JP2003526219A5

JP2003526219A5 -

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Publication number: JP2003526219A5
Application number: JP2001565434A
Authority: JP
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2007-05-17
Anticipated expiration: 2021-02-21

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】集積回路（１００）の層状超格子材料の薄膜（１２４、２２６、５２８、５７８，７２８）を形成する方法であって、
４０ｎｍより薄い厚さを有する該層状超格子材料のシード層（５５２、５７２、７２２）を第１の基板温度で加熱された基板上に堆積するために、該加熱された基板を含むＣＶＤ反応チャンバ（４３０）内に、該層状超格子材料を形成するのに適している第１の反応体ガスを流し込む工程（３１０）と、
該加熱された基板上の該シード層を処理する工程（３１２、３１４）と、
該層状超格子材料の薄膜を形成するために、前記第１の基板温度より１０℃〜１００℃低い第２の基板温度で加熱された基板を含むＣＶＤ反応チャンバ内に、該層状超格子材料を形成するのに適している第２の反応体ガスを流し込む工程（３１６）と、
を含む、方法。
【請求項２】前記加熱された基板は、前記第１の反応体ガスを流し込む工程の間、４００℃〜７００℃の範囲内の前記第１の基板温度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記シード層は、１ｎｍ〜２５ｎｍの範囲内の厚さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】前記シード層を処理する工程は、該シード層を高速熱処理する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】前記シード層を高速熱処理する工程は、６００℃〜７００℃の範囲内の温度で行われる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】前記シード層を高速熱処理する工程は、３０秒〜１０分の範囲内の期間だけ行われる、請求項４に記載の方法。
【請求項７】前記シード層を処理する工程は、該シード層を炉アニールする工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】前記シード層を炉アニールする工程は、４００℃〜７００℃の範囲内の温度で行われる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】前記シード層を炉アニールする工程は、１０分〜３０分の範囲内の期間で行われる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】前記第２の反応体ガスを流し込む工程の間、前記加熱された基板は、４００℃〜７００℃の範囲内の前記第２の基板温度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】前記層状超格子材料の薄膜を処理する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】前記層状超格子材料の薄膜を処理する工程は、該層状超格子材料の薄膜を高速熱処理する工程を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】前記層状超格子材料の薄膜を高速熱処理する工程は、６００℃〜７００℃の範囲内の温度で行われる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】前記層状超格子材料の薄膜を高速熱処理する工程は、３０秒〜１０分の範囲内の期間で行われる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】前記層状超格子材料の薄膜を処理する工程は、該層状超格子材料の薄膜を炉アニールする工程を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】前記層状超格子材料の薄膜を炉アニールする工程は、６００℃〜７００℃の範囲内の温度で行われる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】前記層状超格子材料の薄膜を炉アニールする工程は、１０分〜３０分の範囲内の期間で行われる、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】前記層状超格子材料の薄膜を処理する工程は、該層状超格子材料の薄膜を炉アニールする工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】前記層状超格子材料の薄膜を炉アニールする工程は、５５０℃〜６５０℃の範囲内の温度で行われる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】前記層状超格子材料の薄膜を炉アニールする工程は、１０分〜３時間の範囲内の期間で行われる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】前記層状超格子材料は、０≦ｘ≦１の場合のＳｒＢｉ_２（Ｔａ_１−ｘＮｂ_ｘ）_２Ｏ_９の式を有する材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】前記シード層は、前記層状超格子材料より高いＮｂ含有量を有する、請求項２１に記載の方法。

第１の実施形態において、シード層は、典型的には、かなり連続的で、一様に厚い層であり、好適には約２５ｎｍの厚さである。しかし、第２の一般的な実施形態において、第１の反応体ガスによって形成されたシード層は、連続的な層よりむしろ、層状超格子材料の「島」を含み得る。より厚い層を堆積することから知られた堆積速度に基づいて、５ｎｍ〜２５ｎｍの範囲内、好適には約１０ｎｍの「名目上の厚さ」を有する層に対応する第１の前駆化合物の量が、ＣＶＤ反応チャンバ内に流し込まれる。量が非常に少ないため、金属含有化合物の一様でない堆積は、滑らかで一様なコーティングよりむしろ、材料の島として基板上に堆積される。この厚さは、厚さが一様でなく、実際的に測定可能でないため、「名目上の厚さ」と呼ばれる。堆積されたシード層の量は、量が一様に分配されないにも関わらず、知られた堆積平均速度で所定の期間内に堆積される量に対応する。６００℃〜７００℃の範囲内の第１の基板温度において、通常、加熱された基板だけで、島内に最初に堆積される金属化合物の反応および結晶化のための十分な加熱が提供されて、層状超格子材料が形成される。ＲＴＰおよび炉アニールによるオプション処理は、シード層内の結晶質層状超格子材料の島の形成を向上させる。第２の反応体ガスがＣＶＤ反応チャンバ内に流し込まれる間、基板は、第２の基板温度によって加熱される。第２の基板温度は、第１の基板温度より１０℃〜１００℃低い。第２の反応体ガスが分解し、加熱された基板上に金属化合物を堆積する場合、シード層の結晶質の島の表面でのみ結晶成長が起こり、結果として、最終的な多結晶の層状超格子材料の薄膜において、大きな粒子サイズが得られる。この実施形態において、第２の反応体ガスを流し込む前に、シード層の処理を行う必要はない。ＲＴＰまたは炉アニールによる処理は、オプションとして、層状超格子材料の形成を向上させるために、第２の反応体ガスの反応前または後に行われ得る。

別の変形例において、２５ｎｍより薄い、好適には、約１０ｎｍの名目状の厚さを有する非常に薄いシード層が、工程３１０において堆積される。図９に示すように、一様な厚さを有する層ではなく、「島」５７２がウェハ５５０の基板５７０上に堆積する。この変形例において、６００℃〜７００℃の加熱された基板５７０の典型的な第１の基板温度は、典型的には、島５７２に堆積された材料の反応および結晶化を引き起こすのに十分であり、図１０に示すように、結晶質層状超格子材料の島５７４が形成される。その後、図１１に示すように、工程３１６において、第１の基板温度より約１０℃〜１００℃低い第２の基板温度で、さらなる材料５７６が加熱された基板５７０上に堆積される。結晶質の島５７４および加熱された基板の熱の存在は、典型的には、図１２に示すように、増加した粒子サイズを有する多結晶の層状超格子材料の薄膜５７８の反応および結晶化に十分である。