シリコン含有膜を選択的に堆積する方法

专利摘要:
１つの実施形態は、単結晶膜を選択的に堆積するための方法を提供する。この方法は、第１の表面形態を有する第１の表面およびこの第１の表面形態とは異なる第２の表面形態を有する第２の表面を含む基体を準備する工程を含む。シリコン前駆体［１０８］およびＢＣｌ３［１３４］は相互混合され、これにより供給ガスが形成される。この供給ガスは、化学気相成長条件［１２２］下でこの基体へ導入される。Ｓｉ含有層は、供給ガス［１２０］を導入することにより、第２の表面上に堆積することなく、第１の表面上に選択的に堆積される。Ａ
公开号:JP2011505683A
申请号:JP2010532124
申请日:2008-10-16
公开日:2011-02-24
发明作者:ナイルズ コディ；ピエール トマシーニ
申请人:エーエスエム アメリカ インコーポレイテッド；
IPC主号:H01L21-205

专利说明:

[0001] 本願は、概して、半導体加工におけるシリコン含有物質の堆積に関する。より具体的には、本願は、ＢＣｌ３およびシリコン供給源を使用する、エピタキシャルなシリコン含有膜の選択的な堆積に関する。]
背景技術

[0002] 絶縁性表面上に堆積することなく半導体表面上にシリコンまたはシリコンゲルマニウムを選択的に堆積することが望ましいことがしばしばある。例えば、ヘテロ接合バイポーラトランジスタは、例えば、単結晶、半導体膜を有効面積上のみにエピタキシャルに堆積する選択的な堆積技術を使用して、製作されることが多い。他のトランジスタ設計は、シャロージャンクションデバイス性能を変えることなくソース／ドレイン接触プロセスによって消費される可能性があるさらなるシリコンを提供する、高められたソース／ドレイン構造から恩恵を受ける。選択的なエピタキシーは、有利にも、その後のパターニングおよびエッチング工程に対する必要性を減少させる。]
[0003] 選択的な堆積プロセスは当該技術分野で公知であるが、より速い、それほど電力を必要としない電気回路を求める継続的なスケーリングは、集積回路製作に対する要求を高めた。一般的に言えば、選択性は、異種の物質上の堆積の間の差異的な核形成を利用する。選択的な堆積は、堆積されている物質の同時のエッチングおよび堆積によって一般には説明することができる。選択された前駆体は、１つの表面上ではより迅速に、そして別の表面上ではそれほど迅速にではなく核形成し成長する傾向を有する。例えば、シランは、一般に酸化シリコンおよびシリコンの両方の上で核形成するであろうが、酸化シリコン上ではより長い核形成相がある。核形成段階の開始時に、酸化物上の不連続な膜は、シリコン上の融合した、連続的な膜と比べて高い露出された表面積を有する。従って、そのプロセスに加えられるＨＣｌなどのエッチング剤は、シリコン上の迅速に核形成する膜と比較して、酸化物の上の核形成が低い膜に対してより大きい効果を有するであろう。従って、プロセスの相対的選択性は、前駆体流量、温度、圧力などの堆積速度に影響を及ぼす要因、ならびにエッチング剤流量、温度、および／または圧力などのエッチング速度に影響を及ぼす要因を調整することによって調節することができる。各変動因子の変化は、一般に、エッチング速度および堆積速度に対して異なる効果を有するであろう。典型的には、選択的な堆積プロセスは、フィールド領域における堆積をまったくなし遂げないで、注目する窓上で実行可能な最も高い堆積速度をもたらすように調節される。公知の選択的なシリコン堆積プロセスは、水素キャリアガスとともに反応物質シランおよび塩化水素酸を含む。]
発明が解決しようとする課題

[0004] 多くの選択的な堆積技術が公知であるが、改善された均一性、純度、堆積速度および反復性とともに、選択的な半導体堆積の改善された方法を用いる堆積プロセスに対するニーズが存在する。]
課題を解決するための手段

[0005] ある１つの実施形態は、化学気相成長によって単結晶膜を選択的に堆積するための方法を提供する。この方法は、反応チャンバーの中に基体を準備する工程を含む。この基体は、第１の表面形態を有する第１の表面およびこの第１の表面形態とは異なる第２の表面形態を有する第２の表面を含む。シリコン前駆体およびＢＣｌ３が相互混合され、これにより供給ガスが形成される。この基体は、この反応チャンバーの中でこの供給ガスに曝露される。Ｓｉ含有層は、この曝露により、第２の表面上に堆積することなく、第１の表面上に選択的に堆積される。]
[0006] 別の実施形態は、集積回路を形成するための方法を提供する。この方法は、露出された半導体表面および絶縁領域を備える基体を準備する工程を含む。この基体はシリコン前駆体、ＢＣｌ３およびエッチング剤蒸気に曝露され、これにより当該露出された半導体表面上にＳｉ含有エピタキシャル膜が選択的に堆積される。]
[0007] 別の実施形態によれば、装置は、選択的なエピタキシャル堆積用に構成されている。この装置は、ウェーハを支持するように構成されている反応チャンバーを含む。半導体前駆体の供給源、エッチング剤蒸気の供給源およびＢＣｌ３の供給源は、各々、この反応チャンバーと連通している。コントローラは、パターン形成されたウェーハの単結晶領域の上にエピタキシャル半導体膜をこの反応チャンバーの中で選択的に堆積するために、半導体前駆体、エッチング剤蒸気およびＢＣｌ３を、上記供給源からこの反応チャンバーへと同時に送達するように構成される。]
[0008] これらの実施形態および他の実施形態は、より詳細に後述される。]
図面の簡単な説明

[0009] 温度の関数としてのＢ２Ｈ６およびＢＣｌ３の蒸気圧のプロットである。
ＢＣｌ３流量の関数としての、ＢＣｌ３の直接注入を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂ膜、および１ ｓｌｍ Ｈ２の希釈ループを用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂ膜の抵抗率のプロットである。
ＧｅＨ４の関数としてのＳｉＧｅ中の原子％Ｇｅ、ならびにＧｅＨ４およびＨＣｌの関数としてのＳｉＧｅの成長速度のプロットである。
Ｂ２Ｈ６の１つのドーパント濃度についての、ＧｅＨ４の関数としてのＳｉＧｅ：Ｂ中の原子％Ｇｅ、ならびにＧｅＨ４およびＨＣｌの関数としてのＳｉＧｅの成長速度のプロットである。
Ｂ２Ｈ６の別のドーパント濃度についての、ＧｅＨ４の関数としてのＳｉＧｅ：Ｂ中の原子％Ｇｅ、ならびにＧｅＨ４およびＨＣｌの関数としてのＳｉＧｅ：Ｂの成長速度のプロットである。
Ｂ２Ｈ６の第３のドーパント濃度についての、ＧｅＨ４の関数としてのＳｉＧｅ：Ｂ中の原子％Ｇｅ、ならびにＧｅＨ４およびＨＣｌの関数としてのＳｉＧｅ：Ｂの成長速度のプロットである。
１つのＢＣｌ３のドーパント濃度についての、ＧｅＨ４の関数としてのＳｉＧｅ：Ｂ中の原子％Ｇｅ、ならびにＧｅＨ４およびＨＣｌの関数としてのＳｉＧｅの成長速度のプロットである。
ＢＣｌ３の別のドーパント濃度についての、ＧｅＨ４の関数としてのＳｉＧｅ：Ｂ中の原子％Ｇｅ、ならびにＧｅＨ４およびＨＣｌの関数としてのＳｉＧｅの成長速度のプロットである。
第３のＢＣｌ３のドーパント濃度についての、ＧｅＨ４の関数としてのＳｉＧｅ：Ｂ中の原子％Ｇｅ、ならびにＧｅＨ４およびＨＣｌの関数としてのＳｉＧｅの成長速度のプロットである。
理論上の、ならびに露出したシリコンならびにＢＣｌ３およびＢ２Ｈ６を使用して形成されたパターン形成されたウェーハについてのＳｉＧｅ：Ｂ膜の抵抗率 対 Ｂ濃度のプロットである。
選択性閾値の尺度としての露出された窒化物表面およびポリ−ＳｉＧｅの非対称的な堆積を有するウェーハの概略図である。
１０１９原子／ｃｍ３のホウ素および８０ｎｍのターゲット厚さを有するＳｉＧｅ：Ｂを用いて堆積されたブランケット窒化物膜の光学的結果である。
１０１９原子／ｃｍ３のホウ素および８０ｎｍのターゲット厚さを有するＳｉＧｅ：Ｂを用いて堆積されたブランケット窒化物膜の光学的結果である。
ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ Ｓｕｒｆｓｃａｎ ６２００ Ｕｎｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍを用いた、図８Ａ〜図８Ｂの窒化物ウェーハの検査の結果を示す。
Ｂ２Ｈ６およびＢＣｌ３によるＳｉＧｅ：Ｂを用いて堆積されたブランケット窒化物膜の強い光の光学的結果である。
Ｂ２Ｈ６およびＢＣｌ３によるＳｉＧｅ：Ｂを用いて堆積されたブランケット窒化物膜の強い光の光学的結果である。
ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ Ｓｕｒｆｓｃａｎ ６２００ Ｕｎｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍを用いた、図１０Ａ〜図１０Ｂの窒化物ウェーハの検査の結果を示す。
Ｂ２Ｈ６およびＢＣｌ３によるＳｉＧｅ：Ｂを用いて堆積されたブランケット窒化物膜ウェーハの光学的結果である。
Ｂ２Ｈ６およびＢＣｌ３によるＳｉＧｅ：Ｂを用いて堆積されたブランケット窒化物膜ウェーハの光学的結果である。
ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ Ｓｕｒｆｓｃａｎ ６２００ Ｕｎｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍを用いた、図１２Ｂの窒化物ウェーハの検査の結果を示す。
固有のＳｉＧｅ膜、ＢＣｌ３からのＳｉＧｅ：Ｂ膜および７×１０１９原子／ｃｍ３のホウ素を有しかつＢＣｌ３を用いて形成されたＳｉＧｅ：Ｂ膜、およびＢ２Ｈ６から形成され、かつ６×１０１９原子／ｃｍ３のホウ素を有しかつＢ２Ｈ６から形成されたＳｉＧｅ：Ｂ膜について選択的な成長が起こる堆積条件（ＧｅＨ４およびＨＣｌ流量）についてのパラメータのプロットである。
露出したシリコンウェーハ上にＢ２Ｈ６およびＢＣｌ３を用いて形成されたＳｉＧｅ：ＢについてのＸＲＤプロットである。
Ｂ２Ｈ６およびＢＣｌ３を用いて形成されたブランケットＳｉＧｅ：Ｂ膜についての、ウェーハ直径の関数としての厚さのプロットである。
Ｂ２Ｈ６およびＢＣｌ３を用いて形成されたブランケットＳｉＧｅ：Ｂ膜についての、ウェーハ直径の関数としての％Ｇｅのプロットである。
Ｂ２Ｈ６およびＢＣｌ３を用いて形成されたブランケットＳｉＧｅ：Ｂ膜についての、ウェーハ直径の関数としての抵抗率のプロットである。
Ｂ２Ｈ６を用いて形成された露出したシリコンウェーハ上のブランケットＳｉＧｅ：Ｂ膜についての、深さの関数としてのＢおよびＧｅ濃度のＳＩＭＳプロットである。
パターン形成されたウェーハ上にＢ２Ｈ６を用いて形成されたＳｉＧｅ：Ｂ膜についての、深さの関数としてのＢおよびＧｅ濃度のＳＩＭＳプロットである。
ＢＣｌ３を用いて形成された露出したシリコンウェーハ上のブランケットＳｉＧｅ：Ｂ膜についての、ウェーハ深さの関数としてのＢおよびＧｅ濃度のＳＩＭＳプロットである。
パターン形成されたウェーハ上にＢＣｌ３を用いて形成されたＳｉＧｅ：Ｂ膜についての、深さの関数としてのＢおよびＧｅ濃度のＳＩＭＳプロットである。
パターン形成された基体にわたってＢ２Ｈ６を用いて形成されたＳｉＧｅ：Ｂ膜についての、電流に対する抵抗率および電圧のプロットである。
パターン形成された基体にわたってＢＣｌ３を用いて形成されたＳｉＧｅ：Ｂ膜についての、電流に対する抵抗率および電圧のプロットである。
露出したシリコンウェーハ上にＢ２Ｈ６およびＢＣｌ３を用いて形成されたＳｉＧｅ：Ｂ膜（１９原子％Ｇｅおよび５×１０１９ｃｍ−３のＢを有する）についてのＸＲＤ回折図である。
露出したシリコンウェーハ上にＢ２Ｈ６およびＢＣｌ３を用いて形成されたＳｉＧｅ：Ｂのブランケット膜についての、ウェーハ直径の関数としての抵抗率のプロットである。
深さの関数としての、Ｂ２Ｈ６を用いて形成された露出したシリコンウェーハ上のブランケットＳｉＧｅ：Ｂ膜についてのＢおよびＧｅ濃度のＳＩＭＳプロットである。
深さの関数としての、Ｂ２Ｈ６を用いて形成されたパターン形成されたウェーハ上のＳｉＧｅ：Ｂ膜についてのＢおよびＧｅ濃度のＳＩＭＳプロットである。
ウェーハ深さの関数としての、露出したシリコンウェーハ上にＢＣｌ３を用いて形成されたブランケットＳｉＧｅ：Ｂ膜についてのＢおよびＧｅ濃度のＳＩＭＳプロットである。
深さの関数としての、パターン形成されたウェーハ上にＢＣｌ３を用いて形成されたＳｉＧｅ：Ｂ膜についてのＢおよびＧｅ濃度のＳＩＭＳプロットである。
減少したＨＣｌ流量を用いたことを除いて図１８Ａについてと同じプロセス条件に対する、露出したシリコンウェーハ上のＢ２Ｈ６およびＢＣｌ３を用いて形成されたブランケットＳｉＧｅ：Ｂ膜についてのウェーハ直径の関数としての抵抗率のプロットである。
深さの関数としての、露出したシリコンウェーハ上のＢ２Ｈ６を用いて形成されたブランケットＳｉＧｅ：Ｂ膜についてのＢおよびＧｅ濃度のＳＩＭＳプロットである。
深さの関数としての、パターン形成されたウェーハ上にＢ２Ｈ６を用いて形成されたＳｉＧｅ：Ｂ膜についてのＢおよびＧｅ濃度のＳＩＭＳプロットである。
ウェーハ深さの関数としての、露出したシリコンウェーハ上にＢＣｌ３を用いて形成されたブランケットＳｉＧｅ：Ｂ膜についてのＢおよびＧｅ濃度のＳＩＭＳプロットである。
深さの関数としての、パターン形成されたウェーハ上にＢＣｌ３を用いて形成されたＳｉＧｅ：Ｂ膜についてのＢおよびＧｅ濃度のＳＩＭＳプロットである。
約１０２０ａｔ／ｃｍ３のホウ素濃度および９５ｓｃｃｍのＨＣｌ流量を用いてＢ２Ｈ６プロセスによって形成された、パターン形成されたウェーハ上のＳｉＧｅ：Ｂ膜のＳＥＭ顕微鏡写真である。
約１０２０ａｔ／ｃｍ３のホウ素濃度および９５ｓｃｃｍのＨＣｌ流量を用いてＢ２Ｈ６プロセスによって形成された、パターン形成されたウェーハ上のＳｉＧｅ：Ｂ膜のＳＥＭ顕微鏡写真である。
約１０２０ａｔ／ｃｍ３のホウ素濃度および９５ｓｃｃｍのＨＣｌ流量を用いてＢ２Ｈ６プロセスによって形成された、パターン形成されたウェーハ上のＳｉＧｅ：Ｂ膜のＳＥＭ顕微鏡写真である。
約１０２０ａｔ／ｃｍ３のホウ素濃度および９５ｓｃｃｍのＨＣｌ流量を用いてＢ２Ｈ６プロセスによって形成された、パターン形成されたウェーハ上のＳｉＧｅ：Ｂ膜のＳＥＭ顕微鏡写真である。
約１０２１ａｔ／ｃｍ３のホウ素濃度および７５ｓｃｃｍのＨＣｌ流量を用いてＢＣｌ３プロセスによって形成された、パターン形成されたウェーハ上の膜の表面のＳＥＭ結果である。
約１０２１ａｔ／ｃｍ３のホウ素濃度および７５ｓｃｃｍのＨＣｌ流量を用いてＢＣｌ３プロセスによって形成された、パターン形成されたウェーハ上の膜の表面のＳＥＭ結果である。
約１０２１ａｔ／ｃｍ３のホウ素濃度および７５ｓｃｃｍのＨＣｌ流量を用いてＢＣｌ３プロセスによって形成された、パターン形成されたウェーハ上の膜の表面のＳＥＭ結果である。
約１０２１ａｔ／ｃｍ３のホウ素濃度および７５ｓｃｃｍのＨＣｌ流量を用いてＢＣｌ３プロセスによって形成された、パターン形成されたウェーハ上の膜の表面のＳＥＭ結果である。
Ｂ２Ｈ６を用いて形成されたＳｉＧｅ：Ｂについてのプローブ接合領域を含むパターン形成されたウェーハの上からの光学顕微鏡写真を示す。
Ｂ２Ｈ６を用いて形成されたＳｉＧｅ：Ｂについてのプローブ接合領域を含むパターン形成されたウェーハの上からの光学顕微鏡写真を示す。
ＢＣｌ３を用いて形成されたＳｉＧｅ：Ｂについてのプローブ接合領域を含むパターン形成されたウェーハの上からの光学顕微鏡写真を示す。
ＢＣｌ３を用いて形成されたＳｉＧｅ：Ｂについてのプローブ接合領域を含むパターン形成されたウェーハの上からの光学顕微鏡写真を示す。
ＨＣｌ前洗浄工程後のパターン形成されたウェーハの初期のトポグラフィの３Ｄプロットである。
Ｂ２Ｈ６を用いて形成された８０ｎｍ膜のＳｉＧｅ：Ｂのターゲットおよび１０２０ａｔ／ｃｍ３のホウ素を有するウェーハのトポグラフィの３Ｄプロットである。
２．２ｓｃｃｍのＢＣｌ３を用いて形成された８０ｎｍ膜のＳｉＧｅ：Ｂのターゲットおよび１０２０ａｔ／ｃｍ３のホウ素を有するウェーハのトポグラフィの３Ｄプロットである。
ＨＣｌ前洗浄工程後のパターン形成されたウェーハの初期のトポグラフィの３Ｄプロットである。
Ｂ２Ｈ６を用いて形成されたＳｉＧｅ：Ｂの膜を有するウェーハのトポグラフィの３Ｄプロットである。
２．９ｓｃｃｍのＢＣｌ３を用いて形成されたＳｉＧｅ：Ｂの膜を有するウェーハのトポグラフィの３Ｄプロットである。
絶縁体および半導体表面を露出された状態で残すフィールド酸化物画定後の、半導体基体の概略断面図である。
有効面積窓内でのトランジスタゲート電極の形成後の図２７の構造を示す。
ゲート電極のいずれかの側にソースおよびドレイン領域の凹部を形成した後の図２８の構造を示す。
本発明の好ましい実施形態に係る、凹型の領域内での半導体膜の選択的な堆積後の図２９の構造を示す。
高められたソース／ドレイン構造を形成する、任意の連続する選択的な堆積後の図３０の構造を示す。
別の好ましい実施形態に係る、半導体窓を露出して、選択的な堆積を行って高められたソース／ドレイン構造を形成した後の図２８の構造を示す。
好ましい実施形態に係るシリコン含有膜を選択的に堆積するための、ＢＣｌ３、シリコン供給源、ゲルマニウム供給源、エッチング剤（ＨＣｌなど）、およびキャリアガスを用いるシステムのための反応器の配置の単純化された概略図である。
ドーパント希釈制御システムの概略図である。] 図１０Ａ 図１０Ｂ 図１２Ｂ 図１８Ａ 図２７ 図２８ 図２９ 図３０ 図８Ａ 図８Ｂ
[0010] 選択的に堆積された結晶シリコンは、シリコン供給源、エッチング剤、および添加剤プロセスガス（炭素供給源、ゲルマニウム供給源および／または電気的ドーパント前駆体など）を使用して結晶性シリコンの堆積を実施することによって、その場で（ｉｎ ｓｉｔｕ）ドープされてもよい。選択的に堆積されたシリコン含有膜の商業的価値に加えて、ｐ型ドーパントなどの電気的ドーパントを用いてその場で（ｉｎ ｓｉｔｕ）堆積された半導体もまた、様々な工業用途において、たとえば半導体製造、微小電気機械システム「ＭＥＭＳ」デバイス製作において、およびフラットパネルディスプレイにおいてかなりの商業的重要性をもつ。ｐ型ドーパントについての従来から好ましい前駆体は、ジボランなどのドーパント水素化物である。ジボラン（「Ｂ２Ｈ６」）は、典型的には、Ｈ２中で希釈されて、例えば、Ｈ２中の１％ジボランまたは１００ｐｐｍとして市販されている。残念ながら、Ｂ２Ｈ６は、誘電体上でのポリシリコン核形成を促進することにより選択性を阻害し、従って選択性を維持するためにより多くのエッチング剤を必要とする。選択性を高めるためにエッチング剤流量を増加させると、単結晶シリコン表面上でのシリコンまたはＳｉＧｅの核形成がさらに抑制され、その結果、非常に低い成長速度が発生する。]
[0011] 本発明において、様々な単結晶Ｓｉ含有物質を選択的に堆積するために有用な堆積方法が開発された。例えば、結晶性のＳｉおよびＳｉＧｅは、シリコン供給源、任意のゲルマニウム供給源および三塩化ホウ素（「ＢＣｌ３」）を使用して堆積を実施することにより、選択的に成長される可能性がある。好ましい実施形態では、得られたドープされたＳｉ含有物質中のドーパントは、堆積時に電気的に活性でもある。この態様に係るドープされた層の堆積は、より詳細に後述されるように、ゲルマニウム供給源を用いてまたは用いずに、ＨＣｌもしくは塩素ガスを用いてまたは用いずに、およびＨ２キャリアガスを用いてまたは用いずに行うことができる。]
[0012] 用語「Ｓｉ含有物質」および類似の用語は、実に様々なシリコン含有物質を指すために本願明細書において使用され、その例としてはＳｉ、ＳｉＧｅおよびＳｉＧｅ：Ｃが挙げられるが、これらに限定されない。本願明細書で使用する場合、「ＳｉＧｅ」、「炭素をドープしたＳｉＧｅ」、「ＳｉＧｅ：Ｃ」および類似の用語は、示された化学元素を種々の割合で、および任意に、微量の他の元素を含有する物質を指す。例えば、「ＳｉＧｅ」は、シリコン、ゲルマニウムおよび、任意に、他の元素、例えば、ドーパント（炭素および電気的に活性なドーパントなど）を含む物質である。「ＳｉＧｅ」、および「ＳｉＧｅ：Ｃ」などの用語は、それら自体は化学量論的な化学式ではなく、従って示された元素の特定の比を含有する物質に限定されない。Ｓｉ含有膜中におけるドーパント（ゲルマニウム、ホウ素、または他の電気的に活性なドーパントなど）の百分率は、本願明細書においては、特段の記載がない限り全体の膜に基づく原子百分率で表現される。]
[0013] ＩＩＩ族ドーパントは周期表のＩＩＩ族の元素であり、ＢおよびＩｎが挙げられる。ＩＩＩ族ドーパントは、その半導体ドーパントとしての認識された用途のため、本願明細書において電気的ドーパントと呼ばれることがある。本発明は作用の理論によっては限定されないが、ＩＩＩ族ドーパントは、半導体の中に置換的に組み込まれた場合は電気的に活性であるが、非置換的に組み込まれた場合は電気的に不活性であると考えられる。用語「ｐ−ドープされた」Ｓｉ含有物質は、そのＳｉ含有物質がＩＩＩ族ドーパントを含有するということを示す。]
[0014] ゲルマニウム、炭素および電気的ドーパントなどの種々の元素は、Ｓｉ含有物質と合金にされ、またはＳｉ含有物質の中へとドープされる。ゲルマニウムおよび炭素はシリコンと合金にされ、ホウ素のような電気的ドーパントはシリコンまたはシリコン合金をドープする。このようなＳｉ含有物質は、本願明細書において、置換的にドープされたまたは合金化されたと呼ばれることがある。このような元素をＳｉ含有物質の中へと組み込むプロセスは、本願明細書において、置換的な組み込みまたはドーピングと呼ばれることがある。さらに、Ｓｉ含有物質の中へと置換的に組み込まれるＩＩＩ族ドーパントは、電気的に活性なドーパントを有すると呼ばれることがあり、そしてこのようなＳｉ含有物質は、電気的に活性にドープされたと呼ばれることがある。]
[0015] 特段の記載がない限り、置換的であれ侵入型であれ、Ｓｉ含有物質の中へと組み込まれるＩＩＩ族ドーパントの総量は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）によって測定され、そして本願明細書においては、原子／立方センチメートルの単位で表されることがある。例えば、６．３×１０２０原子／立方センチメートルのＩＩＩ族ドーパント濃度は、「６．３Ｅ２０ｃｍ−３」と表されることがある。電気的に活性なまたは置換的な組み込まれたＩＩＩ族ドーパントの量は、電気抵抗率測定、例えば、当業者に公知の四端子プローブ測定によって測定されてもよい。他のＳｉ含有物質の中へと置換的に組み込まれるゲルマニウムなどの他の元素の量は、同様にして、例えば、ＳＩＭＳまたはＸＲＤによって測定されてもよい。]
[0016] 種々の実施形態は、ＢＣｌ３、シリコン供給源および、任意に、ゲルマニウムなどの他の元素の供給源を使用して、Ｓｉ含有物質を選択的に堆積するための方法を提供する。基体の表面へのＢＣｌ３およびシリコン供給源の送達は、好ましくは、その基体の表面上でのエピタキシャルＳｉ含有膜の形成をもたらす。ある実施形態では、別々のエッチング剤供給源ガス、例えば、塩素などのハロゲン含有ガスがさらに、ＢＣｌ３および上記シリコン供給源と併せて基体へと送達され、そしてそのＳｉ含有膜は単結晶基体または混合基体の単結晶領域の上に選択的に堆積される。]
[0017] 基体は、堆積が所望されるワークピースまたは堆積ガスに曝露された表面のいずれかを指す。例えば、当該基体は単結晶シリコンウェーハであってもよいし、または半導体・オン・インシュレーター（ＳＯＩ）基体であってもよいし、またはこのようなウェーハ上に堆積されたエピタキシャルＳｉ、ＳｉＧｅまたはＩＩＩ−Ｖ物質であってもよい。ワークピースはウェーハに限定されず、ガラス、プラスチック、または半導体加工で用いられるいずれかの他の基体を含む。]
[0018] 混合基体またはパターン形成された基体は、異なる物質および／または異なる表面形態などの２以上の異なる種類の表面を有する基体である。例えば、パターン形成された基体または混合基体は、第１の表面形態を有する第１の表面および第２の表面形態を有する第２の表面を含んでもよい。ある実施形態では、Ｓｉ含有層は、隣接する誘電体または絶縁体にわたる堆積を最少にし、より好ましくはそれを回避しつつ、単結晶半導体物質にわたって選択的に形成される。誘電体の例としては、二酸化シリコン（炭素ドープされた形態およびフッ素ドープされた形態などの低誘電率形態を含む）、窒化シリコン、金属酸化物およびケイ酸金属塩が挙げられる。用語「エピタキシャルな」、「エピタキシャルに」、「ヘテロエピタキシャルな」、「ヘテロエピタキシャルに」および類似の用語は、その堆積された層が結晶性の基体の格子定数を採用するかまたはその格子定数に従うような、その基体上への結晶性Ｓｉ含有物質の堆積を指すために、本願明細書において使用される。エピタキシャル堆積は、堆積された層の組成が基体の組成とは異なる場合はヘテロエピタキシャルである。堆積された層が基体と同じ組成および本来の格子定数を有する場合は、それは、ホモエピタキシャルである。]
[0019] 当該表面が同じ物質によって定められている場合であっても、混合基体の表面は、その表面の形態または結晶性が異なれば、異なる可能性がある。本願明細書に記載されるプロセスは様々な基体上にＳｉ含有膜を堆積するために有用であるが、混合された表面形態を有する混合基体に対して特に有用である。このような混合基体は、第１の表面形態を有する第１の表面および第２の表面形態を有する第２の表面を含む。表面形態は、その基体表面の結晶構造を指す。非晶性および結晶性は異なる形態の例である。多結晶性の形態は、秩序ある結晶の無秩序な配置からなり、従って中間の程度の秩序を有する結晶構造である。多結晶性物質の中の原子は、結晶の各々の中では秩序を有しているが、その結晶自体は互いに対しては長距離秩序を欠く。単結晶形態は、高度の長距離秩序を有する結晶構造である。エピタキシャル膜は、結晶構造、およびそれらが成長した基体、典型的には単結晶と同一の配向によって特徴付けられる。これらの物質の中の原子は、原子スケールでは比較的長距離にわたって続く格子状の構造に配列されている。非晶性の形態は、その原子が明確な周期的配列を欠くため、低度の秩序を有する非結晶構造である。他の形態としては、微結晶性、ならびに非晶性物質および結晶性物質の混合物が挙げられる。単結晶ウェーハおよびその上のエピタキシャル層の両方を含めた「単結晶」は、トランジスタ製作用に一般に用いられるような、その中に許容できる数の断層を有してもよい主に大きい結晶構造を記述するために使用される。当業者なら、層の結晶性は一般に、非晶性から多結晶性へ、そして単結晶への連続体に沿って低下するということは分かるであろう。当業者は、結晶構造が、低密度の断層にもかかわらず、いつ単結晶またはエピタキシャルであると考えることができるかを容易に決定することができる。混合基体の具体例としては、単結晶／多結晶性、単結晶／非晶性、単結晶／誘電体、導体／誘電体、および半導体／誘電体が挙げられるが、これらに限定されない。当然、混合基体は３つ以上の異なる種類の表面を含むことができる。]
[0020] 選択的なＳｉ含有膜および方法
ある１つの実施形態は、化学気相成長（ＣＶＤ）により結晶性Ｓｉ含有膜を堆積する方法であって、第１の表面形態を有する第１の表面およびこの第１の表面形態とは異なる第２の表面形態を有する第２の表面を含む基体を準備する工程と、シリコン前駆体およびＢＣｌ３を相互混合して、これにより供給ガスを形成する工程と、この供給ガスを上記基体に導入する工程と、Ｓｉ含有層を当該第２の表面よりも当該第１の表面の上に選択的に堆積する工程とを含む方法を提供する。ある１つの実施形態によれば、このＳｉ含有膜は、約１０：１よりも大きい比で誘電体表面にわたる堆積を最少にするかまたは回避しながらＳｉ含有膜が単結晶半導体表面にわたって選択的に形成される場合、選択的に堆積されたと考えられる。別の実施形態によれば、堆積は、約５０：１よりも大きい比だけ、第２の表面よりも第１の表面で優先する。好ましくは、堆積は、１００％選択的であり、当該第１の表面上に堆積しつつも当該第２の表面上には堆積させないように調節される。しかしながら、不完全な選択性でさえ第２の表面から望まれない堆積を回避するためのマスキング工程を回避することができる。なぜなら、短い乾式または湿式のエッチング工程でこの第２の表面の上から望まれないわずかな堆積を一掃することができるからである。ある１つの実施形態では、当該結晶Ｓｉ含有膜はまたその場でドープされ（ｉｎ ｓｉｔｕ ｄｏｐｅｄ）、約１．６ｍΩ・ｃｍ以下の堆積時（ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ）抵抗率を有する。別の実施形態では、この膜は約１．３ｍΩ・ｃｍ以下の堆積時抵抗率を有する。別の実施形態では、この膜は約１．１ｍΩ・ｃｍ以下の堆積時抵抗率を有する。ドープされた結晶性Ｓｉ含有膜は、好ましくは堆積時に少なくとも約７×１０１９原子ｃｍ−３のホウ素を含む。１つの実施形態では、当該膜は、堆積時に少なくとも約１×１０２０原子ｃｍ−３のホウ素を含む。さらに、当該膜の中のホウ素は、全体がＢＣｌ３に由来する。]
[0021] 開示される方法は、蒸着および特にＣＶＤ（プラズマ強化化学気相成長「ＰＥＣＶＤ」または熱ＣＶＤを含む）を用い、ＢＣｌ３およびシリコン供給源蒸気を利用して、ＣＶＤチャンバー内でドープされた結晶性のＳｉ含有膜を基体上に堆積するための、基体に接触する供給ガスを形成する。このＳｉ含有膜は、好ましくは堆積時の電気的に活性なドーパントを含む単結晶のまたはエピタキシャルＳｉ膜である。いくつかの実施形態では、ゲルマンなどのゲルマニウム供給源が供給ガスに添加され、これにより結晶性の電気的にドープされたＳｉＧｅまたはＳｉＧｅ：Ｃ膜を当該Ｓｉ含有膜として堆積される。いくつかの実施形態では、付加的なまたは補完的なエッチング剤供給源ガスがこの供給ガスに添加され、堆積されたＳｉ含有膜の選択性が高められる。以下の説明では、ドープされたＳｉまたはＳｉ含有膜を選択的に堆積するためのＢＣｌ３およびシリコン供給源の使用に言及されることがある。それらの説明は、特段の記載がない限り、他のＳｉ含有膜、例えば、ゲルマニウム供給源の使用を伴う電気的にドープされたＳｉＧｅおよびＳｉＧｅ：Ｃ膜の堆積にも一般に当てはまるということは認識されるであろう。基体およびプラズマ処理にかかわる設備への損傷の危険なしに効果的に堆積を成し遂げることができるため、熱ＣＶＤは好ましい。]
[0022] ＢＣｌ３およびシリコン供給源ならびに、任意に、ゲルマニウムおよび／または補完的なエッチング剤ガスは、別々のガスの形態で、または相互混合して供給ガスを形成することによってチャンバーに導入される。相互混合してその供給ガスを形成することは、そのチャンバー内で、またはチャンバーへのその供給ガスの導入に先立って行われてもよい。ＣＶＤチャンバー中の全圧力は、約０．００１Ｔｏｒｒ〜約１０００Ｔｏｒｒ（約０．１３３Ｐａ〜約１３３ｋＰａ）の範囲、しかし好ましくは約０．２５Ｔｏｒｒ〜約１００Ｔｏｒｒ（約３３Ｐａ〜約１３．３ｋＰａ）の範囲であってよい。いくつかの実施形態では、この堆積条件は、少なくとも約１０Ｔｏｒｒ（約１．３ｋＰａ）のチャンバー圧力を含む。少なくとも約５００ｍＴｏｒｒ（約６６．５Ｐａ）のチャンバー圧力は、後述するように、実験が行われた単一ウェーハ・単一通路・層状水平フローリアクター（ｓｉｎｇｌｅ ｗａｆｅｒ，ｓｉｎｇｌｅ ｐａｓｓ，ｌａｍｉｎａｒ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｆｌｏｗ ｒｅａｃｔｏｒ）に適している。このチャンバー圧力は、本願明細書において「堆積圧力」と呼ばれることがある。この供給ガスは、ＢＣｌ３以外のガス（１種または複数種）（他のシリコン供給源など）、他のドーパント前駆体（１種または複数種）および／または不活性キャリアガスを含むことができるが、好ましくはＢＣｌ３はホウ素ドーパントの唯一の供給源である。シリコン前駆体および補完的なシリコン供給源は、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、モノクロロシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、トリクロロジシラン、ネオペンタシランのうちの１以上を含むことができる。ジクロロシランは、好ましいシリコン供給源である。補完的なエッチング剤供給源としては塩素ガスおよびＨＣｌが挙げられるが、これらに限定されず、ＨＣｌが好ましい。]
[0023] 本願明細書に記載される方法に適したキャリアガスの例としては、Ｈｅ、Ａｒ、Ｈ２、およびＮ２が挙げられる。ある実施形態では、このキャリアガスはＨｅ、Ａｒおよび／またはＮ２などの非水素キャリアである。以下の説明から分かるであろうが、いくつかの好ましいシリコン供給源（ジクロロシランなど）は、当該シリコン蒸気を同伴するためのキャリアガスとともに使用される気化器（バブラーなど）によって、より好ましくはバブラーおよびそのバブラーから流れるキャリアガスの中のシリコン前駆体の量を測定するガス濃度センサを備える送達システムによって、当該チャンバーに導入される。このようなセンサは市販されており、例えば米国、ニューヨーク州、ポキプシーのロレックス・インダストリーズ（Ｌｏｒｅｘ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）から市販されているＰＩＥＺＯＣＯＮ（登録商標）ガス濃度センサがある。]
[0024] 供給ガス中のＢＣｌ３の量は、Ｓｉ含有膜中のホウ素分子の所望のレベルを提供するように調整されてもよい。当該供給ガス中の「純粋な」（未希釈の）ＢＣｌ３蒸気の好ましい濃度は、約０．１ｓｃｃｍ〜約１０ｓｃｃｍ、または等価な量の希釈されたＢＣｌ３であってよいが、より高いかまたはより低い量が、得られた膜において所望の特性を成し遂げるために好ましいときがある。実施形態によれば、当該供給ガス中の純粋なＢＣｌ３の濃度は、約１ｓｃｃｍ〜約５ｓｃｃｍ、または等価な量の希釈されたＢＣｌ３である。キャリアガス中のドーパント前駆体の希薄な混合物を、所望のドーパント濃度およびドーパントガス濃度に応じて約０．１ｓｃｃｍ〜約１０００ｓｃｃｍの範囲の設定点を用いて、質量流量コントローラを介して反応器へと送達することができる。ドーパントガスの希釈は、等価な純粋なドーパント流量に到達するための１０−７〜１０−２という係数を導くことができる。この希薄な混合物は、好ましくは、シリコン供給源、補完的なエッチング剤供給源（後述するように、Ｃｌ２またはＨＣｌなど）、いずれかの適切なキャリアガス、および置換的な組み込みのためのいずれかの他の所望の合金化前駆体（歪みに影響を及ぼす前駆体など）と混合することにより、さらに希釈される。歪みに影響を及ぼす前駆体としては、Ｓｉ１−ｘＧｅｘ（式中、０＜ｘ≦１）を含むシリコン含有膜を形成するためのゲルマニウム供給源（ゲルマンなど）を挙げることができる。ＳｉＧｅ膜中の好ましい原子％Ｇｅは、約１５％〜約２５％であることができる。実施形態によれば、約２６〜約６６ｓｃｃｍの希釈されたＧｅＨ４（Ｈ２中１０％）（または約２．６〜約６．６ｓｃｃｍの純粋なＧｅＨ４）は、約１０Ｔｏｒｒ（約１．３ｋＰａ）の反応器運転圧力および約７６０℃の温度に向けて供給ガスと相互混合されてもよい。実施形態によれば、ＨＣｌなどの補完的なエッチング剤は、約７５〜約１１５ｓｃｃｍの量で添加することができる。流量についての値は、２００ｍｍウェーハに対して行われた実験から導かれるが、異なる表面積（例えば、３００ｍｍウェーハ）の基体について容易に増減することができる。Ｃｌ２およびＨＣｌの他の補完的なエッチング剤供給源としては、他のハロゲン含有またはＣｌ含有エッチング剤を挙げることができる。好ましいＥＰＳＩＬＯＮ（登録商標）シリーズ反応器での堆積のために使用されるガスの典型的な全流量は約２０標準リットル／分「ｓｌｍ」〜約１８０ｓｌｍの範囲にわたることが多いため、このドーパント前駆体の濃度は全流量に対して一般に小さい。]
[0025] 種々の供給ガス成分の相対量は、得られたＳｉ含有膜に対して所望される組成および用いられる堆積条件（温度、圧力、堆積速度などを含む）に応じて幅広い範囲にわたって変わる可能性があり、本願明細書で提示される助言を考慮して、日常的な実験によって決定されてもよい。この供給ガス成分は、相互混合され、次いでチャンバーまたは基体へと送達されてもよく、またはこの供給ガスは、例えば供給ガス成分を別々にＣＶＤチャンバーに供給することにより、基体のところでもしくは基体の近くで成分を混合することによって形成されてもよい。]
[0026] 適切なマニホルドが、供給ガスをＣＶＤチャンバーに供給するために使用されてもよい。好ましくは、このＣＶＤチャンバーは、好ましくは放射熱により加熱された単一ウェーハ・単一通路・層状水平ガスフローリアクターである。市販されているこの種の適切な反応器としては、アリゾナ州、フェニックスのエーエスエム・アメリカ（ＡＳＭＡｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．）からの単一ウェーハ反応器のＥＰＳＩＬＯＮ（登録商標）シリーズが挙げられる。本願明細書に記載される方法は、シャワーヘッド配置などの代替の反応器の中で用いられてもよい。しかしながら、本願明細書に記載される方法は、特に低プロセスガス滞留時間を用いる、回転する基体を採用するＥＰＳＩＬＯＮ（登録商標）チャンバーの水平型単一通路・層状ガスフローリアクター配置において、特に有効であることが判明した。ＣＶＤは、プラズマ生成物をその場で（ｉｎ ｓｉｔｕ）、または遠隔のプラズマ発生器の下流で導入することにより行われてもよいが、上に記載したように、熱ＣＶＤが好ましい。]
[0027] 熱ＣＶＤは、好ましくはその基体の上に結晶Ｓｉ含有膜を堆積するのに有効な基体温度で行われる。ある１つの実施形態では、この基体は、シリコン供給源についての、実質的に物質移行により制御される堆積条件と実質的に速度論的に制御される堆積条件との間の転移温度あたりの温度にある。当業者は、実際の製造の現実、例えば、熱量の維持、堆積速度、異なるサイズのチャンバー（単一ウェーハおよびバッチ式反応器を含む）、好ましい全圧および分圧などを考慮に入れて、温度を調整することができる。一般に、より高い分圧は、所定の所望の結果が堆積速度であろうと、層の品質であろうとまたはこれら２つの組み合わせであろうと、その所定の所望の結果のためにより低い温度を必要とする。この基体は、当該技術分野で公知の様々な方法、例えば、抵抗加熱およびランプ加熱によって加熱することができる。]
[0028] 以下に記載される例示的な実施形態は、選択的なエピタキシャル堆積のためにＢ２Ｈ６の代わりにＢＣｌ３を使用する。前駆体としてのＢＣｌ３は、後述するような好ましい膜、好ましくはホウ素をドープしたシリコン、ＳｉＧｅおよびＳｉＧｅＣの膜および合金の調製のために有用である。ＢＣｌ３は室温で液体であり、１５００ｔｏｒｒ（約１９９ｋＰａ）の蒸気圧、および１７９℃の臨界温度を有する。図１は、Ｂ２Ｈ６およびＢＣｌ３の蒸気圧のプロットを示す。Ｂ２Ｈ６は、１７℃の臨界温度を有し、そして示されるように、ＢＣｌ３の蒸気圧よりも約２桁高い蒸気圧を有する。ＢＣｌ３は室温で液体であるため、その液体をガスに変換するための加熱、およびプロセスの必要条件と適合するための圧力の調節などのさらなる工程が実施され、この低蒸気圧ガスの連続的な、一相の安定な流れが形成される。加えて、ＢＣｌ３は水素によって還元されて、以下の反応：ＢＣｌ３ ＋ ３／２ Ｈ２ → Ｂ° ＋ ３ＨＣｌ
でＨＣｌを形成することができる。この反応は、反応のために利用できるガス前駆体の量を減少させる可能性があり、その結果として堆積速度を減少させる可能性があり、そのためＢＣｌ３が商業的に用いられることは稀である。しかしながら、理論によっては限定されないが、選択的な堆積のためのＢＣｌ３の使用によって、商業的に供給されるＨＣｌに典型的に付随する不純物がなく選択性に寄与することができる純粋な形態のＨＣｌが供給される可能性がある。] 図１
[0029] 図２〜図６は、堆積パラメータの種々の組み合わせの効果を図示する。図２〜図６に示されるデータは、単結晶シリコン基体上に一連のホウ素をドープしたシリコン含有膜を堆積するために、シリコン前駆体としてジクロロシランを、ホウ素供給源としてＢＣｌ３を使用してＥＰＳＩＬＯＮ（登録商標）単一ウェーハ反応器の中で行われた熱的化学気相成長について得られた。] 図２ 図３ 図４Ａ 図４Ｂ 図４Ｃ 図５Ａ 図５Ｂ 図５Ｃ 図６
[0030] 図２は、ＢＣｌ３、ジクロロシラン、およびゲルマンを使用して堆積された２つの膜についての、ＢＣｌ３流量の関数としての、２０％Ｇｅを有するドープされたシリコンの膜抵抗率のグラフである。図のいくつかで用いられる「ドーパント数（Ｄｏｐａｎｔ ｎｕｍｂｅｒ）」または「ＤＮ」は、１ｓｃｃｍの純粋なドーパント流量または等価な希釈された流量を表す。] 図２
[0031] ｙ軸上の抵抗率値は、堆積された膜上での四端子プローブ測定から得られた。このグラフの右側のデータ点１００は、室温で、４ｐｓｉ（約２７ｋＰａ）の蒸気圧の下でボトルからの１００％ＢＣｌ３蒸気の直接注入によって堆積されたＳｉＧｅの抵抗率を示す。左のデータ点１０２は、１標準リットル／分（ｓｌｍ）のＨ２の希釈ループに通されたＢＣｌ３でドープされたＳｉＧｅの抵抗率を示す。注記されるとおり、この電気抵抗率は、一般に、電気的に活性な組み込まれたドーパントの量を示し、特に、高抵抗率は低いホウ素の組み込みを示す。従って、このグラフは、電気抵抗率は減少し、従って希釈ループを用いた増加するＢＣｌ３流量とともに、ホウ素の組み込みは１ ＤＮのＢＣｌ３における約５×１０１９ａｔ／ｃｍ３から約２ＤＮのＢＣｌ３における約７．８×１０１９ａｔ／ｃｍ３へと増加するということを示す。他方、１００％のＢＣｌ３の直接注入については、電気抵抗率は増加し、ホウ素の組み込みの量は着実に減少する。本発明は理論に結び付けられないが、直接ＢＣｌ３注入のより高い流量における抵抗率の増加は、膜中の電気的に不活性なドーパントの割合の増加に起因する可能性があるということが考えられる。例えば、ホウ素のより高いレベルでは、過剰のホウ素は、実質的に組み込まれる可能性はなく、むしろ結晶粒界へと移動して、転位が起こるかもしくは成長する可能性がある。図２３Ａは、この説明と整合する表面形態を示し、これは、希釈なしの高ドーパント流量におけるホウ素沈殿によって引き起こされた可能性がある表面粗さを示す。とはいうものの、図２は、置換的なホウ素の組み込みの量は、データ点１０２によって示されるように、約３．８ｍΩ・ｃｍ以下、約２．４ｍΩ・ｃｍ以下、約２ｍΩ・ｃｍ以下、または約１．８ｍΩ・ｃｍ以下のシリコン膜抵抗率値を得るために、１ｓｌｍのＨ２の希釈を用いて調節できるということを示す。] 図２ 図２３Ａ
[0032] 上述の電気的にドープした単結晶Ｓｉ含有膜はさらに、別の置換的に組み込まれた元素、例えば、ゲルマニウムなどの歪み改変的な（ｓｔｒａｉｎ−ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ）置換的な合金化剤を含んでもよい。置換的な電気的ドーパントをシリコンの中へと組み込むための本願明細書に記載される方法は、置換的なＧｅをシリコンまたはＳｉＧｅの中へと組み込むためにも使用されてもよい。例えば、ある１つの実施形態では、シリコン前駆体、ＢＣｌ３、ゲルマニウム供給源およびＨＣｌを使用する堆積は、例えばＳｉＧｅ層内に歪みを作り出すために、選択的に堆積された、電気的にドープされたエピタキシャル膜の中へとゲルマニウムを置換的に組み込むのに有効である。好ましい堆積条件下では、ゲルマニウムの組み込みレベルは、１％〜９９％、典型的には１７％〜５０％、しばしば約２０％〜約５０％、およびより具体的には２０％〜４０％であってよい。得られたＳｉＧｅ膜は、緩和するためにそれら自体を歪んだ状態に留まることなどの種々の応用例で使用されてもよく、そして上に存在するヘテロエピタキシャルなシリコン層上に引張ひずみを誘発するため、またはチャネル上に圧縮応力をもたらすために使用されてもよい。]
[0033] 当該技術分野で公知のように、単結晶シリコンについての格子定数は約５．４３１Åであるのに対し、単結晶ゲルマニウムは、ゲルマニウム原子のより大きいサイズのために５．６５７Åの格子定数を有する。置換的なゲルマニウムの組み込みから生じるシリコンの本来の格子定数からのずれは、デバイス効率を改善する、半導体における電気的キャリア移動度を改善するのに有利である歪みを導入する。このＳｉＧｅが当該物質の臨界厚さ未満まで堆積される場合、その堆積された層は圧縮的に歪んだ状態に留まり、正孔移動度はＰＭＯＳデバイス用に改善される。例えば、この堆積されたＳｉＧｅ層は有効面積全体にわたって選択的に形成することができ、そしてチャネルを画定することができ、またはこの堆積されたＳｉＧｅ層は、その上に圧縮的に歪んだ層を形成するための緩和された鋳型として作用することができ、次いでこの圧縮的に歪んだ層はそれ自身がチャネル領域としての役割を果たすことができる。]
[0034] 図３は、９つの異なる堆積条件についてのＧｅＨ４流量の関数としてのＳｉＧｅ中のＧｅの百分率、ならびにＧｅＨ４およびＨＣｌ流量の関数としてのＳｉＧｅの成長速度のプロットである。ブランケットＳｉＧｅ膜は、ジクロロシランおよびＧｅＨ４前駆体およびエッチング剤としてのＨＣｌを使用して、露出した８インチ（２００ｍｍ）直径のシリコンウェーハ上に堆積された。ｘ軸は、２ｓｃｃｍの間隔でＧｅＨ４流量をプロットし、中央は４．６ｓｃｃｍであり、ｙ軸は、２０ｓｃｃｍの間隔でＨＣｌ流量をプロットし、中心は９５ｓｃｃｍである。例えば、このプロットの中心におけるデータ点は、９５ｓｃｃｍのＨＣｌおよび４．６ｓｃｃｍの希釈されたＧｅＨ４（Ｈ２中の１０％）の流量を用いて形成されたＳｉＧｅ膜についての原子％Ｇｅおよび成長速度の結果を示す。中心の点で示されるように、これらの堆積条件を用いた原子％Ｇｅは２０．３％であり、このＳｉＧｅ膜の成長または堆積速度は３９ｎｍ／分であった。ＧｅＨ４の量はＧｅＨ４（横）軸に沿って２ｓｃｃｍの増分で増やされた。例えば、ＧｅＨ４軸上で中心のすぐ右の点は、６．６ｓｃｃｍの希釈されたＧｅＨ４および９５ｓｃｃｍのＨＣｌという堆積条件については、原子％Ｇｅは２３．５％でありかつこのＳｉＧｅ膜の成長または堆積速度は５８ｎｍ／分であったということを示す。従って図３は、ＧｅＨ４流量を増加させると、このＳｉＧｅ膜中のＧｅの組み込みが増加し、これによりこのＳｉＧｅの堆積速度がほぼ直線的に増加するということを示す。この実験では、ＨＣｌの量も、ＨＣｌ（縦）軸に沿って２０ｓｃｃｍの増分で変更された。例えば、ＨＣｌ軸上の中心のすぐ上の点は、１１５ｓｃｃｍのＨＣｌおよび４．６ｓｃｃｍの希釈されたＧｅＨ４という堆積条件については、原子％Ｇｅは２０．５％でありかつこのＳｉＧｅ膜の成長または堆積速度は２０ｎｍ／分であったということを示す。従って図３は、ＨＣｌの量を増加させるとこのＳｉＧｅ膜の堆積速度は減少するが、原子％Ｇｅは変化しなかったということを示す。] 図３
[0035] 図４Ａ〜図４Ｃは、５つの異なる堆積条件についての、ＧｅＨ４の関数としてのＳｉＧｅ：Ｂ中の原子％Ｇｅ、ならびにＧｅＨ４およびＨＣｌの関数としてのＳｉＧｅの成長速度を示すプロットである。これらの実験では、図３のデータを生成するために使用された前駆体およびエッチング剤に加えてＢ２Ｈ６前駆体が使用された。図４Ａは、０．１ｓｃｃｍのＢ２Ｈ６および７５、９５および１１５ｓｃｃｍのＨＣｌ（縦軸）ならびに約２．６、４．６および６．６ｓｃｃｍの希釈されたＧｅＨ４（Ｈ２中１０％）（横軸）を用いて堆積されたＳｉＧｅ膜についての％Ｇｅおよび成長速度を示す。図４Ｂおよび４Ｃは、それぞれ０．３ｓｃｃｍおよび０．５ｓｃｃｍのＢ２Ｈ６量を用いたことを除いて、図４Ａと同じ堆積条件についての結果を示す。示されるように、４ｓｃｃｍの希釈されたＧｅＨ４および９５ｓｃｃｍのＨＣｌを用いた異なるレベルのＢ２Ｈ６流量は、約２０％Ｇｅおよび約３８〜４１ｎｍ／分の膜堆積速度という同様の％Ｇｅおよび堆積速度をもたらした。％Ｇｅおよび堆積速度のこれらの値は、Ｂ２Ｈ６なしということを除いてＧｅＨ４およびＨＣｌの同じプロセス条件によって画定された図３の中心点に示された値と同様であった。] 図３ 図４Ａ 図４Ｂ 図４Ｃ
[0036] 図５Ａ〜図５Ｃは、図３に反映される実験で使用されたジクロロシラン、ＧｅＨ４前駆体およびＨＣｌに加えて、図５Ａ〜図５ＣではＢＣｌ３前駆体を添加したことを除いて図３と同様の結果を示すプロットである。従って、図５Ａ〜図５Ｃは、７５、９５および１１５ｓｃｃｍのＨＣｌおよび約２．６、４．６および６．６ｓｃｃｍの希釈されたＧｅＨ４（Ｈ２中１０％）を用いて堆積されたＳｉＧｅ膜についての％Ｇｅおよび成長速度を示す。図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、それぞれ、０．１、０．３および０．５ｓｃｃｍの量の純粋なＢＣｌ３を添加した結果を示す。示されるように、４ｓｃｃｍの希釈されたＧｅＨ４および９５ｓｃｃｍのＨＣｌについての異なるレベルのＢＣｌ３流量も、２０〜２０．５％Ｇｅおよび３８〜３９ｎｍ／分の膜堆積速度という同様の％Ｇｅおよび堆積速度をもたらした。] 図３ 図５Ａ 図５Ｂ 図５Ｃ
[0037] 各組の堆積条件についての電気抵抗率およびホウ素濃度も測定され、図４Ａ〜図４Ｃおよび図５Ａ〜図５Ｃに示されている。これらの図に示されるように、他は同様の条件に対して、Ｂ２Ｈ６またはＢＣｌ３のレベルが上昇すると、電気的に活性なホウ素の組み込みは増加し、電気抵抗率は低下した。図４Ａ〜図４Ｃに示されるように、Ｂ２Ｈ６で堆積された膜の中のホウ素濃度は、最も低い流量（０．１ｓｃｃｍ）において１．９×１０１９ａｔ／ｃｍ３（４．７ｍΩ・ｃｍの抵抗率）であり、より高い流量（０．３ｓｃｃｍ）において５．８×１０１９ａｔ／ｃｍ３（２．１ｍΩ・ｃｍの抵抗率）に上昇し、最も高い流量（０．５ｓｃｃｍ）において８．９×１０１９ａｔ／ｃｍ３（１．５ｍΩ・ｃｍの抵抗率）になおさらに上昇した。図５Ａ〜図５Ｃに示されるように、ＢＣｌ３で堆積された膜の中のホウ素濃度は、最も低い流量（０．１ｓｃｃｍ）において．７５×１０１９ａｔ／ｃｍ３（２２ｍΩ・ｃｍの抵抗率）であり、より高い流量（０．３ｓｃｃｍ）において１．８×１０１９ａｔ／ｃｍ３（７ｍΩ・ｃｍの抵抗率）に上昇し、最も高い流量（０．５ｓｃｃｍ）において２．３×１０１９ａｔ／ｃｍ３（抵抗率は記録せず）になおさらに上昇した。] 図４Ａ 図４Ｂ 図４Ｃ 図５Ａ 図５Ｂ 図５Ｃ
[0038] 図３、図４Ａ〜図４Ｃおよび図５Ａ〜図５Ｃのグラフの中心における値を比較することにより、これらの結果はまとめて、種々の流量におけるＢ２Ｈ６またはＢＣｌ３の存在は、未ドープのシリコンの％Ｇｅまたは堆積速度に顕著には影響を及ぼさないということを例証する。これらの結果はまたまとめて、Ｂ２Ｈ６またはＢＣｌ３からの置換的なホウ素の量が増加しても、未ドープのＳｉＧｅの％Ｇｅまたは堆積速度のどちらにも顕著には影響を及ぼさないということを例証する。上記の試験は、Ｂ２Ｈ６の堆積について最適に調節された条件を使用して実施されたため、それらは、ＢＣｌ３でＢ２Ｈ６を置き換えることを選択的なＳｉＧｅ堆積のための実行可能な代替物として示す。] 図３ 図４Ａ 図４Ｂ 図４Ｃ 図５Ａ 図５Ｂ 図５Ｃ
[0039] 図６は、３つの膜についてのホウ素濃度の関数としてのドープされたＳｉＧｅの４端子プローブ膜抵抗率、およびＳｉ：Ｂの理論抵抗率（線によって示される）のプロットである。この３つの膜には、露出したシリコンウェーハ上にＢ２Ｈ６を用いて堆積されかつ１６〜３５％の原子％Ｇｅを有するブランケットＳｉＧｅ：Ｂ膜、パターン形成されたウェーハ上にＢ２Ｈ６を用いて堆積されかつ２７〜３８％の原子％Ｇｅを有するＳｉＧｅ：Ｂ膜、露出したシリコンウェーハ上にＢＣｌ３を用いて堆積されかつ１８〜３８％の原子％Ｇｅを有するブランケットＳｉＧｅ膜が含まれる。このパターン形成されたウェーハは、酸化シリコンのフィールドに露出された５０μｍ×５０μｍのシリコン窓を含む混合基体である。図６は、ＢＣｌ３前駆体を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂ膜についての、ホウ素濃度の関数としての抵抗率の依存性は、Ｂ２Ｈ６前駆体を用いて堆積された膜の依存性と整合し、かつ理論とも整合するということを示す。一般に、置換的なゲルマニウムの存在は、置換的なゲルマニウムを含有しない以外は同様に電気的にドープした単結晶Ｓｉ含有膜と比べて、抵抗率を上昇させる傾向がある分散をもたらす。実施形態に係る、電気的に活性なドーパントおよび置換的なゲルマニウムの組み合わせは、図示された実施形態では約１．１ｍΩ・ｃｍ〜約１．６ｍΩ・ｃｍなどの望ましく低い抵抗率値を有する膜を生成する。] 図６
[0040] 本願明細書に記載されるプロセスは、様々な基体上にＳｉ含有膜を堆積するために有用であり、このような堆積の選択的なバージョンは、混合基体にわたってＳｉ含有膜を堆積するために特に有用である。ある１つの実施形態は、電気的にドープされた歪んだ単結晶ＳｉＧｅ膜を、混合基体の単結晶領域（１つまたは複数個）上に選択的に堆積するための方法を提供する。ＨＣｌは、補完的なまたは付加的なエッチング剤として提供されてもよく、その場合、非晶性の（典型的には絶縁性の）表面上でのゆっくりと核形成する堆積へのエッチング効果は、露出された半導体表面上でのエッチング効果よりも大きい。ＨＣｌは精製することが困難であることが公知であり、ＨＣｌの典型的な商業的供給源は、堆積プロセスの中に水分を持ち込む可能性がある。このような水分は、堆積された膜の伝導率を低下させ、エピタキシャル堆積の中に許容できないレベルの欠陥を引き起こす可能性がある。Ｂ２Ｈ６は、実際に選択性を阻害し、選択性を維持するためには、（固有のまたは未ドープの半導体に対して）さらなるエッチング剤を必要とする。Ｂ２Ｈ６とは対照的に、ドーパント前駆体ＢＣｌ３は、さらなるエッチング剤レベルを必要とすることなく、従ってこのようなさらなるエッチング剤レベルがそのプロセスに加えがちである混入物質を回避して、シリコンベースの堆積の選択性を高める可能性がある。従って、本発明の実施形態に係るＢＣｌ３およびシリコン供給源を含む供給ガスの使用は、市販のＨＣｌに付随しがちな不純物を最少にしつつ、高いレベルの選択性を可能にするという利点を提供する可能性がある。]
[0041] 図７の単純化された概略図に図示されるように、人工的に誘導されたわずかの部分のハードウェアの非対称性が、ブランケット窒化シリコン膜を有するウェーハの１つの周縁上に非対称的なポリ−ＳｉＧｅ堆積を引き起こすことができるが、他方で、このウェーハの大部分は正味の堆積を受けない。従って、その条件は、その絶縁体上でゼロの正味の堆積が起こるような条件であるが、それらはハードウェアの非対称性についてではなく選択性についてのまさに閾値にあるため、最大堆積速度はいずれの露出されたシリコン上でも起こるであろう。従って、得られる周縁堆積は、本研究の知見を損ねない。選択性の尺度は、例えば、同じ量のＢ２Ｈ６およびＢＣｌ３に対して、窒化物表面を、ポリ−ＳｉＧｅ堆積物から清浄に維持するために必要とされるＨＣｌの量によって示される。これらの試験は、ホウ素を含まないＳｉＧｅおよびＢＣｌ３を用いて形成されたＳｉＧｅ：Ｂが同様の選択性閾値を有するということを示す。しかしながら、Ｂ２Ｈ６を用いて形成されたＳｉＧｅ：Ｂについて清浄な窒化物表面を維持するためにより大量のＨＣｌが必要とされた。従って、ＢＣｌ３を用いる堆積するＳｉＧｅの選択的な成長は、Ｂ２Ｈ６を用いてＳｉＧｅ：Ｂを堆積することに勝る改善された選択性を示す。] 図７
[0042] 図８〜図１４は、ドーパント前駆体Ｂ２Ｈ６およびＢＣｌ３を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂ膜の選択性を比較する結果を示す。選択的な成長についての閾値を決定することは、さらに後述するように不正確な科学である。しかしながら、選択性はＢ２Ｈ６を用いて形成されたＳｉＧｅ膜とＢＣｌ３を用いて形成されたＳｉＧｅ膜との間で定性的に比較できるということが示された。]
[0043] 図８Ａ〜図８Ｂは、ブランケット窒化シリコン膜上にＢ２Ｈ６およびＢＣｌ３を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂ膜の選択性を視覚的に比較する光学写真である。堆積条件は、１０１９原子／ｃｍ３のホウ素の濃度および８０ｎｍの膜の厚さを目標とした。図８Ａは、Ｂ２Ｈ６を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂ膜を示し、図８ＢはＢＣｌ３を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂ膜を示す。図８Ｂによれば、ＢＣｌ３を用いて堆積された膜は青色の表面を生じ、これは、この窒化物表面上での最少のポリ−ＳｉＧｅ成長、従ってＢＣｌ３から形成された膜についての選択的な成長を示す。図８Ａは、対照的に、この窒化物膜の周囲全体にわたるポリ−ＳｉＧｅ堆積物の輪を示し、これは、混合基体上のＢ２Ｈ６から形成された膜については非選択的な成長が起こったであろうということを示す。] 図８Ａ 図８Ｂ
[0044] 図９は、カリフォルニア州、サンノゼのケーエルエー・テンコール（ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ）から市販されているＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ Ｓｕｒｆｓｃａｎ ６２００ Ｕｎｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍを使用する、図８Ａ〜図８Ｂの上記の窒化物ウェーハの検査の結果を示す。図９に示される粒子は、ＢＣｌ３プロセスについてはその窒化物表面上のポリ−ＳｉＧｅ核の存在を示す。対照的に、Ｂ２Ｈ６プロセスについては検出器の飽和が起こり、これは、窒化物表面上のかなり多い量のポリ−ＳｉＧｅ成長を示す。従って、光学的結果および粒子計数結果は、同じ条件下では、ＢＣｌ３プロセスは、混合基体上でＢ２Ｈ６プロセスよりも高められたＳｉＧｅ：Ｂ膜の選択性を提供するであろうということを示す。] 図８Ａ 図８Ｂ 図９
[0045] 図１０Ａおよび図１０Ｂは、それぞれＢ２Ｈ６およびＢＣｌ３を用いて、しかしホウ素濃度を約１０１９ａｔ／ｃｍ３から１０２０ａｔ／ｃｍ３へと増加させて堆積されたブランケット窒化物上のＳｉＧｅ：Ｂ膜を比較する光学的結果である。これらの図に示すように、これらの膜は、強い光源を用いて観察された。図１０Ａに示されるＢ２Ｈ６で堆積された膜についてのポリ−ＳｉＧｅ核の堆積物は、ウェーハの色を青色から金色へと変えた。対照的に、図１０Ｂは強い光源の反射を示す。なぜなら、このＢＣｌ３プロセスは、単に、さもなくば青色のウェーハの周縁の周りに薄い曇りを形成しただけだからである。図１１は、ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ Ｓｕｒｆｓｃａｎ ６２００ Ｕｎｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍを用いた図１０Ａ〜図１０Ｂの上記のウェーハの結果を示す。図１１は、ＢＣｌ３から形成された膜についての窒化物表面上のポリ−ＳｉＧｅ核を示す。対照的に、検出器飽和は、露出したシリコンウェーハ上のＢ２Ｈ６から形成された膜の非選択的なブランケット堆積によって引き起こされた。従って、この光学的結果および粒子計数結果は、ホウ素流量および濃度が高められた場合であってさえも、ＢＣｌ３プロセスは、Ｂ２Ｈ６プロセスよりも、ＳｉＧｅ：Ｂ膜の混合基体上での高められた選択性を提供するであろうということを示す。] 図１０Ａ 図１０Ｂ 図１１
[0046] 図１２Ａおよび１２Ｂは、１０２０ａｔ／ｃｍ３のホウ素濃度で、しかしＨＣｌの流量を９５ｓｃｃｍから７５ｓｃｃｍへと減少させて、それぞれＢ２Ｈ６およびＢＣｌ３を用いて堆積されたブランケット窒化物上のＳｉＧｅ：Ｂ膜を比較する光学的結果である。図７の結果は、ＢＣｌ３プロセスに対しては窒化物表面を多結晶性の堆積物から清浄にするためにそれほど多くのＨＣｌは必要とされなかったということを示すので、成長速度を最大にするためにＨＣｌの量は減らした。これらの光学的結果は、９５ｓｃｃｍのＨＣｌ流量を用いて堆積された膜についての図１０Ａ〜図１０Ｂの結果と同様であった。図１２Ａの結果については、Ｂ２Ｈ６で堆積された膜についてのポリ−ＳｉＧｅ堆積物のブランケット層は、ウェーハの色を青色から金色へと変えた。図１２Ｂは、さもなくば青いウェーハ上で観察された強い光源の反射および同様の薄い曇り示す。図１３は、ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ Ｓｕｒｆｓｃａｎ ６２００ Ｓｙｓｔｅｍを用いた図１２Ａ〜図１２Ｂの上記の膜についての対応する結果を示す。図１３は、ＢＣｌ３で堆積された膜の表面上で見出された粒子の量を示す。対照的に、Ｂ２Ｈ６で堆積された膜を有するウェーハについては検出器飽和が起こった。従って、図１２〜図１３は、ＳｉＧｅ：Ｂの選択性は、減少したＨＣｌの量を用いて、Ｂ２Ｈ６プロセスよりもＢＣｌ３プロセスに対して高めされるということを示す。] 図１０Ａ 図１０Ｂ 図１２Ａ 図１２Ｂ 図７
[0047] 図１４は、ＢＣｌ３で堆積された膜については７×１０１９原子／ｃｍ３の組み込まれたホウ素を有するＳｉＧｅ：Ｂ膜、Ｂ２Ｈ６で堆積された膜については６×１０１９原子／ｃｍ３の組み込まれたホウ素を有するＳｉＧｅ：Ｂ膜について選択的な成長が起こることが示された堆積条件についてのパラメータ（ＧｅＨ４およびＨＣｌの流量）をプロットする。このホウ素をドープしたＳｉＧｅ：Ｂ膜のターゲット厚さは１１０ｎｍであり、これは、ＳｉＧｅ中に２０％の原子％Ｇｅを有するデバイスについての工業規格である。線１０４は、ＢＣｌ３を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂの選択的な成長が起こるプロセス条件の観察された限界を規定し、線１０６は、Ｂ２Ｈ６を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂの選択的な成長についての対応する観察された限界を規定する。特に、線１０４の上に存在するプロセス条件は、ＢＣｌ３を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂの選択的な成長に適し、線１０４の下に存在するプロセス条件は、ＢＣｌ３を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂの誘電体表面上の非選択的な、ブランケット堆積をもたらす。線１０４は、約７×１０１９原子／ｃｍ３の組み込まれたホウ素を達成するためのＢＣｌ３の量および４ｓｃｃｍのＧｅＨ４（２０．３％ Ｇｅ）を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂ膜については、図１４の中心のデータ点を規定するプロセス条件によって示されるように、ＨＣｌの流量が９５ｓｃｃｍ以上である場合に選択的な成長が起こるということを示す。ＢＣｌ３および６ｓｃｃｍのＧｅＨ４（２３．５％ Ｇｅ）を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂ膜（約７×１０１９原子／ｃｍ３のホウ素を有する）については、図１４の線１０４に示されるように、ＨＣｌの流量が１００ｓｃｃｍ以上である場合に選択的な成長が起こる。同じ線１０４は、何らのドーパントも用いずに堆積された固有のまたは未ドープのＳｉＧｅに対する近似的な選択性条件を表すということに留意されたい。線１０６は、約６×１０１９原子／ｃｍ３の組み込まれたホウ素を達成するためのＢ２Ｈ６の量および２ｓｃｃｍのＧｅＨ４（１５％ Ｇｅ）を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂについては、ＨＣｌの量が約１００ｓｃｃｍ以上である場合に選択的な成長が起こるということを示す。データ点の数は限定されているが、図１４は、線１０４の傾きが線１０６の傾きと同程度である場合には、線１０６を外挿してｙ軸を横切らせることで、４ｓｃｃｍのＧｅＨ４を用いると、ＢＣｌ３についてよりもＢ２Ｈ６プロセスについてはるかにより高いＨＣｌの値にデータ点が得られるであろうということを示唆する。その場合、線１０４は、ｘ軸、％Ｇｅ上のいずれの所定の点においても、ｙ軸、ＨＣｌ量上で、線１０６よりもより下側へずれるであろう。従って、図１４は、ほぼ同じ量のホウ素の組み込みおよび％Ｇｅを有するＳｉＧｅ：Ｂについては、ＢＣｌ３を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂの選択的な成長については、Ｂ２Ｈ６を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂの選択的な成長についてよりもかなり少ないＨＣｌの量しか必要とされないこと、および従って選択的な堆積のためにより少ないＨＣｌしか必要としないことによって、ＢＣｌ３は、Ｂ２Ｈ６よりもＳｉＧｅ：Ｂ膜の選択性を高めるということを示唆する。] 図１４
[0048] 図１５〜図２６は、酸化シリコンのフィールドに露出されたシリコン窓の混合基体上にＢＣｌ３およびＢ２Ｈ６を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂ膜の膜特性を比較する。使用される混合基体は直径２００ｍｍであり、１０６個のダイ（ｄｉｅ）を含んでいた。露出されたシリコンの全体量は３８．７％であったが、露出されたポリシリコンの量は２９．６％であった。これは、シリコン窓のわずか約９％が単結晶であったということを示す。このウェーハの表面の一部分は、当該技術分野で公知のマスク材料をも含んでいた。このパターン形成されたウェーハは、露出したＳｉ（１００）基体上の最初にブランケット膜によって定められた堆積条件に従う膜を用いて堆積された。]
[0049] 図１５Ａ〜図１５Ｄは、混合基体上にＳｉＧｅ：Ｂ膜を堆積するためのプロセス条件を決定するために、それぞれＢ２Ｈ６およびＢＣｌ３を用いて堆積された露出したシリコンウェーハ上の２つのＳｉＧｅ：Ｂブランケット膜の、それぞれＸＲＤ、膜厚、原子％Ｇｅおよび抵抗率の結果のプロットである。図１５ＡはＢＣｌ３を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂ膜の平均厚さ（１０５．７ｎｍ）がＢ２Ｈ６を用いて堆積された膜の平均厚さ（１０７．５ｎｍ）よりもわずかに足りないということを示すが、Ｂ２Ｈ６およびＢＣｌ３についてプロセス条件が異なるため、このプロットは、ドーパント前駆体に対する厚さ依存性を示すものではない。例えば、同程度の初期量のＢ２Ｈ６およびＢＣｌ３を注入する代わりに、Ｂ２Ｈ６およびＢＣｌ３プロセスの両方について約１０２０ａｔ／ｃｍ３のホウ素濃度を与えると以前に決定された量が注入された。特に、Ｂ２Ｈ６プロセスについては、０．２ｓｃｃｍの純粋なＢ２Ｈ６が５０ｓｌｍのＨ２の希釈ループとともに注入された。ＢＣｌ３プロセスについては、２．２ｓｃｃｍの純粋なＢＣｌ３が１ｓｌｍのＨ２とともに注入された。しかしながら、理論に制限されないが、Ｂ２Ｈ６およびＢＣｌ３プロセスについてほぼ同じホウ素濃度に対する、ＢＣｌ３を用いて堆積された膜のより小さい膜の厚さは、エッチングへのＢＣｌ３の寄与を示すことができ、ＢＣｌ３がＳｉＧｅ：Ｂ膜の選択的な成長を高めるということを示唆することができる。これらの図面に示すように、同程度のホウ素濃度を得るように調節されたＢ２Ｈ６およびＢＣｌ３プロセスに対するＸＲＤ、抵抗率または原子％Ｇｅの結果には他の有意差は示されなかった。図１５Ｃに示されるように、当該Ｂ２Ｈ６およびＢＣｌ３プロセスは、Ｂ２Ｈ６で堆積された膜について１８．５％およびＢＣｌ３で堆積された膜について１８．２７％の平均原子％Ｇｅ値を与えた。図１５Ｄに示されるように、当該Ｂ２Ｈ６およびＢＣｌ３プロセスは、Ｂ２Ｈ６で堆積された膜について１．５７２ｍΩ・ｃｍおよびＢＣｌ３で堆積された膜について１．５７８ｍΩ・ｃｍの平均抵抗率値を与えた。] 図１５Ａ 図１５Ｂ 図１５Ｃ 図１５Ｄ
[0050] 図１６Ａ〜図１６Ｄは、露出したシリコン基体上のＳｉＧｅ：Ｂブランケット膜および同じプロセス条件を用いて混合基体上に選択的に堆積された膜について、深さの関数としてホウ素濃度を比較する二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）結果のプロットである。図１５Ａ〜図１５Ｄに関して上記した露出したシリコン基体上のブランケット膜堆積からの同じプロセス条件が混合基体上で使用されたが、混合基体においては同じホウ素濃度は予想されなかった。「装填効果」に起因して、混合基体についてははるかにより高いホウ素濃度がＢ２Ｈ６およびＢＣｌ３プロセスの両方に対して予想された。なぜなら、露出されたシリコンの有効面積ははるかに小さいからである。図１６Ａは、Ｂ２Ｈ６プロセスによって形成された露出したシリコン基体上のＳｉＧｅ：Ｂブランケット膜は６．８×１０１９ａｔ／ｃｍ３のホウ素濃度をもたらすということを示す。図１６Ｂは、混合基体上の同じＢ２Ｈ６処方は１．３×１０２０ａｔ／ｃｍ３のホウ素濃度をもたらすということを示す。従って、露出したシリコン基体上のＳｉＧｅ：Ｂブランケット膜から混合基体上に堆積された膜へのホウ素濃度の増加から、Ｂ２Ｈ６プロセスについて装填効果が実証された。図１６Ｃは、ＢＣｌ３プロセスを用いて形成された露出したシリコン基体上のＳｉＧｅ：Ｂブランケット膜は７．６×１０１９ａｔ／ｃｍ３のホウ素濃度をもたらすということを示す。しかしながら、図１６Ｄは、混合基体上の同じＢＣｌ３処方はわずか７．９×１０１９ａｔ／ｃｍ３のホウ素含量をもたらすということを示す。露出したウェーハから混合基体へのホウ素濃度の変化は著しくはないため、驚くべきことに、ＢＣｌ３で堆積された膜については、予想はされたが、ＳＩＭＳ分析下では装填効果は実証されなかった。] 図１５Ａ 図１５Ｂ 図１５Ｃ 図１５Ｄ 図１６Ａ 図１６Ｂ 図１６Ｃ 図１６Ｄ
[0051] 図１７Ａおよび１７Ｂは、それぞれ、ＢＣｌ３およびＢ２Ｈ６を用いて堆積された上記の混合基体に対するファン・デル・パウ（Ｖａｎ ｄｅｒ Ｐａｗ）試験の抵抗、電圧および電流の結果 （Ｒ、Ｖ 対 Ｉ）を示す。図１７Ａに示されるように、Ｂ２Ｈ６で堆積された混合基体について１．１Ωｃｍの抵抗率が測定された。これは、１．１×１０２０ａｔ／ｃｍ３のホウ素濃度に相当する。ホウ素濃度のこの測定された値は、図１６Ｂに示されるように、Ｂ２Ｈ６で堆積された混合基体に対するＳＩＭＳ試験によって得られた値、１．３×１０２０ａｔ／ｃｍ３と同程度である。図１７Ｂは、ＢＣｌ３で堆積された混合基体について１．３Ωｃｍの抵抗率が測定されたということを示す。これは、約８．９×１０１９ａｔ／ｃｍ３のホウ素濃度に相当する。この値は、対照的に、図１６Ｄに示されるように、ＢＣｌ３で堆積された混合基体についてのＳＩＭＳ試験によって得られた値、７．９×１０１９ａｔ／ｃｍ３よりも大きい。ホウ素濃度の測定におけるこの増加は、８０μｍ×８０μｍの試験窓サイズを用いるＳＩＭＳ試験は巨視的装填効果を例証するために有用であること、および４０μｍ×４０μｍの試験窓サイズを用いるファン・デル・パウ試験は、対照的に微小装填効果を決定することができることを示唆する重要な変化である。本発明は理論に制限されないが、図１６ＤのＳＩＭＳ結果からのＢＣｌ３で堆積された膜についての装填効果の予想外の不存在は、図１７Ｂのファン・デル・パウ結果によって示唆される微小装填効果によって説明されるかも知れない。] 図１６Ｂ 図１６Ｄ 図１７Ａ 図１７Ｂ
[0052] 図１６Ｄに示されるように、ＢＣｌ３で堆積された混合基体のＳＩＭＳ試験から観察された低ホウ素濃度によって示された巨視的装填効果の見かけの不存在をさらに評価するために、混合基体にわたるＳｉＧｅ：Ｂ膜の中のその場での（ｉｎ ｓｉｔｕ）ホウ素の組み込みを増加させるために、ＢＣｌ３プロセスについてのドーパントガス流量を増加させた。図１８〜図１９は、約１０１９ａｔ／ｃｍ３から１０２０ａｔ／ｃｍ３へホウ素濃度を増加させるために増加されたＢＣｌ３の量を用いて露出したシリコン基体上および混合基体上に堆積されたＳｉＧｅ：Ｂ膜を比較する。このＢＣｌ３流量は、１ｓｌｍのＨ２とともに２．２ｓｃｃｍから２．９ｓｃｃｍへと増やされたが、他方でＢ２Ｈ６流量は５０ｓｌｍのＨ２とともに０．２ｓｃｃｍの純粋なＢ２Ｈ６に同じに保たれた。図１５〜図１７に関して上で記載されたのと同じ混合基体が使用された。上記のウェーハに関しては、Ｂ２Ｈ６およびＢＣｌ３を用いて堆積されたブランケットＳｉＧｅ：Ｂ膜が最初に露出したシリコン基体上に形成され、所望のホウ素濃度を達成するための堆積条件が決定された。図１８Ａおよび１８Ｂは、それぞれＢＣｌ３およびＢ２Ｈ６プロセスを用いて堆積された露出したシリコンウェーハ上のブランケットＳｉＧｅ：Ｂ膜についてのＸＲＤおよび電気抵抗率のプロットを示す。図１５〜図１７のプロセス条件に関してはＢＣｌ３流量は増やされたが、Ｂ２Ｈ６流量は同じに保たれたため、ＢＣｌ３を用いて堆積された膜の抵抗率はＢ２Ｈ６を用いて堆積された膜よりもかなり低下した。図１８Ｂの線１０８に示されるように、Ｂ２Ｈ６を用いて堆積された膜についての抵抗率は１．６〜１．７５ｍΩ・ｃｍの範囲にあり、線１１０に示されるようにＢＣｌ３を用いて堆積された膜についての抵抗率は約１．２ｍΩ・ｃｍと測定された。図１８Ａ〜図１８ＢのブランケットＳｉＧｅ：Ｂ膜を形成するために使用されたＢＣｌ３およびＢ２Ｈ６プロセスは、次に、混合基体上に選択的なＳｉＧｅ：Ｂ膜を形成するために使用された。] 図１６Ｄ 図１８Ａ 図１８Ｂ
[0053] 図１９Ａ〜図１９Ｂは、深さの関数として、それぞれ露出したシリコンウェーハ上および混合基体上にＢ２Ｈ６を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂ膜についてのホウ素濃度を比較するＳＩＭＳプロットである。図１９Ｃ〜図１９Ｄは、露出したシリコンウェーハ上におよび混合基体上に増加されたＢＣｌ３の流量を用いて堆積された膜についての対応する結果を比較するＳＩＭＳプロットである。図１９Ａは、ブランケットＳｉＧｅ：Ｂ膜についてＢ２Ｈ６プロセスは６×１０１９ａｔ／ｃｍ３のホウ素濃度をもたらしたということを示す。図１９Ｂは、上記混合基体上での同じＢ２Ｈ６プロセスは９．５×１０１９ａｔ／ｃｍ３のホウ素濃度をもたらしたということを示す。従って、混合基体上のＢ２Ｈ６で堆積された膜について装填効果がここでも観察された。図１９Ｃは、ブランケットＳｉＧｅ：Ｂ膜について上記のＢＣｌ３プロセスは１．２×１０２０ａｔ／ｃｍ３のホウ素濃度をもたらしたということを示す。図１９Ｄは、パターン形成されたウェーハ上での同じＢＣｌ３プロセスは１．７×１０２０ａｔ／ｃｍ３のホウ素濃度をもたらしたということを示す。従って、巨視的装填効果も、混合基体上のＢＣｌ３で堆積された膜について観察された。従って、巨視的装填効果はＢＣｌ３プロセスについては観察されず１０１９ａｔ／ｃｍ３のその場での（ｉｎ ｓｉｔｕ）ホウ素濃度を与えるが、ホウ素濃度が１０２０ａｔ／ｃｍ３まで増加した後は、その効果が観察された。しかしながら、これらの結果によって示されるように、装填効果の増加の割合（％）は、Ｂ２Ｈ６プロセスと比較してＢＣｌ３プロセスについて最少となった。] 図１９Ａ 図１９Ｂ 図１９Ｃ 図１９Ｄ
[0054] ＢＣｌ３が、誘電体表面を堆積物から清浄にするためにより少ないＨＣｌしか必要としないことで選択性を高めることが示されたため、このＨＣｌ流量が減少された。特に、ＳｉＧｅ：Ｂ膜が、より高い流量のＢＣｌ３およびより低い流量のＨＣｌを用いて、露出したシリコンおよび混合基体上に堆積された。Ｂ２Ｈ６流量は５０ｓｌｍのＨ２とともに０．２ｓｃｃｍの純粋なＢ２Ｈ６で同じに保たれ、ＢＣｌ３流量は、１ｓｌｍのＨ２とともに２．９ｓｃｃｍで図１８〜図１９の条件と同じに保たれた。図２０は、Ｂ２Ｈ６およびＢＣｌ３プロセスの両方を用いて堆積された、露出したシリコン基体上の得られたブランケット膜についての半径の関数としての抵抗率のプロットである。線１１２に示されるように、Ｂ２Ｈ６を用いて堆積された膜についての抵抗率は１．４〜１．６ｍΩ・ｃｍの範囲にあり、これは、約１．１×１０２０ａｔ／ｃｍ３の活性化されたホウ素濃度に相当する。線１１４に示されるように、ＢＣｌ３を用いて堆積された膜についての抵抗率は１〜１．１ｍΩ・ｃｍの範囲にあり、これは約８．６×１０１９ａｔ／ｃｍ３の活性化されたホウ素濃度に相当する。これらの堆積条件は、パターン形成されたウェーハ上に７５ｓｃｃｍの減少したＨＣｌ量を用いてＳｉＧｅ：Ｂ膜を堆積するために使用された。] 図２０
[0055] 図２１Ａ〜図２１Ｂは、露出したシリコン基体上のおよび混合基体上のＢ２Ｈ６で堆積された膜を比較する、深さ（ＳＩＭＳによる）の関数としてのホウ素濃度のプロットである。図２１Ｃ〜図２１Ｄは、露出したシリコンウェーハ上および混合基体上のＢＣｌ３で堆積された膜についての対応する結果である。図２１Ａは、ブランケットＳｉＧｅ：Ｂ膜について、上記のＢ２Ｈ６プロセスは８×１０１９ａｔ／ｃｍ３のホウ素濃度をもたらしたということを示す。図２１Ｂは、混合基体上での同じＢ２Ｈ６プロセスは１．３×１０２０ａｔ／ｃｍ３のホウ素濃度をもたらしたということを示す。従って、いくらかの装填効果がこのＢ２Ｈ６で堆積された膜について観察された。図２１Ｃは、露出したシリコン基体上のＳｉＧｅ：Ｂブランケット膜について上記のＢＣｌ３プロセスは２．８×１０２０ａｔ／ｃｍ３のホウ素濃度をもたらしたということを示す。図２１Ｄは、混合基体上での同じＢＣｌ３プロセスは５．１２×１０２０ａｔ／ｃｍ３のホウ素濃度をもたらしたということを示し、これはかなりの装填効果を示す。これらの結果は、ＨＣｌ含量を減少させるとＢ２Ｈ６およびＢＣｌ３プロセスの両方について混合基体上での装填効果が増大することを示唆する。ＢＣｌ３プロセスについてのホウ素濃度のかなりの増加に対して考えられる理由は、ＳＥＭ観察に関連して下記で論じられる。] 図２１Ａ 図２１Ｂ 図２１Ｃ 図２１Ｄ
[0056] 図２２〜図２４は、混合基体上の上記のＳｉＧｅ：Ｂ膜の表面を示すＳＥＭ顕微鏡写真である。図２２Ａ〜図２２Ｃおよび図２３Ａ〜図２３Ｃは、３つの異なるダイの中心のＳＥＭ顕微鏡写真であり、図２２Ｄおよび図２３Ｄは第４のダイの周縁を示す。図２２Ａ〜図２２Ｄは、図２１Ａ〜図２１Ｂの結果に対応する、２．２ｓｃｃｍのＢ２Ｈ６および７５ｓｃｃｍのより低いＨＣｌ流量を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂ膜のＳＥＭ顕微鏡写真である。図２３Ａ〜図２３Ｄは、図２１Ｄによって示されたように５．１２×１０２０ａｔ／ｃｍ３という著しく高いホウ素濃度をもたらした、７５ｓｃｃｍのより低いＨＣｌ流量とともに２．９ｓｃｃｍのＢＣｌ３を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂ膜のＳＥＭ顕微鏡写真である。図２２Ａ〜図２２Ｄを図２３Ａ〜図２３Ｄと比較すると、ＨＣｌ流量の減少は、ＢＣｌ３プロセスについては表面粗さに著しい効果を引き起こしたように見える。理論によって制限されないが、より低いＨＣｌ量は、パターン形成されたウェーハ上でのＢＣｌ３プロセスについての装填効果を高めたようであり、かつホウ素濃度を増加させたようである。この増加したホウ素濃度は表面被毒（ｓｕｒｆａｃｅ ｐｏｉｓｏｎｉｎｇ）につながった可能性があり、その粗さは図２３Ａ〜図２３Ｄに示される。２．９ｓｃｃｍの同じＢＣｌ３流量、しかし９５ｓｃｃｍのより高いＨＣｌ流量を用いたパターン形成されたウェーハ上のＳｉＧｅ：Ｂ膜に対して行われたさらなるＳＥＭ観察（図示せず）から、その表面は増加したＨＣｌ流量に伴って粗いのではないということが示された。従って、これらの結果は、ＢＣｌ３プロセスについてのホウ素の装填効果および過剰の組み込まれたホウ素によって引き起こされる考えられる表面被毒効果は、ＨＣｌ量を調節することによって調整される可能性があるということを示唆する。] 図２１Ａ 図２１Ｂ 図２１Ｄ 図２２Ａ 図２２Ｂ 図２２Ｃ 図２２Ｄ 図２３Ａ 図２３Ｂ 図２３Ｃ
[0057] 図２４Ａ〜図２４Ｂは、０．２ｓｃｃｍの純粋なＢ２Ｈ６のＢ２Ｈ６流量および５０ｓｌｍのＨ２および９５ｓｃｃｍのＨＣｌ流量を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂ膜の光学顕微鏡写真であり、図２４Ｃ〜図２４Ｄは、２．２ｓｃｃｍのＢＣｌ３流量および１ｓｌｍのＨ２、および９５ｓｃｃｍのＨＣｌ流量を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂ膜の光学顕微鏡写真である。図２４Ａ〜図２４Ｄの光学顕微鏡写真は、図１５〜図１７の結果に対応する。図２４Ｂおよび２４Ｄは、図２４Ａで強調された四角形の詳細図を示す。特に、両方の膜についての「プローブ接合（ｐｒｏｂｅ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）」領域は高用量のホウ素インプラントを受け取り、これはＳｉＧｅ層を緩和させる。図２４Ｂに示されるように、Ｂ２Ｈ６を用いて堆積された膜についてのプローブ接合領域は滑らかである。しかしながら、図２４Ｄは、ＢＣｌ３を用いて堆積された膜についてのプローブ接合領域はその表面上で粗いということを示す。ＢＣｌ３で堆積された膜についてのＳｉＧｅ：Ｂの粗さは、下に存在する基体のインプラント条件に対する感度を示すようである。本発明は理論に制限されないが、この結果に対する１つの可能性のある説明は、Ｂ２Ｈ６はこの層を滑らかにする界面活性剤効果を有する可能性があるということである。別の可能性のある説明は、ＢＣｌ３プロセスについてさらなるエッチング剤に寄与するＨＣｌが、エピ層の種となる核形成工程の間に欠陥のあるプローブ接合領域をエッチングしたということである。] 図２４Ａ 図２４Ｂ 図２４Ｃ 図２４Ｄ
[0058] 本願明細書に記載される歪み改変的な置換的なドーパント（ゲルマニウムなど）を含む電気的にドープされた単結晶シリコン膜の厚さは、好ましくは臨界膜厚未満である。臨界膜厚は、歪んだ膜が特定の一組の条件下で緩和する厚さであるということを当業者は理解する。置換的なドーパントの濃度が増加するにつれて、この臨界厚さは一般に減少する。その膜についての臨界厚さ未満の厚さを有する膜は、例えば緩和を引き起こすのに十分な熱に曝露されることにより、十分にかき乱されない限り、または十分にかき乱されるまで、歪んだまま留まる傾向があるであろう。歪み改変的な置換的なドーパント（炭素またはゲルマニウムなど）を含む緩和されたＳｉ含有膜は、隣接する層、例えば、そのＳｉ含有膜にわたって堆積されたヘテロエピタキシャルな膜に対して歪みをもたらすために使用されてもよい。]
[0059] 好ましいＳｉ含有膜は、その膜の表面にわたって高度に均一な厚さをも有する。本願明細書に記載されるＢＣｌ３とともにシリコン供給源を使用して堆積が行われる場合、得られたＳｉ含有膜についての厚さ不均一性％は、好ましくは約２％以下である。その膜の平均厚さに依存して、厚さ不均一性％についてのさらなる値が、以下の表１に示されるように、好ましい場合がある。表１に示される厚さ不均一性％についての各値は、語「約」が前にあるかのごとくに理解されたい。]
[0060] ]
[0061] 一般に、特定の一組のプロセス条件の下で堆積された膜についての膜厚均一性の測定は、その膜を約２００ｍｍ〜約３００ｍｍの範囲の直径を有する均一なまたは混合基体の上に堆積することによって行うことができる。膜厚均一性は、無作為に選択された直径に沿って多点厚さ測定を行い（そのウェーハ周囲にある３ｍｍ除外区域（ｅｘｃｌｕｓｉｏｎ ｚｏｎｅ）の内では測定は行われない）、種々の厚さ測定値を平均することにより平均の厚さを決定し、そして二乗平均（ｒｍｓ）変動量を決定することにより、決定される。膜厚を測定するための好ましい機器は、カリフォルニア州、フレモントのサーマウェーブ（Ｔｈｅｒｍａｗａｖｅ）から市販されているＯＰＴＩＰＲＯＢＥ（商標）を利用し、そして好ましい測定方法は、そのような機器を使用して、無作為に選択されたウェーハ直径に沿って４９点で膜厚を測定することを含む。実際に、厚さ変動量は、典型的にはこのような測定後にその機器から直接得られ、従って手動で算出する必要はない。比較を可能にするために、これらの結果は、不均一性％として表すことができ、ｒｍｓ厚さ変動量を平均の厚さで割って、その結果を百分率として表すために１００倍することにより算出できる。このような測定がアクセスできない表面を有する膜、例えば、上に１以上のさらなる層が付与されている膜、または集積回路内に含まれる膜、の厚さ均一性を測定する場合は、その膜は横断面で切られ、電子顕微鏡観察によって調べられる。その膜厚は横断面で切られた膜の最も薄い部分および最も厚い部分で測定され、これらの２点間の厚さの測定値の幅（例えば、６Å）が次にその２つの測定値の和で除算される。この不均一性は、本願明細書において百分率として表される。]
[0062] 図２５〜図２６は、パターン形成されたウェーハ上にＢ２Ｈ６およびＢＣｌ３を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂ膜の均一性および厚さを示す。図２５Ａは、未変性の酸化物をそのシリコン表面から除去するＨＣｌ前洗浄工程の後の混合基体の初期のトポグラフィを示す。図２５Ｂ〜図２５Ｃは、８０ｎｍ膜のターゲット厚さ、９５ｓｃｃｍのＨＣｌおよび１０２０ａｔ／ｃｍ３のホウ素を有するＳｉＧｅ：Ｂ（２０％ Ｇｅ）膜の堆積後の混合基体のトポグラフィを示す。図２５ＢのＳｉＧｅ：Ｂ膜は、０．２ｓｃｃｍの純粋なＢ２Ｈ６および５０ｓｌｍのＨ２を用いて堆積され、図２５ＣのＳｉＧｅ：Ｂ膜は、２．２ｓｃｃｍのＢＣｌ３および１ｓｌｍのＨ２を用いて堆積された。示されるように、図２５Ｂは、Ｂ２Ｈ６を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂについての１２５．３ｎｍの平均厚さを示す。図２５Ｃは、ＢＣｌ３を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂについての１０５．８ｎｍの平均厚さを示す。不均一性の尺度は、図２５Ｂ〜図２５Ｃの左の凡例に与えられるＨｉ／Ｌｏ変化量によって与えられ、これはＢ２Ｈ６プロセスについて１．５６％、およびＢＣｌ３プロセスについて６％と測定された。Ｂ２Ｈ６で堆積された膜は、より低い不均一性の測定値を有していたが、ＢＣｌ３で堆積された膜は、表１の第１の縦列に示されるような好ましい範囲に入るのに十分に低い不均一性測定値を有していた。これらの図は、Ｂ２Ｈ６およびＢＣｌ３プロセスについての膜均一性における定性的な差をも図示する。図２５Ｂに示されるように、Ｂ２Ｈ６を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂ膜は、ウェーハの周縁でより厚く成長したように見える。対照的に、ＢＣｌ３を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂ膜は、図２５Ｃに示されるように、中心でより厚く成長したように見える。] 図２５Ａ 図２５Ｂ 図２５Ｃ
[0063] 図２６Ａ〜図２６Ｃは、上記のＢ２Ｈ６およびＢＣｌ３プロセスによって形成されたパターン形成されたウェーハの誇張された３Ｄトポグラフィを示す。図２６Ａは、ＨＣｌ前洗浄工程後のパターン形成されたウェーハの初期のトポグラフィを示す。図２６Ｂおよび図２６Ｃは、それぞれＢ２Ｈ６およびＢＣｌ３によって形成されたＳｉＧｅ：Ｂ膜を有するウェーハのトポグラフィを示す。図２６ＢのＳｉＧｅ：Ｂ膜は、０．２ｓｃｃｍの純粋なＢ２Ｈ６および５０ｓｌｍのＨ２を用いて堆積され、図２６ＣのＳｉＧｅ：Ｂ膜は、２．９ｓｃｃｍのＢＣｌ３の増加した流量および１ｓｌｍのＨ２を用いて堆積された。示されるように、図２６Ｂは、Ｂ２Ｈ６を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂについて１３３．２ｎｍの平均厚さを示す。図２６Ｃは、ＢＣｌ３を用いて堆積されたＳｉＧｅ：Ｂについて８４．６ｎｍの平均厚さを示す。不均一性は、Ｂ２Ｈ６プロセスについては３．７４％、およびＢＣｌ３プロセスについては８．３％と測定された。ＢＣｌ３で堆積された膜についての値は、表１の左の縦列に示されたとおりの不均一性の好ましい範囲の中にも入り、そしてさらにＢＣｌ３がドーパント前駆体としてＢ２Ｈ６の適切な代替物であるということを示す。] 図２６Ａ 図２６Ｂ 図２６Ｃ
[0064] 上記の結果は、ＢＣｌ３は、同等なＳｉＧｅ：Ｂ堆積速度、ドーパントの置換的な組み込み、膜抵抗率および均一性を備えた高度にドープされたＳｉＧｅ：Ｂ層を成し遂げるための適切なＣＶＤ前駆体であるということを示す。前駆体としてのＢＣｌ３は、従来のＢ２Ｈ６前駆体がもたらすのと少なくとも同じ選択的なＳｉＧｅ：Ｂの成長をもたらすということは、パターン形成されたウェーハについての上記の試験から明らかである。しかし加えて、ＢＣｌ３は、誘電体表面上に著しく少ない核を生成し、より少ないＨＣｌ（これは、不純物を加えて結晶の品質を低下させる傾向がある）しか必要とせず、従ってＳｉＧｅ：Ｂ膜の選択的な成長にとってはＢ２Ｈ６よりも有効な前駆体である。加えて、これらの結果は、発生して過剰のホウ素の組み込みまたは表面被毒をもたらす可能性がある、パターン形成されたウェーハの中のホウ素濃度の装填効果は、ＨＣｌ量を増加させることにより調節できるということを示す。とはいうものの、これらの結果は、ＢＣｌ３プロセスは、等価な結果のためにはＢ２Ｈ６プロセスよりも少ない全体的な付加的なエッチング剤を用いることができ、従ってより優れた選択的な堆積を提供できるということを示唆する。特に、これらの結果は、１０１９〜１０２０ａｔ／ｃｍ３のホウ素濃度に対して、および９５ｓｃｃｍのＨＣｌを用いた場合、ＢＣｌ３プロセスについては、Ｂ２Ｈ６プロセスと比べて選択性が高められて装填効果が最小化されるということを示す。従って、本願明細書に記載されるプロセスは、様々な基体上にＳｉ含有膜を堆積するために有用であるが、混合表面形態を有する混合基体にわたってＳｉ含有膜を堆積するために特に有用である。]
[0065] 図２７は、図示された実施形態におけるシリコンウェーハを含む混合基体またはパターン形成された基体１０を示す。上記のとおり、混合基体１０は、ウェーハまたはＳＯＩ基体にわたって形成されたエピタキシャル層を含むことができる。フィールド分離領域１２は、従来の浅溝型素子分離（ｓｈａｌｌｏｗ ｔｒｅｎｃｈ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ、ＳＴＩ）技術によって形成されており、ＳＴＩ素子の間の窓に単結晶有効面積１４が画定された。あるいは、いずれかの適切な方法を使用して、フィールド絶縁体を画定することができる（シリコン局所酸化法（ＬＯＣＯＳ）および多くのＬＯＣＯＳまたはＳＴＩについての変法を含む）。いくつかの有効面積は典型的には基体１０にわたってＳＴＩによって同時に画定されること、およびＳＴＩはトランジスタ有効面積１４を互いに分離するウェブ（ｗｅｂ）を形成することが多いということは理解されるであろう。基体は、好ましくは、チャネル形成に適したレベルにバックグラウンドドープされる。] 図２７
[0066] 図２８は、有効面積１４にわたるゲート電極１６の形成後の混合基体またはパターン形成された基体１０を図示する。絶縁性スペーサおよびキャップ層によって囲まれ、かつゲート誘電体層１８によって下に存在する基体１０から分離された従来からのシリコン電極として図示されているが、このトランジスタゲートスタックは様々な構成のいずれでも有することができるということは理解されるであろう。いくつかのプロセスフローでは、例えば、スペーサを省くことができる。図示された実施形態では、ゲート電極１６の配置によって、有効面積１４内のトランジスタゲート電極１６のいずれかの側にソースおよびドレイン領域２０が画定される。ゲート電極１６はまた、ゲート電極１６の下でかつソースおよびドレイン領域２０間にチャネル領域２２を画定する。] 図２８
[0067] 図２９は、ソースおよびドレイン領域２０から露出されたシリコンを選択的に除去するエッチング工程の結果を示す。他の凹部形状が適用できるが、垂直の側壁の画定ならびに露出された酸化物および窒化物材料への最少の損傷を確実にするために反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）を用いることができる。好ましくは、凹部の深さは、その凹部の中に堆積されるべき層の臨界厚さ未満であるが、臨界厚さを超える堆積によってそのチャネル上の歪みを得ることもできる。露出されたシリコンは実質的に有効面積１４のソースおよびドレイン（Ｓ／Ｄ）領域２０であるので、このエッチングはソース／ドレイン凹部と呼ばれる。いくつかの配置において、このソース／ドレイン領域にわたって薄い誘電体を清浄にするという第１の工程が用いられてもよいということは理解されるであろう。] 図２９
[0068] 図３０は、凹型のＳ／Ｄ領域２０を選択的な堆積プロセスを用いて再充填した結果を示す。特に、この露出された半導体表面は、例えばＨＦ蒸気またはＨＦへの最後の浸漬（ｌａｓｔ ｄｉｐ）を用いて清浄にされ、その表面にわたるエピタキシーのために汚れていない表面を残す。図示された実施形態では、この選択的な堆積プロセスは、化学気相成長条件下で混合基体１０の表面に供給ガスを導入する工程を含む。ジクロロシラン（ＤＣＳ）などのシリコン前駆体、およびＢＣｌ３は相互混合されて供給ガスを形成する．図２７〜図３１の実施形態については、ＧｅをドープしたＳｉ含有膜を堆積してチャネル領域２０上に歪みを作り出すために、ゲルマニウム供給源も、当該供給ガスの中に含まれる。図示された実施形態では、ＢＣｌ３もドーパント前駆体としての役割を果たし、ＨＣｌは選択性を支援するためのエッチング種のさらなる供給源としての役割を果たす。Ｓｉ含有エピタキシャル層３０はＳ／Ｄ領域２０で選択的に成長する。層３０は、Ｓ／Ｄ領域２０を充填してチャネル領域２２上に歪みをもたらす、ドープされたヘテロエピタキシャルな膜である。図示された実施形態では、ヘテロエピタキシャルな膜３０は、チャネル領域２２の表面とおよそ同一平面にある。図示されるように、この選択的な堆積は、非晶性の領域にわたる、例えばフィールド分離領域１２（これは一般に酸化シリコンの形態にある）、ならびにゲート電極１６（これは、典型的には酸化シリコンまたは窒化シリコンである）上のスペーサおよび／またはキャップ層を含む絶縁体にわたる堆積を最少にするかまたは回避する。] 図２７ 図２８ 図２９ 図３０ 図３１
[0069] 図３１は、伸長されたヘテロエピタキシャルな膜３２を用いて高められたＳ／Ｄ領域２０を形成するための、選択的な堆積の任意の伸長を図示する。チャネル領域２２の表面の下の伸長された膜３２の一部分は、チャネル領域２２に対して横方向の応力をもたらすため、その基体の表面の上の部分は、本来のシリコン格子定数からの等しいまたは何らかの格子のずれを含む必要はない。従って、チャネル領域２２の表面の上の選択的な堆積の部分については、いずれかのゲルマニウム供給源ガスは徐々に減少されてもよいし、停止されてもよく、そしてＢＣｌ３、ＤＣＳおよびＨＣｌ流量は継続される。ＢＣｌ３も、任意に中断されてよい。] 図３１
[0070] 図３１の高められたＳ／Ｄ構造３２は、その基体の表面１０の上にさらなるシリコン材料を提供する。当該技術分野で公知のように、その後の加工によって、絶縁層が堆積され、その絶縁膜を介してソースおよびドレイン領域２０へと接点が作製される。このさらなるシリコン材料は、抵抗接点を形成することにより接触抵抗を減少させる自殺接点（ｓｕｉｃｉｄｅ ｃｏｎｔａｃｔ）の形成を容易にする。従って、ニッケル、コバルトまたは他の金属がコンタクトホールの中へと堆積されて、その金属が、下に存在するソース／ドレイン領域のためのシャロージャンクションの電気特性をかき乱すことなく、過剰のシリコンを消費することが許容される。] 図３１
[0071] 図３２は、図２８の構造が、さらなるエッチング剤としてのＨＣｌとともにＢＣｌ３およびシリコン供給源を使用するが、しかし介在するＳ／Ｄ凹部形成工程がない選択的な堆積に供される別の実施形態を示す。この場合、この選択的な堆積は、ソースおよびドレイン領域を上昇させるためだけの役割を果たし、シャロージャンクションを破壊することなく接触ケイ化（ｃｏｎｔａｃｔ ｓｉｌｉｃｉｄａｔｉｏｎ）による消費を許容するための過剰のホウ素をドープしたシリコン３４を提供する。この堆積は、シリコン合金、例えば、ＳｉＧｅを堆積するための他の不純物前駆体を任意に含むことができる。しかしながら、全体として過剰のシリコン構造３４が接触ケイ化によって消費されうるのであれば、このような不純物は不必要である。] 図２８ 図３２
[0072] 当該ＢＣｌ３／シリコン供給源プロセスの選択的な性質は、フィールド領域の上から過剰の堆積を除去するための、その後のパターン形成およびエッチング工程の必要性をなくす。不完全な選択性であっても、有利なことに、高価なマスク工程を必要とするのではなく、望ましくない堆積を絶縁性表面にわたって除去するための時限の湿式エッチングの使用を許容することができる。さらに、より優れた膜の品質が比較的高い堆積速度で得られ、スループットを改善する。例えば、例えばヘテロバイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）のベース構造を形成するために、シリコン供給源（トリシラン、メチルシランなど）、ＢＣｌ３、および任意に塩素を使用して、ホウ素をドープしたＳｉＧｅ：Ｃを選択的に堆積するために特定のプロセスの実施形態が使用されてもよい。図２７〜図３１の例は、チャネルの電気的キャリア移動度を改善するための凹型のソース／ドレイン領域および歪んだエピタキシャル層を伴う。しかしながら、選択的な、エピタキシャルな、Ｓｉ含有堆積が望ましい多くの他の応用例は、当業者なら分かるであろう。] 図２７ 図２８ 図２９ 図３０ 図３１
[0073] 図３３Ａは、キャリアガスの供給源、ＢＣｌ３の供給源、任意のゲルマニウム供給源、シリコン供給源（この場合、ジクロロシラン）およびさらなるエッチング剤供給源を用いる好ましい反応器システム１００を図示する。示されるように、純化装置１０２がキャリア供給源１０４の下流に配置されている。キャリアガスの流れのいくらかはバブラー１０６へと分岐され、このバブラー１０６からこのキャリアガスは気化されたジクロロシラン１０８を運ぶ。あるいは、このジクロロシランは単に加熱されて、その液体の上の空間の中のジクロロシランの蒸気圧が高められてもよく、このキャリアガスは、それがその空間を通過するときに、ジクロロシランを受け取る。図示された構成では、液体反応物質供給源容器１０６の下流には、その蒸気を通る音速を測定することにより、流れるガスの反応物質濃度を測定する分析器１１０がある。その測定に基づき、ソフトウェア制御された下流の質量流量コントローラ「ＭＦＣ」１１２に対する設定値は、分析器１１０によって変更される。このような分析器は市販されている。] 図３３Ａ
[0074] このＭＦＣ１１２を通る流れは、主キャリアガスＭＦＣ １１４を通る主キャリアガスおよび気体パネルの他の反応物質と、堆積チャンバー１２２のための注入マニホルド１２０の上流で合流する。エッチング剤ガス１３０（ＨＣｌまたはＣｌ２など）の供給源も提供される。ゲルマニウム供給源１３２およびＢＣｌ３供給源１３４も提供される。ある１つの実施形態によれば、ＢＣｌ３供給源１３４は、液体ＢＣｌ３を加熱してＢＣｌ３蒸気を形成することができるか、または撹拌もしくはバブリングによって液体ＢＣｌ３をかき乱してその液体の上の空間の中のＢＣｌ３の蒸気圧を上昇させることができる気化器の中に提供される。]
[0075] 図示されるように、反応器システム１００は、システム１００の種々の制御可能な構成要素に電気的に接続された中央コントローラ１５０も含む。このコントローラは、反応チャンバー１２２内に収容された基体の上で本願明細書に記載される堆積プロセスを実行するために、ガスの流れ、温度、圧力などを提供するようにプログラムされている。当業者なら分かるとおり、コントローラ１５０は、典型的にはメモリおよびマイクロプロセッサを含み、そしてソフトウェアによってプログラムされていてもよいし、配線で接続されていてもよいし、またはこれら２つの組み合わせであってもよく、そしてこのコントローラの機能性は、異なる物理的位置に置かれたプロセッサの間で分散されてもよい。従って、コントローラ１５０は、システム１００にわたって分散された複数のコントローラを表すこともできる。]
[0076] 図３３Ｂは、ゲルマン供給源１３２またはＢＣｌ３供給源１３４などのドーパント供給源を備えていてもよい、ある１つの実施形態に係るドーパント希釈システムを示す。図示された実施形態では、純粋な未希釈の形態のドーパント供給源は制御された圧力供給源１４２を通り、次いで「タンク」質量流量コントローラ１４４に到る。Ｈ２の流れが、このドーパントの流れに対して、制御された圧力供給源１４０から「タンク」質量流量コントローラ１４４へと加えられる。次いでこの合わされたガス流は、２つのガス流を混合して純粋な未希釈のドーパントを希釈するガス混合装置１４６を通る。次いでこの合わされたガス流は、バルブ１５０を通って反応器の本流へまたは排出口１５４へと向けられる「注入」質量流量コントローラ１４８を通ってもよい。または、この合わされたガス流は、直接排出口１５４につながる「希釈」質量流量コントローラ１５２を通ってもよい。] 図３３Ｂ
[0077] 従って、ＢＣｌ３およびシリコン供給源の組み合わせは、シリコン含有物質、特にエピタキシャル層の高められた選択的な堆積をもたらす。ゲルマニウム供給源１３２もまた、示されるように、任意に提供され、ＳｉＧｅ膜のその場での（ｉｎ ｓｉｔｕ）ドーピングを可能にしうる。図示された実施形態では、本願明細書に上で開示されるとおり、高い置換的なホウ素の含量が達成できる。]
[0078] 当該方法およびシステムの好ましい実施形態が以下の実施例で示される。この実施例は例示のためだけのものであり、本開示を限定することは意図されていない。]
[0079] （実施例１）
８インチ（約２０ｃｍ）のパター形成されていない、露出したＳｉ＜１００＞ウェーハ基体を、Ｅｐｓｉｌｏｎ Ｅ２５００（商標）反応器システムへと装填した。この基体を反応チャンバーの中へと導入し、３０ｓｌｍの水素流量を用いて７９５℃および１０ Ｔｏｒｒ（約１．３ｋＰａ）に２分間加熱し、そしてこの基体を２０分間安定させた。次いで、基体の温度が７５０℃まで低下したときに、この水素流量を２０ｓｌｍまで低下させた。次いでこの基体を１分間安定化させ、このあと、１３０ｓｃｃｍの流量のジクロロシランおよび２．９ｓｃｃｍのＧｅＨ４（Ｈ２中１０％）を導入した。２．２ｓｃｃｍの流量のＢＣｌ３（１ｓｌｍのＨ２を伴う）を提供し、約１０ Ｔｏｒｒ（約１．３ｋＰａ）の堆積圧力で堆積を行った。約１０６ｎｍ（ＸＲＤ）の厚さを有する連続的な、均一なホウ素をドープしたＳｉＧｅ膜を、この単結晶基体にわたって２分３０秒間堆積した。次いでこの基体を反応器から取り出し、ロードロックに戻した。このシリコンウェーハ上に堆積したホウ素をドープしたＳｉＧｅ膜は、良好なエピタキシー品質、１．５８Ω・ｃｍ（平均）の抵抗率を有し、そして約１８原子％ Ｇｅを含有していた。]
[0080] （実施例２）
ホウ素をドープしたＳｉＧｅ膜を、単結晶領域および絶縁体（酸化物）領域を有するパターン形成された基体を使用したことを除いて、実施例１に記載したようにして堆積した。このホウ素をドープしたＳｉＧｅ膜は、絶縁体領域上での測定できる堆積なく、その単結晶領域にわたって選択的に生成した。堆積されたＳｉＧｅも、約１０６ｎｍの厚さを有していた。]
実施例

[0081] 上で示され説明された実施形態は、特定の好ましい実施形態の例としてのみ提供される。添付の特許請求の範囲によってのみ限定される本開示の趣旨および範囲からの逸脱なしに、当業者によって、本願明細書において提示された実施形態に対して種々の変更および改変が行われうる。]

权利要求:

請求項1
化学気相成長により単結晶シリコン膜を選択的に堆積するための方法であって、反応チャンバーの中に基体を準備する工程であって、前記基体は第１の表面形態を有する第１の表面および前記第１の表面形態とは異なる第２の表面形態を有する第２の表面を含む、工程と、シリコン前駆体をＢＣｌ３と相互混合して、これにより供給ガスを形成する工程と、前記反応チャンバーの中で前記基体を前記供給ガスに曝露する工程と、前記曝露する工程により、前記第２の表面上に堆積することなく、前記基体の前記第１の表面の上へとＳｉ含有層を選択的に堆積する工程とを含む方法。
請求項2
シリコン供給源が、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、モノクロロジシラン、ジクロロジシラン、トリクロロシラン、トリクロロジシラン、ネオペンタシラン、またはこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
請求項3
シリコン供給源がジクロロシランである、請求項１に記載の方法。
請求項4
前記シリコン前駆体およびＢＣｌ３を、ハロゲン含有エッチング剤と相互混合して、前記供給ガスを形成する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
請求項5
前記ハロゲン含有エッチング剤がＨＣｌを含み、前記シリコン前駆体およびＢＣｌ３を前記エッチング剤ガスと相互混合する工程が、単一ウェーハＣＶＤチャンバーについて約７５ｓｃｃｍ〜約１１５ｓｃｃｍのＨＣｌを流すことを含む、請求項４に記載の方法。
請求項6
前記シリコン前駆体およびＢＣｌ３をゲルマニウム供給源と相互混合して、前記供給ガスを形成する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
請求項7
前記ゲルマニウム供給源がゲルマンであり、前記シリコン前駆体およびＢＣｌ３を前記ゲルマニウム供給源と相互混合する工程が、単一ウェーハＣＶＤチャンバーについて、約２ｓｃｃｍ〜約６．６ｓｃｃｍの、１０％Ｈ２中で希釈されたゲルマンを流すことを含む、請求項６に記載の方法。
請求項8
前記シリコン前駆体およびＢＣｌ３を相互混合する工程が、単一ウェーハＣＶＤチャンバーについて、約１０ｓｃｃｍ〜約１００ｓｃｃｍの純粋なＢＣｌ３を流すことを含む、請求項１に記載の方法。
請求項9
前記Ｓｉ含有層がその場でドープされたシリコン膜を含む、請求項１に記載の方法。
請求項10
前記Ｓｉ含有層が少なくとも約７×１０１９原子ｃｍ−３の堆積時のホウ素を含む、請求項１に記載の方法。
請求項11
前記Ｓｉ含有層が約１．６ｍΩ・ｃｍ以下の抵抗率を有する、請求項１に記載の方法。
請求項12
前記Ｓｉ含有層が約１．１ｍΩ・ｃｍ以下の抵抗率を有する、請求項１に記載の方法。
請求項13
前記第１の表面形態が単結晶性であり、前記第２の表面形態が非晶性、多結晶性または非晶性および結晶性物質の混合物である、請求項１に記載の方法。
請求項14
前記第１の表面が半導体物質を含み、前記第２の表面が誘電体を含む、請求項１に記載の方法。
請求項15
前記第１の表面が、半製品のトランジスタのソースおよびドレイン領域を含む、請求項１４に記載の方法。
請求項16
前記第１の表面が、前記半製品のトランジスタのチャネル表面よりも凹型である、請求項１５に記載の方法。
請求項17
前記Ｓｉ含有層が高められたソース／ドレイン構造を画定する、請求項１５に記載の方法。
請求項18
前記Ｓｉ含有層が前記チャネル領域の中に圧縮歪みを導入する、請求項１７に記載の方法。
請求項19
前記Ｓｉ含有層がヘテロエピタキシャルな膜を含む、請求項１に記載の方法。
請求項20
水素キャリアガスを相互混合して、前記供給ガスを形成する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
請求項21
非水素の不活性キャリアガスを相互混合して、前記供給ガスを形成する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
請求項22
集積回路を形成する方法であって、露出された半導体表面および絶縁領域を含む基体を準備する工程と、前記基体をシリコン前駆体、ＢＣｌ３およびエッチング剤蒸気に曝露して、これにより前記露出された半導体表面上にＳｉ含有エピタキシャル膜を選択的に堆積する工程とを含む、方法。
請求項23
前記Ｓｉ含有膜がＳｉ１−ｘＧｅｘ膜（式中、０＜ｘ≦１）を含むように、前記基体にゲルマニウム供給源を提供する工程をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
請求項24
前記Ｓｉ含有膜が約１５％〜約２５％Ｇｅを含む、請求項２２に記載の方法。
請求項25
曝露する工程が、前記絶縁領域にわたる堆積を約５０：１よりも大きい比で回避しつつ、前記半導体表面にわたって前記Ｓｉ含有膜を選択的に堆積する、請求項２２に記載の方法。
請求項26
曝露する工程が、前記絶縁領域にわたる堆積を回避しつつ、前記Ｓｉ含有膜を前記半導体表面にわたって１００％選択性で選択的に堆積する、請求項２２に記載の方法。
請求項27
前記エッチング剤蒸気がＨＣｌを含む、請求項２２に記載の方法。
請求項28
選択的なエピタキシャル堆積用に構成された装置であって、基体を支持するように構成された反応チャンバーと、前記反応チャンバーと連通している半導体前駆体の供給源と、前記反応チャンバーと連通しているエッチング剤蒸気の供給源と、前記反応チャンバーと連通しているＢＣｌ３の供給源と、パターン形成されたウェーハの単結晶領域の上にエピタキシャル半導体膜を前記反応チャンバーの中で選択的に堆積するために、半導体前駆体、エッチング剤蒸気およびＢＣｌ３を、前記供給源から前記反応チャンバーへと同時に送達するように構成されたコントローラと、を備える、装置。