JP2008510319A5

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Publication number: JP2008510319A5
Application number: JP2007527883A
Authority: JP
Filing date: 2005-08-11
Publication date: 2008-09-25
Anticipated expiration: 2025-08-11

Claims

ゲート誘電体積層体を特性改善する方法であって：
基板において形成される高誘電率金属酸化物層又は金属シリケート層を有する前記ゲート誘電体積層体を備える段階であって、前記高誘電率金属酸化物層又は金属シリケート層は実効誘電率を有する、段階；
第１希ガス及び酸素含有ガスを有する第１プロセスガスから中性酸素ラジカルの量及びイオン性酸素ラジカルの量を有する第１プラズマを生成し、前記第１プラズマにおいて前記のイオン性酸素ラジカルの量に対して前記の中性酸素ラジカルの量を増加させるように有効な前記第１プロセスガスについての圧力を選択する段階；並びに
前記ゲート誘電体積層体を前記第１プラズマに曝すことにより前記ゲート誘電体積層体を特性改善する段階；
を有する方法。
ゲート誘電体積層体を特性改善するための方法であって：
基板において形成される高誘電率層を有する前記ゲート誘電体積層体を備える段階；
第１希ガス及び酸素含有ガスを有する第１プロセスガスから中性酸素ラジカルの量及びイオン性酸素ラジカルの量を有する第１プラズマを生成し、前記第１プラズマにおいて前記のイオン性酸素ラジカルの量に対して前記の中性酸素ラジカルの量を増加させるように有効な前記第１プロセスガスについての圧力を選択する段階；
前記ゲート誘電体積層体を前記第１プラズマに曝すことにより前記ゲート誘電体積層体を特性改善する段階；
第２希ガス及び窒素含有ガスを有する第２プロセスガスからイオン性窒素ラジカルの量及び中性窒素ラジカルの量を有する第２プラズマを生成し、前記第２プラズマにおいて前記の中性窒素ラジカルの量に対して前記のイオン性窒素ラジカルの量を増加させるように有効な前記第２プロセスガスについての圧力を選択する段階；並びに
前記第１プラズマを用いずに、前記第２プラズマに前記特性改善されたゲート誘電体積層体を曝す段階；
を有する方法。
ゲート誘電体積層体を特性改善するための方法であって：
基板において形成される高誘電率層を有する前記ゲート誘電体積層体を備える段階；
第１希ガス及び窒素含有ガスを有する第１プロセスガスからイオン性窒素ラジカルの量及び中性窒素ラジカルの量を有する第１プラズマを生成し、前記第２プラズマにおいて前記の中性窒素ラジカルの量に対して前記のイオン性窒素ラジカルの量を増加させるように有効な前記第１プロセスガスについての圧力を選択する段階；
前記ゲート誘電体積層体を前記第１プラズマに曝すことにより前記ゲート誘電体積層体を特性改善する段階；
第２希ガス及び酸素含有ガスを有する第２プロセスガスから中性酸素ラジカルの量及びイオン性酸素ラジカルの量を有する第１プラズマを生成し、前記第２プラズマにおいて前記のイオン性酸素ラジカルの量に対して前記の中性酸素ラジカルの量を増加させるように有効な前記第２プロセスガスについての圧力を選択する段階；並びに
前記第１プラズマを用いずに、前記第２プラズマに前記特性改善されたゲート誘電体積層体を曝す段階；
を有する方法。
請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法であって、前記基板は、Ｓｉ基板、Ｇｅ含有Ｓｉ基板、Ｇｅ基板又は化合物半導体基板を有する、方法。
請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法であって、前記高誘電率層は、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、ＨｆＳｉＯ_ｘ、ＨｆＯ_２、ＺｒＳｉＯ _ｘ、ＴａＳｉＯ_ｘ、ＳｒＯ_ｘ、ＳｒＳｉＯ_ｘ、ＬａＯ_ｘ、ＬａＳｉＯ_ｘ、ＹＯ_ｘ、ＹＳｉＯ_ｘ若しくは前記Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、ＨｆＳｉＯ_ｘ、ＨｆＯ_２、ＺｒＳｉＯ _ｘ、ＴａＳｉＯ_ｘ、ＳｒＯ_ｘ、ＳｒＳｉＯ_ｘ、ＬａＯ_ｘ、ＬａＳｉＯ_ｘ、ＹＯ_ｘ、ＹＳｉＯ_ｘの２つ又はそれ以上の組み合わせを有する、方法。
請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法であって、前記酸素含有ガスは、Ｏ_２、Ｏ_３、Ｈ_２Ｏ、Ｈ_２Ｏ_２若しくは前記Ｏ_２、Ｏ_３、Ｈ_２Ｏ、Ｈ_２Ｏ_２の２つ又はそれ以上の組み合わせを有する、方法。
請求項１又は２に記載の方法であって、前記第１プロセスガスの圧力は約０．５Ｔｏｒｒ乃至約５Ｔｏｒｒの範囲内にある、方法。
請求項１又は２に記載の方法であって、前記酸素含有ガスに対する前記第１希ガスの比は約５乃至約２０の範囲内にある、方法。
請求項１又は２に記載の方法であって、前記第１プロセスガスはＡｒ及びＯ_２を有し、Ａｒ／Ｏ _２の比は約５乃至約２０の範囲内にある、方法。
請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法であって、前記特性改善する段階において、約１５０℃乃至約４５０℃の範囲内の温度に前記基板を保つ段階を更に有する、方法。
請求項１又は２に記載の方法であって、前記特性改善する段階は、約５秒乃至約６０秒の範囲内の時間期間の間に前記第１プラズマに前記ゲート誘電体積層体を曝す段階を有する、方法。
請求項１又は２に記載の方法であって、前記特性改善する段階は、前記高誘電率層の酸素含有量を増加させるために十分な時間の間、実行される、方法。
請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法であって、前記ゲート誘電体積層体は、前記高誘電率層と前記基板との間に界面層を更に有する、方法。
請求項１３に記載の方法であって、前記界面層は、酸化物層、窒化物層又は酸窒化物層を有する、方法。
請求項１に記載の方法であって：
第２希ガス及び窒素含有ガスを有する第２プロセスガスからイオン性窒素ラジカルの量及び中性窒素ラジカルの量を有する第２プラズマを生成し、前記第２プラズマにおいて前記の中性窒素ラジカルの量に対して前記のイオン性窒素ラジカルの量を増加させるように有効な前記第２プロセスガスについての圧力を選択する段階；並びに
前記第１プラズマを用いずに、前記第２プラズマに前記特性改善されたゲート誘電体積層体を曝す段階；
を有する方法。
請求項２、３又は１５に記載の方法であって、前記窒素含有ガスは、Ｎ_２、ＮＨ_３又は前記Ｎ_２、ＮＨ_３の組み合わせを有する、方法。
請求項２、３又は１５に記載の方法であって、前記第１希ガス及び前記第２希ガスは、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ若しくは前記Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅの２つ又はそれ以上の組み合わせを有する、方法。
請求項２又は１５に記載の方法であって、前記第２希ガスの圧力は約１０ｍＴｏｒｒ乃至約４００ｍＴｏｒｒの範囲内にある、方法。
請求項３に記載の方法であって、前記高誘電率層は金属酸化物層又は金属シリケート層を有する、方法。
請求項３に記載の方法であって、前記第１希ガスの圧力は約１０ｍＴｏｒｒ乃至約４００ｍＴｏｒｒの範囲内にある、方法。
請求項３に記載の方法であって、前記窒素含有ガスに対する前記第１希ガスの比は約２０乃至約５００の範囲内にある、方法。
請求項３に記載の方法であって、前記第１プロセスガスはＡｒ及びＮ_２を有し、Ａｒ／Ｏ _２の比は約２０乃至約５００の範囲内にある、方法。
請求項３に記載の方法であって、前記ゲート誘電体積層体は、約６０秒乃至約３００秒の範囲内の時間期間の間に前記第１プラズマに曝される、方法。
請求項３に記載の方法であって、前記特性改善する段階は、前記高誘電率層の前記窒素含有量を増加させるために十分な時間の間、実行される、方法。
請求項３に記載の方法であって、前記第２希ガスの圧力は約０．５Ｔｏｒｒ乃至約５Ｔｏｒｒの範囲内にある、方法。