DE60223662T2

DE60223662T2 - Abscheidungsverfahren auf mischsubstraten mittels trisilan

Info

Publication number: DE60223662T2
Application number: DE60223662T
Authority: DE
Inventors: Michael A. Phoenix Todd
Original assignee: ASM America Inc
Current assignee: ASM America Inc
Priority date: 2001-02-12
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2022-02-13
Also published as: US6900115B2; WO2002065516A2; US7585752B2; JP2005503000A; US7273799B2; US20030068851A1; AU2002306436A1; JP2011228724A; EP1421607A2; US20020197831A1; WO2002065516A3; US20070102790A1; KR100934169B1; US20020173113A1; US20030068869A1; JP2004523903A; US20080073645A1; US6716713B2; WO2002064853A3; KR101050377B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Diese Anmeldung betrifft allgemein die Abscheidung von siliciumhaltigen Materialien und genauer gesagt die chemische Dampfabscheidung von siliciumhaltigen Filmen über gemischten Substraten.
Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Es werden eine Reihe von Verfahren in der Industrie zur Halbleiterherstellung verwendet, um Materialien auf Oberflächen abzuscheiden. Zum Beispiel ist eines der am häufigsten verwendeten Verfahren die chemische Dampfabscheidung („CDA"), bei der Atome oder Moleküle, die in einem Dampf enthalten sind, sich auf einer Oberfläche abscheiden und aufbauen, um einen Film zu bilden. Von der Abscheidung von siliciumhaltigen („Si-haltigen") Materialien unter Verwendung konventioneller Siliciumquellen und Abscheidungsverfahren wird angenommen, dass sie in mehreren einzelnen Stadien stattfindet, siehe Peter Van Zant, „Microchip Fabrication", 4. Ausgabe, McGraw Hill, New York, (2000), S. 364–365. Die Keimbildung, das erste Stadium, ist sehr wichtig und wird stark von der Natur und Qualität der Substratoberfläche beeinflusst. Eine Keimbildung kommt zustande, wenn sich die ersten paar Atome oder Moleküle auf der Oberfläche abscheiden und Keime bilden. Während des zweiten Stadiums bilden die isolierten Keime kleine Inseln, die zu größeren Inseln anwachsen. In dem dritten Stadium beginnen die wachsenden Inseln zu einem kontinuierlichen Film zu koaleszieren. An diesem Punkt hat der Film typischerweise eine Dicke von einigen wenigen Hundert Angström und ist als ein „Übergangs"-film bekannt. Er hat im Allgemeinen chemische und physikalische Eigenschaften, die sich von dem dickeren Massefilm unterscheiden, der zu wachsen beginnt, nachdem der Übergangsfilm gebildet wurde.
Abscheidungsprozesse werden üblicherweise so konstruiert, um einen bestimmten Typ von Filmmorphologie in der Masse herzustellen, z. B. epitaktisch, polykristallin oder amorph. Wenn konventionelle Siliciumquellen und Abscheidungsprozesse verwendet werden, ist die Keimbildung sehr wichtig und hängt kritisch von der Qualität des Substrats ab. Zum Beispiel wird der Versuch, einen Film als Einkristall auf einem Wafer mit Inseln aus nicht entferntem Oxid wachsen zu lassen, in Regionen aus Polysilicium in der Filmmasse resultieren. Wegen dieser Keimbildungsprobleme ist die Abscheidung von siliciumhaltigen Materialien als dünner Film mit ähnlichen physikalischen Eigenschaften auf Substraten mit zwei oder mehreren Arten von Oberflächen unter Verwendung konventioneller Siliciumquellen und Abscheidungsverfahren problematisch.
Zum Beispiel sind Siliciumtetrachlorid (SiCl₄), Silan (SiH₄) und Dichlorsilan (SiH₂Cl₂) die am häufigsten verwendeten Siliciumquellen zur Abscheidung von Si-haltigen Filmen in der Industrie zur Halbleiterherstellung, siehe Peter Van Zant, „Mikrochip Fabrication", 4. Ausgabe, McGraw Hill, New York, (2000), S. 380–382. Jedoch ist die Abscheidung unter Verwendung dieser konventionellen Siliciumquellen im Allgemeinen schwer über gemischten Substraten zu steuern, wie Oberflächen, die sowohl Silicium als Einkristall wie auch Siliciumdioxid enthalten. Die Steuerung ist schwierig, weil die Morphologie und Dicke des resultierenden Si-haltigen Films sowohl von der Abscheidungstemperatur wie auch der Morphologie des darunter liegenden Substrats abhängt. Andere Abscheidungsparameter einschließlich des Reaktorgesamtdrucks, des Partialdrucks des Recktanten und der Fliesgeschwindigkeit des Recktanten können auch stark die Qualität der Abscheidungen über gemischten Substraten beeinflussen.
Zum Beispiel zeigt 1A schematisch einen Querschnitt eines Substrats 100 mit einer freiliegenden Oberfläche aus Siliciumdioxid („Oxid") 110 und einer freiliegenden Siliciumeinkristalloberfläche 120. 1B und 1C zeigen schematisch die Ergebnisse, die man bei Verwendung von Silan in einem chemischen Dampfabscheidungsprozess zur Abscheidung eines Siliciumfilms auf dem Substrat 100 erhält. Für Temperaturen von ungefähr 625°C und darunter können Abscheidungsbedingungen gewählt werden, die in einer geringen Fehlerrate, einem epitaktischen Siliciumfilm 130 über der epitaktischen Oberfläche 120 resultieren, aber unter solchen Bedingungen wird kein Film (1B) oder ein Film 140 mit schlechter Qualität (1C) über der Oxidoberfläche 110 abgeschieden. Von den Unterschieden in der Filmbildung wird angenommen, dass sie ein Ergebnis der Unterschiede in den Keimbildungsgeschwindigkeiten auf den zwei Oberflächen sind, wenn Silan als die Siliciumquelle verwendet wird. Konventionelle Siliciumvorläufer zeigen eine gut dokumentierte schlechte Keimbildung über dielektrischen Verbindungen wie Siliciumoxid. Zu dem Zeitpunkt zu dem fleckige Keimbildungsstellen auf dem Oxid konvergieren, ist die Abscheidung über benachbarten nicht dielektrischen Regionen deutlich fortgeschritten. Zudem tendiert die Abscheidung dazu, über dem Dielektrikum rau zu sein, da weit verstreute Keimbildungsstellen die Abscheidung unterstützen, während Bereiche dazwischen blank verbleiben. Oft ist die dargestellte „selektive" epitaktische Abscheidung erwünscht (1B); in anderen Fällen ist eine bessere Abscheidung von Silicium über der Oxidoberfläche 110 erwünscht, z. B. um einen späteren Kontakt an die epitaktische Region zu erleichtern.
In der Theorie könnten die Abscheidungsparameter eingestellt werden, um die Filmbildung über der Oxidoberfläche zu verbessern, aber in der Praxis ist dies selten eine Option, weil solch eine Einstellung wahrscheinlich einen negativen Einfluss auf die gewünschte Qualität des epitaktischen Films hätte. In vielen Fällen diktieren die gewünschten Leistungseigenschaften des resultierenden Halbleiterbauteils die Dicke, Morphologie, Temperatur der Abscheidung und mögliche Abscheidungsgeschwindigkeit des Si-haltigen Films, der über der epitaktischen Oberfläche abgeschieden wird. Die erforderliche Dicke und Morphologie wiederum diktiert die Abscheidungsbedingungen für den Film. Dies ist besonders für heteroepitaktische Filme der Fall, die gespannt auf Siliciumeinkristallsubstraten vorliegen. Daher hat der Hersteller im Allgemeinen wenig Freiraum bei der Einstellung der Bedingungen zur Änderung der Eigenschaften des Films über der Oxidoberfläche. Es werden auch ähnliche Probleme in Situationen beobachtet, die andere gemischte Substrate betreffen.
In der Vergangenheit sind Hersteller solche Probleme durch die Verwendung einer selektiven Abscheidung oder zusätzlicher Maskierungs- und/oder Prozess schritte angegangen. Zum Beispiel erwähnt das U.S. Patent Nr. 6,235,568 , dass man derzeit nicht in der Lage ist, zur gleichen Zeit selektiv einen Siliciumfilm auf Siliciumoberflächen vom p-Typ und n-Typ abzuscheiden. U.S. 6,235,568 behauptet, eine Lösung zu diesem Problem durch das Durchführen eines der Abscheidung vorangehenden Ionenimplantierungsschrittes mit niedriger Energie zur Verfügung zu stellen. Der genannte Zweck dieses zusätzlichen Schrittes ist es, die Oberfläche für einen anschließenden Abscheidungsprozess gleich aussehen zu lassen.
Jedoch sind im Allgemeinen zusätzliche Verfahrensschritte unerwünscht, da sie Kosten, Verunreinigungen und/oder Komplikationen vermehren können. Die Fähigkeit zur Abscheidung befriedigender Si-haltiger Filme mit gemischter Morphologie über gemischten Substraten würde einen lang andauernden Bedarf erfüllen und einen wesentlichen Fortschritt auf dem Gebiet der Herstellung von Halbleitern darstellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abscheidungsverfahren, umfassend:
Bereitstellen eines Substrats, das innerhalb einer Kammer angeordnet ist, wobei das Substrat eine erste Oberfläche mit einer ersten Oberflächenmorphologie und eine zweite Oberfläche mit einer zweiten Oberflächenmorphologie aufweist, wobei die erste und zweite Oberflächenmorphologie jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus einkristallin, polykristallin, mikrokristallin, amorph und einer Mischung, die amorphes und kristallines Material enthält, unter der Voraussetzung, dass die zweite Oberflächenmorphologie sich von der ersten Oberflächenmorphologie unterscheidet, Einbringen von Trisilan in die Kammer und Abscheiden eines Si-haltigen Films gleichzeitig auf sowohl der ersten Oberfläche als auch der zweiten Oberfläche unter Verwendung von thermischer oder plasmaverstärkter chemischer Dampfphasenabscheidung bei einer Temperatur von 400°C bis 750°C.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A bis 1C sind schematische Querschnitte, die die Probleme erläutern, die im Stand der Technik in Abscheidungsverfahren auf einem gemischten Substrat festgestellt werden.
2A und 2B sind schematische Querschnitte, die die Abscheidung über einem gemischten Substrat unter Verwendung von Trisilan gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erläutern.
3A und 3B der Erfindung erläutern die Abscheidung über einem gemischten Substrat einschließlich einem Fenster zwischen Feldoxidregionen unter Verwendung von Trisilan gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.
4 zeigt eine SiGe-Basisstruktur für einen BiCMOS HBT(heterojunction bipolar resistor), der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hergestellt wird.
5A bis 5D zeigen einen alternativen Prozessverlauf zur Abscheidung eines Si-haltigen Films auf einem gemischten Substrat.
6 ist eine Reproduktion einer Rasterelektronenmikrophotographie, die einen SiGe-Film zeigt, der unter Verwendung von Silan und German abgeschieden wurde.
7 ist eine Reproduktion einer Rasterelektronenmikrophotographie, die einen Querschnitt des SiGe-Films zeigt, der in 6 gezeigt wird.
8 ist eine Reproduktion einer Rasterelektronenmikrophotographie, die einen SiGe-Film zeigt, der unter Verwendung von Trisilan und German gemäß einer bevorzugten Ausführungsform abgeschieden wurde.
9 ist eine Reproduktion einer Rasterelektronenmikrophotographie, die einen Querschnitt des SiGe-Films zeigt, der in 8 gezeigt wird.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Es wurden nun Abscheidungsverfahren entdeckt, die viel weniger empfindlich gegenüber Keimbildungsphänomenen sind. Diese Verfahren setzen Trisilan (H₃SiSiH₂SiH₃) ein, um die Abscheidung von hochqualitativen Si-haltigen Filmen über gemischten Substraten zu ermöglichen. 2A zeigt schematisch eine bevorzugte Struktur 200, die aus solch einem Abscheidungsverfahren resultiert. Verglichen mit 1B kann unter Verwendung von Trisilan eine erfolgreiche Abscheidung eines Si-haltigen Films 210 über beiden Typen der Substratoberfläche (der Halbleiteroberfläche als Einkristall 220 und der dielektrischen Oberfläche 230) bei Aufrechterhaltung der epitaktischen Kristallqualität und einer sehr ähnlichen Gesamtabscheidungsdicke erreicht werden. Die 2A und 2B werden unten in mehr Detail beschrieben.
Wie es hierin verwendet wird, ist ein „gemischtes Substrat" ein Substrat, das zwei oder mehrere unterschiedliche Typen von Oberflächenmorphologien aufweist. In den gezeigten Beispielen werden siliciumhaltige Schichten gleichzeitig über leitenden Halbleiterematerialien und dielektrischen Materialien gebildet. Beispiele von dielektrischen Materialien umfassen Siliciumdioxid, Siliciumnitrid, Metalloxid und Metallsilicat.
Die hierin beschriebenen Verfahren sind zur Abscheidung von Si-haltigen Filmen auf einer Reihe von gemischten Substraten mit gemischten Oberflächenmorphologien nützlich. Solch ein gemischtes Substrat umfasst eine erste Oberfläche mit einer ersten Oberflächenmorphologie und eine zweite Oberfläche mit einer zweiten Oberflächenmorphologie. In diesem Zusammenhang bezieht sich „Oberflächenmorphologie" auf die Kristallstruktur der Substratoberfläche. Amorph und kristallin sind Beispiele von verschiedenen Morphologien. Eine polykristalline Morphologie ist eine Kristallstruktur, die aus einer unregelmäßigen Anordnung von geordneten Kristallen besteht und somit einen mittleren Grad an Ordnung besitzt. Die Atome in einem polykristallinen Material haben eine weit reichende Ordnung in jedem der Kristalle, aber die Kristalle selbst haben keine weit reichende Ordnung in Bezug zueinander. Eine Einkristallmorphologie ist eine Kristallstruktur, die einen hohen Ordnungsgrad aufweist. Epitaktische Filme sind durch eine Kristall struktur und Orientierung gekennzeichnet, die identisch zu dem Substrat sind, auf dem sie wachsen. Die Atome in diesen Materialien sind in einer gitterartigen Struktur angeordnet, die über relativ lange Distanzen (in einem atomaren Maßstab) anhält. Eine amorphe Morphologie ist eine nichtkristalline Struktur mit einem niedrigen Ordnungsgrad, weil den Atomen eine eindeutige regelmäßige Anordnung fehlt. Andere Morphologien umfassen mikrokristallines und Mischungen aus amorphem und kristallinem Material.
Spezifische Beispiele von gemischten Substraten werden in den 1A (oben diskutiert) und 3A gezeigt. 3A zeigt ein Substrat 300 mit Feldisolationsregionen 310 über einem Halbleitersubstrat 320. Vorzugsweise ist das Halbleitersubstrat 320 ein Einkristallwafer (oder eine epitaktische Siliciumschicht, die auf solch einem Wafer abgeschieden ist) und die Isolationsbereiche 310 sind Siliciumdioxid. In der geschilderten Ausführungsform enthält das Substrat 300 eine erste Substratoberfläche mit einer aktiven Halbleiterfläche 340 mit einer Einkristalloberflächenmorphologie und eine zweite Substratoberfläche 330 mit einer amorphen Oberflächenmorphologie. Die aktive Siliciumfläche 340 und die Oberfläche der Isolationsregionen 330 unterscheiden sich morphologisch (kristallin vs amorph) und haben unterschiedliche elektrische Leitfähigkeiten (Leiter vs. Isolator). Die Fachleute auf dem Gebiet werden eine Reihe von Verfahren zur Herstellung solch einer Struktur 300 kennen, einschließlich der lokalen Oxidation von Silicium (LOCOS) und Einschnittisolationsprozesse, siehe Peter Van Zant, „Microchip Fabrication", 4. Ausgabe, McGraw Hill, New York, (2000), S. 522–526.
Unter den hierin gelehrten CVA-Bedingungen resultiert das Fördern von Trisilan auf die Oberfläche eines gemischten Substrats in der Bildung eines Si-haltigen Films. Das Fördern des Trisilans auf die gemischte oder gemusterte Substratoberflache wird durch das Einführen des Trisilans in eine geeignete Kammer mit einem darin angeordneten gemischten Substrat erreicht. Durch die Etablierung von CVA-Bedingungen in der Kammer und das Aufbringen von Trisilan auf die Oberfläche des gemischten Substrats kann ein hochqualitativer Si-haltiger Film auf dem gemischten Substrat über den verschiedenen Oberflächentypen abgeschieden werden. Die Abscheidung kann geeignet entsprechend den verschiedenen CVA-Verfahren, die den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind, durchge führt werden, aber die größten Vorteile werden dann erhalten, wenn die Abscheidung gemäß den hierin gelehrten CVA-Verfahren durchgeführt wird. Die offenbarten Verfahren können geeignet durch das Einsetzen einer plasmaverstärkten chemischen Dampfabscheidung (PVCDA) oder einer thermischen CVA unter Verwendung von gasförmigem Trisilan zur Abscheidung eines Si-haltigen Films auf einem gemischten Substrat, das in einer CVA-Kammer enthalten ist, durchgeführt werden. Es ist die thermische CVA bevorzugt.
Die thermische CVA wird bei einer Substrattemperatur von 400°C bis 750°C durchgeführt, vorzugsweise ist die Temperatur wenigstens 450°C, mehr bevorzugt wenigstens 500°C. Die Abscheidung findet bei einer Temperatur von 750°C oder weniger, vorzugsweise 725°C oder weniger, am meisten bevorzugt 700°C oder weniger statt. Das Substrat kann durch eine Vielzahl von Verfahren, die auf dem Gebiet bekannt sind, erwärmt werden. Die Fachleute auf dem Gebiet können diese Temperaturbereiche anpassen, um die Realitäten der tatsächlichen Herstellung, z. B. die Einhaltung des Heizbudgets, der Abscheidegeschwindigkeit, etc., zu berücksichtigen. Die Abscheidetemperaturen hängen somit von der gewünschten Anwendung ab, liegen aber in dem Bereich von 400°C bis 750°C, vorzugsweise 425°C bis 725°C, mehr bevorzugt 450°C bis 700°C.
Trisilan wird vorzugsweise in die Kammer in der Form eines Gases oder als eine Komponente eines Fördergases eingeführt. Der Gesamtdruck in der CVA-Kammer liegt vorzugsweise in dem Bereich von 0,001 Torr bis 1.000 Torr, mehr bevorzugt in dem Bereich von 0,1 Torr bis 850 Torr, am meisten bevorzugt im Bereich von 1 Torr bis 760 Torr. Der Partialdruck von Trisilan liegt vorzugsweise in dem Bereich von 0,0001% bis 100% des Gesamtdrucks, mehr bevorzugt 0,001% bis 50% des Gesamtdrucks. Das Fördergas kann ein Gas (oder Gase), das nicht Trisilan ist, wie inerte Trägergase umfassen. Wasserstoff und Stickstoff sind bevorzugte Trägergase für die hierin beschriebenen Verfahren. Vorzugsweise wird Trisilan in die Kammer mittels eines Blasengeräts eingeführt, das mit einem Trägergas verwendet wird, um den Trisilandampf mitzureißen, mehr bevorzugt mittels eines temperaturgesteuerten Blasengeräts.
Es kann ein geeigneter Verteiler verwendet werden, um das Fördergas(e) zu der CVA-Kammer zu fördern. In den dargestellten Ausführungsformen ist der Gasfluss in der CVA-Kammer horizontal, am meisten bevorzugt ist die Kammer ein Einzelwafer-, Einzeldurchgangs-Reaktor mit laminarem horizontalen Gasfluss, der vorzugsweise durch Strahlung erwärmt wird. Geeignete Reaktoren dieses Typs sind käuflich verfügbar und bevorzugte Modelle umfassen die Epsilon^®-Serie von Einzelwaferreaktoren, die von ASM America, Inc., aus Phoenix, Arizona, käuflich verfügbar sind. Obwohl die hierin beschriebenen Verfahren auch in alternativen Reaktoren wie einer Duschkopfanordnung eingesetzt werden können, haben sich die Vorteile einer besseren Uniformität und besserer Abscheidegeschwindigkeiten als besonders effektiv in der Einzeldurchgangsanordnung mit horizontalem laminaren Gasfluss der Epsilon^®-Kammern bei Verwendung eines rotierenden Substrats insbesondere mit niedrigen Gasverweilzeiten herausgestellt. Es kann eine CVA durch das Einführen von Plasmaprodukten (in situ oder nachgelagert zu einem entfernten Plasmagenerator) in die Kammer durchgeführt werden, eine thermische CVA ist aber bevorzugt.
Das Fördergas kann auch andere Materialien enthalten, von denen den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist, dass sie bei Bedarf zur Dotierung oder Legierungsbildung von Si-haltigen Filmen nützlich sind. Vorzugsweise enthält das Gas zusätzlich einen oder mehrere Vorläufer, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Germaniumquelle, Kohlenstoffquelle, Borquelle, Galliumquelle, Indiumquelle, Arsenquelle, Phosphorquelle, Antimonquelle, Stickstoffquelle und Sauerstoffquelle. Spezifische Beispiele solcher Quellen umfassen: Silan, Disilan und Tetrasilan als Siliciumquellen; German, Digerman und Trigerman als Germaniumquellen; NF₃, Ammoniak, Hydrazin und atomaren Stickstoff als Stickstoffquellen; verschiedene Kohlenwasserstoffe, z. B. Methan, Ethan, Propan, etc. als Kohlenstoffquellen; Monosilylmethan, Disilylmethan, Trisilylmethan und Tetrasilylmethan als Quellen für sowohl Kohlenstoff wie auch Silicium; N₂O und NO₂ als Quellen für sowohl Stickstoff als auch Sauerstoff und verschiedene Dotierungsvorläufer als Quellen von Dotierungsmitteln wie Antimon, Arsen, Bor, Gallium, Indium und Phosphor.
Das Einbringen von Dotierungsmitteln in Si-haltige Filme durch CVA unter Verwendung von Trisilan wird vorzugsweise durch eine in situ-Dotierung unter Verwendung von Dotierungsvorläufern erreicht. Vorläufer für elektrische Dotierungsmittel umfassen Diboran, deuteriertes Diboran, Phosphin, Arsendampf und Arsin. Silylphosphine [(H₃Si)₃PR_x] und Silylarsine [(H₃Si)_3-xAsR_x], worin x = 0 – 2 und R_x = H und/oder D, sind bevorzugte Vorläufer für Phosphor- und Arsendotierungsmittel. SbH₃ und Trimethylindium sind jeweils bevorzugte Quellen für Antimon und Indium. Solche Dotierungsvorläufer sind zur Herstellung von bevorzugten Filmen, vorzugsweise Bor-, Phosphor-, Antimon-, Indium- und Arsen-dotierten Silicium-, SiC-, SiGe- und SiGeC-Filmen und Legierungen nützlich, wie es unten beschrieben wird. Wie es hierin verwendet wird, steht „SiC", „SiGe" und „SiGeC" für Materialien, die die gezeigten Elemente in verschiedenen Anteilen enthalten. Zum Beispiel ist „SiGe" ein Material, das Silicium, Germanium und optional andere Elemente, z. B. Dotierungsmittel, enthält. „SiC", „SiGe" und „SiGeC" sind keine chemischen stoichiometrischen Formeln per se und sind somit nicht auf Materialien beschränkt, die bestimmte Verhältnisse der gezeigten Elemente enthalten.
Die Menge des Dotierungsmittelvorläufers in dem Fördergas kann eingestellt werden, um die gewünschte Menge an Dotierungsmittel in dem Si-haltigen Film zur Verfügung zu stellen. Typische Konzentrationen in dem Fördergas können in dem Bereich von 1 ppb bis 1 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Fördergases liegen, obwohl manchmal höhere oder niedrigere Mengen bevorzugt sind, um die gewünschte Eigenschaft in dem resultierenden Film zu erreichen. In der bevorzugten Epsilon^®-Serie von Reaktoren für Einzelwafer können verdünnte Mischungen eines Dotierungsmittelvorläufers in einem Trägergas in den Reaktor über eine Massenflusssteuerung mit festgelegten Punkten im Bereich von 10 bis 200 Standard-Kubikzentimeter pro Minute (sccm) abhängig von der gewünschten Konzentration des Dotierungsmittels und der Gaskonzentration des Dotierungsmittels gefördert werden. Die verdünnte Mischung wird vorzugsweise weiter durch das Mischen mit Trisilan und jedem geeigneten Trägergas verdünnt. Da die typischen Gesamtflussgeschwindigkeiten zur Abscheidung in den Reaktoren der bevorzugten Epsilon^®-Serie oft im Bereich von 20 Standardlitern pro Minute (slm) bis 180 slm liegen, ist die Konzentration des Dotierungsmittelvorläufers, der in solch einem Verfahren verwendet wird, relativ zu dem Gesamtfluss gering.
Die Abscheidung der Si-haltigen Filme, die hierin beschrieben werden, wird vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von 5 Å pro Minute oder höher, vorzugsweise 10 Å pro Minute oder höher, am meisten bevorzugt 20 Å pro Minute oder höher durchgeführt. Eine bevorzugte Ausführungsform stellt ein Hochgeschwindigkeitsabscheideverfahren zur Verfügung, in dem Trisilan zu der Oberfläche des gemischten Substrats mit einer Fördergeschwindigkeit von wenigstens 0,001 Milligramm pro Minute pro Quadratzentimeter der Substratoberfläche, mehr bevorzugt wenigstens 0,003 Milligramm pro Minute pro Quadratzentimeter der Substratoberfläche gefördert wird. Unter CVA-Bedingungen und vorzugsweise bei einer Abscheidungstemperatur in dem Bereich von 450°C bis 700°C resultiert die Durchführung dieser Ausführungsform in einer relativ schnellen Abscheidung des Si-haltigen Materials (im Vergleich zu anderen Siliciumquellen), vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von 10 Å pro Minute oder mehr, mehr bevorzugt 25 Å pro Minute oder mehr, am meisten bevorzugt 50 Å pro Minute oder mehr. Vorzugsweise wird auch eine Germaniumquelle zusammen mit dem Trisilan zu der Oberfläche gefördert, um dadurch ein SiGe-haltiges Material als das Si-haltige Material abzuscheiden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Si-haltiger Film mit gemischter Morphologie auf dem gemischten Substrat abgeschieden. Ein Film mit „gemischter Morphologie", wie er hierin verwendet wird, ist ein Film, der zwei oder mehrere verschiedene Morphologien in verschiedenen Lateralregionen des Substrats enthält. 2A zeigt solch einen Siliciumfilm mit gemischter Morphologie 210. Der Film 210 enthält eine nicht-epitaktische Region 240, die über der amorphen Oxidoberfläche 230 abgeschieden ist, sowie eine epitaktische Region 260, die über der Einkristalloberfläche 220 abgeschieden ist. In der dargestellten Ausführungsform umfasst der Film 210 auch eine Grenzregion 250, die über der Grenze 270 zwischen der Oxidoberfläche 230 und der Einkristalloberfläche 220 abgeschieden ist.
Die Morphologien des Films mit gemischter Morphologie hängen von der Abscheidungstemperatur, dem Druck, dem Partialdruck(en) des (der) Recktanten und den Fliesgeschwindigkeiten des (der) Recktanten sowie den Oberflächen morphologien des darunter liegenden Substrats ab. Bei Verwendung von Trisilan tendieren siliciumhaltige Materialien, die in der Lage sind, Einkristallfilme zu bilden, dazu, sich über korrekt hergestellten Einkristalloberflächen zu bilden, wohingegen Nicht-Einkristallfilme dazu tendieren, sich über Nicht-Einkristalloberflächen zu bilden. Die epitaktische Filmbildung ist für siliciumhaltige Materialien bevorzugt, die in der Lage sind, pseudomorphe Strukturen zu bilden, wenn die darunter liegende Einkristalloberfläche richtig behandelt wurde, z. B. durch ein ex situ Nassätzen von Oxidschichten gefolgt durch ein in situ Reinigen und/oder Wasserstoffbackschritte, und wenn die Wachstumsbedingungen solch ein Filmwachstum unterstützen. Solche Behandlungsverfahren sind den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt, siehe Peter Van Zant, „Microchip Fabrication", 4. Ausgabe, McGraw Hill, New York, (2000), S. 385. Die Bildung eines polykristallinen und amorphen Films ist über amorphen und polykristallinen Oberflächen und über Einkristalloberflächen bevorzugt, die nicht behandelt wurden, um epitaktisches Filmwachstum zu ermöglichen. Die Bildung eines amorphen Films ist bei niedrigen Temperaturen über amorphen und polykristallinen Substratoberflächen bevorzugt, wohingegen polykristalline Filme dazu tendieren, sich bei relativ hohen Abscheidetemperaturen über amorphen und polykristallinen Oberflächen zu bilden.
In der dargestellten Ausführungsform, die in 2A gezeigt wird, wurde die Einkristalloberfläche 220 zuvor (nicht in 2A gezeigt) zur epitaktischen Abscheidung durch Ätzen mit HF-Säure zur Entfernung des natürlichen Oxids, Spülen mit ultrareinem Wasser und Trocknen unter ultrareinem Inertgas gefolgt durch das Backen unter einem Fluss ultrareinem Wasserstoffgas vorbereitet. Nachdem die Einkristalloberfläche 220 zu einer aktiven Fläche gemacht wurde, die zur epitaktischen Abscheidung geeignet ist, wird der Siliciumfilm mit gemischter Morphologie 210 dann bei einer Temperatur von ungefähr 575°C durch das Fördern von Trisilan auf die Einkristalloberfläche 220 und auf die amorphe Oberfläche 230 abgeschieden. Bei dieser Abscheidungstemperatur wird eine epitaktische Region 260 über der Einkristalloberfläche 220 und eine amorphe Siliciumregion 240 über der amorphen Fläche 230 abgeschieden. Obwohl die Oberflächen 220 und 230 schematisch als coplanar gezeigt werden, sind die offenbarten Abscheidungsverfahren auch auf gemischte Substrate anwendbar, bei denen verschiedene Oberflächen nicht coplanar sind.
Trisilan wird vorzugsweise auf die Oberfläche des gemischten Substrats für einen Zeitraum und mit einer Fördergeschwindigkeit abgegeben, die wirksam ist, um einen Si-haltigen Film mit der gewünschten Dicke zu bilden. Die Filmdicke über einer bestimmten Oberfläche kann abhängig von der Anwendung im Bereich von 10 Å bis 10 Mikron oder sogar mehr liegen. Vorzugsweise liegt die Dicke des Si-haltigen Films über einer bestimmten Oberfläche in dem Bereich von 50 Å bis 5.000 Å, mehr bevorzugt 250 Å bis 2.500 Å.
Für ein gemischtes Substrat, das eine erste Oberfläche mit einer ersten Oberflächenmorphologie und eine zweite Oberfläche mit einer zweiten Oberflächenmorphologie enthält, hat der Si-haltige Film, der auf diesem gemischten Substrat abgeschieden ist, vorzugsweise eine Dicke T₁ über der ersten Oberfläche und eine Dicke T₂ über der zweiten Oberfläche, so dass T₁:T₂ in dem Bereich von 10:1 bis 1:10, mehr bevorzugt 5:1 bis 1:5, sogar noch mehr bevorzugt 2:1 bis 1:2 und am meisten bevorzugt 1,3:1 bis 1:1,3 liegt. Überraschenderweise tendiert die Abscheidung von Trisilan unter den CVA-Bedingungen, die hierin beschrieben werden, dazu, einen Si-haltigen Film mit einer Dicke herzustellen, die ungefähr proportional zur Abscheidezeit und relativ unabhängig von der darunter liegenden Oberflächenmorphologie ist. Insbesondere ermöglicht Trisilan im Vergleich zu konventionellen Siliciumvorläufern eine schnelle Keimbildung und die Bildung eines glatten Films über dielektrischen Oberflächen. Vergleiche die 6 und 7 mit den 8 und 9, die unten diskutiert werden. Somit tendiert die Keimbildungszeit unter bevorzugten Abscheidebedingungen dazu, auf einer großen Vielzahl von Oberflächen sehr kurz zu sein und T₁:T₂ ist vorzugsweise ungefähr 1:1.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Si-haltige Film eine Pufferschicht mit einer Dicke von 1.000 Å oder weniger, vorzugsweise einer Dicke in dem Bereich von 10 Å bis 500 Å, mehr bevorzugt in dem Bereich von 50 Å bis 300 Å. In diesem Zusammenhang ist eine „Pufferschicht" ein Si-haltiger Film, der auf einem Substrat für die Zwecke der Erleichterung der Abscheidung einer weiteren Schicht oder zum Schutz einer darunter liegenden Schicht abgeschieden wird. Wenn die Pufferschicht für den Zweck der Erleichterung der Keimbildung verwendet wird, dann kann sie auch als eine Keimbildungsschicht bezeichnet werden. Die oben beschriebenen Bereiche der Dicke beziehen sich auf eine Abscheidung über dem ganzen gemischten Substrat, z. B. über sowohl den kristallinen wie auch amorphen Oberflächen.
Zum Beispiel ist der Si-haltige Film 210 in 2B eine Pufferschicht, weil sie die anschließende Abscheidung eines darüber liegenden Films 280 erleichtert. In der dargestellten Ausführungsform ist der Film 280 ein Silicium-Germanium-haltiges („SiGe-haltiges") Material wie SiGe oder SiGeC. Vorzugsweise ist der darüber liegende Film 280 ein Film mit gemischter Morphologie mit einer epitaktischen Morphologie über der epitaktischen Region 260 und einer Nicht-Einkristallmorphologie über der Nicht-Einkristallregion 240.
Für den Zweck der Beschreibung der Pufferschicht 210 in 2B wird angenommen, dass die Abscheidung des darüber liegenden Films 280 auf dem gemischten Substrat (mit einer Siliciumoberfläche als Einkristall 220 und einer amorphen Oxidoberfläche 230, wie es in 2A gezeigt wird) problematisch ist, weil die Keimbildung auf der Oxidoberfläche 230 unter Bedingungen schwierig ist, die Einkristallwachstum mit geringer Fehlerrate über der Einkristalloberfläche 220 bei Temperaturen von 650°C oder darunter (siehe z. B. 1B und die oben geführte Diskussion) favorisieren. Solche Schwierigkeiten kann man zum Beispiel feststellen, wenn man versucht, einen SiGe-Film unter Verwendung einer Mischung aus einer konventionellen Siliciumquelle wie ein Silan und einer Germaniumquelle wie German abzuscheiden. Die Pufferschicht 210 verbessert die Abscheidung des darüber liegenden Films 280 (im Vergleich zur direkten Abscheidung auf der Einkristalloberfläche 220 und der Oxidoberfläche 230), obwohl die Region 240 polykristallin ist und die Region 260 ein Einkristall ist, da in diesem Stadium kein Oxid exponiert ist. In der dargestellten Ausführungsform ist die Pufferschicht 210 ein arsendotierter Siliciumfilm, der unter Verwendung von Trisilan und Trisilylarsin (ungefähr 50 ppm bezogen auf die Gesamtheit) bei einer Abscheidungstemperatur von 600°C abgeschieden wird. Die Region 260 ist vorzugsweise epitaktisch und die Region 240 ist vorzugsweise amorph oder polykristallin, um die SiGe-Abscheidung, wie es unten diskutiert wird, zu erleichtern.
Zusätzlich zum Erreichen einer Abscheidung über beiden Arten von Oberflächen per se ist es üblicherweise auch für den abgeschiedenen Film wünschenswert, dass er eine einheitliche Elementarzusammensetzung über beide Oberflächen aufweist. Zum Beispiel sind die relativen Mengen an Silicium und Germanium in dem darüber liegenden Film 280 vorzugsweise relativ konstant über den Film über beide der Regionen 240 und 260 verteilt. Jedoch tendiert die Zusammensetzung des abgeschiedenen Films zusätzlich zu dem Problem unterschiedlicher Abscheidegeschwindigkeiten über den zwei darunter liegenden Oberflächen auch dazu, zu variieren, wenn konventionelle Silicium- und Germaniumquellen verwendet werden. Zum Beispiel variieren, wenn Silan und German verwendet werden, um einen SiGe-Film direkt auf einem gemischten Substrat abzuscheiden, sowohl die Dicke wie auch die Zusammensetzung des resultierenden Films deutlich über den darunter liegenden gemischten Oberflächen.
Die Verwendung einer Pufferschicht ist besonders in Situationen wie denen hilfreich, bei denen der abgeschiedene Film zwei oder mehr Elemente enthält, weil die Abscheidung auf einer Pufferschicht vorzugsweise einen Film produziert, der einheitlicher in sowohl der Dicke wie auch der Zusammensetzung ist. Sogar bei der Verwendung konventioneller Quellen von Silicium und Germanium zur Abscheidung über der Pufferschicht 210 in 2B produzieren diese vorzugsweise einen SiGe-Film 280 mit einer einheitlicheren Zusammensetzung über sowohl den darunter liegenden Einkristall- wie auch amorphen Substratoberflächen 220 und 230, als man es bei Abwesenheit der Pufferschicht erreichen würde.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird Trisilan in einem Verfahren zur Herstellung einer Basisstruktur für einen bipolaren Transistor verwendet. Das Verfahren zur Herstellung der Basisstruktur umfasst die Bereitstellung einer Substratoberflache, die eine aktive Fläche und einen Isolator enthält, und das Fördern von Trisilan zu der Substratoberfläche unter Bedingungen, die wirksam sind, einen siliciumhaltigen Film auf dem Substrat über sowohl der aktiven Fläche wie auch dem Isolator abzuscheiden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Si-haltige Film auf dem gemischten Substrat in der Form eines SiGe-haltigen Films, vorzugsweise eines SiGe- oder eines SiGeC-Films abgeschieden, der 0,1 Atom-% bis 80 Atom-%, vorzugsweise 1% Atom-% bis 60% Atom-% Germanium enthält. Der SiGe-haltige Film wird vorzugsweise durch das gleichzeitige Einführen einer Germaniumquelle und Trisilan in die Kammer, mehr bevorzugt durch Verwendung einer Mischung aus Trisilan und einer Germaniumquelle abgeschieden. Der SiGe-haltige Film kann auf einer Pufferschicht, wie es oben beschrieben wird, abgeschieden werden, vorzugsweise auf einer Silicium- oder dotierten Siliciumpufferschicht, oder direkt auf dem gemischten Substrat abgeschieden werden. Mehr bevorzugt ist die Germaniumquelle German oder Digerman. Die relativen Proportionen der Elemente in dem Film, z. B. Silicium, Germanium, Kohlenstoff, Dotierungsmittel, etc. werden vorzugsweise durch das Variieren der Zusammensetzung des Fördergases, wie es oben diskutiert wird, gesteuert. Die Konzentration an Germanium kann über die Dicke des Films konstant sein oder es kann ein gestufter Film durch das Variieren der Konzentration der Germaniumquelle in dem Fördergas während der Abscheidung hergestellt werden.
Eine bevorzugte Gasmischung zur Abscheidung von SiGe enthält ein Wasserstoffträgergas, German oder Digerman als die Germaniumquelle sowie Trisilan. Das Gewichtsverhältnis von Trisilan zur Germaniumquelle in dem Fördergas liegt vorzugsweise in dem Bereich von 10:90 bis 99:1, mehr bevorzugt 20:80 bis 95:5. Um eine bevorzugte hohe Abscheidegeschwindigkeit zu erreichen, wie es oben beschrieben wird, wird die Germaniumquelle vorzugsweise auf das gemischte Substrat mit einer Fördergeschwindigkeit von wenigstens 0,001 Milligramm pro Minute pro Quadratzentimeter der Oberfläche des gemischten Substrats, mehr bevorzugt wenigstens 0,003 Milligramm pro Minute pro Quadratzentimeter der Oberfläche des gemischten Substrats gefördert. Die Fördergeschwindigkeit der Germaniumquelle wird vorzugsweise abgestimmt mit der Fördergeschwindigkeit des Trisilans eingestellt, um die gewünschte Abscheidegeschwindigkeit und Filmzusammensetzung zu erreichen. Vorzugsweise wird die Fördergeschwindigkeit der Germaniumquelle variiert, um eine abgestufte Konzentration an Germanium in einem SiGe- oder SiGeC-Film herzustellen.
Vorzugsweise ist die Oberflächenmorphologie und Zusammensetzung von wenigstens einer Oberfläche des darunter liegenden gemischten Substrats wirksam, um ein gespanntes heteroepitaktisches Wachstum von SiGe-Filmen darauf zu ermöglichen. Eine „heteroepitaktisch" abgeschiedene Schicht ist ein epitaktischer Film, der eine zu dem Einkristallsubstrat, auf dem er abgeschieden wird, verschiedene Zusammensetzungen aufweist. Eine abgeschiedene epitaktische Schicht ist „gespannt", wenn sie gezwungen wird, eine Gitterstruktur in wenigstens zwei Dimensionen aufzuweisen, die gleich zu der des darunter liegenden Einkristallsubstrats ist, sich aber in ihrer inhärenten Gitterkonstante unterscheidet. Eine Gitterspannung ist vorhanden, weil die Atome von den Positionen abweichen, die sie normalerweise in der Gitterstruktur des frei stehenden Massenmaterials einnehmen würden, wenn der Film in solch einer Weise abgeschieden wird, dass dessen Gitterstruktur mit dem darunter liegenden Einkristallsubstrat übereinstimmt.
Eine CVA unter Verwendung von Trisilan und einer Germaniumquelle ermöglicht die Bildung von Si-haltigen Filmen wie SiGe oder SiGeC über gemischten Substraten. 3 zeigt die Vorteile, die man erhält, wenn man Trisilan in dem Kontext einer bevorzugten Ausführungsform verwendet, aber die Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass Variationen des bevorzugten Verfahrens gemäß den Lehren hierin ähnliche Vorteile bieten werden. 3A zeigt eine bevorzugte Struktur 300 mit Feldisolationsregionen 310 über einem Halbleitersubstrat 320. In der dargestellten Ausführungsform enthält das Halbleitersubstrat 320 epitaktisches Silicium, das über einem Einkristallwafer gebildet wurde, und die Isolationsregionen 310 sind Siliciumdioxid. Vor der Abscheidung wird das Substrat 320 zur epitaktischen Abscheidung durch Verfahren, die den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind, vorbereitet, um eine aktive Fläche 340 mit oxidfreier Kristalloberfläche (epitaktisches Silicium) und einer amorphen Oberfläche 330 freizulegen.
Ein Gas, das Wasserstoff (Trägergas) enthält, und eine Mischung aus Trisilan und German werden zu der Oxidoberfläche 330 und der aktiven Oberfläche 340 unter CVA-Bedingungen gefördert. In einer alternativen Ausführungsform (die nicht in 3 gezeigt wird) wird das Gas zu der Oberfläche einer Pufferschicht gefördert, die zuvor über der Oxidoberfläche 330 und der aktiven Oberfläche 340, wie es oben beschrieben wird, abgeschieden wurde. Das Gewichtsverhältnis von Trisilan zu German in dem Gas ist 15:1. Das Substrat 300 ist vorzugsweise in einer CVA-Kammer enthalten und das Trisilan wird vorzugsweise in die Kammer durch Einblasen des Trägergases durch ein temperaturgesteuertes Blasengerät, das flüssiges Trisilan enthält, eingeführt. Die Abscheidetemperatur beträgt 600°C und die Abscheidung wird für einen Zeitraum weitergeführt, der wirksam ist, einen Si-Ge-Film 350 mit gemischter Morphologie mit einer mittleren Dicke von 2.500 Å abzuscheiden. Eine Region 360 des SiGe-Films 350 über der amorphen Oberfläche 330 hat eine nicht-epitaktische (z. B. polykristalline oder amorphe) Morphologie, wohingegen eine Region 370 über der Einkristalloberfläche 340 eine epitaktische Morphologie aufweist.
Es kann eine zusätzliche Si-haltige Deckschicht auf der Si-haltigen Schicht abgeschieden werden. Vorzugsweise wird die Abscheidung der Deckschicht unter Verwendung von Trisilan in einer hierin für die Abscheidung von Si-haltigen Filmen beschriebenen Weise durchgeführt. Zum Beispiel wird in der Ausführungsform, die in 3C dargestellt wird, eine bordotierte Siliciumdeckschicht 380 auf dem Film 350 unter Verwendung einer Gasmischung, die Trisilan und Diboran enthält (100 ppm bezogen auf die Gesamtheit), bei einer Abscheidetemperatur von 600°C abgeschieden. In der dargestellten Ausführungsform ist die Verwendung von Trisilan zur Abscheidung der Deckschicht 380 vorteilhaft, weil der SiGe-Film 350 ein gemischtes Substrat ist, das einen SiGe-Film mit gemischter Morphologie enthält. Vorzugsweise ist die Morphologie der Deckschicht 380 einkristallin über der epitaktisch abgeschiedenen Region 370 und kein Einkristall über den Nicht-Einkristallregionen 360.
Die Zusammensetzung und Dicke des abgeschiedenen Si-haltigen Films ist vorzugsweise relativ einheitlich. Mehr bevorzugt variiert der Siliciumgehalt über das Volumen des Films um 20% oder weniger, mehr bevorzugt um 10% oder weniger, am meisten bevorzugt um 2% oder weniger bezogen auf die mittlere Zusammensetzung. Die Filmzusammensetzung wird vorzugsweise unter Verwendung einer Sekundärionenmassenspektroskopie (SIMS) bestimmt. Zum Beispiel hat in der dargestellten Ausführungsform der SiGe-Film 350 ein Siliciumgehalt von 88% in der nicht epitaktischen Region 360 über der amorphen Oberfläche 330 und einen Siliciumgehalt von 92% in der epitaktischen Region 370 über der Einkristalloberfläche 340. Somit variiert im Vergleich zu dem mittleren Siliciumge halt in dem SiGe-Film 350 von ungefähr 90% der Siliciumgehalt in der dargestellten Ausführungsform über das Volumen des Films um 2%. Vorzugsweise variiert die Dicke des abgeschiedenen Films über der Oberfläche des Films um 50% oder weniger, mehr bevorzugt um 25% oder weniger, am meisten bevorzugt um 10% oder weniger bezogen auf die mittlere Dicke. Die Dicke des Films wird vorzugsweise durch das Nehmen eines Querschnitts einer Probe des Films und das Messen der Dicke durch Elektronenmikroskopie bestimmt. Zum Beispiel hat in der dargestellten Ausführungsform der Film 350 eine Dicke von 2.400 Å in der Region 360 über der amorphen Oberfläche 330 und eine Dicke von 2.600 Å in der Region 370 über der Einkristalloberfläche 340. Somit variiert im Vergleich zu der mittleren Filmdicke für den Film 350 von 2.500 Å die Dicke der dargestellten Ausführungsform über die Oberfläche des Films um 4% (± 100 Å) bezogen auf die mittlere Dicke.
Es wird nun auf 4 Bezug genommen, um ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung einer Basisstruktur für einen bipolaren Heteroübergangstransistor aus SiGe („SiGeHBT"; HBT, „heterojunction bipolar transistor") zu beschreiben, aber die Fachleute auf dem Gebiet werden verstehen, dass das dargestellte Verfahren auch auf andere Prozesse anwendbar ist. Die Struktur 400 in 4 wird durch das Abscheiden einer Serie von Filmen auf einem n+- Siliciumsubstrat als Einkristall 402 mit amorphen Feldisolationsregionen 404 hergestellt. Die Feldisolationsregionen 404 sind vorzugsweise Siliciumdioxid, können aber auch andere dielektrische Materialien wie Siliciumnitrid sein. Vor der Abscheidung wird die Oberfläche 408 des Substrats 402 in einer Weise, die den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist, behandelt, um sie für eine anschließende epitaktische Abscheidung geeignet zu gestalten. Da das Substrat 402 n-dotiert ist, vorzugsweise mit Arsen, ist die dargestellte Ausführungsform für npn-Transistoren geeignet. Jedoch werden die Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass die beschriebenen Verfahren gleichfalls für die Herstellung von pnp-Vorrichtungen geeignet sind.
Ein zuerst abgeschiedener Film 410 ist eine optionale Pufferschicht, die vorzugsweise über der Einkristalloberfläche 408 und den Feldisolationsregionen 404 unter Verwendung von Trisilan bei einer Abscheidetemperatur in dem Bereich von 580°C bis 700°C in einer bevorzugten Dicke von 500 Å oder weniger abgeschie den wird. Die Pufferschicht ist optional unter Verwendung eines Dotierungsmittelvorläufers, vorzugsweise in situ, n-dotiert. In der dargestellten Ausführungsform ist die Pufferschicht 410 ein mit Arsen dotierter Film von 50 Å mit gemischter Morphologie mit einer epitaktischen Region 412 über der Einkristalloberfläche 408 und den polykristallinen Regionen 414 über den Feldisolationsregionen 404. Er wird durch CVA unter Verwendung von Trisilan und einer kleinen Menge an Trisilylarsin als ein Dotierungsmittelvorläufer bei einer Abscheidetemperatur von 600°C abgeschieden. Die Pufferschicht 410 wird verwendet, um die anschließende Abscheidung während der Herstellung zu erleichtern und die epitaktische Region 412 fungiert als Teil des Aufnehmers in der resultierenden Vorrichtung.
Ein zweiter Film 416 ist eine p+ SiGe-Schicht, die auf der Pufferschicht 410 unter Verwendung einer Mischung aus Trisilan und einer Germaniumquelle mit einer kleinen Menge eines p-Dotierungsmittelvorläufers vorzugsweise durch CVA bei einer Temperatur in dem Bereich von 580°C bis 700°C abgeschieden wird. Der SiGe-Film 416 hat eine epitaktische Region 420 über der Einkristalloberfläche 408 und polykristalline oder amorphe Regionen 418 über den Feldisolationsregionen 404, die jeweils der direkt darunter liegenden epitaktischen Region 412 und den nicht-epitaktischen Regionen 414 der Siliciumpufferschicht 410 entsprechen. Die Pufferschicht 410 (wenn sie verwendet wird) hat mehr bevorzugt eine Dicke von 100 Å oder weniger und erleichtert die gleichzeitige Abscheidung der epitaktischen Region 420 und der polykristallinen oder amorphen Regionen 418 ohne einen getrennten Maskierungsschritt. Vorzugsweise enthält die SiGe-Schicht 416 1 × 10¹⁶ bis 5 × 10²² Atome/cm³ eines p-Dotierungsmittels. Bor ist ein bevorzugtes p-Dotierungsmittel und Diboran ist ein bevorzugter Dotierungsmittelvorläufer.
Die epitaktische Region 420 der SiGe-Schicht 416 ist eine heteroepitaktische Schicht und dem entsprechend druckgespannt, d. h. sie hat eine Gittermassenkonstante, die nicht exakt zu der der darunter liegenden epitaktischen Region aus Silicium 412 passt. Um eine bessere Leistungsfähigkeit der Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, ist es üblicherweise vorteilhaft, einen relativ hohen Germaniumgehalt in der SiGe-Schicht zu haben. Jedoch erhöhen größere Mengen an Germanium den Grad der Spannung. Wenn sich die Dicke der SiGe-Schicht über eine bestimmte Dicke erhöht, die die kritische Dicke genannt wird, dann wird die Bildung von Fehlverschiebungen an der Film/Substratgrenzfläche energetisch vorteilhaft. Solche Versetzungen führen zu einer verringerten Trägermobilität, Stromverlust, verringerter Leistung der Vorrichtung und sogar einem Versagen der Vorrichtung.
Zum Beispiel hat SiGe, das 10% Germanium enthält, eine kritische Dicke von 300 Å für einen gespannten (stabilen)-Film im Gleichgewicht und 2.000 Å für einen metastabilen gespannten Film bei Si <100>. Wenn die SiGe-Schicht dünner als 500 Å ist, dann können höhere Konzentrationen an Germanium verwendet werden, weil sie ohne das Bewirken von Fehlversetzen eingebaut werden können. Für einen Germaniumgehalt von 50% ist die kritische Dicke ungefähr 100 Å für einen metastabilen druckgespannten Film auf Si <100>. Wenn die SiGe-Schicht dicker als 1.000 Å ist, dann sind üblicherweise niedrigere Konzentrationen an Germanium bevorzugt, um das Risiko einer Fehlfunktion der Vorrichtung bedingt durch die Bildung von Fehlversetzungen zu verringern. Die SiGe-Schicht 416 enthält vorzugsweise Germanium in einer Menge in dem Bereich von 5 Atom-% bis 50 Atom-%, mehr bevorzugt 10 Atom-% bis 30 Atom-% und die Dicke liegt vorzugsweise in dem Bereich von 100 Å bis 1.500 Å. Die Konzentration an Germanium und die Dicke werden vorzugsweise gemeinsam eingestellt, um ein gespannte Struktur herzustellen, während man Fehlversetzungen in den so abgeschiedenen Strukturen vermeidet.
In der dargestellten Ausführungsform ist die epitaktische Region 420 der SiGe-Schicht 416 druckgespannt. Die epitaktische Region 420 der SiGe-Schicht 416 enthält 10 Atom-% Germanium und 1 × 10¹⁹ Atome/cm³ Bor und wird unter Verwendung von Trisilan und German (ungefähr 15:1 nach Volumen) mit einer kleinen Menge an Diboran als Dotierungsmittelvorläufer abgeschieden. Die resultierende mit Bor dotierte SiGe-Schicht 416 ist ein Film mit gemischter Morphologie mit einer Dicke von 1.000 Å. Die epitaktische Region 420 der SiGe-Schicht 416 fungiert als eine Basis in der resultierenden Vorrichtung.
Ein dritter Film 422 ist eine Deckschicht aus dotiertem Silicium, die auf dem Film 416 durch CVA unter Verwendung von Trisilan und optional einer kleinen Menge eines p-Dotierungsmittelvorläufers bei einer Abscheidungstemperatur im Bereich von 580°C bis 650°C abgeschieden wird. Die resultierende p-dotierte Deckschicht 422 hat vorzugsweise eine Dicke in dem Bereich von 300 Å bis 1.000 Å. Der Film 422 ist auch ein Film mit gemischter Morphologie mit einer epitaktischen Region 424 über der Einkristalloberfläche 408 und den polykristallinen Regionen 426 über den Feldisolationsregionen 404. In der dargestellten Ausführungsform ist der Film 422 mit Bor unter Verwendung von Diboran als ein in situ-Dotierungsmittelvorläufer dotiert, um einen Dotierungsgrad in dem Bereich von 1 × 10¹⁷ bis 1–10²⁰ Atome/ccm³ zu erreichen. Er wird bei einer Abscheidetemperatur von ungefähr 600°C abgeschieden und hat eine Dicke von ungefähr 500 Å.
Die Deckschicht 422 hilft dabei, die metastabile Spannung der SiGe-Schicht während der anschließenden Verfahrensschritte aufrecht zu halten und erleichtert die Bildung des Emitterbasisübergangs in der gewünschten Tiefe innerhalb der Struktur. Wenn Trisilan als die Siliciumquelle verwendet wird, dann wird vorzugsweise eine größere Einheitlichkeit der Zusammensetzung über der Oberfläche des Substrats erreicht. Somit ist die Menge des p-Dotierungsmittels in den polykristallinen Regionen 418 und 426 vorzugsweise ungefähr die gleiche wie die Menge des p-Dotierungsmittels in der epitaktischen Basisregion 420. Zusätzliche Schichten, z. B. ein Emitter, können auf der Struktur, die in 4 gezeigt wird, abgeschieden werden, um die fertige Vorrichtung herzustellen, und zwar in einer Weise, die den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist. Die anschließende elektrische Verbindung (nicht gezeigt) zu der epitaktischen Basisregion 420 wird vorzugsweise über Kontakte hergestellt, die sich durch die darüber liegenden isolierenden Schichten zu einer oder mehreren der dotierten polykristallinen Regionen 418 und 426 erstrecken.
Es ist aus dem zuvor Genannten offensichtlich, dass die Anzahl der Schritte in einem Herstellungsverfahren für Halbleiter vorteilhaft durch das Ersetzen einer konventionellen Siliciumquelle durch Trisilan verringert werden kann. Zum Beispiel kann der Schritt der Abscheidung einer Pufferschicht 414 ausgelassen werden, wenn Trisilan anstatt einer Siliciumquelle wie Silan, Disilan, Dichlorsilan, Trichlorsilan oder Tetrachlorsilan verwendet wird, um SiGe direkt auf beiden Oberflächen abzuscheiden. Zudem erleichtert Trisilan mit oder ohne der Pufferschicht 414 der bevorzugten Ausführungsformen die Abscheidung über heteroge nen Oberflächen in einem Schritt; im Gegensatz dazu beinhaltet die Verwendung einer konventionellen Siliciumquelle in einem Verfahren (siehe 5 unten und die beiliegende Beschreibung) typischerweise getrennte Schritte der Abscheidung eines Si-haltigen Films über den Feldisolationsregionen und den Fenstern aus aktiven Flächen, das Maskieren, Ätzen und dann das spätere Abscheiden der epitaktischen Basisschicht. Die getrennten Schritte zur Abscheidung eines Si-haltigen Films über Feldisolationsregionen können durch das Ersetzen der konventionellen Siliciumquelle durch Trisilan und Abscheiden des siliciumhaltigen Films 416 auf der Einkristalloberfläche 408 und dem nicht-epitaktischen Material 404 in dem gleichen Schritt eliminiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung durch das Eliminieren eines Maskierungsschrittes modifiziert. Maskierungsschritte werden konventionell eingesetzt, um eine Abscheidung über heterogenen Oberflächen zu erreichen. Zum Beispiel wird in dem Verfahrensfluss, der in 5 dargestellt wird, ein polykristalliner Film 510 in 5A über einem gemischten Substrat, das eine Einkristalloberfläche 520 und eine nicht-epitaktische Oberfläche 530 enthält, unter Verwendung einer ersten Siliciumquelle wie Silan, Disilan, Dichlorsilan, Trichlorsilan oder Siliciumtetrachlorid abgeschieden. Bedingt durch die im Allgemeinen schwache Keimbildung über den Oxidoberflächen resultiert eine längere Abscheidung letztendlich in einer kontinuierlichen und akzeptablen einheitlichen Dicke, wobei der längere Prozess in einer übermäßigen Abscheidung über dem Fenster der aktiven Fläche 520 resultiert. Dem entsprechend muss die Region 550 maskiert, geätzt und durch eine getrennte Abscheidung ersetzt werden. Die Abscheidetemperatur wird so gewählt, um einen Film mit einer gewünschten nicht-epitaktischen (z. B. polykristallinen) Morphologie in den Regionen 540 über den nicht epitaxialen Oberflächen 530 zu haben. Diese Abscheidebedingungen tendieren auch dazu, eine polykristalline Morphologie in der Region 550 über der Einkristalloberfläche 520 zu produzieren, da der Arbeitsablauf nach einem Ätzen in dieser Region ruft.
Es werden eine Serie von Maskierungs- und Ätzschritte verwendet, um die unerwünschte polykristalline Morphologie in der Region 550 mit der gewünschten epitaktischen Morphologie zu ersetzen. Durch Verwendung bekannter Photolithogra phietechniken wird eine Photolackmaske 560 gebildet und gemustert, wie es in 5B gezeigt wird. Die exponierte Si-haltige Schicht in der Region 550 wird dann, wie es in 5C gezeigt wird, unter Verwendung bekannter Ätztechniken weggeätzt, was ein Fenster öffnet, um die darunter liegende Einkristalloberfläche 520 freizulegen. Während des Ätzens schützt die Photolackmaske 560 die darunter liegenden Polysiliciumregionen 540, die später dazu dienen, mit der Basisregion Kontakt herzustellen, die in dem Fenster 520 gebildet wird. Die Photolackmaske 560 wird dann entfernt und ein Abscheideverfahren unter Verwendung einer zweiten (möglicherweise der gleichen) Siliciumquelle scheidet einen akzeptablen epitaktischen Film 570 auf die Einkristalloberfläche 520 ab, wie es in 5D gezeigt wird. Solche konventionellen Abscheideverfahren sind auf dem Gebiet bekannt, wie es oben in Bezug auf 1B diskutiert wird.
Die Verfahren der bevorzugten Ausführungsformen involvieren die Verwendung von Trisilan zur Abscheidung eines Si-haltigen Films über beiden Oberflächen eines gemischten Substrats in einem einzelnen Schritt, wodurch das Maskieren, Ätzen und die getrennten Abscheideschritte von 5 vermieden werden und der Arbeitsablauf mehr wie in 4 ist. Die in 3B gezeigte Struktur ist für die bevorzugten Ausführungsformen erläuternd und kann in einem einzelnen Schritt durch das Modifizieren des Arbeitsablaufs, der in 5 dargestellt wird, hergestellt werden. Diese Modifikation wird vorzugsweise durch das Ersetzen einer Siliciumquelle wie Silan mit Trisilan und das Abscheiden des Si-haltigen Films über beiden Oberflächen in einem einzigen Schritt, wie es in 3 dargestellt wird, durchgeführt.
BEISPIEL 1
Es wurde ein Substrat zur Verfügung gestellt, das aus einer SiO₂ („Oxid")-Beschichtung mit 1.500 Å, die auf einem Si(100)-Wafer abgeschieden ist, besteht. Das Substrat wurde gemustert, um ungefähr 20% der Oxidbeschichtung zu entfernen, um den darunter liegenden Si(100)-Wafer freizulegen, wodurch ein gemischtes Substrat mit einer Einkristalloberfläche und einer amorphen Oxidoberfläche hergestellt wurde. Das gemischte Substrat wurde dann in einer Lösung aus verdünnter Fluorwasserstoffsäure geätzt, gespült und getrocknet. Das gemischte Substrat wurde dann in ein Reaktorsystem Epsilon E2500^® geladen und einem Backen mit Wasserstoff bei 900°C bei Atmosphärendruck unter einem Fluss von 80 slm von ultrareinem Wasserstoff für 2 Minuten ausgesetzt. Dem gemischten Substrat wurde dann ermöglicht, ein Wärmegleichgewicht bei 600°C bei 40 Torr Druck bei einem Fluss von 20 slm ultrareinem Wasserstoffgas zu erreichen. Die Schritte des Ätzens, Trocknens, Spülens und Backens machten die Einzelkristalloberflache für epitaktisches Filmwachstum aktiv.
Reines Wasserstoffgas wurde dann durch flüssiges Trisilan (das bei Raumtemperatur unter Verwendung eines Wasserbades um die Blasenvorrichtung, die das Trisilan enthält, gehalten wird) durchgeführt, um Trisilandampf auf das erhitzte Substrat zu fördern. Die Wasserstoff/Trisilan-Mischung zusammen mit einem Fluss von 90 sccm (eingespritzt) Trisilylarsin (100 ppm, 90 sccm gemischt mit 2 slm ultrareinem Wasserstoff) und 20 slm ultrareinem Wasserstoff wurde dann in den Reaktor mit einer Fliesgeschwindigkeit von 90 sccm für 15 Sekunden eingeführt. Es wurde ein kontinuierlicher mit Arsen dotierter amorpher Siliciumfilm mit einer Dicke von ungefähr 50 Å auf dem exponierten Oxid abgeschieden. Es wurde gleichzeitig ein mit Arsen dotierter epitaktischer Siliciumfilm mit hoher Kristallqualität mit einer Dicke von ungefähr 45 Å auf den freigesetzten aktiven Si <100> Flächen abgeschieden. Der Fluss des Trisilylarsins wurde dann beendet. Diese Abscheidung diente als eine Pufferschicht.
Ein mit Bor dotierter Film mit abgestufter Germaniumkonzentration wurde dann in mehreren aufeinander folgenden, ununterbrochenen Schritten unter Verwendung einer Trisilan/Wasserstofffliesgeschwindigkeit von 25 sccm abgeschieden. Als erstes wurde German (1,5% in ultrareinem H₂) in den Reaktor unter Verwendung eines Flusses in Stufen von 0 sscm bis 30 sscm über 45 Sekunden eingeführt. Als zweites wurde der Fluss an German bei 30 sccm für 30 Sekunden konstant gehalten. Als drittes wurde der Fluss auf 20 sscm für 30 Sekunden geändert. Viertens wurde der Fluss auf 15 sccm für 10 Sekunden geändert, während auch ein Fluss von 90 sccm (eingespritzt) Diboran (100 ppm, 90 sccm, gemischt mit 2 slm ultrareinem Wasserstoff) in den Reaktor eingeführt wurde. Fünftens wurde der Fluss an Diboran konstant gehalten und der Fluss an German wurde auf 10 sccm für 30 Sekunden reduziert. Es wurde ein kontinuierlicher, glatter, stark einheitlicher, a morpher Silicium-Germanium-Film, der teilweise mit Bor dotiert ist, mit einer Gesamtdicke von 1.000 Å auf der amorphen Siliciumschicht abgeschieden, die in dem ersten Schritt abgeschieden wurde. Es wurde ein heteroepitaktischer SiGe-Film mit hoher Kristallqualität mit einer Gesamtdicke von 1.100 Å, der teilweise mit Bor dotiert ist, auf dem epitaktischen Siliciumfilm, der in dem ersten Schritt abgeschieden wurde, abgeschieden.
Es wurde dann eine mit Bor dotierte Deckschicht aus Silicium durch das Aufrechthalten des Diboranflusses, das Beenden des Germanfluss und das Erhöhen der Geschwindigkeit des Trisilan/Wasserstoffflusses auf 90 sccm für 150 Sekunden abgeschieden. Es wurde ein kontinuierlicher, glatter, mit Bor dotierter, amorpher Siliciumfilm mit einer Dicke von 490 Å auf der amorphen SiGe-Schicht abgeschieden, die während der zweiten Abscheidesequenz abgeschieden wurde. Es wurde ein heteroepitaktischer mit Bor dotierter Siliciumfilm mit hoher Kristallqualität mit einer Dicke von 475 Å auf der heteroepitaktischen SiGe-Schicht abgeschieden, die während der zweiten Abscheidesequenz abgeschieden wurde. Alle der physikalischen Eigenschaften des Films waren für alle Schichten sehr einheitlich in Bezug auf die Dicke und die Einheitlichkeit der Elementkonzentration über die gesamte Oberfläche hinweg.
Dieses Beispiel zeigt die Verwendung von Trisilan in einem isothermen, isobaren Abscheidungsprozess zur Abscheidung eines Si(As)/SiGe(B)-Filmstapels auf einem gemusterten dielektrischen Substrat, der ähnlich zu der Struktur ist, die in 4 gezeigt wird. Es wird betont, dass es nicht erforderlich war, die Siliciumpufferschicht zu maskieren/zu mustern, um einen Filmstapel mit hoher Qualität über beide Arten von Oberflächen abzuscheiden. Dies stellt eine wesentliche Einsparung an Herstellungskosten für die Abscheidung dieser Struktur bedingt durch das Eliminieren der Prozessschritte zur Verfügung, die verwendet werden, um die Pufferschicht abzuscheiden und zu mustern, sowie eine Erhöhung im Durchsatz des gesamten Arbeitsflusses zur Herstellung der Vorrichtung dar.
BEISPIEL 2 (ZUM VERGLEICH)
Ein Si-haltiger Film wurde auf einem SiO₂-Substrat (ohne eine Keimbildungsschicht) bei einer Temperatur von 600°C unter Verwendung von Silan und German als Vorläufer abgeschieden. Die Rauheit der Oberfläche des resultierenden SiGe-Films (durch Rasterkraftmikroskopie gemessen) war 226 Å für eine Abtastfläche von 10 Mikron × 10 Mikron. Eine Scanning-Elektronenmikroskopie (SEM) des SiGe-Films zeigte pyramidale, facettierte Körner, die eine inselartige Abscheidung andeuten, wie es in den SEM-Mikrographien gezeigt wird, die in den 6 und 7 gezeigt werden. Diese inselartige Abscheidung zeigt, dass die Abscheidung durch einen Prozess voranschritt, bei dem isolierte Keime, die sich zuerst auf der Oberfläche bildeten, dann zusammenwuchsen, um die gezeigten Inseln zu bilden. Dies zeigt die Empfindlichkeit der Abscheidung gegenüber der Oberflächenmorphologie, wenn Silan verwendet wird, d. h. eine schlechte Keimbildung von abgeschiedenen Silanschichten auf Oxid und eine entsprechende Rauheit.
BEISPIELE 3 (NICHT TEIL DER ERFINDUNG
Ein Si-haltiger Film wurde bei 600°C, so wie es in Beispiel 2 beschrieben wird, abgeschieden, es wurden aber Trisilan und German anstelle von Silan und German als Vorläufer verwendet. Die Rauheit der Oberfläche des resultierenden Si-Ge-Films (durch Rasterkraftmikroskopie gemessen) war 18,4 Å für eine Abtastfläche von 10 Mikron × 10 Mikron. Eine SEM des SiGe-Films zeigte eine viel einheitlichere Oberfläche, wie es in den SEM-Mikrographien gezeigt wird, die in den 8 und 9 dargestellt werden (jeweils gleiche Vergrößerungen und Kippwinkel wie bei den 6 und 7). Der relative Mangel an inselartiger Abscheidung im Vergleich zu Silan zeigt, dass die Abscheidung gleichmäßig über die Oberfläche hinweg zustande kam und nicht durch den Keimbildungs- und Wachstumsmechanismus voranschritt, der oben in Beispiel 2 beschrieben wurde. Dies zeigt die relative Unempfindlichkeit der Abscheidung gegenüber der Oberflächenmorphologie, wenn Trisilan verwendet wird, d. h. eine exzellente Keimbildung der mit Trisilan abgeschiedenen Schichten und eine entsprechende Glätte.
BEISPIELE 4–21 (NICHT TEIL DER ERFINDUNG)

Es wurde eine Serie von Si-haltigen Filmen auf einem SiO₂-Substrat (ohne eine Keimbildungsschicht) bei einem Druck von 40 Torr unter Verwendung von Trisilan und German abgeschieden. Die Fliesgeschwindigkeit des Trisilans war für die Beispiele von Tabelle 1 bei 77 sccm konstant (Wasserstoffträger, Blasengerät). Der Fluss des Germans (10% German, 90% H₂) und die Abscheidetemperatur wurden so variiert, wie es in Tabelle 1 gezeigt wird. Die Konzentration an Germanium (Atom-%) und die Dicke der resultierenden SiGe-Filme wurden durch RBS bestimmt und die Rauheit der Oberfläche wurde durch Rasterkraftmikroskopie bestimmt. Die Ergebnisse, die in Tabelle 1 gezeigt werden, zeigen, dass hocheinheitliche Filme über einen Bereich von Temperaturen und Fliesgeschwindigkeitsbedingungen, insbesondere über einen Bereich der Konzentration des Germans hergestellt werden können, und zeigen zudem die relative Unempfindlichkeit der Abscheidung gegenüber einer Oberflächenmorphologie, wenn Trisilan verwendet wird. TABELLE 1

Nr.	Temp. (°C)	Germanfluss (sccm)	%-Ge	Dicke (Å)	Abscheidungsgeschwindigkeit (Å/Min.)	Rauheit (Å)
1	450	25	5,0	34*	8,5	3,2
2	450	50	7,5	34*	11	4,1
3	450	100	11	59*	15	3,7
4	450	100	11	53*	13	nb
5	500	25	6,0	190	63	7,8
6	500	50	10	230	77	9,1
7	500	100	13,5	290	97	8,3
8	500	100	13,5	380*	127	7,2
9	550	25	6,0	630	315	5,2
10	550	50	9,5	670	335	13,6
11	550	100	14	900	450	12,1
12	550	100	14	1016	508	9,4
13	600	25	7,0	1160	580	8,1
14	600	50	13	1230	615	25,7
15	600	100	19	1685	843	31,8
16	650	25	11	630	630	23,3
17	650	50	17	800	800	31,5
18	650	100	27	1050	1050	50,2
19	700	25	11	680	680	18,1
20	700	50	18	835	835	37,8
21	700	100	31	960	960	44,9

* Durch eine optische Technik bestimmte Dicke
nb: nicht bestimmt

Die Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass verschiedene Auslassungen, Zusätze und Variationen an den oben beschriebenen Zusammensetzungen und Verfahren ohne ein Abweichen von dem Umfang der Erfindung gemacht werden können und das alle solche Modifikationen und Änderungen dazu vorgesehen sind, in den Umfang der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert wird, zu fallen.

Claims

Abscheidungsverfahren, umfassend: Bereitstellen eines Substrats, das innerhalb einer Kammer angeordnet ist, wobei das Substrat eine erste Oberfläche mit einer ersten Oberflächenmorphologie und eine zweite Oberfläche mit einer zweiten Oberflächenmorphologie aufweist, wobei die erste und zweite Oberflächenmorphologie jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus einkristallin, polykristallin, mikrokristallin, amorph und einer Mischung, die amorphes und kristallines Material enthält, unter der Voraussetzung, dass die zweite Oberflächenmorphologie sich von der ersten Oberflächenmorphologie unterscheidet, Einbringen von Trisilan in die Kammer und Abscheiden eines siliciumhaltigen Films gleichzeitig auf sowohl der ersten Oberfläche als auch der zweiten Oberfläche unter Verwendung von thermischer oder plasmaverstärkter chemischer Dampfphasenabscheidung bei einer Temperatur von 400°C bis 750°C.
Abscheidungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Oberflächenmorphologie einkristallin ist.
Abscheidungsverfahren nach Anspruch 2, wobei die zweite Oberflächenmorphologie amorph, polykristallin oder eine Mischung eines amorphen und kristallinen Materials ist.
Abscheidungsverfahren nach Anspruch 2, das zusätzlich das Einbringen einer Germaniumquelle gleichzeitig mit dem Trisilan in die Kammer umfasst, wobei dadurch ein SiGe-Film als siliciumhaltiger Film abgeschieden wird.
Abscheidungsverfahren nach Anspruch 4, wobei der SiGe-Film 0,1 bis 80 Atom-% Germanium enthält.
Abscheidungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Oberfläche ein Halbleitermaterial aufweist und die zweite Oberfläche ein dielektrisches Material aufweist.
Abscheidungsverfahren nach Anspruch 6, wobei das Halbleitermaterial Silicium und ein Dotierungsmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Arsen, Bor, Indium, Phosphor und Antimon, enthält.
Abscheidungsverfahren nach Anspruch 6, wobei das dielektrische Material ein Material enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Siliciumdioxid, Siliciumnitrid, Metalloxid und Metallsilicat.
Abscheidungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der siliciumhaltige Film eine Siliciumpufferschicht mit einer Dicke von 50 nm (500 Å) oder weniger ist.
Abscheidungsverfahren nach Anspruch 9, das zusätzlich das Einbringen einer Germaniumquelle und einer Siliciumquelle in die Kammer und Abscheiden eines SiGe-Films auf der Pufferschicht umfasst.
Abscheidungsverfahren nach Anspruch 10, wobei die Siliciumquelle Trisilan enthält.
Abscheidungsverfahren nach Anspruch 1, wobei wenigstens ein Teil der ersten Oberfläche nicht coplanar mit wenigstens einem Teil der zweiten Oberfläche ist.
Abscheidungsverfahren nach Anspruch 1, das zusätzlich das Einbringen eines Dotierungsmittelvorläufers in die Kammer und Abscheiden eines in situ dotierten siliciumhaltigen Films als siliciumhaltiger Film umfasst.
Abscheidungsverfahren nach Anspruch 1, umfassend: Zuführen des Trisilans zu der Substratoberfläche mit einer Zuführgeschwindigkeit von wenigstens 0,001 mg/min/cm² Substratoberfläche
Abscheidungsverfahren nach Anspruch 14, wobei die Substratoberfläche ein exponiertes leitfähiges Material und ein exponiertes dielektrisches Material aufweist.
Abscheidungsverfahren nach Anspruch 15, wobei das leitfähige Material einen kristallinen Halbleiter enthält.
Abscheidungsverfahren nach Anspruch 16, wobei der kristalline Halbleiter ein Dotierungsmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bor, Gallium, Indium, Phosphor, Arsen und Antimon, enthält.
Abscheidungsverfahren nach Anspruch 14, das weiterhin das Zuführen einer Germaniumquelle zu der Substratoberfläche und Abscheiden eines SiGe-Materials als siliciumhaltiges Material umfasst.
Abscheidungsverfahren nach Anspruch 18, wobei das Zuführen der Germaniumquelle zu der Substratoberfläche mit einer Zuführgeschwindigkeit von wenigstens 0,001 mg/min/cm² Substratoberfläche durchgeführt wird.