引言

器件尺寸的不斷縮小促使半導體工業開發先進的工藝技術。近年來，原子層沉積(ALD)和原子層蝕刻(ALE)已經成為小型化的重要加工技術。ALD是一種沉積技術，它基于連續的、自限性的表面反應。ALE是一種蝕刻技術，允許以逐層的方式從表面去除材料。ALE可以基于利用表面改性和去除步驟的等離子體或熱連續反應。

SiGe是制造新型器件所需的具有高載流子遷移率技術上的重要材料。SiGe可用于需要高電子遷移率的器件，如MOSFETs和納米線晶體管。SiGe還具有對FinFETs、Si/SiGe量子點、直接帶隙發射器、中紅外波導、超寬帶光子學和MEMS器件有用的特性，制造SiGe器件需要蝕刻SiGe。此外，在形成用于納米晶體管結構的Si納米線和納米片時，SiGe也被用作犧牲層。

在本文中，英思特報道了利用氧氣（O2）、臭氧（O3）、氟化氫（HF）和三米鋁[Al（CH3）3]的SiGe。圖1顯示了這個曝光序列的示意圖。

圖1：基于O2或O3的氧化，通過HF的氟化的配體交換和轉化圖

實驗與討論

SiGe的熱退火是在暖壁熱臺型反應器中進行的，其反應器壁保持在160℃。使用筒形加熱器加熱樣品臺，樣品溫度在225℃和290℃之間變化。樣品通過重力保持在水平樣品臺上，其厚度為100納米的SiGe膜組成。該SiGe膜位于Si(100)晶片上厚度為100納米的熱SiO2層上。

圖2顯示了SiGe蝕刻速率相對于劑量的變化，以及依賴于溫度的SiGe蝕刻速率。圖中顯示了硅鍺蝕刻速率與氧化、轉化、氟化和配體交換反應劑量時間的關系。在這個實驗中，將SiGe熱退火期間TMA和HP的劑量時間固定在1秒，氧劑量時間在0.4秒和2秒之間變化。劑量時間的增加導致Si(100)和LPCVD Si的增加。

圖3顯示了SiGe蝕刻速率與TMA劑量時間的關系。Si(100)只在三個不同的溫度下進行。TMA的劑量時間在0.4秒和1.7秒之間變化。這些溫度產生的活化勢壘為6.0千卡/摩爾。此外，硅、氮的腐蝕與硅鍺腐蝕速率是HF劑量時間的函數有關。與粘性流條件相比，使用靜壓的On和導管的TMA劑量分別為1.5s和1.0s。

圖2：290℃時SiGe蝕刻速率與劑量時間的關系

圖3：不同溫度下SiGe厚度變化與ALE循環次數的關系

結論

英思特使用氧化和“轉化-蝕刻”機制，研究了SiGe的熱ALE。SiGe膜厚度和SiGe膜上的表面氧化物層厚度都在熱退火期間使用原位光譜橢偏術來監控，并分析測量了從225℃到290℃的溫度依賴性蝕刻速率。

使用-HF-TMA反應序列的其他實驗表明，TMA和HF反應是自限性的，并且該反應在290℃時具有合理的自限性。原子力顯微鏡圖像顯示，熱ALE與-HF-TMA反應順序沒有使SiGe膜變粗糙。

與使用2-HF-TMA反應順序的Si或si3n 4相比，SiGe熱ALE對SiGe也是非常有選擇性的。使用氧化和轉化-蝕刻機制的SiGe的熱退火對于制造SiGe器件應該是有用的。此外，使用SiGe作為犧牲層，SiGe的熱退火可以用于形成Si納米線和Si納米片。

江蘇英思特半導體科技有限公司主要從事濕法制程設備，晶圓清潔設備，RCA清洗機，KOH腐殖清洗機等設備的設計、生產和維護。

審核編輯 黃宇