[发明专利]生长掺杂IV族材料的方法

说明书

本文讨论了用于在半导体装置制造期间通过将基板浸泡在掺杂剂中而形成膜的方法。使用至少一种掺杂剂前驱物在处理腔室中执行掺杂剂浸泡达预定的时间段，以在基板上形成掺杂剂层。随后净化处理腔室中的至少一种掺杂剂前驱物。在净化处理腔室之后，将至少一种膜前驱物引入处理腔室中。在基板上外延形成膜，以具有目标电阻率、掺杂剂浓度和/或厚度的至少一者。后处理操作可包括对半导体膜进行退火或图案化，或在其上沉积附加层。

技术领域

本文描述的实施方式大体关于半导体装置的制造，包括在基板上生长IV族膜。

背景技术

半导体装置包括通过沉积和图案化具有不同组成和厚度的膜来制造的膜堆叠。可将半导体膜外延沉积在基板(诸如硅晶片)上，或在先前形成和/或图案化的膜上。在膜沉积期间，可使用一种或多种掺杂剂来形成掺杂的半导体膜。传统地，通过以共同流入(co-flowed)的方式将一种或多种掺杂剂前驱物和一种或多种膜前驱物引入处理腔室中来形成掺杂的半导体膜。共同流入的掺杂剂前驱物和膜前驱物会导致掺杂剂与沉积膜的偏析(segregation)，特别是当掺杂剂在沉积膜中具有低溶解度时。掺杂剂的偏析会阻碍进一步的操作，包括在掺杂膜之上形成其他膜。也可使用掺杂剂注入来形成掺杂的半导体膜。然而，掺杂剂注入使用高温，且因此具有比一些半导体装置制造处理可用的热预算更高的热预算。

因此，存在有用于一种制造掺杂半导体膜的改进系统和方法的需求。

发明内容

本公开内容大体上关于用于形成半导体膜的系统和方法。

在一个或多个实施方式中，一种形成半导体膜的方法包括以下步骤：当基板位于处理腔室中时，将包括掺杂剂的至少一种掺杂剂前驱物引入处理腔室；将基板浸泡在至少一种掺杂剂前驱物中达第一预定时间段，以在基板上形成掺杂剂层；从处理腔室净化至少一种掺杂剂前驱物，以从处理腔室移除至少一种掺杂剂前驱物，同时掺杂剂层保留在基板上；及将半导体膜前驱物引入处理腔室，以在基板上形成半导体膜，半导体膜包括IV族元素并具有从约1.0×10¹⁹原子/cm³至约5.0×10²¹原子/cm³的掺杂剂的浓度。

在一个或多个实施方式中，一种形成半导体膜的方法包括以下步骤：将基板放置在处理腔室中；将包含掺杂剂的至少一种掺杂剂前驱物引入处理腔室；将基板浸泡在至少一种掺杂剂前驱物中达第一预定时间段，以在基板上形成掺杂剂层，在浸泡期间基板被保持在从200℃至450℃的温度下；从处理腔室净化至少一种掺杂剂前驱物，以从处理腔室移除至少一种掺杂剂前驱物，同时掺杂剂层保留在基板上；及将半导体膜前驱物引入处理腔室，以在基板上形成半导体膜，半导体膜包括IV族元素并具有从约1.0×10¹⁹原子/cm³至约5.0×10²¹原子/cm³的掺杂剂的浓度，其中掺杂剂前驱物和半导体膜前驱物在非重叠时间段内存在于处理腔室中。

在一个或多个实施方式中，一种形成半导体膜的方法包括以下步骤：当基板位于处理腔室中时，将包括掺杂剂的至少一种掺杂剂前驱物引入处理腔室；将基板浸泡在至少一种掺杂剂前驱物中达第一预定时间段，以在基板上形成掺杂剂层；从处理腔室净化至少一种掺杂剂前驱物，以从处理腔室移除至少一种掺杂剂前驱物，同时掺杂剂层保留在基板上；将膜前驱物引入处理腔室，以在基板上形成膜，膜具有从约1.0×10¹⁹原子/cm³至约5.0×10²¹原子/cm³的掺杂剂的浓度；及重复引入至少一种掺杂剂前驱物的步骤、浸泡基板的步骤、净化至少一种掺杂剂前驱物的步骤及引入半导体膜前驱物的步骤多个迭代。

附图说明

为了可详细地理解本公开内容的上述特征的方式，可通过参考实施方式来获得对上面简要概述的本公开内容的更详细的描述，其中一些实施方式显示在附图中。然而，应当注意，附图仅显示了本公开内容的典型实施方式，且因此不应被认为是对其范围的限制，因为本公开内容可允许其他等效的实施方式。