用于沉积含磷硅层的方法与流程

本公开涉及形成外延层的方法。更具体地，本公开涉及在衬底上外延形成磷掺杂硅层的方法、由其获得的场效应晶体管以及用于在衬底上形成磷掺杂外延硅层的衬底处理设备。

背景技术：

1、随着半导体工业的进步，层的外延生长，特别是在较低处理温度下，可能变得更加重要。这可能是由于各种新颖的集成方案，例如器件的3d堆叠、掩埋电源轨(bpr)集成、源极/漏极接触层的形成和高k/金属栅极优先集成方案。

2、低温外延膜生长带来的挑战可能与层的缺陷形成和外延击穿有关，这可能导致电性能差的非晶材料。此外，低温外延在保持对介电层的选择性和实现高生长速率方面会带来挑战。

3、因此，可能需要提供能够在较低处理温度下实现单晶外延层生长同时克服挑战的方法。

技术实现思路

1、提供本
技术实现要素：
是为了以简化的形式介绍一些概念。这些概念在以下公开的示例实施例的详细描述中被进一步详细描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

2、本公开的目的是提供在较低处理温度下生长外延层的改进方法。

3、在第一方面，本公开涉及一种用于在衬底上外延生长磷掺杂硅层的方法。该方法可以包括向处理室提供衬底。衬底可以包括第一表面。第一表面可以是单晶的。该方法还可以包括将衬底暴露于硅前体和磷前体，从而在单晶表面上外延生长磷掺杂硅层。磷前体可以包括卤化磷。衬底暴露于磷前体可以在与暴露于硅前体重叠的时间段内完成。

4、根据本公开第一方面的实施例的方法可以有利地导致外延层在较低处理温度下生长。特别地，在较低处理温度下生长磷掺杂硅外延层可能是有利的。这对于低于600℃,特别是低于500℃的处理温度可能特别有利。

5、可以增加外延层中活性掺杂剂的结合也是有利的。这可以进一步降低外延层的电阻率。当外延层形成场效应晶体管的源极/漏极时，这可能特别导致接触电阻的降低。

6、可以提高外延层的结晶度可能是有利的。

7、另一个优点是可以提高低温下相对于非单晶表面的外延层生长的选择性。这对于低于600℃,特别是低于500℃的处理温度可能是有利的。

8、另一个优点是磷掺杂硅外延层在硅衬底的所有晶体刻面上保持完全结晶。

9、在低于600℃,特别是低于500℃的较低处理温度下，可以保持外延层的高生长速率，这也是一个优点。这可以进一步提供在较低处理温度下保持高处理产量的优点。

10、可以实现磷掺杂硅层的选择性外延生长可能是有利的。进一步有利的是，磷掺杂硅层的选择性外延生长可以在低于600℃,特别是低于500℃的较低处理温度下实现。

11、在第二方面，本公开涉及一种场效应晶体管。场效应晶体管可以包括源极/漏极区。源极/漏极区可以包括根据本公开第一方面的实施例生长的磷掺杂硅层。场效应晶体管可以包括鳍片、纳米片或纳米线。

12、根据本公开第二方面的实施例的场效应晶体管在源极/漏极区中具有高活性掺杂剂浓度的层方面可能是有利的。

13、因此，它可以提供作为高性能晶体管的优点。

14、另一个优点是晶体管可以减小接触电阻。

15、此外，由于减小的接触电阻，具有寄生电阻减小的源极/漏极区也是有利的，其中寄生电阻可以包括晶体管的金属触点和源极/漏极区之间的接触电阻。

16、在第三方面，本公开涉及一种衬底处理设备。衬底处理设备可以包括至少一个处理室和控制器，该控制器配置为使得衬底处理设备能够执行根据本公开第一方面的实施例的方法。

17、根据本公开第三方面的实施例的衬底处理设备可以允许在较低处理温度下选择性地在衬底上外延生长磷掺杂硅外延层。

18、另一个优点是，衬底处理设备可以在较低处理温度下提供外延生长，同时保持高生长速率，从而有助于提高处理产量和总的半导体制造产量。

1.一种用于在衬底上外延生长磷掺杂硅层的方法，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，当衬底暴露于硅前体时，衬底暴露于磷前体。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述卤化磷是氯化磷。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述氯化磷是三氯化磷。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在衬底暴露于硅前体及磷前体期间，处理室的温度至多为600℃。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述衬底还包括第二表面，并且其中，所述磷掺杂硅层相对于第二表面选择性地外延生长在所述第一表面上，并且其中第二表面不同于第一表面。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第二表面是非单晶的。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述非单晶表面是电介质表面。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述单晶表面包括单晶硅表面。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述单晶硅表面包括第一单晶硅表面和第二单晶硅表面中的至少一个，第二单晶硅表面不同于第一单晶硅表面。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一单晶硅表面由si{100}晶体刻面构成，所述第二单晶硅表面由高阶硅晶体刻面构成。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述高阶硅晶体刻面是si{110}晶体刻面或si{111}刻面。

13.根据权利要求6至12中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括将衬底暴露于蚀刻气体，从而相对于所述第二表面提高所述第一表面上的磷掺杂外延硅层生长的选择性。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，将衬底暴露于蚀刻气体与将衬底暴露于硅前体和磷前体交替且重复地进行。

15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述磷前体还包括磷化氢。

16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述硅前体包括高阶硅前体。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述高阶硅前体是sinh2n+2，其中n等于至少2。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述硅前体包括氯硅烷。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述氯硅烷是一氯硅烷、二氯硅烷、三氯硅烷、四氯硅烷、八氯三硅烷或六氯二硅烷。

20.一种衬底处理设备，包括至少一个处理室和控制器，该控制器配置成使衬底处理设备能够执行根据权利要求1至19中任一项所述的方法。