JP2008174833A - 金属ケイ素含有膜の周期的化学気相堆積 - Google Patents
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Abstract
Description
a.加熱された基材を金属アミドに接触させて、金属アミドを加熱された基材上に吸着させること、
b.吸着されなかった金属アミドをパージすること、
c.加熱された基材を1つまたはそれ以上のSi−H3断片を有するケイ素含有源と接触させ、吸着された金属アミドと反応させること、ここでケイ素含有源は、下記の基の1つまたはそれ以上からなる群から選ばれた1つまたはそれ以上のH3Si−NR0 2(R0=SiH3、R、R1またはR2は以下に定義される)基を含んでおり、
d.反応しなかったケイ素含有源をパージすること、を含む方法である。
・高品質の三元の窒化金属ケイ素膜を製造することができる。
・重大な安全および腐食の問題を与える一般的な前駆体を排除しながら、高品質の膜を形成することができる。
・一般に、従来の方法より一般的に低い温度、例えば500℃以下で、TiN中に目的とするケイ素量を組み入れることができる。
・周期的な堆積方法、例えばCVD法において、ケイ素源のパルス時間を制御することによって、窒化金属ケイ素中のケイ素の含量を制御することができる。
・周期的CVDにおいて優れた堆積速度を実現することができ、それ故、生産規模において、ウエハ処理能力の増大を可能とする。
・別個の窒素源、例えばアンモニアの使用を排除しながら、2つの前駆体を用いて窒化金属ケイ素を生産することを可能とする。
・結果として得られる金属ケイ素中の金属中心を減少させることができ、従って結果として得られる膜の抵抗率を減少させる。
・結果として得られる膜の、抵抗率などの物理特性を調整することができる。
1.反応または堆積チャンバーに入れられた加熱された基材を金属アミドの蒸気に暴露して、
2.金属アミドを基材の表面と反応させ、
3.反応しなかった金属アミドをパージし、
4.1つまたはそれ以上のSi−H3断片を有するケイ素含有源を得られた基材と接触させ、
5.反応しなかったケイ素含有源をパージし、
6.もしも望むならば、アンモニアなどの窒素含有反応物を反応チャンバーへと導入し、
7.反応しなかった窒素含有反応物をパージし、そして
8.上記に概要を述べたようにサイクルを、目的とする膜の厚さに到達するまで繰り返す。
TDMATおよびDIPASからの、350℃でのTiSiN膜の堆積
周期的化学気相堆積を、文献(Becker,J.S.,SuhおよびR.G.Gordon,Chem. Mater.第15巻、2969〜2976ページ(2003年))に記載されたものと同様のALD反応器の中で行った。ジ−イソプロピルアミノシラン(DIPAS)をステンレススチール容器の中に入れ、そして50℃まで加熱した。この温度でDIPASの蒸気圧は約85トールである。テトラキス(ジメチルアミド)チタン(TDMAT)を別個のステンレススチール容器に入れ、そして50℃まで加熱した。この温度でTDMATの蒸気圧は約0.6トールである。窒素を15psigで質量流量計へ供給した。ケイ素基材を、6インチのシリコンウエハを割って1インチ角として準備した。5つのシリコンウエハが20オーム−cmのウエハから、また2つが1〜25オーム−ウエハからであり、1000Åの熱酸化物を含んでいる。この7つのウエハ基材を、次いで長手方向11インチ、横方向1.5インチの大きさの半円の基材ホルダー上に置いた。約1cmの直径の炭素ディスクを基材の1つの上に置いた。基材ホルダーを、次いで、環状炉の中に収容された長さ26インチ、直径1と3/4インチの大きさのチャンバー中へ挿入した。チャンバーを350℃の温度まで加熱した。
TDMATおよびDIPASからの、350℃でのTiSiN膜の堆積
例1の別のプロセスステップに従って、500サイクルの周期的化学気相堆積プロセスが同様に行われた。堆積速度は、ウエハ片の位置によって、2から3Å/サイクルに及んでいる。
TDMATおよびDIPASからの、350℃でのTiSiN膜の堆積
例1の別のプロセスステップに従って、1500サイクルの周期的化学気相堆積プロセスが同様に行われた。堆積速度は、ウエハ片の位置によって、2から3Å/サイクルに及んでいる。
TDMATおよびDIPASからの、325℃でのTiSiN膜の堆積
基材の温度を325℃として例1を繰り返した。堆積速度は、ウエハ片の位置によって、0.4から0.7Å/サイクルに及んでいる。
TDMATおよびDIPASからの、250℃でのTiSiN膜の堆積
基材の温度を250℃として例1を繰り返し、そして視覚的には堆積はほとんどなかった。
Claims (14)
- 基材上に窒化金属ケイ素を堆積させる方法であって、
a.加熱された基材を金属アミドに接触させて、金属アミドを加熱された基材上に収着させること、ここで金属アミドは、テトラキス(ジメチルアミノ)チタン(TDMAT)、テトラキス(ジエチルアミノ)チタン(TDEAT)、テトラキス(エチルメチルアミノ)チタン(TEMAT)、テトラキス(ジメチルアミノ)ジルコニウム(TDMAZ)、テトラキス(ジエチルアミノ)ジルコニウム(TDEAZ)、テトラキス(エチルメチルアミノ)ジルコニウム(TEMAZ)、テトラキス(ジメチルアミノ)ハフニウム(TDMAH)、テトラキス(ジエチルアミノ)ハフニウム(TDEAH)、テトラキス(エチルメチルアミノ)ハフニウム(TEMAH)、ターシャリ−ブチルイミノトリス(ジエチルアミノ)タンタル(TBTDET)、ターシャリ−ブチルイミノトリス(ジメチルアミノ)タンタル(TBTDMT)、ターシャリ−ブチルイミノトリス(エチルメチルアミノ)タンタル(TBTEMT)、エチルイミノトリス(ジエチルアミノ)タンタル(EITDET)、エチルイミノトリス(ジメチルアミノ)タンタル(EITDMT)、エチルイミノトリス(エチルメチルアミノ)タンタル(EITEMT)、ターシャリ−アミルイミノトリス(ジメチルアミノ)タンタル(TAIMAT)、ターシャリ−アミルイミノトリス(ジエチルアミノ)タンタル、ペンタキス(ジメチルアミノ)タンタル、ターシャリ−アミルイミノトリス(エチルメチルアミノ)タンタル、ビス(ターシャリ−ブチルイミノ)ビス(ジメチルアミノ)タングステン(BTBMW)、ビス(ターシャリ−ブチルイミノ)ビス(ジエチルアミノ)タングステン、ビス(ターシャリ−ブチルイミノ)ビス(エチルメチルアミノ)タングステン、およびそれらの混合物からなる群から選ばれた金属アミドであり、
b.収着されなかった金属アミドをパージすること、
c.加熱された基材を1つまたはそれ以上のSi−H3断片を有するケイ素含有源と接触させて、基材上に収着された金属アミドと反応させること、ここでケイ素含有源はジ−イソ−プロピルアミノシラン(DIPAS)、ジ−ターシャリ−ブチルアミノシラン(DTBAS)、ジ−セカンダリ−ブチルアミノシラン、ジ−ターシャリ−ペンチルアミノシランおよびそれらの混合物からなる群から選ばれ、および
d.反応しなかったケイ素含有源をパージすること、を含む方法。 - 目的とする膜厚が得られるまでサイクルを繰り返すことができることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 窒化金属ケイ素が窒化チタンケイ素であることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 金属アミドが、テトラキス(ジメチルアミノ)チタン(TDMAT)、テトラキス(ジエチルアミノ)チタン(TDEAT)、テトラキス(エチルメチルアミノ)チタン(TEMAT)およびそれらの混合物からなる群から選ばれることを特徴とする請求項3記載の方法。
- 1つまたはそれ以上のSi−H3断片を有するケイ素含有源がジ−イソ−プロピルアミノシラン(DIPAS)であることを特徴とする請求項4記載の方法。
- 窒化金属ケイ素が窒化タンタルケイ素であることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 金属アミドが、ターシャリ−ブチルイミノトリス(ジエチルアミノ)タンタル(TBTDET)、ターシャリ−ブチルイミノトリス(ジメチルアミノ)タンタル(TBTDMT)、ターシャリ−ブチルイミノトリス(エチルメチルアミノ)タンタル(TBTEMT)、エチルイミノトリス(ジエチルアミノ)タンタル(EITDET)、エチルイミノトリス(ジメチルアミノ)タンタル(EITDMT)、エチルイミノトリス(エチルメチルアミノ)タンタル(EITEMT)、ターシャリ−アミルイミノトリス(ジメチルアミノ)タンタル(TAIMAT)、ターシャリ−アミルイミノトリス(ジエチルアミノ)タンタル、ペンタキス(ジメチルアミノ)タンタル、ターシャリ−アミルイミノトリス(エチルメチルアミノ)タンタルおよびそれらの混合物からなる群から選ばれることを特徴とする請求項6記載の方法。
- 窒化金属ケイ素が窒化タングステンケイ素であることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 金属アミドが、ビス(ターシャリ−ブチルイミノ)ビス(ジメチルアミノ)タングステン(BTBMW)、ビス(ターシャリ−ブチルイミノ)ビス(ジエチルアミノ)タングステン、ビス(ターシャリ−ブチルイミノ)ビス(エチルメチルアミノ)タングステン、およびそれらの混合物からなる群から選ばれることを特徴とする請求項8記載の方法。
- 基材上に窒化金属ケイ素を堆積させる方法であって、
a.テトラキス(ジメチルアミノ)チタン(TDMAT)を含む金属アミドの蒸気を、加熱された基材に、表面収着がそのセルフリミティングの終点に達するに十分な時間、接触させること、
b.収着されなかった金属アミドをパージすること、
c.ジ−イソ−プロピルアミノシラン(DIPAS)を含むケイ素含有源を加熱された基材と接触させて、収着された金属アミドと反応させること、ここで暴露継続時間は表面反応がそのセルフリミティングの終点に達するのに十分な長さであること、および
d.反応しなかったケイ素含有源をパージすること、を含む方法。 - e.窒素含有化合物の蒸気を導入すること、および
f.反応しなかった窒素含有ガスをパージすること、およびaからfまでのステップを、目的とする膜の厚さが得られるまで繰り返すことを、更に含む、請求項10記載の方法。 - 窒素含有化合物が、アンモニア、ヒドラジン、モノアルキルヒドロジン、ジアルキルヒドロジンおよびそれらの混合物からなる群から選ばれることを特徴とする請求項11記載の方法。
- 基材上に金属ケイ素を堆積させる方法であって、
a.テトラキス(ジメチルアミノ)チタン(TDMAT)を含む金属アミドの蒸気を、加熱された基材に、表面収着がそのセルフリミティングの終点に達するに十分な時間、接触させること、
b.収着されなかった金属アミドをパージすること、
c.ジ−イソ−プロピルアミノシラン(DIPAS)を含むケイ素含有源を接触させて、、暴露継続時間は表面反応がそのセルフリミティングの終点に達するのに十分な長さであること、
d.反応しなかったケイ素含有源をパージすること、
e.酸素含有化合物の蒸気を導入すること、および
f.反応しなかった酸素含有ガスをパージすること、およびaからfまでのステップを、目的とする膜の厚さが得られるまで繰り返すことを、含む方法。 - 酸素含有化合物が、水、空気、O2およびO3、およびそれらの混合物からなる群から選ばれることを特徴とする請求項13記載の方法。
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