欧美在线观看视频网站,亚洲熟妇色自偷自拍另类,啪啪伊人网,中文字幕第13亚洲另类,中文成人久久久久影院免费观看 ,精品人妻人人做人人爽,亚洲a视频

電介質(zhì)材料的等離子處理的制作方法

文檔序號:3405075閱讀:231來源:國知局
專利名稱:電介質(zhì)材料的等離子處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種于基板上沉積物質(zhì)的方法,特別是一種于形成電介質(zhì)堆迭(dielectric stack)之時,用以沉積及穩(wěn)定電介質(zhì)材料的方法。
技術(shù)背景在半導(dǎo)體制程、平面顯示器制程或是其他電子裝置的制程當(dāng)中,氣相 沉積制程在將材料沉積于基板上扮演一個重要的角色。隨著電子裝置的幾 何尺寸日漸減縮,且裝置的密度持續(xù)增大,因此特征的尺寸與深寬比 (aspect ratio )變得更具重要性,舉例來說,特征尺寸小于等于65nm以 及深寬比大于等于10的裝置已列入考量重點。因此,材料以保形沉積 (conformal deposition)的方式而形成上述裝置已漸趨重要。傳統(tǒng)的化學(xué)氣相沉積法(CVD )已成功證實可使裝置的幾何尺寸以及 高寬比下降至0.15 |jm,因此更具竟爭力的裝置幾何尺寸需要另一種沉積 技術(shù)的出現(xiàn)。原子層沉積法(ALD)引起了廣大的注意,于ALD制程中, 反應(yīng)氣體不斷地導(dǎo)入含有一基板的制程腔中, 一般來說,第一反應(yīng)物是輸 送至制程腔,并吸附至基板的表面,而第二反應(yīng)物亦輸送至制程腔,并與 第 一反應(yīng)物反應(yīng)而形成一沉積物質(zhì)。在輸送每一個反應(yīng)氣體之間通常會進 行凈化的步驟,而凈化的步驟可以藉由載氣(carrier gas)進行連續(xù)凈化, 或是于各個反應(yīng)氣體的輸送之間進行脈沖凈化。原子層沉積制程已成功地用以沉積電介質(zhì)層(dielectric layer)、障壁 層(barrier layer)以及傳導(dǎo)層(conductive layer)。以ALD制程進行沉 積而應(yīng)用于閘極以及電容器的高介電常數(shù)的電介質(zhì)材料(高K電介質(zhì)材料) 包括有氧化鉿(hafnium oxide)、娃酸鉿(hafnium silicate)、氧化鋯 (zirconium oxide)或是氧化鉭(tantalum oxide)。電介質(zhì)材料,如高K 電介質(zhì)材料,于接續(xù)的加工制程中暴露于高溫之下(〉500°C ),可能會出 現(xiàn)形態(tài)上的改變。舉例來說,氮化鈦通常于600。C下藉由化學(xué)氣相沉積法而沉積于氧化鉿或是氧化鋯上,而于上述的高溫下,氧化鉿或是氧化鋯可 能會結(jié)晶、喪失非結(jié)晶形與低漏電特性。另外,即使電介質(zhì)材料的完全結(jié) 晶情況可避免,暴露于高溫下仍會使電介質(zhì)材料形成晶粒成長以及/或相分 離,進而因為高漏電流而導(dǎo)致裝置的不良性能表現(xiàn)。因此,于接續(xù)的加工制程中,能夠形成一暴露于高溫下而其型態(tài)仍穩(wěn) 定的電介質(zhì)材料(特別是高K電介質(zhì)材料)的制程實為必須。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的 一 實施例中提供了于一基板上形成一 電介質(zhì)材料的方法,其包括于ALD制程中將基板循序暴露于一含金屬前驅(qū)物以及一氧化氣體 下,而于基板上形成氧化金屬材料,基板接著再暴露于惰性等離子制程以 及熱退火制程。惰性等離子制程將基板暴露于惰性氣體所形成的等離子下 約30秒~5分鐘。于一實驗例中,基板于熱退火制程中加熱至約600-1200°C,并持續(xù)2分鐘,之后,含有氧化金屬的基板于惰性等離子制程中 暴露于無氮且等離子功率輸出約為1800瓦的氬氣等離子中約1 ~3分鐘。 接著,基板于含有氧氣的退火腔中,在800~ 1100°C下進行熱退火約10 ~ 30秒。一般來說,氧化金屬材料的厚度介于約5~ 100 A,并且含有鉿、鉭、 鈦、鋁、鋯、鑭其中之一或其混合物。于一實驗例中,氧化鉿層的厚度約 為40A,且其電容至少為2.4 |jF/cm2。另一實驗例中,該方法提供一前處 理制程,而自基板表面移除自然氧化物,并接續(xù)于濕式清洗制程中形成一 化學(xué)氧化層。于另一實驗例中,該方法提供基板于沉積氧化金屬層之后, 并于惰性等離子制程之前暴露于 一沉積后的退火制程。本發(fā)明所揭露的另一實施例中,氧化金屬層于ALD制程中形成,是循 序?qū)⒒灞┞队谘趸瘹怏w以及至少一金屬前驅(qū)物下,而于基板上形成氧化 金屬層。氧化氣體包含有水蒸氣,其是來自將氫氣氣源與氧氣氣源流入一 水蒸氣產(chǎn)生器所生成。金屬前驅(qū)物包括鉿前驅(qū)物、鋯前驅(qū)物、鋁前驅(qū)物、 鉭前驅(qū)物、鈦前驅(qū)物、鑭前驅(qū)物其中之一或其混合物。于一實驗例中,是 提供于基板上形成含鉿材料的方法,包括使基板暴露于一沉積制程,而在基板上形成含氧化鉿的電介質(zhì)材料;基板利用無氮的氬氣等離子而進行一惰性等離子制程;以及進一步于含氧環(huán)境中使基板暴露于一熱退火制程。本發(fā)明的另 一 實施例中是提供一 于基板上形成電介質(zhì)材料的方法,包括基板暴露于一沉積制程而于其上形成一氧化金屬層,并接著使基板暴露于一氮化等離子制程以及一熱退火制程而形成氮氧化金屬層。氧化金屬 層通?;旧喜缓泄?,并包括有鉿、鉭、鈦、鋁、鋯、鑭其中之一或其混合物。氮化等離子制程約持續(xù)1 ~3分鐘,而等離子功率輸出約為900-1800瓦。基板于熱退火制程中加熱至約600~ 1200°C,并持續(xù)約2分鐘。 于一實驗例中,基板利用含有小于等于50體積% (vol%)氮氣的制程氣 體進行氮化等離子制程,以形成含有氮濃度約5~25原子% (at%)的電 介質(zhì)材料?;逵诤醒鯕獾闹瞥糖恢羞M行熱退火約10-30秒,溫度范 圍在800~ 1100°C。一般來說,氮氧化電介質(zhì)材料所具有的厚度約5~ 100 A,且其電容約 小于等于2.4 |jF/cm2。于一實驗例中,氮氧化電介質(zhì)材料的厚度為50 A, 電容約為2.35卩F/cm2。于部分實驗例中,該方法提供一前處理制程以自基 板表面移除自然氧化物,并于接續(xù)的濕式清洗制程中形成化學(xué)氧化層。另 一實驗例中,該方法提供基板于沉積氧化金屬層之后,以及進行氮化等離 子制程之前,進行一沉積后的退火制程。本發(fā)明的另 一 實施例中是提供一于基板上形成含鉿材料的方法,包括 基板暴露于一沉積制程而于其上形成一含有氧化鉿的電介質(zhì)材料;基板暴 露于一氮化等離子制程,而使氧化鉿形成氮氧化鉿;以及基板再接續(xù)暴露 于一熱退火制程。


本發(fā)明于上方所詳述的特征可詳細地被了解,而針對本發(fā)明更特定的 描述則簡短摘錄于上,可參閱實施例所述,且部分的實施例是繪示于附圖 中。然而,值得注意的是,附圖僅繪示本發(fā)明的一般實施例,而并非用以 限制其范圍,其他相同效力的實施例應(yīng)同屬本發(fā)明的范疇。圖1,根據(jù)本發(fā)明的實施例繪示形成電介質(zhì)材料的流程順序;圖2A-2C,繪示根據(jù)圖1所示的流程順序的多個階段中的基板狀態(tài); 圖3,根據(jù)本發(fā)明的實施例而以圖表繪示所形成的電介質(zhì)材料的電氣 特性;圖4,根據(jù)本發(fā)明的另 一實施例繪示形成電介質(zhì)材料的流程順序; 圖5A ~ 5C,繪示根據(jù)圖4所示的流程順序的多個階段中的基板狀態(tài);以及圖6A 6B,根據(jù)本發(fā)明的實施例而以圖表繪示所形成的電介質(zhì)材料 的電氣特性。主要元件符號說明100 方法201 層204 經(jīng)等離子處理后的400步驟501 層504 氮氧化層200 基板 202 氧化層 化層206 后退火層 500 基板 502 氧化層 506 后退火層具體實施方式
本發(fā)明的實施例是提供一種制備具有多應(yīng)用性的電介質(zhì)材料的方法, 特別是應(yīng)用于電晶體以及電容器加工制程所使用具有高介電常數(shù)(K)的電 介質(zhì)材料。原子層沉積(ALD)制程可用于控制所形成的電介質(zhì)化合物的 元素組成。于一實施例中,首先將一含有氧化金屬的電介質(zhì)層于ALD制程 中將其沉積于一基板上;并使基板暴露于一惰性氣體等離子制程而用以加 密電介質(zhì)層;接著,基板再暴露于一熱退火制程,因而制備一電介質(zhì)材料 或是一電介質(zhì)堆迭。本發(fā)明的另一實施例,是將一含有氧化金屬的電介質(zhì) 層于ALD制程中將其沉積于一基板上,并使電介質(zhì)層進行一氮化制程,則 氧化金屬形成氮氧化金屬,接著,基板再暴露于一熱退火制程,藉此,而 制備一電介質(zhì)材料或是一電介質(zhì)堆迭。電介質(zhì)層通常包含一氧化金屬,并可藉由ALD制程、傳統(tǒng)的化學(xué)氣相沉積(CVD)制程或是物理氣相沉積(PVD)制程而被沉積。電介質(zhì)層包括氧以及至少一額外元素,如鉿(hafnium )、鉭(tantalum )、鈦(titanium )、 ^呂(aluminum)、《告(zirconium)、錯](lanthanum)其中之——元素或其 混合物。舉例來說,電介質(zhì)層包括有氧化鉿、氧化鋯、氧化鉭、氧化鋁、 氧化鑭、氧化鈦其中之一,或其衍生物或混合物。于一實施例中,電介質(zhì) 層包括一氧化金屬,且基本上不含硅。本發(fā)明的實施例提供一種ALD制程, 是將 一基板循序暴露于 一金屬前驅(qū)物以及 一 氧化氣體,而用以形成 一 電介 質(zhì)層。而其中一實驗例中,氧化氣體是包含有水蒸氣,而其來自將氫氣氣 源以及氧氣氣源流入一水蒸氣產(chǎn)生器中所得。氫氣氣源可為氫氣或是含氫 的混合氣體(forming gas),而氧氣氣源可為氧氣或是氧化亞氮。電介質(zhì)材料以惰性等離子進行穩(wěn)定處理如「圖1」所示,是繪示形成一電介質(zhì)材料(如Hf〇x或TaOx)的 范例方法100的流程圖?!笀D2A ~ 2C」與方法100相符,是繪示應(yīng)用于 半導(dǎo)體裝置(如電晶體或電容器)的電介質(zhì)材料的形成過程。層201是 包含一氧化層202設(shè)置于其上,并暴露于一惰性等離子制程以形成一經(jīng)等 離子處理后的氧化層204 ( 「圖2B」),并接續(xù)暴露于熱退火制程而轉(zhuǎn)變 為后退火層206 ( 「圖2C」)。于沉積氧化層202之前,層201可先進行一前處理制程,用以使基板 表面具有一較佳的官能基團。而有利于起始 一沉積制程的官能基團包括有 羥基(OH)、烷氧基(alkoxy; OR,其中R-Me, Et, Pr或是Bu )、鹵 氧基(haloxyl; OX,其中X = F, CI, Br或是l)、鹵化物(F, Cl, Br或是l)、 氧自由基,以及胺基或是酰胺基(NR或NR2,其中R-H, Me, Et, Pr或 是Bu)。前處理制程可將基板暴露于一試劑下,如.'NH3、 B2H6、 SiH4、 SiH6、 H20、 HF、 HCI、 02、 03、 H20、 H202、 H2、氫原子、氮原子、 氧原子、醇、胺其中之一,或其等離子、衍生物或混合物。官能基團是提 供 一 基部而供導(dǎo)入的化學(xué)前驅(qū)物附著至基板表面。前處理制程可將基板 200暴露于試劑下約1秒~ 2分鐘之間,較佳的是介于5 ~ 60秒之間。前 處理制程亦可包括將基板200暴露于RCA溶液(SC1/SC2) 、 HF-last溶液、來自WVG或ISSG系統(tǒng)的水蒸氣、過氧化氫溶液、酸性溶液、堿性 溶液其中之一、或其等離子、衍生物或混合物。有效的前處理制程是描述于本發(fā)明受讓人所受讓的美國專利公告第6858547號,以及同時另案待審 的美國申請序號第10/302752號(2002年11月21號申請,公開號為US 2003-0232501),于此處將其整體并為參考文獻,用以描述前處理方法以 及前處理溶液的組成。前處理制程的 一 實驗例中,基板200于進行一 濕式清洗制程之前會先 將一自然氧化層移除,其可采用HF-last溶液來移除的,濕式清洗制程會 使基板200上形成厚度約小于等于10 A (例如介于5 A~7 A之間)的化 學(xué)氧化層,而濕式清洗制程可于TEMPES丁TM濕式清洗系統(tǒng)(由加州圣克 拉拉的Applied Materials公司所提供)中進行。另 一實驗例中,基板200 于進行ALD制程之前,先暴露于WVG系統(tǒng)所提供的水蒸氣中約15秒, 而水蒸氣可來自將氫氣氣源(如氫氣或是含氫的混合氣體)以及氧氣氣 源(如氧氣或是氧化亞氮)流入WVG系統(tǒng)中所得。方法100的一實施例中,氧化層202于步驟402中藉由氣相沉積制程 (如ALD、 CVD、 PVD、熱技術(shù)或其組合)而形成于層201上,如「第 5A圖」所示。于較佳的實施例中,氧化層202藉由本發(fā)明受讓人所受讓與 同時另案待審的美國申請序號第11/127767號(2005年5月12號申請,
發(fā)明者K·Z·阿哈穆德, P·K·那瓦卡, R·謝芮哥潘尼, S·S·凱爾, S·穆圖可芮西納, T·戈亞爾, Y·馬 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司
網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
1
本溪市| 略阳县| 临颍县| 杂多县| 乌拉特后旗| 宿松县| 额济纳旗| 普兰店市| 波密县| 明光市| 隆安县| 泸西县| 水富县| 夏津县| 临海市| 宜兰市| 辉县市| 宁河县| 农安县| 保定市| 乐东| 手机| 香港 | 阿拉尔市| 定襄县| 广昌县| 娄烦县| 根河市| 武山县| 富顺县| 孟津县| 金坛市| 贵德县| 富阳市| 高唐县| 灵宝市| 浑源县| 普安县| 武川县| 芜湖市| 广州市|