KR101144366B1

KR101144366B1 - 실리콘 화합물로 실리콘 함유층을 증착시키는 방법

Info

Publication number: KR101144366B1
Application number: KR1020057006706A
Authority: KR
Inventors: 카우샬 케이. 신치; 폴 비. 코미타; 랜스 에이. 스쿠더; 데이비드 케이. 칼슨
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2003-10-20
Publication date: 2012-05-21
Anticipated expiration: 2023-10-20
Also published as: US20040224089A1; US7758697B2; US20070240632A1; US20080102218A1; AU2003301382A8; EP1563529B1; JP2014027294A; KR20050074965A; EP1563529A2; WO2004036631A3; AU2003301382A1; WO2004036631A2; US7645339B2; US7540920B2; JP2006515955A; JP5593129B2; JP2010232674A

Abstract

본 발명의 구체예는 일반적으로 실리콘 화합물의 조성물 및 실리콘 함유막을 증착시키기 위해 실리콘 화합물을 사용하는 방법을 제공한다. 본 발명의 방법은 실리콘 화합물을 기판 표면에 도입시키고, 실리콘 화합물의 일부, 즉 실리콘 모티프를 실리콘 함유막으로 증착시키는 것을 이용한다. 리간드는 실리콘 화합물의 다른 부분이며, 동일계 에칭제로서 유리된다. 동일계 에칭제는 선택적 실리콘 에피택시의 성장을 지지한다. 실리콘 화합물을, SiRX₆, Si₂RX₆, Si₂RX₈(여기에서, X는 독립적으로 수소 또는 할로겐이고, R은 탄소, 실리콘, 또는 게르마늄이다)를 포함한다. 또한, 실리콘 화합물은 3개의 실리콘 원자, 제 4의 탄소, 실리콘 또는 게르마늄 원자, 및 하나 이상의 할로겐과 함께 수소 또는 할로겐 원자를 포함할 뿐만 아니라, 4개의 실리콘 원자, 제 5의 탄소, 실리콘 또는 게르마늄 원자 및 하나 이상의 할로겐과 함께 수소 또는 할로겐 원자를 포함한다.

Description

실리콘 화합물로 실리콘 함유층을 증착시키는 방법 {SILICON-CONTAINING LAYER DEPOSITION WITH SILICON COMPOUNDS}

본 발명의 구체예는 실리콘 함유막의 증착, 보다 구체적으로 실리콘 화합물 조성물 및 실리콘 함유막을 증착시키는 방법과 관련된다.

원자층 에피택시(atomic layer epitaxy(ALE))는 결정 격자에 대한 단일 원자층을 성장시키므로써 막 두께를 엄밀하게 제어한다. ALE는 실리콘, 게르마늄 실리콘 게르마늄, 실리콘 카본 및 실리콘 게르마늄 카본과 같은 다수의 제 IV족 반도체 물질을 디벨로핑(developing)하는데 이용된다. ALE를 통해 제조된 실리콘 기재 물질은 반도체 물질로 사용하는 데 관심을 끈다. 실리콘 기재 물질은 선택가능한 농도로 게르마늄 및/또는 카본을 포함할 수 있으며 무정질 또는 단결정 폴리실리콘 막으로서 성장한다. 실리콘 함유막이 에픽택셜 성장된 실리콘-ALE는 두 단계로 이루어진다.

부분적으로 분해된 공급원 기체 분자(예를 들어, SiH₄ 또는 SiH₂Cl₂)의 단일층은 기판 또는 표면 상에서 흡착된다. 흡착물질은 실리콘 원자 및 실리콘에 결합된 적어도 다른 종류의 원자 또는 기, 예컨대, 염소, 수소 또는 메틸(예를 들어, SiCl_n, SiH_n 또는 SiMe_n, 여기에서 n은 1 내지 4이다)로 구성될 수 있다. 흡착물질은 분해되어 표면 상에 실리콘의 흡착원자를 형성한다. 흡착원자는 표면 상에서 실리콘 결정의 비어 있는 격자 부위로 이동하거나 확산된다. 이러한 결정은, 흡착원자가 결정 표면 상에서 생성되어 격자에 혼입됨에 따라 계속해서 형성되고 성장한다. 부산물 제거가 달성되고, 새로운 표면이 단일층 상에 생성된다. 다음 사이클에서의 단일층 성장이 가능하게 된다.

실리콘 증착 동안에 사용되는 공급 기체는 저급 실란(예를 들어, 실란, 디클로로실란 및 테트라클로로실란) 뿐만 아니라 고급 실란(예를 들어, 디실란, 헥사클로로디실란 및 트리실란)을 포함한다. 실란 및 디클로로실란은 미국 특허 공개 번호 20020052077호에 개시된 바와 같이 Si-ALE 동안에 사용되는 가장 통상적인 공급 기체이다. 이러한 저급 실란은 기판이 고온, 흔히 800 내지 1000℃에서 유지될 것을 요한다. 고급 실란은 Si-ALE 동안에 요구되는 온도를 낮추기 위한 공급 기체로서 이용된다. 디실란은 수다(Suda) 등의 문헌(J. Vac. Sci. Technol. A, 8(1990) 61) 뿐만 아니라 루벤(Lubben) 등의 문헌(J. Vac. Sci. Technol. A, 9(1991) 3003)에 의해 입증된 바와 같이 180 내지 400℃의 온도 범위에서 자외선 광자극된 ALE에 의해 실리콘을 성장시키는 데 사용된다.

보충 에칭제와 함께 Si-ALE이 또한 실시되었다. 미국 특허 공개 번호 20020127841호는 선택적 실리콘 성장을 달성하기 위한 디클로로실란과 염화수소의 조합에 대해 교시하고 있다. 보충 에칭제는 일반적으로 높은 반응성을 필요로 하는 할로겐화된 화합물 및/또는 라디칼 화합물(예를 들어, HCl 또는 ㆍCl)이다. 그러므로, 유해하고 독성인 조건이 흔히 에칭제 사용과 결부된다.

그러므로, 실리콘 증착을 위한 공급 화학물질 및 에칭제로서의 공급 화학물질 둘 모두를 제공하는 실리콘 함유 화합물을 제공하는 것이 필요하다. 실리콘 함유 화합물은 다양한 실리콘 증착 기술로 적용되도록 다용도이어야 한다.

발명의 요약

일 구체예에서, 본 발명은 일반적으로 실리콘 화합물을 기판 표면에 전달하고, 실리콘 화합물을 반응시켜 기판 표면 상에 실리콘 함유막을 증착시키는 것을 포함하여 실리콘 함유막을 증착시키는 방법을 제공한다. 실리콘 화합물은 하기 구조식을 포함한다:

상기 식에서,

X₁-X₆는 독립적으로 수소 또는 할로겐이고, R은 탄소, 실리콘 또는 게르마늄이고, X₁-X₆는 하나 이상의 수소 및 하나 이상의 할로겐을 포함한다.

또 다른 구체예에서, 본 발명은 일반적으로 하기 구조식을 포함하는 물질의 조성물을 제공한다:

상기 식에서,

X₁-X₆는 독립적으로 수소 또는 할로겐이고, R은 탄소, 실리콘 또는 게르마늄이고, X₁-X₆는 하나 이상의 수소 및 하나 이상의 할로겐을 포함하나, 단 R은 X₄, X₅ 및 X₆가 불소인 경우에 탄소가 아니다.

상기 식에서,

X₁-X₆는 독립적으로 수소 또는 할로겐이고, R은 게르마늄이다.

또 다른 구체예에서, 본 발명은 일반적으로 실리콘 화합물을 기판 표면에 전달하고, 실리콘 화합물을 반응시켜 기판 표면 상에 실리콘 함유막을 증착시키는 것을 포함하여 실리콘 함유막을 증착시키는 방법을 제공한다. 실리콘 화합물은 하기 구조식을 포함한다:

상기 식에서,

X₁-X₈은 독립적으로 수소 또는 할로겐이고, R은 탄소, 실리콘 또는 게르마늄이고, X₁-X₈은 하나 이상의 할로겐을 포함한다.

상기 식에서,

X₁-X₈는 독립적으로 수소 또는 할로겐이고, R은 탄소, 실리콘 또는 게르마늄이고, X₁-X₈은 하나 이상의 할로겐을 포함한다.

상기 식에서,

X₁-X₈는 독립적으로 수소 또는 할로겐이고, R은 게르마늄이다.

또 다른 구체예에서, 본 발명은 일반적으로 실리콘 화합물을 기판 표면에 전달하고, 실리콘 화합물을 반응시켜 실리콘 함유막을 기판 표면 상에 증착시키므로써 실리콘 함유막을 증착시키는 방법을 제공한다. 몇몇 구체예에서, 실리콘 화합물은 3개의 실리콘 원자, 제 4의 탄소, 실리콘 또는 게르마늄 원자, 및 하나 이상의 할로겐과 함께 수소 또는 할로겐 원자를 포함한다. 또 다른 구체예에서, 실리콘 화합물은 4개의 실리콘 원자, 제 5의 탄소, 실리콘 또는 게르마늄 및 하나 이상의 할로겐과 함께 수소 또는 할로겐을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 실리콘 함유막은 실리콘, 실리콘 게르마늄, 실리콘 카본 및 실리콘 게르마늄 카본으로 이루어진 군으로부터 선택된다.

또 다른 구체예에서, 본 발명은 일반적으로 3개의 실리콘 원자, 제 4의 탄소, 실리콘 또는 게르마늄 및 하나 이상의 할로겐과 함께 수소 또는 할로겐 원자를 포함하는 물질의 조성물을 제공한다. 다른 구체예에서, 본 발명은 일반적으로 4개의 실리콘 원자, 제 5의 탄소, 실리콘 또는 게르마늄 및 수소 및/또는 할로겐 원자를 포함하는 물질의 조성물을 제공한다.

본 발명의 구체예는 기판 상에 목적하는 두께로 실리콘 함유막을 에피택셜하게 증착시키기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 일반적으로 동일 분자내에 실리콘 공급원 뿐만 아니라 에칭제 공급원을 함유하는 실리콘 화합물을 포함한다. 실리콘 공급원은 1 내지 5개의 실리콘 원자를 포함하는 화합물이다. 에칭제 공급원은 에칭제 특성을 갖는 하나 이상의 작용기를 포함하는 화합물이다. 몇몇 구체예에서, 분자는 실리콘 게르마늄 공급원 또는 실리콘 카본 공급원을 함유하는 분자가 사용된다.

일면에서, 본 발명의 구체예에는 하기 구조식을 포함하는 실리콘 화합물에 관한 것이다:

상기 식에서,

실리콘 공급원은 Cl₃SiSiCl₂H, Cl₃SiSiClH₂, Cl₃SiSiH₃, HCl₂SiSiH₃, H₂ClSiSiH₃, HCl₂SiSiCl₂H 및 HCl₂SiSiCl₂H와 같은 화학식을 갖는다. 다른 실리콘 공급원은 하나 이상의 H-원자 및/또는 하나 이상의 Cl-원자를 불소와 같은 다른 할로겐으로 치환시키므로써 유도된다. 그러므로, 실리콘 공급원은 Cl₃SiSiF₂H, F₃SiSiClH₂, F₃SiSiH₃, F₃SiSiCl₃, HFClSiSiF₃, H₂ClSiSiH₃, FCl₂SiSiF₂H 및 H₂ClSiSiClF₂와 같은 화학식을 가질 수 있다. 다른 유사하게 할로겐화된 실리콘 공급원이 상기 방법에 사용될 수 있다.

실리콘 게르마늄 공급원은 Cl₃SiGeCl₃, H₃SiGeH₃, Cl₃SiGeCl₂H, Cl₃SiGeClH₂, Cl₃SiGeH₃, HCl₂SiGeH₃, H₂ClSiGeH₃, HCl₂SiGeCl₂H, H₂ClSiGeClH₂, Cl₃GeSiCl₂H, Cl₃GeSiClH₂, Cl₃GeSiH₃, HCl₂GeSiH₃, H₂ClGeSiH₃, HCl₂GeSiCl₂H 및 H₂ClGeSiClH₂와 같은 화학식을 가질 수 있다. 다른 실리콘 게르마늄 공급원은 하나 이상의 H-원자 및/또는 하나 이상의 Cl-원자를 불소와 같은 다른 할로겐으로 치환시키므로써 유도된다. 그러므로, 실리콘 게르마늄 공급원은 F₃SiGeCl₃, F₃SiGeH₃, F₃GeSi₃, F₃GeSiH₃, H₃SiGeCl₃, H₃SiGeHCl₂, F₃SiGeCl₂H, F₃SiGeClH₂, HCl₂SiGeH₃, H₂ClSiGeF₃, FCl₂SiGeCl₂H, H₂ClSiGeClH₂, F₃GeSiCl₂H, F₃GeSiClH₂ 및 H₂FGeSiClH₂와 같은 화학식을 가질 수 있다. 다른 유사하게 할로겐화된 실리콘 게르마늄 공급원이 상기 방법에 사용될 수 있다.

실리콘 카본 공급원은 H₃SiCH₃, Cl₃SiCCl₃, Cl₃SiCCl₂H, Cl₃SiCClH, Cl₃SiCH₃, HCl₂SiCH₃, H₂ClSiCH₃, HCl₂SiCCl₂H, H₂ClSiCClH₂, Cl₃CSiCl₂H, Cl₃CSiClH₂, Cl₂CSiH₃, HCl₂CSiH₃, H₂ClCSiH₃, HCl₂CSiCl₂H 및 H₂ClSiClH₂과 같은 화학식을 가질 수 있다. 다른 실리콘 카본 공급원은 하나 이상의 H-원자 및/또는 하나 이상의 Cl-원자를 불소와 같은 다른 할로겐으로 치환시키므로써 유도된다. 그러므로, 실리콘 카본 공급원은 Cl₃SiCF₂H, Cl₃SiCFH₂, F₃SiCH₃, FCl₂SiCH₃, H₂FSiCH₃, FCl₂SiCCl₂H, FH₂ClSiCClH₂, FCl₃CSiCl₂H, Cl₃CSiClHF, F₃CSiH₃, F₃CSiCl₃, H₃CSiF₃, Cl₃CSiF₃, FCl₂CSiH₃, H₂FCSiH₃, FCl₂CSiCl₂H 및 H₂ClCSiFH₂와 같은 화학식을 가질 수 있다.

실리콘 화합물은 분자내 함유된 실리콘 모티프(예를 들어, Si-R, 여기에서 R은 실리콘, 게르마늄 또는 카본이다)를 증착시키는 데 사용될 수 있다. 수소 및/또는 할로겐은 실리콘 모티프가 환원되어 증착됨에 따라 분자로부터 제거되는 리간드이다. 증착은 이러한 절차 동안에 실리콘 함유막을 형성시킨다. 리간드는 유리된 수소 및/또는 할로겐으로부터 동일계 에칭제를 형성할 수 있다. 동일계 에칭제는 H, H₂, HX, X, X₂ 및 XX'를 포함하며, 여기에서, X 및 X'는 상이하나 둘 모두 할로겐이고, 뿐만 아니라 라디칼 또는 이온 종(예를 들어, ㆍH 또는 ㆍX)을 포함하는 수소와 할로겐 분자의 다른 조합이다. 여기에서, 용어 '할로겐'은 불소, 염소, 브롬, 요오드, 이들의 라디칼, 이들의 이온 및 이들의 조합을 포함한다.

다른 일면에서, 본 발명의 구체예는 하기 구조식을 갖는 실리콘 화합물에 관한 것이다:

상기 식에서,

X₁-X₈은 독립적으로 수소 또는 할로겐이고, R은 탄소, 실리콘 또는 게르마늄이고, X₁-X₈은 하나 이상의 할로겐을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 실리콘 함유막은 실리콘, 실리콘 게르마늄, 실리콘 카본 및 실리콘 게르마늄 카본으로 이루어진 군으로부터 선택된다.

다른 실리콘 화합물은 분자내 함유된 실리콘 모티프(예를 들어, Si-Si-R 또는 Si-R-Si, 여기에서 R은 실리콘, 게르마늄 또는 탄소이다)를 증착시키는 데 사용된다. 실리콘 공급원은 H₃SiSiH₂SiH₂Cl, H₃SiSiH₂SiHCl₂, H₃SiSiH₂SiCl₃, H₃SiSiHClSiH₂Cl, H₃SiSiHClSiHCl₂, H₃SiSiHClSiCl₃, H₃SiSiCl₂SiH₂Cl, H₃SiSiCl₂SiHCl₂, H₃SiSiCl₂SiCl₃, HCl₂SiSiH₂SiH₂Cl, HCl₂SiSiH₂SiHCl₂, Cl₃SiSiH₂SiCl₃, HCl₂SiSiCl₂SiH₂Cl, H₂ClSiSiHClSiHCl₂, Cl₃SiSiH₂SiCl₃, Cl₃SiSiHClSiCl₃, HCl₂SiSCl₂SiHCl₂ 및 H₃SiSiCl₂SiH₃와 같은 화학식을 가질 수 있다. 다른 실리콘 공급원은 하나 이상의 H-원자 및/또는 하나 이상의 Cl-원자를 불소와 같은 다른 할로겐으로 치환시키므로써 유도된다. 그러므로, 실리콘 공급원은 F₃SiSiH₂SiH₃, F₃SiSiH₂SiCl₃, H₃SiSiH₂SiH₂F, H₃SiSiH₂SiHF₂, H₃SiSH₂SiF₃, H₃SiSiHFSiH₂Cl, F₃SiSiHCSiHF₂, H₃SiSiFHSiCl₃, H₃SiSiF₂SiH₂F, H₃SiSiCl₂SiFCl₂ 및 H₃SiSiF₂SiCl₃과 같은 화학식을 가질 수 있다. 그 밖의 유사하게 할로겐화된 실리콘 공급원이 상기 방법에 사용될 수 있다. 추가로, 시클릭-트리실란 및 시클릭-할로트리실란이 본 발명의 범주내에 사용된다.

실리콘 게르마늄 공급원은 H₃SiSiH₂GeH₂Cl, H₃SiSiH₂GeH₃, H₃SiSiH₂GeHCl₂, H₃SiSiH₂GeCl₃, H₃SiSiHClGeH₂Cl, H₃SiSiHClGeHCl₂, H₃SiGeHClSiCl₃, H₃SiGeCl₂SiH₂Cl, H₃SiGeCl₂SiHCl₂, H₃SiGeCl₂SiCl₃, HCl₂SiGeH₂SiH₂Cl, HCl₂SiSiH₂GeHCl₂, Cl₃SiSiH₂GeCl₃, HCl₂SiGeCl₂SiH₂Cl, H₂ClSiGeHClSiHCl₂, Cl₃SiGeH₂SiCl₃, Cl₃SiSiHClGeCl₃, HCl₂SiGeCl₂SiH₃ 및 H₃GeSiCl₂SiH₃와 같은 화학식을 가질 수 있다. 다른 실리콘 게르마늄 공급원은 하나 이상의 H-원자 및/또는 하나 이상의 Cl-원자를 불소와 같은 다른 할로겐으로 치환시키므로써 유도된다. 그러므로, 실리콘 게르마늄 공급원은, F₃SiSiH₂GeH₃, F₃SiSiH₂GeCl₃, F₃GeSiH₂SiH₃, F₃GeSiH₂SiCl₃, F₃SiGeH₂SiH₃, F₃SiGeH₂SiCl₃, F₃SiSiH₂GeCl₂H, H₃SiSiF₂GeH₂Cl, F₃SiSiH₂GeHCl₂, H₃SiSiF₂GeCl₃, H₃SiSiCl₂GeH₂Cl, H₃SiSiHClGeHF₂, H₃SiGeH₂SiCl₃, H₃SiGeCl₂SiH₂Cl, F₃SiGeCl₂SiHCl₂, H₃SiGeF₂SiCl₃과 같은 화학식을 갖는다. 그 밖의 유사하게 할로겐화된 실리콘 게르마늄 공급원이 상기 방법에 사용될 수 있다. 추가로, 시클릭-게르마늄실란 및 시클릭-할로게르마늄실란이 본 발명의 범주내에 사용된다.

실리콘 카본 공급원은 H₃SiSiH₂CH₂Cl, H₃SiSiH₂CHCl₂, H₃SiSiH₂CCl₃, H₃SiSiHClCH₂Cl, H₃SiSiHClCHCl₂, H₃SiCHClSiCl₃, H₃SiCCl₂SiH₂Cl, H₃SiCCl₂SiHCl₂, H₃SiCCl₂SiCl₃, HCl₂SiCH₂SiH₂Cl, HCl₂SiSiH₂CHCl₂, Cl₃SiSiH₂CCl₃, HCl₂SiCCl₂SiH₂Cl, H₂ClSiCHClSiHCl₂, Cl₃SiCH₂SiCl₃, Cl₃SiSiHClCCl₃, HCl₂SiCCl₂SiH₃ 및 H₃CSiCl₂SiH₃와 같은 화학식을 가질 수 있다. 다른 실리콘 카본 공급원은 하나 이상의 H-원자 및/또는 하나 이상의 Cl-원자를 불소와 같은 다른 할로겐으로 치환시키므로써 유도된다. 그러므로, 실리콘 카본 공급원은 F₃SiSiH₂CH₃, F₃SiSiH₂CCl₃, F₃CSiH₂SiH₃, F₃CSiH₂SiCl₃, F₃SiCH₂SiH₃, F₃SiCH₂SiCl₃, F₃SiSiH₂CCl₂H, H₃SiSiF₂CH₂Cl, F₃SiSiH₂CHCl₂, H₃SiSiF₂CCl₃, H₃SiSiHFCH₂Cl, H₃SiSiHClCHF₂, H₃SiCHFSiCl₃, H₃SiCCl₂SiH₂F, F₃SiCCl₂SiHCl₂, H₃SiCF₂SiCl₃과 같은 화학식을 갖는다. 그 밖의 유사하게 할로겐화된 실리콘 카본 공급원이 상기 방법에 사용될 수 있다. 추가로, 시클릭-카보실란 및 시클릭-할로카보실란이 본 발명의 범주내에 사용된다.

또 다른 일면에서, 본 발명의 일 구체예는 실리콘 화합물인, 하기의 대표적 구조식을 갖는 화합물 1 내지 8에 관한 것이다.

상기 식에서,

X₁-X₁₀은 독립적으로 수소, 또는 할로겐, 예컨대, 불소, 염소, 브롬 또는 요오드이고, R은 탄소, 실리콘 또는 게르마늄이다.

또 다른 일면에서, 본 발명의 일 구체예는 실리콘 화합물인, 하기의 대표적 구조식을 갖는 화합물 9 내지 32에 관한 것이다.

상기 식에서,

X₁-X₁₂는 독립적으로 수소, 또는 할로겐, 예컨대, 불소, 염소, 브롬 또는 요오드이고, R은 탄소, 실리콘 또는 게르마늄이다. 화합물 1 내지 32의 구조식은 대표적인 것이며, 특정 이성질체를 내포하지 않는다. 여기에서, 임의의 원소명 또는 화학 기호는, 각각의 동위 원소의 사용이 예상되며, 예컨대 수소(¹H 또는 H)의 사용은 중수소(²H 또는 D) 및 삼중수소(³H 또는 T)를 포함한다.

그러므로, 실리콘 화합물은 분자 내에 함유된 실리콘 모티프(예를 들어, Si₃R 또는 Si₄R, 여기에서, R은 실리콘, 게르마늄 또는 카본이다)을 증착시키는 데 사용될 수 있다. 화합물 1 내지 8의 실리콘 모티프는 Si₃R로 표현되며, 화합물 9 내지 32의 실리콘 모티프는 Si₄R로 표현된다. 수소 및/또는 할로겐은, 실리콘 모티프가 환원되거나 증착됨에 따라 분자로부터 제거되는 리간드이다. 증착은 증착 공정 동안에 실리콘 함유막을 형성시킨다.

실리콘 공급원은 화학식 Si₄X₈, Si₄X₁₀, Si₅X₁₀ 및 Si₅X₁₂(여기에서, X는 독립적으로 수소 또는 할로겐이다)의 화합물을 포함할 수 있다. 수소 및/또는 염소를 함유하는 실리콘 공급원은 Si₄H_8-nCl_n, Si₄H_10-mCl_m, Si₅H_10-pCl_p 및 Si₅H_12-qCl_q(여기에서, n은 1 내지 8이고, m은 1 내지 10이고, p는 1 내지 10이고, q는 1 내지 12이다)의 화합물을 포함할 수 있다. 실리콘 공급원은 Si₄H₉Cl, Si₄H₈Cl₂, Si₄H₇Cl₃, Si₄H₆Cl₄, Si₄H₅Cl₅, Si₄H₄Cl₆, Si₄H₃Cl₇, Si₄H₂Cl₈, Si₄HCl₉, Si₄Cl₁₀, Si₅H₁₁Cl, Si₅H₁₀Cl₂, Si₅H₉Cl₃, Si₅H₈Cl₄, Si₅H₇Cl₅, Si₅H₆Cl₆, Si₅H₅Cl₇, Si₅H₄Cl₈, Si₅H₃Cl₉, Si₅H₂Cl₁₀, Si₅HCl₁₁, 및 Si₅Cl₁₂를 포함할 수 있다. 다른 실리콘 공급원은 하나 이상의 Cl-원자를 불소, 브롬 또는 요오드와 같은 다른 할로겐으로 치환시켜 유도되며, 공정을 가능하게 한다. 일 실시예에서, 이소테트라실란, (SiH₃)₃SiH이 실리콘 공급 화합물이다. 다른 실시예에서, 네오펜타실란, (SiH₃)₄Si가 실리콘 공급 화합물이다. 추가로, 시클릭-테트라실란, 시클릭-할로테트라실란, 시클릭-펜타실란, 및 시클릭-할로펜타실란이 본 발명의 범주내에서 사용된다.

실리콘 게르마늄 공급원은 화학식 Si₃GeX₈, Si₃GeX₁₀, Si₄GeX₁₀ 및 Si₄GeX₁₂(여기에서, X는 독립적으로 수소 또는 할로겐이다)의 화합물을 포함할 수 있다. 수소 및/또는 염소를 함유하는 실리콘 게르마늄 공급원은 화학식 Si₃GeH_8-nCl_n, Si₃GeH_10-mCl_m, Si₄GeH_10-pCl_p 및 Si₄GeH_12-qCl_q(여기에서, n은 1 내지 8이고, m은 1 내지 10이고, p는 1 내지 10이고, q는 1 내지 12이다). 실리콘 게르마늄 공급원은 Si₃GeH₉Cl, Si₃GeH₈Cl₂, Si₃GeH₇Cl₃, Si₃GeH₆Cl₄, Si₃GeH₅Cl₅, Si₃GeH₄Cl₆, Si₃GeH₃Cl₇, Si₃GeH₂Cl₈, Si₃GeHCl₈, Si₃GeCl₁₀, Si₄GeH₁₁Cl, Si₄GeH₁₀Cl₂, Si₄GeH₉Cl₃, Si₄GeH₈Cl₄, Si₄GeH₇Cl₅, Si₄GeH₆Cl₆, Si₄GeH₅Cl₇, Si₄GeH₄Cl₈, Si₄GeH₃Cl₉, Si₄GeH₂Cl₁₀, Si₄GeHCl₁₁ 및 Si₄GeCl₁₂ 의 화합물을 포함할 수 있다. 다른 실리콘 게르마늄 공급원은 하나 이상의 Cl-원자를 불소, 브롬 또는 요오드와 같은 다른 할로겐으로 치환시켜 유도되며, 공정을 가능하게 한다. 추가로, 시클릭 게르마늄실란 및 시클릭-할로게르마늄실란이 본 발명의 범주에 사용된다.

실리콘 카본 공급원은 화학식 Si₃CX₈, Si₃CX₁₀, Si₄CX₁₀ 및 Si₄CX₁₂(여기에서, X는 독립적으로 수소 또는 할로겐이다)의 화합물을 포함할 수 있다. 수소 및/또는 염소를 함유하는 실리콘 카본 공급원은 화학식 Si₃CH_8-nCl_n, Si₃CH_10-mCl, Si₄CH_10-pCl_p 및 Si₄CH_12-qCl_q(여기에서, n은 1 내지 8이고, m은 1 내지 10이고, p는 1 내지 10이고, q는 1 내지 12이다)의 화합물을 포함할 수 있다. 실리콘 카본 공급원은 Si₃CH₉Cl, Si₃CH₈Cl₂, Si₃CH₇Cl₃, Si₃CH₆Cl₄, Si₃CH₅Cl₅, Si₃CH₄Cl₆, Si₃CH₃Cl₇, Si₃CH₂Cl₈, Si₃CHCl₉, Si₃CCl₁₀, Si₄CH₁₁Cl, Si₄CH₁₀Cl₂, Si₄CH₉Cl₃, Si₄CH₈Cl₄, Si₄CH₇Cl₅, Si₄CH₆Cl₆, Si₄CH₅Cl₇, Si₄CH₄Cl₈, Si₄CH₃Cl₉, Si₄CH₂Cl₁₀, Si₄CHCl₁₁, Si₄CCl₁₂를 포함할 수 있다. 다른 실리콘 카본 공급원은 하나 이상의 Cl-원자를 불소, 브롬 또는 요오드와 같은 다른 할로겐으로 치환시켜 유도되며, 공정을 가능하게 한다. 추가로, 시클릭 카본실란 및 시클릭 -할로카본실란이 본 발명의 범주에 사용된다.

실리콘 화합물은 대다수는 주위 압력 및 온도에서 기체 상태이거나 액체 상태로 존재한다. 그러나, 증착 공정 동안에, 실리콘 화합물은 라디칼 또는 이온의 고체, 액체, 기체 또는 플라즈마 상태의 물질 뿐만 아니라 라디칼 또는 이온의 상태로 존재할 수 있다. 일반적으로, 실리콘 화합물은 캐리어 가스에 의해 기판 표면에 전달될 수 있다. 캐리어 또는 퍼어지 가스는 N₂, H₂, Ar, He, 형성 가스 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.

실리콘 화합물은 단독으로 사용되거나 다른 실리콘 화합물을 포함하는 화합물과 조합 사용되어 다양한 조성의 실리콘 함유막을 증착시킬 수 있다. 일 실시예에서, Cl₃SiSiH₂SiH₂SiH₃와 같은 실리콘 화합물이 기판 표면을 에칭하는 데 뿐만 아니라 기판 상에 결정질 실리콘 막을 에픽택셜하게 성장시키는 데 사용된다. 다른 구체예에서, 기판 표면은 상기 실시예에서와는 다른 에칭제를 필요로 할 수 있다. 그러므로, Cl₃SiSiH₂SiCl₂SiH₂F가 에칭 공정에 사용되고, H₂ClSiSiH₂SiH₂SiH₃가 증착 공정에 사용된다. 다른 실시예에서, H₃SiSiH₂SiH₂GeHCl₂과 같은 실리콘 게르마늄 공급원은 증착 공정을 지속시키고, 실리콘 막 상에 실리콘 게르마늄 막을 성장시키는 데 사용된다.

또 다른 구체예에서, RF₃ 분획(여기에서, R은 Si, Ge 또는 C이다)은 분자에 혼입될 수 있다. RF₃는 강한 R-F 결합으로 인해 열동력학적으로 안정하다. F₃CSiH₂SiH₃SiH₃와 같은 분자는 분해되어 실리콘 함유막을 증착시키나, CF₃ 분획은 휘발성 생성물의 일부로서 생성된다. RF₃ 분획을 갖는 실리콘 화합물은 휘발성과 같은 유리한 특성 (증기압 및 비등점)을 가질 수 있다.

실리콘 화합물은 바이폴라(Bipolar)(베이스(base), 이미터(emitter), 콜렉터(collector), 이미터 콘택트(emittercontact), BiCMOS(베이스, 이미터, 콜렉터, 이미터 콘택트) 및 CMOS(채널, 소스/드레인(source/drain), 소스/드레인 익스텐션, ESD(elevated source/drain), 기판, 인장 실리콘(strained silicon), 절연체 상의 실리콘, 단리(isolation), 콘택트 플러그)에 사용되는 실리콘 함유막을 증착시키기 위한 공정의 구현에 사용될 수 있다. 공정의 다른 구현은 게이트, 베이스 콘택트, 콜렉터 콘택트, 이미터 콘택트, ESD 및 그 밖의 용도로서 사용될 수 있는 실리콘 함유막의 성장을 교시한다.

본 발명의 구체예는 선택적 실리콘 막 또는 블랭킷 실리콘 막을 성장시키는 방법을 교시한다. 선택적 실리콘 막 성장은 일반적으로 기판 또는 표면이 산화물 또는 질화물 피쳐(features)를 갖는 결정질 실리콘 표면과 같은 하나 이상의 물질을 포함하는 경우에 수행된다. 보통, 이러한 피쳐는 유전 물질이다. 결정질 실리콘 표면에 대한 선택적 에피택셜 성장은 상기 피쳐가 일반적으로 에칭제(예를 들어, HCl)를 이용하므로써 노출되어 방치되는 동안에 달성된다. 이러한 에칭제는, 에칭제가 기판으로부터 결정질 실리콘 성장을 제거하는 것보다 빨리 피쳐로부터 무정질 실리콘 또는 폴리실리콘 성장을 제거하고, 이에 따라 선택적 에피택셜 성장이 달성된다. 몇몇 구체예에서, 실리콘 함유막의 선택적 에피택셜 성장은 에칭제를 사용하지 않고 달성된다. 블랭킷 실리콘 에피택시 동안에, 막은 특정 표면 피쳐 및 조성에 무관하게 전체 기판을 통해 성장한다.

본 발명의 구체예는 에칭제 공급원 및 실리콘 화합물에 혼입되는 실리콘 공급원을 사용하는 공정을 사용할 수 있다. 증착 공정은 실리콘 함유막을 형성하며, 실리콘 화합물로부터 리간드를 유리시킨다. 리간드, 수소 및/또는 할로겐이 동일계 에칭제이다. 동일계 에칭제에는, H, H₂, HX, X, X₂ 및 XX'(여기에서, X는 할로겐이고, X'는 X이외의 다른 할로겐 및 라디칼 또는 이온 종을 포함하는 수소와 할로겐 분자의 다른 조합이다)가 포함된다. 그러나, 실리콘 화합물과 함께 보충 에칭제가 사용될 수도 있으며, 이는 본 발명의 여러 구체예에서 입증된다. 보충 에칭제로는, CHF₃, CF₄, C₄F₈, CH₂F₂, ClF₃, Cl₂, F₂, Br₂, NF₃, HCl, HF, HBr, XeF₂, NH₄F, (NH₄)(HF₂) 및 SF₆가 포함된다. 예를 들어, H₃SiSiH₂SiH₂SiCl₂H 및 HCl이 실리콘 함유막의 성장 동안에 사용된다.

몇몇 공정에서, 실리콘 화합물은 기판의 가열된(예를 들어, 500℃) 표면에 도입되어, 실리콘 모티프가 실리콘 함유막으로서 증착된다. 실리콘 화합물의 유리된 리간드는 동일계 에칭제로서 전환된다. 동일계 에칭제는 표면으로부터 결정질 실리콘을 제거하는 속도보다 빠른 속도로 기판 피쳐(예를 들어, 산화물 또는 질화물)로부터 무정질 실리콘 또는 폴리실리콘을 제거하므로써 선택적 실리콘 에피택시의 성장을 지지한다. 따라서, 결정질 실리콘이 기판 피쳐에 대해 성장한다.

화합물 간에 전자를 전달하기 위한 환원제가 본 발명의 여러 구체예에서 사용될 수 있다. 인반적으로, 실리콘 화합물은 증착 동안에 기본 막에 대해 환원되고, 리간드(예를 들어, 수소 또는 할로겐)가 실리콘 모티프로부터 탈착된다. 환원제에는 무엇보다도 일원자- 및 이원자 수소, 보란, 디보란, 알킬보란(예를 들어, Me₃B 또는 Et₃B), 금속 및 유기금속 화합물이 포함된다. 일 실시예에서, 실리콘 함유막은 F₃SiSiH₂SiH₂CH₃와 원자 수소의 교호적 펄스에 의해 증착된다.

본 공정의 구체예에서는 다수의 기판 및 표면 상에 실리콘 함유 물질을 증착시킨다. 본 발명의 구체예에 유용한 기판으로는 반도체 웨이퍼, 예컨대, 결정질 실리콘(예를 들어, Si <100>, 및 Si<111>), 기판상의 실리콘, 실리콘 옥사이드, 실리콘 게르마늄 도핑되거나 도핑되지 않은 웨이퍼 및 패턴화되거나 패턴화되지 않은 웨이퍼가 포함되나 이로 제한되는 것은 아니다. 표면으로는, 웨이퍼, 막, 층 및 유전성, 전도성 및 배리어 특성을 갖는 물질이 포함되며, 폴리실리콘, 단열체 상의 실리콘(SOI), 스트레인드(strained) 격자 및 비스트레인드 격자가 포함된다. 몇몇 기판 표면으로는 활성화된 (예를 들어, Pd) 유리 기판과 같은 유리가 포함될 수 있다. 표면의 전처리에는, 폴리싱, 에칭, 활성화, 환원, 산화, 히드록실화, 어닐링 및 베이킹(baking)이 포함된다. 일 구체예에서, 웨이퍼는 1% HF 용액으로 침지되고, 건조되고, 수소 분위기에서 800℃로 베이킹된다.

본 공정의 구체예는 결정질, 무정질 또는 폴리실리콘 막을 포함하는, 다수의 조성 및 특성을 갖는 실리콘 함유막을 성장시키는 데 사용될 수 있다. 본원에서 용어 실리콘 함유막은 본 발명의 구체예에 의해 형성된 여러 조성의 생성물을 기술하는 데 사용된다. 몇몇 실리콘 함유막에는 결정질 또는 순수한 실리콘, 실리콘 게르마늄, 실리콘 카본 및 실리콘 게르마늄 카본을 포함한다. 그 밖의 실리콘 함유막은 에피-SiGe, 에피-SiGeC, 에피-SiC, 폴리-SiGe, 폴리-SiGeC, 폴리-SiC, α-Si, 실리콘 질화물, 실리콘 옥시질화물, 실리콘 산화물 및 금속 실리케이트(예를 들어, 여기에서 금속은 티타늄, 지르코늄 및 하프늄을 포함한다)를 포함한다. 실리콘 함유막은 스트레인드 층 또는 비스트레인드 층을 포함한다.

실리콘 함유막은 약 0 내지 약 95 원자 퍼센트 범위내의 게르마늄 농도를 포함할 수 있다. 다른 일면에서, 게르마늄 농도는 약 1 원자 퍼센트 내지 약 30 원자 퍼센트의 범위내이다. 실리콘 함유막은 약 0 원자% 내지 약 5원자 퍼센트 범위내의 카본 농도를 포함할 수 있다. 다른 일면에서, 카본 농도는 약 200ppm 내지 약 2원자 퍼센트 범위이다.

실리콘 막으로의 염소 및 수소의 혼입은 저급 실란, 저급 할로실란 또는 헥사클로로디실란을 사용하여 종래 기술로 수행한다. 본 발명의 몇몇 공정은 수소, 할로겐 및 그 밖의 원소와 같은 불순물을 포함할 수 있는 실리콘 함유막을 증착시킨다. 그러나, 할로겐 불순물(예를 들어, F)는 증착된 실리콘 함유막에서 발생되며, 약 3 x 10¹⁶ 원자/cm³ 이하는 허용될 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 구체예는 단일 원자층과 같은 두께, 약 2.5Å 내지 약 120㎛와 같은 두께, 바람직하게는 약 2.5Å 내지 약 10㎛의 두께로 실리콘 함유막을 성장시킬 수 있다. 본 발명의 여러 구체예는 약 10Å 내지 약 100Å, 약 100Å 내지 약 1000Å, 약 1000Å 내지 약 1㎛, 약 1㎛ 내지 약 4㎛, 약 4㎛ 내지 약 50㎛, 및 약 50㎛ 내지 약 120㎛ 범위의 두께로 막을 성장시키는 것을 교시하고 있다. 다른 구체예에서, 막 두께는 약 2.5Å 내지 약 120㎛, 약 2.5Å 내지 약 4㎛ 및 약 2.5Å 내지 약 100Å 범위이다.

본 발명의 공정에 의해 제조된 실리콘 함유막은 도핑될 수 있다. 일 구체예에서, 선택적 에피택시 실리콘 층은, 디보란을 사용하여 약 10¹⁵ 내지 약 10²⁰ 원자/cm³ 범위의 농도로 붕소를 첨가하므로써와 같이 도핑된 P 타입이다. 다른 구체예에서, 폴리실리콘 층은 약 10¹⁹ 내지 약 10²¹원자/cm³의 범위의 농도로 인을 이온 이식시킴에 의한, 도핑된 N⁺ 타입이다. 또 다른구체예에서, 선택적 에피택시 실리콘 층은 약 10¹⁵내지 약 10¹⁹원자/cm³의 범위의 농도로 비소 또는 인을 확산인시키므로써와 같이 도핑된 N^- 타입이다.

게르마늄 및/또는 카본의 실리콘 함유막은 본 발명의 여러 공정에 의해 제조되며, 일관되거나, 산발적이거나 등급화된 원소 농도를 가질 수 있다. 등급화된 실리콘 게르마늄 막은 어플라이드 머티리얼, 인코포레이티드에게 양도된 미국 특허 공개 번호 20020174826 및 20020174827호에 개시되어 있으며, 이들 문헌은 전부가 등급화된 실리콘 함유막을 증착시키는 방법을 기술할 목적으로 본원에 참고문헌으로서 인용된다. 일 구체예에서, 실리콘 게르마늄 공급원(예를 들어, Cl₃SiSiH₂SiCl₂GeH₃)이 실리콘 게르마늄 함유막을 증착시키는 데 사용된다. 또 다른 구체예에서, 실리콘 공급원(예를 들어, Cl₃SiSiH₂SiH₂SiH₃) 및 대체 게르마늄 공급원(예를 들어, GeH₄ 또는 Ge₂H₆)은 실리콘 게르마늄 함유막을 증착시키는 데 사용된다. 일 구체예에서, 실리콘 공급원 및 게르마늄 공급원의 비는 등급화된 막을 성장시키는 동안에 원소 농도를 조절하도록 달라질 수 있다.

또 다른 구체예에서, 실리콘 카본 공급원(예를 들어, Cl₃SiSiH₂SiH₂CH₃)은 실리콘 카본 함유막을 증착시키는 데 사용된다. 다른 구체예에서, 실리콘 공급원(예를 들어, Cl₃SiSiH₂SiH₂SiH₃) 및 대체 카본 공급원(예를 들어, C₂H₄)을 증착시키는데 사용된다. 실리콘 공급원 및 카본 공급원의 비는 균일하거나 등급화된 막을 성장시키는 동안에 원소 농도를 조절하도록 달라질 수 있다.

추가로, 또 다른 구체예에서, 실리콘 카본 공급원(예를 들어, Cl₃SiSiH₂SiH₂GeH₃) 및 대체 게르마늄 공급원(예를 들어, GeH₄ 또는 Ge₂H₆)이 실리콘 게르마늄 카본 함유막을 증착시키는 데 사용된다. 실리콘 카본 공급원 및 게르마늄 공급원의 양은 등급화된 막을 성장시키는 동안 원소 농도를 조절하도록 달라질 수 있다. 다른 구체예에서, 실리콘 게르마늄 공급원(예를 들어, Cl₃SiSiH₂SiH₂GeH₃) 및 대체 카본 공급원(예를 들어, C₂H₄)이 실리콘 게르마늄 카본 함유막을 증착시키는 데 사용된다. 실리콘 게르마늄 공급원과 탄소 공급원의 비는 등급화된 막을 성장시키는 동안 원소 농도를 조절하도록 달라질 수 있다. 다른 구체예에서, 실리콘 게르마늄 카본 함유막은 실리콘 공급원의 혼합물을 실리콘 게르마늄 공급원 및/또는 대체 게르마늄 공급원 및/또는 실리콘 카본 공급원 및/또는 대체 카본 공급원과 배합시키므로써 증착된다. 그러므로, 실리콘 화합물, 실리콘 공급원, 실리콘 게르마늄 공급원, 실리콘 카본 공급원, 대체 실리콘 공급원, 대체 게르마늄 공급원 및 대체 카본 공급원이 실리콘 함유막을 증착시키는 데 단독으로 사용되거나 조합하여 사용될 수 있다.

대체 실리콘 공급원은 실란(예를 들어, SiH₄) 및 할로겐화된 실란(예를 들어, H_4-nSiX_n, 여기에서, X는 독립적으로 F, Cl, Br 또는 I이고, n은 1 내지 4이다), 예를 들어, ClSiH₃, Cl₂SiH₂, Cl₃SiH 및 Cl₄Si를 포함할 수 있다. 대체 게르마늄 공급원에는 게르만(예를 들어, GeH₄, Ge₂H₆, Ge₃H₈, 또는 Ge₄H₁₀) 및 할로겐화된 게르만(예를 들어, H_4-nGeX_n, 여기에서, X는 독립적으로 F, Cl, Br 또는 I이고, n은 1 내지 4이다)을 포함한다. 대체 카본 공급원은 알칸(예를 들어, CH₄, C₂H₆, C₃H₈, C₄H₁₀), 할로겐화된 알칸(예를 들어, H_4-nCX_n, 여기에서 X는 F, Cl, Br 또는 I이고, n은 1 내지 4이다), 알켄(예를 들어, C₂H₄) 및 알킨(예를 들어, C₂H₂)를 포함할 수 있다.

실리콘 화합물은 본 발명의 여러 증착 공정에서 약 주위 온도(예를 들어, 23℃) 내지 약 1,200℃의 온도 범위로 사용될 수 있다. 공정 챔버, 및 전구물질 공급원 및 공정 챔버와 유체 소통되는 전달 라인과 같은 증착 공정을 통해 다수의 온도 영역이 조절될 수 있다. 예를 들어, 증착 공정은 공정 챔버에서 약 100℃ 내지 약 1000℃ 범위내 온도로 수행되고, 전달 라인은 약 주위 온도 내지 약 250℃ 범위의 온도를 가질 수 있다. 다른 구체예에서, 공정 온도는 약 700℃ 미만이고, 흔히 약 500℃ 미만이다. 몇몇 구체예에서, 보충 환원제가 실리콘 함유막을 증착시키는 동안에 사용될 수 있다. 다른 구체예에서, 실리콘 함유막은 실리콘 화합물의 열분해에 의해 증착된다.

본 발명의 공정에서, 실리콘 함유막은 화학 증기 증착(CVD)법에 의해 성장하며, ALE 및 원자층 증착(ALD)법을 포함한다. 화학 증기 증착법은 플라즈마 보조 CVD(PA-CVD), 열 유도 CVD, 원자층 CDV(ALCVD) 및 유기금속 또는 금속유기 CVD(OMCVD 또는 MOCVD), 레이저 보조 CVD(LA-CVD), 자외선 CVD(UV-CVD), 핫-와이어CVD (HWCVD), 감압 CVD(RP-CVD), 자외선 진공 CVD(UHV-CVD) 등과 같은 다수 기술의 사용을 포함한다.

본 발명의 몇몇 구체예에서, 실리콘 함유막은 ALD에 의해 증착될 수 있다. 예를 들어, ALD 법은 실리콘 화합물의 펄스, 기판 또는 표면 상의 실리콘 화합물의 흡착, 반응 챔버의 퍼어지, 흡착된 실리콘 화합물의 환원 및 반응 챔버의 퍼어지를 포함하는 연속적인 사이클에 의해 수행된다. 대안으로, 환원 단계가 원자 수소와 같은 환원제 펄스를 포함하는 경우, 사이클은 환원제 화합물의 펄스, 기판 또는 표면 상의 환원제 화합물의 흡착, 반응 챔버의 퍼어지, 실리콘 화합물의 펄스, 실리콘 화합물의 환원 및 반응 챔버의 퍼어지를 포함한다.

각각의 실리콘 화합물 펄스 기간, 각각의 환원제 펄스 기간 및 환원제의 펄스 간의 퍼어지 기체의 기간은 달라질 수 있으며, 사용되는 증착 챔버의 용적량 뿐만 아니라 이와 커플링되는 진공 시스템에 의존한다. 예를 들어, (1) 챔버내 낮은 기체 압력은 보다 긴펄스 시간을 요할 것이며, (2) 보다 낮은 기체 유속은 챔버 압력을 상승시키고 안정화시키는 데 오랜 시간을 요하여 보다 긴 펄스 시간을 요할 것이며, (3) 큰 용적의 챔버는 충전이 보다 오래 걸려 챔버 압력을 안정화시키는 데 오랜 시간이 걸림으로써, 이에 따라 보다 긴 펄스 시간을 요할 것이다. 유사하게, 각 펄스 간의 시간 또한 달라질 수 있으며, 공정 챔버의 용적량 뿐만 아니라 이와 커플링되는 진공 시스템에 의존한다. 일반적으로, 실리콘 화합물의 펄스 시간 또는 환원제 펄스 시간은 화합물을 흡착시키도록 충분히 길어야 한다. 일 구체예에서, 실리콘 화합물 펄스는 환원제 펄스가 유입되는 경우에 여전히 챔버내에 존재할 수 있다. 일반적으로, 퍼어지 기체의 기간은 실리콘 화합물의 펄스를 억제하고 환원제 화합물이 반응 영역에서 혼합되지 않도록 충분히 길어야 한다.

일반적으로, 실리콘 화합물에 대해 약 1.0초 이하의 펄스 시간 및 환원제에 대해 약 10초 이하의 펄스 시간이면 일반적으로 기판 또는 표면 상의 반응물의 양을 교대로 흡착시키기에 충분하다. 실리콘 화합물과 환원제의 펄스 간에 약 1.0초 이하의 시간은 일반적으로 퍼어지 기체가 실리콘 화합물의 펄스를 억제하고, 환원제가 반응 영역에서 혼합되는 것을 억제하기에 충분하다. 물론, 반응물질의 보다 긴 펄스 시간은 실리콘 화합물 및 환원제의 흡착을 확실하게 하는 데 사용될 수 있으며, 반응물질 펄스 간의 보다 긴 시간은 반응 부산물을 확실하게 제거하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명의 공정은 ALE, CVD 및 ALD의 당해 공지된 설비로 수행될 수 있다. 이러한 장치는 공급원을 실리콘 함유막이 성장되는 기판에 접촉되게 한다. 본 공정은 특정 증착 방법 및 하드웨어에 의존하여 약 1 mTorr 내지 약 2,300 Torr의 압력 범위에서 조작될 수 있다. 예를 들어, 실리콘 함유막은 약 0.1 Torr 내지 약 760 Torr 범위의 압력을 사용하는 CVD 법에 의해 증착될 수 있다. 다른 실시예에서, 실리콘 함유막은 약 760 Torr 내지 약 1,500Torr의 압력 범위로 ALD 법에 의해 증착될 수 있다. 실리콘 함유막을 증착시키는 데 사용될 수 있는 하드웨어에는 캘리포니아 산타 클라라에 소재하는 어플라이드 머티리얼스, 인코포레이티드사로부터 입수할 수 있는 에피 센튜라^® 시스템(Epi Centura^® system) 및 폴리 겐^® 시스템(Poly Gen^® system)이 포함된다. 실리콘 함유막을 증착시키는 데 사용될 수 있는 ALD 장치는 공동 양도된 미국 특허 출원 번호 WP 20030079686호에 개시되어 있으며, 이 문헌은 전부 이러한 장치를 기술할 목적으로 본원에 참고문헌으로서 인용된다. 다른 장치에는 당해 공지된 바와 같은 배치식 고온로가 포함된다.

본 발명의 또 다른 구체예는 SiRX₆, Si₂RX₆, Si₂RX₈, 화합물 1 내지 8 및 화합물 9 내지 32(여기에서, X는 독립적으로 수소 또는 할로겐이고, R은 카본, 실리콘 또는 게르마늄이다)를 포함하는 실리콘 화합물을 합성하는 방법을 제공한다. 비할로겐화된 고급 실란의 불균등화 반응은, 실리콘 화합물의 합성을 기술할 목적으로 그 전부가 본원에서 참고 문헌으로서 인용되는 미국 특허 제 6,027,705호와 같은 당해 공지되어 있다. 실란, 할로실란, 게르만, 할로게르만, 알킬 및 할로알킬이 실리콘 화합물을 형성하기 위한 출발물질로서 사용될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 실리콘 화합물은 다른 실리콘 화합물을 위한 출발 물질로서 사용될 수 있다. 출발 물질은 여러 방법에 의해 라디칼 화합물로 될 수 있으며, 이러한 방법은 열적 분해 또는 플라즈마 여기를 포함한다. 출발물질 라디칼은 결합하여 실리콘 화합물을 형성한다. 일 실시예에서, ㆍSiH₂SiH₃ 및 ㆍSiCl₂SiCl₃은 각각 디실란 및 헥사클로로디실란으로부터 제조되며, 결합하여 H₃SiSiH₂SiCl₂SiCl₃을 형성한다. 또 다른 예에서, ㆍSiH₂SiH₂SiH₃ 및 ㆍGeCl₃은 각각 트리실란 및 테트라클로로게르만으로부터 제조되며, 결합하여 H₃SiSiH₂SiH₂GeCl₃을 형성한다. 또 다른 예에서, ㆍGeH₃ 및 ㆍSiCl₂SiCl₂SiCl₃은 각각 게르만 및 옥타클로로트리실란으로부터 제조되며, 결합하여 H₃GeSiCl₂SiCl₂SiCl₃을 형성한다. 다른 예에서, ㆍCF₃ 및 ㆍSiH₂SiH₂SiH₃는 각각 테트라플루오로메탄 및 트리실란으로부터 제조되며, 결합하여 F₃CSiH₂SiH₂SiH₃를 형성한다. 또 다른 예에서, ㆍSiH₂SiH₂SiH₃ 및 ㆍSiCl₂SiCl₃은 각각 트리실란 및 헥사클로로디실란으로부터 제조되며, 결합하여 H₃SiSiH₂SiH₂SiCl₂SiCl₃을 형성한다. 다른 예에서, ㆍSiH₂SiH₂SiH₂SiH₃ 및 ㆍGeCl₃은 각각 테트라실란 및 테트라클로로게르만으로부터 제조되며, 결합하여 H₃SiSiH₂SiH₂SiH₂GeCl₃을 형성한다. 다른 예에서, ㆍGeH₃ 및 ㆍSiCl₂SiCl₂SiCl₂SiCl₃은 각각 게르만 및 데카클로로테트라실란으로부터 제조되며 결합하여 H₃GeSiCl₂SiCl₂SiCl₂SiCl₃을 형성한다. 또 다른 예에서, ㆍCF₃ 및 ㆍSiH₂SiH₂SiH₂SiH₃는 각각 테트라플루오로메탄 및 테트라실란으로부터 제조되며 결합하여 F₃CSiH₂SiH₂SiH₂SiH₃를 형성한다.

실리콘 화합물 SiRX ₆ 를 포함하는 이론적 실험예 1-17

실시예 1: 선택적 CVD에 의한 단결정 실리콘: 기판, Si<100>을 사용하여 CVD에 의해 선택적 단결정 막 성장을 조사하였다. 실리콘 옥사이드 피쳐가 웨이퍼 표면 상에 존재하였다. 웨이퍼는 30초 동안 0.5% HF 침지 처리한 후 60초 동안 750℃에서 베이킹 처리하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^® 챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 30sccm의 Cl₃SiSiH₃를 10 Torr 및 750℃에서 챔버에 전달하였다. 기판을 750℃로 유지시켰다. 3분 동안 증착을 수행하여 실리콘 표면 상에 400Å 에피택셜 층이 형성되었으나, 실리콘 디옥사이드 표면 상에 발생된 에픽택셜 성장은 없었다.

실시예 2: 블랭킷 CVD에 의한 단결정 실리콘:

기판, Si<100>을 사용하여 CVD에 의해 블랭킷 단결정 막 성장을 조사하였다. 실리콘 옥사이드 피쳐가 웨이퍼 표면 상에 존재하였다. 웨이퍼는 30초 동안 0.5% HF 침지 처리한 후 60초 동안 750℃에서 베이킹 처리하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^® 챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 50sccm의 Cl₃SiSiH₃를 100 Torr 및 650℃에서 챔버에 전달하였다. 기판을 650℃로 유지시켰다. 4분 동안 증착을 수행하여 1600Å 에피택셜 층이 형성되었다.

실시예 3: CVD에 의한 폴리실리콘:

기판을 실시예 2에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(폴리 겐^® 챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 100sccm의 HF₂SiSiClH₂를 80 Torr 및 550℃에서 챔버에 전달하였다. 기판을 550℃로 유지시켰다. 3분 동안 증착을 수행하여 1200Å 층이 형성되었다.

실시예 4: CVD에 의한 무정질 실리콘:

실리콘 디옥사이드 적층된 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^® 챔버)에 적재시키고, 1분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 200sccm의 HCl₂SiSiH₃를 200 Torr 및 40℃에서 챔버에 전달하였다. 기판을 40℃로 유지시켰다. 3분 동안 증착을 수행하여 200Å 층이 형성되었다.

실시예 5: CVD에 의한 실리콘 게르마늄:

기판을 실시예 2에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^® 챔버)에 적재시키고, 1분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 10sccm의 HCl₂SiGeH₃를 100 Torr 및 650℃에서 챔버에 전달하였다. 기판을 650℃로 유지시켰다. 5분 동안 증착을 수행하여 600Å 에피택셜 층이 형성되었다.

실시예 6: CVD에 의한 실리콘 카본:

기판을 실시예 2에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^®챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 10sccm의 HCl₂CSiH₃를 100 Torr 및 500℃에서 챔버에 전달하였다. 기판을 500℃로 유지시켰다. 15분 동안 증착을 수행하여 1,400Å 에피택셜 층이 형성되었다.

실시예 7: CVD에 의한 실리콘 게르마늄 카본:

기판을 실시예 2에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^®챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 10sccm의 HCl₂SiGeH₃를 100 Torr 및 550℃에서 챔버에 전달하였다. 또한, 실리콘 화합물, H₃CSiH₃를 2sccm으로 챔버에 전달하였다. 기판을 550℃로 유지시켰다. 10분 동안 증착을 수행하여 2,100Å 에피택셜 층이 형성되었다.

실시예 8: 도핑된 실리콘 CVD:

기판을 실시예 2에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^®챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 100sccm의 Cl₃SiSiH₃를 100 Torr 및 750℃에서 챔버에 전달하였다. 또한, 도펀트 화합물, 1sccm의 H₂ 중의 1000ppm B₂H₆를 기판에 첨가하였다. 기판을 750℃로 유지시켰다. 3분 동안 증착을 수행하여 600Å 에피택셜 도핑된 층이 형성되었다.

실시예 9: CVD에 의한 등급화된 실리콘 게르마늄:

기판을 실시예 2에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^®챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 50sccm의 HCl₂SiSiH₃를 10 Torr 및 650℃에서 챔버에 전달하였다. 또한, 225sccm에서 5sccm으로 감소하는 실리콘 화합물, HCl₂SiGeH₃ 흐름을 증착 단계 동안에 챔버에 첨가하였다. 흐름 속도를 시간에 대해 비선형적으로 변경시켜 증착된 막에서 선형으로 등급화된 최종 게르마늄 함량을 얻었다. 기판을 550℃로 유지시켰다. 5분 동안 증착을 수행하여 1,200Å 에피택셜 층이 형성되었다.

실시예 10: CVD에 의한 등급화된 실리콘 게르마늄 카본:

기판을 실시예 2에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^® 챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 100sccm의 HCl₂SiCH₃를 10 Torr 및 650℃에서 챔버에 전달하였다. 또한, 10sccm의 5% H₃CSiH₃를 챔버에 첨가하였다. 또한, 350sccm에서 5sccm으로 감소하는 실리콘 화합물, HCl₂SiGeH₃ 흐름을 증착 단계 동안에 챔버에 첨가하였다. 흐름 속도를 시간에 대해 비선형적으로 변경시켜 증착된 막에서 선형으로 등급화된 최종 게르마늄 함량을 얻었다. 기판을 550℃로 유지시켰다. 5분 동안 증착을 수행하여 1,300Å 에피택셜 층이 형성되었다.

실시예 11: HCl을 사용하는 CVD에 의한 단결정 선택적 실리콘:

기판을 실시예 1에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라 ^®챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 10sccm의 HCl₂SiSiH₃를 10 Torr 및 600℃에서 챔버에 전달하였다. 또한, 5sccm의 염화수소 흐름을 챔버에 전달하였다. 기판을 600℃로 유지시켰다. 8분 동안 증착을 수행하여 실리콘 표면 상에 500Å 에피택셜 층이 형성되었으나, 실리콘 디옥사이드 표면 상에 발생된 에피택셜 성장은 없었다.

실시예 12: ALD에 의한 등급화된 실리콘 게르마늄:

기판을 실시예 2와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버에 적재시키고, 10분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 아르곤 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. H-원자를 텅스텐 핫-와이어를 통해 발생시켰다. ACD 사이클 A는 HCl₂SiSiH₃(0.8초), 퍼어지(1.0초), H-원자(1.2초), 퍼어지(1.0초)를 포함하였다. ALD 사이클 B는 HCl₂SiGeH₃(0.8초), 퍼어지(1.0초), H-원자(1.2초), 퍼어지(1.0초)를 포함하였다. 등급화된 막을, 10A, 1B, 5A, 1B, 1A, 1B, 1A, 5B, 1A, 10B와 같은 일련의 사이클을 수행하므로써 성장시켰다. 기판을 300℃로 유지시켰다. 40분 동안 증착을 수행하여 2,200Å 층이 형성되었다.

실시예 13: ALD에 의한 등급화된 실리콘 게르마늄 카본:

기판을 실시예 2에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버에 적재시키고, 10분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 아르곤 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. ACD 사이클은 HCl₂SiCH₃(0.8 초), 퍼어지(1.0초), HCl₂SiGeH₃(0.8초), 퍼어지(1.0초)를 포함하였다. 막을 목적하는 막 두께를 위한 사이클을 수행하므로써 성장시켰다. 기판을 500℃로 유지시켰다. 40분 동안 증착을 수행하여 2,000Å 층이 형성되었다.

실시예 14: H ₃ SiSiCl ₃ 의 합성:

2.5L의 SUS(반응기 1) 및 5L의 SUS(반응기 2)를 바로 연달아 연결시키고, 반응기 1의 내부 온도를 450℃로 설정하고, 반응기 2의 내부 온도를 350℃로 설정하였다. 압력은 0.13MPa로 설정하였다. 실란을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 테트라클로로실란을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 반응기 2의 출구 기체를 분석하므로써 실란 화합물 및 H₃SiSiCl₃을 포함하는 실리콘 화합물의 수율을 얻었다.

실시예 15: H ₃ SiGeCl ₃ 의 합성:

2.5L의 SUS(반응기 1) 및 5L의 SUS(반응기 2)를 바로 연달아 연결시키고, 반응기 1의 내부 온도를 450℃로 설정하고, 반응기 2의 내부 온도를 350℃로 설정하였다. 압력은 0.13MPa로 설정하였다. 실란을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 테트라클로로게르만을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 반응기 2의 출구 기체를 분석하므로써 실란 화합물 및 H₃SiGeCl₃을 포함하는 실리콘 화합물의 수율을 얻었다.

실시예 16: HGeSiCl ₃ 의 합성:

2.5L의 SUS(반응기 1) 및 5L의 SUS(반응기 2)를 바로 연달아 연결시키고, 반응기 1의 내부 온도를 450℃로 설정하고, 반응기 2의 내부 온도를 350℃로 설정하였다. 압력은 0.13MPa로 설정하였다. 게르만을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 테트라클로로실란을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 반응기 2의 출구 기체를 분석하므로써 실란 화합물 및 H₃GeSiCl₃을 포함하는 실리콘 화합물의 수율을 얻었다.

실시예 17: F ₃ CSiCl ₃ 의 합성:

2.5L의 SUS(반응기 1) 및 5L의 SUS(반응기 2)를 바로 연달아 연결시키고, 반응기 1의 내부 온도를 450℃로 설정하고, 반응기 2의 내부 온도를 350℃로 설정하였다. 압력은 0.13MPa로 설정하였다. 테트라플루오로메탄을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 테트라클로로실란을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 반응기 2의 출구 기체를 분석하므로써 실란 화합물 및 F₃CSiCl₃을 포함하는 실리콘 화합물의 수율을 얻었다.

실리콘 화합물 Si ₂ RX ₈ 를 포함하는 이론적 실험예 18-34

실시예 18: 선택적 CVD에 의한 단결정 실리콘:

기판 Si<100>을, CVD에 의한 선택적 단결정 막 성장을 조사하는데 사용하였다. 실리콘 옥사이드 피쳐가 웨이퍼 표면 상에 존재하였다. 웨이퍼를 30초 동안 0.5% HF로 침지 처리한 후, 750℃에서 60초 동안 베이킹하여 제조하였다. 웨이퍼 를 증착 챔버(에피 센튜라^® 챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 30sccm의 Cl₃SiSiH₂SiH₃를 10 Torr 및 750℃에서 챔버에 전달하였다. 기판을 750℃로 유지시켰다. 3분 동안 증착을 수행하여 실리콘 표면 상에 400Å 에피택셜 층이 형성되었으나, 실리콘 디옥사이드 표면 상에 발생된 에피택셜 성장은 없었다.

실시예 19: 블랭킷 CVD에 의한 단결정 실리콘:

기판 Si<100>을, CVD에 의한 블랭킷 단결정 막 성장을 조사하는데 사용하였다. 실리콘 옥사이드 피쳐가 웨이퍼 표면 상에 존재하였다. 웨이퍼를 30초 동안 0.5% HF로 침지 처리한 후, 750℃에서 60초 동안 베이킹하여 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^® 챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 50sccm의 Cl₃SiSiH₂SiH₃를 100Torr 및 650℃에서 챔버에 전달하였다. 기판을 650℃로 유지시켰다. 4분 동안 증착을 수행하여 1,600Å 에피택셜 층이 형성되었다.

실시예 20: CVD에 의한 폴리실리콘:

기판을 실시예 19에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(폴리 겐^®　챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 100sccm의 HF₂SiSiH₂SiClH₂를 80 Torr 및 550℃에서 챔버에 전달하였다. 기판을 550℃로 유지시켰다. 3분 동안 증착을 수행하여 1,200Å 층이 형성되었다.

실시예 21: CVD에 의한 무정질 실리콘:

실리콘 디옥사이드 적층된 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^® 챔버)에 적재시키고, 1분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 200sccm의 HCl₂SiSiH₂SiH₃를 200 Torr 및 40℃에서 챔버에 전달하였다. 기판을 40℃로 유지시켰다. 3분 동안 증착을 수행하여 200Å 에피택셜 층이 형성되었다.

실시예 22: CVD에 의한 실리콘 게르마늄:

기판을 실시예 19에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^®챔버)에 적재시키고, 1분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 10sccm의 HCl₂SiSiH₂GeH₃를 100 Torr 및 650℃에서 챔버에 전달하였다. 기판을 650℃로 유지시켰다. 5분 동안 증착을 수행하여 600Å 에피택셜 층이 형성되었다.

실시예 23: CVD에 의한 실리콘 카본:

기판을 실시예 19에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^®챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름 을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 10sccm의 HCl₂CSiH₂SiH₃를 100 Torr 및 500℃에서 챔버에 전달하였다. 기판을 500℃로 유지시켰다. 15분 동안 증착을 수행하여 1,400Å 에피택셜 층이 형성되었다.

실시예 24: CVD에 의한 실리콘 게르마늄 카본:

기판을 실시예 19에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^®챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 10sccm의 HCl₂SiSiH₂GeH₃를 100 Torr 및 550℃에서 챔버에 전달하였다. 또한, 실리콘 화합물, H₃CSiH₂SiH₃를 2sccm으로 챔버에 전달하였다. 기판을 550℃로 유지시켰다. 10분 동안 증착을 수행하여 2,100Å 에피택셜 층이 형성되었다.

실시예 25: 도핑된 실리콘 CVD:

기판을 실시예 19에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^®챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 100sccm의 Cl₃SiSiH₂SiH₃를 100 Torr 및 750℃에서 챔버에 전달하였다. 또한, 도펀트 화합물, 1sccm의 H₂ 중의 1000ppm B₂H₆를 기판에 첨가하였다. 기판을 750℃로 유지시켰다. 3분 동안 증착을 수행하여 600Å 에피택셜 도핑된 층이 형성되었 다.

실시예 26: CVD에 의한 등급화된 실리콘 게르마늄:

기판을 실시예 19에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^®챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 50sccm의 HCl₂SiSiH₂SiH₃를 10 Torr 및 650℃에서 챔버에 전달하였다. 또한, 225sccm에서 5sccm으로 감소하는 실리콘 화합물, HCl₂SiSiH₂GeH₃ 흐름을 증착 단계 동안에 챔버에 첨가하였다. 흐름 속도를 시간에 대해 비선형적으로 변경시켜 증착된 막에서 선형으로 등급화된 최종 게르마늄 함량을 얻었다. 기판을 550℃로 유지시켰다. 5분 동안 증착을 수행하여 1,200Å 에피택셜 층이 형성되었다.

실시예 27: CVD에 의한 등급화된 실리콘 게르마늄 카본:

기판을 실시예 19에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^®챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 100sccm의 HCl₂SiSiH₂CH₃를 10 Torr 및 650℃에서 챔버에 전달하였다. 또한, 10sccm의 5% H₃CSiH₂SiH₃를 챔버에 첨가하였다. 또한, 350sccm에서 5sccm으로 감소하는 실리콘 화합물, HCl₂SiSiH₂GeH₃ 흐름을 증착 단계 동안에 챔버에 첨가하였다. 흐름 속도를 시간에 대해 비선형적으로 변경시켜 증착된 막에서 선형으로 등급화된 최종 게르마늄 함량을 얻었다. 기판을 550℃로 유지시켰다. 5분 동안 증착을 수행하여 1,300Å 에피택셜 층이 형성되었다.

실시예 28: HCl을 사용하는 CVD에 의한 단결정 선택적 실리콘:

기판을 실시예 18에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^®챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 10sccm의 HCl₂SiSiH₂SiH₃를 10 Torr 및 600℃에서 챔버에 전달하였다. 또한, 5sccm의 염화수소를 챔버에 전달하였다. 기판을 600℃로 유지시켰다. 8분 동안 증착을 수행하여 실리콘 표면 상에 500Å 에피택셜 층이 형성되었으나, 실리콘 디옥사이드 표면 상에 발생된 에피택셜 성장은 없었다.

실시예 29: ALD에 의한 등급화된 실리콘 게르마늄:

기판을 실시예 2에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버에 적재시키고, 10분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 아르곤 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. H-원자를 텅스텐 핫-와이어를 통해 발생시켰다. ACD 사이클 A는 HCl₂SiSiH₂SiH₃(0.8초), 퍼어지(1.0초), H-원자(1.2초), 퍼어지(1.0초)를 포함하였다. ALD 사이클 B는 HCl₂SiSiH₂GeH₃(0.8초), 퍼어지(1.0초), H-원자(1.2초), 퍼어지(1.0초)를 포함하였다. 등급화된 막을, 10A, 1B, 5A, 1B, 1A, 1B, 1A, 5B, 1A, 10B와 같은 일련의 사이클을 수행하므로써 성장시켰다. 기판을 300℃로 유지시켰다. 40분 동안 증착을 수행하여 2,200Å 층 이 형성되었다.

실시예 30: ALD에 의한 등급화된 실리콘 게르마늄 카본:

기판을 실시예 19에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버에 적재시키고, 10분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 아르곤 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. ACD 사이클은 HCl₂SiSiH₂CH₃(0.8초), 퍼어지(1.0초), HCl₂SiSiH₂GeH₃(0.8초), 퍼어지(1.0초)를 포함하였다. 막을 목적하는 막 두께를 위한 사이클을 수행하므로써 성장시켰다. 기판을 500℃로 유지시켰다. 40분 동안 증착을 수행하여 2,000Å 층이 형성되었다.

실시예 31: H ₃ SiSiH ₂ SiCl ₃ 의 합성:

2.5L의 SUS(반응기 1) 및 5L의 SUS(반응기 2)를 바로 연달아 연결시키고, 반응기 1의 내부 온도를 450℃로 설정하고, 반응기 2의 내부 온도를 350℃로 설정하였다. 압력은 0.13MPa로 설정하였다. 디실란을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 테트라클로로실란을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 반응기 2의 출구 기체를 분석하므로써 실란 화합물 및 H₃SiSiH₂SiCl₃을 포함하는 실리콘 화합물의 수율을 얻었다.

실시예 32: H ₃ SiSiH ₂ GeCl ₃ 의 합성:

2.5L의 SUS(반응기 1) 및 5L의 SUS(반응기 2)를 바로 연달아 연결시키고, 반응기 1의 내부 온도를 450℃로 설정하고, 반응기 2의 내부 온도를 350℃로 설정하였다. 압력은 0.13MPa로 설정하였다. 디실란을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급 하였다. 테트라클로로게르만을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 반응기 2의 출구 기체를 분석하므로써 실란 화합물 및 H₃SiSiH₂GeCl₃을 포함하는 실리콘 화합물의 수율을 얻었다.

실시예 33: H ₃ GeSiCl ₂ SiCl ₃ 의 합성:

2.5L의 SUS(반응기 1) 및 5L의 SUS(반응기 2)를 바로 연달아 연결시키고, 반응기 1의 내부 온도를 450℃로 설정하고, 반응기 2의 내부 온도를 350℃로 설정하였다. 압력은 0.13MPa로 설정하였다. 게르만을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 헥사클로로디실란을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 반응기 2의 출구 기체를 분석하므로써 실란 화합물 및 H₃GeSiCl₂SiCl₃을 포함하는 실리콘 화합물의 수율을 얻었다.

실시예 34: F ₃ CSiH ₂ SiH ₃ 의 합성:

2.5L의 SUS(반응기 1) 및 5L의 SUS(반응기 2)를 바로 연달아 연결시키고, 반응기 1의 내부 온도를 450℃로 설정하고, 반응기 2의 내부 온도를 350℃로 설정하였다. 압력은 0.13MPa로 설정하였다. 테트라플루오로메탄을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 디실란을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 반응기 2의 출구 기체를 분석하므로써 실란 화합물 및 F₃CSiH₂SiH₃을 포함하는 실리콘 화합물의 수율을 얻었다.

화합물 1 내지 32의 실리콘 화합물을 포함하는 이론적 실험예 35-56

실시예 35: 선택적 CVD에 의한 단결정 실리콘:

기판 Si<100>을, CVD에 의한 선택적 단결정 막 성장을 조사하는데 사용하였다. 실리콘 옥사이드 피쳐가 웨이퍼 표면 상에 존재하였다. 웨이퍼를 30초 동안 0.5% HF로 침지 처리한 후, 750℃에서 60초 동안 베이킹하여 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^®챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 30sccm의 Cl₃SiSiH₂SiH₂SiH₃를 10 Torr 및 750℃에서 챔버에 전달하였다. 기판을 750℃로 유지시켰다. 3분 동안 증착을 수행하여 실리콘 표면 상에 400Å 에피택셜 층이 형성되었으나, 실리콘 디옥사이드 표면 상에 발생된 에피택셜 성장은 없었다.

실시예 36: 블랭킷 CVD에 의한 단결정 실리콘:

기판 Si<100>을, CVD에 의한 블랭킷 단결정 막 성장을 조사하는데 사용하였다. 실리콘 옥사이드 피쳐가 웨이퍼 표면 상에 존재하였다. 웨이퍼를 30초 동안 0.5% HF로 침지 처리한 후, 750℃에서 60초 동안 베이킹하여 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^®　챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 50sccm의 Cl₃SiSiH₂SiH₂SiH₃를 100Torr 및 650℃에서 챔버에 전달하였다. 기판을 650℃로 유지시켰다. 4분 동안 증착을 수행하여 1,600Å 에피택셜 층이 형성되었다.

실시예 37: CVD에 의한 폴리실리콘:

기판을 실시예 36에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(폴리 겐^®　챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 100sccm의 HF₂SiSiH₂SiH₂SiH₂SiClH₂를 80Torr 및 550℃에서 챔버에 전달하였다. 기판을 550℃로 유지시켰다. 3분 동안 증착을 수행하여 1,200Å 층이 형성되었다.

실시예 38: CVD에 의한 무정질 실리콘:

실리콘 디옥사이드 적층된 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^® 챔버)에 적재시키고, 1분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 200sccm의 HCl₂SiSiH₂SiH₂SiH₂SiH₃를 200 Torr 및 40℃에서 챔버에 전달하였다. 기판을 40℃로 유지시켰다. 3분 동안 증착을 수행하여 200Å 층이 형성되었다.

실시예 39: CVD에 의한 실리콘 게르마늄:

기판을 실시예 2에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^®챔버)에 적재시키고, 1분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 10sccm의 HCl₂SiSiH₂SiH₂SiH₂GeH₃를 100 Torr 및 650℃에서 챔버에 전달하였다. 기판을 650℃로 유지시켰다. 5분 동안 증착을 수행하여 600Å 에피택셜 층이 형성되었다.

실시예 40: CVD에 의한 실리콘 카본:

기판을 실시예 2에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^®챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 10sccm의 HCl₂CSiH₂SiH₂SiH₂SiH₃를 100 Torr 및 500℃에서 챔버에 전달하였다. 기판을 500℃로 유지시켰다. 15분 동안 증착을 수행하여 1,400Å 에피택셜 층이 형성되었다.

실시예 41: CVD에 의한 실리콘 게르마늄 카본:

기판을 실시예 36에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^®챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 10sccm의 HCl₂SiSiH₂SiH₂GeH를 100 Torr 및 550℃에서 챔버에 전달하였다. 또한, 실리콘 화합물, H₃CSiH₂SiH₂SiH₃를 2sccm으로 챔버에 전달하였다. 기판을 550℃로 유지시켰다. 10분 동안 증착을 수행하여 2,100Å 에피택셜 층이 형성되었다.

실시예 42: 도핑된 실리콘 CVD:

기판을 실시예 36에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^®챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 100sccm의 Cl₃SiSiH₂SiH₂SiH₃를 100 Torr 및 750℃에서 챔버에 전달하였다. 또한, 도펀트 화합물, 1sccm의 H₂ 중의 1000ppm B₂H₆를 기판에 첨가하였다. 기판을 750℃로 유지시켰다. 3분 동안 증착을 수행하여 600Å 에피택셜 도핑된 층이 형성되었다.

실시예 43: CVD에 의한 등급화된 실리콘 게르마늄:

기판을 실시예 36에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^®챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 50sccm의 HCl₂SiSiH₂SiH₂SiH₃를 10 Torr 및 650℃에서 챔버에 전달하였다. 또한, 225sccm에서 5sccm으로 감소하는 실리콘 화합물, HCl₂SiSiH₂GeH₃ 흐름을 증착 단계 동안에 챔버에 첨가하였다. 흐름 속도를 시간에 대해 비선형적으로 변경시켜 증착된 막에서 선형으로 등급화된 최종 게르마늄 함량을 얻었다. 기판을 550℃로 유지시켰다. 5분 동안 증착을 수행하여 1,200Å 에피택셜 층이 형성되었다.

실시예 44: CVD에 의한 등급화된 실리콘 게르마늄 카본:

기판을 실시예 36에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^®챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 100sccm의 HCl₂SiSiH₂SiH₂GeH₃를 10 Torr 및 650℃에서 챔버에 전달하였다. 또한, 10sccm의 5% H₃CSiH₂SiH₂SiH₃를 챔버에 첨가하였다. 또한, 350sccm에서 5sccm으로 감소하는 실리콘 화합물, HCl₂SiSiH₂SiH₂GeH₃ 흐름을 증착 단계 동안에 챔버에 첨가하였다. 흐름 속도를 시간에 대해 비선형적으로 변경시켜 증착된 막에서 선형으로 등급화된 최종 게르마늄 함량을 얻었다. 기판을 550℃로 유지시켰다. 5분 동안 증착을 수행하여 1,300Å 에피택셜 층이 형성되었다.

실시예 45: HCl을 사용하는 CVD에 의한 단결정 선택적 실리콘:

기판을 실시예 35에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버(에피 센튜라^®챔버)에 적재시키고, 2분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 수소 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. 실리콘 화합물, 10sccm의 HCl₂SiSiH₂SiH₂SiH₃를 10 Torr 및 600℃에서 챔버에 전달하였다. 또한, 5sccm의 염화수소를 챔버에 전달하였다. 기판을 600℃로 유지시켰다. 8분 동안 증착을 수행하여 실리콘 표면 상에 500Å 에피택셜 층이 형성되었으나, 실리콘 디옥사이드 표면 상에 발생된 에피택셜 성장은 없었다.

실시예 46: ALD에 의한 등급화된 실리콘 게르마늄:

기판을 실시예 36에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버에 적재시키고, 10분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 아르곤 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. H-원자를 텅스텐 핫-와이어를 통해 발생시켰다. ACD 사이클 A는 HCl₂SiSiH₂SiH₂SiH₃(0.8초), 퍼어지(1.0초), H-원자(1.2초), 퍼어지(1.0초)를 포함하였다. ALD 사이클 B는 HCl₂SiSiH₂SiH₂SiH₂GeH₃(0.8초), 퍼어지(1.0초), H-원자(1.2초), 퍼어지(1.0초)를 포함하였다. 등급화된 막을, 10A, 1B, 5A, 1B, 1A, 1B, 1A, 5B, 1A, 10B와 같은 일련의 사이클을 수행하므로써 성장시켰다. 기판을 300℃로 유지시켰다. 40분 동안 증착을 수행하여 2,200Å 층이 형성되었다.

실시예 47: ALD에 의한 등급화된 실리콘 게르마늄 카본:

기판을 실시예 36에서와 같이 제조하였다. 웨이퍼를 증착 챔버에 적재시키고, 10분 동안 수소 퍼어지 처리하였다. 담체 기체인 아르곤 흐름을 기판을 향하게 유도하고, 공급 화합물을 담체 흐름에 첨가하였다. ALD 사이클은 HCl₂SiSiH₂SiH₂GeH₃(0.8초), 퍼어지(1.0초), HCl₂SiSiH₂SiH₂CH₃(0.8초), 퍼어지(1.0초)를 포함하였다. 막을 목적하는 막 두께를 위한 사이클을 수행하므로써 성장시켰다. 기판을 500℃로 유지시켰다. 40분 동안 증착을 수행하여 2,000Å 층이 형성되었다.

실시예 48: H ₃ SiSiH ₂ SiCl ₂ SiCl ₃ 의 합성:

2.5L의 SUS(반응기 1) 및 5L의 SUS(반응기 2)를 바로 연달아 연결시키고, 반응기 1의 내부 온도를 450℃로 설정하고, 반응기 2의 내부 온도를 350℃로 설정하였다. 압력은 0.13MPa로 설정하였다. 디실란을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급 하였다. 헥사클로로디실란을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 반응기 2의 출구 기체를 분석하므로써 실란 화합물 및 H₃SiSiH₂SiCl₂SiCl₃을 포함하는 실리콘 화합물의 수율을 얻었다.

실시예 49: H ₃ SiSiH ₂ SiH ₂ GeCl ₃ 의 합성:

2.5L의 SUS(반응기 1) 및 5L의 SUS(반응기 2)를 바로 연달아 연결시키고, 반응기 1의 내부 온도를 450℃로 설정하고, 반응기 2의 내부 온도를 350℃로 설정하였다. 압력은 0.13MPa로 설정하였다. 트리실란을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 테트라클로로게르만을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 반응기 2의 출구 기체를 분석하므로써 실란 화합물 및 H₃SiSiH₂SiH₂GeCl₃을 포함하는 실리콘 화합물의 수율을 얻었다.

실시예 50: Cl ₃ SiSiCl ₂ SiCl ₃ GeH ₃ 의 합성:

2.5L의 SUS(반응기 1) 및 5L의 SUS(반응기 2)를 바로 연달아 연결시키고, 반응기 1의 내부 온도를 450℃로 설정하고, 반응기 2의 내부 온도를 350℃로 설정하였다. 압력은 0.13MPa로 설정하였다. 게르만을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 옥타클로로트리실란을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 반응기 2의 출구 기체를 분석하므로써 실란 화합물 및 Cl₃SiSiCl₂SiCl₃GeH₃을 포함하는 실리콘 화합물의 수율을 얻었다.

실시예 51: F ₃ CSiH ₂ SiH ₂ SiH ₃ 의 합성:

2.5L의 SUS(반응기 1) 및 5L의 SUS(반응기 2)를 바로 연달아 연결시키고, 반응기 1의 내부 온도를 450℃로 설정하고, 반응기 2의 내부 온도를 350℃로 설정하였다. 압력은 0.13MPa로 설정하였다. 테트라플루오로메탄을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 트리실란을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 반응기 2의 출구 기체를 분석하므로써 실란 화합물 및 F₃CSiH₂SiH₂SiH₃을 포함하는 실리콘 화합물의 수율을 얻었다.

실시예 52: H ₃ SiSiH ₂ SiH ₂ SiCl ₂ SiCl ₃ 의 합성:

2.5L의 SUS(반응기 1) 및 5L의 SUS(반응기 2)를 바로 연달아 연결시키고, 반응기 1의 내부 온도를 450℃로 설정하고, 반응기 2의 내부 온도를 350℃로 설정하였다. 압력은 0.13MPa로 설정하였다. 트리실란을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 헥사클로로디실란을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 반응기 2의 출구 기체를 분석하므로써 실란 화합물 및 H₃SiSiH₂SiH₂SiCl₂SiCl₃을 포함하는 실리콘 화합물의 수율을 얻었다.

실시예 53: H ₃ SiSiH ₂ SiH ₂ SiH ₂ GeCl ₃ 의 합성:

2.5L의 SUS(반응기 1) 및 5L의 SUS(반응기 2)를 바로 연달아 연결시키고, 반응기 1의 내부 온도를 450℃로 설정하고, 반응기 2의 내부 온도를 350℃로 설정하였다. 압력은 0.13MPa로 설정하였다. 테트라실란을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 테트라클로로게르만을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 반 응기 2의 출구 기체를 분석하므로써 실란 화합물 및 H₃SiSiH₂SiH₂SiH₂GeCl₃을 포함하는 실리콘 화합물의 수율을 얻었다.

실시예 54: Cl ₃ SiSiCl ₂ SiCl ₂ SiCl ₂ GeH ₃ 합성:

2.5L의 SUS(반응기 1) 및 5L의 SUS(반응기 2)를 바로 연달아 연결시키고, 반응기 1의 내부 온도를 450℃로 설정하고, 반응기 2의 내부 온도를 350℃로 설정하였다. 압력은 0.13MPa로 설정하였다. 데카클로로테트라실란의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 게르만을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 반응기 2의 출구 기체를 분석하므로써 실란 화합물 및 Cl₃SiSiCl₂SiCl₂SiCl₂GeH₃을 포함하는 실리콘 화합물의 수율을 얻었다.

실시예 55: F ₃ CSiH ₂ SiH ₂ SiH ₂ SiH ₃ 합성:

2.5L의 SUS(반응기 1) 및 5L의 SUS(반응기 2)를 바로 연달아 연결시키고, 반응기 1의 내부 온도를 450℃로 설정하고, 반응기 2의 내부 온도를 350℃로 설정하였다. 압력은 0.13MPa로 설정하였다. 테트라플루오로메탄의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 테트라실란을 15L/분의 속도로 반응기 1에 공급하였다. 반응기 2의 출구 기체를 분석하므로써 실란 화합물 및 F₃CSiH₂SiH₂SiH₂SiH₃을 포함하는 실리콘 화합물의 수율을 얻었다.

상술된 내용은 본 발명의 구체예에 관한 것이나, 본 발명의 다른 구체예 및추가의 구체예가 본 발명의 기본 범주로부터 출발하지 않고 고안될 수 있고, 이의 범주는 하기 청구의 범위에 의해 결정된다.

Claims

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실리콘 화합물을 기판 표면에 전달하는 단계; 및

실리콘 화합물을 반응시켜 기판 표면 상에 실리콘 함유막을 증착시키는 단계를 포함하여, 결정상 실리콘 함유막을 에피택셜하게(epitaxially) 증착시키는 방법으로서,

실리콘 화합물이 네오펜타실란을 포함하는 방법.
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제 49항에 있어서, 결정상 실리콘 함유막이 실리콘, 실리콘 게르마늄, 실리콘 카본 또는 실리콘 게르마늄 카본으로 이루어진 군으로부터 선택된 물질을 포함하는 방법.
제 51항에 있어서, 결정상 실리콘 함유막이 붕소, 인 또는 비소로 이루어진 군으로부터 선택된 원소로 도핑되는 방법.
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제 49항에 있어서, 보충 에칭제가 결정상 실리콘 함유막을 증착시키는 동안에 사용되고, 보충 에칭제는 HCl, Cl₂, HF, HBr, XeF₂, NH₄F, (NH₄)(HF₂), NF₃ 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
제 49항에 있어서, 결정상 실리콘 함유막의 두께가 2.5Å 내지 10㎛의 범위인 방법.
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기판상에 결정상 실리콘 함유층을 에피택셜하게 증착시키는 방법으로서,

기판을 공정 챔버에 위치시키는 단계;

기판을 소정의 온도로 가열하는 단계;

기판을 네오펜타실란을 포함하는 공정 가스에 노출시키는 단계; 및

기판 상에 결정상 실리콘 함유층을 증착시키는 단계를 포함하는 방법.
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제 70항에 있어서, 소정의 온도가 400℃ 내지 800℃ 범위인 방법.
제 70항에 있어서, 소정의 온도가 500℃ 미만인 방법.