【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开内容涉及半导体器件及用于制造半导体器件的方法。更特定而言，本公开内容涉及可在包含超晶格结构的半导体器件中使用的应变松弛缓冲层(strain relaxedbuffer；srb)及其制造方法。
技术介绍
1、iii-v族及iv族化合物膜通常通过异质外延(一种外延形式)形成。在外延中，单晶膜在单晶基板上由气体或液体前驱物沉积。在沉积期间，基板用作种晶，所沉积的膜呈现与基板的那些一致的晶格结构及定向。所沉积的膜通常称为外延膜或外延层。在异质外延中，外延膜及基板通常包括具有不同性质(例如，晶格常数及热膨胀系数)的不同材料。性质的差异在外延膜中引入缺陷并且甚至当生长外延膜时可能导致基板破裂。例如，当在硅基板上生成锗硅(sige)材料时，可归因于晶格常数及热膨胀系数的差异来产生机械应力及热应力，从而导致硅基板弯曲并且外延sige材料及甚至硅基板破裂。
2、一种减小缺陷密度的途径涉及在基板上生长厚srb层。可靶向应变松弛的这些厚srb层的生长可以是昂贵的。其他尝试生长在所选择的基板上具有快速松弛趋势的不相似材料，或以其他方式生长最终归因于累积的应变而松弛的较厚膜。然而，这些工艺经常花费很长时间来完成并且涉及昂贵的材料。
3、因此，需要减小缺陷密度同时减少处理时间及成本的较薄的srb层。
技术实现思路
1、本公开内容涉及半导体器件及用于制造半导体器件的方法。更特定而言，本公开内容涉及可在包含超晶格结构的半导体器件中使用的srb层及其制造方法。
2、在一个态
3、实施方式可包括下列中的一个或多个。第一厚度在从约2000nm至约2500nm的范围中并且锗浓度梯度从邻近与基板的界面的0原子％增加到在从约10原子％至约15原子％的范围中的最大锗浓度。第二厚度在从约1000nm至约1200nm的范围中，并且实质上均匀的锗浓度实质上等于、等于、或大于第一锗硅层的最大锗浓度。锗浓度梯度从在从约0原子％至约2原子％的锗的范围中的第一锗浓度增加到在从约10原子％至约15原子％的范围中的第二锗浓度。基板包含硅。方法进一步包括抛光锗硅覆盖层以将第二厚度减小到第三厚度。在抛光锗硅覆盖层之后，锗硅覆盖层具有顶表面，该顶表面具有或更小的均方根(rootmean square；rms)粗糙度。方法进一步包括在抛光锗硅覆盖层之后将锗硅覆盖层暴露于湿式清洁工艺。在基板上方外延地沉积第一锗硅层包含增加锗源气体的流动速率以形成从第一表面到第二表面增加的锗浓度梯度。
4、在另一方面中，提供了一种器件结构。器件结构包括基板。器件结构进一步包括在基板上形成的应变松弛缓冲层。应变松弛缓冲层包括第一锗硅层，该第一锗硅层具有接触基板的前侧表面的第一表面及与第一表面相对的第二表面。第一锗硅层具有第一厚度及从第一表面到第二表面增加的锗浓度梯度。应变松弛缓冲层进一步包括接触第一锗硅层的第二表面的锗硅覆盖层。锗硅覆盖层具有第二厚度及实质上均匀的锗浓度，该锗浓度等于、实质上等于、或大于锗浓度梯度的最大锗浓度。器件结构进一步包括在应变松弛缓冲层上形成的超晶格结构。超晶格结构包括锗硅间隔层及硅沟道层，其中锗硅间隔层及硅沟道层以交替堆叠的布置来设置。
5、实施方式可包括下列中的一个或多个。第一厚度在从约2000nm至约2500nm的范围中并且锗浓度梯度从邻近与基板的界面的0原子％增加到在从约10原子％至约15原子％的范围中的最大锗浓度。第二厚度在从约1000nm至约1200nm的范围中，并且实质上均匀的锗浓度实质上等于、等于、或大于第一锗硅层的最大锗浓度。锗浓度梯度从在从约0原子％至约2原子％的锗的范围中的第一锗浓度增加到在从约10原子％至约15原子％的范围中的第二锗浓度。器件结构是动态随机存取存储器(dynamic random-access memory；dram)组件。锗硅覆盖层具有顶表面，该顶表面具有或更小的均方根(rms)粗糙度。器件结构进一步包括穿过应变松弛缓冲层及超晶格结构形成的多个沟槽。器件结构进一步包括穿过应变松弛缓冲层及超晶格结构形成的一个或多个蚀刻孔。一个或多个蚀刻孔用一种或多种聚硅材料(poly material)及氧化物材料填充。聚硅材料是多晶硅(polycrystalline silicon)材料并且氧化物材料是氧化硅。基板包含硅。
6、在又一方面中，提供了一种形成半导体器件的方法。方法包括在第一处理腔室中在基板上方外延地沉积应变松弛缓冲层。外延地沉积应变松弛缓冲层包括在基板上方外延地沉积第一锗硅层。第一锗硅层具有第一厚度及从第一锗硅层的第一表面到第二表面增加的锗浓度梯度。外延地暴露应变松弛缓冲层进一步包括在第一锗硅层上外延地沉积锗硅覆盖层。锗硅覆盖层具有第二厚度及实质上均匀的锗浓度，该锗浓度等于、实质上等于、或大于锗浓度梯度的最大锗浓度。方法进一步包括将基板传送到与集成的处理系统异位定位的第二处理腔室。方法进一步包括在第二处理腔室中抛光锗硅堵盖层以将第二厚度减小到第三厚度。方法进一步包括将基板传送到与集成的处理系统异位定位的第三处理腔室。方法进一步包括在抛光锗硅覆盖层之后在第三处理腔室中将锗硅覆盖层暴露于湿式清洁工艺。方法进一步包括将基板传送到集成的处理系统的第一处理腔室。方法进一步包括使用远程等离子体源在集成的处理系统的第一处理腔室中将基板暴露于干式清洁工艺，以由含氟前驱物及含氢前驱物产生蚀刻剂物质。方法进一步包括将基板传送到集成的处理系统的第二处理腔室。方法进一步包括在集成的处理系统的第二处理腔室中在应变松弛缓冲层上外延地沉积超晶格结构。
7、实施方式可包括下列中的一个或多个。第一厚度在从约2000nm至约2500nm的范围中并且锗浓度梯度从邻近与基板的界面的0原子％增加到在从约10原子％至约15原子％的范围中的最大锗浓度。第二厚度在从约1000nm至约1200nm的范围中，并且实质上均匀的锗浓度实质上等于、等于、或大于第一锗硅层的最大锗浓度。锗浓度梯度从在从约0原子％至约2原子％的锗的范围中的第一锗浓度增加到在从约10原子％至约15原子％的范围中的第二锗浓度。基板包含硅。
8、在另一方面中，一种非暂时性计算机可读介质具有上面存储的指令，当由处理器执行时，所述指令导致工艺执行上文设备的操作和/或方法。
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1.一种在基板上形成应变松弛缓冲(SRB)层的方法，包含以下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一厚度在从约2000nm至约2500nm的范围中并且所述锗浓度梯度从邻近与所述基板的界面的0原子％增加到在从约10原子％至约15原子％的范围中的所述最大锗浓度。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述第二厚度在从约1000nm至约1200nm的范围中并且所述实质上均匀的锗浓度实质上等于、等于、或大于所述第一锗硅层的所述最大锗浓度。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述锗浓度梯度从在从约0原子％至约2原子％的锗的范围中的第一锗浓度增加到在从约10原子％至约15原子％的范围中的第二锗浓度。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述基板包含硅。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包含以下步骤：抛光所述锗硅覆盖层以将所述第二厚度减小到第三厚度。
7.如权利要求1所述的方法，其中在抛光所述锗硅覆盖层之后，所述锗硅覆盖层具有顶表面，所述顶表面具有或更小的均方根(RMS)粗糙度。
8.如权利要求6所述的方法，进一
9.如权利要求1所述的方法，其中在所述基板上方外延地沉积所述第一锗硅层的步骤包含以下步骤：增加锗源气体的流动速率以形成从所述第一表面到所述第二表面增加的所述锗浓度梯度。
10.一种器件结构，包含：
11.如权利要求10所述的器件结构，其中所述第一厚度在从约2000nm至约2500nm的范围中并且所述锗浓度梯度从邻近与所述基板的界面的0原子％增加到在从约10原子％至约15原子％的范围中的最大锗浓度。
12.如权利要求11所述的器件结构，其中所述第二厚度在从约1000nm至约1200nm的范围中并且所述实质上均匀的锗浓度实质上等于、等于、或大于所述第一锗硅层的该最大锗浓度。
13.如权利要求10所述的器件结构，其中所述锗浓度梯度从在从约0原子％至约2原子％的锗的范围中的第一锗浓度增加到在从约10原子％至约15原子％的范围中的第二锗浓度。
14.如权利要求10所述的器件结构，其中所述器件结构是动态随机存取存储器(DRAM)器件。
15.如权利要求10所述的器件结构，其中所述锗硅覆盖层具有顶表面，所述顶表面具有或更小的均方根(RMS)粗糙度。
16.如权利要求10所述的器件结构，进一步具有穿过所述应变松弛缓冲层及所述超晶格结构形成的多个沟槽。
17.如权利要求16所述的器件结构，进一步具有穿过所述应变松弛缓冲层及所述超晶格结构形成的一个或多个蚀刻孔，其中所述一个或多个蚀刻孔已经用聚硅材料及氧化物材料中的一种或多种填充。
18.如权利要求17所述的器件结构，其中所述聚硅材料是多晶硅材料并且所述氧化物材料是氧化硅。
19.如权利要求10所述的器件结构，其中所述基板包含硅。
20.一种形成半导体器件的方法，包含以下步骤：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种在基板上形成应变松弛缓冲(srb)层的方法，包含以下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一厚度在从约2000nm至约2500nm的范围中并且所述锗浓度梯度从邻近与所述基板的界面的0原子％增加到在从约10原子％至约15原子％的范围中的所述最大锗浓度。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述第二厚度在从约1000nm至约1200nm的范围中并且所述实质上均匀的锗浓度实质上等于、等于、或大于所述第一锗硅层的所述最大锗浓度。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述锗浓度梯度从在从约0原子％至约2原子％的锗的范围中的第一锗浓度增加到在从约10原子％至约15原子％的范围中的第二锗浓度。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述基板包含硅。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包含以下步骤：抛光所述锗硅覆盖层以将所述第二厚度减小到第三厚度。
7.如权利要求1所述的方法，其中在抛光所述锗硅覆盖层之后，所述锗硅覆盖层具有顶表面，所述顶表面具有或更小的均方根(rms)粗糙度。
8.如权利要求6所述的方法，进一步包含以下步骤：在抛光所述锗硅覆盖层之后将所述锗硅覆盖层暴露于湿式清洁工艺。
9.如权利要求1所述的方法，其中在所述基板上方外延地沉积所述第一锗硅层的步骤包含以下步骤：增加锗源气体的流动速率以形成从所述第一表面到所述第二表面增加的所述锗浓度梯度。
10.一种器件结构，包含：
11.如权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·基申海特尔，约翰·托尔，阿布舍克·杜贝，玛丽贝尔·马尔多纳多·加西亚，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：
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