(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン（Ｓｉ）及びゲルマニウム（Ｇｅ）を含む基板を提供する工程と、
Ｈ２ガス及びＯ２ガスを含むプラズマを形成する工程と、
前記基板を前記プラズマに暴露して、前記Ｇｅに対して前記Ｓｉを優先的に酸化する工程と、
を含み、
前記基板は、前記プラズマへの暴露によって厚さが減少するネィティブＧｅＯ２層をさらに含む、
基板処理の方法。
【請求項２】
酸化した前記Ｓｉを前記基板から除去する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板は、Ｓｉ層内に埋め込まれたＧｅ層を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
酸化した前記Ｓｉは、ＳｉＯ２層を含み、当該方法は、
前記ＳｉＯ２層を前記基板から除去することで、前記Ｓｉ層上に隆起Ｇｅ層を形成する工程をさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記Ｓｉ層をエッチングするエッチング処理において、マスクとして前記隆起Ｇｅ層を使用する工程をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ＳｉＯ２層を除去する工程は、ＨＦガス及びＮＨ３ガスを使用する化学的酸化物除去（ＣＯＲ）処理を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記プラズマを形成する工程は、マイクロ波プラズマ源を使用して、前記Ｈ２ガス及び前記Ｏ２ガスを励起させる工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記基板は、室温と４００度との間の温度に維持される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記プラズマは、５Ｔｏｒｒ以下のガス圧力で形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記プラズマは、アルゴン（Ａｒ）をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
シリコン（Ｓｉ）及びゲルマニウム（Ｇｅ）を含む基板を提供する工程であって、該基板はＳｉ層内に埋め込まれたＧｅ層を含む、工程と、
マイクロ波プラズマ源を使用して、Ｈ２ガス及びＯ２ガスを含むプラズマを形成する工程と、
前記基板を前記プラズマに暴露して、前記Ｇｅ層に対して前記Ｓｉ層を優先的に酸化する工程であって、酸化した前記ＳｉはＳｉＯ２層を含む、工程と、
前記ＳｉＯ２層を前記基板から除去することで、前記Ｓｉ層上に隆起Ｇｅ層を形成する工程と、
を含む基板処理の方法。
【請求項１２】
前記Ｓｉ層をエッチングするエッチング処理において、マスクとして前記隆起Ｇｅ層を使用する工程をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板は、室温と４００度との間の温度に維持される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記プラズマは、５Ｔｏｒｒ以下のガス圧力で形成される、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１６年４月１３日に出願された、米国仮特許出願第６２／３２２，２３５号に関連し、これの優先権を主張し、同出願の全ての内容は、参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、概して、半導体デバイスを形成する方法に関連し、より具体的には、Ｈ２ガス及びＯ２ガスを含むプラズマを使用して、シリコン（Ｓｉ）及びゲルマニウム（Ｇｅ）を含む基板におけるシリコンの優先的酸化のための方法に関連する。
【背景技術】
【０００３】
デバイスフィーチャサイズの継続的なスケーリングにともない、デバイス接触抵抗を減らすことが重要な課題となっている。ＳｉＧｅ、Ｇｅ及びＩＩＩ−Ｖ族半導体等の高い移動度チャネルを備えるデバイスにより、従来のＳｉベースのデバイスを超える増強されたデバイスパフォーマンスの可能性が提供される。特に、Ｇｅは、Ｓｉに比べてより小さい有効質量及びより高い電荷キャリアの移動度を有することにより魅力的な候補である。
【発明の概要】
【０００４】
Ｓｉ及びＧｅを含む基板又は膜におけるＳｉの優先的酸化を提供する方法が記載されている。一つの実施形態によれば、その方法は、Ｓｉ及びＧｅを含む基板を提供する工程と、Ｈ２ガス及びＯ２ガスを含むプラズマを形成する工程と、前記基板を前記プラズマに暴露して、前記Ｇｅに対して前記Ｓｉを優先的に酸化する工程と、を含む。一つの実施形態では、その方法は、酸化した前記Ｓｉを前記基板から除去する工程をさらに含む。
【０００５】
他の実施形態によれば、その方法は、Ｓｉ及びＧｅを含む基板を提供する工程であって、該基板はＳｉ層内にインレイドされているＧｅ層を含む、工程と、マイクロ波プラズマ源を使用して、Ｈ２ガス及びＯ２ガスを含むプラズマを形成する工程と、前記基板を前記プラズマに暴露して、前記Ｇｅ層に対して前記Ｓｉ層を優先的に酸化する工程であって、酸化した前記ＳｉはＳｉＯ２層を含む、工程と、前記ＳｉＯ２層を前記基板から除去することで、前記Ｓｉ層上に隆起Ｇｅ層を形成する工程と、を含む。
【０００６】
他の実施形態によれば、その方法は、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）層を含む基板を提供する工程と、マイクロ波プラズマ源を使用して、Ｈ２ガス及びＯ２ガスを含むプラズマを形成する工程と、前記基板を前記プラズマに暴露して、Ｇｅに対してＳｉを優先的に酸化する工程であって、該暴露することにより、ＳｉＯ２マトリクス内にＧｅを含む、酸化したＳｉＧｅ層を形成する工程と、酸化した前記ＳｉＧｅ層から前記ＳｉＯ２マトリクスを除去して、前記ＳｉＧｅ層上にＧｅ含有層を形成する工程であって、該Ｇｅ含有層は、前記ＳｉＧｅ層よりもより高濃度のＧｅ内容を有する、工程と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は本発明の実施形態を示し、上記に与えた本発明の一般的な説明及び下記の発明を実施するための形態と共に、本発明を説明する役割を果たす。
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施形態によるゲルマニウムに対してシリコンを優先的に酸化する方法の処理フロー図を示す。
【０００９】
【図２】図２は、本発明の実施形態による基板を処理するためのマイクロ波プラズマ源を含むプラズマ処理システムの概略図である。
【００１０】
【図３】図３は、図２のプラズマ処理システムのガス供給部の平面図を示す。
【００１１】
【図４】図４は、図２のプラズマ処理システムのアンテナ部の部分断面図を示す。
【００１２】
【図５】図５は、異なる基板に対してＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって測定されたＧｅＯ２の厚さを示す。
【００１３】
【図６】図６は、異なる基板に対してＸＰＳによって測定されたＳｉＯ２及びＧｅＯ２の厚さを示す。
【００１４】
【図７】図７は、異なる処理チャンバ圧力に対してＸＰＳによって測定されたＧｅＯ２の厚さを示す。
【００１５】
【図８】図８は、異なるプラズマ暴露時間に対してＸＰＳによって測定されたＧｅＯ２の厚さを示す。
【００１６】
【図９Ａ】図９Ａは、断面図を通して、本発明の実施形態による基板処理の方法を概略的に示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、断面図を通して、本発明の実施形態による基板処理の方法を概略的に示す。
【図９Ｃ】図９Ｃは、断面図を通して、本発明の実施形態による基板処理の方法を概略的に示す。
【００１７】
【図１０Ａ】図１０Ａは、断面図を通して、本発明の実施形態による基板処理の方法を概略的に示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、断面図を通して、本発明の実施形態による基板処理の方法を概略的に示す。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、断面図を通して、本発明の実施形態による基板処理の方法を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
Ｓｉ及びＧｅを含む基板の従来の選択的Ｓｉ酸化は、高い基板温度（＞６００℃）及び高いガス圧力（例えば、略７０Ｔｏｒｒ）を必要とする。これらの処理条件は、高度なデバイスを伴う多くの半導体製造処理にとって受け入れられないものである。本発明の実施形態は、低いガス圧力（例えば、略０．０９Ｔｏｒｒ）及び低い基板温度（例えば、略室温）での選択的Ｓｉ酸化のための方法を提供する。
【００１９】
さて、図面を参照すると、図１は、本発明の実施形態によるＧｅに対してＳｉを優先的に酸化する方法ための処理フロー図１００を示す。この方法は、１０２において、Ｓｉ及びＧｅを含む基板を処理チャンバに供給する工程を含む。Ｓｉ及びＧｅを含む基板は、ＳｉＧｅ又はＳｉｘＧｅ１−ｘとして表すことができる。ここで、ｘはＳｉの原子分率であり、１−ｘはＧｅの原子分率である。例示的なＳｉｘＧｅ１−ｘ化合物は、Ｓｉ０．１Ｇｅ０．９、Ｓｉ０．２Ｇｅ０．８、Ｓｉ０．３Ｇｅ０．７、Ｓｉ０．４Ｇｅ０．６、Ｓｉ０．５Ｇｅ０．５、Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４、Ｓｉ０．７Ｇｅ０．３、Ｓｉ０．８Ｇｅ０．２及びＳｉ０．９Ｇｅ０．１を含む。
【００２０】
この方法は、１０４において、Ｈ２ガス及びＯ２ガスを含むプラズマを形成する工程をさらに含む。本発明の実施形態によれば、プラズマは、プラズマ源を使用してプロセスガスから形成されることができる。プラズマ源は、平行な板の容量結合プラズマ（ＣＣＰ）源、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源、それらの任意の組み合わせ、及びＤＣ磁石システムを備えたものと備えていないものを含むことができる。あるいは、処理チャンバ内の処理プラズマは、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を使用して形成されることができる。一つの実施形態によれば、プラズマ源は、マイクロ波プラズマ源を含むことができる。以下の例では、マイクロ波プラズマ源を使用する処理を説明する。一実施形態によれば、マイクロ波プラズマ源は、東京エレクトロン株式会社からのＲＬＳＡプラズマ源とすることができる。
【００２１】
図２は、本発明の他の実施形態による基板を処理するためのＲＬＳＡプラズマを含むマイクロ波プラズマ処理システムの概略図である。図２に示すように、プラズマ処理システム１０は、プラズマ処理チャンバ２０（真空チャンバ）と、アンテナ部５０と、基板ホルダ２１とを含む。プラズマ処理チャンバ２０の内部は、プラズマガス供給部３０の下方に位置するプラズマ発生領域Ｒ１と、基板ホルダ２１の上方に位置するプラズマ拡散領域Ｒ２とに大まかに区分されている。プラズマ発生領域Ｒ１で発生するプラズマは、数電子ボルト（ｅＶ）の電子温度を有することができる。成膜処理を行うプラズマ拡散領域Ｒ２にプラズマを拡散させると、基板ホルダ２１近傍のプラズマの電子温度を略２ｅＶ未満の値に低下させることができる。基板ホルダ２１は、プラズマ処理チャンバ２０の底部の中央に位置し、基板Ｗを支持する基板ホルダとしての役割を果たす。基板ホルダ２１の内部には、絶縁部材２１ａと、冷却ジャケット２１ｂと、基板温度を制御するための温度制御部（図示せず）とが設けられている。
【００２２】
プラズマ処理チャンバ２０の上部は開放されている。プラズマガス供給部３０は、基板ホルダ２１に対向して配置され、Ｏリング（図示せず）などのシール部材を介してプラズマ処理チャンバ２０の上部に取り付けられている。誘電体窓としても機能し得るプラズマガス供給部３０は、酸化アルミニウムや石英などの材料からできていることができ、平面を有する。複数のガス供給孔３１は、基板ホルダ２１に対向して、プラズマガス供給部３０の平面上に設けられている。複数のガス供給孔３１は、ガス流路３２を介してプラズマガス供給ポート３３に連通している。ガス供給源３４は、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガス、その他の不活性ガスであるプラズマガスをプラズマガス供給ポート３３に供給する。プラズマガスは、次いで、複数のガス供給孔３１を介してプラズマ発生領域Ｒ１内に均一に供給される。
【００２３】
プラズマ処理システム１０は、プラズマ発生領域Ｒ１とプラズマ拡散領域Ｒ２との間、プラズマ処理チャンバ２０の中心にあるプロセスガス供給部４０をさらに含む。プロセスガス供給部４０は、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）を含むアルミニウム合金、又はステンレス鋼である導電性材料からできていることができる。プラズマガス供給部３０と同様に、プロセスガス供給部４０の平面には、複数のガス供給孔４１が設けられている。プロセスガス供給部４０の平面は、基板ホルダ２１と対向して位置付けられている。
【００２４】
プラズマ処理チャンバ２０は、プラズマ処理チャンバ２０の底部に接続された排気ライン２６と、排気ライン２６を圧力制御バルブ２８及び真空ポンプ２９に接続する真空ライン２７とを含む。圧力制御バルブ２８を使用して、プラズマ処理チャンバ２０内で所望のガス圧力を達成することができる。
【００２５】
プロセスガス供給部４０の平面図を図３に示す。この図に示すように、プロセスガス供給部４０内には、格子状のガス流路４２が形成されている。格子状のガス流路４２は、鉛直方向に形成されている複数のガス供給孔４１の上端に連通している。複数のガス供給孔４１の下部は、基板ホルダ２１に面する開口である。複数のガス供給孔４１は、格子状のガス流路４２を介してプロセスガス供給ポート４３に連通している。
【００２６】
また、プロセスガス供給部４０には、複数の開口４４が、プロセスガス供給部４０を鉛直方向に貫通するように複数の開口４４が形成されている。複数の開口４４は、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、又はその他の不活性ガスであるプラズマガスを基板ホルダ２１の上方のプラズマ拡散領域Ｒ２に導入する。図６に示すように、複数の開口４４は、隣接するガス流路４２の間に形成されている。プロセスガスは、３つの別個のプロセスガス供給源４５〜４７からプロセスガス供給ポート４３に供給されることができる。プロセスガス供給源４５〜４７は、Ｈ２ガス、Ｏ２ガス及びＡｒガスを供給することができる。しかし、他のガスを使用してもよい。
【００２７】
プロセスガスは、格子状のガス流路４２を流れ、複数のガス供給孔４１を介してプラズマ拡散領域Ｒ２内に均一に供給される。プラズマ処理システム１０は、４つのバルブ（Ｖ１〜Ｖ４）と、プロセスガスの供給を制御する４つの質量流量コントローラ（ＭＦＣ１〜ＭＦＣ４）とをさらに含む。
【００２８】
外部のマイクロ波発生器５５は、例えば、２．４５ＧＨｚである所定の周波数のマイクロ波を、同軸導波路５４を介してアンテナ部５０に供給する。同軸導波路５４は、内側導体５４Ｂ及び外側導体５４Ａを含むことができる。マイクロ波発生器５５からのマイクロ波は、プラズマ発生領域Ｒ１のプラズマガス供給部３０の直下に電界を発生させ、今度は、プラズマ処理チャンバ２０内のプロセスガスを励起させる。
【００２９】
図４は、アンテナ部５０の部分断面図を示す。この図に示すように、アンテナ部５０は、平面アンテナ本体５１と、ラジアルライン（radial  line）スロットプレート５２と、マイクロ波の波長を短くする誘電体プレート５３とを備えている。平面アンテナ本体５１は、底面が開放された円形状を有することができる。平面アンテナ本体５１及びラジアルラインスロットプレート５２は、導電性材料からできていることができる。
【００３０】
ラジアルラインスロットプレート５２には、円偏波を発生させるための複数のスロット５６が設けられている。複数のスロット５６は、各スロットの間に小さな隙間を有し、略Ｔ字形に配置されている。複数のスロット５６は、周方向に沿って同心円状または螺旋状に配置されている。スロット５６ａ、５６ｂは互いに直交しているため、ラジアルラインスロットプレート５２からは、直交する２つの偏波成分を含む円偏波が平面波として放射される。
【００３１】
誘電体プレート５３は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）又は窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）である低損失誘電体材料でからできていることができ、ラジアルラインスロットプレート５２と平面アンテナ本体５１との間に位置する。ラジアルラインスロットプレート５２は、ラジアルラインスロットプレート５２がカバープレート２３に密接するように、シール部材（図示せず）を使用してプラズマ処理チャンバ２０に取り付けることができる。カバープレート２３は、プラズマガス供給部３０の上面に位置しており、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などのマイクロ波透過性の誘電体材料で形成されている。
【００３２】
外部の高周波の電源２２は、マッチングネットワーク２５を介して基板ホルダ２１に電気的に接続されている。外部の高周波の電源２２は、基板Ｗに引き込まれるプラズマ中のイオンのエネルギーを制御するために、例えば、１３．５６ＭＨｚである所定の周波数のＲＦバイアス電力を発生させる。電源２２は、さらに、ＲＦバイアス電力のパルスを任意に提供するように構成される。パルス周波数は、１Ｈｚよりも大きく、例えば、２Ｈｚ、４Ｈｚ、６Ｈｚ、８Ｈｚ、１０Ｈｚ、２０Ｈｚ、３０Ｈｚ、５０Ｈｚ又はそれ以上にすることができる。電源２２は、０Ｗと１００Ｗとの間、１００Ｗと２００Ｗとの間、２００Ｗと３００Ｗとの間、３００Ｗと４００Ｗとの間又は４００Ｗと５００Ｗとの間のＲＦバイアス電力を供給するように構成される。当業者であれば、電源２２の電力レベルは、処理される基板のサイズに関連することを理解するであろう。例えば、３００ｍｍＳｉウェハは、処理中に２００ｍｍウェハよりも大きな電力消費を必要とする。プラズマ処理システム１０は、−５ｋＶと＋５ｋＶとの間のＤＣ電圧バイアスを基板ホルダ２１に供給することができるＤＣ電圧発生器３５をさらに含む。
【００３３】
再度、図１を参照すると、この方法は、基板をプラズマに暴露して（exposing）、Ｇｅに対してＳｉを優先的に酸化する工程をさらに含む。いくつかの実施形態によれば、Ｈ２ガス及びＯ２ガスにＡｒガスを添加することができる。プラズマ暴露時間は、例えば、１０秒と６００秒との間、１０秒と５０秒との間又は１０秒と１００秒との間とすることができる。処理チャンバ圧力は、例えば、０．１Ｔｏｒｒ未満、０．２Ｔｏｒｒ未満、０．５Ｔｏｒｒ未満、１Ｔｏｒｒ未満、５Ｔｏｒｒ未満、０．０５Ｔｏｒｒと０．１Ｔｏｒｒとの間、０．１Ｔｏｒｒと０．５Ｔｏｒｒとの間、０．１Ｔｏｒｒと１Ｔｏｒｒとの間とすることができる。マイクロ波プラズマ電力は、例えば、１０００Ｗと３０００Ｗとの間、３０００Ｗ未満、２５００Ｗ未満とすることができる。基板は、略室温から略２５０℃の間、略室温と略４００℃との間又は略２５０℃と略４００℃との間の温度に維持することができる。
【００３４】
１０８において、この方法は、基板をさらに処理することをさらに含む。このさらなる処理は、ゲルマニウムに対して酸化したシリコンを選択的に除去する化学的酸化物除去（ＣＯＲ）処理を含むことができる。酸化したシリコンを除去する別の方法は、脱イオンＨＦ（ＤＨＦ）などの湿潤溶液によるものである。
【００３５】
図５は、Ｇｅ基板に対するＸＰＳによって測定されたＧｅＯ２の厚さを示す。制御される基板２００は、Ｇｅ基板の空気暴露中に形成されたＧｅＯ２層（ネイティブ（native）ＧｅＯ２層）を含んだものである。基板２１０は、Ｏ２ガスを含むプラズマに暴露されたネイティブＧｅＯ２層を含み、基板２２０は、Ｈ２ガスおよびＯ２ガスを含むプラズマに暴露されたネイティブＧｅＯ２層を含む。ＧｅＯ２の厚さは、基板２００に対しては略１１オングストロームであり、基板２１０に対しては略３８オングストロームであり、基板２２０に対しては略２オングストロームであった。これらの結果は、Ｏ２ガスを含むプラズマによる暴露では、略１１オングストロームから略３８オングストロームにＧｅＯ２の厚さが大きくなったが、Ｏ２ガス及びＨ２ガスを含むプラズマによる暴露では、略１１オングストロームから略２オングストロームにＧｅＯ２の厚さが小さくなったことを示す。
【００３６】
図５において基板に対するプラズマ処理条件は、以下の通りであった。
【００３７】
Ｏ２ガスを含むプラズマ：ガス流量Ａｒ／Ｏ２＝２０００ｓｃｃｍ／１０ｓｃｃｍ、基板温度＝２５０℃、プラズマ暴露時間＝３００ｓｅｃ、処理チャンバ圧力＝０．０９Ｔｏｒｒ、マイクロ波プラズマパワー＝２０００Ｗ。
【００３８】
Ｈ２ガス及びＯ２ガスを含むプラズマ：Ａｒ／Ｏ２／Ｈ２＝２０００ｓｃｃｍ／１０ｓｃｃｍ／１００ｓｃｃｍ、基板温度＝２５０℃、プラズマ暴露時間＝３００ｓｅｃ、処理チャンバ圧力＝０．０９Ｔｏｒｒ、マイクロ波プラズマパワー＝２０００Ｗ。
【００３９】
図６は、異なる基板に対してＸＰＳによって測定されたＳｉＯ２及びＧｅＯ２の厚さを示す。Ｏ２ガスを含むプラズマと、Ｈ２ガス及びＯ２ガスを含むプラズマのプラズマ処理条件は上記の通りである。参考のため、制御されるサンプルは、略１０オングストロームの厚さのネイティブＳｉＯ２層を含んだものである。基板３０４は、Ｏ２ガスを含むプラズマに暴露されたネイティブＳｉＯ２層を含み、基板３０６は、Ｈ２ガス及びＯ２ガスを含むプラズマに暴露されたネイティブＳｉＯ２層を含む。基板３１０及び基板３２０は、図５に記載されている基板２１０及び基板２２０とそれぞれ同じである。ＳｉＯ２の厚さは、基板３０４に対しては略３３オングストロームであり、基板３０６については略４０オングストロームであった。図５及び図６の結果は、Ｏ２ガスを含むプラズマでもＨ２ガス及びＯ２ガスを含むプラズマでも使用すればＳｉ基板が効果的に酸化されることを示している。しかし、予想外にも、Ｇｅ基板は、Ｏ２ガスを含むプラズマを使用すると効果的に酸化されるが、Ｈ２ガス及びＯ２ガスを含むプラズマを使用すると効果的に還元される。本発明者らは、Ｈ２ガスとＯ２ガスとを含むプラズマを用いたＳｉとＧｅの酸化との間のこの予期しない相違点を利用して、多くの半導体デバイスに対し得ＳｉとＧｅを含む基板を効果的に処理できることを見出した。
【００４０】
図７は、Ｈ２ガス及びＯ２ガスを含むプラズマへの暴露中の、異なる処理チャンバ圧力に対するＸＰＳによって測定されたＧｅＯ２の厚さを示す。プラズマ処理条件は上記の通りである。図７の結果は、略０．０９Ｔｏｒｒと５Ｔｏｒｒとの間の処理チャンバ圧力では、Ｇｅ基板上に得られるＧｅＯ２の厚さにほとんど影響しないことを示している。
【００４１】
図８は、Ｈ２ガス及びＯ２ガスを含むプラズマへの暴露中の、異なるプラズマ暴露時間に対するＸＰＳによって測定されたＧｅＯ２の厚さを示す。プラズマ条件は上記の通りである。図８の結果は、略３０秒と３００秒との間のプラズマ暴露時間では、ＧｅＯ２の厚さにほとんど影響しないことを示している。当初基板（starting  substrate）は、Ｇｅ基板の空気暴露中に形成されたＧｅＯ２層（ネイティブＧｅＯ２層）を含んでいた。プラズマ暴露中に、ネイティブＧｅＯ２層が急速に還元され、３オングストローム未満の厚さに還元されるには３０秒間の暴露で十分であった。
【００４２】
図９Ａから図９Ｃは、断面図を通して、本発明の実施形態による基板処理の方法を概略的に示す。図９Ａは、Ｓｉ層９０２及びＳｉ層９０２内にインレイドされている（inlaid）Ｇｅ層９０４を含む基板９００を概略的に示す。一つの実施形態によれば、基板９００は、Ｈ２ガス及びＯ２ガスを含むプラズマに暴露され、Ｇｅ層９０４に対してＳｉ層９０２を優先的に酸化する。図９Ｂは、Ｇｅ層６０４の部分間のオープン領域（open  areas）においてＳｉ層９０２を酸化することによって形成されるＳｉＯ２層９０６を示す。
【００４３】
その後、図９Ｂにおける基板９００は、さらに処理されることができる。一つ例では、ＳｉＯ２層９０６を、例えば、化学的酸化物除去（ＣＯＲ）処理であるエッチング処理で除去することができ、Ｇｅ層９０４及びＳｉ層９０２に対してＳｉＯ２層９０６を選択的に除去する。図９Ｃは、結果として得られる、Ｓｉ層９０２上に隆起したＧｅ層９０４を含む基板９００を示す。
【００４４】
一つの実施形態によれば、図９ＣのＧｅ層９０４は、基板９００のさらなる処理中の酸化又はエッチングに対して、Ｇｅ層９０４の直下のＳｉ層９０２（又は、任意の他の材料）を保護するマスクとして使用することができる。
【００４５】
図１０Ａから図１０Ｃは、断面図を通して、本発明の実施形態による基板処理の方法を概略的に示す。図１０Ａは、ＳｉＧｅ層１００２を含む基板１０００を概略的に示す。ＳｉＧｅ層１００２はＳｉｘＧｅ１−ｘとして表すことができる。ここで、ｘはＳｉの原子分率であり、１−ｘはＧｅの原子分率である。
【００４６】
一つの実施形態によれば、基板１０００は、Ｈ２ガス及びＯ２ガスを含むプラズマに暴露されて、ＳｉＧｅ層１００２を酸化し、ＳｉＧｅ層１００２上に酸化したＳｉＧｅ層１００４を形成する。酸化したＳｉＧｅ層１００４は、図１０Ｂに示されている。ＳｉＧｅ層１００２において、Ｇｅの周囲のＳｉの優先的な酸化により、酸化されたＳｉＧｅ層１００４は、ＳｉＯ２マトリクス内に主としてＧｅを含むことができる。一つ例では、ＳｉＯ２マトリクスに埋め込まれたＧｅをナノ結晶フローティングゲートメモリに使用することができる。
【００４７】
図１０Ｂにおける基板１０００は、さらに処理されることができる。一つ例では、酸化したＳｉＧｅ層１００４からのＳｉＯ２マトリクスは、例えば、ＨＦガス及びＮＨ３ガスを使用するＣＯＲ処理であるエッチング処理で除去することができる。図１０Ｃは、結果として得られる、酸化したＳｉＧｅ層１００４からＳｉＯ２を除去した後にＳｉＧｅ層１００２よりも高いＧｅ含有量を有するＧｅ含有層１００６を含む基板１０００を示す。
【００４８】
Ｓｉ及びＧｅを含む基板のＳｉの優先的な酸化のための方法は、種々の実施形態において開示されている。本発明の実施形態の前述の説明は、例示及び説明のために提示されたものである。包括的であること、又は開示されたままの形態に本発明を限定することを意図するものではない。この説明及び以下の特許請求の範囲に含まれる用語は、説明のためだけに使用され、限定するものとして解釈されるべきではない。当業者であれば、上記教示に照らして多くの修正及び変形が可能であることを理解することができる。当業者は、図面に示された様々な構成要素の様々な等価な組み合わせ及び置換を認識するであろう。したがって、本発明の範囲は、この発明を実施するための形態によってではなく、添付の特許請求の範囲によって限定されることを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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