薄膜的形成方法技术

本发明专利技术的薄膜的形成方法，其包含第一工序和第二工序；在该第一工序中，是将成膜对象的温度设为200℃以上，并从第一状态变成第二状态；该第一状态是将成膜材料和载流气体供给至该成膜对象从而使该成膜材料附着于该成膜对象；该第二状态是从第一状态中将供给该成膜材料除外；在第二工序中，将成膜对象的温度设为200℃以上，并从第三状态变成第四状态；该第三状态是将氢气和载流气体供给至成膜对象，使成膜材料还原；该第四状态是从该第三状态将供给氢气除外。成膜材料是从由Al(CxH2x+1)3、Al(CxH2x+1)2H、Al(CxH2x+1)2Cl构成的组中选择的任一者。交替重复第一工序和第二工序，在成膜对象的表面形成铝原子的含量在20原子％以上的碳化铝膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】薄膜的形成方法
本专利技术涉及一种用于形成碳化铝膜的薄膜的形成方法。
技术介绍
半导体装置所具备的晶体管中，具有HKMG(High-KMetalGate)构造的晶体管已为人所知。HKMG构造是用于抑制栅极绝缘膜中的漏电流的构造。在HKMG构造中，使用高介电常数的绝缘体作为形成栅极绝缘膜的材料。形成栅极绝缘膜的材料为例如氧化铪及氧化铝等(例如，参照专利文献1)。而且，在HKMG构造中，使用包含金属的材料作为形成栅极电极的材料。栅极电极由多个层构成，是例如钨层、硅化钨层、氮化钛层及钛层构成的层积体(例如，参照专利文献2)。[现有技术文献][专利文献][专利文献1]日本特开2013-098214号公报[专利文献2]日本特开2016-046414号公报
技术实现思路
[专利技术所要解决的课题]这种HKMG构造中所使用的栅极绝缘膜中，容易形成氧的损失大于化学计量比的缺氧膜。此时，晶体管的阈值电压变化与绝缘膜中的缺氧浓度相依，此已为人所知。为了将晶体管的阈值电压调整为适当的值，期待有适合控制栅极绝缘膜中的缺氧浓度的新材料来作为形成栅极电极的材料。其中，含有铝原子的合金备受期待。接着，在非结晶性的碳化铝膜中，率先应用于上述栅极电极，期待将碳化铝膜中的铝原子的含量提高至20原子％以上。本专利技术的目的是提供一种薄膜的形成方法，其能够形成铝原子含量提高的碳化铝膜。[解决课题的手段]用于解决上述课题的薄膜的形成方法，包含第一工序，在所述第一工序中，将成膜对象的温度设为200℃以上，并且从第一状态变成第二状态，所述第一状态是将包含铝和碳的成膜材料以及所述成膜材料的载流气体供给至所述成膜对象，而使所述成膜材料附着于所述成膜对象；所述第二状态是从所述第一状态中将供给所述成膜材料除外，所述成膜材料是从由Al(CxH2x+1)3、Al(CxH2x+1)2H及Al(CxH2x+1)2Cl构成的组中选择的任一者，各通式中的X为1以上的整数。所述薄膜的形成方法通过包含重复所述第一工序的状态，从而在所述成膜对象的表面形成铝原子的含量在20原子％以上的碳化铝膜。根据上述构成，能够在成膜对象的表面形成铝原子的含量在20原子％以上的碳化铝膜。在上述薄膜的形成方法中，优选还包含第二工序，在所述第二工序中从第三状态变成第四状态，所述第三状态是将通过激发含氢的还原气体所产生的含氢的活性种和所述还原气体的载流气体供给至所述成膜对象，使所述成膜材料还原；所述第四状态是从所述第三状态将供给所述还原气体除外；并且包含交替重复所述第一工序和所述第二工序的状态。根据上述构成，通过进行成膜对象的还原，从成膜材料形成碳化铝膜变得容易。在上述薄膜的形成方法中，所述成膜材料亦可为从由二甲基氢化铝及二乙基氢化铝构成的组中选择的任一者。根据上述构成，因为成膜材料含氢，相比于成膜材料包含烃基以替代氢，在成膜对象的表面形成的碳化铝膜中，不易过剩地包含碳原子。因此，碳化铝膜所具有的比电阻值容易降低。在上述薄膜的形成方法中，优选在所述薄膜的形成方法中，将配置有所述成膜对象的真空槽内的压力设为50Pa以上1000Pa以下，且将所述成膜对象的温度设为200℃以上500℃以下，由此以所述碳化铝膜中的铝原子的含量在50原子％以上的方式形成所述碳化铝膜。根据上述构成，在碳化铝膜中所包含的铝原子只需要为预定量的情况下，相比于形成铝原子浓度较低的膜作为碳化铝膜的情况，即使碳化铝膜的厚度较薄，碳化铝膜也能够包含预定量的铝原子。在上述薄膜的形成方法中，所述成膜对象的所述表面亦可为凹凸面。根据上述构成，通过对成膜对象的表面供给成膜材料，而于成膜对象的表面上反应，形成碳化铝膜。因此，即使表面为凹凸面，亦能够抑制碳化铝膜的厚度在表面中互相不同的多个部位之间产生差值。在上述薄膜的形成方法中，亦可在所述第一工序之前包含形成工序，在所述形成工序中形成具有导电性的所述表面作为所述成膜对象的所述表面。根据上述构成，通过在具有导电性的表面形成碳化铝膜，相比于在具有绝缘性的表面形成碳化铝膜的情况，能够缩短至在成膜对象的表面形成碳化铝膜为止所需的时间。在上述薄膜的形成方法中，所述成膜材料为第一成膜材料。亦可还包含第三工序，在所述第三工序中，将所述成膜对象的温度设为200℃以上，并且从第五状态变成第六状态；所述第五状态是将包含铝的第二成膜材料和所述第二成膜材料的载流气体供给至所述成膜对象，从而使所述第二成膜材料附着于所述成膜对象；所述第六状态是从所述第五状态将供给所述第二成膜材料除外。所述第二成膜材料是从由1-甲基吡咯烷铝烷、三甲胺氢化硼铝烷及异丙氧化二甲基铝构成的组中选择的任一者。根据上述构成，若根据第三工序，会形成铝浓度比在重复第一工序的期间所形成的碳化铝膜还高的膜。因此，相比于仅通过重复第一工序而形成碳化铝膜的情况，能够提高碳化铝膜中的铝浓度。在上述薄膜的形成方法，亦可包含重复所述第三工序的状态。根据上述构成，与重复第三工序相应地，能够在碳化铝膜中增加铝浓度比通过重复第一工序所形成的碳化铝膜还高的膜所占的比例，从而能够提高碳化铝膜中的铝浓度。在上述薄膜的形成方法中，所述成膜材料亦可为第一成膜材料。亦可为所述第一状态是还将包含铝的第二成膜材料供给至所述成膜对象而使所述第二成膜材料附着于所述成膜对象的状态；所述第二状态是从所述第一状态将供给所述第一成膜材料及所述第二成膜材料除外的状态。亦可为所述第二成膜材料是从由1-甲基吡咯烷铝烷、三甲胺氢化硼铝烷及异丙氧化二甲基铝构成的组中选择的任一者。根据上述构成，在成膜对象之中附着有第二成膜材料的部分中，相比于附着有第一成膜材料的部分，铝浓度提高。因此，能够在碳化铝膜的整体之中提高铝浓度。在上述薄膜的形成方法中，优选所述还原气体为氢气、肼及有机肼之中的至少1者。根据上述构成，能够通过从还原气体产生的激发种，还原成膜材料。在上述薄膜的形成方法中，亦可为在所述第三状态中，通过将所述还原气体和所述载流气体供给至经加热的所述成膜对象，或是将从所述还原气体和所述载流气体产生的等离子供给至所述成膜对象，从而将所述含氢的活性种供给至所述成膜对象。根据上述构成，能够在成膜对象中通过激发还原气体，从而供给含氢的激发种，或是对成膜对象供给激发状态的活性种。附图说明图1是显示实施薄膜的形成方法的ALD装置的概略构成的方块图。图2是用于说明将薄膜的形成方法具体化的一实施方式中，供给各气体的时间点的时序图。图3是用于说明薄膜的形成方法的顺序的流程图。图4是显示碳化铝膜中的铝原子的强度的图表。图5是显示晶片所包含的各原子的原子浓度的图表。图6是拍摄包含碳化铝膜的晶片的TEM影像。图7是拍摄图6的晶片中的区域A的部分的TEM影像。图8是拍摄图6的晶片中的区域B的部分的TEM影像。具体实施方式[第一实施方式]参照图1至图8，说明第一实施方式，将薄膜的形成方法具体化为碳化铝膜的形成方法。以下依序说明实施碳化铝膜的形成方法的ALD装置的概略构成、碳化铝膜的形成方法以及试验例。[ALD装置的概略构成]参照图1说明ALD装置的概略构成。以下说明的ALD装置，是用于实施使用原子层沉积法(AtomicLayerDeposition)的碳化铝膜的形成方法的装置。如图1所示，ALD装置10包含具有箱状的真空槽11；真空槽11上连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜的形成方法，包含第一工序，在所述第一工序中，将成膜对象的温度设为200℃以上，并且从第一状态变成第二状态，所述第一状态是将包含铝和碳的成膜材料以及所述成膜材料的载流气体供给至所述成膜对象，而使所述成膜材料附着于所述成膜对象；所述第二状态是从所述第一状态中将供给所述成膜材料除外，所述成膜材料是从由Al(CxH2x+1)3、Al(CxH2x+1)2H及Al(CxH2x+1)2Cl构成的组中选择的任一者，各通式中的X为1以上的整数；所述薄膜的形成方法通过包含重复所述第一工序的状态，从而在所述成膜对象的表面形成铝原子的含量在20原子％以上的碳化铝膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.06.12 JP 2017-1152681.一种薄膜的形成方法，包含第一工序，在所述第一工序中，将成膜对象的温度设为200℃以上，并且从第一状态变成第二状态，所述第一状态是将包含铝和碳的成膜材料以及所述成膜材料的载流气体供给至所述成膜对象，而使所述成膜材料附着于所述成膜对象；所述第二状态是从所述第一状态中将供给所述成膜材料除外，所述成膜材料是从由Al(CxH2x+1)3、Al(CxH2x+1)2H及Al(CxH2x+1)2Cl构成的组中选择的任一者，各通式中的X为1以上的整数；所述薄膜的形成方法通过包含重复所述第一工序的状态，从而在所述成膜对象的表面形成铝原子的含量在20原子％以上的碳化铝膜。2.如权利要求1所述的薄膜的形成方法，还包含第二工序，在所述第二工序中从第三状态变成第四状态，所述第三状态是将通过激发含氢的还原气体所产生的含氢的活性种和所述还原气体的载流气体供给至所述成膜对象，使所述成膜材料还原；所述第四状态是从所述第三状态将供给所述还原气体除外；并且包含交替重复所述第一工序和所述第二工序的状态。3.如权利要求1或2所述的薄膜的形成方法，其中所述成膜材料为从由二甲基氢化铝及二乙基氢化铝构成的组中选择的任一者。4.如权利要求1至3的任意一项所述的薄膜的形成方法，其中在所述碳化铝膜的形成方法中，将配置有所述成膜对象的真空槽内的压力设为50Pa以上1000Pa以下，且将所述成膜对象的温度设为200℃以上500℃以下，由此以所述碳化铝膜中的铝原子的含量在50原子％以上的方式形成所述碳化铝膜。5.如权利要求1至4的任意一项所述的薄膜的形成方...

【专利技术属性】
技术研发人员：畠中正信，小川洋平，李建昌，加藤伸幸，山田贵一，约翰·罗森，
申请(专利权)人：株式会社爱发科，国际商用机器公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP