JP2008545277A5

JP2008545277A5 -

Info

Publication number: JP2008545277A5
Application number: JP2008519486A
Authority: JP
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2009-07-30
Anticipated expiration: 2026-06-27

Description

本発明は、（構造式I）の化合物を一種以上含む蒸着方法とシステムを提供し、
（構造式I）：
ここで式中のMは二族金属、三族金属、ランタニド、およびそれらの組み合わせから成る群から選択され、各Lは独立にアニオン配位子で、各Yは独立に中性配位子で、各R¹、R²、R³、R⁴およびR⁵は独立に水素または有機基であり、nは金属の原子価状態をあらわし、zは0から10で、xは1からnである。

或る態様では、本発明は基板（例えば半導体基板またはアセンブリ基板）の上に金属含有層を形成する方法を提供する。方法は、基板を用意することと、（構造式I）の化合物を一種以上含む気体を用意することを含み、
（構造式I）：
ここで式中のM、L、Y、R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、n、xおよびzは上記で定めた通りであり、また方法は、一種以上の反応気体を用意することと、構造式Iの化合物を一種以上含む気体を基板に接触させて、複数の堆積サイクル（deposition cycles）を含む原子層堆積工程を用いて基板の一つ以上の表面上に金属含有層を形成することを含む。方法は随意に、構造式Iと異なる一種以上の金属含有化合物を含む気体を用意すること（例えばTi、Ta、Bi、Hf、Zr、Pb、Nb、Mg、および／またはAl-含有化合物）、ならびに、構造式Iと異なる一種以上の金属含有化合物を含む気体を基板に接触させること、をさらに含む。

或る態様では、本発明は半導体構造の製造方法を提供する。方法は、半導体基板またはアセンブリ基板を用意することと、（構造式I）の化合物を一種以上含む気体を用意することを含み、
（構造式I）：
ここで式中のM、L、Y、R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、n、xおよびzは上記で定めた通りであり、また方法は、構造式Iと異なる一種以上の金属含有化合物を含む気体を用意すること、ならびに、構造式Iの化合物を一種以上含む気体と、構造式Iと異なる一種以上の金属含有化合物を含む気体を、半導体基板またはアセンブリ基板に向け、複数の堆積サイクルを含む原子層堆積工程を用いて半導体基板またはアセンブリ基板の一つ以上の表面上に金属含有層を形成することを含む。いくつかの実施形態では、原子層堆積工程の間、構造式Iの化合物を一種以上含む気体と、構造式Iと異なる一種以上の金属含有化合物を含む気体とを、各堆積サイクルの間に交互に導入することによって、金属含有層が形成される。

別の態様では、本発明は半導体構造の製造方法を提供する。方法は、半導体基板またはアセンブリ基板を原子層堆積室の内部に用意することと、（構造式I）の化合物を一種以上含む気体を用意することを含み、
（構造式I）：
ここで式中のM、L、Y、R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、n、xおよびzは上記で定めた通りであり、また方法は、構造式Iと異なる一種以上の金属含有化合物を含む気体を用意することと、構造式Iの化合物を一種以上含む気体を半導体基板またはアセンブリ基板に向け、かつ、一種以上の化合物を半導体基板またはアセンブリ基板の一つ以上の表面に化学吸着させること、ならびに、構造式Iと異なる一種以上の金属含有化合物を含む気体を、半導体基板またはアセンブリ基板に向け、かつ、構造式Iと異なる一種以上の化合物を半導体基板またはアセンブリ基板の一つ以上の表面に化学吸着させ、半導体基板またはアセンブリ基板の一つ以上の表面上に金属含有層を形成することを含む。或る実施形態では、構造式Iの化合物を一種以上含む気体を半導体基板またはアセンブリ基板に向けること、ならびに構造式Iと異なる一種以上の金属含有化合物を含む気体を半導体基板またはアセンブリ基板に向けることは、一回以上繰り返される。

別の態様では、本発明は記憶装置構造の製造方法を提供する。方法は、その上に第一電極を有する基板を用意することと、（構造式I）の化合物を一種以上含む気体を用意することを含み、
（構造式I）：
ここで式中のM、L、Y、R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、n、xおよびzは上記で定めた通りであり、また方法は、構造式Iの化合物を一種以上含む気体を基板に接触させて、基板の第一電極上に化合物を化学吸着させることと、一種以上の反応気体を用意することと、一種以上の反応気体を、その上に化合物を化学吸着させた基板に接触させて、誘電体層を基板の第一電極上に形成すること、ならびに、誘電体層上に第二電極を形成することを含む。

別の態様では、本発明は原子層蒸着システムを提供し、これは、その中に基板を配置した堆積室と、（構造式I）の化合物を一種以上含む一つ以上の容器を含む。
（構造式I）：
ここで式中のM、L、Y、R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、n、xおよびzは上記で定めた通りである。

本明細書で用いるように、以下の種類の構造式は、
金属に配位された非局在化電子密度を持つペンタジエニル基類の配位子（例えばβ‐ジケチミナート配位子）をあらわすために用いられる。配位子は、一つ、二つ、三つ、四つ、および／または五つの原子を介して金属に配位され得る（すなわちη¹‐、η²‐、η³‐、η⁴‐、および／またはη⁵‐配位形式）。

一種以上のβ‐ジケチミナート配位子を含む適切な金属含有化合物は、（構造式I）の化合物を含み、
（構造式I）：
式中のMは二族金属（例えばCa、Sr、Ba）、三族金属（例えばSc、Y、La）、ランタニド（例えばPr、Nd）またはそれらの組み合わせである。MはCa、Sr、またはBaであることが好ましい。各Lは独立にアニオン配位子で、各Yは独立に中性配位子で、nは金属の原子価状態をあらわし、zは0から10、xは1からnである。

Claims

基板上に金属含有層を形成する方法であり、前記方法は、
基板を用意することと、
（構造式I）の化合物を一種以上含む気体を用意することと、
（構造式I）
ここで式中のMは、二族金属、三族金属、ランタニド、およびそれらの組み合わせから成る群から選択され、
各Lは独立にアニオン配位子であり、
各Yは独立に中性配位子であり、
nは金属の原子価状態をあらわし、
zは0から10であり、
xは1からnであり、
各R¹、R²、R³、R⁴、およびR⁵は独立に水素または有機基であることを特徴とし、
一種類以上の反応気体を用意することと、
前記構造式Iの化合物を一種以上含む前記気体を前記基板に接触させ、複数の堆積サイクルを含む原子層堆積工程を用いて、前記基板の一つ以上の表面上に金属含有層を形成すること、
を含む、金属含有層の形成方法。
各R¹、R²、R³、R⁴、およびR⁵が独立に水素または1から10の炭素原子を持つ有機基であることを特徴とする、請求項１記載の方法。
R¹=R⁵、かつR²=R⁴である請求項１または２記載の方法。
R¹=R⁵=イソプロピル基である請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
R¹=R⁵=tert-ブチル基である請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
R²=R⁴=メチル基、かつR³=Hである請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
以下の一つ以上があてはまる請求項１または２記載の方法であり、R¹がR⁵と異なるか、あるいはR²がR⁴と異なる。
R¹=イソプロピル基、かつR⁵=tert-ブチル基である請求項７記載の方法。
R²=R⁴=メチル基、かつR³=Hである請求項７または８記載の方法。
一つ以上のLが、ハロゲン化物、アルコキシド基、アミド基、メルカプチド基、シアン化物、アルキル基、アミジナート基、グアニジナート基、イソウレアート基、β‐ジケトナート基、β‐イミノケトナート基、β‐ジケチミナート基、およびそれらの組み合わせから成る群から独立に選択されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
前記一つ以上のLが、構造式Iに示したβ‐ジケチミナート配位子と同じ構造を持つβ‐ジケチミナート基であることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
前記一つ以上のLが、構造式Iに示したβ‐ジケチミナート配位子と異なる構造を持つβ‐ジケチミナート基であることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
一つ以上のYが、カルボニル基、ニトロシル基、アンモニア、アミン、窒素、ホスフィン、アルコール、水、テトラヒドロフラン、およびそれらの組み合わせから成る群から選択されることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
前記一種以上の反応気体が、酸素、水蒸気、オゾン、アルコール、酸化窒素、酸化硫黄、水素、硫化水素、セレン化水素、テルル化水素、過酸化水素、アンモニア、有機アミン、シラン、ジシラン、高級シラン、ジボラン、プラズマ、空気、およびそれらの組み合わせから成る群から選択されることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
構造式Iと異なる一種以上の金属含有化合物を含む気体を用意することと、前記構造式Iと異なる一種以上の金属含有化合物を含む前記気体を前記基板に接触させることをさらに含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
前記構造式Iと異なる一種以上の金属含有化合物の金属が、Ti、Ta、Bi、Hf、Zr、Pb、Nb、Mg、Al、およびそれらの組み合わせから成る群から選択されることを特徴とする、請求項１５記載の方法。
前記金属含有層が、BaTiO₃、SrTiO₃、CaTiO₃、(Ba,Sr)TiO₃、SrTa₂O₆、SrBi₂Ta₂O₉(SBT)、SrHfO₃、SrZrO₃、BaHfO₃、BaZrO₃、(Pb,Ba)Nb₂O₆、(Sr,Ba)Nb₂O₆、Pb[(Sc,Nb)_0.575Ti_0.425]O₃(PSNT)、La₂O₃、Y₂O₃、LaAlO₃、YAlO₃、Pr₂O₃、Ba(Li,Nb)_1/4O₃-PbTiO₃、Ba(0.6)Sr(0.4)TiO₃-MgO、およびそれらの組み合わせから成る群から選択されることを特徴とする、請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
半導体構造の製造方法であり、前記方法は、
半導体基板またはアセンブリ基板を用意することと、
（構造式I）の化合物を一種以上含む気体を用意することと、
（構造式I）：
ここで式中のMは二族金属、三族金属、ランタニド、およびそれらの組み合わせから成る群から選択され、
各Lは独立にアニオン配位子であり、
各Yは独立に中性配位子であり、
nは金属の原子価状態をあらわし、
zは0から10であり、
xは1からnであり、
各R¹、R²、R³、R⁴、およびR⁵は独立に水素または有機基であることを特徴とし、
構造式Iと異なる一種以上の金属含有化合物を含む気体を用意することと、
前記構造式Iの化合物を一種以上含む前記気体と、前記構造式Iと異なる一種以上の金属含有化合物を含む前記気体とを、前記半導体基板またはアセンブリ基板に向け、複数の堆積サイクルを含む原子層堆積工程を用いて前記半導体基板またはアセンブリ基板の一つ以上の表面上に金属含有層を形成すること、
を含む、半導体構造の製造方法。
各R¹、R²、R³、R⁴、およびR⁵が独立に水素または1から10の炭素原子を持つ有機基であることを特徴とする、請求項１８記載の方法。
一種以上の反応気体を用意することをさらに含む、請求項１８または１９記載の方法。
前記一種以上の反応気体が、酸素、水蒸気、オゾン、アルコール、酸化窒素、酸化硫黄、水素、硫化水素、セレン化水素、テルル化水素、過酸化水素、アンモニア、有機アミン、シラン、ジシラン、高級シラン、ジボラン、プラズマ、空気、およびそれらの組み合わせから成る群から選択されることを特徴とする、請求項２０記載の方法。
前記一種以上の反応気体がオゾンおよび酸素から成る群から選択される、請求項２０または２１記載の方法。
前記金属含有層が金属酸化物層である、請求項１８から２２のいずれか一項に記載の方法。
前記金属含有層が1Åから500Åの厚さを持つ、請求項１８から２３のいずれか一項に記載の方法。
前記金属含有層が誘電体層である、請求項１８から２４のいずれか一項に記載の方法。
前記構造式Iと異なる一種以上の金属含有化合物の金属が、Ti、Ta、Bi、Hf、Zr、Pb、Nb、Mg、Al、およびそれらの組み合わせから成る群から選択されることを特徴とする、請求項１８から２５のいずれか一項に記載の方法。
前記金属含有層が、BaTiO₃、SrTiO₃、CaTiO₃、(Ba,Sr)TiO₃、SrTa₂O₆、SrBi₂Ta₂O₉(SBT)、SrHfO₃、SrZrO₃、BaHfO₃、BaZrO₃、(Pb,Ba)Nb₂O₆、(Sr,Ba)Nb₂O₆、Ba(Li,Nb)_1/4O₃-PbTiO₃、Ba(0.6)Sr(0.4)TiO₃-MgO、およびそれらの組み合わせから成る群から選択されることを特徴とする、請求項２６記載の方法。
前記原子層堆積工程の間に、前記構造式Iの化合物を一種以上含む前記気体と、前記構造式Iと異なる一種以上の金属含有化合物を含む前記気体とを、各堆積サイクルの間に交互に導入することによって、前記金属含有層が形成されることを特徴とする、請求項１８から２７のいずれか一項に記載の方法。
半導体基板またはアセンブリ基板が原子層堆積室の内部に用意されることを特徴とし、
前記構造式Iの化合物を一種以上含む前記気体を前記半導体基板またはアセンブリ基板に向け、かつ、前記一種以上の化合物を前記半導体基板またはアセンブリ基板の一つ以上の表面に化学吸着させるステップと、
前記構造式Iと異なる一種以上の金属含有化合物を含む前記気体を前記半導体基板またはアセンブリ基板に向け、かつ、前記構造式Iと異なる一種以上の化合物を前記半導体基板またはアセンブリ基板の一つ以上の表面に化学吸着させ、前記半導体基板またはアセンブリ基板の一つ以上の表面上に金属含有層を形成するステップをさらに含む、請求項１８〜２８のいずれか一項に記載の方法。
前記構造式Iの化合物を一種以上含む前記気体を前記半導体基板またはアセンブリ基板に向け、かつ前記構造式Iと異なる一種以上の金属含有化合物を含む前記気体を前記半導体基板またはアセンブリ基板に向けるステップは、一回以上繰り返されることを特徴とする、請求項２９記載の方法。
前記半導体基板またはアセンブリ基板の温度が25℃から400℃である、請求項１８から３０のいずれか一項に記載の方法。
前記半導体基板またはアセンブリ基板を含む前記原子層堆積室が、10^-8トール（1.3 x 10^-6 Pa）から10トール（1.3 x 10³ Pa）の圧力を持つことを特徴とする、請求項１８から３１のいずれか一項に記載の方法。
前記半導体基板またはアセンブリ基板上への前記化合物の化学吸着の後、前記構造式Iの化合物を一種以上含む過剰気体を、前記堆積室からパージすることをさらに含む、請求項２９から３２のいずれか一項に記載の方法。
前記パージが窒素、ヘリウム、アルゴン、およびそれらの混合物から成る群から選択される不活性ガスを用いたパージを含む、請求項３３記載の方法。
記憶装置構造の製造方法であり、前記方法は、
その上に第一電極を有する基板を用意することと、
（構造式I）の化合物を一種以上含む気体を用意することと、
（構造式I）
ここで式中のMは、二族金属、三族金属、ランタニド、およびそれらの組み合わせから成る群から選択され、
各Lは独立にアニオン配位子であり、
各Yは独立に中性配位子であり、
nは金属の原子価状態をあらわし、
zは0から10であり、
xは1からnであり、
各R¹、R²、R³、R⁴、およびR⁵は独立に水素または有機基であることを特徴とし、
前記構造式Iの化合物を一種以上含む前記気体を前記基板に接触させ、前記化合物を前記基板の前記第一電極上に化学吸着させることと、
一種以上の反応気体を用意することと、
前記一種以上の反応気体を、その上に前記化合物を化学吸着させた前記基板に接触させ、前記基板の前記第一電極上に誘電体層を形成することと、
前記誘電体層上に第二電極を形成すること
を含む、記憶装置構造の製造方法。
各R¹、R²、R³、R⁴、およびR⁵が独立に水素または1から10の炭素原子を持つ有機基であることを特徴とする、請求項３５記載の方法。
前記構造式Iの化合物を一種以上含む前記気体は、窒素、ヘリウム、アルゴン、およびそれらの混合物から成る非反応性ガスをさらに含む、請求項３５または３６記載の方法。
構造式Iと異なる一種以上の金属含有化合物を含む気体を用意することと、前記構造式Iと異なる一種以上の金属含有化合物を含む前記気体を前記基板に接触させることをさらに含む、請求項３５から３７のいずれか一項に記載の方法。
原子層蒸着システムであり、
その中に基板を配置した堆積室と、
（構造式I）の化合物を一種以上含む一つ以上の容器を含み、
（構造式I）：
ここで式中のMは、二族金属、三族金属、ランタニド、およびそれらの組み合わせから成る群から選択され、
各Lは独立にアニオン配位子であり、
各Yは独立に中性配位子であり、
nは金属の原子価状態をあらわし、
zは0から10であり、
xは1からnであり、
各R¹、R²、R³、R⁴、およびR⁵は独立に水素または有機基であることを特徴とする、
原子層蒸着システム。
各R¹、R²、R³、R⁴、およびR⁵が独立に水素または1から10の炭素原子を持つ有機基であることを特徴とする、請求項３９記載のシステム。
さらに一種以上の反応気体源を一つ以上含む、請求項３９または４０記載のシステム。
さらに不活性ガス源を一つ以上含む、請求項３９から４１のいずれか一項に記載のシステム。
Ti、Ta、Bi、Hf、Zr、Pb、Nb、Mg、Alおよびそれらの組み合わせから成る群から選択される、前記構造式Iと異なる一種以上の金属含有化合物を含む一つ以上の容器をさらに含む、請求項３９から４２のいずれか一項に記載のシステム。