專利名稱：襯底表面和室表面的蝕刻劑處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施方式一般性地涉及電子制造工藝和器件，更具體地，本 發(fā)明的實施方式涉及形成電子器件時蝕刻和沉積含硅材料的方法。
背景技術(shù)：
諸如半導(dǎo)體器件之類的電子器件是通過包括沉積和去除含硅材料的一 系列步驟制造的。沉積和去除步驟以及其它工藝步驟可能會導(dǎo)致包含含硅 材料的襯底表面變粗糙和/或暴露于污染物。而且，在沉積和去除步驟中， 顆粒和其它污染物積聚在處理室的內(nèi)表面上。最終，這些顆粒會進一步污 染襯底表面。粗糙或被污染的襯底表面通常造成界面質(zhì)量差，這會導(dǎo)致器 件性能和可靠性較差。為了克服襯底表面上的污染物和粗糙度問題，己經(jīng)開發(fā)出了蝕刻工 藝。然而，傳統(tǒng)的蝕刻工藝具有一些不足。通常，為了去除含硅材料，例如氯化氫(HC1)的蝕刻劑需要較高的活化溫度。因此，蝕刻工藝常常在 100(TC或更高的溫度下進行。這樣的高溫在制造工藝過程中是不期望的， 原因在于以下幾個方面熱預(yù)算考慮、可能失控的氮化反應(yīng)或?qū)σr底表面 的過度蝕刻以及經(jīng)濟效率的下降。具有這種極端添加的蝕刻工藝損害處理 室的內(nèi)表面，例如熱石英襯里。與使用氯化氫蝕刻劑的工藝相比，使用氯 (Cl2)在更低溫度下的蝕刻工藝中去除含硅材料。然而，氯與含硅材料反 應(yīng)很快，所以不容易控制蝕刻速率。因此，使用氯氣的工藝通常對含硅材 料造成過度蝕刻。此外，傳統(tǒng)蝕刻工藝一般在蝕刻室或熱處理室中進行。 一旦含硅材料 的蝕刻完成，襯底即被轉(zhuǎn)移到用于后續(xù)沉積步驟的第二室中。通常，襯底 在蝕刻工藝與沉積工藝之間暴露于周圍環(huán)境。周圍環(huán)境可將水和/或氧引到 襯底表面，形成氧化物層。
在蝕刻工藝或沉積工藝之前，通常將襯底暴露于預(yù)處理工藝，所述預(yù)處理工藝包括濕法清潔工藝(例如，HF最后(HF-last)工藝)、等離子 體清潔或酸洗滌工藝。在預(yù)處理工藝之后并且在蝕刻工藝開始之前，襯底 不得不在處理室或受控環(huán)境外部停留被稱為排隊時間(Q時間)的一段時 間。在Q時間期間，襯底暴露于周圍環(huán)境條件，這種條件包含大氣壓和室 溫下的氧和水。此周圍暴露會在襯底表面形成氧化物層，例如氧化硅。通 常，Q時間越長形成的氧化物層越厚，因此，為了維持吞吐量，必須在更 高的溫度和壓力下進行更加極端的蝕刻工藝。因此，需要一種蝕刻工藝，用于處理襯底表面上的含硅材料，以去除 其上包含的任何污染物和/或使襯底表面平滑。還需要，能夠在處理室中處 理襯底表面，而該處理室可以隨后用于下一工藝步驟，例如沉積外延層。 此外，需要將工藝溫度保持低溫，例如低于IOO(TC、優(yōu)選低于8(KTC，即 使是對于已經(jīng)經(jīng)受較長Q時間(例如，約10小時)的襯底。而且，需要 在不損壞處理室的內(nèi)表面的條件下減少顆粒在這些內(nèi)表面上的積累。發(fā)明內(nèi)容在一種實施方式中，提供了一種加工或處理含硅表面的方法，該方法 包括平滑所述表面和去除所述表面上包含的污染物。在一個實施例中，將 襯底置于處理室中，并加熱至約500-70(TC的溫度。將襯底暴露于含蝕刻 劑、硅源和載氣的蝕刻氣體中?？梢允褂寐葰?Cl2)作為蝕刻劑，從而在 蝕刻工藝過程中使用相對低的溫度。硅源通常與蝕刻劑同時提供，目的是 抑制由蝕刻劑所致的過度蝕刻。即，使用硅源在襯底表面沉積硅，而蝕刻 劑用于去除所述硅。調(diào)節(jié)蝕刻劑和硅源暴露于襯底的速率，以使總反應(yīng)有 利于材料去除和/或再分布。因此，在一個實施例中，在總反應(yīng)期間去除含 硅材料的同時，可以精細地控制蝕刻速率(例如，每分鐘數(shù)?；蚋?。 在另一個實施例中，在再分布過程中，含硅材料從表面的較高部分(即， 峰)去除，同時添加至表面的較低部分(即，谷)。表面粗糙度為約6nm RMS (均方根)或更大的含硅表面可以轉(zhuǎn)化為表面粗糙度小于約0.1 nm RMS的更加光滑的表面。在另一種實施方式中，提供了一種蝕刻含硅表面的方法，該方法包括 快速去除含硅材料，以在襯底上的源極/漏極(S/D)區(qū)域形成凹槽。在另一種實施例中，將襯底置于處理室中，并加熱至約500-80(TC的溫度。當(dāng) 襯底被加熱時，將含硅表面暴露于含蝕刻劑和載氣的蝕刻氣體中?？梢赃x 擇氯氣作為快速蝕刻工藝中的蝕刻劑，這種工藝通常不包含硅源或包含低 濃度的硅源?？稍谖g刻氣體中加入硅源，從而對去除速率進行額外的控在另一種實施方式中，在室清潔工藝中，通過將處理室的內(nèi)表面暴露 于蝕刻氣體以去除顆粒和其它污染物，由此對處理室進行清潔。內(nèi)表面通 常包含會在蝕刻劑清潔工藝中被損壞的含硅材料(例如，石英)。因此， 除了蝕刻劑和載氣以外，蝕刻氣體還可包含硅源，以抑制由蝕刻劑造成的 過度蝕刻。在一個實施例中，室清潔氣體包含氯氣和硅烷。例如氮氣的載 氣可與蝕刻劑、硅源或兩者結(jié)合。通常，與慢蝕刻工藝或快蝕刻工藝相 比，在室清潔工藝中，處理室被加熱至更高的溫度。在一個實施例中，處 理室可在室清潔工藝中被加熱至約700-100(TC的溫度。在另一種實施方式中，提供了一種在襯底表面形成含硅材料的方法， 該方法包括將包含硅材料的襯底定位在處理室中以及在蝕刻工藝中將所述 襯底暴露于包含氯氣和硅烷的蝕刻氣體。該方法還包括在外延沉積工藝 中將襯底暴露于包含氯氣的沉積氣體；從處理室去除襯底；以及在室清潔 工藝中將處理室暴露于包含氯氣和硅烷的室清潔氣體。在一個實施例中， 在蝕刻工藝中，以約100 A/min或更小的速率、優(yōu)選以約10 A/min或更小 的速率、更優(yōu)選以2 A/min或更小的速率去除硅材料。在另一個實施例 中，在蝕刻工藝中，以大于100 A/min的速率、優(yōu)選以約200-1000 A/min 的速率去除硅材料。在另一種實施方式中，提供了一種在具有至少第二材料(例如，氮化 物材料、氧化物材料或其組合)的襯底上蝕刻含硅單晶材料的方法，該方 法包括將襯底定位在處理室中；將所述襯底暴露于包含氯氣和載氣的蝕 刻氣體；去除預(yù)定厚度的所述含硅單晶材料以形成暴露單晶表面；以及在 處理室中在所述暴露單晶表面上形成外延層。蝕刻氣體可以包括硅源，例
如硅垸、二硅烷、二氯硅烷、四氯硅垸、六氯二硅垸、其衍生物或其組合；載氣可以包括氮、氬、氦或其組合。在一個實施例中，將處理室加熱 至約500-700°C，并加壓至約10-750 Torr?？梢砸约s200-1000 A/min的速率去除單晶材料，以在襯底上的源極/漏極區(qū)域內(nèi)形成凹槽形態(tài)。源極/漏 極區(qū)域可以用在CMOS、 Bipolar、 BiCMOS或類似器件中。外延層通常包 含硅，硅鍺、硅碳、硅鍺碳、其衍生物或其組合。在另一種實施方式中，提供了一種在襯底上形成含硅單晶材料的方 法，該方法包括將襯底暴露于最后HF濕清潔工藝；將所述襯底定位在 處理室中；將所述襯底暴露于包含氯氣和載氣的蝕刻氣體；以及去除預(yù)定 厚度的所述含硅單晶材料，以形成暴露單晶表面。該方法可以進一步提供 在處理室中在暴露電單晶表面上沉積外延層以及用氯氣清潔處理室以去除 其上粘附的含硅污染物。外延層可以通過包含氯氣的沉積氣體來沉積，載 氣可以是氮氣。在一個實施例中，氮氣和氯氣在處理室清潔步驟中一起流 動。


為了能夠詳細理解本發(fā)明的上述特點，以下通過參考附圖所示的實施 方式對上面概述的本發(fā)明進行更具體的描述。然而應(yīng)當(dāng)注意到，附圖僅說 明了本發(fā)明的典型實施方式，因而不應(yīng)看作是對其范圍的限制，本發(fā)明可 容許其它等同有效的實施方式。圖1為示出了根據(jù)本文所述的一種實施方式的處理含硅材料的工藝的 流程圖；圖2A-2C示出了本文所述的工藝中的不同階段的襯底的示意圖； 圖3為示出了根據(jù)本文所述的一種實施方式的處理含硅材料的工藝的 流程圖；圖4A-4C示出了本文所述的工藝中的不同階段的另一個襯底的示意圖；圖5為示出了根據(jù)本文所述的一種實施方式的制造襯底隨后清潔處理 室的工藝的流程圖。
具體實施方式
本發(fā)明的實施方式提供了在襯底表面上蝕刻和沉積含硅材料的工藝。在一種實施方式中，慢蝕刻工藝(例如，< 100 A/min)和快蝕刻工藝(例 如，〉100 A/min)在蝕刻氣體中使用蝕刻劑和硅源。在另一種實施方式 中，在用于從內(nèi)表面去除沉積物或污染物的室清潔步驟中，將處理室暴露 于蝕刻氣體。在另一種實施方式中，在室清潔工藝中，通過將處理室的內(nèi) 表面暴露于蝕刻氣體來清潔處理室，以去除顆粒和其它污染物。慢蝕刻工藝(預(yù)清潔和平滑)可以進行慢蝕刻工藝(例如，<100A/min)以從襯底表面去除污染物 和消除表面不規(guī)則性(例如粗糙度)。在一個方面，可以蝕刻襯底表面以 暴露不含或基本不含污染物的下層。在另一個方面，可以再分布襯底表面 的材料，以最小化或消除導(dǎo)致表面不規(guī)則的峰和谷。在慢蝕刻工藝期間， 將襯底暴露于包含蝕刻劑、硅源和可選的載氣的蝕刻氣體。通過操縱蝕刻 劑與硅源的相對流率、使用特定的蝕刻劑源和硅源以及通過調(diào)節(jié)溫度及壓 力，可以部分地控制總反應(yīng)。可將襯底暴露于預(yù)處理工藝，以制備用于后續(xù)蝕刻工藝的襯底表面。 預(yù)處理工藝可以包括濕法清潔工藝，例如最后HF工藝、等離子體清潔、 酸洗滌工藝或其組合。在一個實施例中，通過將表面持續(xù)暴露于氫氟酸溶 液(例如，約0.5 wt。/。的HF水溶液)約2分鐘，用最后HF濕清潔工藝處 理襯底。圖1示出了從圖2A所示的襯底200去除污染物212和粗糙區(qū)域218 的工藝100的流程圖。襯底200包括含硅層205和表面210。表面210上 或其中包含污染物212和粗糙區(qū)域218。粗糙區(qū)域218可由表面210內(nèi)的 峰216和谷214形成。在慢蝕刻工藝中，可將預(yù)定厚度的材料220從含硅 層205去除，以露出暴露表面230 (圖2B)。然后，在可選的沉積工藝 中，可在暴露表面230上形成層240 (圖2C)。在一個實施例中，層240 包含由外延沉積工藝沉積的含硅材料。 本發(fā)明的實施方式提供了在各種襯底表面和襯底(例如襯底200和400以及層205和405 (圖2A-2C和4A-4C)上蝕刻和沉積含硅材料的工 藝。本文所用的"襯底"或"襯底表面"是指任何襯底或在進行膜處理的 襯底上形成的材料表面。例如，可對其進行處理的襯底表面例如包括以下 材料硅、含硅材料、氧化硅、應(yīng)變硅、絕緣體上硅(SOI)、摻氟硅酸 鹽玻璃(FSG)、摻碳氧化硅、氮化硅、摻雜硅、硅鍺、硅鍺碳、鍺、硅 碳、砷化鎵、玻璃、藍寶石或取決于應(yīng)用的其它材料。襯底表面還可包括 電介質(zhì)材料，例如二氧化硅、氮化硅、氧氮化硅和/或摻碳氧化硅。襯底可 以具有各種尺寸，例如200 mm或300 mm直徑晶片以及長方形或正方形 的晶片。本文所述的工藝的實施方式可以在許多襯底和表面尤其是硅和含 硅材料上蝕刻和沉積?？梢允褂帽景l(fā)明的實施方式的襯底包括但不限于半 導(dǎo)體晶片，例如晶體硅(例如，Si〈100〉或Si<lll>)、氧化硅、應(yīng)變硅、 硅鍺、摻雜或未摻雜的多晶硅、摻雜或未摻雜的硅晶片、氮化硅以及圖案 化或未圖案化的晶片。在本申請中，術(shù)語"含硅"材料、化合物、膜或?qū)討?yīng)被解釋為包括至 少包含硅的組合物并且可以包含鍺、碳、硼、砷、磷、鎵和/或鋁。其它元 素(例如，金屬、鹵素或氫)通常以百萬分率(ppm)左右的濃度加入含 硅材料、化合物、膜或?qū)又?。含硅材料的化合物或合金可由縮寫表示，例 如Si表示硅、SiGe表示硅鍺、SiC表示硅碳以及SiGeC表示硅鍺碳。這些 縮寫既不代表具有化學(xué)計量關(guān)系的化學(xué)式，也不表示含硅材料的任何特定 的還原/氧化態(tài)。含硅材料、化合物、膜或?qū)涌梢园ㄒr底或襯底表面。表面210上的污染物212包括有機殘余物、碳、氧化物、氮化物、鹵 化物(例如，氟化物或氯化物)或其組合。例如，表面210在暴露于環(huán)境 空氣之后可以包含一層氧化硅，或者在用最后HF濕法清潔工藝處理之后 可以包含一層氟化硅。表面210還可包含不規(guī)則或粗糙區(qū)域，例如粗糙區(qū) 域218內(nèi)的谷214和峰216?？蓪⒁r底200定位在處理室內(nèi)并加熱至預(yù)定溫度(步驟110)。可將 襯底和處理室完全或其一部分加熱至約300-80(TC的溫度，優(yōu)選約500-700 。C，更優(yōu)選約550-650°C。可將處理室保持在約1 mTorr-約760 Torr的壓 力，優(yōu)選約0.1-500 Torr，更優(yōu)選約1-100 Torr。在一種實施方式中，使用冷壁反應(yīng)器作為在較低溫度下進行的工藝的 處理室。冷壁反應(yīng)器可以對反應(yīng)器內(nèi)的每個獨立部分提供溫度控制，例如 反應(yīng)器壁、反應(yīng)器頂蓋和襯底基座。通常，反應(yīng)器頂蓋可由石英形成。在 一個實施例中，冷壁反應(yīng)器可將反應(yīng)器壁保持在小于約40(TC的溫度、優(yōu) 選小于約20(TC、更優(yōu)選小于約150°C，將反應(yīng)器頂蓋保持在約300-80CTC 的溫度、優(yōu)選約400-700°C、更優(yōu)選約500-600°C，并將襯底基座保持在約 300-80(TC的溫度、優(yōu)選約500-70(TC、更優(yōu)選約550-650°C 。在慢蝕刻工藝使用的蝕刻氣體(步驟120)包含蝕刻劑、硅源和可選 的載氣?？蓪⑽g刻劑、硅源和載氣預(yù)混合并共同流入或獨立流入處理室。 在一個方面，蝕刻劑和載氣要么共同流動要么作為氣體混合物合并在-起，硅源和載氣要么共同流動要么作為氣體混合物合并在一起，并且這兩 種氣體混合物可以在進入處理室之前一起共同流動。例如，氯和氮的氣體 混合物可以與硅烷和氮的混合物共同流入處理室。在另一個實施例中，氯 和氮的氣體混合物可以與硅烷和氫的混合物共同流入處理室。優(yōu)選地，蝕刻劑是氯氣(Cl2)。在一個實施例中，已發(fā)現(xiàn)，作為含硅 材料的蝕刻劑，氯氣在低于使用更常見的蝕刻劑(例如氯化氫)的工藝的 溫度下的效果出乎意料的好。因此，采用氯氣的蝕刻工藝可以在更低的工 藝溫度下進行?？梢耘c蝕刻劑同時提供硅源，從而抑制在襯底200上容易 產(chǎn)生的過度蝕刻。硅源用于在含硅層上沉積硅，而蝕刻劑去除含硅材料。 調(diào)節(jié)蝕刻劑和硅源暴露于襯底的速率，以使總反應(yīng)有利于材料去除和/或材 料再分布。因此，總反應(yīng)去除或再分布含硅材料，并且可將蝕刻速率精確 控制在數(shù)埃每分鐘。向處理室中添加蝕刻劑的速率通常為約1標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分鐘 (sccm)-約l標(biāo)準(zhǔn)升每分鐘(slm)，優(yōu)選約5-150 sccm，更優(yōu)選約10-30 sccm，例如約20 sccm。盡管氯是優(yōu)選的蝕刻劑，但可以單獨或組合使用 的其它蝕刻劑包括三氟化氯(C1F3)、四氯硅垸(SiCl4)或其衍生物。向慢蝕刻工藝的處理室中提供的硅源的速率通常為約5-500 sccm，優(yōu) 選約10-100 sccm，更優(yōu)選約20-80 sccm，例如約50 sccm?？捎糜谖g刻的 硅源包括硅垸、鹵化硅烷、有機硅烷或其衍生物。硅烷包括硅烷(SiH4) 和具有經(jīng)驗式Syi(h+2)的更高級硅烷，例如二硅垸(Si2H6)、三硅烷(Si3H8)和四硅烷(Si4Hlc)以及其它。鹵化硅烷包括具有經(jīng)驗式 X，ySiJI(2x+2.y)的化合物，其中X，獨立地選自F、 Cl、 Br或I，例如六氯二硅 烷(Si2Cl6)、四氯硅烷(SiCU)、三氯硅烷(Cl3SiH) 、 二氯硅烷 (Cl2SiH2)和氯硅烷(ClSiH3)。有機硅烷包括具有經(jīng)驗式RySixH(2x+2-y, 化合物，其中R獨立地選自甲基、乙基、丙基或丁基，例如甲基硅烷 ((CH3)SiH3 ) 、 二甲基硅烷 ((CH3)2SiH2 )、 乙基硅垸 ((CH3CH2)SiH3 )、甲基二硅烷((CH3)Si2H5 ) 、 二甲基二硅烷 ((CH3)2Si2H4)和六甲基二硅烷((CH3)6Si2)。優(yōu)選的硅源可以包括硅 烷、二氯硅垸或二硅垸。向處理室中提供的載氣的流率通常為約1-100 slm，優(yōu)選約5-80 slm， 更優(yōu)選約10-40 slm，例如約20slm。載氣可以包括氮(N2)、氫(H2)、 氬、氦或其組合。在一種實施方式中，惰性載氣是優(yōu)選的，并包括氮、 氬、氦或其組合?？梢曰谒玫那膀?qū)體和/或歩驟120的慢蝕刻工藝的工 藝溫度來選擇載氣。優(yōu)選地，在特征為低溫(例如，< 800°C)工藝的實施方式中使用氮作 為載氣。低溫工藝容易受到影響，部分原因是在蝕刻工藝中使用氯氣。氮 在低溫蝕刻工藝中保持惰性。因此，氮在低溫工藝期間并不結(jié)合到襯底上 的含硅材料中。而且，氮載氣不像氫載氣那樣形成氫末端表面。通過在襯 底表面上吸附氫載氣而形成的氫末端表面抑制后續(xù)沉積的含硅層的生長速 率。最后，低溫工藝可以利用氮作為載氣的經(jīng)濟性，因為氮的成本遠低于 氫、氬或氦。在蝕刻氣體的一個實施例中，氯是蝕刻劑，硅烷是硅源，氮 是載氣?？蓪⒁r底200和表面210暴露于慢蝕刻氣體，以在步驟120中去除預(yù) 定厚度220的含硅材料205 (圖2A-2B)。在去除預(yù)定厚度220期間蝕刻 表面210。將慢蝕刻氣體暴露于襯底200約5秒-約5分鐘的時間，優(yōu)選約 30秒-約2分鐘。相對于具體工藝中所用的蝕刻速率來調(diào)節(jié)時間長度。慢 蝕刻工藝的蝕刻速率通常小于約100 A/min，優(yōu)選小于約50 A/min。在一
種實施方式中，慢蝕刻速率為約2-20 A/min，優(yōu)選約5-15 A/min，例如約 10A/min。在另一種實施方式中，蝕刻速率為約2A/min或更小，優(yōu)選約1 A/min或更小，最優(yōu)選地，接近材料在襯底上再分布，以使凈去除速率相 對于層的厚度不可測量。隨著蝕刻工藝減慢至再分布反應(yīng)，可將含硅層 205的材料從峰216去除并添加至表面210內(nèi)的谷214中，以形成暴露表 面230。谷214可用從峰216得到的材料和/或通過在慢蝕刻氣體中引入前 驅(qū)體(例如，硅源)所生成的純凈材料來填充?？梢葬娪寐g刻工藝來減小襯底200上的表面粗糙度。在一個實施例 中，可將表面粗糙度為約6 nm均方根(RMS)或更大的表面210暴露于 慢蝕刻氣體，以從含硅層205去除預(yù)定厚度220的材料而露出暴露表面 230。暴露表面230的表面粗糙度可為約1 nm RMS或更小，優(yōu)選約0.1 nm RMS或更小，更優(yōu)選約0.07 nm RMS。在工藝100期間將先前位于襯底上 或其中的污染物212和粗糙區(qū)域218去除。暴露表面230通常不含或基本 不含污染物，所述污染物包括有機殘余物、碳、氧化物、氮化物、卣化物 (例如，氟化物或氯化物)或其組合?？梢栽诓襟E125中(圖1)在處理室內(nèi)進行可選的凈化工藝。凈化工 藝有利于從襯底200去除殘余的蝕刻氣體，進而強化后續(xù)沉積工藝(歩驟 130)中的生長。在低壓凈化工藝期間，處理室的內(nèi)部壓力可為約0.1 mTorr-約100 Torr，優(yōu)選約1.0 mTorr-約10 Torr，更優(yōu)選約10.0 mTorr-約 1 Torr。凈化工藝的進行時間可為約30秒-約10分鐘，優(yōu)選約1-5分鐘， 更優(yōu)選約2-4分鐘。通常，可以關(guān)閉進入處理室的所有氣體。然而，在一 個替代性方面，凈化氣體可以在凈化工藝中的任何時間提供。凈化氣體可 以包括氮、氫、氬、氦、合成氣體或其組合。層240可以在步驟130中沉積在暴露表面230上。優(yōu)選地，層240是 可以通過化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝選擇性地且外延地生長或沉積在暴露 表面230上的含硅材料。本文所述的化學(xué)氣相沉積工藝包括許多技術(shù)，例 如原子層外延生長(ALE)、原子層沉積(ALD)、等離子體輔助CVD (PA-CVD)或等離子體增強CVD (PE-CVD)、等離子體輔助ALD (PA-ALD )或等離子體增強ALD ( PE-ALD )、原子層CVD(ALCVD)、有機金屬或金屬有機CVD (MOCVD或OMCVD)、激光 輔助CVD ( LA-CVD )、紫外線CVD ( UV-CVD )、熱線CVD (HWCVD)、減壓CVD (RP-CVD)、超高真空CVD (UHV-CVD)、其衍生物或其組合。在一個實施例中，優(yōu)選的工藝?yán)脽酑VD在暴露表 面230上外延生長或沉積作為層240的含硅化合物。歩驟130中使用的沉 積氣體也可包含至少一種第二元素源，例如鍺源和/或碳源。鍺源可以與硅 源、蝕刻劑和載氣一起添加至處理室，以形成含硅化合物。因此，含硅化 合物可以包含硅、SiGe、 SiC、 SiGeC、其摻雜物或其組合。通過在沉積工 藝中引入鍺源(例如，鍺烷)或碳源(例如，甲基硅垸)，可以將鍺和/或 碳添加至含硅材料。通過在沉積工藝期間或之后引入硼源(例如，二硼 烷)、砷源(例如，胂)或磷源(例如，磷化氫)，含硅材料化合物還可 以包含摻雜物。摻雜物可以包含在硅源、蝕刻劑和載氣中，以形成含硅化 合物?；蛘?，通過將襯底暴露于離子注入工藝，可以將摻雜物添加至含硅 材料。在另一個實施例中，可以使用被稱為交替氣體供給(AGS)的CVD 工藝在暴露表面230上外延生長或沉積作為層240的含硅化合物。AGS沉 積工藝包括將硅源和蝕刻劑交替暴露于襯底表面的循環(huán)。AGS沉積工藝進 一步公開在共同轉(zhuǎn)讓和共同待審的US No. 11/001774中，該申請于2004 年12月1曰提交，名稱為"Selective Epitaxy Process with Alternating Gas Supply"，出于描述AGS工藝的目的，通過引用將其全文結(jié)合于此?？梢允褂霉に?00在相同的處理室中蝕刻和沉積含硅材料。優(yōu)選地， 為了提高處理量、提高效率、降低污染的可能性以及有利于工藝配合(例 如，共用化學(xué)前驅(qū)體)，慢蝕刻工藝(步驟120)和后續(xù)沉積工藝(步驟 130)在相同的處理室中進行。在一個方面，慢蝕刻工藝和沉積工藝均采 用相同的硅源、相同的蝕刻劑和相同的載氣。例如，慢蝕刻工藝的蝕刻氣 體可以包含硅垸、氯和氮，而選擇性外延沉積工藝的沉積氣體也可包含硅 烷、氯和氮。在整個工藝期間，可以調(diào)節(jié)硅源與還原劑的濃度比來促進具 體步驟。在一個實施例中，提高硅源與還原劑的濃度比以促進沉積步驟。 在另一個實施例中，降低硅源與還原劑的濃度比以促進蝕刻歩驟。
快蝕刻工藝
在另一種實施方式中，可以使用快蝕刻工藝(例如，〉100 A/min)從 襯底表面選擇性地去除含硅材料?？煳g刻工藝是去除含硅材料而不損壞阻 擋材料的選擇性蝕刻工藝。阻擋材料可以包括用作間隔片、覆蓋層和掩膜 材料的氮化硅、氧化硅和氧氮化硅。
圖3示出了工藝300的流程圖，該工藝始于在步驟310中將襯底定位 在處理室中并調(diào)節(jié)工藝參數(shù)。可將襯底和處理室完全或其一部分加熱至約 400-80(TC的溫度，優(yōu)選約500-700°C，更優(yōu)選約550-650°C。將處理室的 壓力保持在約lmTorr-760 Torr，優(yōu)選約0.1-500 Torr，更優(yōu)選約1-100 Torr。
快蝕刻工藝中所用的蝕刻氣體包含蝕刻劑、載氣和可選的硅源(歩驟 320)。在一個實施例中，蝕刻氣體包含氯、氮和硅烷。向處理室屮提供 蝕刻劑的速率可為約1-100 sccm，優(yōu)選約5-50 sccm，更優(yōu)選約10-30 sccm，例如約20 sccm。盡管氯是快蝕刻工藝中的優(yōu)選蝕刻劑，但可以單 獨或組合使用的其它蝕刻劑包括三氟化氯、四氯硅烷或其衍生物。
向處理室中提供載氣的流率通常為約1-100 slm，優(yōu)選約5-80 slm，更 優(yōu)選約10-40 slm，例如約20 slm。載氣可以包括氮、氫、氬、氦或其組 合。在一種實施方式中，惰性載氣是優(yōu)選的，并包括氮、氬、氦或其組 合?？梢曰谒玫那膀?qū)體和/或步驟320的蝕刻工藝中工藝溫度來選擇載 氣。優(yōu)選地，在特征為低溫(例如，< 800°C)工藝的實施方式中使用氮作 為載氣。在一個實施例中，第一蝕刻工藝的蝕刻氣體包含氯和氮。
在某些實施方式中，可在蝕刻氣體中可選地加入硅源，用于對快蝕刻 工藝中的去除速率提供額外的控制。送入處理室的硅源的速率可為約5-500 sccm，優(yōu)選約10-100 sccm，更優(yōu)選約20-80 sccm，例如約50 sccm。 蝕刻氣體可以包含本文所述的硅源，例如硅垸、鹵化硅垸、有機硅烷或其 衍生物。
襯底400包含至少一個膜疊層特征(film stack feature) 410 (圖
4A)。含硅層405可以是摻雜或未摻雜的裸硅襯底或包括位于其上的含硅
層。膜疊層特征410包括被間隔片416和保護性覆蓋層418包圍的柵極氧 化物層414上的柵極層412。通常，柵極層412由多晶硅構(gòu)成，并且柵極 氧化物層414由二氧化硅、氧氮化硅和氧化鉿構(gòu)成。部分圍繞柵極氧化物 層414的是間隔片416，間隔片416通常為包含氧化硅、氮化硅、氧氮化 硅、其衍生物或其組合的絕緣材料。在一個實施例中，間隔片416為氮化 物/氧化物疊層(例如，Si3N4/Si02/Si3N4)。可選地，柵極層412可以具有 粘附于其上的保護性覆蓋層418。在步驟320中，將襯底400暴露于蝕刻氣體，以去除預(yù)定厚度425的 含硅層405并形成凹槽430，如圖4B所示。蝕刻氣體暴露于襯底400的時 間為約lO秒-約5分鐘，優(yōu)選約1-3分鐘。相對于具體工藝中所用的蝕刻 速率來調(diào)節(jié)時間長度?？煳g刻工藝的蝕刻速率通常大于約100 A/min，優(yōu) 選大于約200 A/min，例如約200-1500 A/min，優(yōu)選約200-1000 A/min，例 如約600 A/min。在一個實施例中，蝕刻工藝可以保持快速率以去除預(yù)定厚度425，然 后降至慢速率工藝以平滑剩余的表面?？梢酝ㄟ^工藝100所描述的慢蝕刻 工藝來控制降低的蝕刻速率?？梢栽诓襟E325中在處理室內(nèi)進行可選的凈化工藝。凈化步驟有利于 從襯底400去除殘余的蝕刻氣體，進而強化后續(xù)沉積工藝(歩驟330)中 的生長。在低壓凈化工藝期間，處理室的內(nèi)部壓力可為約O.l mTorr-約100 Torr，優(yōu)選約1.0 mTorr-約10 Torr，更優(yōu)選約10.0 mTorr-約1 Torr。凈化 工藝的進行時間可為約30秒-約IO分鐘，優(yōu)選約1-5分鐘，更優(yōu)選約2-4 分鐘。通常，可以關(guān)閉進入處理室的所用氣體。然而，在一個替代性方 面，凈化氣體可以在凈化工藝中的任何時間提供。一旦預(yù)定厚度425的襯底400被去除，則可以在步驟330中沉積層 440 (圖4C)。優(yōu)選地，層440是可以通過CVD工藝選擇性地和外延地 沉積在凹槽430的暴露表面上的含硅材料。在一個實施例中，CVD工藝包 括AGS沉積技術(shù)?；蛘?，可在沉積層440之前將凹槽430暴露于另一個制 造工藝，例如摻雜工藝。摻雜工藝的一個實例包括離子注入，其中摻雜物 (例如，硼、磷和砷)可被注入凹槽430的表面。 以使用工藝300在相同的處理室中蝕刻和沉積含硅材料。優(yōu)選地，為 了提高吞吐量、提高效率、降低污染的可能性以及有利于工藝整合(例 如，共用化學(xué)前驅(qū)體)，快蝕刻工藝和后續(xù)沉積工藝在相同的處理室中進 行。在一個實施例中，含硅化合物的快蝕刻工藝和選擇性外延沉積工藝均 使用氯作為蝕刻劑并用氮作為載氣。圖5示出了本發(fā)明的另一種實施方式，在工藝500中，包括在完成制造技術(shù)之后清潔處理室?？蓪⒁r底暴露于預(yù)處理工藝，該預(yù)處理工藝包括濕法清潔工藝、最后HF工藝、等離子體清潔、酸洗滌工藝或其組合(步 驟510)。在預(yù)處理工藝之后并且在本文所述的蝕刻工藝開始之前，襯底 不得不在處理室的受控環(huán)境外部停留被稱為排隊時間(Q時間)的一段時 間。在周圍環(huán)境中，Q時間可以持續(xù)約2小時或更長，通常，Q時間持續(xù) 更長，例如約6-24小時或更長(如約36小時)的預(yù)定時間。在Q時間期 間，由于襯底暴露于環(huán)境中的水和氧，常常在襯底表面上形成氧化硅層。在歩驟520，將襯底定位在處理室中，并暴露于本文所述的蝕刻工 藝。蝕刻工藝可以是在歩驟120中所述的慢蝕刻工藝、在歩驟320中所述 的快蝕刻工藝或兩者。蝕刻工藝從襯底去除預(yù)定厚度的含硅層，以形成暴 露含硅層。然后，在處理室中進行可選的凈化工藝(歩驟525)。然后， 將第二材料沉積在暴露含硅層上(步驟530)。通常，第二材料在選擇性 外延沉積的含硅化合物中。沉積工藝可以包括在步驟130和330中描述的 工藝。在一種實施方式中，在步驟520和530中可以使用工藝100和 300 。在處理室內(nèi)部進行室清潔工藝以去除其中的各種污染物(步驟 540)。蝕刻工藝和沉積工藝可以在處理室內(nèi)的表面上形成沉積物或污染 物。通常，沉積物包括粘附在處理室的壁面和其它內(nèi)表面上的含硅材料。 因此，可以使用室清潔工藝以去除污染物，而不損壞處理室的內(nèi)表面。在工藝500的實施例中，首先將襯底暴露于最后HF工藝。將襯底置 于處理室中，并暴露于約60(TC的包含氯和氮的蝕刻工藝。然后，將處理 室暴露于凈化工藝。隨后，在相同的處理室中，通過使用約625。C的氯和 氮的沉積工藝，將含硅層外延沉積在襯底上。然后，移出襯底，并將處理
室加熱至約675°C，并暴露于包含氯和氮的清潔氣體。優(yōu)選地，蝕刻劑和載氣與步驟520和540中所用的氣體相同。 室清潔工藝在另一種實施方式中，可以在室清潔工藝(例如，步驟540)中使用 包含硅源的室清潔氣體從處理室內(nèi)部去除各種污染物。處理室的內(nèi)表面通 常包含會在傳統(tǒng)蝕刻劑清潔工藝中被損壞的含硅材料(例如，石英)。因 此，除了蝕刻劑和載氣之外，室清潔氣體還可包含硅源，以抑制由蝕刻劑 導(dǎo)致的過度蝕刻。處理室可包含內(nèi)表面或具有易受蝕刻劑化學(xué)損害的表面的部件。而 且，處理室中的內(nèi)表面或部件可具有易受蝕刻劑損害的保護性涂層。通 常，處理室中的內(nèi)表面可包含含硅表面，例如石英、氧化硅，碳化硅、碳 化硅涂覆的石墨、藍寶石、硅化物涂層、其衍生物或其組合。在其它實施 例中，內(nèi)表面是處理室內(nèi)的含金屬表面，例如鋼、不銹鋼、鐵、鎳、鉻、 鋁、其合金或其組合。內(nèi)表面可以存在于處理室的內(nèi)部壁面、底面和室的 蓋及其內(nèi)部部件或部分，例如基座、里襯、上頂蓋、下頂蓋、預(yù)熱環(huán)、噴 淋頭、分布板、探針等。清潔工藝包括將襯底基座加熱至約600-1200°C、優(yōu)選約650-1000°C、 更優(yōu)選約799-900°C、例如約80(TC的溫度。處理室的內(nèi)部壓力可為約1 mTorr-760 Torr，優(yōu)選約100 mTorr-約750 Torr，更優(yōu)選約100-700 Torr， 例如600 Torr。在一個實施例中，使用冷壁反應(yīng)器作為處理室，并將反應(yīng) 器壁保持在小于約400°C、優(yōu)選小于約200°C、更優(yōu)選小于約15(TC的溫 度，并將石英反應(yīng)器頂蓋保持在約300-800°C、優(yōu)選約400-70(TC、更優(yōu)選 為500-600。C的溫度。進行清潔工藝的時間為約30秒-約10分鐘，優(yōu)選約l-5分鐘，更優(yōu)選 約2-4分鐘。室清潔氣體可以包含蝕刻劑、硅源和載氣。優(yōu)選地，室清潔 工藝中所用的蝕刻劑、硅源和載氣與前面制造步驟(例如，慢蝕刻工藝或 快蝕刻工藝)中所用的氣體相同。在室清潔工藝中，向處理室中提供的蝕 刻劑的速率可為約10 sccm-約100 slm，優(yōu)選約100 sccm-約5 slm。在一個實施例中，蝕刻劑的流率為約5 slm，優(yōu)選約10slm，更優(yōu)選約20 slm。在 另一個實施例中，蝕刻劑的流率為約50sccm，優(yōu)選約130 sccm，更優(yōu)選 約1000 sccm?？捎迷谇鍧崥怏w中的蝕刻劑包括氯、三氟化氯、四氯硅 烷、六氯二硅垸或其組合。在室清潔工藝中，向處理室中提供的硅源的速率通常為約10sccm-約 100 slm，優(yōu)選約100 sccm-約5 slm。在一個實施例中，硅源的流率為約5 slm，優(yōu)選約10slm，更優(yōu)選約20slm。在另一個實施例中，硅源的流率為 約50sccm，優(yōu)選約130sccm，更優(yōu)選約1000 sccm?？捎糜谖g刻的硅源包 括硅烷、鹵化硅烷、有機硅烷或其衍生物。硅烷包括硅烷(SiH4)和具有 經(jīng)驗式SixH(2x+2)的更高級硅烷，例如二硅烷(Si2H6)、三硅烷(Si3H8)和 四硅垸(Si4H1Q)以及其它。鹵化硅垸包括具有經(jīng)驗式X，ySi,H^+2-y)的化合 物，其中X，獨立地選自F、 Cl、 Br或I，例如六氯二硅烷(Si2Cl6)、四氯 硅烷(SiCU)、三氯硅烷(Cl3SiH) 、 二氯硅烷(Cl2SiH2)和氯硅烷 (ClSiH3)。有機硅烷包括具有經(jīng)驗式RySixH(2x+2—y)的化合物，其中R獨立 地選自甲基、乙基、丙基或丁基，例如甲基硅垸((CH3)SiH3) 、 二甲基硅 烷((CH3)2SiH2 )、乙基硅垸((CH3CH2)SiH3 )、甲基二硅烷 ((CH3)Si2H5 ) 、 二甲基二硅烷((CH3)2Si2H4 )和六甲基二硅烷 ((CH3)6Si2)。優(yōu)選的硅源可以包括硅垸、二氯硅烷或二硅烷。在室清潔工藝中，向處理室提供的載氣的流率可為約100 sccm-約100 slm。在一個實施例中，載氣的流率為約20 slm，優(yōu)選約50 slm，更優(yōu)選約 100 slm。在另一個實施例中，載氣的流率為約100 sccm，優(yōu)選約1 slm， 更優(yōu)選約10 slm。載氣可以包括氮、氫、合成氣體、氬、氦或其組合。在 一個優(yōu)選實施例中，室清潔氣體包含氯氣、硅烷和載氣(例如，氮)?？?用于本文所述的本發(fā)明的實施方式的室清潔工藝進一歩公開在共同轉(zhuǎn)讓的 美國專利No. 6042654中，通過引用將其整體結(jié)合于此。室清潔工藝可以 在處理完每個單獨的襯底之后或處理完多個襯底之后重復(fù)進行。在一個實 施例中，室清潔工藝在每處理25個襯底之后進行。在另一個實施例中， 室清潔工藝在每處理5個襯底之后進行。在另一個實施例中，室清潔工藝 在每處理100個襯底之后進行。盡管襯底在室清潔工藝中可以保留在處理
室中，但優(yōu)選將襯底移出，并且所述工藝對空處理室進行。這里描述的實施方式所提供的工藝可以用于金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)和雙極晶體管的制造工藝，例如Bipolar器件制造 (例如，基極、發(fā)射極、集電極和發(fā)射極觸點)、BiCMOS器件制造(例 如，基極、發(fā)射極、集電極和發(fā)射極觸點)和CMOS器件制造(例如，溝 道、源極/漏極、源極/漏極擴展、抬高的源極/漏極、襯底、應(yīng)變硅、絕緣 體上硅和觸點插塞)。其它實施方式提供的工藝可用于柵極制造工藝、基 極觸點制造工藝、集電極觸點制造工藝、發(fā)射極觸點制造工藝或抬高的源 極/漏極制造工藝。本發(fā)明的工藝可以在用于ALE、 CVD和ALD工藝的制造設(shè)備上進 行?？捎糜谌绫疚乃鑫g刻或沉積含硅膜的系統(tǒng)包括Epi Centur浐系統(tǒng)或 PolyGei^系統(tǒng)，兩者均可從美國加州Santa Clara的應(yīng)用材料公司獲得?？?用于如本文所述蝕刻和沉積的處理室進一步公開在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利 No. 6562720中，為了描述裝置的目的，通過引用將其整體結(jié)合于此。其 它可用裝置包括批處理爐和高溫爐。實施例在可從美國加州Santa Clara的應(yīng)用材料公司獲得的Epi Centura⑧系統(tǒng) 中，對300 mm的硅晶片進行以下理想實施例。實施例l:不含硅烷的對比預(yù)清潔工藝將襯底暴露于最后HF工藝，以形成氟化物末端表面。將襯底置于處 理室中，并加熱至約60(TC，同時將壓力保持在約20 Torr。將襯底暴露于 蝕刻氣體，該蝕刻氣體包含流率為約20 slm的N2和流率為約120 sccm的 Cl2。以約500 A/min的速率蝕刻表面。實施例2:含有硅烷的預(yù)清潔工藝將襯底暴露于最后HF工藝，以形成氟化物末端表面。將襯底置于處 理室中，并加熱至約60(TC，同時將壓力保持在約20 Torr。將襯底暴露于 蝕刻氣體，該蝕刻氣體包含流率為約20 slm的N2、流率為約20 sccm的 Cl2和流率為約50 sccm的SiH4。以約10 A/min的速率蝕刻表面。因此， 例如實施例2中的硅烷的硅源的添加使含硅層的蝕刻速率與實施例1中的 蝕刻速率相比降低了約50倍。實施例3:不含硅烷的對比平滑工藝將包含含硅層的襯底表面解理形成粗糙度為約5.5 nm RMS的表面。 將襯底置于處理室中，并加熱至約65(TC，同時將壓力保持在約20 Torr。 將襯底暴露于蝕刻氣體，該蝕刻氣體包含流率為約20 slm的N2和流率為 約20 sccm的Cl2。以約200 A/min的速率蝕刻表面。實施例4:含有硅烷的平滑工藝將包含含硅層的襯底表面解理形成粗糙度為約5.5 nm RMS的表面。 將襯底置于處理室中，并加熱至約65(TC，同時將壓力保持在約20 Toir。 將襯底暴露于蝕刻氣體，該蝕刻氣體包含流率為約20 slm的N2、流率為 約20 sccm的Cl2和流率為約50 sccm的SiH4。以約20 A/min的速率蝕刻 表面。表面粗糙度降至約0.1nmRMS。因此，例如實施例4中的硅垸的硅 源的添加使含硅層的蝕刻速率與實施例3中的蝕刻速率相比降低了約10 倍。實施例5:氯蝕刻工藝及其后的硅外延生長硅襯底包含一系列氮化硅里襯特征，這些里襯特征高度約90 nm、寬 度約100nm且相距約150 nm，裸露硅表面。將襯底置于處理室中，并加 熱至約60(TC，同時將壓力保持在約40 Torr。將襯底暴露于蝕刻氣體，該 蝕刻氣體包含流率為約20 slm的N2和流率為約80 sccm的Cl2。以約750 A/min的速率蝕刻表面。約30秒后，蝕刻了約35 nm的硅表面。氮化硅特 征對蝕刻工藝保持惰性。將壓力升至約200 Torr，并以約50 sccm的流率 向蝕刻氣體添加SiH4。將蝕刻速率降至約18 A/min以平滑剛剛蝕刻的硅表 面。約1分鐘后，通過將SiH4的流率升至約100 sccm并保持N2和Cl2的 流率不變，將光滑表面暴露于選擇性外延沉積工藝。以約25A/min的速率 將含硅材料沉積在硅表面上。實施例6:含有硅烷的快速氯蝕刻工藝硅襯底包含一系列氮化硅里襯特征，這些里襯特征高度約90 nm、寬 度約100nm且相距約150 nm，裸露硅表面。將襯底置于處理室中，并加 熱至約60(TC，同時將壓力保持在約40 Torr。將襯底暴露于蝕刻氣體，該 蝕刻氣體包含流率為約20 slm的N2、流率為約80 sccm的(312和流率為約 40 sccm的SiH4。以約400 A/min的速率蝕刻表面。實施例7:含有氯和硅烷的室清潔工藝在硅外延沉積工藝之后，將襯底從處理室移出。將處理室加熱至約80(TC，同時將壓力調(diào)節(jié)至約600 Torr。將處理室暴露于蝕刻氣體，該蝕刻 氣體包含流率為約20 slm的N2、流率為約2 slm的012和流率為約1 slm的 SiH4。室清潔工藝進行約2分鐘。雖然上述針對本發(fā)明的實施方式，但是在不脫離本發(fā)明的基本范圍的 前提下，可以設(shè)計本發(fā)明的其它和進一歩的實施方式，而且木發(fā)明的范圍 由權(quán)利要求確定。
權(quán)利要求
1.一種用于在襯底表面上形成含硅材料的方法，包括將包含具有污染物的硅材料的襯底定位在處理室中；在蝕刻工藝中，將所述襯底暴露于包含氯氣、硅源和載氣的蝕刻氣體；和去除所述污染物和預(yù)定厚度的所述硅材料，其中，所述硅材料以約2/min或更小的速率被去除。
2. 如權(quán)利要求1的方法，其中所述速率為約1 A/min或更小。
3. —種用于在襯底表面上形成含硅材料的方法，包括 將包含具有污染物的硅材料的襯底定位在處理室中； 在約500-700。C的溫度下加熱所述處理室；在蝕刻工藝中，將所述襯底暴露于包含氯氣和硅烷的蝕刻氣體；和 去除所述污染物和預(yù)定厚度的所述硅材料，其中，所述硅材料以約2-20 A/min的速率被去除。
4. 一種用于在襯底表面上形成含硅材料的方法，包括 將包含具有污染物的硅材料的襯底定位在處理室中； 在蝕刻工藝中，將所述襯底暴露于包含氯氣、硅源和載氣的蝕刻氣體；和去除所述污染物和預(yù)定厚度的所述硅材料。
5. 如權(quán)利要求4的方法，其中，在所述蝕刻工藝之后的室清潔工藝 中，將所述處理室暴露于包含氯氣和硅源的室清潔氣體。
6. 如權(quán)利要求4的方法，其中，所述硅材料以約2-20 A/min的速率被去除。
7. 如權(quán)利要求6的方法，其中，在約500-70(TC的溫度下加熱所述處理室。
8. 如權(quán)利要求7的方法，其中，所述載氣選自氮、氬、氦及其組合。
9. 如權(quán)利要求8的方法，其中，所述硅源選自硅垸、二硅烷、二氯硅 烷、四氯硅烷、六氯二硅烷、其衍生物及其組合。
10. 如權(quán)利要求9的方法，其中，所述載氣為氮，并且所述硅源為硅烷o
11. 如權(quán)利要求6的方法，其中，在所述去除步驟之后，在所述處理 室中進行外延沉積工藝。
12. 如權(quán)利要求11的方法，其中，所述污染物選自氧化物、氟化物、 氯化物、氮化物、有機殘余物、碳、其衍生物及其組合。
13. 如權(quán)利要求12的方法，其中，在定位在所述處理室中之前，將所 述襯底暴露于濕清潔工藝。
14. 如權(quán)利要求13的方法，其中，在所述濕清潔工藝之后和定位在所 述處理室中之前，將所述襯底暴露于環(huán)境條件約6-24小時的時間。
15. 如權(quán)利要求12的方法，其中，所述硅材料還包括在所述去除步驟 中被去除的粗糙表面。
16. —種用于平滑襯底表面上的含硅材料的方法，包括 將包含硅材料的襯底定位在處理室中，其中所述硅材料的第一表面粗糙度為約1 nmRMS或更大；將所述襯底暴露于包含蝕刻劑和硅源的蝕刻氣體；和 再分布材料以形成第二表面粗糙度小于約1 nmRMS的所述硅材料。
17. 如權(quán)利要求16的方法，其中，預(yù)定厚度的所述硅材料以約2-20 A/min的速率被去除。
18. 如權(quán)利要求16的方法，其中，在約500-700。C的溫度下加熱所述 處理室。
19. 如權(quán)利要求18的方法，其中，所述蝕刻氣體還包含選自氮、氬、 氦及其組合的載氣。
20. 如權(quán)利要求19的方法，其中，所述硅源選自硅烷、二硅烷、二氯 硅烷、四氯硅烷、六氯二硅烷、其衍生物及其組合。
21. 如權(quán)利要求20的方法，其中，所述蝕刻劑選自氯、三氟化氯、四 氯硅烷、其衍生物及其組合。
22. 如權(quán)利要求21的方法，其中，所述載氣為氮、所述硅源為硅烷并 且所述蝕刻劑為氯氣。
23. 如權(quán)利要求18的方法，其中，在所述去除步驟之后，在所述處理 室中進行外延沉積工藝。
24. 如權(quán)利要求23的方法，其中，所述硅材料還包括在所述去除步驟 中被去除的污染物，并且所述污染物選自氧化物、氟化物、氯化物、氮化 物、有機殘余物、碳、其衍生物及其組合。
25. 如權(quán)利要求23的方法，其中，在定位在所述處理室中之前，將所 述襯底暴露于濕清潔工藝。
26. 如權(quán)利要求25的方法，其中，在所述濕清潔工藝之后和定位在所 述處理室中之前，將所述襯底暴露于環(huán)境條件約6-24小時的時間。
27. —種用于在襯底表面上形成含硅材料的方法，包括 將包含硅材料的襯底定位在處理室中；在蝕刻工藝中，將所述襯底暴露于包含氯氣和硅源的蝕刻氣體； 在沉積工藝中，將所述襯底暴露于沉積氣體；和在室清潔工藝中，將所述處理室暴露于包含氯氣和硅源的室清潔氣
28. 如權(quán)利要求27的方法，其中，在開始所述室清潔工藝之前，將所 述襯底從所述處理室移出。
29. 如權(quán)利要求28的方法，其中，所述硅源選自硅烷、二硅烷、二氯 硅垸、二氯硅烷、三氯硅烷、六氯二硅烷、其衍生物及其組合。
30. 如權(quán)利要求29的方法，其中，所述室清潔氣體還包含選自氮、 氫、氬、氦、合成氣體及其組合的載氣。
31. 如權(quán)利要求30的方法，其中，所述硅源為硅烷，并且所述載氣為氮。
32. 如權(quán)利要求29的方法，其中，在所述室清潔工藝中，將所述處理 室加熱至約60(TC或更高的溫度。
33. 如權(quán)利要求32的方法，其中，所述溫度為約700-900°C，并且所 述處理室的壓力為約760 Torr或更小。
34. 如權(quán)利要求27的方法，其中，所述硅材料在蝕刻步驟前還包含污 染物或粗糙表面。
35. 如權(quán)利要求34的方法，其中，所述粗糙表面的粗糙度大于1 nm RMS。
36. 如權(quán)利要求35的方法，其中，所述粗糙表面在蝕刻工藝中被去 除，以形成粗糙度為約1 nmRMS或更小的光滑表面。
37. 如權(quán)利要求28的方法，其中，所述沉積氣體包含氯氣和硅源。
38. 如權(quán)利要求37的方法，其中，所述沉積工藝為外延沉積工藝。
39. 如權(quán)利要求28的方法，其中，所述蝕刻氣體、所述沉積氣體和所 述室清潔氣體包含硅烷。
40. 如權(quán)利要求28的方法，其中，所述蝕刻氣體、所述沉積氣體和所 述室清潔氣體包含硅烷和氯氣。
41. 一種用于在襯底表面上形成含硅材料的方法，包括 將包含硅材料的襯底定位在處理室中； 在沉積工藝中，將所述襯底暴露于沉積氣體；和在室清潔工藝中，將所述處理室暴露于包含氯氣和硅源的室清潔氣體。
42. 如權(quán)利要求41的方法，其中，在開始所述室清潔工藝之前，將所 述襯底從所述處理室移出。
43. 如權(quán)利要求42的方法，其中，所述硅源選自硅烷、二硅烷、二氯 硅烷、二氯硅烷、三氯硅烷、六氯二硅烷、其衍生物及其組合。
44. 如權(quán)利要求43的方法，其中，所述室清潔氣體還包含選自氮、 氫、氬、氦、合成氣體及其組合的載氣。
45. 如權(quán)利要求44的方法，其中，所述硅源為硅烷，并且所述載氣為
46. 如權(quán)利要求43的方法，其中，在所述室清潔工藝中，將所述處理 室加熱至約60(TC或更高的溫度。
47. 如權(quán)利要求46的方法，其中，所述溫度為約700-900°C，并且所 述處理室的壓力為約760 Torr或更小。
48. 如權(quán)利要求41的方法，還包括在所述沉積工藝之前，在蝕刻工 藝中，將所述硅材料暴露于包含蝕刻劑氣體和所述硅源的蝕刻氣體。
49. 如權(quán)利要求48的方法，其中，所述蝕刻劑氣體包含氯氣。
50. 如權(quán)利要求49的方法，其中，在所述蝕刻工藝之后，所述硅材料 包含粗糙度為約1 nmRMS或更小的光滑表面。
51. 如權(quán)利要求49的方法，其中，所述沉積工藝為外延沉積工藝。
52. 如權(quán)利要求49的方法，其中，所述蝕刻氣體、所述沉積氣體和所 述室清潔氣體包含硅烷。
53. —種用于在襯底表面上形成含硅材料的方法，包括 將包含硅材料的襯底定位在處理室中；在蝕刻工藝中，將所述硅材料暴露于包含氯氣和硅源的蝕刻氣體； 在外延沉積工藝中，將所述襯底暴露于包含所述硅源的沉積氣體； 將所述襯底從所述處理室移出；和在室清潔工藝中，將所述處理室暴露于包含蝕刻劑氣體和所述硅源的 室清潔氣體。
54. 如權(quán)利要求53的方法，其中，所述硅源選自硅烷、二硅垸、二氯 硅烷、二氯硅垸、三氯硅烷、六氯二硅垸、其衍生物及其組合。
55. 如權(quán)利要求54的方法，其中，所述室清潔氣體包含氯氣。
56. 如權(quán)利要求55的方法，其中，所述硅源為硅烷。
全文摘要
本發(fā)明的一種實施方式提供了一種處理含硅表面的方法，該方法包括通過慢蝕刻工藝(例如，約＜100/min)去除污染物和/或平滑襯底表面。將襯底暴露于包含蝕刻劑和硅源的蝕刻氣體。優(yōu)選地，蝕刻劑為氯氣，并將襯底加熱至小于約800℃的溫度。在另一種實施方式中，提供了一種快蝕刻工藝(例如，約＞100/min)，該工藝包括去除硅材料，同時在襯底表面的源極/漏極(S/D)區(qū)域內(nèi)形成凹槽。在另一種實施方式中，提供了一種清潔處理室的方法，該方法包括將處理室內(nèi)表面暴露于包含蝕刻劑和硅源的室清潔氣體。該室清潔工藝限制了對處理室內(nèi)部的石英和金屬表面的蝕刻。
文檔編號B08B6/00GK101155648SQ200680010817
公開日2008年4月2日 申請日期2006年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月31日
發(fā)明者阿卡第·V·薩沐羅夫, 阿里·佐扎伊 申請人:應(yīng)用材料公司