用于通过反应室中的循环沉积工艺在衬底上沉积铪镧氧化物膜的方法技术

公开一种用于在衬底上沉积铪镧氧化物膜的方法，其通过反应室中的循环沉积进行。所述方法可包括：利用循环沉积工艺的第一子循环在所述衬底上沉积氧化铪膜，和利用循环沉积工艺的第二子循环沉积氧化镧膜。

【技术实现步骤摘要】
用于通过反应室中的循环沉积工艺在衬底上沉积铪镧氧化物膜的方法
本公开大体上涉及用于通过循环沉积工艺沉积铪镧氧化物膜的方法，并且涉及用于通过包括第一子循环和第二子循环的循环沉积工艺沉积铪镧氧化物膜的特定方法。
技术介绍
多年来，已在用于如晶体管栅极电介质和电容器电介质的组件的半导体衬底中使用二氧化硅(SiO2)。然而，随着电路组件的尺寸减小，SiO2的电气性能特征导致不合需要的效应，如增加的泄漏电流。当在下一代集成电路几何结构制造中使用老一代电介质(如SiO2)时，控制泄漏电流以维持高速和低功率性能带来了挑战。更新的工艺，尤其使用小于65nm的制造几何结构的工艺在半导体制造中已开始包括高介电常数(“高k”)绝缘体。一些芯片制造商现依赖于高k电介质，尤其对于45nm和更小的工艺几何结构。对于实现较小的装置几何结构，同时控制泄漏和其它电气性能标准，用高k电介质替换SiO2栅极电介质是重要的。虽然使用高k电介质允许按比例缩小集成电路组件(如晶体管栅极电介质)，但新的性能问题因其使用而产生。举例来说，当常规栅电极与高k电介质(如HfO2)配对时，如低产率和不良阈值电压(Vth)控制的问题必须得到解决。已针对在高k介电应用中使用三元氧化物的益处进行研究。具体地说，与其它高k电介质(如HfO2)相比，由铪镧氧化物(HfLaOx)制造的膜在提供高介电常数值、降低结晶温度、提高产率和更好阈值电压(Vth)控制方面很有前景。此外，不同于其它基于Hf的非结晶材料，如HfSiOx或HfAlOx，HfLaOx的电容率保留高值(>20)。因此HfLaOx电介质就电气性能标准来说是合乎需要的，但在衬底上节省时间和成本地制造HfLaOx电介质产生了挑战。因此，将高度期望用于在衬底上沉积高k铪镧氧化物膜的方法。
技术实现思路
提供本
技术实现思路
是为了以简化的形式引入一系列概念。下文在本公开的实例实施例的详细描述中更详细地描述这些概念。本
技术实现思路
不打算标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不打算用于限制所要求保护的主题的范围。在一些实施例中，提供了一种通过反应室中的循环沉积工艺在衬底上沉积铪镧氧化物膜的方法。所述方法可包含：利用循环沉积工艺的第一子循环的至少一个沉积循环在衬底上沉积氧化铪膜，其中第一子循环的一个沉积循环包含：使衬底与铪气相前体接触；和使衬底与包含水(H2O)的第一氧化剂前体接触。所述方法还可包含：利用循环沉积工艺的第二子循环的至少一个沉积循环在衬底上沉积氧化镧膜，其中第二子循环的一个沉积循环包含：使衬底与镧气相前体接触；和使衬底与包含分子氧(O2)的第二氧化剂前体接触。出于概述本专利技术和优于现有技术而实现的优势的目的，上文中描述了本专利技术的某些目的和优点。当然，应当理解，未必所有这类目的或优点都可以根据本专利技术的任何特定实施例来实现。因此，例如，所属领域的技术人员将认识到，可以按实现或优化如本文中所教示或建议的一个优点或一组优点但不一定实现如本文中可能教示或建议的其它目的或优点的方式来实施或进行本专利技术。所有这些实施例都旨在落入本文中所公开的本专利技术的范围内。对于所属领域的技术人员来说，这些和其它实施例将根据参考附图的某些实施例的以下详细描述而变得显而易见，本专利技术不限于所公开的任何特定实施例。附图说明虽然本说明书以具体地指出并明确地要求保护被视为本专利技术实施例的内容的权利要求书结束，但在结合附图阅读时，可根据本公开的实施例的某些实例的描述更容易地确定本公开的实施例的优势，在附图中：图1示出表示根据本公开的实施例的循环沉积工艺的整体超循环的工艺流程；图2示出表示根据本公开的实施例的循环沉积工艺的第一子循环的工艺；图3示出表示根据本公开的实施例的循环沉积工艺的第二子循环的工艺；图4示出x射线光电子光谱(XPS)数据，其展示根据本公开的实施例，相对于氧化镧沉积子循环与氧化铪沉积子循环的比率，多种示范性铪镧氧化物膜的镧成分的变化；图5示出展示根据本公开的实施例，具有增加的镧成分的多种示范性铪镧氧化物膜的结晶温度的数据；并且图6示出展示根据本公开的实施例，在各种膜厚度下具有增加的镧成分(原子％)的多种示范性铪镧氧化物膜的结晶温度的数据。具体实施方式尽管下文公开了某些实施例和实例，但所属领域的技术人员将理解，本专利技术延伸超出了本专利技术具体公开的实施例和/或用途以及显而易见的修改和其等效物。因此，希望本专利技术所公开的范围不应受下文所描述的特定公开实施例的限制。本文中呈现的图解不打算作为任何特定材料、结构或装置的实际视图，而仅仅是用以描述本公开的实施例的理想化表示。如本文所用，术语“循环沉积”可以指将前体(反应物)依序引入反应室中以在衬底上沉积膜并且包括沉积技术，如原子层沉积和循环化学气相沉积。如本文所用，术语“循环化学气相沉积”可以指使衬底依序暴露于两种或更多种挥发性前体的任何工艺，所述挥发性前体在衬底上反应和/或分解以产生所需沉积。如本文所用，术语“衬底”可以指可使用的或上面可形成装置、电路或膜的任何一种或多种下层材料。如本文所用，术语“原子层沉积”(ALD)可以指其中在反应室中进行沉积循环，优选地多个连续沉积循环的气相沉积工艺。通常，在每个循环期间，将前体化学吸附到沉积表面(例如，衬底表面或先前沉积的下层表面，如来自先前ALD循环的材料)，形成不易与额外前体反应的单层或亚单层(即，自限性反应)。此后，必要时，可以随后将反应物(例如，另一种前体或反应气体)引入到处理室中，以用于将化学吸附的前体转换成沉积表面上的所需材料。通常，这种反应物能够与前体进一步反应。此外，在每个循环期间，还可以利用吹扫步骤以在转换化学吸附的前体之后从处理室去除过量前体和/或从处理室去除过量反应物和/或反应副产物。此外，当利用前体组合物、反应性气体和吹扫(例如，惰性载体)气体的交替脉冲执行时，如本文所用的术语“原子层沉积”还意图包括由相关术语，如“化学气相原子层沉积”、“原子层外延”(ALE)、分子束外延(MBE)、气体源MBE或有机金属MBE和化学束外延所指定的工艺。如本文所用，术语“膜”可以指通过本文所公开的方法沉积的任何连续或不连续的结构、材料或多种材料。举例来说，“膜”可以包括2D材料、纳米棒、纳米管、纳米层合物或纳米颗粒，或甚至部分或全部分子层或部分或全部原子层或原子和/或分子的簇。“膜”还可以包含具有针孔的一种或多种材料或层，但仍然至少部分地连续。如本文所用，术语“铪镧氧化物膜”可以指包括铪组分、镧组分和氧组分的膜。如本文所用，术语“子循环”可以指包含重复预定次数的一个或多个单元循环的循环沉积工艺。两个或更多个子循环的组合可构成整体循环沉积工艺。两个或更多个子循环的这种组合可被称为循环沉积超循环。如本文所用，术语“金属有机”或“有机金属”可互换使用并且可以指含有金属物种的有机化合物。有机金属化合物可被认为是具有直接金属-碳键的金属有机化合物亚类。如本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在衬底上沉积铪镧氧化物膜的方法，其通过反应室中的循环沉积工艺进行，所述方法包含：/n利用所述循环沉积工艺的第一子循环的至少一个沉积循环在所述衬底上沉积氧化铪膜，其中所述第一子循环的一个沉积循环包含：/n使所述衬底与铪气相前体接触；和/n使所述衬底与包含水(H

【技术特征摘要】
20190214 US 62/805,3451.一种用于在衬底上沉积铪镧氧化物膜的方法，其通过反应室中的循环沉积工艺进行，所述方法包含：
利用所述循环沉积工艺的第一子循环的至少一个沉积循环在所述衬底上沉积氧化铪膜，其中所述第一子循环的一个沉积循环包含：
使所述衬底与铪气相前体接触；和
使所述衬底与包含水(H2O)的第一氧化剂前体接触；利用所述循环沉积工艺的第二子循环的至少一个沉积循环在所述衬底上沉积氧化镧膜，其中所述第二子循环的一个沉积循环包含：
使所述衬底与镧气相前体接触；和
使所述衬底与包含分子氧(O2)的第二氧化剂前体接触。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述铪气相前体包含铪卤化物前体或铪金属有机前体中的至少一种。


3.根据权利要求2所述的方法，其中所述铪卤化物前体包含四氯化铪(HfCl4)、四碘化铪(HfI4)或四溴化铪(HfBr4)中的至少一种。


4.根据权利要求2所述的方法，其中所述铪金属有机前体包含以下中的至少一种：四(乙基甲基酰胺基)铪(Hf(NEtMe)4)、四(二甲基酰胺基)铪(Hf(NMe2)4)、四(二乙基酰胺基)铪(Hf(NEt2)4)、(三(二甲基酰胺基)环戊二烯基铪HfCp(NMe2)3或双(甲基环戊二烯基)甲氧基甲基铪(MeCp)2Hf(CH)3(OCH3)。


5.根据权利要求1所述的方法，其中所述镧气相前体包含脒基镧或环戊二烯基镧化合物中的至少一种。


6.根据权利要求1所述的方法，其中在所述衬底上沉积所述氧化铪膜之前，将所述衬底加热到100℃到400℃的温度。


7.根据权利要求1所述的方法，其中所述铪镧氧化物膜中的镧成分均一性小于2原子％(1-σ)。


8.根据权利要求1所述的方法，其中所述铪镧氧化物膜具有小于10原子％的镧成分。


9.根据权利要求8所述的方法，其中所述铪镧氧化物膜具有等于或小于1原子％的镧成分。


10.根据权利要求1所述的方法，其中所述铪镧氧化物膜的厚度小于20纳米。


11.根据权利要求10所述的方法，其中所述铪镧氧化物膜的厚度在3纳米与10纳米之间。


12.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二氧化剂前体包含纯度大于99....

【专利技术属性】
技术研发人员：T伊万诺娃，P西波拉，ME吉文斯，
申请(专利权)人：ASMIP私人控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL