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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-06-28
(54)【発明の名称】ＳＩＧＥ／ＳＩ超格子の形成の方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/205 20060101AFI20240621BHJP
C23C 16/42 20060101ALI20240621BHJP
C23C 16/24 20060101ALI20240621BHJP
【ＦＩ】
H01L21/205
C23C16/42
C23C16/24
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023563941
(86)(22)【出願日】2022-07-21
(85)【翻訳文提出日】2023-12-13
(86)【国際出願番号】 US2022037842
(87)【国際公開番号】W WO2023004023
(87)【国際公開日】2023-01-26
(31)【優先権主張番号】63/225,268
(32)【優先日】2021-07-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】390040660
【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】トリー， ジョン
(72)【発明者】
【氏名】カーシュネイター， トーマス
(72)【発明者】
【氏名】マーゲティス， ジョー
(72)【発明者】
【氏名】リウ， パトリシア エム．
(72)【発明者】
【氏名】シュ， ズオミン
(72)【発明者】
【氏名】チャン， フローラ フォン－ソン
【テーマコード（参考）】
4K030
5F045
【Ｆターム（参考）】
4K030AA03
4K030AA05
4K030AA06
4K030BA08
4K030BA29
4K030BA48
4K030BB02
4K030BB12
4K030FA10
4K030HA01
4K030JA01
4K030JA06
4K030JA12
4K030LA12
5F045AA06
5F045AB01
5F045AC01
5F045AC05
5F045AC15
5F045AC16
5F045AC17
5F045AD09
5F045AD10
5F045AD11
5F045AD12
5F045AE21
5F045AE23
5F045AF02
5F045AF03
5F045AF04
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5F045AF09
5F045DA54
5F045DP04
5F045DP28
5F045EE18
5F045EF02
5F045EF08
5F045EK11
5F045EM10
5F045GB05
(57)【要約】
基板上に超格子構造体を形成するための方法および装置が、本明細書において説明される。超格子構造体は、スタックされたパターンをなして配置された、複数のシリコンゲルマニウム層と、複数のシリコン層とを含む。本明細書において説明される方法は、シリコンゲルマニウム層の各々と、近接するシリコン層との間の、約１．４ｎｍ未満の遷移幅を伴う超格子構造体を生み出す。本明細書において説明される方法は、シリコン含有ガス、ゲルマニウム含有ガス、および、ハロゲン化された核種の、１つまたは組み合わせを流すことを含む。
【選択図】図２Ａ
【選択図】図２Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
（ａ）シリコン含有ガスおよびゲルマニウム含有ガスを堆積チャンバ内へと、前記堆積チャンバの中の基板上にシリコンゲルマニウム層を形成するために導入することと、（ｂ）前記シリコンゲルマニウム層を形成した後に、前記堆積チャンバ内への前記シリコン含有ガスおよび前記ゲルマニウム含有ガスの流れを停止することと、
（ｃ）ハロゲン化された核種を前記堆積チャンバ内へと流すことと、
（ｄ）シリコン含有ガスを前記堆積チャンバ内へと、前記堆積チャンバの中の前記基板上にシリコン層を形成するために導入することと
を含む、半導体デバイスを形成する方法。
【請求項2】
（ａ）～（ｄ）を反復することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
（ａ）～（ｄ）は、２０回よりも多い回数反復される、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記ハロゲン化された核種は、ＨｘＳｉＹ（４－ｘ）、ＨｘＧｅＹ（４－ｘ）、またはＨＹの、１つまたは組み合わせを含み、ただし、ｘは、０～３の間の整数に等しく、Ｙは、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、またはヨウ素（Ｉ）のうちの１つに等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
（ｃ）は、（ｂ）と（ｄ）との間で実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
（ｃ）は、（ａ）および（ｄ）中に実行される、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記シリコンゲルマニウム層および前記シリコン層は、約１５０ｎｍ／分よりも速い成長速度において成長させられる、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記シリコンゲルマニウム層および前記シリコン層の各々の間の遷移幅は、約１．４ｎｍ未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項9】
前記シリコンゲルマニウム層は、約１２％から約３０％のゲルマニウムを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項10】
ユニットセルを形成することであって、シリコン含有ガスおよびゲルマニウム含有ガスを堆積チャンバ内へと、前記堆積チャンバの中の基板上にシリコンゲルマニウム層を形成するために導入することと、
前記シリコンゲルマニウム層を形成した後に、前記堆積チャンバ内への前記ゲルマニウム含有ガスの流れを停止することと、
ハロゲン化された核種を前記堆積チャンバ内へと流すことと、
前記シリコン含有ガスから前記堆積チャンバの中の前記基板上にシリコン層を形成することと
を含む、前記ユニットセルを形成することと、
ユニットセルのスタックを形成するために、前記ユニットセルを前記形成することを反復することと
を含む、半導体デバイスを形成する方法。
【請求項11】
前記ユニットセルを前記形成することを前記反復することは、２５個よりも多いユニットセルを形成することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記ハロゲン化された核種は、前記シリコンゲルマニウム層の前記形成中、前記シリコン層の前記形成中、および、前記シリコンゲルマニウム層の前記形成と前記シリコン層の前記形成との間のそれぞれの期間で導入される、請求項１０に記載の方法。
【請求項13】
前記シリコン層は、前記シリコンゲルマニウム層上に直接に配置される、請求項１０に記載の方法。
【請求項14】
前記ハロゲン化された核種は、前記シリコンゲルマニウム層の形成中、前記シリコン層の形成中、および、前記シリコンゲルマニウム層と前記シリコン層との前記形成の間のそれぞれの期間で、前記堆積チャンバ内へと流される、請求項１０に記載の方法。
【請求項15】
前記ハロゲン化された核種は、前記シリコンゲルマニウム層と前記シリコン層との前記形成の間に、前記堆積チャンバ内へと流される、請求項１０に記載の方法。
【請求項16】
第１のユニットセルであって、第１のシリコンゲルマニウム層と、
前記第１のシリコンゲルマニウム層上に配置された第１のシリコン層とを含んでおり、前記第１のシリコンゲルマニウム層と前記第１のシリコン層との間の遷移幅は、約１．４ｎｍ未満である、前記第１のユニットセルと、
第２のユニットセルであって、
第２のシリコンゲルマニウム層と、
前記第２のシリコンゲルマニウム層上に配置された第２のシリコン層とを含んでおり、前記第２のシリコンゲルマニウム層と前記第２のシリコン層との間の前記遷移幅は、約１．４ｎｍ未満である、前記第２のユニットセルと
を含む、超格子デバイス構造体。
【請求項17】
前記シリコンゲルマニウム層は、約１２％から約３０％のゲルマニウムを含む、請求項１６に記載の超格子デバイス構造体。
【請求項18】
前記シリコン層は、約１％未満のゲルマニウムを含む、請求項１６に記載の超格子デバイス構造体。
【請求項19】
前記第１のユニットセルおよび前記第２のユニットセルの各々は、追加的なシリコンゲルマニウム層、および、追加的なシリコン層をさらに含む、請求項１６に記載の超格子デバイス構造体。
【請求項20】
前記第１のシリコンゲルマニウム層、前記第２のシリコンゲルマニウム層、前記第１のシリコン層、および、前記第２のシリコン層は、変動する厚さを有する、請求項１６に記載の超格子デバイス構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の実施形態は、一般的には、半導体デバイス（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｄｅｖｉｃｅ）を形成するための方法に関する。より詳しくは、本出願は、シリコンおよびシリコンゲルマニウム超格子構造体を形成するためのエピタキシャル堆積方法に関する。
【背景技術】
【0002】
トランジスタデバイスの特徴サイズが、より大きい回路密度、および、より高い性能を達成するために縮小し続けるので、静電結合を改善し、パラメータキャパシタンス（ｐａｒａｓｉｔｉｃ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）およびオフ状態リークなどの負の影響を低減するために、トランジスタデバイス構造体を改善する必要性が存する。トランジスタデバイス構造体の例は、平面の構造体、フィン電界効果トランジスタ（ＦｉｎＦＥＴ）構造体、および水平ゲートオールアラウンド（ｈＧＡＡ）構造体を含む。ｈＧＡＡデバイス構造体は、スタックされた構成をなして浮かせられ、ソース／ドレイン領域により接続される、いくつかの格子整合チャネルを含む。
【0003】
３次元ダイナミックランダムアクセスメモリ（３Ｄ ＤＲＡＭ）用途のための格子構造体を形成する現在の方法は、交互のシリコン層およびシリコンゲルマニウム層の形成を含む。しかしながら、格子構造体を成長させる、以前の方法は、低い成長速度、および、スタックの各層の間の大きい遷移層を有する。層形成の反復性は、さらには、これまで困難であり、層厚さおよび品質が、構造体の全体を通して変動しやすい。
【0004】
それゆえに、小さい遷移層を伴う、および、改善された品質を伴う、迅速にシリコンおよびシリコンゲルマニウム格子構造体を形成する方法の必要性が存する。
【発明の概要】
【0005】
本明細書において説明される態様は、半導体デバイスを形成するための方法に関する。１つの実施形態において、半導体デバイスを形成する方法が説明される。方法は、（ａ）シリコン含有ガスおよびゲルマニウム含有ガスを堆積チャンバ内へと、堆積チャンバの中の基板上にシリコンゲルマニウム層を形成するために導入することと、（ｂ）シリコンゲルマニウム層を形成した後に、堆積チャンバ内へのシリコン含有ガスおよびゲルマニウム含有ガスの流れを停止することと、（ｃ）ハロゲン化された核種を堆積チャンバ内へと流すことと、（ｄ）シリコン含有ガスを堆積チャンバ内へと、堆積チャンバの中の基板上にシリコン層を形成するために導入することとを含む。
【0006】
別の実施形態において、半導体デバイスを形成するための方法は、ユニットセルを形成することであって、シリコン含有ガスおよびゲルマニウム含有ガスを堆積チャンバ内へと、堆積チャンバの中の基板上にシリコンゲルマニウム層を形成するために導入することと、シリコンゲルマニウム層を形成した後に、堆積チャンバ内へのシリコン含有ガスおよびゲルマニウム含有ガスの流れを停止することと、ハロゲン化された核種を堆積チャンバ内へと流すことと、シリコン含有ガスを堆積チャンバ内へと、シリコン含有ガスから堆積チャンバの中の基板上にシリコン層を形成するために導入することとによる、ユニットセルを形成することと、ユニットセルのスタックを形成するために、ユニットセルを形成することを反復することとを含む。
【0007】
別の態様において、半導体は、第１のシリコンゲルマニウム層と、第１のシリコンゲルマニウム層上に配置された第１のシリコン層とを含む第１のユニットセルを含む超格子デバイス構造体を含む。超格子デバイス構造体は、第２のシリコンゲルマニウム層と、第２のシリコンゲルマニウム層上に配置された第２のシリコン層とを含む第２のユニットセルをさらに含む。シリコンゲルマニウム層およびゲルマニウム層の各々の間の遷移幅は、約１．４ｎｍ未満である。
【0008】
本開示の特徴を上記詳説した様式が、詳細に理解され得るように、上記で簡潔に約言された、本開示のより個別の説明が、実施形態への参照により享受されることがあり、それらの実施形態のうちの一部は、添付される図面において例解される。しかしながら、添付される図面は、単に例示的な実施形態を例解し、それゆえに、本開示の範囲を制限するものと考えられるべきではなく、他の等しく効果的な実施形態を認めることがあるということが留意されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本開示の１つの実施形態に係る、あるタイプの堆積チャンバの概略例解図である。
【図2A】本開示の１つの実施形態に係る、超格子構造体の概略断面視図である。
【図2B】本開示の１つの実施形態に係る、超格子構造体の概略断面視図である。
【図5A】超格子構造体の層の電子顕微鏡測定を例解する図である。
【図5B】超格子構造体の層の電子顕微鏡測定を例解する図である。
【図7】本開示の１つの実施形態に係る、メモリデバイスの部分デバイス構造体を例解する図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
理解を容易にするために、同一の参照番号が、可能な場合、図に共通である同一の要素を指定するために使用されている。１つの実施形態の要素および特徴は、さらなる詳説なしに、他の実施形態に有益に組み込まれることがあるということが思索される。
【0011】
本開示は、３Ｄ ＤＲＡＭデバイスの形成中に使用される、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）／シリコン（Ｓｉ）超格子構造体などの超格子構造体を形成する方法に向けられたものである。ウエハの直径にわたる（厚さおよび組成物における）均一な層、層スタックのユニットセルどうしの間の均一な層間厚さおよび組成物、ならびに、超格子構造体の中の各層の間の急激な化学遷移を有することが有益である。本明細書において説明されるのは、各層の中の改善された均一性、改善された層間均一性、および、層の各々の間のより急激な化学遷移を有する超格子構造体を形成する方法である。
【0012】
本明細書において説明される方法および化学現象によって、堆積プロセス中の、急激なインターフェースを伴う、超格子デバイスの中のＳｉＧｅおよびＳｉ層の高い成長速度がさらに可能になる。等温および等圧プロセス条件が、堆積プロセス中に利用される。堆積プロセスは、ハロゲン化された核種、または、ハロゲン化された前駆体の使用を含む。ハロゲン化された前駆体の使用は、層どうしの間の化学遷移の急激さを増大することが証明されており、層の成長速度を改善する。ハロゲン化された核種は、シリコンおよび／またはゲルマニウム含有反応性ガスと並行流にされる（ｃｏ－ｆｌｏｗｅｄ）か、層の各々の形成の間に連続して流されるかのいずれかであり得る。層ごとの流れ乱れを最小化するための、堆積層にわたる総合的な流れの落ち着かせが、総体的なデバイス層形成結果をさらに改善する。
【0013】
本明細書において説明される方法は、ＳｉＧｅおよびＳｉの両方の層形成について約１５０ｎｍ／分を上回る成長速度を有することが証明されている。高い成長速度が、約１．４ｎｍ未満の急激な層遷移によって達成される。層間反復性は、さらには、特定の高温計温度制御体系を使用するときに改善されることが証明されている。高温計温度制御体系は、層が基板上に形成される際の熱的ドリフトを低減するための、基板の上方に配置された高温計の使用を含む。
【0014】
図１は、本開示の１つの実施形態に係る、あるタイプの堆積チャンバ１００の概略例解図である。堆積チャンバ１００は、基板１０２などの基板上にエピタキシャル膜を成長させるために利用される。堆積チャンバ１００は、基板１０２の頂面１５０を横切る前駆体の交差流を作る。
【0015】
堆積チャンバ１００は、上側本体１５６、上側本体１５６の下方に配置された下側本体１４８、上側本体１５６と下側本体１４８との間に配置されたフローモジュール１１２を含む。上側本体１５６、フローモジュール１１２、および下側本体１４８は、チャンバ本体を形成する。チャンバ本体の中に配置されるのは、基板支持体１０６、上側ドーム１０８、下側ドーム１１０、複数の上側ランプ１４１、および、複数の下側ランプ１４３である。示されるように、コントローラ１２０が、堆積チャンバ１００と通信しており、本明細書において説明されるプロセスなどのプロセスを制御するために使用される。基板支持体１０６は、上側ドーム１０８と下側ドーム１１０との間に配置される。複数の上側ランプ１４１は、上側ドーム１０８とリッド１５４との間に配置される。リッド１５４は、堆積チャンバ１００の中の温度を測定するための、そのリッド１５４内に配置された複数のセンサ１５３を含む。複数のセンサ１５３のうちの少なくとも１つは、基板１０２の温度を測定するための高温計であることがある。複数の下側ランプ１４３は、下側ドーム１１０と床１５２との間に配置される。複数の下側ランプ１４３は、下側ランプアセンブリ１４５を形成する。
【0016】
処理量（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｖｏｌｕｍｅ）１３６が、上側ドーム１０８と下側ドーム１１０との間に形成される。処理量１３６は、その処理量１３６内に配置された基板支持体１０６を有する。基板支持体１０６は、上に基板１０２が配置された頂面を含む。基板支持体１０６は、シャフト１１８に取り付けられる。シャフトは、モーションアセンブリ１２１に接続される。モーションアセンブリ１２１は、処理量１３６の中でのシャフト１１８および／または基板支持体１０６の動きおよび／または調整をもたらす、１つまたは複数のアクチュエータおよび／または調整デバイスを含む。モーションアセンブリ１２１は、堆積チャンバ１００の縦軸Ａの周りにシャフト１１８および／または基板支持体１０６を回転させるロータリアクチュエータ１２２を含む。モーションアセンブリ１２１は、ｚ方向において基板支持体１０６をリフトする、および下げるための垂直アクチュエータ１２４をさらに含む。モーションアセンブリは、基板支持体１０６の平面の配向（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）を調整するために使用される傾斜調整デバイス１２６と、シャフト１１８および基板支持体１０６の位置を処理量１３６の中で左右に調整するために使用される横方向調整デバイス１２８とを含む。
【0017】
基板支持体１０６は、その基板支持体１０６内に配置されたリフトピン孔１０７を含むことがある。リフトピン孔１０７は、堆積プロセスが実行される前または後のいずれかの、基板支持体１０６からの基板１０２のリフティングのためのリフトピン１３２を収容するようにサイズを定められる。リフトピン１３２は、基板支持体１０６が処理位置から移送位置に下げられるときに、リフトピン停止部１３４上に載ることがある。
【0018】
フローモジュール１１２は、複数のプロセスガス入り口１１４と、複数のパージガス入り口１６４と、１つまたは複数の排気ガス出口１１６とを含む。複数のプロセスガス入り口１１４、および、複数のパージガス入り口１６４は、フローモジュール１１２の、１つまたは複数の排気ガス出口１１６とは反対側に配置される。１つまたは複数のフローガイド１４６が、複数のプロセスガス入り口１１４、および、１つまたは複数の排気ガス出口１１６の下方に配置される。フローガイド１４６は、パージガス入り口１６４の上方に配置される。ライナ１６３が、フローモジュール１１２の内側表面上に配され、堆積プロセス中に使用される反応性ガスからフローモジュール１１２を保護する。プロセスガス入り口１１４およびパージガス入り口１６４は、処理量１３６の中に配置された基板１０２の頂面１５０に平行にガスを流すように位置決めされる。プロセスガス入り口１１４は、プロセスガス源１５１に流体接続される。パージガス入り口１６４は、パージガス源１６２に流体接続される。１つまたは複数の排気ガス出口１１６は、排気ポンプ１５７に流体接続される。プロセスガス源１５１およびパージガス源１６２の各々は、１つまたは複数の前駆体またはプロセスガスを処理量１３６内へと供給するように構成されることがある。
【0019】
本明細書において説明される実施形態において、バルブ１６６が、プロセスガス源１５１とプロセスガス入り口１１４との間に流体的に配置される。バルブ１６６は、プロセスガス源１５１から流されるガスを、第１のガス導管１６８または第２のガス導管１７０のうちの１つ内へと、迂回させる、または分けるように構成される。第１のガス導管１６８は、バルブ１６６およびプロセスガス入り口１１４を流体接続する。第２のガス導管１７０は、バルブ１６６および排気ポンプ１５７を流体接続し、ガスが、プロセス量（ｐｒｏｃｅｓｓ ｖｏｌｕｍｅ）１３６を避けて迂回させられ、プロセス量１３６に進入することなく排気される。本明細書において説明されるように、バルブ１６６は、フローダイバータまたはフローデバイダであることがある。バルブ１６６は、ガス流を分けるために使用されることができ、制御される数量がプロセス量１３６に進入し、一方で、残りのプロセスガスがプロセス量１３６を避けて流される。一部の実施形態において、複数個のバルブ１６６、ならびに、第１のガス導管１６８および第２のガス導管１７０と同様の複数個の追加的な導管が存する。追加的なバルブおよび導管は、異なるガス組み合わせがプロセス量１３６の中で利用されることを可能にするために使用され、単一のガス組み合わせは、各バルブ１６６内へと、および、各バルブ１６６から外に流されるが、複数個のガス組み合わせが、プロセスガス入り口１１４を経て処理量１３６に進入することができる。
【0020】
基板１０２は、結晶シリコン（例えば、Ｓｉ＜１００＞および／またはＳｉ＜１１０＞）、酸化ケイ素、ストレインドシリコン、シリコンゲルマニウム、ゲルマニウム、ドープされた、もしくは非ドープのポリシリコン、ドープされた、もしくは非ドープのシリコンウエハ、および、パターン付きもしくはパターンなしのウエハ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、窒化ケイ素、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、またはサファイアなどの材料であることがある。基板１０２は、２００ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍ、または他の直径などの様々な寸法を有する、そして無論のこと、長方形または正方形パネルであることがある。別段に指摘されない限り、本明細書において説明される例は、直径２００ｍｍ、直径３００ｍｍ、または直径４５０ｍｍの基板について施される。
【0021】
図２Ａおよび図２Ｂは、図１の基板１０２の頂面１５０上に配置された超格子構造体２００ａ、２００ｂの概略断面視図である。超格子構造体２００ａ、２００ｂは、本明細書において説明されるように、複数の層と、複数のユニットセルとを含む。超格子構造体２００ａ、２００ｂは、３Ｄ ＤＲＡＭデバイスなどのデバイスの将来の形成を可能にするように形成される。
【0022】
図２Ａは、第１の超格子構造体２００ａである。第１の超格子構造体２００ａは、２つの層のユニットセル２０６ａ、２０６ｂを使用して形成される。各ユニットセル２０６ａ、２０６ｂは、１つの第１の層２０２ａ～２０２ｅと、１つの第２の層２０４ａ～２０４ｅとを含む。第１の層２０２ａ～２０２ｅは、シリコンゲルマニウム層であり、第１の層２０２ａ～２０２ｅは、シリコンおよびゲルマニウムの両方を含む。第１の層２０２ａ～２０２ｅは、約７０％から約９０％のシリコンと、約１２％から約３０％のゲルマニウムとをなど、約５０％から約９０％のシリコンと、約１０％から約３０％のゲルマニウムとを含む。第２の層２０４ａ～２０４ｅは、シリコン含有層であり、第２の層２０４ａ～２０４ｅは、シリコンを含むが、１％未満のゲルマニウムなど、０．５％未満のゲルマニウムなど、より少なく０．１％ゲルマニウムなど、実質的にゲルマニウムを含まない。第２の層２０４ａ～２０４ｂは、９８％よりも多いシリコンなど、９９％よりも多いシリコンなど、９９．５％よりも多いシリコンなど、９５％よりも多いシリコンである。
【0023】
第１の層２０２ａ～２０２ｅ、および、第２の層２０４ａ～２０４ｅは、交互の方式において配され、第１の層２０２ａ～２０２ｅの各ペアの間に、第２の層２０４ａ～２０４ｅがある。第１のユニットセル２０６ａは、基板１０２の頂面１５０上に配置された第１の層２０２ａを含む。第２の層２０４ａは、第１の層２０２ａの頂部上に直接的に配され、第１のユニットセル２０６ａを形成する。第２のユニットセル２０６ｂは、第２の層２０４ａの頂部上に配置された第１の層２０２ｂを含む。追加的な第２の層２０４ｂが、第１の層２０２ｂの頂部上に配され、第２のユニットセル２０６ｂを形成する。追加的なユニットセルが、後続の交互の第１の層２０２ｃ、２０２ｄ、２０２ｅ、および、第２の層２０４ｃ、２０２ｄ、２０４ｅを使用して形成される。
【0024】
本明細書において説明される実施形態において、第２の層２０４ａ～２０４ｅの厚さは、第１の層２０２ａ～２０２ｅの厚さよりも大きい。代替的な実施形態において、第１の層２０２ａ～２０２ｅの厚さは、第２の層２０４ａ～２０４ｅの厚さよりも大きい。
【0025】
本明細書において説明される実施形態において、５０個よりも多いユニットセルなど、７５個よりも多いユニットセル２０６ａ、２０６ｂなど、１００個よりも多いユニットセル２０６ａ、２０６ｂなど、３０個よりも多いユニットセル２０６ａ、２０６ｂが存する。
【0026】
図２Ｂは、第２の超格子構造体２００ｂである。第２の超格子構造体２００ｂは、４つの層のユニットセル２１６ａ、２１６ｂを使用して形成される。各ユニットセル２１６ａ、２１６ｂは、１つの第１の層２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃと、１つの第２の層２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃと、１つの第３の層２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃと、１つの第４の層２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃとを含む。第１の層２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ、および、第３の層２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃの各々は、シリコンゲルマニウム層であり、第１の層２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ、および、第３の層２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃは、シリコンおよびゲルマニウムの両方を含む。第１の層２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ、および、第３の層２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃは、約７０％から約９０％のシリコンと、約１２％から約３０％のゲルマニウムとをなど、約５０％から約９０％のシリコンと、約１０％から約３０％のゲルマニウムとを含む。第２の層２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、および、第４の層２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃは、シリコン含有層であり、第２の層２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、および、第４の層２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃは、シリコンを含むが、１％未満のゲルマニウムなど、０．５％未満のゲルマニウムなど、より少なく０．１％ゲルマニウムなど、実質的にゲルマニウムを含まない。第２の層２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、および、第４の層２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃは、９８％よりも多いシリコンなど、９９％よりも多いシリコンなど、９９．５％よりも多いシリコンなど、９５％よりも多いシリコンである。
【0027】
第１の層２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ、第２の層２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、第３の層２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、および、第４の層２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃは、スタックされ、第２の層２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃが、第１の層２０８ａ、２０８ａ、２０８ｃの頂部上に配され、第３の層２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃが、第２の層２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃの頂部上に配置され、第４の層２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃが、第３の層２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃの頂部上に配置される。図２Ｂにおいて示されるように、第１の層２０８ａは、基板１０２の頂面１５０上に配置される。第２の層２１０ａは、第１の層２０８ａ上に配置される。第３の層２１２ａは、第２の層２１０ａ上に配置される。第４の層２１４ａは、第３の層２１２ａ上に配置される。第１の層２０８ａ、第２の層２１０ａ、第３の層２１２ａ、および、第４の層２１４ａは、第１のユニットセル２１６ａを形成する。第１の層２０８ｂ、第２の層２１０ｂ、第３の層２１２ｂ、および、第４の層２１４ｂの第２のセットが、第１のユニットセル２１６ａの頂部上に配され、第２のユニットセル２１６ｂを形成する。層の追加的なセットが、追加的なユニットセルを形成するために、基板１０２上に配置される。
【0028】
本明細書において説明される実施形態において、５０個よりも多いユニットセルなど、７５個よりも多いユニットセル２１６ａ、２１６ｂなど、１００個よりも多いユニットセル２１６ａ、２１６ｂなど、３０個よりも多いユニットセル２１６ａ、２１６ｂが存する。図２Ｂにおいて示されるように、第１の層２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ、第２の層２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、第３の層２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、および、第４の層２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃの各々の厚さは様々である。本明細書において示されるように、第１の層２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ、および、第３の層２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃは、同様の厚さを有し、一方で、第２の層２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃは、第４の層２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃよりも小さい厚さを有する。本明細書において説明される、各ユニットセル２１６ａ、２１６ｂの中の層の厚さおよび数は例示的である。他の層厚さ組み合わせおよび層組み合わせが、さらには思索される。
【0029】
図３Ａおよび図３Ｂは、図２Ａおよび図２Ｂの超格子構造体２００ａ、２００ｂと同様の超格子構造体を形成する方法３００、３５０を例解する。図３Ａは、第１の方法３００を例解する。第１の方法３００は、第１のチャンバ内の基板１０２などの基板に関する予洗浄プロセスを実行する動作３０２を含む。予洗浄は、基板１０２の頂面１５０上に形成される何らかの自然酸化物を除去することができる。基板１０２は、次いで、第１のチャンバから第２のチャンバに移される。予洗浄動作３０２の後に、動作３０４中に、基板１０２が、第２のチャンバの中で焼成される。第２のチャンバは、図１の堆積チャンバ１００と同様であり得、エピタキシャル堆積チャンバであることがある。一部の実施形態において、動作３０２は、動作３０４中の焼成が、約５００℃よりも高いなど、約７５０℃よりも高いなど、約８５０℃よりも高いなど、高温において実行されるときには、任意選択である。基板１０２を焼成した後に、動作３０６中に、基板の頂面１５０が、第２のチャンバ内で処置されることがある。処置は、基板１０２上のシリコンの高温成長を含むことがある。シリコンの高温成長は、約７５０℃よりも高いなど、約８５０℃よりも高いなど、約５００℃よりも高い温度において実行される。シリコンの高温成長中に、シリコン前駆体が、第２のチャンバ内へと導入される。
【0030】
基板１０２を処置した後に、動作３０８中に、第２のチャンバが、堆積温度に冷却される。第２のチャンバは、動作３０８中に、同時的に、または連続してのいずれかで、堆積圧力に至らせられる。本明細書において説明される堆積温度は、約５００℃から約８５０℃など、約５５０℃から約８５０℃など、約５５０℃から約８００℃など、約８５０℃未満である。堆積圧力は、約３トルから約３０トルなど、約５トルから約２５トルなど、約１トルから約５０トルである。一部の実施形態において、温度または圧力のいずれか１つまたは両方は、すでに、動作３０８の前に、堆積温度または堆積圧力にある。温度および圧力は、動作３０８中に安定化され、温度および圧力が、約７５℃未満のレンジなど、約５０℃未満など、約２５℃未満など、約１０℃未満など、あらかじめ決定されたレンジの中にとどまる。圧力は、約５トル未満など、約３トル未満など、約１トル未満など、約１０トル未満のレンジの中にとどまるように安定化される。
【0031】
第２のチャンバの中の温度および圧力の調整の後に、または、その調整と同時的に、動作３１０中に、第１のガスの第１の流れ、第２のガスの第２の流れ、および、ハロゲン化された核種の第３の流れが、プロセスガス源１５１などのプロセスガス源からつながる導管の中で安定化される。ガスの流れを安定化することは、第１のガス、第２のガス、および、ハロゲン化された核種の各々を、方法３００の中で利用される最大流量に等しい流量において流すことを含む。代替法として、流量は、方法３００の中で利用される最大流量未満であることがある。堆積動作を開始する前に、第１のガス、第２のガス、および、ハロゲン化された核種の各々の流れを安定化することによって、ガスの各々の流量が、層の各々の間の遷移幅を低減するために、各層形成の間で迅速に調整されることが可能になる。安定化されたガス流は、第２のチャンバの処理量を避けて迂回させられてもよく、そのことは、安定化されたガス流が、排気に、バルブまたはフローダイバータにおいて迂回させられる。
【0032】
本明細書において説明されるように、第１のガスは、シリコン含有ガスであり、第２のガスは、ゲルマニウム含有ガスであり、ハロゲン化された核種は、ハロゲン前駆体を含有するガス、またはハロゲンガスである。シリコン含有ガスは、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、またはトリクロロシラン（ＳｉＣｌ３Ｈ）の、任意の１つまたは混合物を含む。ゲルマニウム含有ガスは、ゲルマン（ＧｅＨ４）またはジゲルマン（Ｇｅ２Ｈ６）の、任意の１つまたは混合物を含む。ハロゲン化された核種は、ＨｘＳｉＹ（４－ｘ）、ＨｘＧｅＹ（４＝ｘ）、またはＨＹの、任意の１つまたは混合物を含み、ただし、ｘは、０～３の間の整数に等しく、ｙは、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、またはヨウ素（Ｉ）のうちの１つに等しい。それゆえに、ハロゲン化された核種は、Ｈ３ＳｉＣｌ、Ｈ２ＳｉＣｌ２、ＨＳｉＣｌ３、Ｈ３ＧｅＣｌ、Ｈ２ＧｅＣｌ２、ＨＧｅＣｌ３、またはＨＣｌのうちの任意の１つを含むことがある。臭素またはヨウ素を利用する変形例が、さらには理論化される。
【0033】
ガス流を安定化した後に、動作３１２中に、第１のガスおよび第２のガスが、プロセスガス入り口１１４などの複数の入り口を経て、第２のチャンバのプロセス量内へと導入される。プロセス量内への第１のガスおよび第２のガスの導入によって、シリコンゲルマニウム層２０２ａ～２０２ｅ、２０８ａ～２０８ｃ、および２１２ａ～２１２ｃなどのシリコンゲルマニウム層の形成が可能になる。第１のガスおよび第２のガスは、図４Ａにおいて例解されるような第１の流量において流される。本明細書において説明されるプロセス条件および前駆体と同様のプロセス条件および前駆体を使用すると、シリコンゲルマニウム層２０２ａ～２０２ｅ、２０８ａ～２０８ｃ、および２１２ａ～２１２ｃの成長速度は、約１５０ｎｍ／分よりも多いなど、約２００ｎｍ／分よりも多いなど、約１００ｎｍ／分よりも多い。
【0034】
動作３１２の後に、動作３１４中に、第２のチャンバ内への第１のガスおよび第２のガスの流れが停止され、ハロゲン化された核種が、第２のチャンバ内へと流される。第２のチャンバ内への第１のガスおよび第２のガスの流れを停止することは、プロセス量内への流れを停止するのみである。第１のガスおよび第２のガスは、それゆえに、動作３１０のガス流安定化中と同様に、通風または排気に再指向される。第２のチャンバ内へのハロゲン化された核種の流しは、第２のチャンバ内への第１のガスおよび第２のガス流の停止に引き続いて、または、その停止と同時的に、のいずれかで実行される。動作３１４中に、層形成は、休止させられ、または、減速される。２つの層の堆積の間のハロゲン化された核種の流れが、層の各々の間のインターフェーシャル境界の幅を低減する。ハロゲン化された核種の中のハロゲンが、シリコンゲルマニウム層の表面の付近のゲルマニウム拡散および蓄積を抑制し、それゆえに、シリコンゲルマニウム層の頂部上に堆積させられるシリコン層内へのゲルマニウムの拡散を低減するということが見いだされている。
【0035】
動作３１４の後に、動作３１６中に、第１のガスが、第２のチャンバ内へと再び流され、ハロゲン化された核種の流れが停止される。ハロゲン化された核種の流れを停止することは、基板を伴うプロセス量内へのハロゲン化された核種の流れを停止することを含むが、ハロゲン化された核種は、それでもなお、動作３１０のガス流安定化中と同様の様式において、通風または排気に、安定化された速度において流される。第２のチャンバ内への第１のガスの流れが、第２の層２０４ａ～２０４ｅ、第２の層２１０ａ～２１０ｃ、および、第４の層２１４ａ～２１４ｃなどのシリコン層を成長させるために使用される。第２のチャンバ内への第１のガスの流量は、動作３１２中の第２のチャンバ内への第１のガスの流量よりも多い、または、その流量に等しいのいずれかであることがある。図４Ａにおいて示されるように、第１のガスの流量は、動作３１２中よりも動作３１６中に大きい。第２のガスは、ゲルマニウムを伴わない層の形成を可能にするために、動作３１６中に流されない。
【0036】
動作３１６中のシリコン層の形成の後に、動作３１８中に、第２のチャンバ内への第１のガスの流れが停止される。第１のガスの流れを停止することは、基板を伴うプロセス量内への第１のガス流を停止することを含むが、第１のガスは、それでもなお、安定化された流量において流される。プロセス量内へと流される代わりに、第１のガスは、動作３１０において説明された様式と同様の様式において、通風または排気に再指向される。
【0037】
第１のガスの流れを停止した後に、動作３２０中に、パージガスが、第２のチャンバ内へと導入される。パージガスを第２のチャンバ内へと導入することは、超格子構造体２００ａ、２００ｂ上の層の形成を停止する。パージガスは、不活性ガスであることがあり、パージガスが、窒素（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、またはクリプトン（Ｋｒ）の、１つまたは組み合わせを含む。パージガスは、さらには、プロセス動作３１０、３１２、３１４、３１６、および３１８中など、他のプロセス動作の各々中に流されることがある。
【0038】
第２のチャンバの処理量をパージした後に、動作３１２ないし動作３２０は、２５回よりも多い回数など、５０回よりも多い回数など、７５回よりも多い回数など、１００回よりも多い回数など、所望される数の回数反復されることがある。動作３１２、動作３１４、動作３１６、動作３１８、および動作３２０の各々の反復は、所望される数のユニットセル２０６ａ、２０６ｂまで、ユニットセル２０６ａ、２０６ｂのスタックを形成する。
【0039】
超格子構造体２００ａ、２００ｂの層を形成した後に、動作３２２中に、基板が、冷却され、第２のチャンバからアンロードされる。基板の冷却は、基板への熱の付与を休止させることにより実行されることがある。基板は、約７００℃未満など、約６００℃未満など、約５００℃未満など、約８５０℃未満の温度に冷却される。
【0040】
図３Ｂの方法３５０は、図３Ａの方法３００と同様であるが、動作３２４～３２８が、動作３１２～３１８に取って代わる。動作３２４中に、第１のガス、第２のガス、および、ハロゲン化された核種が、シリコンゲルマニウム層を形成するために、同時的に第２のチャンバ内へと導入される。シリコンゲルマニウム層２０２ａ～２０２ｅ、２０８ａ～２０８ｃ、および２１２ａ～２１２ｃなどのシリコンゲルマニウム層の形成中に、ハロゲン化された核種を導入することは、超格子構造体２００ａ、２００ｂの中のゲルマニウム拡散または集まりを抑制することにより、各後続の層の間の遷移幅を低減することが証明されている。ハロゲン化された核種は、エッチング液が導入された場合に起こるであろう、膜成長の減速はしない。ハロゲン分子が、本明細書において説明されるシリコン含有またはゲルマニウム含有分子の中に配置されることは、ハロゲンのエッチバック効果を低減する、または消失させるということが理論化される。
【0041】
動作３２４の後に、動作３２６中に、第２のチャンバ内への第２のガスの流れが停止される。第２のチャンバ内への第２のガスの流れを停止することによって、第２の層２０４ａ～２０４ｅ、第２の層２１０ａ～２１０ｃ、および、第４の層２１４ａ～２１４ｃなどのシリコン層の成長が可能になる。第２のガスの流れを停止することは、基板を伴うプロセス量内への第２のガス流を停止することを含むが、第２のガスは、それでもなお、安定化された流量において流される。プロセス量内へと流される代わりに、第２のガスは、動作３１０において説明された様式と同様の様式において、通風または排気に再指向される。第１のガスおよび第２のガスの両方が第２のチャンバ内へと流れることから、第１のガスのみがチャンバ内へと流れることへの、流れの遷移中に、ハロゲン化された核種の流量は、処理量をパージし、第１の層および第２の層の境界の付近のゲルマニウムの拡散または蓄積を抑制することを支援するために増大されることがある。動作３２６中に第２のガスの流れが停止される後に、または、動作３１６中の第２のガスの流れの停止と同時的に、第１のガスの流量は、シリコン層の堆積速度を増大するために増大される。
【0042】
シリコン層の形成の後に、動作３２８中に、第２のチャンバ内への第１のガスおよびハロゲン化された核種の流れが停止される。第１のガスおよびハロゲン化された核種の流れを停止することは、基板を伴うプロセス量内への、第１のガス流、および、ハロゲン化された核種流を停止することを含むが、第１のガスおよびハロゲン化された核種は、それでもなお、安定化された流量において流される。プロセス量内へと流される代わりに、第１のガスおよびハロゲン化された核種は、動作３１０において説明された様式と同様の様式において、通風または排気に再指向される。第１のガスおよびハロゲン化された核種の流れを停止した後に、動作３２０中に、パージガスが、第２のチャンバ内へと導入される。パージガスを第２のチャンバ内へと導入することは、超格子構造体２００ａ、２００ｂ上の層の形成を停止する。第２のチャンバの処理量をパージした後に、動作３２４ないし動作３２０は、２５回よりも多い回数など、５０回よりも多い回数など、７５回よりも多い回数など、１００回よりも多い回数など、所望される数の回数反復されることがある。
【0043】
方法３００の、動作３１０、動作３１２、動作３１４、動作３１６、動作３１８、および動作３２０の各々中に、プロセス量の中の温度および圧力は、動作３０８中に確立された、安定化された温度および圧力において、相対的に一定に保持される。温度および圧力の少しの変動が測定されることがあるが、温度は、動作３１０、動作３１２、動作３１４、動作３１６、動作３１８、および動作３２０のうちの任意の２つの間で、約１００℃未満だけ変動する。一部の実施形態において、温度は、動作３１０、動作３１２、動作３１４、動作３１６、動作３１８、および動作３２０のうちの任意の２つの間で、約５０℃未満だけ変動する。一部の実施形態において、温度は、動作３１０、動作３１２、動作３１４、動作３１６、動作３１８、および動作３２０のうちの任意の２つの間で、約２５℃未満だけ変動する。同様に、温度および圧力は、方法３５０中に、動作３１０、動作３２４、動作３２６、動作３２８、および動作３２０中に、相対的に一定に保持される。それゆえに、温度は、動作３１０、動作３２４、動作３２６、動作３２８、および動作３２０のうちの任意の２つの間で、約１００℃未満だけ変動する。一部の実施形態において、温度は、動作３１０、動作３２４、動作３２６、動作３２８、および動作３２０のうちの任意の２つの間で、約５０℃未満だけ変動する。一部の実施形態において、温度は、動作３１０、動作３２４、動作３２６、動作３２８、および動作３２０のうちの任意の２つの間で、約２５℃未満だけ変動する。
【0044】
図４Ａおよび図４Ｂは、図３Ａおよび図３Ｂの方法の一部分中のプロセスガス流グラフを例解する。図４Ａおよび図４Ｂにおいて示されるように、第２のチャンバのプロセス量内への、第１のグラフＧ１のセットは、第１のガスの流量を例解し、第２のグラフＧ２のセットは、第２のガスの流量を例解し、第３のグラフＧ３のセットは、ハロゲン化された核種の流量を例解する。本明細書において説明されるきっかりの流量は例示的である。追加的なガス流組み合わせが思索される。
【0045】
１つの実施形態において、ハロゲン化された核種の流量は、第１の方法３００の動作３１２～３１６の各々の全体を通して、および、第２の方法３５０の動作３２４～３２８の各々を通して一定である。第１のガスの流量は、さらには、第１の方法３００の動作３１２および３１６を通して、そして無論のこと、第２の方法３５０の動作３２４～３２８を通して同様であることがある。図４Ａおよび図４Ｂにおいて示されるように、膜形成動作は、パージ動作３２０中に第２のチャンバのプロセス量をパージした後に反復する。
【0046】
図５Ａおよび図５Ｂは、超格子構造体の層の電子顕微鏡測定を例解する。図５Ａにより例解される断面は、約８５％シリコンおよび約１５％ゲルマニウムのシリコンゲルマニウム層を使用して形成される。図５Ｂにより例解される断面は、約７５％シリコンおよび約２５％ゲルマニウムのシリコンゲルマニウム層を使用して形成される。図５Ａおよび図５Ｂの超格子構造体の形成中に、ハロゲン化された核種は、層どうしの間の遷移幅を低減することを支援するために、層の各々の形成の間に導入される。
【0047】
図５Ａは、２つのシリコン層５０２、５１０の間に配置された単一のシリコンゲルマニウム層５０６を例解する。第１のシリコン層５０２およびシリコンゲルマニウム層５０６は、それらの第１のシリコン層とシリコンゲルマニウム層との間に配置された第１の遷移ゾーン５０４を含む。シリコンゲルマニウム層５０６および第２のシリコン層５０２は、それらのシリコンゲルマニウム層と第２のシリコン層との間に配置された第２の遷移ゾーン５０８を含む。異なる横方向位置にわたっての遷移ゾーン５０４、５０８の幅が、図６Ａにおいてグラフにされる。図６Ａにおいて示されるように、第１の遷移ゾーン５０４および第２の遷移ゾーン５０８の遷移幅は、両方が、格子構造体の測定された横方向一部分にわたり、平均して約１．１４ｎｍである。図６Ａにおいて、平均の第１の遷移幅ライン６０２は、第１の遷移ゾーン５０４にわたる平均遷移幅を表す。平均の第２の遷移幅ライン６０４は、第２の遷移ゾーン５０８にわたる平均遷移幅を表す。
【0048】
図５Ｂは、２つのシリコン層５１２、５２０の間に配置された単一のシリコンゲルマニウム層５１６を例解する。第１のシリコン層５１２およびシリコンゲルマニウム層５１６は、それらの第１のシリコン層とシリコンゲルマニウム層との間に配置された第１の遷移ゾーン５１４を含む。シリコンゲルマニウム層５１６および第２のシリコン層５２０は、それらのシリコンゲルマニウム層と第２のシリコン層との間に配置された第２の遷移ゾーン５１８を含む。異なる横方向位置にわたっての遷移ゾーン５１４、５１８の幅が、図６Ｂにおいてグラフにされる。図６Ｂにおいて示されるように、第１の遷移ゾーン５１４の遷移幅は、約０．９０ｎｍであり、第２の遷移ゾーン５１８の遷移幅は、約１．３１ｎｍである。図６Ｂにおいて、平均の第１の遷移幅ライン６０６は、第１の遷移ゾーン５１４にわたる平均遷移幅を表す。平均の第２の遷移幅ライン６０８は、第２の遷移ゾーン５１８にわたる平均遷移幅を表す。
【0049】
図７は、メモリデバイスの部分デバイス構造体７００を例解する。部分デバイス構造体７００は、第１の超格子構造体２００ａから形成される。同様のデバイス構造体が、第２の超格子構造体２００ｂなどの異なる超格子構造体から形成されることがある。部分デバイス構造体７００は、第１の超格子構造体２００ａの層２０２ａ～２０２ｅおよび２０４ａ～２０４ｅを通して形成される複数のトレンチ７０８を含む。トレンチは、後程のプロセス動作中にエッチングまたは処置されることがある側壁７１０を含む。部分デバイス構造体７００は、トレンチ７０８と同様であることがある複数のエッチング孔７０２をさらに含む。しかしながら、エッチング孔７０２は、ポリ材料７０４および酸化物材料７０６のうちの１つまたは複数を充填されている。ポリ材料７０４は、多結晶シリコン材料であることがある。酸化物材料７０６は、酸化ケイ素または窒化ケイ素であることがある。一部の実施形態において、酸化物材料６０７は、代わりに、シリコンゲルマニウム材料であることがある。
【0050】
部分デバイス構造体７００は、第１の超格子構造体２００ａから形成されることがある例示的な構造体として、本明細書において例解される。種々のデバイス構造体が、本明細書において説明される方法を使用して作られ得る超格子構造体から形成されることがあるということが思索される。
【0051】
本明細書において説明されるように、本明細書において説明される化学現象およびプロセス条件によって、高い成長速度における、良好に画定されたインターフェーシャル遷移の形成が可能になる。シリコンゲルマニウム層の成長速度は、２００ｎｍ／分よりも多いことがある。シリコン層の成長速度は、１５０ｎｍ／分よりも多いことがある。本明細書において形成される層は、層の中に、あるとしてもわずかな欠陥を有することが証明されており、種々の異なるスタック構成によって使用され得る。
【0052】
本明細書において説明されるプロセス動作は、第１に、エピタキシャル堆積チャンバ内での適切な焼成が後に続く、予洗浄動作（ＨＦ浸漬または同様の）により自然酸化物を除去することを含むことがある。代替法として、エピタキシャル堆積チャンバ内での高温焼成が、別個の予洗浄動作を伴わずに使用されることがある。第２に、追加的な表面処置が、シリコンの高温成長など、エピタキシャル堆積チャンバ内で実行されることがある。第３に、エピタキシャル堆積チャンバが、８５０℃以下の堆積温度に冷却される。第４に、エピタキシャル堆積チャンバ圧力が、約１トルから約５０トルの堆積圧力に調整される。第５に、エピタキシャル堆積チャンバの温度および圧力が安定化される。第６に、プロセスガスが、プロセスガス流を安定化するために通風される。第７に、適切なプロセスガスが、初期層の成長を開始するために、エピタキシャル堆積チャンバに導入される。初期層は、約１２％から約３０％のゲルマニウム濃度を伴うシリコンゲルマニウム層である。追加的なハロゲン化された核種が、層どうしの間の組成的遷移を改善するために含まれ得る。第８に、前駆体の流れが、シリコンゲルマニウム反応性ガスの流れを停止する、または、エピタキシャル堆積チャンバを避けてシリコンゲルマニウム反応性ガスの流れを通風するために調整される。ハロゲン化された核種が、次いで、事前の動作に含まれないならば流される。ハロゲン化された核種が、事前の動作に含まれるならば、この動作中に、ハロゲン化された核種の流量を増大することは任意選択である。この動作は、さらには、望まれない核種（Ｇｅ）をチャンバからパージするように働くということに留意されたい。第９に、シリコン層成長前駆体が導入される。層遷移を改善するために使用されるハロゲン化された核種に応じて、ハロゲン化された核種は、チャンバに指向される、遮断される、または、通風に指向されるままであることがある。第１０に、シリコン前駆体流が停止され、または、シリコン前駆体が、チャンバを避けて通風される。第１１に、エピタキシャル堆積チャンバがパージされる。エピタキシャル堆積チャンバのパージングは、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、またはアルゴン（Ａｒ）などのパージガスの導入を含むことがある。動作７ないし１１は、超格子構造体を形成するために、所望される数の回数反復されることがある。異なる厚さを伴う追加的なＳｉＧｅおよびＳｉ層が、異なるユニットセルを生み出すために、ユニットセルを修正するために追加され得る。超格子構造体の形成が完了した後に、基板は、冷却され、エピタキシャル堆積チャンバからアンロードされる。
【0053】
前述は、本開示の実施形態に向けられたものであるが、本開示の他の、およびさらなる実施形態が、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく考案されることができ、本開示の範囲は、後に続く特許請求の範囲により決定される。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【国際調査報告】