(57)【要約】  基板上に結晶ゲルマニウム層を堆積させる方法において、基板が、プロセス電極の対を備える処理ゾーンに入れられる。堆積段階において、ゲルマニウム含有ガスを含む堆積ガスを処理ゾーンの中に導入すること、およびプロセス電極にエネルギーを結合させて堆積ガスの容量性結合プラズマを形成することによって、結晶ゲルマニウム層が基板上に堆積される。その後の処理段階において、堆積された結晶ゲルマニウム層が、結晶ゲルマニウム層を付勢処置ガスに曝すことによって、または層をアニールすることによって、処置される。
2013532386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に結晶ゲルマニウム層を堆積させる方法であって、
（ａ）プロセス電極の対を備える処理ゾーンに基板を入れるステップと、
（ｂ）堆積段階において、
（ｉ）ゲルマニウム含有ガスを含む堆積ガスを前記処理ゾーンの中に導入すること、および
（ｉｉ）前記プロセスゾーン内の前記プロセス電極にエネルギーを結合させて前記結晶ゲルマニウム層を前記基板上に堆積させることによって前記堆積ガスの容量性結合プラズマを形成すること
によって、前記基板上に結晶ゲルマニウム層を堆積させるステップと、
（ｃ）処置段階において、前記結晶ゲルマニウム層を付勢処置ガスに曝すことによって、前記結晶ゲルマニウム層を処置するステップとを含む、方法。
【請求項２】
（ａ）が、誘電体層を備える基板を前記処理ゾーンに入れるステップを含み、（ｂ）が、前記結晶ゲルマニウム層を前記誘電体層上に、これらの間にシード層を用いないで直接堆積させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
（ａ）で、前記誘電体層が二酸化ケイ素層を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
（ａ）で、前記二酸化ケイ素層がＣＭＯＳ構造物の一部分を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
（ｂ）（ｉ）で、前記ゲルマニウム含有ガスがゲルマンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
（ｂ）（ｉｉ）が、前記基板を約６５０℃未満の温度に維持するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
（ｂ）（ｉ）で、前記堆積ガスが、アルゴン、ヘリウム、水素、またはキセノンのうちの少なくとも１つを含む希釈ガスを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
（ｂ）（ｉｉ）が、ＲＦエネルギーを前記プロセス電極に約５ワットから約１５００ワットまでの電力レベルで結合させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
（ｃ）が、遠隔ゾーン内の前記処置ガスにマイクロ波エネルギーを結合させて前記付勢処置ガスを形成することによって前記付勢処置ガスを形成するステップと、前記付勢処置ガスを前記処理ゾーンの中に導入するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
（ｃ）が、アルゴン、ヘリウム、水素、窒素、またはキセノンのうちの少なくとも１つを含む処置ガスの中で前記結晶ゲルマニウム層を処置するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
（ｂ）が、炭素を含有する結晶ゲルマニウム層を堆積させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
（ｂ）が、窒素を含有する結晶ゲルマニウム層を堆積させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
基板上に結晶ゲルマニウム層を堆積させる方法であって、
（ａ）プロセス電極の対を備える処理ゾーンに基板を入れるステップと、
（ｂ）堆積段階において、
（ｉ）ゲルマニウム含有ガスを含む堆積ガスを前記処理ゾーンの中に導入すること、および
（ｉｉ）前記プロセスゾーン内の前記プロセス電極にエネルギーを結合させて前記結晶ゲルマニウム層を前記基板上に堆積させることによって前記堆積ガスの容量性結合プラズマを形成すること
によって、前記基板上に結晶ゲルマニウム層を堆積させるステップと、
（ｃ）処置段階において、前記結晶ゲルマニウム層を約６５０℃未満の温度でアニールすることによって前記結晶ゲルマニウム層を処置するステップとを含む、方法。
【請求項１４】
（ａ）二酸化ケイ素層を含むＣＭＯＳ構造物を備える基板と、
（ｂ）前記二酸化ケイ素層上の、約２０ｎｍから約２００ｎｍまでの粒径を含む結晶ゲルマニウム層とを備える電子デバイス。
【請求項１５】
前記結晶ゲルマニウム層が多結晶ゲルマニウム層を含む、請求項１４に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の諸実施形態は、電子回路、光電子回路、および光起電回路を製造する際の結晶ゲルマニウムの堆積に関する。
【背景技術】
【０００２】
結晶ゲルマニウム（Ｇｅ）は、例えばメモリデバイス、光検出器および光電池である半導体デバイス、光電子デバイス、および光起電デバイスを含む多くの電子デバイス応用分野で使用される。例えば、単層および多層の結晶ゲルマニウム膜が、ガリウムヒ素、リン化ガリウムインジウムおよびゲルマニウムのｐｎ接合などの半導体の多数の薄膜を有する高効率多接合光電池を作製するために使用される。各種の半導体は特有のバンドギャップエネルギーを有し、そのため半導体は、電磁スペクトルの一部分に相当するある一定の波長で最も効率的に光を吸収することになる。結晶ゲルマニウム層はまた、光信号を電気信号に変換するための光相互接続の光検出器として使用される。光相互接続は、情報、符号、またはデータを含む光信号を伝送する光経路、導波路、および光ファイバを接続するために使用される。例えば、光相互接続は、金属相互接続よりもサイズが比較的小さく、高速であり、データ伝送容量が大きいので、集積回路チップ内に使用されて相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）構造物の金属相互接続と置き換えられる。従来のシリコン光検出器は、光通信で使用されることの多い近赤外光を検出できないので、結晶ゲルマニウムは、光検出器の製造において特に有用である。これらの高性能光検出器は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、または他の誘電体材料などの誘電体基板上に結晶ゲルマニウム層を形成することによって作製される。
【０００３】
従来の結晶ゲルマニウム層はエピタキシャル成長プロセスで成長され、このプロセスでは、やはり結晶であり通常は結晶シリコンであるシード層上に、ゲルマニウム層がエピタキシャルに成長する。エピタキシャル成長プロセスは、６５０℃にもなる高温で実施され、これらの膜は、エピタキシャル成長の比較的低い成長速度で成長する。エピタキシャル成長プロセス中に用いられる高温によりまた、原子の拡散、および下層の劣化が生じることもある。例えば、二酸化ケイ素層または金属フィーチャを含むＣＭＯＳ構造物の上にゲルマニウム層がエピタキシャルに成長される場合、５５０℃より高い処理温度では、これらの材料の原子が他の隣接フィーチャの中に拡散されることによって、下のＣＭＯＳ構造物および金属フィーチャ（銅フィーチャなど）の特性に悪影響が及ぶおそれがある。金属原子が二酸化シリコン層などの隣接誘電体層の中に拡散することにより、このような層の誘電体特性の劣化が生じることがある。加えて、エピタキシャルプロセスの成長速度が低いことが、このプロセスをより速いＣＭＯＳ生産プロセスと統合することを困難にする。
【０００４】
結晶ゲルマニウム層およびシリコン−ゲルマニウム層はまた、薄い多結晶シード層と一緒に化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスを用いて、二酸化ケイ素基板または金属基板の上に堆積されてきた。これらの方法では、多結晶シリコンを含むシード層は、その後に堆積されるゲルマニウム層またはシリコン−ゲルマニウム層の電気的特性の影響を低減するために、十分に薄く堆積される。多結晶シリコンシード層の堆積の後、次にゲルマニウム層が、化学気相堆積（ＣＶＤ）によってゲルマニウム含有前駆体ガスを使用して高温で堆積される。しかし、シード層−ＣＶＤ堆積法では、ゲルマニウム層のインキュベーション時間（すなわち堆積開始までの時間）が長くなり得るので、歩留まりが低くなる。また、結果として得られた堆積膜は、不均質な組成物を有し、初期化することが困難なこともあり、場合によりゲルマニウム層が特定の基板上に堆積されないこともある。
【０００５】
これらおよび他の欠陥を含む様々な理由により、結晶ゲルマニウム層およびその堆積方法の進歩にもかかわらず、ゲルマニウム層の堆積の改善が引き続き求められている。
【発明の概要】
【０００６】
基板上に結晶ゲルマニウム層を堆積させる方法において、基板は、プロセス電極の対を備える処理ゾーンに入れられる。堆積段階において、ゲルマニウム含有ガスを含む堆積ガスを処理ゾーンの中に導入すること、およびプロセスゾーン内のプロセス電極にエネルギーを結合させて結晶ゲルマニウム層を基板上に堆積させることによって堆積ガスの容量性結合プラズマを形成すること、によって結晶ゲルマニウム層が基板上に堆積される。その後の処理段階において、堆積された結晶ゲルマニウム層が、結晶ゲルマニウム層を付勢処置ガスに曝すことによって処置される。
【０００７】
別の方法では、プロセス電極の対を備える処理ゾーンに基板を入れることによって、結晶ゲルマニウム層が基板上に堆積される。堆積段階において、ゲルマニウム含有ガスを含む堆積ガスを処理ゾーンの中に導入すること、およびプロセスゾーン内のプロセス電極にエネルギーを結合させて結晶ゲルマニウム層を基板上に堆積させることによって堆積ガスの容量性結合プラズマを形成すること、によって結晶ゲルマニウム層が基板上に堆積される。その後の処理段階において、堆積された結晶ゲルマニウム層が、結晶ゲルマニウム層を６５０℃未満の温度でアニールすることによって処置される。
【０００８】
電子デバイスが、二酸化ケイ素層を含むＣＭＯＳ構造物を備える基板と、二酸化ケイ素層上の、約２０ｎｍから約２００ｎｍまでの粒径を含む結晶ゲルマニウム層とを備える。
【０００９】
本発明のこれらの特徴、態様および利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、および本発明の諸例を図示する付属の図面に関してより良く理解されることになろう。しかし、それぞれの特徴は、本発明では単に特定の図面との関連においてだけでなく一般に用いることができ、また本発明はこれらの特徴の任意の組合せを含むことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】誘電体層の上に堆積された結晶ゲルマニウム層を示す基板の概略断面図である。
【図２Ａ】基板上の複数のＣＭＯＳ構造物を覆う誘電体層の上に堆積された結晶ゲルマニウム層を示す基板の概略断面図である。
【図２Ｂ】基板上に多数の結晶ゲルマニウム層を含むフォトダイオードを示す図２Ａの基板の概略断面図である。
【図３】基板上の結晶ゲルマニウム層の堆積および処置の例示的なプロセスの流れ図である。
【図４】プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバを備える基板処理チャンバの一実施形態の概略図である。
【図５】シリコン基板上の１００ｎｍ酸化ケイ素層の上に堆積された結晶ゲルマニウム層の走査電子顕微鏡写真である。
【図６】結晶ゲルマニウム層の広角Ｘ線回折走査のグラフである。
【図７】結晶ゲルマニウム層の視射線回折走査のグラフである。
【図８】結晶ゲルマニウム層のラマンシフト走査のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に示されるように、結晶ゲルマニウム層２２は、プラズマ化学気相堆積によって低温で、かつ比較的速い成長速度で基板２０の上に堆積される。基板２０は例えば、シリコン基板、ガリウムヒ素などのＩＩＩ−Ｖ化合物、ゲルマニウムまたはシリコン−ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）の基板、エピ基板、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）ランプディスプレイなどのディスプレイ、または発光ダイオード（ＬＥＤ）の基板であり得る。実施形態によって、基板２０は、２００ｍｍ、３００ｍｍ、さらには４００ｍｍの直径も有するシリコンウエハなどの半導体ウエハであり得る。他の場合では、基板２０は、ポリマーまたはガラスのパネル、例えばアクリル、ポリイミド、ホウケイ酸ガラスおよびリン酸シリケートガラスのパネルなどの誘電体板であり得る。
【００１２】
図示のバージョンでは、結晶ゲルマニウム層２２は、基板２０の上にある誘電体層２４の上に直接堆積される。誘電体層２４は、例えば２．２より大きい、さらには３．９より大きい誘電率も有し得る。誘電体層２４は例えば、二酸化ケイ素層、窒化ケイ素層、酸窒化ケイ素層、（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ、カリフォルニア州）の）ブラックダイアモンド（登録商標）層などの低ｋ誘電体層、またはこのような層の組合せであり得る。誘電体層２４はまた、例えば、ＣＭＯＳ構造物などの下構造物の一部分であることもあり、あるいは相互接続線または接点孔４６などの相互接続構造物を覆うために使用されることもある。「層」は、結晶ゲルマニウム堆積物、または下誘電体材料を描写するのに用いられるが、「層」が連続層、不連続層、フィーチャの選択的堆積、さらには層からフィーチャをエッチングすることが後に続く層の堆積も意味することを理解されたい。
【００１３】
ドープされることもドープされないこともある１つまたは複数の結晶ゲルマニウム層２２をそれぞれ含む、複数の電子デバイス２８の例示的な一実施形態が図２Ａおよび図２Ｂに示されている。この例では、電子デバイス２８はフォトダイオード３０を備え、フォトダイオード３０は、シリコンウエハである基板２０上の複数の相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）構造物３４の上に堆積された結晶ゲルマニウム層２２を含む。基板２０は、基板２０の中に形成されたＣＭＯＳ構造物３４の上にある、間隙があけられた二酸化ケイ素フィーチャ３８を備える誘電体層２４を有する。各ＣＭＯＳ構造物３４は、ホウ素またはリンなどのＮ＋イオンが注入されたシリコンを備えるＮ＋フィーチャ５０を含み、フィーチャ５０はフォトダイオード３０の底部電極を形成する。二酸化ケイ素フィーチャ３８は、化学機械研磨で平坦化される層を堆積し、次にフィーチャ３８を従来のフォトリソグラフィ技法でエッチングすることによって、ＣＭＯＳ構造物３４の上に形成される。エッチングプロセスでは、接点孔４６が二酸化ケイ素フィーチャ３８の間に形成され、その後、Ｎ＋型ドープされたゲルマニウム結晶層２２が堆積されて、図２Ａに示されるように、接点孔４６が孔の上の厚さまで埋められる。次に、結晶ゲルマニウム層２２はエッチングされて、図２Ｂに示されるように、Ｎ＋フィーチャ５０の一部分を覆う真性ゲルマニウムオーバグロースフィーチャ４７が形成される。次に、Ｐ＋ゲルマニウム層が基板２０の上に堆積され、次いでエッチングされてＰ＋フィーチャ５１が形成される。次に、多結晶シリコンまたはインジウムスズ酸化物（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ３、ＩＴＯ）層が堆積され、再びエッチングされてフォトダイオード３０の上部電極５３が形成される。１０００ｎｍより長い波長に感応するゲルマニウムベースの赤外線検出器であるフォトダイオード３０にはＰ＋多結晶シリコンが、これが赤外線透過性であるので使用され、このＰ＋多結晶シリコンは、多結晶シリコン層のインシトゥ（その場）ドーピングによって、または真性多結晶シリコンのイオン注入によって形成される。ＩＴＯ層付きのフォトダイオード３０は、１０００ｎｍ未満の波長の光を検出するのに使用される。説明した製造方法は、Ｐ−Ｉ−Ｎゲルマニウムフォトダイオードに適しているが、ｎ型ドープされた層およびｐ型ドープされた層を単純にそれぞれｐ型ドープされた層およびｎ型ドープされた層に変えることによって、同じ方法を使用してＮ−Ｉ−Ｐゲルマニウムフォトダイオードを製造することができる。
【００１４】
上述の例示的な製造プロセス、または他の構造物（例えば、光電池またはメモリデバイス）を製造するための別のプロセスでは、結晶ゲルマニウム層２２は、図３の流れ図の例示的な実施形態に示されるように、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）プロセスによって基板２０の上に堆積され、その後、堆積後処置プロセスにかけられる。堆積および／または処置の諸段階は、各堆積層が最終の結晶ゲルマニウム層２２の厚さの数分の１の場合、数回繰り返して所望の厚さの堆積されたゲルマニウム層を段階的に積み重ねることができる。
【００１５】
一実施形態では、結晶ゲルマニウム層２２は、誘電体層２４の上に直接、例えば、二酸化ケイ素フィーチャ３８（または窒化ケイ素もしくは酸窒化ケイ素フィーチャ）上に直接堆積される。本堆積プロセスにより、誘電体層２４の上に結晶ゲルマニウム層２２を、これらの間にシード層を用いないで直接形成することが可能になる。従来のエピタキシャル成長プロセスとは異なり、結晶ゲルマニウム層２２は化学気相堆積プロセスによって堆積され、その結果、従来のエピタキシャル成長プロセスの遅い結晶成長速度に制限されなくなる。それに加えて、本プロセスを使用して、結晶ゲルマニウムのエピタキシャル成長では有利な結晶配向（ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を必ずしも有しない材料を含む、多くの異なる種類の材料の上に結晶ゲルマニウム層２２を堆積させることもできる。
【００１６】
さらに、本堆積プロセスは、誘電体フィーチャを備える、または結晶ゲルマニウム層２２が上に堆積される他の下層を備える誘電体層２４の特性に悪影響を及ぼさない。これは、本化学気相堆積プロセスを約６００℃未満、さらには４００℃の温度でも実施できるからである。対照的に、従来のエピタキシャル成長プロセスでは６００℃を超える温度が使用され、その結果として、ＣＭＯＳ構造物３４の上誘電体層２４または下金属層など、下層の劣化が、高温エピタキシャル成長プロセス中に下層から原子が拡散するために生じる。すなわち、本プロセスにより堆積される結晶ゲルマニウム層２２は、誘電体層２４上に、さらには相互接続または接点孔４６などの金属含有フィーチャを覆う誘電体層２４の上にも直接形成することができる。具体的には、本結晶ゲルマニウム層２２は、二酸化ケイ素フィーチャ３８から成る誘電体層２４上に直接堆積させることができ、二酸化ケイ素フィーチャ３８は、銅またはその合金から成る金属含有フィーチャ（図示せず）の上に形成することができる。例えば、本堆積処理温度が４５０℃未満である場合、これらのフィーチャ３８から基板２０の他の部分への拡散または移行が低減される。
【００１７】
現在のプロセスの堆積段階では、誘電体層２４を備える基板２０は、適切なＰＥＣＶＤ処理チャンバの処理ゾーン４２に入れられる。例示的な一実施形態の適切な処理チャンバ４０は、図４に示された、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ、カリフォルニア州）によって製造されるＰｒｏｄｕｃｅｒ（登録商標）ＳＥチャンバを備える。そのプロセスでは、シリコンウエハ、さらには上露出誘電体層２４を備えるシリコンウエハなどの基板２０が、処理チャンバ４０の処理ゾーン４２に入れられる。
【００１８】
ゲルマニウム含有ガスを含む堆積ガスが処理ゾーン４２の中に導入される。適切なゲルマニウム含有ガスはゲルマン（ＧｅＨ４）である。ゲルマニウム含有ガスはまた、結晶ゲルマニウム層２２を堆積させるためのゲルマニウムの供給元として働き得る他のゲルマニウムベースのガスでもよい。ゲルマンなどのゲルマニウム含有ガスの適切な流量は、約５から約１ｓｌｍである。
【００１９】
堆積ガスはまた、堆積ガスから生成されるプラズマの特性を制御するための希釈ガスを含むこともある。例えば、この希釈ガスは、処理チャンバ４０内でゲルマニウム原子が集中するのを分散させることによって、ゲルマニウム層２２の堆積の均一性を改善することができる。希釈ガスはまた、処理ゾーン４２内で分子衝突による反応が得られるように、ゲルマニウム含有ガスのゲルマニウム原子を付勢および解離する働きをすることもできる。適切な希薄ガスには例えば、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、水素（Ｈ２）、またはキセノン（Ｘｅ）が含まれ得る。希釈ガスは通常、処理ゾーン４２内で希釈剤として働くように、ゲルマニウム含有ガスよりも大きい量で供給される。例えば、アルゴン、ヘリウム、水素またはキセノンのうちの少なくとも１つを含む、または少なくとも１つで構成される希釈ガスは、約５０ｓｃｃｍから約１０ｓｌｍの流量で付加することができる。
【００２０】
堆積ガスはさらに、堆積ガスによって堆積されたゲルマニウム層２２をドープする働きをするドーパントガスを含むこともある。例えば、ドーパントガスは、窒素原子または炭素原子などのドーパント含有材料を含み得る。ドーパント原子は、ゲルマニウム層２２の中に取り込まれて半導体特性をもたらし、あるいはその光学特性を変える。例えば、窒素原子を含むドーパント原子は、ＮＨ３またはＮ２などの窒素含有ガスを含むドーパントガスにより供給することができる。窒素含有ガスはゲルマニウム種と結合して、フォトルミネセンス層として機能できる窒化ゲルマニウム膜を形成する。ゲルマニウム層２２が窒素を含有する場合、適切な窒素含有率は重量で約１％から約６０％である。
【００２１】
代替のドーパントには炭素が含まれ、この炭素は、例えばＣｘＨｙである炭化水素ガスなどのドーパントガス、または有機金属前駆体化合物によって供給される。結果として得られる炭素原子は、ゲルマニウム層２２の中に取り込まれた場合、太陽電池、トランジスタおよび光検出器に有用な膜を作る。ゲルマニウム層２２が炭素を含有する場合、適切な炭素含有率は原子組成で約１％から約５０％である。
【００２２】
ドーパント前駆体ガスは通常、ゲルマニウム流入量よりも小さい原子容量で供給される。例えば、窒素を含む、または窒素で構成されるドーパントガスは、約５ｓｃｃｍから約１ｓｌｍの流量で付加することができる。他のドーパントガスには、ホウ素原子ドーピングをするためのジボラン（Ｂ２Ｈ６）、またはリン原子ドーピングをするためのホスフィン（ＰＨ３）が含まれる。
【００２３】
選択された組成物の堆積ガスが処理チャンバ４０の処理ゾーン４２の中に導入された後、堆積ガスは一定の圧力に維持される。例えば、ゲルマンを含む堆積ガスでは、適切な圧力は約１トールから約２０トールである。堆積ガス圧は、ガス排気機構９０を制御することによって制御され、ガス排気機構９０は、排気口９４と処理チャンバ４０からの配管とを排気ポンプ９８に接続するスロットルバルブ９６の開口サイズを設定することによって制御される。スロットルバルブ９６、および様々な質量流計または体積流量計もまた、ガス圧および流量を安定に保つように堆積プロセス中に調節することができる。
【００２４】
プラズマは、堆積ガスにエネルギーを結合させることによって、堆積ガスから形成される。例えばプラズマは、堆積ガスを収容する処理ゾーン４２まわりのプロセス電極４４ａ、ｂにエネルギーを容量性結合させることによって形成することができる。電極４４ａ、ｂに結合されるエネルギーは、約１ｋＨｚから約２０ＭＨｚまでの無線周波数（ＲＦ）を有する。一バージョンでは、ＲＦエネルギーの適切な周波数は、約１０ＭＨｚから約１５ＭＨｚまで（例えば、約１３．６ＭＨｚ）である。一実施形態では、ＲＦエネルギーは、図４の例示的な実施形態に示される、処理ゾーン４２まわりの天井５２を含む第１の電極４４ａと、基板支持体５８内の第２の電極４４ｂとにバイアスをかけることによって、堆積ガスに容量性結合される。プロセス電極４４ａ、ｂはバイアスをかけられて、約１００から約１０００ワット（例えば、約２００から約４００ワット）の電力レベルのＲＦエネルギーが電極４４ａ、ｂに結合される。例示的なチャンバ４０では、プロセス電極４４ａ、ｂは、約５ｍｍ（２００ミル）から約１５ｍｍ（６００ミル）の電極間隔距離に維持される。
【００２５】
堆積中、基板２０は、従来のエピタキシャル成長プロセスよりも低い温度に維持される。例えば基板２０は、６５０℃未満、さらには６００℃未満の温度にも維持することができる。約３００℃から約５００℃までなどの５００℃未満の温度、さらには４５０℃より下の温度は、他の処理結果または基板２０のフィーチャを熱で劣化させないので特に有利である。これらの処理では、基板温度は、例えば熱伝達流体を基板支持体５８内の熱交換器（図示せず）に配給して基板２０を基板２０未満に冷却または加熱することによって制御することができる。あるいは、プラズマ温度が堆積ガスの堆積を誘発するのに十分なだけ高くない場合には、基板支持体５８内のヒータ６８（図示）を使用して基板２０を加熱することもできる。
【００２６】
堆積プロセスでは、プラズマ中のイオンおよびラジカルなどのゲルマニウム種が、基板２０の上に多結晶シリコンから構成されるシード層または核形成層を最初に堆積させることなく、基板２０の上に結晶ゲルマニウム層２２を直接堆積させる。有利なことに、本堆積プロセスでは多結晶シリコンシード層が不要であり、ゲルマニウム層２２は、二酸化ケイ素の層などの誘電体層２４を含む誘電体層２４の上に直接堆積させることができる。さらに、４５０℃より下の低い基板処理温度は、バックエンドＣＭＯＳ処理と適合性がある。さらに、堆積されたゲルマニウム層２２の、その結晶分割、結晶粒径および分布、キャリア密度、および応力を含む固有の特性は、チャンバ温度、圧力、プラズマ量、プラズマ電力、堆積ガスの異なるガス成分の流量比、および他の利用可能なプロセスパラメータを制御することによって調整することができる。制御された特性でゲルマニウム層２２を堆積させる能力は、ゲルマニウム層２２が上に成長されるシード層の結晶構造に整合することに依拠する従来のエピタキシャルプロセスまたはＣＶＤプロセスからは必ずしも入手可能とは限らない。
【００２７】
有利には、結晶ゲルマニウム層２２は、約２０ｎｍから約２００ｎｍの粒径を含む多結晶ゲルマニウムである。一バージョンでは、この多結晶ゲルマニウムは、（１１０）、（２２０）および（３１１）のうちの１つ以上のミラー係数配向を有する良好な結晶配向の粒子を有し得る。それに加えて、結晶ゲルマニウムで得られる堆積速度もまた良好であり、約１０ｎｍ／分から約５０ｎｍ／分まで変化する。これらの堆積速度は、従来のプロセスで６００℃から６８０℃の高い温度および高い圧力を用いた場合に従来のエピタキシャルゲルマニウム堆積プロセスで生成される堆積速度よりも約５倍から１０倍速い。これは、従来の堆積速度と比べて驚くべき、かつ予想外の利点である。
【００２８】
本堆積プロセスのさらに別の新規な特徴は、基板２０上の結晶ゲルマニウム層２２の堆積後に行われる堆積後処置段階を含む。この処置段階ではさらに、堆積された結晶ゲルマニウム層２２の結晶特性を制御する。処置段階の様々な実施形態が可能である。一実施形態では、堆積された結晶ゲルマニウム層２２は、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）、キセノン（Ｘｅ）、またはこれらのガスの組合せのうちの少なくとも１つを含む付勢処置ガスで処置される。付勢処置ガスは、処置ゾーン４２に導入された処置ガスに電力を誘導性結合または容量性結合させることによって、または遠隔チャンバ５５内の処置ガスにエネルギーを結合させることによって、処理チャンバ４０内で形成することができる。第１の例では、付勢処置ガスは、処置ガスを収容する処理ゾーン４２内のプロセス電極４４ａ、ｂの間に形成されたプラズマを含む。電極４４ａ、ｂに結合されるエネルギーは、約１００ｋＨｚから約１００ＭＨｚまでの無線周波数（ＲＦ）を有する。一バージョンでは、ＲＦエネルギーの適切な周波数は、約１０ＭＨｚから約２０ＭＨｚまで（例えば、約１３．５ＭＨｚ）である。例えばＲＦエネルギーは、処理ゾーン４２まわりの第１の電極４４ａ、および基板支持体５８内の第２の電極４４ｂに加えることができる。このバージョンでは、ＲＦエネルギーは、約５ワットから約１５００ワットまでの電力レベルで約３秒から約１０分までの時間、プロセス電極４４ａ、ｂに加えられる。例示的なチャンバ４０では、プロセス電極４４ａ、ｂは、約５ｍｍ（２００ミル）から約２５ｍｍ（１０００ミル）の電極間隔距離に維持される。この処置プロセスでは、基板２０はやはり、６５０℃未満、さらには６００℃未満の温度にも維持される。約３００℃から約５００℃までなどの５００℃未満の温度、さらには４５０℃より下の温度は、他の処理結果または基板２０上に以前に形成されたフィーチャを熱で劣化させないので特に有利である。
【００２９】
別のバージョンでは、プラズマを含む付勢処置ガスは、チャンバ４０の外側のアンテナ（図示せず）に電流を通して処理チャンバ４０内の処置ガスにエネルギーを誘導性結合させることによって、処置ガスから形成することができる。例えば、このアンテナは、チャンバ４０の側壁５４を囲むようにチャンバ４０の天井５２の上に置くことができる。このステップでは、ＲＦエネルギーは、約１０ワットから約５０００ワットまで（例えば、約１００ワットから約３０００ワットまで）の電力レベルで約３秒から約１０分までの時間、アンテナに加えられる。
【００３０】
さらに別のバージョンでは、活性化された化学種を含む付勢処置ガスは、マイクロ波エネルギーなどのエネルギーを遠隔チャンバ５５内の処置ガスに結合させて付勢処置ガスを形成し、その後この付勢処置ガスを処理チャンバ４０の処理ゾーン４２の中に導入することによって形成される。例えば、処置ガスに結合されるエネルギーは、遠隔チャンバ５５内で約５０ｋＨｚから約１００ＭＨｚまでの周波数（例えば、約１００ｋＨｚ）で加えられるマイクロ波エネルギーとすることができる。遠隔付勢処置ガスはまた、遠隔チャンバ５５を囲んで巻かれた誘導コイル（図示せず）にＲＦエネルギーを加えることによって形成することもできる。処置ガスに結合されるＲＦエネルギーの適切な周波数は、約１００ｋＨｚから約１００ＭＨｚまで（例えば、約１３．６ＭＨｚ）とすることができる。基板２０上の結晶ゲルマニウム層２２は、遠隔付勢処置ガスに約３秒から約１０分までの時間曝される。
【００３１】
別の実施形態では、堆積後処置プロセスは、基板２０上の堆積された結晶ゲルマニウム層２２を６００℃より下の温度のアニーリングステップで熱処置することを含む。適切なアニーリングステップは、堆積されたゲルマニウム層２２の基板２０を約３００℃から約４５０℃まで（例えば、約４００℃）などの６００℃より下の温度に約１分から約１時間の時間、維持することを含む。別の実施形態では、堆積されたゲルマニウム層２２が付いた基板２０は、プラズマ処置またはマイクロ波活性化ガス処置などの堆積後付勢ガス処置の前または後にアニーリングステップで熱処置される。アニーリング処置ステップはまた、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）、キセノン（Ｘｅ）、またはこれらのガスの組合せのうちの少なくとも１つを含む処置ガスに基板２０上の結晶ゲルマニウム層２２を曝しながら基板２０を加熱することによって行うこともできる。このアニーリング処理ステップはさらに、堆積されたゲルマニウム層２２の結晶特性を改良する。例えば、アニーリングステップの結果として、膜応力チューニング、より高度の結晶分割、より大きい粒子、およびより良い粒径分布が得られる。
【００３２】
結晶ゲルマニウム層２２は、例えば窒素、炭素、ホウ素、リンであるドーパント種などの他の化学種を含み得る。ドーパント種は、ドーパントガスを堆積ガスに付加することによって、堆積プロセス中に結晶ゲルマニウム層２２の中に取り込まれ得る。例えば、ゲルマンを含む堆積ガスに窒素を含むドーパントガスを付加して、窒素ドープされた結晶ゲルマニウム層２２を基板２０上に堆積させることができる。あるいは、別個のドーピングプロセスを使用して、堆積された、かつ／または処置された結晶ゲルマニウム層２２にドーパントイオンを注入することもできる。このドーピングプロセスは、基板２０上の結晶ゲルマニウム層２２の堆積直後、または結晶ゲルマニウム層２２（図示）の処置後に実施することができる。従来の注入プロセスでは、ドーパントイオンのプラズマが処理チャンバ４０の処理ゾーン４２内で形成されて、ドーパントイオンが結晶ゲルマニウム層２２の中に注入される。例えば、窒素イオンを結晶ゲルマニウム層２２の中に注入するには、窒素を含むドーパントガスが処理ゾーン４２の中に導入され、上述のようにプロセス電極４４ａ、ｂにＲＦエネルギーを容量性結合させることによって、または他の従来のイオン注入プロセスによって付勢される。
【００３３】
任意選択のドーピングステップの後、それに続くプロセスを使用して結晶ゲルマニウム層２２の上に上層を堆積させることができ、この上層には、さらなる結晶ゲルマニウム層、または異なる材料でドープされた結晶ゲルマニウム層が含まれ得る。それゆえに、第１のドーパントを含む第１の結晶ゲルマニウム層を、第２のドーパントを含む第２の結晶ゲルマニウム層で覆うことができる。例えば、後続の結晶ゲルマニウム層２２は、第１の結晶ゲルマニウム層２２の上に堆積し、リンでドープしてｎ型ゲルマニウム層を形成することができ、あるいはホウ素でドープしてｐ型ゲルマニウム層、炭素または他のドーパントを形成することができる。リンまたはホウ素などのドーパントは、それぞれＰＨ３ガスまたはＢ２Ｈ６ガスの形で堆積プロセス中に付加することができ、または後で従来のイオン注入プロセスを使用して、堆積された結晶ゲルマニウム層２２の中に注入することができる。
【００３４】
一バージョンでは、所望の厚さの堆積された結晶ゲルマニウム層２２を得るために、堆積段階および処置段階が数回繰り返される。例えば、第１の堆積段階は約５秒から約６０秒までの時間行って、約１０オングストロームから約５００オングストロームまでの厚さを有する第１の層を堆積させることができる。堆積された第１の層は次に、例えば、前述のように、その堆積された層をプラズマに曝すことによって、またはアニーリングによって処置段階で処置される。この処置段階は、堆積された第１の層内の結合構造を再構成する役割を果たし、その結果、膜密度、結晶分割、および電子−ホール再結合部位密度を加減できることになる。次に、第２の堆積段階を約５秒から約６０秒までの時間行って、約１０オングストロームから約５００オングストロームまでの厚さを有する第２の層を堆積させる。堆積された第２の層は次に、例えば、堆積された第２の層をプラズマに曝すことによって、または第２の層をアニールすることによって、処置段階で処置される。このプロセスを数回繰り返して、結晶ゲルマニウム層２２の特定の用途に対する所望の厚さを得ることができる。最終の結晶ゲルマニウム層２２を形成するために堆積される累積層の適切な厚さは、約１００オングストロームから約５ミクロンまでであり得る。
【００３５】
堆積段階および処置段階の両方、または順に行われる複数の堆積段階および処置段階は、同じ処理チャンバ４０内で実施することができ、あるいは堆積段階および処置段階は、それぞれが堆積プロセスまたは処置プロセスが可能な別々のチャンバ（図示せず）内で実施することができる。上述のゲルマニウム堆積および堆積後処置プロセスを実施するのに使用できる、基板処理チャンバ４０の一実施形態が図４に表されている。チャンバ４０は、例示的なチャンバを表すために提示されているが、当業者には明らかであるように、他のチャンバもまた使用することができる。それに応じて、本発明の範囲は、本明細書に記載の例示的なチャンバに限定されるべきではない。一般に、チャンバ４０は、シリコンウエハなどの基板２０を処理するのに適したプラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバであり、１つの適切なチャンバは、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ、カリフォルニア州）のＰｒｏｄｕｃｅｒ（登録商標）ＳＥ型チャンバである。チャンバ４０は筐体壁４８を備え、筐体壁４８は、処理ゾーン４２を取り囲む天井５２、側壁５４および底部壁５６を含む。チャンバ４０はまた、処理ゾーン４２まわりの筐体壁４８の少なくとも一部分を裏張りするライナ（図示せず）を備え得る。３００ｍｍシリコンウエハを含む基板２０を処理するには、チャンバ４０は、通常約２０，０００から３０，０００ｃｍ３までの容積、より典型的には２４，０００ｃｍ３の容積を有する。
【００３６】
プロセスサイクル中、基板支持体５８は下げられ、基板２０は、ロボットアームなどの基板移送機構６４によって入口ポート６２に通され支持体５８上に置かれる。基板支持体５８は、ローディングおよびアンローディングのための下方位置と、基板２０を処理するための調整可能な上方位置との間で移動させることができる。基板支持体５８は、チャンバ４０の中に導入された堆積ガスまたは処置ガスからプラズマを生成するための密閉電極４４ａを含むことができる。基板支持体５８はまた、電気抵抗加熱要素（図示）、加熱ランプ（図示せず）、またはプラズマ自体とすることができるヒータ６８によって加熱することもできる。基板支持体５８は通常、セラミック構造物を備え、このセラミック構造物は、基板２０を受け入れるための受入れ面を有し、電極４４ａおよびヒータ６８をチャンバ４０の環境から保護する。使用時、無線周波数（ＲＦ）電圧が電極４４ａに印加され、直流（ＤＣ）電圧がヒータ６８に印加される。基板支持体５８内の電極４４ａはまた、基板２０を支持体５８に静電気で固定するのに使用することもできる。基板支持体５８はまた、堆積リングおよびカバーリング（図示せず）などの１つまたは複数のリングを備えることもあり、このリングは、基板支持体５８上の基板２０の周辺を少なくとも部分的に囲む。
【００３７】
基板２０が基板支持体５８の上にローディングされた後、支持体５８はガス分配器７２により近い処理位置まで持ち上げられて、これらの間に例えば約２ｍｍから約１２ｍｍの所望の間隔間隙距離ｄｓが得られる。ガス分配器７２は、堆積ガスまたは処置ガスを基板２０全体にわたって均一に分散させるための処理ゾーン４２の上に置かれる。ガス分配器７２は、第１および第２のガスの２つの個別の流れを、これらのガスの流れを処理ゾーン４２の中に導入する前に混合せずに、処理ゾーン４２まで別々に送出することができ、あるいは各ガスを事前混合した後、事前混合されたガスを処理ゾーン４２に供給することができる。ガス分配器７２は、堆積ガスまたは処置ガスが通過できる孔７６のある面板７４を備える。面板７４は通常、電圧または電位を印加できるように金属で作られ、それによってチャンバ４０内で電極４４ａとして機能する。適切な面板７４は、陽極酸化コーティング付きのアルミニウムで作られる。
【００３８】
基板処理チャンバ４０はまた、異なるガスをガス分配器７２に送出するための第１および第２のガス供給源８０ａ、ｂを備え、ガス供給源８０ａ、ｂはそれぞれ、ガス源８２ａ、ｂ、１つまたは複数のガス導管８４ａ、ｂ、および１つまたは複数のガスバルブ８６ａ、ｂを備える。例えば、一バージョンでは、第１のガス供給源８０ａは、第１のガス導管８４ａと、堆積ガス、処置ガス、またはこれらのガスのどちらかの成分などの第１の処理ガスを第１のガス源８２ａからガス分配器７２の第１の入口７８ａまで送出するための第１のガスバルブ８６ａとを備え、第２のガス供給源８０ｂは、第２のガス導管８４ｂと、堆積ガス、処置ガス、またはこれらのガスのどちらかの成分などの第２の処理ガスを第２のガス源８２ｂからガス分配器７２の第２の入口７８ｂまで送出するための第２のガスバルブ８６ｂとを備える。
【００３９】
堆積ガスおよび処置ガスは、電磁エネルギー（例えば、高周波電圧エネルギー）を処理チャンバ４０内または遠隔チャンバ５５内のガスに結合させることによって付勢されて、これらの堆積ガスまたは処置ガスからプラズマなどの付勢ガスを形成することができる。チャンバ４０内の配給されたガスを付勢するために、ガス分配器７２、天井５２またはチャンバ側壁５４とすることができる（ｉ）第１の電極４４ａと、（ｉｉ）支持体５８内の電極４４ｂとの間に、ある電圧が印加される。電極４４ａ、ｂの対の間に印加される電圧により、エネルギーが処理ゾーン４２内の堆積ガスまたは処理ガスに容量性結合される。通常、電極４４ａ、ｂに印加される電圧は、無線周波数（ＲＦ）で変動する交流電圧である。遠隔チャンバ５５まで通されたガスは、マイクロ波ジェネレータ（図示せず）によって配給されるマイクロ波エネルギーを使用して、または遠隔チャンバ５５を囲んで巻かれた誘導コイル（図示せず）に配給されるＲＦエネルギーを使用して付勢される。
【００４０】
チャンバ４０はまた、使用済みガスおよび副産物をチャンバ４０から除去するための、かつ処理ゾーン４２内の堆積ガスまたは処置ガスの所定の圧力を維持するためのガス排気機構９０を備える。一バージョンでは、ガス排気機構９０は、使用済みガスを処理ゾーン４２から受け取るポンピングチャネル９２と、排気口９４と、スロットルバルブ９６と、処理チャンバ４０内のガスの圧力を制御するための１つまたは複数の排気ポンプ９８とを含む。排気ポンプ９８には、１つまたは複数のターボ分子ポンプ、低温ポンプ、粗引きポンプ、および２つ以上の機能を有する複合機能ポンプが含まれ得る。チャンバ４０はまた、パージガスをチャンバ４０の中に送出するための、チャンバ４０の底部壁５６を貫通する入口ポートまたは管（図示せず）を含み得る。パージガスは通常、入口ポートから基板支持体５８を通過し、環状ポンピングチャネルへと上向きに流れる。ポンビングガスは、処理中に望ましくない堆積から基板支持体５８の表面、および他のチャンバ構成要素を保護するために使用される。パージガスはまた、ガスの流れに望ましい影響を及ぼすように使用することもできる。
【００４１】
コントローラ１０２もまた、チャンバ４０の動作および動作パラメータを制御するために設けられる。コントローラ１０２は、例えばプロセッサおよびメモリを備え得る。プロセッサは、メモリに記憶されたコンピュータプログラムなどのチャンバ制御ソフトウェアを実行する。メモリは、ハードディスクドライブ、読出し専用メモリ、フラッシュメモリ、または他のタイプのメモリとすることができる。コントローラ１０２はまた、フロッピー（登録商標）ディスクドライブおよびカードラックなどの他の構成要素を備えることもある。カードラックは、単一ボードコンピュータ、アナログおよびデジタル入力／出力ボード、インターフェースボード、およびステッピングモータコントローラボードを含み得る。チャンバ制御ソフトウェアは、タイミング、ガスの混合、チャンバ圧力、チャンバ温度、マイクロ波電力レベル、高周波電力レベル、支持体位置、および特定のプロセスの他の諸パラメータを指示する命令のセットを含む。
【００４２】
チャンバ４０はまた、例えばチャンバ４０内の第１の電極４４ａ、および基板支持体５８内の第２の電極４４ｂなどの様々なチャンバ構成要素に電力を送出するための電源１０４を備える。電力をチャンバ電極４４ａ、ｂに送出するために、電源１０４は無線周波数電圧源を備え、この電圧源は、選択された無線周波数、および所望の選択可能な電力レベルを有する電圧を供給する。電源１０４は、単一の無線周波数電圧源、または高い無線周波数および低い無線周波数の両方を供給する多数の電圧源を含み得る。電源１０４はまた、ＲＦ整合回路を含み得る。電源１０４はさらに、基板支持体５８の静電チャックであることが多い電極に静電荷を供給するための、静電気荷電源を備え得る。基板支持体５８内にヒータ６８が使用される場合、電源１０４はまた、ヒータ６８に適切な制御可能電圧を供給するヒータ電力源を含む。ＤＣバイアスがガス分配器７２または基板支持体５８にかけられるべき場合、電源１０４はまた、ガス分配器７２の面板７４の導電金属部分に接続されるＤＣバイアス電圧源を含む。電源１０４はまた、例えばモータ、およびチャンバ４０のロボットである、他のチャンバ構成要素のための電力源を含むこともある。
【００４３】
基板２０処理チャンバ４０はまた、チャンバ４０内部の構成要素表面または基板表面などの表面温度を検出するための、熱電対、抵抗温度検出器センサまたは干渉計などの１つまたは複数の温度センサ（図示せず）を含むこともある。温度センサは、そのデータをチャンバコントローラ１０２まで中継することができ、次にチャンバコントローラ１０２は、その温度データを使用して、例えば基板支持体５８内の抵抗加熱要素を制御することによって、処理チャンバ４０の温度を制御することができる。
【実施例】
【００４４】
以下の説明的な実施例は、結晶ゲルマニウム堆積および処置プロセスの有効性および利点を実証する。本明細書に記載のゲルマニウム堆積プロセス、ならびに結晶ゲルマニウムの層および構造物は、これらの説明的な実施例に関してより良く理解されることになろう。しかし、本明細書に記載の特徴のそれぞれは、単に特定の実施例で説明されたようにだけではなく、それ自体で、または互いに任意の組合せで使用できることを理解されたい。すなわち、本明細書に提示された説明的な実施例は、本発明の範囲を限定するために用いられるべきではない。
【００４５】
これらの実施例では、結晶ゲルマニウム層２２がＰＥＣＶＤ  Ｐｒｏｄｕｃｅｒ（登録商標）チャンバ内で以下のプロセス条件で堆積された。すなわち、ゲルマンを含む堆積ガスの体積流量が５ｓｃｃｍおよび１００ｓｃｃｍ、堆積ガス圧が５トールから１５トール、基板温度が４００℃、プロセス電極４４ａ、ｂに供給されるＲＦエネルギーの周波数が１３．６ＭＨｚ供給で電力レベルが３０ワットから３００ワットであり、プロセス電極４４ａ、ｂが３００ミルから８００ミルの間隔に維持された。堆積速度は約１５ｎｍ／分であった。
【００４６】
堆積プロセス後、処置プロセスが以下のプロセス条件で行われた。すなわち、Ｈ２を含む処置ガスの体積流量が１ｓｌｍから１０ｓｌｍまで、処置ガス圧が５トールから１５トール、基板温度が４００℃、プロセス電極４４ａ、ｂに供給されるＲＦエネルギーの周波数が１３．６ＭＨｚ供給で電力レベルが１００ワットから５００ワットであり、プロセス電極４４ａ、ｂが３００ミルから８００ミルの間隔に維持された。
【００４７】
シリコンウエハを含む基板上の１００ｎｍ層間誘電体（ＩＬＤ）酸化物層の上の結晶ゲルマニウム層の走査電子画像が図５に示されている。この結晶ゲルマニウム層は、約１１０ｎｍの厚さを有し、厚さが約１００ｎｍのＩＬＤ酸化物膜上に堆積された。結晶ゲルマニウム膜はまた、基板全体にわたって実質的に均一な厚さとなり、厚さの変化は５％未満であった。
【００４８】
図６および図７に示されるように、堆積された層内に結晶ゲルマニウム相が顕著に存在することが、Ｘ線回折（ＸＲＤ）によって確認された。図６を参照すると、顕著なＸＲＤピークが存在することで、大量の結晶ゲルマニウム相が存在することが表示されている。図６は、ゲルマニウム層２２の広角Ｘ線回折走査であり、結晶シリコン基板（４００）ピークと共に、結晶ゲルマニウム（１１１）、（２２０）および（３１１）の各ピークが存在することを示している。３つの異なる結晶配向は、堆積された結晶ゲルマニウムが本質的に多結晶であり、単一の配向がないことを示す。図８は、ゲルマニウム層２２の視射線回折走査であり、（１１１）のミラー係数配向を有する結晶ゲルマニウムのより明白な存在を示し、（２２０）配向および（３１１）配向ではあまり明白ではない。図８はラマンシフトを示し、これにより、一次結晶配向を呈示する従来のエピタキシャル成長結晶膜とは対照的に、多結晶形の結晶ゲルマニウムの存在が、多数の結晶配向と共にさらに確認される。
【００４９】
上述の堆積プロセスおよび処置プロセスに従って製作された結晶ゲルマニウム層２２では、優れた結晶特性、良好な組成均一性、および基板２０全体にわたる均一な厚さが得られた。それに加えて、結晶ゲルマニウム層２２は、４５０℃より下の温度、さらには４００℃でも堆積させることができる。それに加えて、プラズマ化学気相堆積法により、二酸化ケイ素などの誘電体層２４（例えば、二酸化ケイ素層間誘電体（ＩＬＤ）層）を含む露出面に、この面に最初にシード層を堆積せずに、多結晶層などの結晶ゲルマニウム層２２を堆積させることが可能になった。それに加えて、ＣＶＤプロセスによって得られる堆積速度は、従来のエピタキシャル成長プロセスよりも速く、従来のエピタキシャル成長プロセスよりも５倍から１０倍速い速度であった。加えて、堆積される結晶ゲルマニウムの結晶特性は、プロセスをチューニングすることによって、結晶分割、粒径、粒径分布、および応力に関して設定することができる。
【００５０】
本発明の例示的な実施形態が図示され説明されているが、当業者には、本発明を取り込み、しかも本発明の範囲内にある、他の実施形態を考案することが可能である。それに加えて、「下」、「上」、「底部」、「最上部」、「上に」、「下に」、「第１の」、および「第２の」という用語、および他の比較または位置の用語が図の例示的な実施形態に対して示されており、これらは交換可能である。したがって、添付の特許請求の範囲は、好ましいバージョン、材料、または空間配置についての記載内容に限定されるべきではない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図５】
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【国際調査報告】
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