[发明专利]形成掺杂多晶硅层的方法

说明书

提供了用于在多个衬底上形成掺杂多晶硅层的方法和晶片处理炉。在优选实施例中，该方法包括向处理室提供多个衬底。它还包括执行沉积循环，该沉积循环包括向处理室提供含硅前体，从而在多个衬底上沉积未掺杂的硅层，直到达到预定厚度，以及向处理室提供掺杂剂前体气体流，而不向处理室提供含硅前体。该方法还包括执行热处理过程，从而形成掺杂多晶硅层。

技术领域

本发明涉及半导体处理领域。更具体地，本发明涉及在多个衬底上形成掺杂多晶硅层的方法，以及配置成形成掺杂多晶硅层的晶片处理炉。

背景技术

多晶硅(通常也称为多晶体硅或多晶Si)是用于半导体工业中制造硅器件的关键材料之一。重掺杂多晶硅已广泛用作NAND闪存单元中的浮栅、MOS电路中的互连材料、BJT的发射器以及栅电极。另一方面，轻掺杂多晶硅已被用于制造多晶硅二极管，并在介电隔离技术中用作沟槽回填。

原位掺杂是用于获得掺杂多晶硅的技术之一，由此在沉积多晶硅层的同时将掺杂剂引入多晶硅层。它包括向多晶硅沉积中使用的反应物气体中添加掺杂剂气体。

多晶硅的原位掺杂通常通过执行低压化学气相沉积(LPCVD)过程来完成。这允许简化制造，因为它不需要额外的掺杂过程，也不需要进一步的掺杂调整过程。然而，在层的生长期间引入掺杂剂气体可能涉及与多晶硅的原位掺杂相关的挑战。这些挑战可能包括控制层厚度、掺杂剂均匀性、活性掺杂剂浓度和沉积速率。为了满足获得更高沉积速率和高掺杂、更厚多晶硅层的需求，这些挑战可能变得更加显著。

因此，本领域需要提供形成掺杂多晶硅层的改进方法。

发明内容

本公开的目的是提供在多个衬底上形成掺杂多晶硅层的改进方法。更具体地，某些实施例可以提供在多个衬底上形成较厚掺杂多晶硅层的改进方法，该方法在较高的沉积温度下以增加的生长速率实现。为了至少部分地实现这个目标，本公开可以提供如独立权利要求中限定的方法和晶片处理炉。从属权利要求中提供了该方法和晶片处理炉的进一步实施例。

在第一方面，本发明涉及一种在多个衬底上形成掺杂多晶硅层的方法。该方法可以包括向处理室提供多个衬底。它还可以包括执行沉积循环。该沉积循环可以包括向处理室提供含硅前体，从而在多个衬底上沉积未掺杂硅层，直到达到预定厚度。沉积循环还可以包括向处理室提供掺杂剂前体气体流，而不向处理室提供含硅前体。该方法还可以包括执行热处理过程，从而形成掺杂多晶硅层。

根据第一方面的方法可以允许在多个衬底上形成掺杂多晶硅层。这可能具有为晶片处理提供提高的产量的优点。

此外，由于能够在更高的生长温度下进行沉积，因此可以允许在多个衬底上形成具有更高厚度的掺杂多晶硅层。这也可能具有提高过程产量的优点，从而使其具有商业吸引力。

第一方面的实施例的优点还在于，它允许获得更高厚度的掺杂多晶硅层，而不牺牲整个层中掺杂剂浓度和/或掺杂剂分布的均匀性。

第一方面的实施例的优点在于，它允许在掺杂多晶硅层的整个厚度上获得更高的掺杂浓度。

第一方面的实施例的优点还在于，它提供了在掺杂多晶硅层的整个厚度上实现均匀的掺杂浓度。

第一方面的实施例的优点还在于，它允许为高掺杂的较厚多晶硅层提供改善的晶片均匀性。

第一方面的实施例的优点还在于，它允许形成更厚的多晶硅层，其可以掺杂不同的掺杂剂，并且在其整个厚度上具有更高且均匀的掺杂浓度。

第一方面的实施例的优点还在于，可以实现多晶硅膜中的掺杂剂浓度，其可以低于用原位掺杂获得的浓度，同时还提供了改善晶片不均匀性的优点。