[发明专利]等离子体辅助的锗掺杂

说明书

本发明涉及等离子体辅助的锗掺杂。一种在衬底的锗(Ge)层中形成结的方法包括将所述衬底布置在处理室中。所述方法包括使用包含氢气物质的预处理等离子体气体混合物，对所述处理室中的所述衬底执行等离子体预处理持续预定的时间段。所述方法包括向包含磷(P)气体物质和锑(Sb)气体物质的所述处理室供应掺杂等离子体气体混合物。所述方法包括所述处理室中激励等离子体持续预定的掺杂时间段。所述方法包括在预定的退火时间段期间将所述衬底退火以在所述锗(Ge)层中形成所述结。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年2月15日提交的美国临时申请No.62/459,358的权益。以上引用的申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及衬底处理系统，并且更具体地涉及用于等离子体辅助的锗掺杂的系统和方法。

背景技术

这里提供的背景描述是为了一般地呈现本公开的背景的目的。在该背景技术部分和在申请时可能无资格另外作为现有技术的描述的方面中描述的程度上的目前提名的发明人的工作既未清楚地，也未隐含地被承认作为针对本公开的现有技术。

在处理诸如半导体晶片之类的衬底期间，可以使用离子注入来形成结。在离子注入期间，期望的掺杂剂物质的离子被加速进入衬底中。例如，包括暴露的锗(Ge)层的衬底可以使用离子注入工艺或I²P掺杂磷(P)物质。锑(Sb)物质也可以使用I²P共掺杂磷(P)物质以增加Ge中的P水平。然而，由于在注入工艺中使用高能量，因此使用I²P形成深度小于10纳米(nm)的超浅结(USJ)是困难的。此外，掺杂步骤之后通常是在高温下退火，这导致进一步扩散到Ge中。换句话说，注入的离子扩散超过所需的USJ深度。

发明内容

一种在衬底的锗(Ge)层中形成结的方法包括：将所述衬底布置在处理室中；向包含磷(P)气体物质和锑(Sb)气体物质的所述处理室供应掺杂等离子体气体混合物；在所述处理室中激励等离子体持续预定的掺杂时间段；以及在预定的退火时间段期间将所述衬底退火以在所述锗(Ge)层中形成所述结。

在其他特征中，所述方法包括：使用包含氢气物质的预处理等离子体气体混合物，对所述处理室中的所述衬底执行等离子体预处理持续预定的时间段。

在其他特征中，所述氢气物质包括分子氢(H₂)气。所述预处理等离子体气体混合物包含从由氩(Ar)气、氦(He)气和氙(Xe)气组成的组中选择的另一种气体。所述方法包括在所述预定的预处理时间段和所述预定的掺杂时间段中的至少一个期间，将所述处理室中的压强控制在3mTorr到10Torr的范围内。

在其他特征中，所述方法包括：在所述预定的预处理时间段和所述预定的掺杂时间段中的至少一个期间，供应在从50W至3000W的范围内的RF功率，并且RF偏置功率在从0W至200W的范围内供应。所述预定的预处理时间段和所述预定的掺杂时间段中的至少一个处于从1秒至120秒的范围内。

在其他特征中，所述方法包括：在所述预定的预处理时间段和所述预定的掺杂时间段中的至少一个期间，将处理温度控制在从20℃至400℃的范围内。所述锑(Sb)气体物质选自由氯化锑(SbCl₅)气体和锑化氢(SbH₃)气体组成的组。所述磷(P)气体物质包括磷化氢(PH₃)气体。所述方法包括在所述预定的退火时间段期间将所述处理室中的压强控制在从100mTorr到10Torr的范围内。所述退火包括使用闪光灯和激光中的至少一种进行的闪光退火(flash annealing)。