[发明专利]以期望的均匀性控制在单个晶片加工室中制造增强的半导体结构的方法

说明书

一种在单个晶片加工室中加工半导体晶片的方法，该方法可以包括将单个晶片加工室加热到650‑700℃范围内的温度，和通过沉积硅和氧以形成多个堆叠的层组在加热的单个晶片加工室内的半导体晶片上形成至少一个超晶格。每个层组可以包括界定基础硅部分的多个堆叠的基础硅单层以及限制在相邻的基础硅部分的晶格内的至少一个氧单层。沉积氧可以包括使用N₂O气流沉积氧。

技术领域

本公开总体上涉及半导体器件，且更特别地涉及制造增强的半导体结构的方法。

背景

已经提出结构和技术以增强半导体器件的性能，例如通过增强电荷载流子的迁移率。例如，Currie等人的美国专利申请号2003/0057416公开了硅、硅-锗和弛豫硅的应变材料层，所述应变材料层还包括无杂质区域，该无杂质区域将在其他方面引起性能劣化。在上部硅层中所产生的双轴应变改变载流子迁移率，从而使能够实现更高速度和/或更低功率的器件。Fitzgerald等人的公开美国专利申请号2003/0034529公开了也基于类似的应变硅技术的CMOS反相器。

Takagi的美国专利号6,472,685B2公开了一种半导体器件，其包括夹在硅层之间的硅和碳层使得第二硅层的导带和价带受到拉伸应变。具有较小的有效质量并且已通过施加到栅电极的电场引起的电子被限制在第二硅层中，因此，声称n-沟道MOSFET具有更高的迁移率。

Ishibashi等人的美国专利号4,937,204公开了一种超晶格，其中多个层(少于八个单层，并且包含部分或二元或二元化合物半导体层)交替且外延地生长。主电流的方向垂直于该超晶格的层

Wang等人的美国专利号5,357,119公开了具有通过在超晶格中降低合金散射实现的更高迁移率的Si-Ge短周期超晶格。沿着这些思路，Candelaria的美国专利号5,683,934公开了包括沟道层的增强迁移率的MOSFET，所述沟道层包含硅和以一定百分比替位存在于硅晶格中的第二材料的合金，所述百分比使沟道层处于拉伸应力下。

Tsu的美国专利号5,216,262公开了包含两个阻挡区域和夹在阻挡区之间的薄外延生长的半导体层的量子阱结构。每个阻挡区域由具有通常在二至六个单层范围内的厚度的SiO₂/Si的交替层构成。显著更厚的硅部分夹在阻挡区之间。

也属于Tsu并且由Applied Physics and Materials ScienceProcessing于2000年9月6日网络发布的标题为“Phenomena in silicon nanostructure devices”的文章(第391-402页)公开了硅和氧的的半导体-原子超晶格(SAS)。Si/O超晶格据公开在硅量子和发光器件中是有用的。特别地，构建绿色电致发光二极管结构并对其测试。该二极管结构中的电流是纵向的，即垂直于SAS的层。所公开的SAS可以包括被吸附物种例如氧原子和CO分子隔开的半导体层。超出氧吸附单层的硅生长据描述是具有相当低的缺陷密度的外延。一种SAS结构包括1.1nm厚的硅部分(其是约八个原子的硅层)，并且另一种结构具有两倍于此的硅厚度。Luo等人的发表于Physical Review Letters,Vol.89,No.7(2002年8月12日)的标题为“Chemical Design of Direct-Gap Light-Emitting Silicon”的文章进一步讨论Tsu的发光SAS结构。

Wang、Tsu和Lofgren的公开国际申请WO 02/103,767A1公开了薄硅和氧、碳、氮、磷、锑、砷或氢的阻挡构造块从而使纵向流过晶格的电流减小超过四个数量级。绝缘层/阻挡层允许紧邻绝缘层沉积低缺陷的外延硅。