍺氫化物，比如鍺烷(GeH4)、二鍺烷(Ge2H6)或較高級的氫化物(GexH2x+2)，或上述的組合。鍺前驅(qū)物可與載氣混合，所述載氣可為非反應(yīng)性氣體(例如，氮?dú)狻錃?或惰性氣體(例如，氦或氬)或上述的組合。鍺前驅(qū)物體積流率與載氣流率的比例可用來控制通過腔室的氣體流速。根據(jù)所期望的流速，上述比例可以是約1%至約99%間的任何比例。在一些實施方式中，相對高的速度可改善形成的層的均勻性。在300毫米的單一晶片實施方式中，鍺前驅(qū)物的流率可在約0.1sLm與約2.0sLm之間。對于體積約為50L的腔室來說，在上述鍺前驅(qū)物的流率，約5sLm與約40sLm間的載氣流率下提供均勻的層厚度。
[0020]在106處，提供金屬鹵化物至處理腔室以與鍺前驅(qū)物反應(yīng)并沉積金屬摻雜的鍺層。金屬鹵化物可為錫或鉛鹵化物氣體(比如，SnCl4、SnCl2, PbCl4或PbCl2)或分子式為RxMCly的有機(jī)金屬氯化物，其中R是甲基或叔丁基(t-butyl)，X是I或2，M是Sn或Pb，并且y是2或3，以致形成的層主要由IV族元素所構(gòu)成。
[0021]鄰近的鍺層中實現(xiàn)的遷移率增強(qiáng)程度取決于晶格失配(mismatch)以及應(yīng)力源層所施加的后續(xù)應(yīng)力。所述晶格失配以及所述應(yīng)力源層所施加的后續(xù)應(yīng)力大致線性取決于應(yīng)力源基質(zhì)中金屬原子的濃度。隨著應(yīng)力源中金屬濃度的提高，由于軌道的彎曲與應(yīng)變，鄰近的受應(yīng)力鍺中的價電子能量提高，并且傳導(dǎo)帶(conduct band)的能量降低。在足夠高的濃度下，半導(dǎo)體-金屬合金變成直接帶隙材料(即，金屬的)。在一些實施方式中，限制金屬濃度可有用于讓合金保持間接帶隙材料。晶體管應(yīng)用中，在源極/漏極區(qū)域中維持間接帶隙材料可降低泄漏。
[0022]在約IOsccm與約300sccm之間(諸如約50sccm與約200sccm之間，例如約IOOsccm)的流率下提供金屬鹵化物至處理腔室。金屬鹵化物也可以與載氣混合，以達(dá)到處理腔室中所期望的空間速度和/或混合性能。金屬鹵化物可源自升華進(jìn)入流動載氣流(例如，N2、H2、Ar或He)中的金屬鹵化物晶體的固態(tài)源，或者可將鹵素氣體(選擇性地搭配上述載氣之一)在接觸腔室中在固態(tài)金屬之上通過來產(chǎn)生金屬鹵化物，在接觸腔室中進(jìn)行反應(yīng)M+2C12 — MCl4，其中M為Sn或Pb。接觸腔室可鄰近于處理腔室，接觸腔室由導(dǎo)管耦接至處理腔室，導(dǎo)管較佳是短的以降低金屬鹵化物微粒沉積于導(dǎo)管中的可能性。
[0023]通常通過不同路徑提供金屬鹵化物與鍺前驅(qū)物至處理腔室。通過第一路徑提供鍺前驅(qū)物，并通過第二路徑提供金屬鹵化物。所述兩個路徑通常是不同的，且保持分離直到進(jìn)入處理腔室的位置。在一個實施方式中，兩個流通過鄰近基板支撐件邊緣的腔室側(cè)壁進(jìn)入，由一側(cè)移動橫跨基板支撐件至上述側(cè)的相對側(cè)并進(jìn)入排氣系統(tǒng)。基板支撐件可在應(yīng)力層形成過程中旋轉(zhuǎn)以改善均勻性。第一路徑通常連通于進(jìn)入處理腔室的第一進(jìn)入點(diǎn)，所述第一進(jìn)入點(diǎn)可包括腔室壁中或耦接至腔室壁的氣體分配器(例如，噴頭)中的一個或更多個開口。所述一個或更多個開口可如上面所描述地鄰近基板支撐件的邊緣，或者可以是雙路徑或多路徑氣體分配器中的入口。同樣地，第二路徑連通于第二進(jìn)入點(diǎn)(與第一進(jìn)入點(diǎn)相似)。所述第一與第二進(jìn)入點(diǎn)經(jīng)設(shè)置，以使兩個流在基板支撐件上方的區(qū)域中混合并提供沉積或?qū)由L混合物。在一些實施方式中，使用氣體分配器可降低或消除處理過程中對旋轉(zhuǎn)基板的需求。
[0024]對高結(jié)構(gòu)品質(zhì)而言，應(yīng)力源層的生長通常是外延的。處理腔室中的壓力被維持在約5Torr與約200Torr之間，諸如約20Torr與約80Torr之間，例如約40Torr。溫度是在約150°C與約500°C之間，諸如約200°C與約400°C之間，例如約300°C。將溫度維持在金屬鹵化物前驅(qū)物的分解溫度(通常為約600°C或更低)以下。在一些實施方式中，壓力可在約5Torr以下，但降低的壓力也會降低沉積速率。在這些條件下，沉積速率是在約50埃/分(A/min)與約500埃/分之間。
[0025]在108處，根據(jù)以下反應(yīng)形成鍺應(yīng)力源層或鍺金屬合金層:
[0026]MCl4+GeH4 — MH2Cl2+GeH2Cl2
[0027]MH2C12+H2 — M+2HC1+H2
[0028]GeH2Cl2+H2 — Ge+2HC1+H2
[0029]其中M為Sn或Pb。相似反應(yīng)發(fā)生于上述的有機(jī)金屬氯化物。較高階的鍺烷產(chǎn)生氯化鍺烷中間物的混合物，所述氯化鍺烷中間物的混合物會相似地分解成鍺沉積物?？商峁錃庵燎皇乙源龠M(jìn)沉積反應(yīng)。約5sLm與約40sLm之間的氫氣流率可包含于任何或所有的前驅(qū)物以提供環(huán)境氫氣濃度。
[0030]層的通常沉積厚度是在約300埃與約800埃之間。根據(jù)方法100，鍺基質(zhì)中的錫原子濃度可在約1%與約12%之間，諸如約3%與約9%之間，例如約6%。若使用鉛的話，鍺基質(zhì)中的鉛原子濃度可在約0.2%與約5%之間，諸如約1%與約3%之間，例如約2%。如果需要的話，可使用鉛與錫的混合物。比起錫而言，鉛可在較低劑量下實現(xiàn)較高的帶隙降低，且在一些實施方式中，利用鉛與錫的混合物可有利地提供具有帶隙降低的某些增強(qiáng)的可加工性(processability)(即，在提高的溫度下,錫鹵化物比鉛鹵化物更穩(wěn)定)。
[0031]圖2是概述根據(jù)另一個實施方式的方法200的流程圖。方法200在許多方面與方法100相似，且在處理具有半導(dǎo)電與介電區(qū)域的基板時可用來實現(xiàn)相似結(jié)果。在202處，將具有半導(dǎo)電與介電特征結(jié)構(gòu)的基板置入具有參照圖1如上所述的特征的處理腔室中。在204處，通過第一路徑將鍺前驅(qū)物(可以是參照圖1所述的任何鍺前驅(qū)物)提供至處理腔室。在206處，可通過第二路徑將錫前驅(qū)物或鉛前驅(qū)物，或錫前驅(qū)物與鉛前驅(qū)物的混合物提供至處理腔室，錫與鉛前驅(qū)物可以是參照圖1如上所述的任何錫或鉛前驅(qū)物。
[0032]在208處，將沉積控制物種提供至處理腔室。提供沉積控制物種以控制基板表面上鍺、錫和/或鉛的沉積。比起半導(dǎo)電區(qū)域，沉積控制物種自基板的介電區(qū)域更快速地選擇性地移除沉積物種。因此，沉積控制物種可以是選擇性控制物種，因為在一些實施方式中，可通過調(diào)整反應(yīng)混合物中選擇性控制物種相對于反應(yīng)物種的數(shù)量來控制選擇性。
[0033]沉積控制物種通常是含鹵素物種，例如鹵化物(比如，HC1、HF或HBr)。在一個實施方式中，沉積控制物種是HCl?？稍诩sIOsccm與約IOOOsccm間的流率下提供沉積控制物種，所述流率是在諸如約IOOsccm與約500sccm之間,例如約200sccm?？赏ㄟ^調(diào)整沉積控制物種與鍺前驅(qū)物的體積比來控制層生長選擇性與沉積速率。較高的比例降低整體的沉積速率但改善了選擇性。對大部分實施方式來說，沉積控制物種與鍺前驅(qū)物的體積流率比的范圍是在約0.01與約0.1之間，諸如約0.02與約0.06之間，例如約0.04。在范圍的最頂端處，沉積速率約為50埃/分，而在范圍的最低處，沉積速率為約500埃/分。然而，在范圍的最頂端處，并沒有發(fā)現(xiàn)基板的介電區(qū)域上的膜生長，而在范圍的最低處，半導(dǎo)電區(qū)域上的沉積速率是介電區(qū)域上的沉積速率的約50倍。
[0034]通過改變并入應(yīng)力源基質(zhì)中的金屬濃度而在低金屬濃度下可以控制由應(yīng)力源層引入的壓縮應(yīng)力的量。可通過調(diào)整反應(yīng)混合物中金屬前驅(qū)物與鍺前驅(qū)物的比例來控制金屬濃度。對大部分實施方式而言，提供至處理腔室的金屬前驅(qū)物與鍺前驅(qū)物的體積流率的比例將在約1%與約20%之間，諸如約4%與約12%之間，例如約8%。
[0035]圖3是根據(jù)另一個實施方式的設(shè)備300的示意圖。設(shè)備300能用來執(zhí)行本文所述形成應(yīng)力層的方法。處理腔室302具有基板支撐件308，所述基板支撐件308可以是旋轉(zhuǎn)的基板支撐件，且所述基板支撐件308設(shè)置在所述處理腔室302的內(nèi)部中。面對所述基板支撐件308的一側(cè)來設(shè)置加熱源306?；蛘?，加熱源可嵌于所述基板支撐件308中。2007年2月6日核發(fā)的共同受讓美國專利第7172792號(名稱為“Method for forming a highquality low temperature silicon nitride film”)中描述的具有經(jīng)加熱基板支撐件的腔室可適于構(gòu)建本文所述的設(shè)備并執(zhí)行本文所述的方法。2008年3月27日公開的共同受讓美國專利公開文獻(xiàn)第2008/0072820號(名稱為“Modular CVD Epi 300mm Reactor”)中描述的具有燈加熱模組的腔室也可以適于構(gòu)建本文所述的設(shè)備并執(zhí)行本文所述的方法。Epi?300mm反應(yīng)器或300mm xGen?腔室(兩個均可自California(加利福尼亞)州SantaClara (圣克拉拉)的Applied Mterials, Inc.(應(yīng)用材料公司)取得)可適以進(jìn)行并使用本文所述的實施方式。所述處理腔室302可具有讓氣體進(jìn)入腔室的噴頭304。或者，可通過側(cè)進(jìn)入點(diǎn)320將氣體提供至處理腔室，所述側(cè)進(jìn)入點(diǎn)320耦接至所述腔室302的側(cè)壁360。
[0036]饋送系統(tǒng)328 (包括化學(xué)輸送系統(tǒng)310與金屬前驅(qū)物接觸腔室312)通過多個導(dǎo)管耦接至所述腔室302。第一導(dǎo)管322與第二導(dǎo)管324可耦接所述饋送系統(tǒng)328至選擇性的噴頭304。為了執(zhí)行本文所述的方法，所述噴頭304可以是雙-路徑噴頭(dual-pathwayshowerhead)，以避免在進(jìn)入所述腔室302之前的前驅(qū)物混合。示范性雙-路徑噴頭描述于2006年I月10日核發(fā)的共同受讓美國專利第6，983，892號(名稱為“Gas distributionshowerhead for semiconductor processing，，)。[0037]可選地或額外地,可通過提供第一與第二橫流式(cross-flow)氣體導(dǎo)管316與318至所述側(cè)進(jìn)入點(diǎn)320來執(zhí)行橫流式氣體注入。橫流式注入構(gòu)造的實例描述于美國專利第6，500, 734號中。所述設(shè)備300可包括噴頭構(gòu)造與橫流式注入構(gòu)造兩者，或僅有一個構(gòu)造或另一個構(gòu)造。
[0038]所述化學(xué)輸送系統(tǒng)310輸送鍺前驅(qū)物(選擇性與載氣(比如氮?dú)夂?或氫氣)一起)至所述腔室302。所述化學(xué)輸送系統(tǒng)310也可以輸送沉積或選擇性控制物種至所述腔室302。所述化學(xué)輸送系統(tǒng)310可包括液態(tài)或氣態(tài)源與控制器(未圖示)，所述化學(xué)輸送系統(tǒng)310可構(gòu)造于氣體面板中。
[0039]所述接觸腔室312可通過導(dǎo)管314耦接所述側(cè)進(jìn)入點(diǎn)320或所述噴頭304中的任一個，所述導(dǎo)管314被設(shè)置用來攜帶金屬前驅(qū)物至所述腔室302。可將所述導(dǎo)管314、316與322加熱至約50°C與約200°C間的溫度，以控制或避免金屬鹵化物物種凝結(jié)于所述導(dǎo)管314、316與322中。所述接觸腔室312通常包含固態(tài)金屬或金屬鹵化物晶體的床。通過氣體饋送導(dǎo)管362與364之一或兩者提供載氣，而金屬鹵化物晶體可升華進(jìn)入載氣。通過所述氣體饋送導(dǎo)管362與364之一或兩者提供鹵素氣體源，而固態(tài)金屬可接觸鹵素氣體源。在一個實施方式中，通過第一氣體饋送導(dǎo)管362提供齒素氣體源，而通過第二氣體饋送導(dǎo)管364提供載氣?？蓪⒂糜谏A或反應(yīng)任一個的氣體流過粉末狀的金屬或金屬鹵化物流體化床以增進(jìn)接觸。網(wǎng)孔過濾器(mesh strainer)或濾件可用來避免夾帶顆粒進(jìn)入所述腔室302。或者，氣體可流過固定的固態(tài)金屬或金屬鹵化物床。
[0040]排氣系統(tǒng)330耦接至所述腔室302。所述排氣系統(tǒng)330可在任何方便位置耦接至腔室，方便位置可取決于氣體進(jìn)入腔室的位置。針對通過所述噴頭304氣體而言，排氣系統(tǒng)可例如通過一個或更多個入口或通過環(huán)形開口圍繞所述加熱源306耦接至腔室的底部壁。在一些實施方式中，環(huán)形歧管可設(shè)置在基板支撐件的邊緣附近并耦接至所述排氣系統(tǒng)330。對橫流式實施方式來說，所述排氣系統(tǒng)330可耦接至與所述側(cè)進(jìn)入點(diǎn)320相對的腔室側(cè)壁。
[0041]排氣導(dǎo)管340通過節(jié)流閥366耦接排氣蓋332至真空泵352。護(hù)套368自所述排氣蓋332至所述真空泵352的入口 350圍繞所述排氣導(dǎo)管340與所述節(jié)流閥366。所述護(hù)套368允許熱控制所述排氣導(dǎo)管340以避免排氣物種凝結(jié)于管線中。任何加熱媒介(比如，蒸氣或熱空氣、水或其他熱流體)可用來維持排氣導(dǎo)管的溫度在排氣氣體的露點(diǎn)(dewpoint)以上?；蛘撸o(hù)套可包括電阻式加熱元件(即，電熱毯)。如果需要的話，凝結(jié)阱(condensation trap) 336可通過閥338稱接至所述排氣導(dǎo)管340,以進(jìn)一步增強(qiáng)所述排氣系統(tǒng)330中任何凝結(jié)物的獲取。所述真空泵352通過減弱(abatement)導(dǎo)管354清理(payoff)至減弱系統(tǒng)356，所述減弱導(dǎo)管354通常是未加熱或不具護(hù)套的，且清潔后的氣體在358處排放。為了進(jìn)一步降低所述排氣導(dǎo)管340中的潮濕或成核作用，所述排氣導(dǎo)管340可涂覆有石英或惰性聚合物材料。
[0042]可通過活性源334將等離子體或紫外光活化的清潔劑耦接進(jìn)入所述排氣系統(tǒng)330，所述活性源334可耦接至微波或RF腔室以產(chǎn)生活性清潔物種。清潔氣體管線326可從所述化學(xué)輸送系統(tǒng)310提供清潔氣體至所述排氣導(dǎo)管340，如果需要的話，可讓清潔氣體前進(jìn)通過所述活性源334。使用活性物種進(jìn)行清潔使得清潔能在降低的溫度下進(jìn)行。
[0043]清潔腔室的方法包括提供鹵素氣體至腔室、轉(zhuǎn)換殘余物成可揮發(fā)鹵化物，所述腔室是用來執(zhí)行本文所述方法的腔室(例如，所述腔室302)或任何用以執(zhí)行方法100與200的腔室。在清潔過程中通常將腔室的溫度維持在約600°C以下，并且將金屬沉積物轉(zhuǎn)換成MClx，通常為SnClx*PbClx。所述鹵素氣體可以是氯氣、氟氣、HCl或HF?？蓪⑶皇壹訜嶂敛恍枰?dú)立加熱排氣導(dǎo)管的程度，特別是在隔離排氣導(dǎo)管的情況下?；蛘?，如果需要的話，可將腔室溫度維持在約400°C以下，并加熱所述排氣導(dǎo)管340以避免凝結(jié)。
[0044]形成應(yīng)力源層的替代實施方式可包括形成實質(zhì)純外延鍺層并接著形成金屬-摻雜外延鍺層的循環(huán)處理，通常根據(jù)上述方案通過在維持鍺前驅(qū)物的流動時開始與結(jié)束金屬前驅(qū)物的流動來形成純層與摻雜層。其他實施方式中，可通過下述步驟來形成具有分級應(yīng)力的層:建立鍺前驅(qū)物的流動達(dá)一時間周期以形成實質(zhì)純鍺的外延初始層；在初始流率下開始金屬前驅(qū)物的流動；然后根據(jù)任何所期望的模式(線性或非線性的)提高金屬前驅(qū)物的流率至最終流率。這樣的分級應(yīng)力層可更強(qiáng)力地附著至下層同時提供增加的電子遷移率。
[0045]雖然上述是針對本發(fā)明的實施方式，但可以在不悖離本發(fā)明的基本范圍下設(shè)計出本發(fā)明的其他以及更多實施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種在基板上形成數(shù)個鍺應(yīng)力源層的方法，所述方法包括: 將所述基板置于處理腔室中； 將鍺前驅(qū)物流入所述處理腔室中； 在反應(yīng)空間中形成金屬鹵化物應(yīng)力源前驅(qū)物，所述反應(yīng)空間耦接至所述處理腔室； 將所述應(yīng)力源前驅(qū)物流入所述處理腔室中；以及 在所述基板上外延生長所述鍺應(yīng)力源層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將選擇性控制物種流入所述腔室中。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述基板包括數(shù)個介電區(qū)域與數(shù)個半導(dǎo)電區(qū)域，且所述選擇性控制物種控制所述鍺應(yīng)力源層在所述介電區(qū)域與半導(dǎo)電區(qū)域上的相對生長速率。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述應(yīng)力源前驅(qū)物的步驟包括將含鹵素的載氣流過固態(tài)金屬材料。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述應(yīng)力源前驅(qū)物包括具有通式RxSnCly的有機(jī)錫氯化物，其中R是甲基或叔丁基、X是I或2且y是2或3，且所述應(yīng)力源前驅(qū)物由無水固態(tài)晶體升華進(jìn)入載氣流，且所述載氣流包括N2、H2、Ar或He。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述鍺前驅(qū)物是鍺烷或二鍺烷，且所述應(yīng)力源前驅(qū)物是有機(jī)錫氯化物。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述鍺前驅(qū)物與所述應(yīng)力源前驅(qū)物從所述腔室的一側(cè)流動橫跨所述腔室而至所述腔室的相對側(cè)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述鍺前驅(qū)物與所述應(yīng)力源前驅(qū)物通過噴頭流入所述腔室中。
9.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述選擇性控制物種選擇性地移除所述基板的所述介電區(qū)域上沉積的材料。
10.如權(quán)利要求2所述的方法，其中在所述基板上外延生長所述鍺應(yīng)力源層的步驟包括維持所述處理腔室在約5Torr與約SOTorr之間的壓力下，且維持所述處理腔室在約150°C與約400°C之間的溫度下。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述應(yīng)力源前驅(qū)物與所述選擇性控制物種的流率比例是在約2:1與約100:1之間。
12.一種在基板上形成應(yīng)力源層的設(shè)備，所述設(shè)備包括: 旋轉(zhuǎn)的基板支撐件，所述旋轉(zhuǎn)的基板支撐件設(shè)置于封圍件中； 多個氣體入口，所述多個氣體入口形成于所述封圍件的壁中； 至少一個氣體出口，所述至少一個氣體出口形成于所述封圍件的壁中； 反應(yīng)性前驅(qū)物產(chǎn)生器，所述反應(yīng)性前驅(qū)物產(chǎn)生器通過第一導(dǎo)管耦接至一氣體入口 ； 非反應(yīng)性前驅(qū)物源，所述非反應(yīng)性前驅(qū)物源通過第二導(dǎo)管耦接至一氣體入口 ；以及 經(jīng)加熱的排氣系統(tǒng)，所述經(jīng)加熱的排氣系統(tǒng)包括凝結(jié)阱。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述至少一個氣體入口形成于所述基板支撐件附近的所述封圍件的壁中，且所述反應(yīng)性源耦接至鹵化物源。
14.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述經(jīng)加熱的排氣系統(tǒng)包括護(hù)套管與閥以及降低附著涂層。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述經(jīng)加熱的排氣系統(tǒng)進(jìn)一步包括真空泵，且所述護(hù)套管與閥終止于所述真空泵的入口。
16.一種在基板上形成應(yīng)力源層的設(shè)備，所述設(shè)備包括: 旋轉(zhuǎn)的基板支撐件，所述旋轉(zhuǎn)的基板支撐件設(shè)置于封圍件中； 加熱源，所述加熱源設(shè)置于所述封圍件中并且在所述基板支撐件下方； 氣體入口，所述氣體入口形成于鄰近所述基板支撐件的邊緣的所述封圍件的側(cè)壁中，且所述氣體入口具有流動方向，且所述流動方向?qū)嵸|(zhì)平行于所述基板支撐件的上表面； 氣體出口，所述氣體出口形成于與所述氣體入口相對且鄰近所述基板支撐件的所述邊緣的側(cè)壁中； 第一前驅(qū)物路徑，所述第一前驅(qū)物路徑耦接至所述氣體入口與鍺氫化物源； 第二前驅(qū)物路徑，所述第二前驅(qū)物路徑耦接至所述氣體入口，并且耦接至金屬齒化物源或有機(jī)金屬齒化物源；以及 排氣系統(tǒng)，所述排氣系統(tǒng)·包括耦接所述氣體出口至真空泵的護(hù)套管與閥。
【文檔編號】H01L21/20GK103443901SQ201180069589
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月28日
【發(fā)明者】埃羅爾·安東尼奧·C·桑切斯, 戴維·K·卡爾森 申請人:應(yīng)用材料公司