形成结构的方法、半导体处理系统和半导体器件结构技术方案

一种形成结构的方法包括：在反应室中提供衬底，形成覆盖衬底的第一层，以及在第一层上形成第二层。在形成第一层期间，使用由第一层发射的红外电磁辐射来控制第一层的温度。在形成第二层期间，使用由第二层发射的红外电磁辐射来控制第二层的温度。还描述了半导体器件结构和半导体处理系统。构和半导体处理系统。构和半导体处理系统。

【技术实现步骤摘要】
形成结构的方法、半导体处理系统和半导体器件结构


[0001]本公开总体涉及形成结构。更具体地，本公开涉及使用半导体处理系统形成覆盖衬底的半导体器件结构。

技术介绍

[0002]诸如晶体管的半导体器件通常通过在衬底上沉积膜来形成。沉积通常通过使用衬底夹持器将衬底支撑在反应器内，将衬底暴露于前体，并将衬底加热到选定的温度以使膜沉积在衬底上来完成。通常在沉积期间控制衬底的温度，以控制沉积速率、厚度和/或均匀性。此后，衬底通常经历进一步的处理(例如抛光、图案化、蚀刻等)以形成期望的半导体器件中所需的各种特征。
[0003]在一些膜沉积操作中，衬底的温度可由热电偶或热电偶阵列控制。热电偶(或热电偶阵列)通常位于反应器内并靠近衬底夹持器，并且可以通过中间结构热耦合到衬底，比如衬底夹持器、靠近衬底夹持器的静态结构和/或限定在衬底夹持器和静态结构之间的间隙。热耦合导致衬底中的温度变化通过中间结构传递到热电偶，通常根据诸如形成中间结构的材料的温差和热系数的因素。热电偶进而报告温度变化，并且响应于报告的温度适当地调节衬底的加热。
[0004]虽然这种热电偶和热电偶阵列通常满足它们的预期目的，但这种装置通常提供间接的温度控制机制。在这方面，在衬底温度变化时和热电偶或热电偶阵列意识到衬底温度已经变化时之间可能存在延迟。该延迟允许实际温度偏离期望的沉积温度，潜在地导致膜厚度的变化。虽然在相对较厚的膜中所得的厚度变化通常较小，但在沉积膜相对较薄的沉积操作中，比如在具有三维架构的半导体器件(如finFET和环绕栅极晶体管器件)的制造中沉积以形成纳米片叠层的膜中，该变化可能相对较大。
[0005]这种系统和方法对于它们的预期目的来说通常是令人满意的。然而，仍然需要形成结构的改进方法、用于形成结构的半导体处理系统以及半导体器件结构。本解决方案为这种需求提供了解决方案。

技术实现思路

[0006]提供了一种形成结构的方法。该方法包括在反应室中提供衬底，形成覆盖衬底的第一层，以及在第一层上形成第二层。在形成第一层期间，使用由第一层发射的红外电磁辐射来控制第一层的温度。在形成第二层期间，使用由第二层发射的红外电磁辐射来控制第二层的温度。
[0007]除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，该方法的进一步示例可以包括在反应室中提供衬底可以包括将高温计光学耦合到衬底的表面。在反应室中提供衬底可以包括将加热器元件辐射耦合到衬底的表面。高温计可操作地与加热器元件相关，以在形成第一层和第二层期间控制第一层和第二层的温度。
[0008]除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，该方法的进一步示例可以包括
在形成第一层期间控制第一层的温度包括在高温计处接收由第一层发射的红外电磁辐射，并且使用在高温计处从第一层接收的红外电磁辐射来确定第一层温度。将第一层温度与预定的第一层温度极限进行比较，当第一层温度在预定的第一层形成温度极限之外时，增加或减少第一层的加热。
[0009]除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，该方法的进一步示例可以包括在形成第二层期间控制第二层的温度包括在高温计处接收由第二层发射的红外电磁辐射，并且使用在高温计处从第二层接收的红外电磁辐射来确定第二层温度。将第二层温度与预定的第二层温度极限进行比较，当第二层温度在预定的第二层形成温度极限之外时，增加或减少第二层的加热。
[0010]除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，该方法的进一步示例可以包括在衬底上形成第一层之前热调节衬底。
[0011]除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，该方法的进一步示例可以包括热调节衬底包括在高温计处接收由衬底发射的红外电磁辐射，在高温计处使用从衬底表面接收的红外电磁辐射确定衬底表面温度，将衬底表面温度与预定的第一层形成温度极限进行比较，以及当衬底表面温度在预定的第一层形成温度极限之外时增加或减少衬底的加热。当衬底表面温度在预定的第一层形成温度极限之内时，可以开始形成覆盖衬底的第一层。
[0012]除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，该方法的进一步示例可以包括在第一层上形成第二层之前热调节第一层包括在高温计处接收由第一层发射的红外电磁辐射，使用在高温计处从第一层接收的红外电磁辐射确定第一层温度，以及将第一层温度与预定的第二层形成温度极限进行比较。当第一层温度在预定的第二层形成温度极限之外时，可以增加或减少第一层的加热，并且当第一层表面温度在预定的第二层形成温度极限之内时，开始在第一层上形成第二层。
[0013]除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，该方法的进一步示例可以包括形成第一层包括向反应室提供第一层前体，所述第一层前体包括二氯硅烷(H2SiCl2)、硅烷(SiH4)、盐酸(HCl)和锗烷(GeH4)中的一种或多种。
[0014]除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，该方法的进一步示例可以包括形成第一层包括将反应室内的第一层形成压力保持在约2托至约80托之间，或约4托至约60托之间，或约5托至约40托之间。
[0015]除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，该方法的进一步示例可以包括形成第一层包括将第一层保持在约500℃至约750℃之间、或约600℃至约700℃之间、或约620℃至约680℃之间的预定的第一层形成温度极限内。
[0016]除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，该方法的进一步示例可以包括形成第一层包括在约10秒至约50秒之间、或约10秒至约40秒之间、或约16秒至约26秒之间的第一层形成间隔。
[0017]除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，该方法的进一步示例可以包括形成第二层包括向反应室提供第二层前体，所述第二层前体包括硅烷(SiH4)、二氯硅烷(H2SiCl2)、乙硅烷(Si2H6)和丙硅烷(Si3H8)中的一种或多种。
[0018]除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，该方法的进一步示例可以包括
形成第二层包括将反应室内的第二层形成压力保持在约2托至约80托之间，或约4托至约60托之间，或约5托至约40托之间。
[0019]除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，该方法的进一步示例可以包括形成第二层包括将第二层保持在约600℃至约800℃之间、或约600℃至约750℃之间、或约640℃至约700℃之间的预定的第二层形成温度。
[0020]除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，该方法的进一步示例可以包括形成第二层包括在约10秒至约50秒之间、或约14秒至约40秒之间、或约16秒至约26秒之间的第二层形成间隔。
[0021]除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，该方法的进一步示例可以包括第一层和第二层形成第一层对，该方法还包括在第一层对上形成具有第三层和第四层的至少一个第二层对，第三层形成在第二层上并与第一层相同，第四层形成在第三层上并与第二层相同。
[0022]还提供了一种半导体处理系统。该半导体处理系统包括：配置用于在衬底本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种形成结构的方法，包括：在反应室中提供衬底；形成覆盖衬底的第一层；在第一层上形成第二层；其中，在形成第一层期间，使用由第一层发射的红外电磁辐射来控制第一层的温度；并且其中，在形成第二层期间，使用由第二层发射的红外电磁辐射来控制第二层的温度。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在反应室中提供衬底包括：将高温计光学耦合到衬底的表面；以及将加热器元件辐射耦合到衬底表面，其中高温计可操作地与加热器元件相关，以在形成第一层和第二层期间控制第一层和第二层的温度。3.根据权利要求1所述的方法，其中，在形成第一层期间控制第一层的温度包括：在高温计处接收由第一层发射的红外电磁辐射；使用在高温计处从第一层接收的红外电磁辐射来确定第一层温度；将第一层温度与预定的第一层温度极限进行比较；以及当第一层温度在预定的第一层形成温度极限之外时，增加或减少第一层的加热。4.根据权利要求1所述的方法，其中，在形成第二层期间控制第二层的温度包括：在高温计处接收由第二层发射的红外电磁辐射；使用在高温计处从第二层接收的红外电磁辐射来确定第二层温度；将第二层温度与预定的第二层温度极限进行比较；以及当第二层温度在预定的第二层形成温度极限之外时，增加或减少第二层的加热。5.根据权利要求1所述的方法，还包括在形成覆盖衬底的第一层之前热调节衬底。6.根据权利要求5所述的方法，其中，热调节衬底包括：在高温计处接收由衬底发射的红外电磁辐射；使用在高温计处从衬底表面接收的红外电磁辐射来确定衬底表面温度；将衬底表面温度与预定的第一层形成温度极限进行比较；当衬底表面温度在预定的第一层形成温度极限之外时，增加或减少衬底的加热；以及当衬底表面温度在预定的第一层形成温度极限之内时，开始在衬底上形成第一层。7.根据权利要求1所述的方法，还包括在第一层上形成第二层之前热调节第一层。8.根据权利要求7所述的方法，其中，热调节第一层包括：在高温计处接收由第一层发射的红外电磁辐射；使用在高温计处从第一层接收的红外电磁辐射来确定第一层温度；将第一层温度与预定的第二层形成温度极限进行比较；当第一层温度在预定的第二层形成温度极限之外时，增加或减少第一层的加热；以及当第一层表面温度在预定的第二层形成温度极限之内时，开始在第一层上形成第二层。9.根据权利要求1所述的方法，其中，形成第一层包括向反应室提供第一层前体，所述第一层前体包括二氯硅烷(H2SiCl2)、硅烷(SiH4)、盐酸(HCl)和锗烷(GeH4)中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，形成第一层包括将反应室内的第一层形成压力保持在约2托至约80托之间，或约4托至约60托之间，或约5托至约40托之间。11.根据权利要求1所述的方法，其中，形成第一层包括将第一层保持在约500℃至约750℃之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：A卡杰巴夫瓦拉，Y卢，R詹姆斯，C米斯金，
申请(专利权)人：ASMIP私人控股有限公司，
类型：发明
国别省市：