EP1664380A2 - Verfahren und vorrichtung zur schichtenabscheidung unter verwendung von nicht-kontinuierlicher injektion - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur schichtenabscheidung unter verwendung von nicht-kontinuierlicher injektion

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EP1664380A2
EP1664380A2 EP04787104A EP04787104A EP1664380A2 EP 1664380 A2 EP1664380 A2 EP 1664380A2 EP 04787104 A EP04787104 A EP 04787104A EP 04787104 A EP04787104 A EP 04787104A EP 1664380 A2 EP1664380 A2 EP 1664380A2
Authority
EP
European Patent Office
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process chamber
layers
starting material
pulse
injection
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04787104A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marcus Schumacher
Peter Baumann
Johannes Lindner
Marc Deschler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aixtron SE
Original Assignee
Aixtron SE
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1664380A2 publication Critical patent/EP1664380A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4411—Cooling of the reaction chamber walls
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/4481—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation using carrier gas in contact with the source material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process

Definitions

  • metal oxide layers such as hafnium oxide, aluminum oxide or praseodymium oxide
  • methods such as molecular beam epitaxy (MBE), organic chemical vapor deposition (MOCVD) and atomic layer deposition (ALD) are listed in the literature.
  • MBE molecular beam epitaxy
  • MOCVD organic chemical vapor deposition
  • ALD atomic layer deposition
  • MOCVD and ALD can guarantee good edge coverage when depositing on structured substrates.
  • MOCVD processes which are based on liquid or solid precursors, use heated precursor containers to transfer liquid precursors into the gas phase by means of a carrier gas.
  • precursors for oxidic materials or corresponding diluted solutions
  • ALD is based on alternating, self-limiting chemical reactions for the successive deposition of monolayers. Pumping and rinsing cycles are introduced between the supply of the individual regiments. This leads to low throughputs and complicates the production of multicomponent oxides, since the starting substances are not mixed in the gas phase as in standard MOCVD processes. In particular, therefore, due to the principle of the ALD process, layers cannot be produced which allow a gradient-like change of mixtures of several metal oxides of different material types in situ during the growth process. This disadvantage creates parasitic interlayers between the individual layers of the different materials during the rinsing cycles due to, for example, unwanted oxidation of, for example, materials which intrinsically have a higher affinity for oxygen (Si-based systems).
  • ALD also shows non-linear growth depending on the layer thickness.
  • only a small number of precursors are available for ALD and contamination problems often arise in the deposited films, for example with chlorine-based precursors.
  • high-k materials are sought as alternatives to SiÜ2 as a dielectric.
  • aluminum oxide, hafnium oxide or praseodymium oxide are of particularly great interest since they have outstanding properties with regard to the dielectric constant and the leakage currents.
  • Improved material properties can be achieved by laminating or mixing these metal oxides with one another to improve the thermal stability, also by adding silicon.
  • Pure Pr2 ⁇ 3 films deposited via MBE become a dielectric constant 31, and at 1.4 nm layer thickness and 1 V one Leakage current density of 5xl0 9 A / cm 2 reached. This is an approximately 10 4 times lower leakage current density than for HfC 2 or Zr ⁇ 2 films of the same thickness.
  • the electrical properties are stable after 1000 ° C annealing. Pure materials such as pure Hf0 2 , AI2O3 or PßOß also do not meet the requirements regarding dielectric constant, leakage current or thermal stability.
  • the invention relates to a method for depositing at least one layer on at least one substrate in a process chamber, wherein the layer consists of several components and is insulating, passivating or electrically conductive, the components by means of non-continuous injection of a liquid or dissolved in a liquid by means of one injector unit is evaporated into a temperature-controlled evaporation chamber and this steam is supplied to the process chamber by means of the carrier gas.
  • the invention also relates to a device for depositing at least one layer on at least one substrate with a process chamber, the layer consisting of several components and being insulating, passivating or electrically conductive with injector units assigned to each component for the non-continuous injection of a liquid or starting material dissolved in a liquid into a temperature-controlled evaporation chamber, and means for supplying the vapor resulting from the evaporation of the starting material together with a carrier gas into the process chamber.
  • Such a method or such a device is previously known from DE 100 57 491.
  • This device is used to evaporate liquid or a starting material dissolved in a liquid.
  • An aerosol is generated with the injector unit.
  • the droplets of the aerosol evaporate in the evaporation chamber, the required heat being extracted from the gas therein. Evaporation takes place without surface contact.
  • Starting materials are those compounds which are described by DE 101 56932 AI and DE 10114956 AI.
  • Claim 1 and claim 17 essentially aim that the mass flow parameters determining the temporal course of the mass flow through each injector unit, such as the injection form, the injection frequency and the pulse / pause ratio, and the phase relationships of the pulse / pauses to the pulse / pauses other injector unit (EN) can be individually set or varied.
  • the process chamber is preferably a vacuum chamber. The pressure there can be less than 100 mbar. The process chamber can be heated. Multiple layer sequences can be deposited on the substrate during a single process step. These can be conductive, passivating or non-conductive layers. Conductive and non-conductive layers can alternate with one another. Layers with a high dielectric are preferably deposited between two conductive layers.
  • the layer sequence is essentially deposited by merely varying the mass flow parameters.
  • the injection form or the injection frequency or the pulse / pause ratio can be varied in such a way that layers of different quality are deposited on top of one another without having to pause between the deposition of the successive layers.
  • the mass flows can be adjusted by varying the injection frequency, the pulse / pause ratio and / or the injection pressure.
  • Particularly suitable starting materials are metals such as those mentioned in DE 10114 956 and DE 100 57491 AI. AI, Si, Pr, Ge, Ti, Hf, Y, La, Nb, Ta, Mo, Bi, Nd, Zr, Gd, Ba, Sr in particular. Nucleation layers, oxides, mixed oxides, semiconducting layers and / or gradient layers. In addition to liquids, solids dissolved in a liquid can also be used as starting materials. Passivation layers are deposited in particular with the simultaneous addition of silicon or germanium. The passivation layers can also contain nitrides. Oxygen is added to produce oxides.
  • Conductive layers can be metals, metal nitrides or suicides.
  • the surface to be coated preferably has vertical structures. Such structures are shown in DE 101 56 932. These are trenches into which the vaporized starting materials diffuse in order to deposit evenly on the walls and on the bottom of the structures.
  • diffusion-supporting metal or non-metal compounds surfactants are additionally injected.
  • the substrate holder can be driven in rotation.
  • An individual mass flow meter is assigned to each injector unit. Several injection units can be assigned to a multi-channel injection unit.
  • an individual evaporation chamber is assigned to each multi-channel injection unit.
  • Each of these vaporization chambers can be tempered.
  • the pipes between the evaporation chambers and the process chamber can also be tempered.
  • a shower head-shaped gas distributor can be located within the process chamber. This shower head-shaped Gas distributor is located above the substrate.
  • the process gas flows into the process chamber from the openings arranged on the underside of the gas distributor in order to react on the surface of the substrate, the layer being formed.
  • the oxygen supply and the diffusion-supporting agents can be fed directly into the gas distributor.
  • the device has an electronic control device. The individual mass flow parameters are set and regulated with this electronic control device.
  • the invention provides a device and a method that the cost-effective deposition of high-purity, multi-component metal oxides based on z. B. of praseodymium oxide, hafnium oxide or aluminum oxide, layers with good reproducibility, high uniformity and good edge coverage guaranteed even on highly structured substrates.
  • This process consequently enables the formation of nanolaminates by cyclical addition of the individual sources and at the same time the in-situ formation of gradient layers by changing the individual quantities of starting substances added.
  • this is regulated by changing the respective injection frequency, pulse / pause ratio but also changes in the injection form.
  • diffusion-supporting metal or non-metal compounds surfactants
  • the process via liquid Precursor injection can be added continuously.
  • alternative gate dielectrics but also alternative gate electrodes can be used starting from a silicon surface termination.
  • an entire transistor stack can be produced in one processing sequence by changing the gas phase composition in situ.
  • the starting substance for surface termination such as nitridation or the growth of germanium
  • the first layer sequence can be formed on a substrate without forming a parasitic inference be applied.
  • the same procedure can be used for the boundary layer between the gate dielectric and the gate electrode by simply adapting the mass flow of the individual species during the deposition process.
  • even conductive silicates can be formed for gate electrodes by in-situ admixing of silicon from the metal compounds.
  • Advantages of this method are therefore high throughput, possible deposition of multicomponent oxides and electrically conductive materials, good ones stoichiometric control, great flexibility due to a large number of possible prescursors, atomically precise deposition, production of nanolaminates and hyperstructures, controlled deposition of nucleation layers and gradient layers.
  • the invention also relates to a method for depositing at least one layer on at least one substrate in a process chamber, the layer consisting of several components, each component being assigned a starting material which is injected into the process chamber as a gas or liquid.
  • at least one first starting material is not continuously, in particular pulsed, and at least one second starting material is continuously fed to the process chamber.
  • the first starting material can be a metal compound of the type described above.
  • the second starting material, which is fed continuously, can preferably be an oxygen compound.
  • An oxide layer can then be deposited using the method.
  • an HfÜ2 a Ta05 but also an SiGe layer can be deposited using such a method.
  • the starting materials added in pulses into the process chamber or into an evaporation chamber upstream of the process chamber can be liquids. These can evaporate in the manner described above within the evaporation chamber and can be passed into a gas distributor by means of a carrier gas.
  • the continuously added component can also be introduced into this gas distributor.
  • An essential difference of this process compared to the ALD process or the conventional CVD process is the supply of one component in the form of pulses and the supply of the other component continuously.
  • the continuously supplied component is in abundance in the process chamber or on the substrate.
  • the pulse-added component limits growth.
  • the surface can orient itself during the pulse pauses. The surface is oriented in an excess environment of the second component.
  • the pulse widths can be selected so that about one or a few monolayers will leave during a pulse.
  • the first component added in pulses can be a metallic or organometallic precursor.
  • the second component can preferably be an oxygen component. It is also preferred to use MMP starting materials which are added in pulsed
  • Fig. 1 shows a schematic representation of the structure of a device according to the invention
  • Fig. 2 shows a typical trench structure.
  • the device is used for the separation of single and multi-component materials using non-continuous injection of liquid or dissolved metal starting substances via a multi-channel injector unit 6, each channel 5 individually in terms of injection frequency, injector pre-pressure, pulse-pause ratio and phase relationship is adjustable for mass flow control.
  • This device is intended specifically for the deposition of single and multi-component oxides (hafnium oxide, aluminum oxide, strontium tantalate, praseodymium oxide, etc.), laminated and mixed oxide materials and single or multi-component electrically conductive materials such as metals, metal oxides and electrically conductive semiconductor compounds ,
  • oxides hafnium oxide, aluminum oxide, strontium tantalate, praseodymium oxide, etc.
  • laminated and mixed oxide materials such as metals, metal oxides and electrically conductive semiconductor compounds
  • the device has a reactor which forms a reactor chamber 14.
  • This reactor chamber 14 is connected to a vacuum device, not shown, by means not shown.
  • a heater 13 is located within the reactor chamber.
  • the substrate 1 is arranged above the heater 13.
  • the substrate 1 is shown enlarged in FIG. In reality, it rests on a substrate holder that can be rotated.
  • the process chamber 2 is located above the substrate 1 and is delimited at the top by a gas distributor 15 designed like a shower head.
  • a feed line 12 opens into the gas distributor 15.
  • the evaporated starting materials 3 can be introduced into the gas distributor 15 together with a carrier gas 7 through this feed line 12.
  • diffusion-promoting metal or non-metal compounds can also be passed through the feed line 16.
  • Oxidants are introduced into the gas distributor via a feed line 18.
  • the above-mentioned feed lines 12 can be temperature-controlled pipe connections. These connect evaporation chambers 4 to the gas distributor 15.
  • a total of three evaporation chambers 4 are provided. But there can be fewer or more.
  • Each of these vaporization chambers 4 has a multi-channel injection unit, which is indicated by the reference number 6.
  • Each multi-channel injection unit 6 has a large number, in the exemplary embodiment four injection units 5. However, there may also be more or fewer.
  • a liquid substance 3 or a substance dissolved in a liquid can be used as Aerosol can be injected into the vaporization chamber 4.
  • Each injection unit 5 has an outlet valve which opens and closes in a pulsating manner.
  • the pulse widths can be varied between a few seconds and a few milliseconds. The pulse widths can also be varied in the same spectrum.
  • Each injector unit 5 is individually controlled by a control device 17.
  • the mass flow parameters pulse width, pause width and pulse frequency can be individually controlled.
  • the mass flow through each injector unit 5 is measured by means of a mass flow meter 9.
  • the injection admission pressure, which can also be set individually for each injector unit 5, is set by means of a pressure regulator 10. With the pressure that is set by the pressure regulator 10, a reservoir is pressurized, in which the starting material is located.
  • a feed line for a carrier gas 7 opens into each of the evaporation chambers 4.
  • the mass flow of the carrier gas 7 is set by means of a mass flow controller 8.
  • the device is used to coat a highly structured substrate, as is shown enlarged in FIG. 2.
  • a substrate has vertical structures, in particular trenches 19.
  • the walls and the bottom of each trench 19 are to be coated with one or more layers.
  • the layer thickness a at the bottom of the trench 19 should deviate as little as possible from the layer thickness b of the surface covering of the substrate.
  • passivating, conductive and non-conductive layers can be deposited directly on one another within a device without opening the same on a substrate.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden mindestens einer Schicht auf mindestens einem Substrat in einer Prozesskammer (2), wobei die Schicht aus mehreren Komponenten besteht und isolierend, passivieren oder elektrisch leitend ist, wobei die Komponenten mittels nicht kontinuierlicher Injektion eines flüssigen oder in einer Flüssigkeit gelösten Ausgangstoffes (3) mittels je einer Injektoreinheit (5) in eine temperierte Verdampfungskammer (4) verdampft wird und dieser Dampf mittels eines Trägergases (7) der Prozesskammer zugeführt wird. Wesentlich ist, dass die den zeitlichen Verlauf des Massenflusses durch jede Injektoreinheit (5) bestimmenden Massenfluss-Parameter, wie der Injektionsvordruck, die Injektionsfrequenz und das Puls/Pausenverhältnis sowie die Phasenbeziehung der Puls/Pausen zu den Puls/Pausen der anderen Injektoreinheit(en) individuell eingestellt oder variiert werden. Vorgesehen ist ferner, dass der Druck in der Prozesskammer (2) weniger als 100mbar beträgt, dass die Prozesskammer (2) temperiert wird und dass während eine Prozessschrittes mehrere Schichtenfolgen auf dem Substrat (1) abgeschieden werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung von ein- oder mehrkomponen- tigen Schichten und Schichtfolgen unter Verwendung von nichtkontinuierlicher Injektion von flüssigen und gelösten Ausgangssubstanzen über eine Mehrkanalinjektionseinheit
Zur Abscheidung von metalloxidischen Schichten wie Hafniumoxid, Aluminiumoxid, oder auch Praseodymoxid werden in der Literatur Verfahren wie, Molecular Beam Epitaxy (MBE), Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) und Atomic Layer Deposition (ALD) aufgeführt.
Die MBE ermöglicht die Abscheidung von hochreinen metalloxidischen Schich- ten wie z.B. für Praseodymoxid Schichten auf flachen Substraten. Dagegen ist die Kantenbedeckung auf strukturierten Substraten völlig unzureichend. Eine gute Kantenbedeckung ist zur Herstellung von elektronischen Bauelementen mit hohem Aspektverhältnis notwendig. MOCVD und ALD können dagegen eine gute Kantenbedeckung bei der Abscheidung auf strukturierten Substraten gewährleisten. Konventionelle MOCVD-Verfahren, die auf flüssigen oder festen Precursoren beruhen, verwenden beheizte Precursor-Behälter zur Überführung von flüssigen Precursoren mittels eines Trägergases in die Gasphase. Die meisten Precursoren für oxidische Materialien (bzw. entsprechende verdünnte Lösungen) sind meist schwer flüchtig und chemisch wie thermisch instabil und verändern bzw. zersetzen sich unter solchen Bedingungen, was die Abscheidung nicht reproduzierbar macht. Daher wurden für MOCVD verschiedene Flüssig-Precursor-Zuführungssysteme entwickelt, die auf abrupter Verdampfung jeweils kleiner Precursormengen durch direkten Kontakt mit beheizten Oberflächen beruhen. Dies zieht Nachteile mit sich wie zeitlich verändertes Verdampfungsverhalten durch Ablagerungen auf den beheizten Oberflächen und Partikelbildung. Durch periodische Injektion von Flüssigkeitsprecursoren oder Lösungen in ein geheiztes Volumen mit anschließender kontaktfreier Verdampfung können diese Nachteile vermieden werden. Bei konventioneller MOCVD ergeben sich aufgrund der schlechten atomaren Präzision Probleme z.B. bei der Abscheidung von Nanolaminaten.
ALD beruht auf alternierenden, selbst limitierenden chemischen Reaktionen zur sukzessiven Abscheidung von Monolagen. Zwischen der Zuführung der einzelnen Regenzien werden Pump- und Spülzyklen eingeführt. Dies führt zu geringen Durchsätzen und erschwert die Herstellung von mehrkomponentigen Oxiden, da die Ausgangssubstanzen nicht wie bei Standard MOCVD-Verfahren gemischt in der Gasphase vorliegen. Im Besonderen können daher durch ALD- Verfahren prinzipbedingt keine Schichten hergestellt werden, die ein gradientähnliches Ändern von Mischungen mehrerer Metalloxide unterschiedlicher Materialarten insitu während des Wachstumsprozesses erlauben. Durch diesen Nachteil entstehen zwischen den einzelnen Lagen der unterschiedlichen Materialien während der Spülzyklen parasitäre Zwischenschichten durch z.B. unge- wollte Oxidation von z.B. Materialien, die intrinsisch eine höhere Affinität zu Sauerstoff besitzen (Si-basierende Systeme). ALD weist weiterhin auch ein nicht lineares Wachstum in Abhängigkeit der Schichtdicke auf. Außerdem sind nur eine kleine Anzahl von Precursoren für ALD verfügbar und oft ergeben sich Kontaminationsprobleme in den abgeschiedenen Filmen z.B. bei chlorbasieren- den Precursoren. Um die Weiterentwicklung elektronischer Bauteile z.B. für CMOS, DRAM Anwendungen zu gewährleisten wird u.a. nach hoch-k Materialien als Alternativen zu SiÜ2 als Dielektrikum gesucht. Als solche Kandidaten sind Aluminiumoxid, Hafniumoxid oder auch Praseodymoxid von ganz besonders hohem Interesse, da diese herausragende Eigenschaften hinsichtlich der Dielektrizitätszahl und der Leckströme aufweisen. Verbesserte Materialeigenschaften sind über Laminierung bzw. Mischung dieser Metalloxide untereinander zur Verbesserung der thermischen Stabilität auch durch die Beigabe von Silizium erzielbar. Über MBE abgeschiedene reine Pr2θ3 Filme wird eine Dielektrizitätszahl 31, und bei 1,4 nm Schichtdicke und 1 V eine Leckstromdichte von 5xl09 A/cm2 erreicht. Das ist eine etwa 104 fach geringere Leckstromdichte als für HfC2 oder Zrθ2-Filme gleicher Dicke. Außerdem sind die elektrischen Eigenschaften stabil nach 1000°C Tempern. Reine Materialien wie reines Hf02, AI2O3 bzw. auch PßOß werden den Anforderungen hinsichtlich Dielektrizitätszahl, des Leckstromes bzw. der thermischen Stabilität gleichzeitig nicht gerecht.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden mindestens einer Schicht auf mindestens einem Substrat in einer Prozesskammer, wobei die Schicht aus mehreren Komponenten besteht und isolierend, passivierend oder elektrisch leitend ist, wobei die Komponenten mittels nicht kontinuierlicher Injektion eines flüssigen oder in einer Flüssigkeit gelösten Ausgangsstoffes mittels je einer Injektoreinheit in eine temperierte Verdampfungskammer verdampft wird und dieser Dampf mittels des Trägergases der Prozesskammer zugeführt wird. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zum Abscheiden minde- stens einer Schicht auf mindestens einem Substrat mit einer Prozesskammer, wobei die Schicht aus mehreren Komponenten besteht und isolierend, passivierend oder elektrisch leitend ist mit je einer Komponente zugeordneten Injektoreinheiten zur nicht kontinuierlichen Injektion eines flüssigen oder in einer Flüssigkeit gelösten Ausgangsstoffs in eine temperierte Verdampfungskammer, und Mittel zum Zuführen des durch die Verdampfung des Ausgangsstoffes entstandenen Dampfes zusammen mit einem Trägergas in die Prozesskammer.
Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 100 57 491 vorbekannt. Diese Vorrichtung dient der Verdampfung flüssiger oder einer auf eine Flüssigkeit gelöster Ausgangsstoffe. Mit der Injektoreinheit wird ein Aerosol erzeugt. Die Tröpfchen des Aerosols verdampfen in der Verdampfungskammer, wobei dem sich darin befindlichen Gas die erforderliche Wärme entzogen wird. Die Verdampfung erfolgt somit ohne Oberflächenkontakt. Als Ausgangsstoffe kommen solche Verbindungen in Betracht, wie sie von der DE 101 56932 AI und der DE 10114956 AI beschrieben werden.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung. Der Anspruch 1 bzw. der Anspruch 17 zielen im Wesentlichen darauf ab, dass die den zeitlichen Verlauf des Massenflusses durch jede Injektoreineinheit bestimmenden Massenflussparameter wie der Injektionsvordruck, die Injektionsfrequenz und das Puls/Pausenverhältnis sowie die Phasenbeziehungen der Puls/ Pausen zu den Puls/Pausen der anderen Injektoreinheit (EN) individuell eingestellt oder variiert werden. Bei der Prozesskammer handelt es sich vorzugsweise um eine Vakuumkammer. Der Druck kann dort weniger als 100 mbar betragen. Die Prozesskammer kann geheizt werden. Während eines einzigen Prozessschrittes können mehrere Schichtfolgen auf dem Substrat abgeschieden werden. Es kann sich dabei um leitende, passivierende oder nicht lei- tende Schichten handeln. Leitende und nicht leitende Schichten können sich miteinander abwechseln. Bevorzugt werden Schichten mit einem hohen Dielektrikum zwischen zwei leitenden Schichten abgeschieden. Die Abscheidung der Schichtenfolge erfolgt im wesentlichen durch ledigliche Variation der Massenflussparameter. Der Injektionsvordruck bzw. die Injektionsfrequenz oder das Puls/Pausenverhältnis kann so variiert werden, dass Schichten unterschiedlicher Qualität unmittelbar aufeinander abgeschieden werden, ohne das zwischen der Abscheidung der aufeinanderfolgenden Schichten eine Pause erfolgen muss. Ferner ist es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, Gradientenstrukturen abzuscheiden. Dies erfolgt durch eine kontinuierliche Variation der Massenflussparameter während des Abscheidens mindestens einer Schicht. Hierdurch wird in der Vertikalen eine kontinuierlich sich ändernde Schichtzusammensetzung ausgebildet. Mit dieser Methode können auch kontinuierliche Übergänge zwischen zwei abgeschiedenen Schichten erzielt werden. Es ist von Vorteil, wenn die Massenflüsse der Ausgangsstoffe zu den Injektoreinheiten mittels Massen-flussmessung ermittelt werden. Die Massenströme können durch Variation der Injektionsfrequenz, das Puls/Pausenverhältnisses und/oder des Injektionisvordruckes eingestellt werden. Als Ausgangsstoffe kommen insbesondere solche Metalle in Betracht, wie sie in der DE 10114 956 bzw. der DE 100 57491 AI genannt werden. Insbesondere AI, Si, Pr, Ge, Ti, Hf, Y, La, Nb, Ta, Mo, Bi, Nd, Zr, Gd, Ba, Sr. Das Verfahren und die Vorrichtung eignen sich insbesondere zur Abscheidung von Nanolaminaten, HyperStrukturen, Nukleationsschichten, Oxiden, Mischoxiden, halbleitenden Schichten und/oder Gradientenschichten. Als Ausgangsstoffe können neben Flüssigkeiten auch in einer Flüssigkeit gelöste Feststoffe verwendet werden. Die Abscheidung von Passivierungsschichten erfolgt insbesondere mit gleichzeitiger Zugabe von Silizium oder Germanium. Die Passivierungsschichten können auch Nitride enthalten. Zur Herstellung von Oxiden wird Sauerstoff zugeführt. Insbesondere ist die Bildung von Pra- seodymoxid, Strontiumtantalat und Aluminiumoxid oder Lantanoxid bevorzugt. Leitende Schichten können Metalle sein, Metallnitride oder Suizide. Bevorzugt weist die zu beschichtende Oberfläche vertikale Strukturen auf. Solche Strukturen zeigt die DE 101 56 932. Es handelt sich dabei um Gräben, in welche die verdampften Ausgangsstoffe diffundieren, um an den Wänden und auf dem Boden der Strukturen gleichmäßig zu deponieren. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass diffusionsunterstützende Metall- bzw. Nichtmetallverbindungen (Surfactants) zusätzlich injiziert werden. Der Substrathalter kann drehangetrieben sein. Jeder Injektoreinheit ist ein individueller Massenflussmesser zugeordnet. Mehrere Injektionseinheiten können einer Mehrkanalinjektionseinheit zugeordnet sein. Dann ist es von Vorteil, wenn jeder Mehrkanalinjektionseinheit eine individuelle Verdampfungskammer zugeordnet ist. Jede dieser Verdampfungskammern kann temperiert werden. Auch die Rohrleitungen zwischen den Verdampfungskammern und der Prozesskammer können temperiert sein. Innerhalb der Prozesskammer kann sich ein duschkopfförmiger Gasverteiler befinden. Dieser duschkopfförmige Gas- Verteiler befindet sich oberhalb des Substrates. Aus den an der Unterseite des Gasverteilers angeordneten Öffnungen strömt das Prozessgas in die Prozesskammer, um auf der Oberfläche des Substrates zu reagieren, wobei die Schicht gebildet wird. Die Sauerstoffzufuhr und die Zufuhr der diffusionsun- terstützenden Mittel kann direkt in den Gasverteiler erfolgen. Die Vorrichtung weist eine elektronische Steuereinrichtung auf. Mit dieser elektronischen Steuereinrichtung werden die individuellen Massenflussparameter eingestellt und geregelt.
Zufolge der erfindungsgemäßen Ausgestaltung können reine Oxide oder auch eine Mischung solcher Metalloxide abgeschieden werden. Auch eine Dotierung ist möglich. Die Erfindung liefert eine Vorrichtung und ein Verfahren, das im industriellen Maßstab die kostengünstige Abscheidung hochreiner, mehrkomponentiger Metalloxide auf der Basis z. B. von Praseodymoxid, Hafniumoxid oder Aluminiumoxid, Schichten bei guter Reproduzierbarkeit, hoher Gleichförmigkeit und guter Kantenbedeckung auch auf hochstrukturierten Substraten gewährleistet.
Wesentlich ist die nicht-kontinuierliche Injektion von mindestens zwei flüssigen oder gelösten Metall-Ausgangs-Substanzen in mindestens ein geheiztes Volumen mit anschließender Überführung in die Gasphase. Dieses wird zur Herstellung von gemischten oder dotierten Metalloxiden wie z.B. auf Basis von Praseodymoxid, Hafniumoxid, Aluminumoxid oder Strontiumtantalat-Schichten benutzt. Dieses neue Verfahren ermöglicht nicht nur das kontaktfreie Verdampfen von Metalloxid-Quellenmaterialien wie z.B. Praseodym-Precursoren (bzw. entsprechende verdünnte Lösungen) und damit die reproduzierbare und partikelfreie Abscheidung von Praseodymoxid Schichten, sondern auch die Beimischung weiterer Metalloxide während der Schichtformierung über zusätzliche Flüssig-Precursorinjektionseinheiten, welche unabhängig von einander in Injektionsrate bzw. Puls/ Pausen Verhältnis aber auch Phasenbeziehung zueinander einstellbar sind. Dieses Verfahren ermöglicht folglich die Formierung von Nanolaminaten durch zyklische Beigabe der Einzelquellen und gleichzeitig auch die insitu- Formierung von Gradientenschichten über die Änderung der zugegebenen Einzelmengen von Ausgangssubstanzen. Dieses wird in technischer Realisierung durch Änderung der jeweiligen Injektionsfrequenz, Puls/ Pausenverhältnis aber auch Injektionsvordruckänderungen geregelt. Zur Abscheidung von metalloxidischen Materialien in strukturierten Substraten hoher Aspektverhältnisse (wie tiefe Gräber oder hohe Stacks) können über die zusätzlichen Injektionseinheiten diffusionsunterstützende Metall- oder Nichtmetallverbindungen (Surfactants) wie z.B. Bi, Sb, Te, Pb, Ag, I, dem Prozess über Flüssig-Precursorinjektion nicht-kontinuierlich beigegeben werden. Bei der Formierung eines kompletten CMOS Transistor Stapels können ausgehend von einer Siliziumoberflächenterminierung alternative Gate-Dielektrika aber auch alternative Gate-Elektroden Anwendung finden. Hierbei werden die Vorteile des Verfahrens darin gesehen, dass bspw. ein gesamter Transistor-Stack in einer Prozessierungssequenz durch insitu-Änderung der Gasphasenkomposition herstellbar ist. Ausgehend von der Injektion der Ausgangssubstanz für die Oberflächenterminierung, wie z.B. eine Nitridierung bzw. ein Aufwachsen von Germanium, kann durch Beigabe der Ausgangssubstanz für das Gate- Dielektrikum bei gleichzeitiger Verringerung des Massenflusses für die Terminierungsschicht die erste Schichtsequenz ohne Formierung eines parasitären Inferaces auf ein Substrat aufgebracht werden. Die gleiche Vorgehensweise kann für die Grenzschicht zwischen Gate-Dielektrikum und Gate-Elektrode durch einfache Massenflussanpassung der Einzelspezies während des Depositionsprozesses angewandt werden. Speziell hier ließen sich sogar leitende Silikate in Anwendung für Gate-Elektroden durch insitu- Beimischung von Silizium aus den Metallverbindungen formieren. Vorteile dieses Verfahrens sind daher hoher Durchsatz, mögliche Abscheidung von mehrkomponentigen Oxiden und elektrisch leitenden Materialien, gute stoichiometrische Kontrolle, grosse Flexibilität durch eine Vielzahl von möglichen Prescursoren, atomar präzise Abscheidung, Herstellung von Nanolaminaten und HyperStrukturen, kontrollierte Abscheidung von Nukleationslagen sowie Gradienten-Schichten.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Abscheiden mindestens einer Schicht auf mindestens einem Substrat in einer Prozesskammer, wobei die Schicht aus mehreren Komponenten besteht, wobei jeder Komponente ein Ausgangsstoff zugeordnet ist., der als Gas oder Flüssigkeit in die Prozess- kammer injiziert wird, wobei mindestens ein erster Ausgangsstoff nicht kontinuierlich, insbesondere gepulst und mindestens ein zweiter Ausgangsstoff, kontinuierlich der Prozesskammer zugeführt wird. Bei dem ersten Ausgangsstoff kann es sich um eine Metallverbindung der oben beschriebenen Art handeln. Bei dem zweiten Ausgangsstoff, der kontinuierlich zugeführt wird, kann es sich bevorzugt um eine Sauerstoffverbindung handeln. Dann kann mit dem Verfahren eine Oxidschicht abschieden werden. Insbesondere ist mit einem derartigen Verfahren einer HfÜ2, eine Ta05 aber auch eine SiGe-Schicht abscheidbar. Die pulsweise in die Prozesskammer bzw. in eine der Prozesskammer in Strömungsrichtung vorgeordnete Verdampfungskammer zugegebenen Ausgangsstoffe können Flüssigkeiten sein. Diese können verdampfen in der oben beschriebenen Weise innerhalb der Verdampfungskammer und können mittels eines Trägergases in einen Gasverteiler geleitet werden. In diesen Gasverteiler kann auch die kontinuierlich zugegebene Komponente eingeleitet werden. Ein wesentlicher Unterschied dieses Verfahren gegenüber dem ALD- Verfahren bzw. dem konventionellen CVD-Verfahren ist die Zuführung der einen Komponente in Form von Pulsen und die Zuführung der anderen Komponente kontinuierlich. Die kontinuierlich zugeführte Komponente ist in der Prozesskammer bzw. auf dem Substrat im Überfluss vorhanden. Wachstumslimitierend ist die gepulst zugegebene Komponente. Während der Pulspausen kann sich die Oberfläche orientieren. Die Orientierung der Oberfläche erfolgt in einer Überschussumgebung der zweiten Komponente. Die Pulsweiten können so gewählt werden, dass während eines Pulses etwa eine oder einige wenige Monolagen abschieden werden. Bei der ersten, pulsweise zugegebenen Komponente kann es sich um einen metallischen oder metallorganischen Precursor handeln. Die zweite Komponente kann bevorzugt eine Sauerstoffkomponente sein. Ebenfalls bevorzugt ist die Verwendung von MMP-Ausgangsstoffen, die gepulst zugegeben werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Fig. 2 eine typische Grabenstruktur.
Die Vorrichtung dient der Abscheidung von ein- und mehrkomponentigen Materialien unter Verwendung von nicht-kontinuierlicher Injektion von flüssigen oder gelösten Metall-Ausgangs-Substanzen über eine Mehrkanal-Injektoreinheit 6, wobei jeder Kanal 5 einzeln in Injektionsfrequenz, Injektorvordruck, Puls-Pausenverhältnis und Phasenbeziehung untereinander zur Massenflussregelung einstellbar ist. Diese Vorrichtung soll speziell für die Abscheidung von ein- und mehrkomponentigen Oxiden (Hafniumoxid, Aluminiumoxid, Stronti-umtantalat, Praseodymoxid, etc.), laminierten und gemischten oxidischen Materialien und ein- oder mehrkomponentigen elektrisch leitenden Materialien wie Metalle, Metalloxide und elektrisch leitenden Halbleiterverbindungen dienen. Dabei erlaubt das oben beschriebene Verfahren die Herstellung komplexer Schichtstrukturen aus Passivierungsschichten, Dielektrika und Elektrodenmaterialien auf hochstrukturierten Substraten durch insitu Massenflussregelung der Einzelquellen bei atomarer Schichtdickenkontrolle zu formieren ohne die Pro- zessierungsfrequenz zu unterbrechen.
Im Einzelnen besitzt die Vorrichtung einen Reaktor, der eine Reaktorkammer 14 ausbildet. Diese Reaktorkammer 14 ist mit nicht dargestellten Mitteln mit einer nicht dargestellten Vakuumeinrichtung verbunden. Innerhalb der Reaktorkammer befindet sich eine Heizung 13. Oberhalb der Heizung 13 ist das Substrat 1 angeordnet. Das Substrat 1 ist in der Figur 1 vergrößert dargestellt. In der Realität lagert es auf einem Substrathalter, welcher drehangetrieben werden kann. Oberhalb des Substrates 1 befindet sich die Prozesskammer 2, die nach oben von einem duschkopfartig ausgebildten Gasverteiler 15 begrenzt wird.
In den Gasverteiler 15 mündet eine Zuleitung 12. Durch diese Zuleitung 12 können die verdampften Ausgangsstoffe 3 zusammen mit einem Trägergas 7 in den Gasverteiler 15 einleitet werden. In dem Gasverteiler 15 können darüber hinaus auch diffusionsfördernde Metall- oder Nichtmetallverbindungen durch die Zuleitung 16 geleitet werden. Oxidantien werden in den Gas Verteiler über eine Zuleitung 18 eingeführt.
Die oben genannten Zuleitungen 12 können temperierte Rohrverbindungen sein. Diese verbinden Verdampfungskammern 4 mit dem Gasverteiler 15.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt drei Verdampfungskammern 4 vorgesehen. Es können aber weniger oder mehr sein. Jede dieser Verdampfungskammern 4 besitzt eine Mehrkanalinjektionseinheit, die mit der Bezugsziffer 6 angedeutet sind. Jede Mehrkanalinjektionseinheit 6 besitzt eine Vielzahl, im Ausführungsbeispiel vier Injektionseinheiten 5. Es können aber auch mehr oder weniger sein. Mit der Injektionseinheit 5 kann jeweils eine flüssige oder in einer Flüssigkeit gelöste Ausgangssubstanz 3 als Aerosol in die Verdampfungskammer 4 injiziert werden. Jede Injektionseinheit 5 besitzt ein Austrittsventil, welches pulsierend öffnet und schließt. Die Pulsweiten können zwischen einigen Sekunden und wenigen Millisekunden variiert werden. Im gleichen Spektrum können auch die Pulsweiten variiert werden. Jede Injektoreinheit 5 wird individuell von einer Steuereinrichtung 17 angesteuert. Dabei können die Massenflussparameter Pulsweite, Pausenweite und Pulsfrequenz individuell gesteuert werden. Der Massenfluss durch jede Injektoreinheit 5 wird mittels eines Massenflussmessers 9 gemessen. Der ebenfalls individuell für jede Injektoreinheit 5 einstellbare Injektionsvordruck wird mittels eines Druckreglers 10 eingestellt. Mit dem Druck, der von dem Druckregler 10 eingestellt wird, wird ein Vorratsbehälter druckbeaufschlagt, in welchem sich der Ausgangsstoff befindet.
In jede der Verdampfungskammern 4 mündet eine Zuleitung für ein Trägergas 7. Der Massenfluss des Trägergases 7 wird mittels eines Massenflussreglers 8 eingestellt.
Die Vorrichtung dient der Beschichtung eines hochstrukturierten Substrates, wie es in der Figur 2 vergrößert dargestellt ist. Ein derartiges Substrat weist vertikale Strukturen auf, insbesondere Gräben 19. Die Wände und der Boden jedes Grabens 19 soll mit ein oder mehreren Schichten beschichtet werden. Da- bei soll die Schichtdicke a am Boden des Grabens 19 möglichst wenig von der Schichtdicke b der Oberflächenbedeckung des Substrates abweichen.
Es wird als besonderer Vorteil der Vorrichtung und des oben beschriebenen Verfahrens angesehen, dass innerhalb einer Vorrichtung ohne Öffnen derselben auf einem Substrat sowohl passivierende, leitende als auch nicht leitende Schichten unmittelbar aufeinander abgeschieden werden können.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offen- barung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Claims

ANSPRUCHE:
1. Verfahren zum Abscheiden mindestens einer Schicht auf mindestens einem Substrat in einer Prozesskammer (2), wobei die Schicht aus mehreren Kom- ponenten besteht und isolierend, passivierend oder elektrisch leitend ist, wobei die Komponenten mittels nicht kontinuierlicher Injektion eines flüssigen oder in einer Flüssigkeit gelösten Ausgangstoffes (3) mittels je einer In jektoreinheit (5) in eine temperierte Verdampfungskammer (4) verdampft wird und dieser Dampf mittels eines Trägergases (7) der Prozesskammer zu geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die den zeitlichen Verlauf des Massenflusses durch jede Injektoreinheit (5) bestimmenden Massenfluss- Parameter, wie der Injektionsvordruck, die Injektionsfrequenz und das Puls /Pausenverhältnis sowie die Phasenbeziehung der Puls/Pausen zu den Pulsen/Pausen der anderen Injektoreinheit (en) individuell eingestellt oder variiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der Prozesskammer (2) weniger als lOOmbar beträgt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesskammer (2) temperiert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Prozessschrittes mehrere Schichtenfolgen auf dem Substrat (1) abgeschieden werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Abscheidung einer Schichten folge lediglich die Massenfluss-Parameter variiert werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch eine kontinuierliche Variation der Massen fluss-Parameter während des Abscheidens mindestens einer Schicht zur Ausbildung einer sich in der Vertikalen kontinuierlich ändernden Schichtzusammensetzung oder kontinuierlicher Übergänge zwischen aufeinander abgeschiedenen Schichten.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Massenflüsse der Ausgangsstoffe zu den Injektoreinheiten (5) mittels Massenflussmessung (9) ermittelt werden und die Massenströme durch Variation der Injektionsfrequenz, des Puls/Pausenverhältnis und/oder des Injektionsvordruckes eingestellt werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsstoffe Metalle aufweisen, insbesondere AI, Si, Pr, Ge, Ti, Zr, Hf, Y, La, Nb, Ta, Mo, Bi, Nd, Ba, Sr und/oder Gd.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch die Abscheidung von Nanolaminaten, HyperStrukturen, Nukleationslagen, Oxiden, Mischoxiden und/oder Gradienten-Schichten.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch die Verwendung von in einer Flüssigkeit gelöster fester Ausgangsstoffe.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass Passivierungsschichten durch gleichzeitige Zugabe von Silizium oder Germanium formiert werden und/oder Nitride beinhalten.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch eine Zuführung von Sauerstoff oder anderen Oxidantien (18) insbesondere einer oder mehrerer chemisch reaktiver Sauerstoffverbindungen zur Bildung von Oxiden.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch die Bildung von Praseodymoxid, von Stron- tiumtantalat, von Aluminiumoxid und /oder von Lantanoxid.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abscheidung leitender Schichten Metalle, Metall-Nitride oder Suizide abgeschieden werden.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die zu beschichtenden Oberflächen insbesondere vertikale Strukturen aufweisen, insbesondere Gräben in welche die verdampften Ausgangstoffe diffundieren, um an den Wänden und auf dem Boden der Strukturen gleichmäßig zu deponieren.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch die zusätzliche Injektion von diffusionsun- terstützenden Metall- bzw Nichtmetallverbindungen (Surf actants) bspw. Bi, Sb, Te, In, Ag, I in das Prozessgas.
17. Vorrichtung zum Abscheiden mindestens einer Schicht auf mindestens einem Substrat (1) mit einer Prozesskammer (2), wobei die Schicht aus mehreren Komponenten besteht und isolierend, passivierend oder elektrisch lei- tend ist, mit je einer Komponente zugeordneten Injektoreinheiten (5) zur nicht kontinuierlichen Injektion eines flüssigen oder in einer Flüssigkeit gelösten Ausgangstoffes (3) in eine temperierte Verdampfungskammer (4), und Mittel (12) zum Zuführen des durch die Verdampfung des Ausgangsstoffes (3) entstandenen Dampfes zusammen mit einem Trägergas in die Prozesskammer (2), dadurch gekennzeichnet, dass die den zeitlichen Verlauf des Massenflusses durch jede Injektoreinheit (5) bestimmenden Massenfluss-Parameter, wie der Injektionsvordruck, die Injektionsfrequenz und das Puls/Pausenverhältnis sowie die Phasenbeziehung der Pulse/Pausen zu den Pulsen/ Pausen der anderen Injektoreinheit (en) individuell einstell- bar oder variierbar sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesskammer (2) eine Vakuumkammer ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 und 18 oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch eine der Prozesskammer (2) zugeordnete Hei- zung (13).
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19 oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch einen drehantreibbaren Substrathalter zur Aufnahme eines oder mehrerer Substrate.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20 oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch jeder Injektoreinheit (5) zugeordnete Massen- flussmesser (9).
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Injektoreinheiten (5) einer Mehrkanalinjektionseinheit (6) zugeordnet sind.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22 oder insbesondere da- nach, gekennzeichnet durch mehrere Mehrkanalinjektionseinheiten (6), wobei jeder Mehrkanalinjektionseinheit eine eigene Verdampfungskammer (4) zugeordnet ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23 oder insbesondere da- nach, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Verdampfungskammer (4) mit einer die Prozesskammer (2) aufweisenden Reaktorkammer (14) über insbesondere temperierbare Rohrleitungen (12) verbunden ist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 24 oder insbesondere da- nach, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktorkammer (14) einen insbesondere duschkopfförmigen Gasverteiler (15) aufweist, der mit der mindestens einen Verdampfungskammer (4) verbunden ist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 25 oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch eine Sauerstoff/ Oxidantienzuleitung (18) in den Gasverteiler (15).
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 26 oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuereinrichtung (17) zur individuellen Steuerung der Massenflussparameter.
28. Verfahren zum Abscheiden mindestens einer Schicht auf mindestens einem Substrat in einer Prozesskammer (2), wobei die Schicht aus mehreren Komponenten besteht, wobei jeder Komponente ein Ausgangsstoff zugeordnet ist, der als Gas oder Flüssigkeit in die Prozesskammer (2) injiziert wird, wobei mindestens ein erster Ausgangsstoff nicht kontinuierlich, insbe-son- dere gepulst und mindestens ein zweiter Ausgangsstoff kontinuierlich der Prozesskammer zugeführt wird.
29. Verfahren nach Anspruch 28 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ausgangsstoff eine Flüssigkeit ist, die mittels einer Injektoreinheit (5) in eine temperierte Verdampfungskammer (4) verdampft wird, wobei dieser Dampf mittels eines Trägergases (7) der Prozesskammer zugeführt wird.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 und 29 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ausgangsstoff eine metallische Komponente, beispielsweise AI, Si, Pr, Ge, Ti, Zr, Af, Y, La, Nb, Ta, Mo, Bi, Nd, Ba, Sr oder Gd enthält.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 30 oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch das Abscheiden mehrerer Schichten aufeinander, wobei der zweite Ausgangsstoff auch während eventueller Wachstumspausen zwischen dem Abscheiden zweier Schichten kontinuierlich der Prozesskammer zugeführt wird.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 31 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ausgangsstoff kontinuierlich auch während der Wachstumspausen zugeführt.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 32 oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch eine Wahl der Pulsfrequenz bzw. der Pulspausen derart, dass die Wachstumsrate während eines Pulses eine oder wenige Monolagen beträgt.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 33 oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch eine Wahl der Pulsfrequenz und der Pulspausen derart, dass sich die Oberfläche der abgeschiedenen Schicht innerhalb der Pulspause orientieren kann.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004021578A1 (de) * 2003-09-17 2005-04-21 Aixtron Ag Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung von ein-oder mehrkomponentigen Schichten und Schichtfolgen unter Verwendung von nicht-kontinuierlicher Injektion von flüssigen und gelösten Ausgangssubstanzen über eine Mehrkanalinjektionseinheit
DE102004015174A1 (de) * 2004-03-27 2005-10-13 Aixtron Ag Verfahren zum Abscheiden von insbesondere Metalloxiden mittels nicht kontinuierlicher Precursorinjektion
FR2904006B1 (fr) * 2006-07-21 2008-10-31 Toulouse Inst Nat Polytech Procede de depot de revetements metalliques durs
US8017182B2 (en) * 2007-06-21 2011-09-13 Asm International N.V. Method for depositing thin films by mixed pulsed CVD and ALD
JP2011500961A (ja) 2007-10-11 2011-01-06 バレンス プロセス イクウィップメント，インコーポレイテッド 化学気相成長反応器
US10072335B2 (en) * 2014-08-29 2018-09-11 University Of Maryland, College Park Method of coating of object
US11832521B2 (en) 2017-10-16 2023-11-28 Akoustis, Inc. Methods of forming group III-nitride single crystal piezoelectric thin films using ordered deposition and stress neutral template layers
KR102369676B1 (ko) 2017-04-10 2022-03-04 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치의 제조장치 및 표시 장치의 제조방법
US11618968B2 (en) 2020-02-07 2023-04-04 Akoustis, Inc. Apparatus including horizontal flow reactor with a central injector column having separate conduits for low-vapor pressure metalorganic precursors and other precursors for formation of piezoelectric layers on wafers
US12102010B2 (en) 2020-03-05 2024-09-24 Akoustis, Inc. Methods of forming films including scandium at low temperatures using chemical vapor deposition to provide piezoelectric resonator devices and/or high electron mobility transistor devices

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6194038B1 (en) * 1998-03-20 2001-02-27 Applied Materials, Inc. Method for deposition of a conformal layer on a substrate
US6194229B1 (en) * 1999-01-08 2001-02-27 Micron Technology, Inc. Method for improving the sidewall stoichiometry of thin film capacitors
JP3823591B2 (ja) * 1999-03-25 2006-09-20 三菱電機株式会社 Ｃｖｄ原料用気化装置およびこれを用いたｃｖｄ装置
KR100273473B1 (ko) * 1999-04-06 2000-11-15 이경수 박막 형성 방법
KR100319494B1 (ko) * 1999-07-15 2002-01-09 김용일 원자층 에피택시 공정을 위한 반도체 박막 증착장치
AU2001245388A1 (en) * 2000-03-07 2001-09-17 Asm America, Inc. Graded thin films
KR100363088B1 (ko) * 2000-04-20 2002-12-02 삼성전자 주식회사 원자층 증착방법을 이용한 장벽 금속막의 제조방법
US20020030246A1 (en) * 2000-06-28 2002-03-14 Motorola, Inc. Structure and method for fabricating semiconductor structures and devices not lattice matched to the substrate
DE10057491A1 (de) * 2000-11-20 2002-05-23 Aixtron Ag Vorrichtung und Verfahren zum Zuführen eines in die Gasform gebrachten flüssigen Ausgangsstoffes in einen CVD-Reaktor
JP2002173777A (ja) * 2000-12-01 2002-06-21 C Bui Res:Kk Ｃｖｄ装置の金属液体気化ユニット及び気化方法
DE10114956C2 (de) 2001-03-27 2003-06-18 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Herstellen einer dielektrischen Schicht als Isolatorschicht für einen Grabenkondensator
DE10156932A1 (de) 2001-11-20 2003-05-28 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Abscheidung dünner Praseodymoxid-Schichten mittels ALD/CVD-Verfahren
US6620670B2 (en) * 2002-01-18 2003-09-16 Applied Materials, Inc. Process conditions and precursors for atomic layer deposition (ALD) of AL2O3

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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