[发明专利]在半导体衬底上的稀土金属表面活化等离子体掺杂

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，更具体而言涉及一种在半导体衬底上的稀土金属表面活化等离子体掺杂。

背景技术

在集成电路(IC)制造中，诸如晶体管之类的半导体器件在硅衬底上制造，然后被连接在一起以执行期望的电路功能。该连接工艺通常被称为“金属化”，并且可以使用多个光刻图案化、蚀刻和沉积步骤来执行。

为了形成连接，金属化层包括用作将半导体器件互连的电通路的通孔和互连结构。在金属化层中，互连结构和通孔与衬底形成接触以形成金属-半导体触点(contact)。然而，直接的金属到半导体触点可以是高电阻的。随着器件尺寸越来越小，这种电阻是非常不期望的。

发明内容

本文提供了处理衬底的方法。一个方面涉及通过将稀土金属源引入到处理室中来处理容纳在等离子体室中的衬底的方法；在所述衬底上的半导体材料之上沉积保形的含稀土金属的膜；以及在小于500℃的温度下使所述衬底退火，以在所述衬底的表面上形成稀土金属掺杂的半导体材料。

在各种实施方式中，稀土金属源包括通过点燃含稀土金属的前体而产生的等离子体。保形的含稀土金属的膜可以沉积为介于约2nm和约5nm之间的厚度。可以在不施加偏压的情况下沉积保形的含稀土金属的膜。含稀土金属的膜可以沉积在晶体管的源极区域或漏极区域之上。在一些实施方式中，晶体管是鳍式场效应晶体管(FinFET)。

可以使用快速热退火对衬底进行退火。在一些实施方式中，对衬底进行图案化。衬底可以包括具有小于约10nm的特征开口的特征。在一些实施方式中，特征具有大于约1.5：1的深宽比。

在各种实施方式中，稀土金属源包括钇。

稀土金属源可以是液体。在一些实施方式中，稀土金属源具有在约60℃和约300℃之间的沸点。

稀土金属源可以是固体。在一些实施方式中，稀土金属源是三(丁基环戊二烯基)钇(III)、三(环戊二烯基)钇(III)、三[N，N-双(三甲基甲硅烷基)酰胺]钇、氟化钇(III)、碘化钇(III)和氯化钇(III)中的一种。在某些实施方式中，稀土金属源可以是三(丁基环戊二烯基)钇(III)。

半导体材料可以是硅、硅锗、锗和碳化硅中的任一种。在一些实施方式中，掺杂的半导体材料不是硅化物。

在不同实施方式中，方法还包括：在将稀土金属源引入到处理室之前且在沉积所述保形的含稀土金属膜之前，通过将所述衬底暴露于氢氟酸来预清洗所述衬底。

另一方面涉及一种用于处理包含半导体材料的半导体衬底的装置，所述装置包括：一个或多个处理室，由此至少一个处理室包括用于加热半导体衬底的加热基座；进入所述处理室和相关联的流控制硬件的一个或多个气体入口；以及控制器，其具有至少一个处理器和存储器，由此所述至少一个处理器和所述存储器彼此通信地连接，所述至少一个处理器至少可操作地与所述流控制硬件连接，并且所述存储器存储计算机可执行指令，用于控制所述至少一个处理器以至少通过以下步骤控制所述流控制硬件：将稀土金属源引入所述处理室以在所述衬底上的所述半导体材料之上沉积保形的含稀土金属的膜；以及在小于500℃的温度下加热所述衬底，以在所述衬底的表面上形成稀土金属掺杂的半导体材料。

该装置还可以包括等离子体发生器，其中稀土金属源包括通过点燃含稀土金属的前体而产生的等离子体。该装置还可以包括用于清洗半导体衬底的环境封闭的室。在一些实施方式中，该装置还包括能够在环境封闭的室和一个或多个处理室之间移动半导体衬底而不会空气断路的机器手。在一些实施方式中，该装置还可以包括用于蒸发固体源的固体源蒸发器。

下面参考附图进一步描述这些和其他方面。

本发明的一些方面具体可描述如下：

1.一种处理容纳在等离子体室中的衬底的方法，所述方法包括：

将稀土金属源引入所述处理室；

在所述衬底上的半导体材料之上沉积保形的含稀土金属的膜；和

在小于500℃的温度下对所述衬底退火，以在所述衬底的表面上形成稀土金属掺杂的非硅化物半导体材料。

2.根据条款1所述的方法，其中所述稀土金属源包括通过点燃含稀土金属的前体而产生的等离子体。

3.根据条款1所述的方法，其中所述保形的含稀土金属的膜被沉积为介于约2nm和约5nm之间的厚度。

4.根据条款1所述的方法，其中所述衬底被图案化。

5.根据条款1所述的方法，其中所述衬底包括具有小于约10nm的特征开口的特征。