(57)【要約】  誘電体層(410,510,610)、誘電体層(410,510,610)上の可変組成SixGe1-x層(440,520,620)、および可変組成SixGe1-x層(440,520,620)上のSiキャップ層(450,530,630)を持った基板(400,500,600)を含むSiGe薄層半導体構造である。可変組成SixGe1-x層(440,520,620)は、勾配を付けたGeを有するSixGe1-x層(520,620)、または、それぞれ異なったGe含有量(421,431)を有する複数のSixGe1-xサブ層(420,430)を含むことができる。本発明の一実施形態では、SiGe薄層半導体構造は、誘電体層(610)、誘電体層(610)上のSi含有シード層(615)、シード層(615)上の可変組成SixGe1-x層(620)、及び可変組成SixGe1-x層(620)上のSiキャップ層(630)を持つ半導体基板(600)を含む。SiGe薄層半導体構造を加工するための方法と処理ツール(1,100)も提供される。
2007538385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＧｅ薄層半導体構造を加工する方法であって、
処理システムのプロセスチャンバに、上面に誘電体層を持つ基板を提供する段階と、
前記誘電体層の上に可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層を形成する段階と、
前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層の上にＳｉキャップ層を形成する段階と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記基板は、半導体基板、ＬＣＤ基板、およびガラス基板のうち１つを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記誘電体層は、酸化物層、窒化物層、酸窒化物層、および高ｋ層のうち少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層は、勾配を付けたＧｅ含有量を有する勾配を付けたＳｉｘＧｅ１−ｘ層、および、それぞれ異なったＧｅ含有量を有する複数のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層のうち少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ＳｉｘＧｅ１−ｘ層における前記勾配を付けたＧｅ含有量は０．５未満であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層における異なったＧｅ含有量は約０．５未満であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記ＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層における異なったＧｅ含有量は約０．３未満であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層を形成する段階は、Ｇｅ含有量が誘電体層への隣接部で約０．２から約０．５の範囲であり、Ｓｉキャップ層への隣接部で０．１かそれ以下の値に減少するという状態で、勾配を付けたＧｅ含有量を提供する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層は、前記誘電体層の上に形成された第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層であって約０．５から約０．３の間のＧｅ含有量を持つ第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層と、前記第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層の上に形成された第２のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層であって約０．１５から約０．０５の間のＧｅ含有量を持つ第２のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層と、を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層は、前記誘電体層の上に形成された第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層であって約０．２のＧｅ含有量を持つ第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層と、前記第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層の上に形成された第２のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層であって約０．１のＧｅ含有量を持つ第２のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層と、を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記提供する段階は、単一のウェハの処理システムのプロセスチャンバ、およびバッチタイプ処理システムのプロセスチャンバのうち１つに基板を導入する段階を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層を形成する段階は、化学気相蒸着プロセスにおいてＳｉ含有ガスとＧｅ含有ガスに前記基板を露出する段階を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記Ｓｉ含有ガスはＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、およびＳｉ２Ｃｌ６のうち少なくとも１つを有し、また前記Ｇｅ含有ガスはＧｅＨ４およびＧｅＣｌ４のうち少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記Ｓｉキャップ層を形成する段階は、化学気相蒸着プロセスにおいてＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、およびＳｉ２Ｃｌ６のうち少なくとも１つに前記基板を露出する段階を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記誘電体層の上にＳｉ含有シード層を形成する段階を有し、その状況で前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層は前記Ｓｉ含有シード層の上に形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記Ｓｉ含有シード層はアモルファスＳｉおよびポリＳｉのうち１つを有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記Ｓｉ含有シード層はＳｉｘＧｅ１−ｘ層を有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記Ｓｉ含有シード層は約０．１かそれ未満のＧｅ含有量を持ったＳｉｘＧｅ１−ｘ層を有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記Ｓｉ含有シード層を形成する段階は、
化学気相蒸着プロセスにおいてＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、およびＳｉ２Ｃｌ６のうち少なくとも１つを含むＳｉ含有ガスに前記基板を露出する段階を有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記露出する段階は、不活性ガスに前記基板を露出する段階をさらに有することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記露出する段階は、Ｈ２に前記基板を露出する段階をさらに有することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記Ｓｉ含有シード層を形成する段階は、原子層蒸着プロセスを行なう段階を有する
ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
前記Ｓｉ含有シード層を形成する段階は、Ｓｉ含有ガスおよびＨ２に前記基板を交互に露出する段階を有することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記Ｓｉ含有シード層を形成する段階は、Ｓｉ含有ガス、Ｈ２、およびＧｅ含有ガスに前記基板を交互に露出する段階を有することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記形成する段階は、約５００℃から約９００℃の間に前記基板を加熱する段階を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
プロセスチャンバに約１００Ｔｏｒｒ未満の圧力を提供する段階をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
プロセスチャンバに約１Ｔｏｒｒ未満の圧力を提供する段階をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
プロセッサ上で実行するためのプログラム命令を含んだコンピュータ読み取り可能な媒体であって、プロセッサによって実行されるときに、請求項１に記載された方法における各段階を処理機器に実行させることを特徴とする媒体。
【請求項２９】
プロセッサ上で実行するためのプログラム命令を含んだコンピュータ読み取り可能な媒体であって、プロセッサによって実行されるときに、請求項１５に記載された方法における各段階を処理機器に実行させることを特徴とする媒体。
【請求項３０】
上部に誘電体層を持った基板と、
前記誘電体層の上の可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層と、
前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層の上のＳｉキャップ層と、
を有することを特徴とするＳｉＧｅ薄層半導体構造。
【請求項３１】
前記基板は、半導体基板、ＬＣＤ基板、およびガラス基板のうち１つを有することを特徴とする請求項３０に記載の薄層半導体構造。
【請求項３２】
誘電体層は、酸化物層、窒化物層、酸窒化物層，および高ｋ層のうち少なくとも１つを有することを特徴とする請求項３０に記載の薄層半導体構造。
【請求項３３】
前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層は、勾配を付けたＧｅ含有量を有する勾配を付けたＳｉｘＧｅ１−ｘ層、および、それぞれ異なったＧｅ含有量を有する複数のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層のうち少なくとも１つを有することを特徴とすることを特徴とする請求項３０に記載の薄層半導体構造。
【請求項３４】
前記ＳｉｘＧｅ１−ｘ層における前記勾配を付けたＧｅ含有量は０．５未満であることを特徴とする請求項３３に記載の薄層半導体構造。
【請求項３５】
前記勾配を付けたＳｉｘＧｅ１−ｘ層の厚さは約６００Åから約１０００Åの間であることを特徴とする請求項３３に記載の薄層半導体構造。
【請求項３６】
前記ＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層における異なったＧｅ含有量は約０．５未満であることを特徴とする請求項３３に記載の薄層半導体構造。
【請求項３７】
前記ＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層における異なったＧｅ含有量は約０．３未満であることを特徴とする請求項３３に記載の薄層半導体構造。
【請求項３８】
それぞれのＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層の厚さは約３００Åから約５００Åの間であることを特徴とする請求項３０に記載の薄層半導体構造。
【請求項３９】
前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層は、Ｇｅ含有量が誘電体層への隣接部で約０．２から約０．５の範囲であり、Ｓｉキャップ層への隣接部で０．１かそれ以下の値に減少するという状態で、勾配を付けたＧｅ含有量を含むことを特徴とする請求項３０に記載の薄層半導体構造。
【請求項４０】
前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層は、前記誘電体層の上に形成された第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層であって約０．５から約０．３の間のＧｅ含有量を持つ第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層と、前記第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層の上に形成された第２のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層であって約０．１５から約０．０５の間のＧｅ含有量を持つ第２のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層と、を有することを特徴とする請求項３０に記載の薄層半導体構造。
【請求項４１】
前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層は、前記誘電体層の上に形成された第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層であって約０．２のＧｅ含有量を持つ第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層と、前記第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層の上に形成された第２のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層であって約０．１のＧｅ含有量を持つ第２のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層と、を有することを特徴とする請求項３０に記載の薄層半導体構造。
【請求項４２】
前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層は、化学気相蒸着プロセスにおいてＧｅ含有ガスとＳｉ含有ガスに前記基板を露出することによって形成されたことを特徴とする請求項３０に記載の薄層半導体構造。
【請求項４３】
前記Ｓｉ含有ガスはＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、およびＳｉ２Ｃｌ６のうち少なくとも１つを有し、また前記Ｇｅ含有ガスはＧｅＨ４およびＧｅＣｌ４のうち少なくとも１つを有することを特徴とする請求項４２に記載の薄層半導体構造。
【請求項４４】
前記誘電体層と前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層の間のＳｉ含有シード層
をさらに含むことを特徴とする請求項３０に記載の薄層半導体構造。
【請求項４５】
前記Ｓｉ含有シード層はアモルファスＳｉおよびポリＳｉのうち１つを有することを特徴とする請求項４４に記載の薄層半導体構造。
【請求項４６】
前記Ｓｉ含有シード層は、約０．１０かそれ未満のＧｅ含有量を持ったＳｉｘＧｅ１−ｘ層を有することを特徴とする請求項４４に記載の薄層半導体構造。
【請求項４７】
前記Ｓｉ含有シード層の厚さは約２５Åから約５０Åの間であることを特徴とする請求項４４に記載の薄層半導体構造。
【請求項４８】
ＳｉＧｅ薄層半導体構造を加工するための処理ツールであって、
上部に誘電体層を持った基板の上に可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層を形成し、前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層の上にＳｉキャップ層を形成するよう適合された少なくとも１つの処理システムと、
前記基板を移送するために構成された移送システムと、
前記処理ツールを制御するよう構成されたコントローラと、
を有することを特徴とする処理ツール。
【請求項４９】
少なくとも１つの前記処理システムは、さらに、前記誘電体層の上にＳｉ含有シード層を形成するよう適合されることを特徴とする請求項４８に記載の処理ツール。
【請求項５０】
前記処理システムは、バッチタイプ処理システム、および単一のウェハ処理システムのうち１つを有することを特徴とする請求項４８に記載の処理ツール。
【請求項５１】
プロセス監視システムをさらに有することを特徴とする請求項４８に記載の処理ツール。
【請求項５２】
ＳｉＧｅ薄層半導体構造を加工するための処理ツールであって、
処理システムのプロセスチャンバに、誘電体層を上面に持つ基板を提供するための手段と、
前記誘電体層の上に可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層を形成するための手段と、
前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層の上にＳｉキャップ層を形成するための手段と、
を有することを特徴とする処理ツール。
【請求項５３】
前記誘電体層の上にＳｉ含有シード層を形成するための手段
をさらに有することを特徴とする請求項５２に記載の処理ツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体構造および半導体処理に関わり、特に可変ＳｉＧｅ組成を有するＳｉＧｅ薄層半導体構造、および加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳｉＧｅデバイスを形成するシリコン（Ｓｉ）技術へのゲルマニウム（Ｇｅ）の添加は半導体産業において革命を引き起こした。Ｇｅは、標準シリコンバイポーラ・トランジスタより遥かに高い速度で動作できる高性能なヘテロ接合バイポーラ・トランジスタ（ＨＢＴ）を形成するために添加される。ＳｉＧｅデバイスは、標準的な相補的金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）論理回路技術にも統合することができ、高密度ＣＭＯＳ論理回路による高性能なアナログおよびＲＦ回路の集積化をもたらす。多結晶シリコン−ゲルマニウム（ポリＳｉＧｅ）は、将来的なＣＭＯＳデバイスの規模調整のためのゲート電極材料としてポリＳｉ（多結晶Ｓｉ）に対する有望な代替物である。なぜなら、スレッシュホールド（しきい値）電圧制御の度合いの付加と、さらにゲート酸化薄膜によるデバイスへのゲート空乏効果(またはゲート・デプリーション効果：gate-depletion effect)の抑制を提供することができるからである。
【０００３】
従来のＣＭＯＳ加工プロセスでは、狭いゲートラインのシート抵抗は、ゲート薄膜の上部におけるケイ化物（「サリサイド」）の自己整列形成によって許容レベルにまで低下され、アモルファスＳｉまたはポリＳｉが金属（例えばＣｏまたはＮｉ）と反応して、ゲート、ソース、及びドレイン領域のような所望のデバイス要素構造に自己整列する新たな化合物を形成する。しかしながら、ポリＳｉＧｅのシリサイド（珪化物）化反応はポリＳｉのそれとは大幅に異なる。ポリＳｉＧｅ層からのＧｅ原子は、粒界において分離することが可能で、そのためシリサイド化反応の間に、高抵抗層を形成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、従来の半導体素子技術による上述の問題および／または他の問題を低減するか、または解決するＳｉＧｅ薄層半導体構造を提供する。本発明は、さらに、サリサイド完全性を妥協することなくポリ・デプリーション効果(またはポリ空乏効果：poly depletion effect)を低減する薄層ＳｉＧｅ半導体構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
これを目的として、誘電体層と、その誘電体層の上の可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層と、その可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層の上のＳｉキャップ層とを備えた基板を含むＳｉＧｅ薄層半導体構造が提供される。可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層は、勾配を付けたＧｅ含有量を有するＳｉｘＧｅ１−ｘ層、またはそれぞれ異なったＧｅ含有量を有する複数のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層含みうる。
【０００６】
本発明の一実施形態では、ＳｉＧｅ薄層半導体構造は、さらに、誘電体層の上にＳｉ含有シード層を、可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層が上記Ｓｉ含有シード層の上に形成される状態で、含んでいる。
【０００７】
また、ＳｉＧｅ薄層半導体素子を形成するための方法と処理ツールも提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
上記発明の背景の項で述べたように上に、伝統的なゲート電極構造におけるＳｉＧｅ層の使用は、粒界におけるＧｅ原子の分離と、シリサイド化反応の際の高い抵抗層の形成を被る。通常のＳｉＧｅゲート電極構造は、基板の上に蒸着（堆積）されたアモルファスＳｉまたはポリＳｉのシード層、シード層の上に蒸着されたＳｉＧｅゲート電極層、およびＳｉＧｅゲート電極層の上に蒸着されたポリＳｉ（またはアモルファスＳｉ）キャップ層を含む。
【０００９】
シリサイドプロセスの間に消費されるポリＳｉまたはアモルファスＳｉキャップ層はＳｉＧｅゲート電極の上に形成できる。通常、ＳｉＧｅ合金の直接のシリサイド化が、一層高い抵抗材料の形成に起因して低い性能をもたらす理由から、Ｓｉキャップが使われる。しかしながら、ＳｉＧｅ／キャップ界面での急激なＧｅ濃縮とゲート電極構造のひずみ場勾配は、Ｇｅを、ＳｉＧｅ層からゲート電極の表面へと外方拡散させて、サリサイド完全性を破壊する。この問題を軽減する１つの方法は、ＳｉＧｅ層内のＧｅ含有量を約０．１よりも下げることである。しかしながら、このようなＧｅ含有量の低減は、その構造にＧｅを添加することによるポリ・デプリーション効果を低下させることで得られる利得の損失をもたらす。
【００１０】
本発明は、サリサイド完全性を妥協することなく、ポリ・デプリーション効果を低減する利益を維持する可変組成ＳｉＧｅ構造を含んだＳｉＧｅ薄層半導体構造を使うことによって、これらの問題を軽減する。本発明では、ＳｉＧｅ層組成をＳｉｘＧｅ１−ｘで表し、ここに、それぞれ、ｘはＳｉｘＧｅ１−ｘ層のＳｉの原子分率（Ｓｉ含有量）、１−ｘはＳｉｘＧｅ１−ｘ層のＧｅの原子分率（Ｇｅ含有量）である。
【００１１】
さて図面を参照すると、図１Ａは本発明の一実施形態による、基板の上にＳｉ含有層を形成するためのバッチタイプ処理システムの概略構成図を示す。バッチタイプ処理システム１００は、プロセスチャンバ１０２、ガス注入システム１０４、ヒータ１２２、真空ポンプシステム１０６、プロセス監視システム１０８、およびコントローラ１２４を含む。多数の基板１１０は、プロセスチャンバ１０２に搭載され、そして基板ホルダ１１２を使って処理できる。さらに、プロセスチャンバ１０２は、外側のセクション１１４と内側のセクション１１６を有する。本発明の一実施形態では、内側のセクション１１６はプロセスチューブ(プロセス管)でありうる。
【００１２】
ガス注入システム１０４は、プロセスチャンバ１０２を浄化するための、また基板１１０を準備し、洗浄し、処理するためのガスをプロセスチャンバ１０２に導入することができる。ガス注入システム１０４は、例えば、Ｓｉ含有液体、例としてヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６）を蒸発させる蒸発器を含む液体供給システム（ＬＤＳ）（図示せず）を含むことができる。蒸発した液体は、キャリアガスに補助されるか、あるいは補助されずにプロセスチャンバ１０２に流すことができる。例えば、キャリアガスが使われる時、ガス注入システムはバブリングシステムを含むことができ、そこでＳｉ含有液体を収容する貯留槽によって発泡させられる。さらに、ガス注入システム１０４は、気体のＳｉ含有ガス、例えばシラン（ＳｉＨ４）を高圧容器から流すよう構成できる。さらに、上述のガス流は、例えば不活性ガスおよび水素含有ガスを含むことができる。水素含有ガスは、例えばＨ２を含みうる。複数のガス供給ラインを、プロセスチャンバ１０２にガスを流すのに配置できる。そのガスは、内側のセクション１１６によって規定された空間１１８に導入でき、基板１１０に露出することができる。その後、ガスは内側のセクション１１６と外側のセクション１１４とによって規定された空間１２０に流れ込むことができ、真空ポンプシステム１０６によってプロセスチャンバ１０２から排出できる。
【００１３】
基板１１０は、プロセスチャンバ１０２に搭載でき、基板ホルダ１１２を使って処理できる。バッチタイプ処理システム１００は、密に積み重ねられた多数の基板を処理することを可能にし、それによって高い基板処理能力をもたらす。基板のバッチサイズは、例えば約１００個の基板（ウェハ）かそれ未満でありうる。あるいは、バッチサイズは約２５個の基板かそれ未満でありうる。プロセスチャンバ１０２は、例えばいくらかの大きさの基板、一例として２００ｍｍ基板、３００ｍｍ基板、またはそれより大きな基板さえも処理することができる。基板１１０は、例えば半導体基板（例えばシリコンまたは化合物半導体）、ＬＣＤ基板、およびガラス基板を含む。清浄な基板に加えて、誘電体層が上に形成された状態の基板を利用でき、それらは酸化物層、窒化物層、および酸窒化物層を含むが、それらに限定されない。
【００１４】
バッチタイプ処理システム１００は、バッチタイプ処理システム１００の入力のみならずバッチタイプ処理システム１００からのモニター出力を伝え、また活性化するのに十分な制御電圧を生成することのできるコントローラ１２４によって制御することができる。さらに、コントローラ１２４は、プロセスチャンバ１０２、ガス注入システム１０４、ヒータ１２２、プロセス監視システム１０８、および真空ポンプシステム１０６に接続でき、またそれらと情報を交換できる。例えば、コントローラ１２４のメモリに記憶されたプログラムは、記憶されたプロセス方策によってバッチタイプ処理システム１００の上述の部品を制御するのに利用することができる。コントローラ１２４の一例は、テキサス州(Texas)ダラス(Dallas)のデル株式会社(Dell Corporation)からの入手可能なデル・プリシジョン・ワークステーション・６１０(DELL PRECISION WORKSTATION 610)（登録商標）である。
【００１５】
リアルタイムのプロセス監視は、プロセス監視システム１０８を使って実行できる。一般に、プロセス監視システム１０８は、多目的監視システムであって、例えば質量分析計(MS)またはフーリエ変換赤外線(FTIR)分光計(Fourier Transform Infra-red spectrometer)を有することができる。プロセス監視システム１０８は、プロセス環境におけるガスの化学種の定性的および定量的分析を提供することができる。モニターされうるプロセスパラメータとしては、ガス流量、ガス圧力、ガス種の比、およびガス純度を含む。これらのパラメータは、事前の処理結果、および蒸着されたＳｉ含有薄膜の種々の物理的特性と関連付けることができる。
【００１６】
図１Ｂは、本発明の一実施形態による、基板の上にＳｉ含有層を形成するための他のバッチタイプ処理システムの概略構成図を示す。このバッチタイプ処理システム１は、プロセスチャンバ１０およびプロセスチューブ２５を含み、そのプロセスチューブ２５は、排気管８０と接続された上端と、円筒状のマニホールド(manifold)２のリッド（ふた）２７を密封して結合した下端と、を備える。排気管８０は、プロセスチューブ２５から真空ポンプシステム８８までガスを排出し、処理システム１内を所定の雰囲気圧力またはそれより低い圧力に維持させる。複数の基板（ウェハ）４０を（それぞれの水平面が鉛直方向の間隔となる）段状方式で保持するための基板ホルダ３５がプロセスチューブ２５内に配置される。基板ホルダ３５は、リッド２７を貫通する回転シャフト２１にマウント（取り付け）され、モータ２８により駆動されるターンテーブル２６上に位置する。ターンテーブル２６は、全体的な薄膜均一性を改善するために処理の間に回転させることができ、あるいはターンテーブルは処理の間に静止させることができる。リッド２７は反応チューブ２５中に、また反応チューブ２５中から、基板ホルダ３５を運搬するためのエレベータ２２の上にマウントされる。リッド２７が最高位置にあるとき、リッド２７はマニホールド２の開口端を閉じるよう適合される。
【００１７】
複数のガス供給ラインをマニホールド２の周りに配置することができ、複数のガスを、ガス供給ラインを介してプロセスチューブ２５中に供給することができる。図１Ｂにおいては、複数のガス供給ラインのうちの１つのガス供給ライン４５のみを示す。ガス供給ライン４５はガス注入システム９４に接続される。円筒状の熱リフレクター３０が反応チューブ２５をカバーするように配置される。熱リフレクター３０は鏡面仕上げされた内部表面を持ち、メインヒータ２０、ボトムヒータ６５、トップヒータ１５、および排気管ヒータ７０から放射された放射熱の消散を抑える。らせん形の冷却水流路（図示せず）が冷却媒体流路としてプロセスチャンバ１０の壁に形成される。
【００１８】
真空ポンプシステム８８は、真空ポンプ８６、トラップ(trap：液だめ)８４、および自動的圧力コントローラ（ＡＰＣ）８２を有する。真空ポンプ８６は、例えば毎秒２０,０００リットル（またそれを超える）に達するポンプ速度能力があるドライ真空ポンプを含むことができる。処理の間に、ガスをガス注入システム９４を介してプロセスチャンバ１０に導入でき、そして処理圧力はＡＰＣ８２によって調整することができる。トラップ８４は、プロセスチャンバ１０から未反応な前駆物質材料と副産物を集めることができる。
【００１９】
プロセス監視システム９２はリアルタイムのプロセス監視が可能な検出器７５を有し、また、例えばＭＳまたはＦＴＩＲ分光計を有することができる。コントローラ９０は、マイクロプロセッサー、メモリ、および処理システム１の入力のみならず処理システム１からのモニター出力を伝え、また活性化するのに十分な制御電圧を生成することのできるデジタルＩ／Ｏポートを含む。さらに、コントローラ９０は、ガス注入システム９４、モータ２８、プロセス監視システム９２、ヒータ２０，１５，６５および７０、および真空ポンプシステム８８に結合され、またそれらと情報を交換できる。図１Ａのコントローラ１２４と同じように、コントローラ９０はデル・プリシジョン・ワークステーション・６１０(DELL PRECISION WORKSTATION 610)（登録商標）として実装できる。
【００２０】
図２は本発明の一実施形態による処理ツールの概略構成図を示す。処理ツール２００は、処理システム２２０と２３０、処理ツール２００内で基板を移送するよう構成された（ロボット化された）移送システム２１０、および処理ツール２００の部品を制御するよう構成されたコントローラ２４０を有する。本発明の他の実施形態では、処理ツール２００は単一の処理システムを有することができ、またはその代わりに、２個以上の処理システムを有することができる。図２においては、処理システム２２０と２３０は、例えば以下のプロセスの少なくとも１つを実行することができる：（ａ)基板の上にＳｉ含有層を形成すること、（ｂ）基板の上に可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層を形成すること、である。（ａ）では、Ｓｉ含有層はＳｉ含有シード層またはＳｉキャップ層でありうる。本発明の一実施形態では、プロセス（ａ）と（ｂ）は別々の処理システムによって行うことができる。本発明の他の実施形態では、プロセス（ａ）と（ｂ）はいずれも同一の処理システムによって行うことができる。本発明の一実施形態では、処理システムの少なくとも１つはバッチタイプ処理システム、あるいは単一のウェハ処理システムを含むことができる。本発明の他の実施形態では、処理システムの少なくとも１つは熱処理システム、プラズマ処理システム、または原子層蒸着システムを含むことができる。
【００２１】
図１Ａおよび図１Ｂのコントローラと同様に、コントローラで２４０はデル・プリシジョン・ワークステーション・６１０(DELL PRECISION WORKSTATION 610)（登録商標）として実装できる。さらに、図１Ａ〜図１Ｂと図２のいずれかのコントローラは、図６について以下で述べるような汎用コンピュータシステムとして実装することができる。
【００２２】
さて、本発明の実施形態を例示するために図３および図４を参照すると、図３は、本発明の一実施形態による、可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層を含んだＳｉＧｅ薄層半導体構造を形成するための流れ図を示しており、そして図４は、本発明の一実施形態による、可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層を含むＳｉＧｅ薄層半導体構造と、その構造のＧｅ含有量プロフィールを概略的に示している。本発明のプロセスは３００から始められる。３０２において、誘電体層４１０を含む基板４００が処理システムのプロセスチャンバに提供される。基板４００は、例えば２００ミリ基板、３００ミリ基板のいずれかの大きさとすることができ、あるいはそれより大きな基板でさえありうる。誘電体層４１０は、例えば酸化物層（例えばＳｉＯ２）、窒化物層（例えばＳｉＮ）、酸窒化物層（ＳｉＯｘＮｙ）、または高ｋ層（例えばＨｆＯ２またはＨｆＳｉｘＯｙ）であり、ここに「ｋ」は材料の誘電率のことである。処理システムは、図１Ａまたは図１Ｂでそれぞれ説明したバッチタイプ処理システム１００または１でありうる。また、図２で説明したような処理ツール２００の一部として提供されうる。あるいはその代わりに、処理システムは単一のウェハ処理システムでありうる。
【００２３】
３０４において、可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層４４０が誘電体層４１０の上に形成される。図４に示された実施形態では、可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層４４０は、約０．２のＧｅ含有量４２１が誘電体層４１０の上に形成された状態で、第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層４２０を含み、約０．１のＧｅ含有量４３１が第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層４２０の上に形成された状態で、第２のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層４３０を含む。あるいは、Ｇｅ含有量４２１を０．２未満とすることができ、またＧｅ含有量４３１を０．１未満とすることができる。本発明の他の実施形態では、第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層４２０は約０．３から約０．５の間のＧｅ含有量を持つことができ、第２のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層４３０は約０．０５から約０．１５の間のＧｅ含有量を持つことができる。当技術分野の当業者に理解されるように、大きな範囲のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層組成を使用することができるので、本発明は上述のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層組成に限定されない。さらに本発明は、いくつかの数のサブ層を使用することができるので、２つのＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層４３０と４２０を含む可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層４４０によって限定されない。誘電体層４１０に隣接した１つ以上の第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層４２０が、例えば約０．２から約０．５のさらに高いＧｅ含有量を持つことでポリ・デプリーション効果の低減を達成する一方で、１つ以上の第２のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層４３０が、例えば約０．１かそれ未満のさらに低いＧｅ含有量を持つことでサリサイド完全性を確実にする、ということが理解できると思われる。本発明の一実施形態では、第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層４２０と第２のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層４３０は、それぞれ約３００Åから約５００Åの間の厚さでありうる。ＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層４３０と４２０は、例えば、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、またはヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６）などのＳｉ含有ガス、並びに例えばＧｅＨ４およびＧｅＣｌ４から選択されるＧｅ含有ガスを使って化学気相蒸着法（ＣＶＤ）プロセスによって形成することができる。
【００２４】
さらに図３と図４を参照すると、３０６において、Ｓｉキャップ層４５０が可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層４４０の上に形成される。Ｓｉキャップ層４５０はアモルファスＳｉ層またはポリＳｉ層でありうる。Ｓｉキャップ層４５０の厚さは、例えば約３００Åから約５００Åの間でありうる。Ｓｉキャップ層４５０は、例えばＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、およびＳｉ２Ｃｌ６のうち少なくとも１つを使ってＣＶＤプロセスにより形成することができる。３０８においてプロセスは終わる。
【００２５】
本発明の他の実施形態では、図５で概略的に示されるように、可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層５２０は連続的に可変な（勾配を付けた）組成を持つことができる。図５の構造は、基板５００、誘電体層５１０、およびＳｉキャップ層５３０をさらに含む。誘電体層５１０の上に形成された可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層５２０の厚さは、例えば約６００Åから約１０００Åの間でありうる。連続的な可変ＳｉｘＧｅ１−ｘ層５２０におけるＧｅ含有量５２１は、層５１０と５２０の界面において例えば約０．２のＧｅ含有量という高い値から、層５２０と５３０の界面において例えば０に近いＧｅ含有量という低い値まで変化することができる。本発明の他の実施形態では、層５１０と５２０の界面におけるＧｅ含有量は０．２より大きく、例えば約０．５から約０．３の間でありうる。この勾配を付けたＧｅ含有量は、誘電体層５１０との界面近くに高いＧｅ含有量の添加によってポリ・デプリーション効果の低減をも達成し、またＳｉキャップ層５２０との界面の近くにおいてわずかから零のＧｅ含有量を提供することによってサリサイド完全性を確実にする。連続的な可変組成層ＳｉｘＧｅ１−ｘ層５２０は、例えばＳｉｘＧｅ１−ｘ層５２０の形成の間にＧｅ含有ガスおよび／またはＳｉ含有ガスの流量を変えることによって形成することができる。本発明のさらに他の実施形態では、可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層は、図４の層４２０のような第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層を十分に均一な組成で備え、図５の層５２０のような第２のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層を連続的に変化する組成で備える。
【００２６】
Ｓｉ含有シード層、可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層、およびＳｉキャップ層を蒸着するために使われる処理条件は、約１００Ｔｏｒｒ未満のプロセスチャンバ圧力を含むことができる。単なる例としては、バッチタイプ処理システムにおいてチャンバ圧力は約１Ｔｏｒｒ未満、例えば約０．３Ｔｏｒｒでありうる。単なる別の例としては、単一のウェハ処理システムにおいてチャンバ圧力は約１〜２０Ｔｏｒｒの範囲でありうる。処理条件は約５００℃から約９００℃の間の基板温度をさらに含むことができる。
【００２７】
本発明の他の実施形態では、図５Ａに概略的に示されたＳｉＧｅ薄層半導体構造は、さらに、誘電体層６１０の上に形成されたＳｉ含有シード層６１５、Ｓｉ含有シード層６１５の上に形成された可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層６２０、および可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層６２０の上に形成されたＳｉキャップ層６３０を含むことができる。Ｓｉ含有シード層６１５は、Ｓｉ含有ガス、例えばＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、およびＳｉ２Ｃｌ６を使った化学気相蒸着法（ＣＶＤ）プロセスによって形成された、例えばアモルファスＳｉ層またはポリＳｉ層でありうる。Ｓｉ含有シード層６１５を蒸着する時の基板６００の温度は約５００℃と約６２０℃の間でありうる。アモルファスＳｉ層が約５４０℃を下回る基板温度で形成できるのに対して、ポリＳｉ層は約６００℃より高い基板温度で形成することができる。あるいは、Ｓｉ含有シード層６１５はＳｉｘＧｅ１−ｘ層でありうる。ＳｉｘＧｅ１−ｘ層は、例えば約０．１かそれより少ないＧｅ含有量を備えることができる。ＳｉｘＧｅ１−ｘシード層は、例えば可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層４４０，５２０のための上述のような化学気相蒸着プロセスで形成することができる。
【００２８】
本発明の他の実施形態では、Ｓｉ含有シード層６１５は、原子層蒸着（ＡＬＤ：atomic layer deposition）プロセスを使って形成することができる。一例では、Ｓｉシード層は、Ｓｉ含有ガス（例えばＳｉ２Ｃｌ６）とＨ２に交互に基板６００を露出することによって形成することができる。他の例では、ＳｉｘＧｅ１−ｘシード層は、Ｓｉ含有ガス（例えばＳｉ２Ｃｌ６）、Ｈ２、およびＧｅ含有ガス（例えばＧｅＨ４）に交互に基板６００を露出することによって形成することができる。Ｓｉ含有シード層６１５の厚さは、例えば約２５Åから約５０Åの間でありうる。
【００２９】
図６は、本発明の一実施形態に実装できるコンピュータシステム１２０１を示す。コンピュータシステム１２０１は、図１Ａ、図１Ｂ、または図２それぞれのコントローラ１２４、９０、２４０として使用することができ、あるいは上記の図のシステムと共に上述の機能のいくつかまたはすべてを行なうために利用可能な類似のコントローラとして使用できる。コンピュータシステム１２０１は、バス１２０２、または情報を通信するための他の通信メカニズム、およびバス１２０２に連結された情報を処理するためのプロセッサ１２０３を含む。コンピュータシステム１２０１は、バス１２０２に連結され、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または他の動的記憶装置（例えばダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、およびシンクロナス（同期的）ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ））などからなり、プロセッサ１２０３によって実行される情報および命令を記憶するためのメインメモリ１２０４をも含む。さらにメインメモリ１２０４は、プロセッサ１２０３で命令が実行される間に一時的な変数やその他の中間情報を記憶するのに使うことができる。コンピュータシステム１２０１は、さらに、バス１２０２に連結され、プロセッサ１２０３のための静的情報および命令を記憶するための読出し専用メモリ（ＲＯＭ）１２０５、または他の静的記憶装置（例えばプログラム可能ＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、消去可能ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、および電子的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ））を含む。
【００３０】
コンピュータシステム１２０１は、バス１２０２に連結され、磁気ハードディスク１２０７、およびリムーバブル・メディア・ドライブ１２０８（例えばフロッピー（登録商標）ディスクドライブ、読み込み専用（リードオンリー）コンパクトディスクドライブ、読み書き可能（リード／ライト）コンパクトディスクドライブ、テープドライブ、リムーバブル光磁気ドライブ）のような、情報および命令を記憶する１つ以上の記憶装置を制御するためのディスクコントローラ１２０６をも含む。適切なデバイスインターフェース（例えばスモール・コンピュータ・システム・インターフェース（ＳＣＳＩ）、インテグレーテッド・デバイス・エレクトロニクス（ＩＤＥ）、エンハンスド・ＩＤＥ（Ｅ−ＩＤＥ）、ダイレクト・メモリ・アクセス（ＤＭＡ）、またはウルトラＤＭＡ）を使って、コンピュータシステム１２０１に記憶装置を追加できる。
【００３１】
コンピュータシステム１２０１は、特定目的の論理素子（例えばアプリケーションに特化した集積回路（ＡＳＩＣ））、または設定可能な論理素子（例えばシンプル・プログラムマブル論理素子（ＳＰＬＤ）、コンプレックス・プログラマブル論理素子（ＣＰＬＤ）、およびフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ））をも含むことができる（図示せず）。コンピュータシステムは、テキサス・インスツルメンツ(Texas Instruments)社から入手できるＴＭＳ３２０シリーズのチップ、モトローラ(Motorola)社から入手できるＤＳＰ５６０００、ＤＳＰ５６１００、ＤＳＰ５６３００、ＤＳＰ５６６００、およびＤＳＰ９６０００シリーズのチップ、ルーセント・テクノロジー(Lucent Technologies)社から入手できるＤＳＰ１６００およびＤＳＰ３２００シリーズ、あるいはアナログ・デバイシーズ(Analog Devices)社から入手できるＡＤＳＰ２１００およびＡＤＳＰ２１０００シリーズなどのような、１つ以上のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）をも含むことができる（図示せず）。デジタル領域に変換されたアナログ信号を特に処理するよう設計された他のプロセッサも使うことができる。
【００３２】
コンピュータシステム１２０１は、バス１２０２に連結され、コンピュータ・ユーザに情報を表示するためのブラウン管（ＣＲＴ）のようなディスプレイ１２１０を制御するディスプレイコントローラ１２０９をも含むことができる。コンピュータシステムは、コンピュータ・ユーザとやり取りし、またプロセッサ１２０３に情報を提供するためのキーボード１２１１およびポインティングデバイス１２１２のような入力デバイスを含む。ポインティングデバイス１２１２は、プロセッサ１２０３に指示情報と命令選択を伝えたり、ディスプレイ１２１０上のカーソル移動を制御したりするための、例えばマウス、トラックボール、またはポインティングスティックでありうる。さらに、プリンタ（図示せず）が、コンピュータシステム１２０１によって記憶および／または生成されるデータのプリントリストを提供できる。
【００３３】
コンピュータシステム１２０１は、メインメモリ１２０４のようなメモリに収容された１つ以上の命令の１つ以上の列を実行するプロセッサ１２０３に応答して、処理ステップの１部またはすべてを実行する。このような命令は、ハードディスク１２０７またはリムーバブル・メディア・ドライブ１２０８のような他のコンピュータ読み取り可能な媒体からメインメモリ１２０４に読み込みが可能である。メインメモリ１２０４に収容された命令列を実行するために、多くのマルチプロセッサ装置における１つ以上のプロセッサを使用することもできる。代案の実施形態では、ソフトウェア命令の代わりに、あるいはソフトウェア命令と組み合わせて、ハード的に組み込まれた回路構成を使うことができる。このように、各実施形態はハードウェア回路構成およびソフトウェアの何らかの特定の組み合わせに限定されない。
【００３４】
上記のように、コンピュータシステム１２０１は、本発明の教示に従ってプログラムされた命令を保持するための、また、データ構造、テーブル、レコード、またはここに記述された他のデータを収容するための、少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な媒体またはメモリを含む。コンピュータ読み取り可能な媒体の例は、コンパクトディスク、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、テープ、光磁気ディスク、ＰＲＯＭ類（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ）、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、または何らかの他の磁気媒体、コンパクトディスク（例えばＣＤ−ＲＯＭ）、または何らかの他の光学媒体、パンチカード、紙テープ、または孔パターンを備えた他の物理的媒体、搬送波（以下で説明する）、もしくは、コンピュータで読むことのできる他の何らかの媒体である。
【００３５】
コンピュータ読み取り可能な媒体類のいずれか一つまたはその組み合わせに記憶され、コンピュータシステム１２０１を制御するための、本発明を実施するための装置か装置群を駆動するための、および人間のユーザ（例えば印刷物制作人員）とのやり取りをコンピュータシステム１２０１にさせることを可能にするためのソフトウェアを、本発明は含む。このようなソフトウェアは、デバイス・ドライバ、オペレーティング・システム、開発ツール、およびアプリケーション・ソフトウェアを含むことができるが、それらには限定されない。このようなコンピュータ読み取り可能な媒体は、さらに、本発明を実施する際に実行される処理のすべてまたは一部（処理が配分される場合）を実行するための、本発明のコンピュータ・プログラム生産物を含む。
【００３６】
本発明のコンピュータ・コード装置は、何らかの解釈可能な、または実行可能なコード機構であって、スクリプト、インタープリタ・プログラム、ダイナミックリンク・ライブラリ（ＤＬＬ）、Ｊａｖａ（登録商標）クラス、および完全実行可能プログラムを含むことができるが、それらには限定されない。さらに、本発明の処理の一部は、さらに良好な性能、信頼度、および／または、コストのために配分することができる。
【００３７】
「コンピュータ読み取り可能な媒体」という用語は、ここでは、プロセッサ１２０３に実行するための命令を提供することに参加する何らかの媒体のことを参照するのに使われる。コンピュータ読み取り可能な媒体は、多くの形態をとることができ、不揮発性媒体、揮発性媒体、および伝送媒体を含むが、それらに限定されない。不揮発性媒体は、例えば、ハードディスク１２０７やリムーバブル・メモリ１２０８のような光学式のもの、磁気ディスク、および光磁気ディスクを含む。揮発性媒体はメインメモリ１２０４のような動的メモリを含む。伝送媒体は、バス１２０２を作るワイヤーを含めて、同軸ケーブル、銅線、および光ファイバを含む。伝送媒体は、電波および赤外線のデータ通信の間に生成されるもののような音波または光波の形態をとることもできる。
【００３８】
コンピュータ読み取り可能な媒体の種々の形態は、プロセッサ１２０３に対し実行するための１つ以上の命令の１つ以上の列を遂行するのに関与することができる。例えば、その命令は、まずリモートコンピュータの磁気ディスク上で実行することができる。リモートコンピュータは、本発明のすべてまたは一部を実行するために命令をリモートで動的メモリ中にロードすることができ、そしてモデムを使って電話線上で命令を送ることができる。コンピュータシステム１２０１に対してローカルなモデムは、電話回線上でデータを受け取り、そして赤外線送信器を使ってデータを赤外線信号に変換することができる。バス１２０２に連結された赤外線検出器が赤外線信号で運ばれたデータを受け取って、バス１２０２上にデータをセットすることができる。バス１２０２はメインメモリ１２０４にデータを運び、そこからプロセッサ１２０３が命令を取り出して実行する。メインメモリ１２０４によって受け取られた命令は、状況に応じてプロセッサ１２０３による実行の前または後のいずれかに、記憶装置１２０７または１２０８に記憶することができる。
【００３９】
コンピュータシステム１２０１は、バス１２０２に連結された通信インターフェース１２１３をも含む。通信インターフェース１２１３は、ネットワーク接続１２１４に連結する２方向データ通信を提供し、ネットワーク接続１２１４は、例えばローカルエリア・ネットワーク（ＬＡＮ）１２１５、またはインターネットのような他の通信ネットワーク１２１６に接続される。例えば、通信インターフェース１２１３は、何らかのパケット交換ＬＡＮに取り付けるネットワーク・インターフェース・カードとすることができる。他の例として、通信インターフェース１２１３は、対応するタイプの通信線路にデータ通信接続を提供する非対称型デジタル加入者回線（ＡＤＳＬ）カード、総合デジタル通信網（ＩＳＤＮ）カード、またはモデムでありうる。無線接続も実装することができる。このような実装のいずれかにおいて、通信インターフェース１２１３は、種々のタイプの情報を表現するデジタルデータ流れを運ぶ電気的、電磁気的、および光学的信号を送受信する。
【００４０】
ネットワーク接続１２１４は、通常、１つ以上のネットワークを通した他のデータデバイスへのデータ通信を提供する。例えば、ネットワーク接続１２１４は、ローカルネットワーク１２１５（例えばＬＡＮ）を通して、あるいは通信ネットワーク１２１６により通信サービスを提供するサービスプロバイダによって運用される設備を通して、他のコンピュータに接続を提供することができる。ローカルネットワーク１２１４と通信ネットワーク１２１６は、例えばデジタルデータ流れを運ぶ電気的、電磁気的、および光学的信号、並びに関連する物理層（例えばＣＡＴ５ケーブル、同軸ケーブル、光ファイバなど）を使用する。コンピュータシステム１２０１に、およびコンピュータシステム１２０１からデジタルデータを運ぶ、種々のネットワークを通した信号、またネットワーク接続１２１４上および通信インターフェース１２１３を通した信号は、ベースバンド信号または搬送波ベースの信号に実装されうる。ベースバンド信号はデジタルデータ二進データビットの流れとして記述される非変調電子パルスとしてのデジタルデータを運ぶ。ここに、「ビット」という用語は、広く符号を意味し、それぞれの記号が少なくとも１つまたはそれより多くの情報ビットを運ぶことを意味すると解釈される。そのデジタルデータは、振幅、位相、および／または周波数変化を符号化した、伝導性媒質上を伝播するか、伝般媒質を通して電磁波として伝送される信号などと共に、搬送波を変調するためにも使用される。従って、デジタルデータは、「有線」通信チャネルを通して非変調のベースバンドデータとして送るか、および／または、搬送波を変調することによって、ベースバンドと異なった所定の周波数バンド中で送ることができる。コンピュータシステム１２０１は、プログラムコードを含めたデータを、ネットワーク１２１５および１２１６、ネットワーク接続１２１４、および通信インターフェース１２１３を介して送受信することができる。さらに、ネットワーク接続１２１４は、パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、ラップトップ・コンピュータ、またはセルラー電話のようなモバイルデバイス１２１７にＬＡＮ１２１５を通して接続を提供することができる。
【００４１】
コンピュータシステム１２０１は、誘電体の上に可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層を持ったＳｉＧｅ薄層半導体構造を加工する本発明の方法を実施するよう構成することができる。本発明によれば、コンピュータシステム１２０１は、誘電体の近くで高いＧｅ含有量を提供し、ＳｉｘＧｅ１−ｘ層の上に形成されるＳｉキャップ層の近くで低いかまたは零のＧｅ含有量を提供するよう構成することができる。
【００４２】
本発明のある特定の実施形態のみを上記で詳細に記述してきたが、当技術分野の当業者ならば、本発明の新規な教示と利点から実質的に逸脱することなく、多くの修正が上記模範的な実施形態において可能である、ということが容易に理解できるであろう。したがって、そのような修正のすべてが本発明の範囲の中に含まれることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１Ａ】本発明の一実施形態による、基板の上にＳｉ含有層を形成するためのバッチタイプ処理システムの概略構成図を示す。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態による、基板の上にＳｉ含有層を形成するためのバッチタイプの他の処理システムの概略構成図を示す。
【図２】本発明の一実施形態による処理ツールの概略構成図を示す。
【図３】本発明の一実施形態による、可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層を含むＳｉＧｅ薄層半導体構造を形成するための流れ図を示す。
【図４】本発明の一実施形態による、可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層を含むＳｉＧｅ薄層半導体構造と、その構造のＧｅ含有量プロフィールを概略的に示す。
【図５】本発明の他の実施形態による、可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層を含むＳｉＧｅ薄層半導体構造と、その構造のＧｅ含有量プロフィールを概略的に示す。
【図５Ａ】Ｓｉ含有シード層と可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層を含むＳｉＧｅ薄層半導体構造の他の実施形態を概略的に示す。
【図６】本発明を実施するために使うことのできる汎用コンピュータを示す。
【符号の説明】
【００４４】
１  バッチタイプ処理システム
１０  プロセスチャンバ
２５  プロセスチューブ（反応チューブ）
２６  ターンテーブル
３５  基板ホルダ
４０  基板（ウェハ）
４５  ガス供給ライン
７５  検出器
８０  排気管
８６  真空ポンプ
８８  真空ポンプシステム
９０  コントローラ
９２  プロセス監視システム
９４  ガス注入システム
１００  バッチタイプ処理システム
１０２  プロセスチャンバ
１０４  ガス注入システム
１０６  真空ポンプシステム
１０８  プロセス監視システム
１１０  基板
１１２  基板ホルダ
１２４  コントローラ
２００  処理ツール
２１０  移送システム
２２０  処理システム
２４０  コントローラ
４００  基板
４１０  誘電体層
４２０  第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層
４２１  Ｇｅ含有量
４３０  第２のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層
４３１  Ｇｅ含有量
４４０  可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層
４５０  Ｓｉキャップ層
５００  基板
５１０  誘電体層
５２０  可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層
５２１  Ｇｅ含有量
５３０  Ｓｉキャップ層
６００  基板
６１０  誘電体層
６１５  Ｓｉ含有シード層
６２０  可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層
６３０  Ｓｉキャップ層
１２０１  コンピュータシステム
１２０２  バス
１２０３  プロセッサ
１２０４  メインメモリ
１２０５  専用メモリ（ＲＯＭ）
１２０６  ディスクコントローラ
１２０７  ハードディスク（記憶装置）
１２０８  リムーバブル・メディア・ドライブ
１２１３  通信インターフェース
１２１４  ネットワーク接続
１２１５  ローカルエリア・ネットワーク（ＬＡＮ）
１２１６  通信ネットワーク
１２１７  モバイルデバイス
【図５Ａ】
2007538385.tif 000003
【図１Ａ】
2007538385.tif 000004
【図１Ｂ】
2007538385.tif 000005
【図２】
2007538385.tif 000006
【図３】
2007538385.tif 000007
【図４】
2007538385.tif 000008
【図５】
2007538385.tif 000009
【図６】
2007538385.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成18年1月11日(2006.1.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＧｅ薄層半導体構造を加工する方法であって、
処理システム（１００，１，２２０，２３０）のプロセスチャンバ（１０２，１０）に、上面に誘電体層（４１０，５１０，６１０）を持つ基板（４００，５００，６００）を提供する段階と、
前記誘電体層（４１０，５１０，６１０）の上にＳｉＧｅ層（４４０，５２０，６２０）を形成する段階と、
前記ＳｉＧｅ層（４４０，５２０，６２０）の上にＳｉキャップ層（４５０，５３０，６３０）を形成する段階と、
を有し、
前記ＳｉＧｅ層（４４０，５２０，６２０）は、その厚さの少なくとも一部にわたって可変組成を持つように、ＳｉｘＧｅ１−ｘ層（４４０，５２０，６２０）を蒸着することによって形成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層（４４０，５２０，６２０）を蒸着する段階は、その厚さにわたって勾配を付けたＧｅ含有量（５２１）を有する勾配を付けたＳｉｘＧｅ１−ｘ層（５２０）を蒸着する段階を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記勾配を付けたＳｉｘＧｅ１−ｘ層（５２０）における前記勾配を付けたＧｅ含有量（５２１）は０．５未満であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記Ｇｅ含有量（５２１）は誘電体層（５１０）への隣接部で約０．２から約０．５の範囲であり、Ｓｉキャップ層（５３０）への隣接部で０．１かそれ以下の値に減少することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層（４４０，５２０，６２０）を蒸着する段階は、それぞれ異なったＧｅ含有量（４２１，４３１）を有する複数のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４２０，４３０）を蒸着する段階を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４２０，４３０）における異なったＧｅ含有量（４２１，４３１）は約０．５未満であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４２０，４３０）における異なったＧｅ含有量（４２１，４３１）は約０．３未満であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層（４４０）を蒸着する段階は、前記誘電体層（４１０）の上に、第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４２０）であって約０．５から約０．３の間のＧｅ含有量（４２１）を持つ第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４２０）を蒸着する段階と、前記第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４２０）の上に、第２のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４３０）であって約０．１５から約０．０５の間のＧｅ含有量（４３１）を持つ第２のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４３０）を蒸着する段階と、を有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層（４４０）を蒸着する段階は、前記誘電体層（４１０）の上に、第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４２０）であって約０．２のＧｅ含有量（４２１）を持つ第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４２０）を蒸着する段階と、前記第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４２０）の上に、第２のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４３０）であって約０．１のＧｅ含有量（４３１）を持つ第２のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４３０）を蒸着する段階と、を有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記基板（４００，５００，６００）は、半導体基板、ＬＣＤ基板、およびガラス基板のうち１つを有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記誘電体層（４１０，５１０，６１０）は、酸化物層、窒化物層、酸窒化物層、および高ｋ層のうち少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記提供する段階は、単一のウェハの処理システム（２２０，２３０）のプロセスチャンバ、およびバッチタイプ処理システム（１００，１，２２０，２３０）のプロセスチャンバ（１００，１）のうち１つに基板（４００，５００，６００）を導入する段階を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層（４４０，５２０，６２０）を蒸着する段階は、化学気相蒸着プロセスにおいてＳｉ含有ガスとＧｅ含有ガスに前記基板（４００，５００，６００）を露出する段階を有することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記Ｓｉ含有ガスはＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、およびＳｉ２Ｃｌ６のうち少なくとも１つを有し、また前記Ｇｅ含有ガスはＧｅＨ４およびＧｅＣｌ４のうち少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記蒸着する段階は、Ｓｉ含有ガスまたはＧｅ含有ガスのうち少なくとも１つの流速を変化させて、蒸着される通りにＳｉｘＧｅ１−ｘ層（４４０，５２０，６２０）の組成を変化させる段階を有することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記流速は、連続的に勾配を付けたＳｉｘＧｅ１−ｘ層（５２０）を形成するように連続的に変化されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記Ｓｉキャップ層（４５０，５３０，６３０）を形成する段階は、化学気相蒸着プロセスにおいてＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、およびＳｉ２Ｃｌ６のうち少なくとも１つに前記基板（４００，５００，６００）を露出する段階を有することを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記誘電体層（６１０）の上にＳｉ含有シード層（６１５）を形成する段階をさらに有し、その状況で前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層（６２０）は前記Ｓｉ含有シード層（６１５）の上に蒸着されることを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記Ｓｉ含有シード層（６１５）はアモルファスＳｉおよびポリＳｉのうち１つを有することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記Ｓｉ含有シード層（６１５）はＳｉｘＧｅ１−ｘを有することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記Ｓｉ含有シード層（６１５）は約０．１かそれ未満のＧｅ含有量を持ったＳｉｘＧｅ１−ｘ層を有することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記Ｓｉ含有シード層（６１５）を形成する段階は、
化学気相蒸着プロセスにおいてＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、およびＳｉ２Ｃｌ６のうち少なくとも１つを含むＳｉ含有ガスに前記基板を露出する段階を有することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記露出する段階は、不活性ガスに前記基板を露出する段階をさらに有することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記露出する段階は、Ｈ２に前記基板を露出する段階をさらに有することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記Ｓｉ含有シード層（６１５）を形成する段階は、原子層蒸着プロセスを行なう段階を有する
ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
前記Ｓｉ含有シード層（６１５）を形成する段階は、Ｓｉ含有ガスおよびＨ２に前記基板を交互に露出する段階を有することを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記Ｓｉ含有シード層（６１５）を形成する段階は、Ｓｉ含有ガス、Ｈ２、およびＧｅ含有ガスに前記基板（６００）を交互に露出する段階を有することを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層を蒸着する段階は、約５００℃から約９００℃の間に前記基板（４００，５００，６００）を加熱する段階を有することを特徴とする請求項１から２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
プロセスチャンバに約１００Ｔｏｒｒ未満の圧力を提供する段階をさらに有することを特徴とする請求項１から２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
プロセスチャンバに約１Ｔｏｒｒ未満の圧力を提供する段階をさらに有することを特徴とする請求項１から２９のいずれか１項に記載の方法。
【手続補正書】
【提出日】平成18年12月22日(2006.12.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＧｅ薄層半導体構造を加工する方法であって、
処理システム（１００，１，２２０，２３０）のプロセスチャンバ（１０２，１０）に、上面に誘電体層（４１０，５１０，６１０）を持つ基板（４００，５００，６００）を提供する段階と、
前記誘電体層（４１０，５１０，６１０）の上にＳｉＧｅ層（４４０，５２０，６２０）を形成する段階と、
前記ＳｉＧｅ層（４４０，５２０，６２０）の上にＳｉキャップ層（４５０，５３０，６３０）を形成する段階と、
を有し、
前記ＳｉＧｅ層（４４０，５２０，６２０）は、その厚さの少なくとも一部にわたって可変組成を持つように、ＳｉｘＧｅ１−ｘ層（４４０，５２０，６２０）を蒸着することによって形成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層（４４０，５２０，６２０）を蒸着する段階は、その厚さにわたって勾配を付けたＧｅ含有量（５２１）を有する勾配を付けたＳｉｘＧｅ１−ｘ層（５２０）を蒸着する段階を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記勾配を付けたＳｉｘＧｅ１−ｘ層（５２０）における前記勾配を付けたＧｅ含有量（５２１）は０．５未満であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記Ｇｅ含有量（５２１）は誘電体層（５１０）への隣接部で約０．２から約０．５の範囲であり、Ｓｉキャップ層（５３０）への隣接部で０．１かそれ以下の値に減少することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層（４４０，５２０，６２０）を蒸着する段階は、それぞれ異なったＧｅ含有量（４２１，４３１）を有する複数のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４２０，４３０）を蒸着する段階を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４２０，４３０）における異なったＧｅ含有量（４２１，４３１）は約０．５未満であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４２０，４３０）における異なったＧｅ含有量（４２１，４３１）は約０．３未満であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層（４４０）を蒸着する段階は、前記誘電体層（４１０）の上に、第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４２０）であって約０．５から約０．３の間のＧｅ含有量（４２１）を持つ第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４２０）を蒸着する段階と、前記第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４２０）の上に、第２のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４３０）であって約０．１５から約０．０５の間のＧｅ含有量（４３１）を持つ第２のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４３０）を蒸着する段階と、を有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層（４４０）を蒸着する段階は、前記誘電体層（４１０）の上に、第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４２０）であって約０．２のＧｅ含有量（４２１）を持つ第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４２０）を蒸着する段階と、前記第１のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４２０）の上に、第２のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４３０）であって約０．１のＧｅ含有量（４３１）を持つ第２のＳｉｘＧｅ１−ｘサブ層（４３０）を蒸着する段階と、を有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層（４４０，５２０，６２０）を蒸着する段階は、化学気相蒸着プロセスにおいてＳｉ含有ガスとＧｅ含有ガスに前記基板（４００，５００，６００）を露出する段階を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記Ｓｉ含有ガスはＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、およびＳｉ２Ｃｌ６のうち少なくとも１つを有し、また前記Ｇｅ含有ガスはＧｅＨ４およびＧｅＣｌ４のうち少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記蒸着する段階は、Ｓｉ含有ガスまたはＧｅ含有ガスのうち少なくとも１つの流速を変化させて、蒸着される通りにＳｉｘＧｅ１−ｘ層（４４０，５２０，６２０）の組成を変化させる段階を有することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記流速は、連続的に勾配を付けたＳｉｘＧｅ１−ｘ層（５２０）を形成するように連続的に変化されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記Ｓｉキャップ層（４５０，５３０，６３０）を形成する段階は、化学気相蒸着プロセスにおいてＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、およびＳｉ２Ｃｌ６のうち少なくとも１つに前記基板（４００，５００，６００）を露出する段階を有することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記誘電体層（６１０）の上にＳｉ含有シード層（６１５）を形成する段階をさらに有し、その状況で前記可変組成ＳｉｘＧｅ１−ｘ層（６２０）は前記Ｓｉ含有シード層（６１５）の上に蒸着されることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記Ｓｉ含有シード層（６１５）はアモルファスＳｉおよびポリＳｉのうち１つを有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記Ｓｉ含有シード層（６１５）はＳｉｘＧｅ１−ｘを有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記Ｓｉ含有シード層（６１５）は約０．１かそれ未満のＧｅ含有量を持ったＳｉｘＧｅ１−ｘ層を有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記Ｓｉ含有シード層（６１５）を形成する段階は、
化学気相蒸着プロセスにおいてＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、およびＳｉ２Ｃｌ６のうち少なくとも１つを含むＳｉ含有ガスに前記基板を露出する段階を有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記Ｓｉ含有シード層（６１５）を形成する段階は、原子層蒸着プロセスを行なう段階を有する
ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記Ｓｉ含有シード層（６１５）を形成する段階は、Ｓｉ含有ガスおよびＨ２に前記基板を交互に露出する段階を有することを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記Ｓｉ含有シード層（６１５）を形成する段階は、Ｓｉ含有ガス、Ｈ２、およびＧｅ含有ガスに前記基板（６００）を交互に露出する段階を有することを特徴とする請求項２０に記載の方法。