1.一种用于将确定数量的掺杂剂原子嵌入第iv族半导体晶格的表面部分中的方法,所述方法包括以下步骤:
a)在所述表面部分上形成一个或多个微影位点;
b)在低于100k的温度下,使用具有包含所述掺杂剂原子及氢原子的分子的气体以使所述分子的一部分键合至所述表面部分的方式向所述表面部分定量给料;以及
c)通过将一定量的能量转移至所述掺杂剂原子,将一个或多个掺杂剂原子掺入相应微影位点;
其中,所述掺入微影位点的掺杂剂原子的数量是确定的,并且与所述微影位点的尺寸相关。
2.如权利要求1所述的方法,其中,所述第iv族半导体晶格的表面部分是纯结晶硅部分或纯结晶锗部分。
3.如权利要求1或2所述的方法,其中,在掺入期间,未掺入相应微影位点中的原子从所述表面部分释放。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法,其中,所述定量给料气体中的所述分子含有膦(ph3),并且所述定量给料过程以使得所述表面部分被ph3分子饱和的方式进行。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法,其中,所述定量给料过程以使得仅ph3分子在所述微影位点处被吸收并与所述表面部分键合的方式进行。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法,其中,所述定量给料过程在防止ph3解离成ph2的温度下进行。
7.如权利要求6所述的方法,其中,所述定量给料过程在低于40k的温度下进行。
8.如权利要求1-5中任一项所述的方法,其中,所述定量给料过程在使得ph3自发解离成ph2的温度下进行。
9.如权利要求6所述的方法,其中,所述定量给料过程在40k至100k之间的温度下进行。
10.如权利要求9所述的方法,其中,所述定量给料在77k下进行。
11.如权利要求1-10中任一项所述的方法,其中,所述一个或多个微影位点是:1×1硅原子位点、2×1硅二聚体残余、3×1硅二聚体残余、4×1硅二聚体残余或5×1硅二聚体残余。
12.如权利要求1-11中任一项所述的方法,其中,所述一个或多个微影位点是3×1硅二聚体残余,并且所述将一个或多个掺杂剂原子掺入相应微影位点的步骤包括以下步骤:使所述表面部分以一方式退火,使得来自所述键合分子的第一部分的单个掺杂剂原子掺入所述表面部分中的相应微影位点;并且所述键合分子的第二部分从所述表面部分释放。
13.如权利要求12所述的方法,其中,每个二聚体残余与6个ph2分子键合。
14.如权利要求12或13所述的方法,其中,在所述退火步骤期间,所述键合的ph3分子失去一个氢原子。
15.如权利要求12-14中任一项所述的方法,其中,在所述退火步骤期间,ph2分子与另一氢原子键合,并且从所述表面部分释放。
16.如权利要求12-15中任一项所述的方法,其中,所述使所述表面部分退火的步骤分两个阶段执行:
i.第一阶段,在所述第一阶段期间,所述键合的ph3分子失去一个氢原子以形成键合至所述表面的多个ph2分子;
ii.第二阶段,在所述第二阶段期间,所述键合的ph2分子将其两个氢原子失给其他ph2分子,并且单个p原子嵌入单个3×1硅二聚体残余中。
17.如权利要求16所述的方法,其中,所述第一退火阶段是通过将所述表面暴露于室温来进行的。
18.如权利要求14或15所述的方法,其中,所述第二退火阶段是在200℃至400℃之间进行的。
19.如权利要求1-11中任一项所述的方法,其中,所述将一个或多个掺杂剂原子掺入相应微影位点的步骤包括以下步骤:将扫描隧道显微镜的尖端定位于所述分子的其中一个的上方并经由所述尖端将一定量的能量转移至所述掺杂剂原子。
20.如权利要求19所述的方法,其中,所述将一定量的能量转移至所述掺杂剂原子的步骤包括以下步骤:当所述尖端定位于所述掺杂剂原子附近时,经由所述尖端向所述掺杂剂原子及所述半导体表面施加电流。
21.如权利要求20所述的方法,其中,为了经由所述尖端施加所述电流,使所述扫描隧道显微镜的反馈控制回路失效,并且为了增加所述电流的大小,控制所述尖端移动以更靠近所述掺杂剂原子。
22.如权利要求20或21所述的方法,还包括以下步骤:监测所施加的所述电流的大小,以检测由掺入掺杂剂原子所触发的急剧变化。
23.如权利要求20-22中任一项所述的方法,其中,所述电流的大小介于0.1na至10na之间。
24.如权利要求20-23中任一项所述的方法,还包括以下步骤:在所述尖端与所述半导体表面之间施加电压,所述电压具有2v至4v之间的大小。
25.如权利要求19所述的方法,其中,所述将一定量的能量转移至所述掺杂剂原子的步骤包括以下步骤:当所述扫描隧道显微镜的所述反馈控制回路有效时,经由所述尖端向所述掺杂剂原子及所述半导体表面施加电压或电流。
26.如权利要求25所述的方法,包括以下步骤:增加所述电流的大小,并监测所述尖端与所述掺杂剂原子之间的距离,以检测由掺入掺杂剂原子所触发的急剧变化。
27.如权利要求26所述的方法,其中,所述将一定量的能量转移至所述掺杂剂原子的步骤包括以下步骤:施加持续时间在0.1s至1s之间并且大小在2v至4v之间的电压脉冲。
28.如权利要求26所述的方法,其中,所述将一定量的能量转移至所述掺杂剂原子的步骤包括以下步骤:施加持续时间在0.1s至1s之间并且大小在0.1na至1na之间的电流脉冲。
29.如权利要求25至28中的任一项所述的方法,其中,所述尖端与所述原子之间的距离介于0.1nm至10nm之间。