形成用于阈值电压控制的结构的方法技术

公开了用于在衬底表面上沉积含稀土金属碳化物层的方法和系统以及使用该方法形成的结构和器件。示例性方法包括使用循环沉积过程，例如原子层沉积过程，用于将含稀土金属碳化物层沉积到衬底表面上。化物层沉积到衬底表面上。化物层沉积到衬底表面上。

【技术实现步骤摘要】
形成用于阈值电压控制的结构的方法


[0001]本公开总体涉及适于在衬底表面上形成层的方法和系统以及包括该层的结构。更具体地，本公开涉及用于形成允许控制金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的阈值电压的层的方法和系统以及使用该方法和系统形成的结构。

技术介绍

[0002]半导体器件(例如互补金属氧化物半导体(CMOS)器件)的规模已经导致集成电路的速度和密度的显著提高。然而，传统的设备扩展技术面临着未来技术节点的巨大挑战。例如，一个挑战是找到在场效应晶体管的栅极和沟道之间形成绝缘势垒的合适电介质叠层。这方面的一个特殊问题是控制场效应晶体管的阈值电压。
[0003]在本部分中阐述的任何讨论(包括问题和解决方案的讨论)已经包括在本公开中，仅仅是为了提供本公开的背景。这种讨论不应被视为承认任何或所有信息在本专利技术制造时是已知的或者构成现有技术。

技术实现思路

[0004]该
技术实现思路
可以简化的形式介绍一些概念，这将在下面进一步详细描述。该
技术实现思路
不一定旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
[0005]本公开的各种实施例涉及形成包括含稀土金属碳化物层的结构的方法、使用这种方法形成的结构和器件以及用于执行该方法和/或用于形成该结构和/或器件的设备。含稀土金属碳化物层可用于各种应用，包括降低集成电路中的功耗。这些方法可以包括循环沉积过程。循环沉积过程可以包括原子层沉积过程和循环化学气相沉积过程中的一个或多个。循环沉积过程可以包括热过程，即不使用等离子体活化物种的过程。在一些情况下，反应物可以暴露于等离子体以形成活化反应物物种，例如自由基和/或离子。
[0006]本文描述了一种用于在衬底上沉积含稀土金属碳化物层的方法。该方法包括在反应室内提供衬底。衬底包括表面层。该方法还包括通过循环沉积过程将含稀土金属碳化物层沉积到表面层上。循环沉积过程包括一个或多个循环。循环包括前体脉冲和反应物脉冲。前体脉冲包括向反应室提供稀土金属前体。反应物脉冲包括向反应室提供碳反应物。因此，在衬底上形成含稀土金属碳化物层。
[0007]本文进一步描述了一种用于在衬底上形成电极的方法。该方法包括在反应室内提供衬底。衬底包括栅极电介质。该方法还包括在栅极电介质上沉积第一导电层，随后通过循环沉积过程将含稀土金属碳化物层沉积到第一导电层上。循环沉积过程包括一个或多个循环。循环包括前体脉冲和反应物脉冲。前体脉冲包括向反应室提供稀土金属前体。反应物脉冲包括向反应室提供碳反应物。然后，该方法包括在稀土金属碳化物上沉积第二导电层。因此，在衬底上形成电极。电极包括第一导电层、含稀土金属碳化物层和第二导电层。
[0008]在一些实施例中，含稀土金属碳化物层包括选自碳化镧、碳化钇、碳化铒、碳化钐、
碳化铕、碳化镱和碳化铈的稀土金属碳化物；稀土金属前体选自镧前体、钇前体、铒前体、钐前体、铕前体、镱前体和铈前体。
[0009]在一些实施例中，稀土金属前体包括氧化态+3的稀土金属和氧化态+4的稀土金属中的至少一种。
[0010]在一些实施例中，稀土金属碳化物层包括碳化铈，并且稀土金属前体包括铈前体。
[0011]在一些实施例中，稀土金属前体包含取代或未取代的环戊二烯基配体。
[0012]在一些实施例中，稀土金属前体包含C1至C4烷基取代的环戊二烯基配体。
[0013]在一些实施例中，烷基取代的环戊二烯基配体选自EtCp、MeCp、iPrCp、nBuCp和tBuCp。
[0014]在一些实施例中，稀土金属前体包含烷基甲硅烷基取代的环戊二烯基配体。
[0015]在一些实施例中，铈前体是Ce(iPrCp)3。
[0016]在一些实施例中，碳反应物包括卤化的C1至C6烷烃或烯烃。
[0017]在一些实施例中，碳反应物包括碘。
[0018]在一些实施例中，碳反应物选自C2H5I,C2H4I2,CH2I2,CHI3,CH3I和CI4。
[0019]在一些实施例中，碳反应物包括C2H4I2。
[0020]在一些实施例中，第一导电层包括第一过渡金属氮化物。
[0021]在一些实施例中，第一过渡金属氮化物包括氮化钛。
[0022]在一些实施例中，第二导电层包括第二过渡金属氮化物。
[0023]在一些实施例中，第二过渡金属氮化物包括氮化钛。
[0024]在一些实施例中，第一导电层包括第一过渡金属碳化物。
[0025]在一些实施例中，第一过渡金属碳化物包括碳化钛。
[0026]在一些实施例中，第二导电层包括第二过渡金属碳化物。
[0027]在一些实施例中，第二过渡金属碳化物包括碳化钛。
[0028]在一些实施例中，第一导电层和第二导电层中的至少一个包括氮化硅。
[0029]在一些实施例中，第一导电层和第二导电层中的至少一个包括金属。
[0030]在一些实施例中，前体脉冲在反应物脉冲之前。
[0031]在一些实施例中，循环沉积过程还包括第一氢脉冲，并且第一氢脉冲包括向反应室提供第一含氢气体。
[0032]在一些实施例中，第一含氢气体包括H2。
[0033]在一些实施例中，第一氢脉冲发生在前体脉冲之后和反应物脉冲之前。
[0034]在一些实施例中，循环沉积过程还包括第二氢脉冲。第二氢脉冲包括向反应室提供第二含氢气体，并且第二氢脉冲发生在反应物脉冲之后。
[0035]在一些实施例中，第二含氢气体包括H2。
[0036]在一些实施例中，循环沉积过程包括另一前体脉冲。另一前体脉冲包括向反应室提供另一前体。
[0037]在一些实施例中，另一前体和稀土金属前体不同。
[0038]在一些实施例中，另一前体包括稀土金属和过渡金属中的至少一种。
[0039]在一些实施例中，另一前体脉冲之后是第三氢脉冲。第三氢脉冲包括向反应室提供第三含氢气体。
[0040]在一些实施例中，第三含氢气体包括H2。
[0041]在一些实施例中，含稀土金属碳化物层以每周期0.1nm或更低的生长速率生长。
[0042]在一些实施例中，含稀土金属碳化物层在至少350℃到至多500℃的温度下沉积。
[0043]在一些实施例中，含稀土金属碳化物层在至少0.5托到至多5托的压力下沉积。
[0044]在一些实施例中，含稀土金属碳化物层具有至少0.5nm到至多5.0nm的厚度。
[0045]在一些实施例中，含稀土金属碳化物层沉积在错流反应器中。
[0046]在一些实施例中，含稀土金属碳化物层沉积在喷淋头反应器中。
[0047]在一些实施例中，含稀土金属碳化物层沉积在热壁反应器中。
[0048]在一些实施例中，从温度受控的前体容器向反应室提供前体。
[0049]在一些实施例中，温度受控的前体容器保持在至少100℃到至多200℃的温度。
[0050]在一些本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于在衬底上沉积含稀土金属碳化物层的方法，该方法包括以下步骤：
‑
在反应室内提供衬底，该衬底包括表面层；
‑
通过循环沉积过程将含稀土金属碳化物层沉积到表面层上，循环沉积过程包括一个或多个循环，循环包括：
‑
以前体脉冲向反应室提供稀土金属前体；以及
‑
以反应物脉冲向反应室提供碳反应物；从而在衬底上形成含稀土金属碳化物层。2.一种用于在衬底上形成电极的方法，该方法包括以下步骤：
‑
在反应室内提供衬底，该衬底包括栅极电介质；
‑
在栅极电介质上沉积第一导电层；
‑
通过循环沉积过程将含稀土金属碳化物层沉积到第一导电层上，循环沉积过程包括一个或多个循环，循环包括：
‑
以前体脉冲向反应室提供稀土金属前体；以及
‑
以反应物脉冲向反应室提供碳反应物；并且
‑
在稀土金属碳化物层上沉积第二导电层；从而在衬底上形成电极，该电极包括第一导电层、含稀土金属碳化物层和第二导电层。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述含稀土金属碳化物层包括选自碳化镧、碳化钇、碳化铒、碳化钐、碳化铕、碳化镱和碳化铈的稀土金属碳化物；并且其中，所述稀土金属前体选自镧前体、钇前体、铒前体、钐前体、铕前体、镱前体和铈前体。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述稀土金属前体包括氧化态+3的稀土金属和氧化态+4的稀土金属中的至少一种。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述稀土金属碳化物层包括碳化铈，并且其中，所述稀土金属前体包括铈前体。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述稀土金属前体包括取代或未取代的环戊二烯基配体。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：M范德鲁宁，C德泽拉，谢琦，P德明斯基，GA沃尼，RJ张，陈立甫，
申请(专利权)人：ASMIP私人控股有限公司，
类型：发明
国别省市：