JP2013093589A - 誘電体材料を含む個別要素又は半導体デバイスを含む集積回路デバイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ドープされた金属酸化物誘電体材料及びこの材料で作られた電子部品が明らかにされている。金属酸化物はIII族又はV族金属酸化物(たとえば、Al2O3、Y2O3、Ta2O5またはV2O5)で、金属ドーパントはIV族元素(Zr、Si、TiおよびHf)である。金属酸化物は約0.1重量パーセントないし約30重量パーセントのドーパントを含む。本発明のドープされた金属酸化物誘電体は、多くの異なる電子部品及びデバイス中で用いられる。たとえば、ドープされた金属酸化物誘電体は、MOSデバイスのゲート誘電体として用いられる。ドープされた金属酸化物誘電体はまた、フラッシュメモリデバイスのポリ間誘電体材料としても用いられる。
【選択図】 図1
Description
本出願は1997年6月6日に出願された米国特許出願第08/871,024号と一部連続したものであり、この特許出願は1996年10月10日に出願された米国暫定出願60/027612号の利点を、特許請求の範囲としたものである。米国特許出願第08/871,024号が、ここに参照文献として含まれている。
本発明は誘電体材料層を有する集積回路デバイス及び線形容量のような集積又は個別部品のような電子部品に係る。誘電体材料はIV族元素をドープしたIII族金属又はVB族金属の金属酸化物に係る。III族(族はここで用いるように、メンデレーフ周期律表の族を意味する)金属酸化物の例には、アルミニウム酸化物(Al2O3)及びイットリウム酸化物(Y2O3)が含まれる。VB族金属酸化物の例は、五酸化タンタル(Ta2O5)及び五酸化バナジウム(V2O5)である。適当なIV族ドーパントの例には、ジルコニウム(Zr)、シリコン(Si)、チタン(Ti)及びハフニウム(Hf)が含まれる。ドーパントは金属酸化物の約0.1重量パーセントないし約30重量パーセントである。もし、ドーパントが金属酸化物の約0.1重量パーセントないし約10重量パーセントであると有利である。
本発明はドープされた金属酸化物材料に係る。これらのドープされた金属酸化物は、MOSデバイス、フラッシュEPROMデバイス、DRAM用容量、線形容量及び他の容量といった各種デバイス部品中の誘電体材料層を形成するために用いられる。本発明のドープされた金属酸化物誘電体材料は、IV族元素をドープしたIII族金属又はVB族金属の金属酸化物である。与えられた金属とドーパントの組合せに対し、もしドーパントに対する酸化物形成のエネルギーが、ドープされる金属酸化物に対する酸化物形成のエネルギーより小さければ有利である。III族(族はここではメンデレーフの周期律表の族を意味する)金属酸化物の例には、アルミニウム酸化物(Al2O3)及びイットリウム酸化物(Y2O3)が含まれる。VB族金属酸化物の例は、五酸化タンタル(Ta2O5)及び五酸化バナジウム(V2O5)である。適当なIV族ドーパントの例には、ジルコニウム(Zr)、シリコン(Si)、チタン(Ti)及びハフニウム(Hf)が含まれる。ドープされた金属酸化物は、約0.1重量パーセントないし約30重量パーセントのドーパントを含む。もし、ドープされた金属酸化物が約0.1重量パーセントないし約10重量パーセントのドーパントを含むと有利である。
ドープ及びアンドープアルミニウム酸化物のいくつかの薄膜を形成した。用いたドーパントはジルコニウム及びシリコンである。薄膜は6インチシリコンウエハ上に形成した。金属酸化物薄膜を基板上に形成する前に、フッ化水素酸の水溶液(15:1HF)を用いて、基板を清浄化した。清浄化後、それ以上自然の酸化物が成長しないように、シリコン基板をロードロック真空容器中に置いた。
11 ソース
12 ドレイン
13 ゲート
14,15 側壁スペーサ
16,17 フィールド酸化物領域
110 基板
112 ソース
114 ドレイン
116 チャネル領域
120 ゲート酸化物層
122 フローティングゲート,ポリシリコン層
124 IPD,IPD層
126 制御ゲート
Claims (9)
- 誘電体材料を含む個別要素又は半導体デバイスを含む集積回路デバイスの製造方法であって、
ジルコニウム、シリコン、チタン及びハフニウムからなる郡より選択された少なくとも一つのIV族元素でドープし、前記ドーピング後に前記IV族元素をその状態において酸化して、酸化アルミニウム酸化物、イットリウム酸化物、五酸化タンタル、バナジウム酸化物から成る類から郡より選択された金属酸化物を含む前記誘電材料を形成する工程を含み、
前記ドーパントの量は、0.1重量パーセントないし30重量パーセントであり、
前記ドーパントの存在は金属酸化物のバルク中の欠陥及び前記金属酸化物と隣接する半導体又は金属層の界面に形成する欠陥を安定化する、
集積回路デバイスの製造方法。 - 前記ドーパントの量は誘電体材料の0.1重量パーセントないし10重量パーセントである請求項1記載の集積回路デバイスの製造方法。
- 部品はMOSデバイスで、誘電体材料はMOSデバイスのゲート誘電体である請求項1記載の集積回路デバイスの製造方法。
- 部品はMISデバイスで、誘電体材料はMISデバイスのゲート誘電体である請求項1記載の集積回路デバイスの製造方法。
- 部品は不揮発性メモリデバイスで、誘電体材料は不揮発性メモリデバイスのポリ間誘電体層である請求項1記載の集積回路デバイスの製造方法。
- 部品がダイナミックランダムアクセスメモリデバイス用の容量である請求項1記載の集積回路デバイスの製造方法。
- 部品が線形容量で、誘電体材料は容量誘電体材料である請求項1記載の集積回路デバイスの製造方法。
- 前記金属酸化物は第1の酸化物形成エネルギーをもち、前記IV郡元素の酸化物は第2の酸化物形成エネルギーをもち、前記第1の酸化物形成エネルギーは、前記第2の酸化物形成エネルギーより大きい請求項1記載の集積回路デバイスの製造方法。
- 誘電体材料は多層構造で、層の少くとも1つは、ドープされた金属酸化物層である請求項1記載の集積回路デバイスの製造方法。
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