(57)【要約】  本明細書に記載される実施形態は、一般に、基板上の３次元（３Ｄ）構造体のドーピングに関する。いくつかの実施形態では、ドーパント含有共形膜が、３Ｄ構造体を覆って堆積されてもよい。膜に組み込むことができる適切なドーパントには、ハロゲン原子が含まれる。その後、膜がアニールされて、ドーパントを３Ｄ構造体中に拡散させることができる。【選択図】図１
2020532871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケイ素前駆体とハロゲン前駆体の混合物に基板を曝して、ハロゲン原子がドープされたアモルファスケイ素膜を形成することと、
ハロゲン原子がドープされた前記アモルファスケイ素膜をアニールして、前記ハロゲン原子を前記基板の中に入れることと、
を含む方法。
【請求項２】
前記基板が、ＦｉｎＦＥＴデバイスを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ケイ素前駆体が、シラン（ＳｉｎＨ２ｎ＋２）、ハロシラン（ＳｉＸ４）、環状高分子ハロシラン（（ＳｉＸ２）ｎ：式中、ｎは、３以上である。）、一般式ＳｉｎＨＸ２ｎ＋１の化合物、ならびに一般式ＳｉｎＨ２Ｘ２ｎの化合物（式中、Ｘは、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素のうちの１種以上から選択されたハロゲンである。）のうちの１種以上を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
フッ素前駆体が、ＮＸ３、ＨＸ、ＳｉＸ４、環状高分子ハロシラン（（ＳｉＸ２）ｎ：式中、ｎは、３以上である。）、一般式ＳｉｎＨＸ２ｎ＋１の化合物、一般式ＳｉｎＨ２Ｘ２ｎの化合物、および一般式ＳｉｎＸｍＨ２ｎ＋２−ｍの化合物（式中、ｍは、１から２ｎ＋２の範囲にある。）のうちの１種以上を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ケイ素前駆体とフッ素前駆体が、同じ化合物である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記混合物が、分子状ハロゲンを、さらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
アニーリングプロセスが、急速熱アニーリングプロセスである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記急速熱アニーリングプロセスが、約７００℃から約１１００℃の間の温度で実行されるスパイクアニーリングプロセスである、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記スパイクアニーリングプロセスが、レーザースパイクアニーリングを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
アニーリング後に前記基板から前記アモルファスケイ素膜を除去することを、さらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記アモルファスケイ素膜を除去した後、前記基板上に膜を堆積させることを、さらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ハロゲンがドープされた共形ケイ素膜を、基板上に形成された３次元構造体であって、ＦｉｎＦＥＴデバイスである３次元構造体上に、堆積させることと、
ハロゲンがドープされた前記共形ケイ素膜をアニールして、前記ハロゲンを前記３次元構造体の中に拡散させて、前記ＦｉｎＦＥＴデバイスにハロゲン原子をドープすることと、
を含む基板処理方法。
【請求項１３】
ハロゲンがドープされた前記共形膜を堆積させることは、前記３次元構造体をケイ素およびハロゲン含有前駆体に曝すことを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
ハロゲンがドープされた前記共形膜を堆積させることは、前記３次元構造体を分子状ハロゲンに曝すことを、さらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
アニーリングプロセスが、急速熱アニーリングプロセスである、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００１］本明細書に記載される実施形態は、一般に、基板上に形成された３次元（３Ｄ）構造体のドーピングに関する。より具体的には、本明細書に記載される実施形態は、共形ドーパント堆積プロセスを使用した、３Ｄケイ素構造体の共形ドーピングに関する。
【背景技術】
【０００２】
［０００２］フィン電界効果トランジスタ（ＦｉｎＦＥＴ）などの３次元（３Ｄ）トランジスタは、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）のスケーリングを拡張する有望な候補である。そのようなＦｉｎＦＥＴトランジスタは、一般に、改善された静電制御（すなわち、短チャネル効果）をもたらし、ランダムドーパント揺らぎに対する影響の受けやすさを低下させる。しかしながら、先端技術の寸法でのＦｉｎＦＥＴの統合には、実装上の課題とプロセスの複雑さの問題が存在する。
【０００３】
［０００３］例えば、ＦｉｎＦＥＴ統合の１つの課題は、３Ｄケイ素含有デバイス構造体におけるドーパント濃度である。完全に空乏化された（つまり、移動するキャリアがない）ＦｉｎＦＥＴデバイス構造体に基板バイアスまたはバックゲートバイアスがないため、ドープされていないＦｉｎＦＥＴにおいて実行可能なしきい値電圧を達成するには、複雑な仕事関数エンジニアリングが、多くの場合、必要である。しきい値電圧の問題に加えて、ＦｉｎＦＥＴ構造体内のドーパント濃度とドーパント分布が、３Ｄデバイス構造体の製造プロセスにおいて追加の課題を提示する。
【０００４】
［０００４］ゲートとチャネルの結合を増加させることにより、ゲート制御を改善するために、３Ｄ  ＦＥＴは導入された。それにより、オフ状態電流と短チャネル効果を減らすことができる。１つの課題は、３Ｄ構造体の中に均一なドーピングを形成することである。しかしながら、Ｓｉチャネル以外に、高誘電率誘電体が、高密度の界面欠陥とバルク欠陥の影響を受ける可能性があり、これらは、キャリアの散乱を増加させ、移動度を低下させ、ドレイン電流を減少させる可能性がある。
【０００５】
［０００５］フッ素ドーピングは、界面ダングリングボンドとバルク酸素空孔を有効に不動態化することにより、高誘電率誘電体の欠陥密度を低減することができる。これらは、酸化物の漏れ電流を減らし、しきい値電圧の安定性を改善し、デバイス性能を改善することができる。しかしながら、イオン注入によってフッ素をドープしようとする、以前の試みは、ＦｉｎＦＥＴフィンに損傷が発生し、このプロセスが、ＦｉｎＦＥＴフィンの３次元形状全体にわたって均一にフッ素を導入するのに有効でない可能性があることを、示した。したがって、改善されたＦｉｎＦＥＴドーピング方法が、当技術分野で必要とされている。
【発明の概要】
【０００６】
［０００６］本開示の１つ以上の実施形態は、ケイ素前駆体とハロゲン前駆体の混合物に基板を曝して、ハロゲン原子がドープされたアモルファスケイ素膜を形成することを、含む方法に関する。ハロゲン原子がドープされたアモルファスケイ素膜がアニールされて、ハロゲン原子を基板の中に入れる。
【０００７】
［０００７］本開示の追加の実施形態は、ハロゲンがドープされた共形ケイ素膜を、基板上に形成された３次元構造体に堆積させることを含む、基板処理方法に関する。３次元構造体は、ＦｉｎＦＥＴデバイスである。ハロゲンがドープされた共形ケイ素膜がアニールされて、ハロゲンを３次元構造体の中に拡散させて、ＦｉｎＦＥＴデバイスにハロゲン原子をドープする。
【０００８】
［０００８］本開示のさらなる実施形態は、基板上に３次元構造体を形成することを含む基板処理方法に関する。３次元構造体が、１種以上のケイ素およびハロゲン含有前駆体に曝されて、フッ素原子がドープされた共形アモルファスケイ素膜を堆積させる。共形アモルファスケイ素膜がアニールされて、共形膜から３次元構造体の中にフッ素原子を拡散させる。共形アモルファスケイ素膜が除去されて、ＴｉＮ、Ｔｉ、ＴａＮ、またはＴａのうちの１つ以上を含む膜が堆積される。
【０００９】
［０００９］本発明の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記で手短に要約された本発明のより詳細な説明が、実施形態を参照することによって得られ、実施形態のいくつかが、添付の図面に示されている。ただし、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、本発明は他の同等に有効な実施形態を認め得るので、その範囲を限定するものと見なされるべきではないことに、留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本明細書に記載のいくつかの実施形態による、その上に３次元（３Ｄ）構造体が形成された基板の概略断面図を示す。
【図２】本明細書に記載の実施形態による、共形膜堆積およびドーピングプロセスを実行する方法の工程を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［００１２］理解を容易にするために、可能な場合には、図面に共通の同一の要素を示すために、共通の言葉が使用されている。いくつかの実施形態に開示された要素は、特定の説明なしに他の実施形態で有益に利用できることが、予期されている。
【００１２】
［００１３］添付の図では、類似の構成要素および／または特徴に同じ参照ラベルが付いている場合がある。さらに、同じタイプの様々な構成要素は、参照ラベルの後にダッシュと、類似の構成要素を区別する第２のラベルとを付けることで区別できる。１番目の参照ラベルのみが、明細書で使用されている場合、その記載は、２番目の参照ラベルに関係なく、同じ１番目の参照ラベルを持つ類似の構成要素のいずれにも適用できる。
【００１３】
［００１４］本発明のいくつかの例示的な実施形態を説明する前に、本発明は、以下の説明に記載される構造またはプロセスステップの詳細に限定されないことを、理解されたい。本発明は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施または実行することができる。
【００１４】
［００１５］本明細書に記載される実施形態は、一般に、基板上の３次元（３Ｄ）構造体のドーピングに関する。本開示のいくつかの実施形態は、３Ｄ構造体上にドーパント含有共形膜を形成する方法を、有利に提供する。本開示のいくつかの実施形態は、共形膜の中にハロゲンをドープする方法を、有利に提供する。いくつかの実施形態は、後続のアニーリングプロセスを用いて、ドーパントを３Ｄ構造体の中に拡散させて、ハロゲンの均一なドーピングを形成する方法を、有利に提供する。
【００１５】
［００１６］本開示のいくつかの実施形態は、フッ素がドープされたＴｉＳｉＮ、ＴｉＮまたはＴａＮを置き換えて、高誘電率誘電体をドープするために、ハロゲンがドープされた共形ケイ素を、有利に提供する。
【００１６】
［００１７］本明細書で使用される「基板」は、製造プロセス中にその上で膜処理が実行される任意の基板または基板上に形成された材料表面を指す。例えば、その上で処理を実行できる基板表面には、ケイ素、酸化ケイ素、歪みシリコン、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）、炭素がドープされた酸化ケイ素、アモルファスケイ素、ドープされたケイ素、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイア、などの材料、ならびに用途に応じて、金属、金属窒化物、金属合金、およびその他の導電性材料などの他の材料が含まれる。基板には、半導体ウェハが含まれるが、これに限定されない。基板は、基板表面を研磨、エッチング、還元、酸化、ヒドロキシル化、アニール、ＵＶ硬化、電子線硬化、および／またはベーキングする前処理プロセスに曝されてもよい。直接に基板自体の表面上での膜処理に加えて、本発明では、以下により詳細に開示されるように、開示された膜処理ステップのいずれもが、基板上に形成された下層上でも実行されてよく、「基板表面」という用語は、文脈が示すようなそのような下層を含むことを意図している。したがって、例えば、膜／層または部分的な膜／層が、基板表面に堆積された場合、新たに堆積された膜／層の露出表面が、基板表面になる。
【００１７】
［００１８］図１は、本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、その上に３次元（３Ｄ）構造体１０４が形成された基板１００の概略断面図を示す。基板１００は、基材層１０２から延びる３Ｄ構造体１０４を含む。いくつかの実施形態では、基材層１０２は、純粋なケイ素またはドープされたケイ素などのケイ素含有材料であってもよい。別の実施形態では、基材層１０２は、酸化物、窒化物などの絶縁体材料であってもよい。例えば、基板１００は、シリコン・オン・インシュレータ基板であってもよい。本明細書に記載の実施形態は、一般に、３００ｍｍの円形基板を参照して作成されているが、様々な他の基板寸法が、本明細書に記載の実施形態から利益を得ることが、企図されている。
【００１８】
［００１９］３Ｄ構造体１０４は、様々なパターニングおよびエッチングプロセスにより基材層１０２上に形成され得る。一般に、３Ｄ構造体は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）トランジスタのフィン電界効果トランジスタ（ＦｉｎＦＥＴ）としての実施態様に適した寸法で形成されるが、他のトランジスタタイプもまた、本明細書に記載の実施形態から恩恵を受けることができる。いくつかの実施形態では、３Ｄ構造体は、現在の技術ノード、およびサブ１０ｎｍノードなどの先端技術ノードでの利用に適していてもよく、かつ、それらに比例した寸法を有していてもよい。
【００１９】
［００２０］３Ｄ構造体１０４は、（図１に示されるように）基材層１０２と同じ材料であっても、基材層１０２とは異なる材料であってもよい。いくつかの実施形態では、３Ｄ構造体１０４は、ケイ素から形成されてもよい。他の実施形態では、３Ｄ構造体は、ケイ素および１つ以上のドーパントなどの複数の材料を含むことができる。３Ｄ構造体１０４は、基材層１０２から延びており、トレンチ１１６によって離間されている。３Ｄ構造体は、上面１０８と、上面１０８とトレンチ１１６の底面１１０との間に延びる側壁１０６とを含む。
【００２０】
［００２１］共形膜１１２が、３Ｄ構造体１０４および基材層１０２を覆って堆積される。一般に、共形膜１１２は、共形膜１１２が堆積される領域に関係なく、一定または実質的に一定の厚さを維持する。いくつかの実施形態では、共形膜１１２は、約７０％以上の共形性、約８０％以上の共形性、約９０％以上の共形性、約９５％以上の共形性、または約９８％以上の共形性で堆積され得る。例えば、共形膜１１２の厚さ１１４は、厚さが共形膜１１２の約７０％にわたって大部分等しくなるように、上面１０８、側壁１０６、および底面１１０に隣接して維持されてもよい。いくつかの実施形態では、厚さ１１４は、３Ｄ構造体寸法および所望のドーピング特性に応じて、約１０ｎｍから約１００ｎｍの間とすることができる。
【００２１】
［００２２］共形膜１１２は、化学気相堆積（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）またはプラズマに基づく堆積技術などの様々な堆積技術によって堆積させることができる。いくつかの実施形態では、堆積前に様々な前駆体を準備するために、熱前駆体気化装置が、適切に構成された膜堆積チャンバに結合されている、熱ＣＶＤ技術によって、共形膜１１２を堆積させることができる。熱前駆体気化装置によって利用される温度は、利用される前駆体に応じて、約７０℃から約１５０℃の間であり得る。別の実施形態では、プラズマが、遠隔プラズマ源によって生成され得るか、または処理チャンバ内で生成され得るプラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）技術によって、共形膜１１２を堆積させることができる。別の実施形態では、共形膜１１２は、ハイブリッド熱／プラズマ堆積技術によって堆積されてもよい。
【００２２】
［００２３］図２は、本明細書に記載の実施形態による、共形膜堆積およびドーピングプロセスを実行する方法２００の工程を示す。工程２０２において、ドーパント含有共形膜が、基板上に形成された３Ｄ構造体上に堆積され得る。膜は、上記のような、共形性を提供するように構成された適切な処理条件を利用して堆積されてもよい。いくつかの実施形態では、ドーパント含有共形膜は、膜堆積チャンバの処理領域に配置された基板上に堆積されてもよい。特定の実施形態では、ドーパント含有共形膜は、ドーパントおよび非ドーパント材料を含んでもよい。適切なドーパント種には、ホウ素、リン、ヒ素、アンチモン、アルミニウム、およびガリウムなどが含まれる。非ドーパント材料には、炭素、窒素、ケイ素、酸素などが含まれる。一般に、共形膜中のドーパントは、後続の処理工程中に３Ｄ構造体の中に拡散するが、非ドーパント材料は、３Ｄ構造体の中に拡散しない。
【００２３】
［００２４］いくつかの実施形態では、ドープされたケイ素膜が、３Ｄ構造体上に堆積される。ドープされたケイ素膜は、１種以上のケイ素前駆体および／またはハロゲン前駆体を使用して堆積させることができる。例えば、アモルファスケイ素膜を、フッ素原子がドープされた状態で堆積させることができる。いくつかの実施形態では、前駆体は、ケイ素原子およびハロゲン原子を含む。いくつかの実施形態において、ケイ素前駆体およびハロゲン前駆体は、異なる化合物である。いくつかの実施形態では、ケイ素前駆体は、ハロゲン原子を含み、ハロゲン前駆体もまた使用される。
【００２４】
［００２５］適切なケイ素含有前駆体には、シラン（ＳｉＨ４）、シラン（ＳｉｎＨ２ｎ＋２）、ハロシラン（ＳｉＸ４）、環状高分子ハロシラン（ＳｉＸ２）ｎ（ｎは３以上）、ジシランならびにポリシラン、例えば、ＳｉｎＨＸ２ｎ＋１およびＳｉｎＨ２Ｘ２ｎ（Ｘは、フッ素、塩素、臭素および／またはヨウ素のうちの１つ以上から選択されるハロゲンである）が含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、ハロゲンは、本質的にフッ素からなる。いくつかの実施形態では、ハロゲンは、本質的に塩素からなる。いくつかの実施形態では、ハロゲンは、本質的に臭素からなる。いくつかの実施形態では、ハロゲンは、本質的にヨウ素からなる。このように使用される場合、「から本質的になる」という用語は、ハロゲン含有量が、原子ベースで、述べられた元素の約９５％、９８％または９９％以上であることを、意味する。
【００２５】
［００２６］適切なハロゲン前駆体には、ＮＸ３（例えば、ＮＦ３）、ＨＸ（例えば、ＨＦ）、ハロシラン（ＳｉＸ４）、環状高分子ハロシラン（例えば、（ＳｉＸ２）ｎ（ｎは３以上））、ジシランおよびポリシラン（例えば、ＳｉｎＨＸ２ｎ＋１およびＳｉｎＨ２Ｘ２ｎ）、フルオロヒドリドジシラン（例えば、フルオロジシラン（ＦＳｉ２Ｈ５）、ジフルオロジシラン（Ｆ２Ｓｉ２Ｈ４）、トリフルオロジシラン（Ｆ３Ｓｉ２Ｈ３）、テトラフルオロジシラン（Ｆ４Ｓｉ２Ｈ２）およびペンタフルオロジシラン（Ｆ５ＳｉＨ））が含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、ハロゲン前駆体は、一般式ＳｉｎＸｍＨ２ｎ＋２−ｍを有し、ここで、ｍは、１から２ｎ＋２の範囲、または２から２ｎ＋２の範囲、または３から２ｎ＋２の範囲にある。いくつかの実施形態では、Ｘは、本質的にフッ素からなる。いくつかの実施形態では、Ｘは、本質的に塩素からなる。いくつかの実施形態では、Ｘは、本質的に臭素からなる。いくつかの実施形態では、Ｘは、本質的にヨウ素からなる。このように使用される場合、「から本質的になる」という用語は、ハロゲン含有量が、原子ベースで、述べられた元素の約９５％、９８％または９９％以上であることを、意味する。
【００２６】
［００２７］いくつかの実施形態では、分子状ハロゲンが、ハロゲン前駆体と共に流されるか、またはハロゲン前駆体の中にパルス状に入れられる。例えば、分子状フッ素（Ｆ２）を、ＳｉＦ４の中にパルス状に入れることができ、またはＳｉＦ４と共に流すことができる。いくつかの実施形態の分子状ハロゲンは、ハロゲン前駆体と同じハロゲン原子である。いくつかの実施形態では、分子状ハロゲンは、ハロゲン前駆体とは異なるハロゲン原子を有する。
【００２７】
［００２８］共形膜の元素組成を制御するため、共形膜の組成プロファイルに影響を与えるように、前駆体の流量を変えることができる。いくつかの実施形態では、ケイ素前駆体および／またはハロゲン前駆体の流量は、約１ｓｃｃｍから約５０００ｓｃｃｍの範囲にある。
【００２８】
［００２９］加えて、アルゴン、窒素、水素、およびヘリウムなどの様々なキャリアガスが、前駆体とともに膜堆積チャンバの処理容積部に供給されてもよい。１種以上のキャリアガスが、約１００ｓｃｃｍから約２０，０００ｓｃｃｍの間の流量で膜堆積チャンバに供給されてもよい。キャリアガスに対するドーパント前駆体の分圧は、約１０パスカルから約１０００パスカルの間であり得る。
【００２９】
［００３０］膜堆積チャンバまたは基板の温度は、共形膜堆積プロセス中、約１００℃から約６５０℃の範囲に維持されてもよい。いくつかの実施形態では、基板の温度は、約１５０℃から約６００℃の範囲、または約２００℃から約５５０℃の範囲、または約２５０℃から約５００℃の範囲に維持される。
【００３０】
［００３１］膜堆積チャンバの圧力は、共形膜堆積プロセス中、約１００ミリトールから約３００トールの間に維持されてもよい。前駆体流量、チャンバ温度、およびチャンバ圧力は、ドーパント含有膜の共形性に影響を与え、３Ｄ構造体のその後のドーピングに適した共形性の程度を提供するように構成され得ると、考えられている。
【００３１】
［００３２］ドープされたケイ素膜中のドーパントの濃度は、堆積条件に応じて変化することができる。いくつかの実施形態では、ドープされたケイ素膜は、約１０１９原子／ｃｍ３、１０２０原子／ｃｍ３、１０２１原子／ｃｍ３または１０２２原子／ｃｍ３以上のドーパント原子濃度を有する。本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、ドーパント原子の濃度が１０１８原子／ｃｍ３未満の膜は、ドープされていないとみなすことができる。アニーリングプロセスの結果としての拡散の深さに応じて、ドーパント原子の濃度は、約０原子／ｃｍ３または３Ｄ構造体のデバイス機能（つまり、しきい値電圧）に大きな影響を与えない別の無視できる濃度（例えば、１０１８原子／ｃｍ３までの）になり得る。
【００３２】
［００３３］工程２０４において、ドーパント含有共形膜からドーパントを３Ｄ構造体の中に、すなわち共形膜の下の膜内に拡散させるために、３Ｄ構造体がアニールされ得る。基板は、膜堆積チャンバから急速熱処理チャンバなどのアニーリングチャンバに移されてもよい。急速熱処理は、様々な電磁エネルギー源を利用して、基板をアニールすることができる。例えば、放射加熱、レーザーアニーリング、またはそれらの組み合わせを利用して、ドーパントを共形膜から３Ｄ構造体の中に入れることができる。
【００３３】
［００３４］アニーリングプロセスは、約７００℃から約１１００℃の範囲の温度、または約８５０℃から約１０５０℃の範囲の温度で実行することができる。アニーリングプロセスは一般に、基板上に配置された材料を繰り返し急速に加熱するように構成されている。温度サイクルは、ミリ秒スケールから秒スケールで実行でき、アニーリングにより、ドーパントが共形膜から３Ｄ構造体の中に拡散するだけでなく、共形膜の非ドーパント材料が揮発して、３Ｄ構造体中への非ドーパント材料の拡散が防止され得ると、考えられている。
【００３４】
［００３５］アニーリングプロセスは、任意の適切な化学的環境で実行できる。いくつかの実施形態では、アニーリング環境は、不活性ガスを含む。いくつかの実施形態では、アニーリング環境は、１種以上の反応性ガスを含む。いくつかの実施形態では、アニーリング環境は、不活性ガスからなる。
【００３５】
［００３６］ドーパント含有共形膜の共形性の結果として、３Ｄ構造体の中へのドーパント拡散は、３Ｄ構造体内のドーパント分布が大部分均一になるように、制御された方法で進行することができる。言い換えれば、ドーパントは、複数の方向（つまり、側壁と上面）から３Ｄ構造体の中に拡散し、拡散の深さは、アニーリングプロセスによって制御することができる。ドーパントを均一な仕方で３Ｄ構造体の中に選択的に組み込むことにより、３Ｄ構造体の中のドーパント分布は、しきい値電圧エンジニアリングを改善することができ、デバイス性能も改善することができる。
【００３６】
［００３７］アニーリングプロセスが実行された後、ドーパントのなくなった共形膜の残った部分は、基板および３Ｄ構造体から除去されてもよい。共形膜を選択的に除去するように選択された化学物質を有する、ウェットエッチングプロセスまたはドライプラズマエッチングプロセスなどの様々なエッチングプロセスを利用して、共形膜を除去することができる。その結果、３Ｄ構造体は、所望のドーパント種でドープされ、３Ｄ構造体は、その後のデバイス構造製造プロセスに適することができる。
【００３７】
［００３８］任意選択の工程２０６において、共形膜１１２が除去され、任意選択で、異なる膜と置き換えられる。共形膜１１２の除去は、当業者に知られている任意の適切な技術またはプロセスによって行うことができる。例えば、選択的エッチングプロセスは、下にある層または構造体に影響を与えることなく、共形膜１１２を除去することができる。共形膜１１２を除去した後、異なる膜を構造体上に形成することができる。例えば、いくつかの実施形態の共形膜１１２は、フッ素原子がドープされたアモルファスケイ素膜である。アニーリングでフッ素原子を下にある構造体の中に移動させた後、アモルファスケイ素膜を除去し、窒化チタン（ＴｉＮ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、またはそれらの組み合わせを含む膜で置き換えることができる。
【００３８】
［００３９］１つ以上の実施形態によれば、基板は、層を形成する前および／または後に処理を受ける。この処理は、同じチャンバ内で実行することも、１つ以上の別個の処理チャンバ内で実行することもできる。いくつかの実施形態では、基板は、さらなる処理のために、第１のチャンバから別個の第２のチャンバに移動される。基板は、第１のチャンバから別個の処理チャンバに直接移動させることもできるし、または第１のチャンバから１つ以上の移送チャンバに移動させて、その後、別個の処理チャンバに移動させることもできる。したがって、処理装置は、移送ステーションと通信する複数のチャンバを備えてもよい。この種の装置は、「クラスタツール」または「クラスタ化システム」などと呼ばれる場合がある。
【００３９】
［００４０］一般に、クラスタツールは、基板の中心検出と配向、ガス抜き、アニーリング、堆積および／またはエッチングを含む様々な機能を実行する複数のチャンバを備えたモジュール式システムである。１つ以上の実施形態によれば、クラスタツールは、少なくとも第１のチャンバと中央移送チャンバを含む。中央移送チャンバは、処理チャンバとロードロックチャンバの間で基板を往復させることができるロボットを収容してもよい。移送チャンバは通常、真空状態に維持され、基板を、あるチャンバから別のチャンバに、および／またはクラスタツールの前端に位置するロードロックチャンバに移動させるための中間ステージを提供する。本発明に適合し得る２つの周知のクラスタツールは、Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）およびＥｎｄｕｒａ（登録商標）であり、両方とも、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能である。しかしながら、チャンバの正確な配置および組み合わせは、本明細書で説明されるプロセスの特定のステップを実行する目的で変更されてもよい。使用され得る他の処理チャンバには、周期的層堆積（ＣＬＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、前洗浄、化学洗浄、ＲＴＰなどの熱処理、プラズマ窒化、ガス抜き、配向、ヒドロキシル化、その他の基板プロセスが含まれるが、これらに限定されない。クラスタツールのチャンバ内でプロセスを実行することにより、大気中の不純物による基板の表面汚染が、後続の膜を堆積する前に酸化することなく回避できる。
【００４０】
［００４１］１つ以上の実施形態によれば、基板は、継続的に真空または「ロードロック」状態にあり、１つのチャンバから次のチャンバに移動する際に周囲の空気に曝されない。したがって、移送チャンバは、真空状態にあり、真空圧に「排気」されている。不活性ガスが、処理チャンバ内または移送チャンバ内に存在してもよい。いくつかの実施形態では、不活性ガスが、反応物の一部または全部を除去するためのパージガスとして使用される。１つ以上の実施形態によれば、パージガスが、堆積チャンバの出口で注入されて、反応物が堆積チャンバから移送チャンバおよび／または追加の処理チャンバに移動するのを防ぐ。したがって、不活性ガスの流れは、チャンバの出口でカーテンを形成する。
【００４１】
［００４２］基板は、単一の基板がロードされ、処理され、アンロードされた後に、別の基板が処理される単一基板堆積チャンバ内で、処理することができる。基板は、複数の基板が個別にチャンバの第１の部分にロードされ、チャンバ内を通って、チャンバの第２の部分からアンロードされるコンベアシステムのように、連続的に処理することもできる。チャンバおよび関連するコンベアシステムの形状は、直線経路または曲線経路を形成することができる。加えて、処理チャンバは、複数の基板が中心軸の周りを移動し、カルーセル経路全体にわたって堆積、エッチング、アニーリング、洗浄などのプロセスに曝されるカルーセルであってもよい。
【００４２】
［００４３］処理中、基板は、加熱または冷却することができる。そのような加熱または冷却は、基板支持体の温度を変化させること、および加熱または冷却されたガスを基板表面へ流すことを含むが、これらに限定されない任意の適切な手段によって、達成することができる。いくつかの実施形態では、基板支持体は、基板温度を伝導的に変化させるように制御できるヒーター／クーラーを含む。１つ以上の実施形態において、使用されているガス（反応性ガスまたは不活性ガス）が、基板温度を局所的に変化させるように加熱または冷却される。いくつかの実施形態では、基板温度を対流的に変化させるように、ヒーター／クーラーが、基板表面に隣接してチャンバ内に配置される。
【００４３】
［００４４］基板はまた、処理中、静止していてもよいし、または回転させることもできる。回転する基板は、連続的に回転させることもできるし、または離散的なステップで回転させることもできる。例えば、プロセス全体を通して基板を回転させてもよいし、異なる反応性ガスまたはパージガスへの暴露の間に基板を少量だけ回転させることもできる。処理中（連続的または段階的に）基板を回転させることは、例えば、ガス流形状の局所的な変動の影響を最小限に抑えることによって、より均一な堆積またはエッチングを実現するのに役立ち得る。
【００４４】
［００４５］本明細書を通して「いくつかの実施形態」、「特定の実施形態」、「１つ以上の実施形態」または「実施形態」とは、実施形態に関連して説明された特定の特徴、構造、材料、または特性が、本発明の少なくともいくつかの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通して様々な場所における「１つ以上の実施形態で」、「特定の実施形態で」、「いくつかの実施形態で」または「実施形態で」などの語句は、必ずしも、本発明の同じ実施形態を指しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、材料、または特性は、１つ以上の実施形態で任意の適切な方法で組み合わせることができる。
【００４５】
［００４６］本明細書で本発明は、特定の実施形態を参照して説明されたが、これらの実施形態は、本発明の原理および用途の単なる例示であることを、理解されたい。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明の方法および装置に様々な修正および変更を加えることができることが、当業者には明らかであろう。したがって、本発明は添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物の範囲内にある修正および変更を含むことが、意図されている。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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