TW200818274A - Methods of forming carbon-containing silicon epitaxial layers - Google Patents

Description

200818274 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 …本發明係關於半導體元件之製程，更具體地，係關於 形成含碳磊晶矽層的方法。 【先前技術】

現著小型電晶體的生產，超淺源/汲極接面的製造變得 更具挑戰性。一般而言，次100奈米（sub-100 nm)的互補 隹金屬氧化物半導體（Complementary Metal-Oxide Semie〇ndUetor ; CM〇s)元件，所要求的接面深度需小於 3Onm。含；ε夕材料（例如矽、矽鍺或碳化矽）之磊晶層，常利 用 ^ 擇性的蠢晶沉積（selective epitaxial deposition)，形成 於接面中。一般而言，選擇性磊晶沉積能夠讓磊晶長在矽 溝（silicon moats)上，而非長在介電區上。選擇性磊晶可用 於半導體元件，例如提高源/汲極、源/汲極延展、接觸插 塞或雙極性元件的基層沉積。 舉例而言，選擇性蠢晶製 一般而言，選擇性磊晶製程牽涉到沉積反應與蝕刻反 應。沉積反應與蝕刻反應係同時發生，但對於磊晶層與多 曰曰質層則具有不同的反應速率。於沉積的過程中，磊晶層 係形成於一單晶矽層表面’而多晶質層則沉積於至少第二 層上’例如多晶質層及/或非晶質層。然而，所沉積的多晶 質層其餘刻速率通常較磊晶層快。因此，藉由改變蝕刻氣 體的濃度’淨選擇製程的結果為磊晶材料的沉積，同時限 制了或並無多晶質材料的沉積。 5 200818274 程θ在單矽表面上形成含矽材料之磊晶層而於間隙壁 上無任何沉積。 在形成提两源/沒極與源/汲極延展之特徵時，例如在 形成含石夕之金氧半場效電晶體 (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor ， MOSFET) το件時’含矽材料之選擇性磊晶沉積技術具有相 當助益。源/沒極延展的製造方式，係先蝕刻矽表面以製造 出後壁式的源/¾極，再利用選擇性成長的磊晶層，例如矽 錯材料’填入#刻後的表面。選擇性磊晶能以内摻雜 (in-situ doping)近乎完全的摻雜活化（d〇pant activation)， 進而省略後續的回火製程。因此，可藉由矽蝕刻與選擇性 磊晶準確地定義出接面深度。另一方面，超淺源/汲極無可 避免地會導致串聯電阻的增加。此外，在形成石夕化物過程 中的接面消耗（junction consumption)，會進一步地提高串 聯電阻。為了彌補接面消耗，於接面上磊晶地且選擇性地 成長提高的源/>及極。一般而言，提高的源/没極層為未摻 雜矽。 然而，現有選擇性磊晶製程具有某些缺點。為了在現 今的磊晶製程中維持選擇性，因此前驅物的化學濃度以及 反應溫度必須在沉積過程中全程控管與調整。若未提供足 夠的矽前驅物，蝕刻反應則會居於主要，並延滯整個製程。 此外，亦可能產生對基材有害的過度蝕刻。若未提供足夠 的蝕刻前驅物，沉積反應則會居於主要，降低在基材表面 形成單晶矽與多晶質材料的選擇性。另外，現今選擇性磊 6 200818274 晶製程需以高反應溫度進行’例如8 0 〇 °C、 但由於熱預算（thermal budget)的考量，且 有難以控制的氮化反應，在製成過程中， 不利的。另外，部份磊晶膜及/或製程在形 陷的傾向，例如於膜中產生坑洞或表面粗: 因此，仍待開發需一種可選擇性且磊 化合物的製程。此外，在快速沉積速率且 例如約8001或更低時，此製程需能與各 含矽化合物。最後，此製程應產生低缺陷丨 如較少的坑洞、斷層、粗糙、點缺陷等）。 【發明内容】 於本發明之第一態樣中，提供一種於 層堆疊之方法。此方法包含：（1)選擇該磊 的碳濃度；（2)於該基材上形成一含碳矽層 的該標的碳濃度，選擇該含碳矽層所具 度、一厚度以及一沉積時間之至少一者 前，在該含碳矽層上形成一非含碳矽層。 於本發明之第二態樣中，提供一種形 方法。此方法包含：（1)選擇該磊晶層堆 度；（2)藉由交替沉積含碳矽層與非含碳石夕 層堆疊。依據該含碳石夕層之一總厚度、一 一沉積時間之至少一者，達到該標的碳濃 於本發明之第三樣態中，提供一種用 100〇C或更高。 於基材表面可能 此高溫反應乃是 態上則有產生缺 晶沉積矽與含矽 製程溫度維持於 種元素濃度形成 6膜或膜堆疊（例 基材上形成磊晶 晶層堆疊之一標 ’並依據所選擇 有的一初始碳濃 :以及（3 )於钱刻 成磊晶層堆疊之 疊之一標的碳濃 層，形成該磊晶 初始碳濃度以及 度。 以控制形成於基 7 200818274 材上之磊晶層堆疊中的碳濃度之方法。此方法包含：（1) 決定該磊晶層堆疊之所需的礙濃度；（2)形成該蠢晶層堆 疊，藉由（a)於該基材上形成一含礙蠢晶層；以及（b)於該含 碳磊晶層上形成一非含碳覆蓋層。依據該蟲晶層堆疊之該 所需的碳濃度，選擇該含碳磊晶層之一厚度。亦提供多種 其他態樣。 依據下述之實施方式、申請專利範圍與所附圖示，可 使本發明其他特徵與態樣更為清楚。 【實施方式】 在以介電質膜圖案化的矽基材上，選擇性磊晶成長的 過程僅於暴露的矽表面上形成（例如而非於介電質表面） 單晶半導體。選擇性磊晶成長的過程可包含同時進行的飯 刻-沉積製程，亦或氣體交替供應製程。在同時進行的蝕刻 -沉積製程中，蝕刻劑與沉積物兩者乃同時流動。據此，在 形成磊晶層的過程中，沉積與蝕刻為同時發生。 相反地’於附上的美國專利申請案中（申請案號 11/0 01，774，申請日2004年12月1日，代理人案號9618)， 貝J描iL 了以氣體父替供應（alternating gas supply，agS)於 基材上形成磊晶層的製程。在AGS製程中，則是先於基材 上進行m積製矛呈’然後在&基材i進行餘刻冑程。此 種磊晶沉積製程續以蝕刻製程的循環則不斷重i，直至形 成所需的磊晶層厚度為止。 沉積過程可包含將基材表面暴露在含有至少一珍源與 8 200818274 載 流 氣體之沉積 氣體中。沉積氣體亦可包含鍺源及/ 或 碳 源 9 抑或是摻雜 源。常見的摻雜物可包含砷、硼、 ‘ 4 1 > 録 鎵 紹以及其他 元素。 在沉積過程 中’當多晶質層形成於第二層表 面 上 時 例 如 非晶質及/或多晶質表面，磊晶層係形成於基 材 的 單 晶 質 表 面。接著， 將基材暴露在蝕刻氣體中。此蝕 刻 氣 體 包 含 载流氣體與 一 #刻劑。蝕刻氣體移除在沉積 過 程 中 沉 積 的 含矽材料。 在餘刻過程中，多晶質層的移除 速 率 則 快 過 晶層。因此 ’沉積與蝕刻製程的淨結果會造 成 在 單 晶 質 表 面上形成磊 晶成長含矽材料，而在第二表面 上 的 多 晶 質 含矽材料，若 有成長的話則可降到最低。、用來 沉 積 含 矽 材 料 之示例包含石夕、石夕鍺（silicon germanium) 碳 化 矽 (silicon carbon) 、石夕鍺碳（silicon germanium carbon)、 其 各 式 摻 雜物與類似 者。 習知之碳磊 晶膜的形成過程乃利用氫氣、氯 化 氫 與 矽 源’例如二氣石夕烧（d i c h 1 〇 r 〇 s i 1 a n e)，在基材溫度高於約7 0 0 °C下反應（例如解離氣化氫及/或矽源）。為了降低磊晶膜的 形成溫度’可採用氣氣取代氣化氫（氣化氫），這是由於氯 氣在較低温度下（例如約600°C或以下）可更有效地解離。 由於氫氣與氯氣不相容，因此可採用除了氫氣以外的载流 氣體以與氯氣一同使用，例如氮氣。同樣地，亦可使用具 有較低解離溫度的矽源（例如矽烷（silane，SiH4)、二矽乙 燒（disilane，Si2H6)等）。 使用氯氣作為矽磊晶膜形成過程的蝕刻氣體，可能會 9 200818274 特造氯 何，用 任面使 於表， 限膜時 受晶碳 望磊有 希碎含 不害膜 管侵晶 儘地磊 。 烈矽 態激當 形會現 面為發 表認已。 膜被且題 晶氣 。問 磊氯者的 碎但似定 的，類特 差論或成 較理洞造 致的坑會 導定成氣 本發明係提供一種在矽磊晶膜形成過程中，使用氣氣 作為蝕刻氣體之方法，以改善磊晶膜表面形態。舉例而言， 本發明可與美國專利申請號1 1/00 1,774(申請曰2004年12 月1日，代理人案號96 1 8)中，所述的氣體交替供應製程 一併使用。 於部份實施例中’在一蝕刻相中，在暴露於氯氣之前， 可先將含碳石夕蠢晶膜埋覆（encapsulated)。舉例而言，可藉 由不以碳源所形成的矽磊晶膜（即，不含碳矽磊晶膜），來 埋覆含碳矽磊晶膜。 依據一實施例所示，於下文中將描述本發明之含碳矽 磊晶層堆疊的形成以及所採用的AGS製程，請一併參照第 1 A -1 D圖。參照第1A圖，其緣示基材1 〇 〇的剖面圖，其 中一種磊晶層1 02(例如，矽磊晶層）係形成於基材100上。 於部份實施例中，可將種磊晶層1 02移除。 為了形成種蠢晶層102，可將基材1〇〇置於一處理室 中，並加熱基材及/或製程溫度。雖然亦可使用其他磊晶膜 處理室及/或系統，但示例中的磊晶膜處理室可由位於加州

Santa Clara 的 Applied Materials，Inc·所提供的 Epi Centura® system 與 Poly Gen® system 獲得。於至少一實施 例中，可採用低於約700°C的基材及/或製程溫度，以改善 10 200818274 處理室内所形成的矽磊晶層中的碳含量。於一特定實施例 中，可使用介於約550-650 °C間的基材及/或製程溫度範 圍，然而，於另一實施例中，可使用低於約600°c的基材 及/或製程溫度。亦可使用其他基材及/或製程溫度，包含 尚於700C的基材及/或製程溫度。

在取得所需基材及/或製程溫度後，基材1〇〇則暴露在 至少一矽源（無碳源）下，以便形成種磊晶層i 〇2。舉例而 言，基材1 00可暴露於矽源（例如矽烷或二矽乙烷）以及載 流氣體(例如氮氣)下。亦可使用一摻雜源，例如磷或硼、 鍺源或其類似者（其他任何合適的源及/或氣體亦同）。在磊 晶膜形成的過程中，磊晶層1〇2可形成在基材1〇〇之任一 單曰曰質表面上’而多晶質層可形成在基材ι〇〇上的任一多 晶質層及/或非晶質層上（如前述）^ 舉例而言，可藉由流 源（或）速約 1 0-40sccm 入石夕烧流速約5 0 - 1 5 0 s c c m的梦 的二矽乙烷）形成種磊晶層102 , 以及流速約20-25 slm的 大或較小流速的矽源及/ 氫0 氮氣載流氣體（儘管可使用其他較 或載流氣體）。可依所需流入氯化 於至少一實施例中，雖 層102所具有的厚度可約為 可約為1秒至1 〇 〇秒，而於^ 用5秒。 然亦可採用其他厚度，種磊晶 2-100A。舉例而言，沉積時間 另一或更多實施例中，則約採 在形成種磊 100暴露在至少 日曰層102之後（若有採用的話），則將基材 石夕源以及一碳源中，以於基材1 0 0的種 200818274 磊晶層102上方形成一含碳矽磊晶層1〇4(第^圖卜舉例 而言，基材100可暴露於矽源（例如矽烷或二矽乙烷），一 碳源（例如曱烷），以及一載流氣體（例如氮氣）下。亦可使 用一摻雜源，例如磷或硼、鍺源或其類似者（其他任何合適 的源及/或氣體亦同）。在磊晶膜形成的過程中，可在基材 100之任一單晶質表面上形成含碳磊晶層，而在基材1〇〇 上的任一多曰曰貝層及/或非晶質層上（如前述）可形成多晶 質層。 於至少一實施例中，甲烷流速約1-5 scem的碳源可與 矽烷流速約50- 1 50 sccm的矽源（或流速約1〇_4〇sccm的 二矽乙烷），以及流速約20-25 slm的氮氣载流氣體一併使 用（儘管可使用其他較大或較小流速的矽源及/或载流氣 體）。可依所需流入氯化氫。 於至少一實施例中，雖然亦可採用其他厚度，含碳磊 晶層104所具有的厚度約為2A]〇〇a。例如，沉積時間可 約為1秒至50秒，而於另一或更多實施例中，則約採用· 1 0秒。 在形成含碳蠢晶層1 04之後，則將基材1 〇〇暴露在至 石夕源中（而無碳源），以於基材1 〇 〇上的含碳矽磊晶層 104上方形成一第二矽磊晶層1〇6(如第1(：圖中所示之覆蓋 層）^舉例而言，基材1 〇〇可暴露於矽源（例如矽烷或二矽 乙燒）’以及一載流氣體（例如氮氣）中。亦可使用一摻雜 源，例如磷或硼、鍺源或其類似者（其他任何合適的源及/ 或氣體亦同）。含碳矽磊晶層丨〇4上所覆蓋的第二石夕遙晶廣 12 200818274 106，可減少氯氣與含碳矽磊晶層1 〇4中的碳（及/或氫氣） 間的作用。可依所需如前述流入氯化氫。 舉例而言，第二矽磊晶層1 06可藉由流入矽烷流速約 50-150 seem的碎源形成（或流速約10-40 seem的二梦乙 院），以及流速約2 0 - 2 5 s 1 m的氮氣載流氣體（儘管可使用其 - 他較大或較小流速的矽源及/或載流氣體）。可依所需流入 氣化氫。 r、 於至少一實施例中，雖然亦可使用其他厚度，第二矽 \ 蟲晶層106所具有的厚度可約為2-1 00A。舉例而言，沉積 時間可約為1秒至1 〇 〇秒，而於另一或更多實施例中，則 約採用5秒。 據此，可形成磊晶層堆疊1 08，其中含碳磊晶層1 〇4 係包覆於非含碳磊晶層1 02、1 06之間（例如不以碳原形成 的遙晶層）。 在形成第二矽磊晶層106之後，基材1〇〇則暴露在氯 氣及/或另一蝕刻劑中，以蝕刻至少第二矽磊晶層丨〇6及/ 、/ 或其他任何形成在基材1 0 0上的膜（例如在多晶質上所形 成的多晶矽’及/或基材丨〇 〇上非晶質層，及/或在含碳矽 蠢晶層1 04上所形成的單晶矽）。舉例而言，於至少一實施 例中’基材100係暴露於流速約3〇-5〇 seem的氣氣，以及 • 流速約20 slm的氮氣載流氣體中（雖然可使用其他較大或 較小流速的氯氣及/或載流氣體）。可依所需流入氯化氫。 於餘刻後’可清潔所使用的處理室（例如以氮氣及/或 另一惰性氣體清潔約2 〇秒，或其他合適的時間長），以從 13 200818274 室中移除氯氣及/或其他多餘的物質/副產物。 覆蓋蠢晶層106及/或種蠢晶層1〇2可防止餘刻劑與含 碳蠢晶層104中的碳發生反應。據此，由於蝕刻時位於^ 方的含碳層並不會暴露在氣氣中，因此可採用氯氣作為麵 刻劑。據此，含碳磊晶層104可具有平坦表面形態，而非 • 坑洞表面形態。 . 可持續重複沉積與敍刻之過程，直至達到所需總蟲晶 層堆疊厚度，如第1D圖所示。舉例而言，可重複非含碳 矽層沉積/含碳矽層沉積/非含碳矽層沉積/蝕刻之次序約 80次，以使總磊晶層堆疊厚度達到約600A。於其他實施 例中’可省略下方種蟲晶層沉積之步驟，因此所重複的形 成·人序為含碳石夕層沉積/非含碳矽層沉積/蝕刻，以達到所 需的總磊晶層堆疊厚度。 儘管上述實施例舉出了特定的實施方法，一般而言， 磊晶層堆疊（具有含碳磊晶層與非含碳磊晶層）之厚度範圍 約為10入到約2000A’較佳約從100A到約為1 500A，更 G 佳地從約300入到約1000A。於特定—實施例中，可採用 約6〇〇a的層堆疊厚度。

藉由控制（1)埋覆之含碳磊Si p L • .. 3反猫日日層相對於非含碳磊晶材 料的膜厚度；及（2)含碳磊晶層中的#、曲# ^ 尽r的妷濃度，可控制及/或 • 決定最後磊晶層堆疊中的平均碳濃择 ^ ^ 、 j厌，辰度。舉例而言，於部份 實施例中，儘管只在含碳i晶層形成的步驟中進行碳沉 :’含碳磊晶層中的碳會快速且均句地沿著堆疊層(例如種 磊晶層、含碳層、覆蓋層）的深度擴散。 14 200818274 第2圖中的圖示200繪示了依據本發明所形成堆疊層 (例如第1 C圖所示），沿著非含碳種磊晶層、含碳晶層與非 含破覆蓋磊晶層的碳濃度。如第2圖所示，由線條202所 標示的碳濃度’係沿著堆疊層的深度均勻分布（其中X軸 代表堆疊層的深度，Υ代表沿堆疊層的礙分布）。依據本發 明之部份實施例’可藉由控制含碳層及/或種蟲晶層及/或 覆蓋層的相對厚度，亦或控制含碳層中的初使碳濃度，進 而控制堆疊層中碳濃度。 Γ' · 、 於部份實施例中，可從含碳磊晶層相對於非含碳磊晶 層的厚度’估計最後的碳濃度。舉例而言’第3圖中的圖 示300係繪示了當種磊晶層與覆蓋磊晶層之沉積時間為固 定時（例如第1 C圖所示），依據不同含碳磊晶層的沉積時 間，所獲得的取代碳濃度（substitutioanl carbon，SC)。如 第3圖中的線條302所示，層堆疊中的碳濃度係正比於含 碳磊晶層的沉積時間。因此，依據本發明之部份實施例， 藉由控制含碳累積層的沉積時間，可進而控制在種磊晶層/ (/? 含破層/覆蓋層堆豐中，或者是夾置於中間的碳濃度。 在一個或多個實施例中，磊晶層中的標的碳濃度其範 圍可由約200 ppm到5原子百分率（at〇mie percent，at%)， " 較佳由約〇·5 at%到2 at°/〇，例如約1.5at%。亦可使用其他 • 標的濃度。於部份貫施例中，磊晶層中（例如第1A-1D圖 中的層104)的碳濃度可呈漸層變化。 含碳矽層中所含的碳，一般都位於緊接在含矽層沉積 之後的晶格裂縫令。初始碳濃度，或說，含碳層中所沉積 15 200818274 (as·deposited)的碳含量可約為i〇 at%或更少，較佳少於約 5 at%，更佳約〇·5 at%-約3 at%，例如2 at%。若裂縫碳並 未全部進入晶格的取代位置的話，利用回火（如下述）或是 在（後續）製程步驟中的自然擴散，可使磊晶層可包含至少 一部份碳。無論是位在堆疊中的裂縫或所取代的碳，磊晶 層堆疊中的總碳濃度包含所有的碳。高解析X光繞射（High resolution X-ray diffraction，XRD)可用來決定取代碳的濃 度與厚度。二次離子質譜儀（Secondary Ion Mass Spectroscopy，SIMS)可用來測定磊晶堆疊中的總碳濃度 (所取代的與裂縫中的）。取代碳濃度可等於或小於總碳濃 度。合適的回火過程可包含尖峰回火（spike anneal)，例如 决速熱處理系統（Rapid thermal process system，RTP)，雷 射回火（laser annealing)或以大氣氣體（例如氧氣、氮氣、 氫氣、氬氣，氦氣或上述之任意組合）進行熱回火處理。於 部份實施例中，回火過程在溫度約8 0 0 eC -1 2 0 0 eC下進行， 較佳約1 050°C-約1100°C。可在非含碳覆蓋層106沉積後， 或在其他各製程步驟後（例如在整個膜堆疊沉積之後），進 行此回火過程。 第4圖之流程圖係繪示用以形成具有標的碳濃度之磊 晶層堆疊的示範方法4 〇 〇。請參照第4圖，在步驟4 01中， 將基材放入處理室中，並以低於或約為8 0 0 °C之溫度加 熱。於部份實施例中，在磊晶膜的形成過程中可採用較低 溫度範圍，例如低於750°C、低於70〇t或低於650。<：。 •於步驟402中，含碳磊晶層則形成於基材之上。可依 16 200818274 擇含碳蟲晶層的初始碳濃 在步驟403中，在含碳蠢 於部份實施例中，非含碳 下方的含碳層免於後續钱 據遙晶層堆疊的標的碳濃度，選 度、厚度及/或沉積時間。接著， 晶層上則形成一非含碳磊晶層。 蟲晶層具有足夠的厚度，以保 刻。 、 於步驟404中，利用紅 Λ χ彳劑（例如氯化氫及/或氣氣）對 基材進行蝕刻。如所述， 多曰 έ石反磊晶層可保護下方的含碳

磊日日層，免於被蝕刻氣體 」。在蝕刻步驟後，亦可採取 一 Μ潔步驟（未繪示），以移 Α仙夕& 除處理室中任何蝕刻氣體及/或 其他多餘的氣體。 :步驟405中則疋判斷是否達到所需的磊晶層堆疊 若達到的話，則步驟4。6為結束製…則，製程 則再返回到：驟4。2,以於基材上沉積額外的蟲晶材料。 'Λ施例中製程循環可包含（1)非含碳梦（Si)層 =驟；（2)含切（Si:C)層沉積步驟⑼非含❹⑽ =積步驟，刻步驟；以及(5)清潔步驟。可重複數 \製程循環以達到她盈曰 田 〜 日日層堆豐厚度。於一特定實施例 ' 重被約8 〇次的製鞋抵„ ^ B ^ H私循裱，可獲得磊晶材料約000A的 蟲日日層堆疊。於士卜無包 ,^ 此κ施例中，每次Si或Si : C的沉積可產 生約5-30A的盈曰 曰0才’斗，而其中一部份則被後續的蝕刻步 ::刻(例如約15_25A)。在重複約8〇次後，剩下的蟲晶 材：(例如在石夕溝上)則約為_入(而在基材的介電區上則 少量或沒有沉積）。於另— ；、乃 貫施例中，可採用約30-100奈 米的磊晶層堆疊厚度範圍。 17 200818274 於部份實施例中，磊晶層堆疊及/或所沉積的含碳矽層 (as-deposited Si · C layer)中的取代碳濃度範圍約為 0.5-2.0 at%。當Si : c層夾在矽（si)層中間時，整體堆疊 碳濃度則視S1層厚度與s i : c層厚度相較降低。依據製程 過程，取代碳濃度可等於或小於總碳濃度。 - 示例的氣體流速範圍包含就二氯石夕烧、石夕烧、二石夕乙 • 烷或其他高級矽烷（high order silane)之矽源而言，流速約 5-500 sccm ’ 就單-曱基矽曱烧（mono Methylsilane)的破源 而言，流速約1-30 sccm，就氫氣或氮氣的载流氣體而言， 流速約3-30 slm。於蝕刻過程中，示例之氯化氫流速约為 20-1000 seem，而氯氣流速約為10-500 seem ° 於一特定之實施例中，在每一蝕刻製程步驟中（除了清 潔步驟外），可以約相同的流速（例如以約3 0 0 s c c m流速或 另一合適的流速）流入氣化氫，而僅於蝕刻步驟中流入氯氣 (例如以約3 0 s c c m流速或另一合適的流速）。可在每一沉 積步驟中，流入二石夕乙烧（例如以約7 seem流速或另一合 U 適的流速），可於si: C沉積步驟中流入甲基矽曱烷（例如 以約2 · 2 s c c m流速或另一合適的流速）。於每一製程循環 步驟中，可以約20 slm流速或另一合適的流速流入氮氣載 ’ 流氣體，並於每一清潔步驟中，增加至約30 slm或另一合 • 適的流速。於部份實施例中，在第一矽沉積步驟中（例如沉 積約4秒），沉積約5 A的矽，在S i : C矽沉積步驟中（例如 沉積約7秒），沉積約9A的Si: C，在第二矽沉積步驟中（例 如沉積約1 0秒）’沉積約1 3 A的石夕，而在钱刻步驟中（例如 18 200818274 蝕刻約1 3秒），移除約1 9人的磊晶材料 潔時間（例如約1 0秒）。在沉積與清潔過 600°C而處理室壓力約10 Torr，而在蝕 13 Torr。如所述，亦可採用其他製程條 雖然本發明已以實施例揭露如上， 發明。任何熟習此技藝者，在不脫離本 内，當可對上述裝置與方法作各種之更 管本發明已以示範實施例揭示，當應知 本發明之範圍與精神，如下述之申請專 【圖式簡單說明】 第1 A-1 D圖係繪示依照本發明一實 晶層堆疊過程中基材之剖面圖。 第2圖係繪示依照本發明一實施例 晶層、含碳晶層與非含碳覆蓋蟲晶層之 之曲線圖。 第3圖係繪示依照本發明一實施例 層與覆蓋磊晶層之沉積時間為固定時， 層的沉積時間，所獲得的取代碳g carbon，SC)曲線圖。 第4圖係繪示依照本發明一實施例 碳濃度之磊晶層堆疊之方法流程圖。 。可採用合適的清 程中，製程溫度約 刻過程中，壓力約 件。 但其非用以限定本 發明之精神和範圍 動與潤飾。因此儘 其他實施例亦落入 利範圍所界定者。 施例中，於形成磊 中，沿非含碳種磊 堆疊層，其碳濃度 中，一種當種磊晶 依據不同含破蠢晶 L 度(substitutioanl 中，形成具有標的 19 200818274 【主 要 元 件 符 號 說明】 100 基 材 400 方 法 102 種 晶 層 401 步 驟 104 含 碳 矽 晶 層 402 步 驟 106 第 二 矽 晶 層 403 步 驟 108 磊 晶 層 堆 疊 404 步 驟 200 圖 示 405 步 驟 202 線 條 406 步 驟 300 圖 示 302 線 條 20

Claims (1)

1. 200818274 十、申請專利範圍： 1. 一種於基材上形成磊晶層堆疊之方法，其至少包含： 選擇該磊晶層堆疊之一標的碳濃度； 於該基材上形成一含碳矽層，並依據所選擇的該標的 碳濃度，選擇該含碳矽層所具有的一初始碳濃度、一厚度 以及一沉積時間之至少一者；以及 於餘刻前，在該含碳秒層上形成一非含碳碎層。 2. 如申請專利範圍第1項所述方法，其中該標的碳濃度係 介於約200 ppm與5 at%之間。 3 ·如申請專利範圍第1項所述方法，其中該初始碳濃度係 介於約0.5 at%至10 at%之間。 4.如申請專利範圍第1項所述方法，更包含於該含碳矽層 與該基材之間，形成一非含碳磊晶層。 5 ·如申請專利範圍第1項所述方法，其中該磊晶層堆疊具 有一厚度介於約10A至2000A之間。 6.如申請專利範圍第1項所述方法，其中該初始碳濃度係 大於或等於該標的碳濃度。 21 200818274 7·如申請專利範圍第1項所述方法，更包含在該含碳矽層 上形成該非含碳矽層後，蝕刻該磊晶層堆疊。 8.如申請專利範圍第7項所述方法，其中蝕刻該磊晶層堆 疊包含以含有氯氣之一蝕刻氣體蝕刻該磊晶層堆疊。 ， 9.如申請專利範圍第7項所述方法，其中該非含碳矽層具 / 有一厚度，以避免該蝕刻氣體與該含碳矽層之間發生一 反應。 10.如申請專利範圍第1項所述方法，其中形成該含碳矽層 與該非含碳梦層中之至少一者，係在低於或約7 0 0 °C之 溫度下進行。 11 · 一種形成磊晶層堆疊之方法，其至少包含： I 選擇該磊晶層堆疊之一標的碳濃度；以及 以交替沉積含碳矽層與非含碳矽層，形成該磊晶層堆 疊； ‘ 其中依據該含碳矽層之一總厚度、一初始碳濃度以及 • 一沉積時間中之至少一者，達到該標的碳濃度。 12.如申請專利範圍第11項所述方法，其中該標的碳濃度 介於約200 ppm與5 at%之間。 22 200818274 1 3 ·如申請專利範圍第1 1項所述方法，其中每一含碳矽層 之該初始碳濃度係介於約0.5 at%至10 at%之間。 14.如申請專利範圍第11項所述方法，更包含於一第一含 碳梦層與該基材之間，形成一非含破蟲晶層。 1 5 ·如申請專利範圍第1 1項所述方法，其中該蠢晶層堆疊 之厚度介於約10A至2000A之間。 1 6. —種用以控制形成於一基材上之一磊晶層堆疊中的碳 濃度之方法，其至少包含： 決定該磊晶層堆疊之一所需碳濃度；以及 形成該磊晶層堆疊，藉由： 於該基材上形成一含礙蠢晶層；以及 於該含碳遙晶層上形成一非含碳覆蓋層； 其中依據該磊晶層堆疊之該所需的碳濃度，選擇該含 碳磊晶層之一厚度。 1 7.如申請專利範圍第1 6項所述方法，更包含於該含碳磊 晶層與該基材之間，形成一種蠢晶層。 1 8.如申請專利範圍第1 6項所述方法，其中該標的碳濃度 23 200818274 介於約2 0 0 p p m與5 a t %之間。 1 9.如申請專利範圍第1 6項所述方法，其中該含碳磊晶層 之厚度介於約2 A至1 Ο Ο A之間。 20.如申請專利範圍第1 6項所述方法，更包含以氯氣蝕刻 該磊晶層堆疊。 2 1.如申請專利範圍第1 6項所述方法，更包含形成該磊晶 層堆疊之額外的交替含碳層與非含碳層。 24