JP5662389B2 - 循環cvd又はaldによる金属酸化物薄膜の調製 - Google Patents
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Description
工程1.金属ケトイミネート前駆体の蒸気を加熱基材と接触させて該前駆体を該加熱基材上に化学的に収着させ;
工程2.未収着のケトイミネート前駆体と任意の副生成物をパージし;
工程3.酸素源を前記加熱基材上に導入して前記収着した金属ケトイミネート前駆体と反応させ、
工程4.未反応の酸素源と副生成物をパージする。
本例では、メシチレン中に溶解したSrケトイミネート前駆体、Sr{tBuC(O)CHC(NCH2CH2NMe2)Me}2とO2プラズマを用いたSrOのCCVD堆積を説明する。堆積温度の範囲は200〜400℃であり、気化器によるDLI(直接液体注入)がSr前駆体を供給するのに用いられる。堆積チャンバーの圧力はガス流量に応じて約1.5Torrである。液体(メシチレン)中に溶解したSr前駆体を含有するキャニスターのディップチューブ側をDLIシステムの注入バルブに接続し、加圧N2(約30psig)をキャニスターのもう一方の側に接続して液体を押し出す。SrOのCCVDの1サイクルは5つの工程からなる。
1.メシチレン中Sr前駆体の0.1M溶液を注入し、注入バルブを数ミリ秒間開けて気化器においてSr前駆体含有蒸気を提供する。
2.Srパルス:Sr前駆体の蒸気を堆積チャンバーに導入し、Sr前駆体を加熱基材上に化学的に収着させる。
3.Arパージ:未収着のSr前駆体をArでパージする。
4.O2プラズマパルス:高周波(RF)電力(この場合50ワット(W))を適用しながらO2を堆積チャンバーに導入して加熱基材上の収着されたSr前駆体と反応させる。
5.Arパージ:未反応のO2と副生成物をArでパージする。
本例では、以下の条件でSrO膜を堆積した。メシチレン中のSr前駆体、Sr{tBuC(O)CHC(NCH2CH2NMe2)Me}2の0.1M溶液の注入時間は2ミリ秒であり、Sr前駆体のパルス時間は5秒であり、Srパルス後のArのパージ時間は10秒であり、O2プラズマのパルス時間は3秒であり、O2プラズマのパルス後のArのパージ時間は10秒であった。ウェハ温度は250℃であった。実験は、それぞれ50、150、250、300及び600サイクルに関して実施した。結果を図4に示し、サイクル数に対して直線的な膜厚の依存性、ALDプロセスの特性を示した。
本例では、以下の条件でSrO膜を堆積した。メシチレン中のSr前駆体、Sr{tBuC(O)CHC(NCH2CH2NMe2)Me}2の0.1M溶液の注入時間は2ミリ秒であり、Sr前駆体のパルス後のArのパージ時間は10秒であり、O2プラズマのパルス時間は3秒であり、O2プラズマのパルス後のArのパージ時間は10秒であった。ウェハ温度は250℃であった。Srのパルス時間を1〜7秒で変化させた。結果を図5に示し、Srパルスに関して約5秒で飽和曲線を示し、これらの条件下で典型的な自己制限的なALDプロセスを示唆している。
本例では、メシチレン中に溶解したSrケトイミネート前駆体、Sr{tBuC(O)CHC(NCH2CH2NMe2)Me}2とオゾンを用いたSrOのALD又はCCVD堆積を説明する。堆積温度の範囲は200〜425℃であり、気化器によるDLI(直接液体注入)がSr前駆体を供給するのに用いられる。堆積チャンバーの圧力はガス流量に応じて約1.5Torrである。液体(メシチレン)中に溶解したSr前駆体を含有するキャニスターのディップチューブ側をDLIシステムの注入バルブに接続し、加圧N2(約30psig)をキャニスターのもう一方の側に接続して液体を押し出す。SrOのCCVDの1サイクルは5つの工程からなる。
1.メシチレン中Sr前駆体の0.1M溶液を注入し、注入バルブを数ミリ秒間開けて気化器においてSr前駆体含有蒸気を提供する。
2.Srパルス:Sr前駆体の蒸気を堆積チャンバーに導入し、Sr前駆体を加熱基材上に化学的に収着させる。
3.Arパージ:未収着のSr前駆体をArでパージする。
4.オゾンパルス:オゾンを堆積チャンバーに導入する。
5.Arパージ:未反応のオゾンと任意の副生成物をArでパージする。
本例では、ドデカン中10wt%のTHF中に溶解したSrケトイミネート前駆体、Sr{tBuC(O)CHC(NCH(Me)CH2NMe2)Me}2とオゾンを用いたSrOのALD又はCCVD堆積を説明する。堆積温度の範囲は200〜425℃であり、市販のDLI(直接液体注入)システムをSr前駆体を供給するのに用いた。堆積チャンバーの圧力はガス流量に応じて約1.5Torrである。ドデカン中10wt%のTHF中に溶解したSr前駆体を含有するキャニスターのディップチューブ側をDLIシステムの注入バルブに接続し、加圧N2(約30psig)をキャニスターのもう一方の側に接続して液体を押し出す。本例では、注入バルブは常に開放し、Sr前駆体と上記溶媒の液体混合物をノズル(噴霧器)を介して気化する。Arのキャリヤーガスによって気化を促進する。SrOのALD又はCCVDの1サイクルは4つの工程からなる。
1.ドデカン中10wt%THF中のSr{tBuC(O)CHC(NCH(Me)CH2NMe2)Me}2の0.1M溶液を注入し、Sr前駆体の蒸気を堆積チャンバーに供給してSr前駆体を加熱基材上に化学的に収着させる。
2.Arパージ:未収着のSr前駆体をArでパージする。
3.オゾンパルス:オゾンを堆積チャンバーに導入する。
4.Arパージ:未反応のオゾンと任意の副生成物をArでパージする。
本例では、溶媒中に溶解したストロンチウム前駆体、Sr{tBuC(O)CHC(NCH2CH2NMe2)Me}2が加熱インジェクターを介して気化するように直接液体注入気化器システムを監視した。この場合、インジェクターは185℃に加熱し、キャリヤーガスの流量はヘリウムガス500sccmであり、前駆体−溶媒の質量流量は1g/分であった。圧力モニターをキャリヤーガス流中に直接的にインジェクターの前に配置した。
Claims (31)
- 複数の前駆体が堆積チャンバーに逐次的に導入され、気化され、そして三元金属酸化物膜を形成するための条件下で基材上に堆積される三元金属酸化物膜を形成するための改善された循環堆積法であって、
第1の金属ケトイミネートを第1の前駆体として使用すること、
酸素含有源を使用すること、
第2の金属ケトイミネートを第2の異なる前駆体として使用すること、及び
酸素含有源を使用すること、
を含み、前記ケトイミネートの一方が、構造A、すなわち、
によって表される群より選択され、他方のケトイミネートが、構造B、すなわち、
によって表される群より選択される、循環堆積法。 - 前記金属ケトイミネートが、溶媒又は溶媒混合物中に該ケトイミネートを溶解させ、0.01〜2Mのモル濃度を有する溶液を調製することで直接液体供給によって供給される、請求項1に記載の循環堆積法。
- 前記溶媒が、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、直鎖又は環状のエーテル、エステル、ニトリル、アルコール、アミン、ポリアミン、有機アミド、及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項2に記載の循環堆積法。
- 前記溶媒が、テトラヒドロフラン(THF)、メシチレン、ドデカン、N−メチルピロリジノン(NMP)、及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項3に記載の循環堆積法。
- 前記金属酸化物がチタン酸ストロンチウムである、請求項1に記載の循環堆積法。
- 循環化学気相成長法である、請求項1に記載の循環堆積法。
- 原子層堆積法である、請求項1に記載の循環堆積法。
- 前記堆積チャンバーの圧力が50mTorr〜100Torrであり、該堆積チャンバーの温度が500℃よりも低い、請求項1に記載の循環堆積法。
- 前記酸素含有源が、酸素、酸素プラズマ、水、水プラズマ、オゾン、亜酸化窒素、及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項1に記載の循環堆積法。
- 得られた三元金属酸化物膜が、得られた多成分金属酸化物膜を高密度化するために急速熱アニーリング又はプラズマ処理にさらされる、請求項1に記載の循環堆積法。
- 前記構造Aの金属ケトイミネートが、Sr{tBuC(O)CHC(NCH2CH2NMe2)Me}2、Sr{tBuC(O)CHC(NCH2CH2NEt2)Me}2、Sr{tBuC(O)CHC(NCH(Me)CH2NMe2)Me}2、及びSr{tBuC(O)CHC(NCH(Me)CH2NEt2)Me}2からなる群より選択され、前記構造Bの金属ケトイミネートが、Ti{MeC(O)CHC(NCH2CH2O)Me}2及びTi{MeC(O)CHC(NCH(Me)CH2O)Me}2からなる群より選択される、請求項1に記載の循環堆積法。
- 複数の前駆体が堆積チャンバーに導入され、気化され、そして多成分金属酸化物膜を形成するための条件下で基材上に堆積される多成分金属酸化物膜を形成するための改善された循環堆積法であって、
溶媒又は溶媒混合物中に溶解した少なくとも2つの金属ケトイミネートを用いて溶液を調製すること、及び
酸素含有源を使用すること、
を含み、前記少なくとも2つの金属ケトイミネートが、構造Aによって表される金属ケトイミネートと、構造Bによって表される別の金属ケトイミネートとを含み、前記溶液がそれぞれ0.01〜2Mのモル濃度を有し、該構造A及びBが以下のように規定される、循環堆積法。
- 前記金属ケトイミネートの溶液が直接液体注入によって供給される、請求項12に記載の循環堆積法。
- 前記溶媒が、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、直鎖又は環状のエーテル、エステル、ニトリル、アルコール、アミン、ポリアミン、有機アミド、及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項12に記載の循環堆積法。
- 前記溶媒が、テトラヒドロフラン(THF)、メシチレン、ドデカン、N−メチルピロリジノン(NMP)、及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項14に記載の循環堆積法。
- 前記多成分金属酸化物がチタン酸ストロンチウムである、請求項12に記載の循環堆積法。
- 循環化学気相成長法である、請求項12に記載の循環堆積法。
- 前記構造Aの金属ケトイミネートが、Sr{tBuC(O)CHC(NCH2CH2NMe2)Me}2、Sr{tBuC(O)CHC(NCH2CH2NEt2)Me}2、Sr{tBuC(O)CHC(NCH(Me)CH2NMe2)Me}2、及びSr{tBuC(O)CHC(NCH(Me)CH2NEt2)Me}2からなる群より選択される、請求項12に記載の循環堆積法。
- 前記構造Bの金属ケトイミネートが、Ti{MeC(O)CHC(NCH2CH2O)Me}2及びTi{MeC(O)CHC(NCH(Me)CH2O)Me}2からなる群より選択される、請求項12に記載の循環堆積法。
- R 1 は、1〜6個の炭素原子を有するアルキル、フルオロアルキル、環状脂肪族からなる群より選択される、請求項1に記載の循環堆積法。
- R 2 は、水素、1〜6個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシ、環状脂肪族からなる群より選択される、請求項1に記載の循環堆積法。
- R 3 は、1〜6個の炭素原子を有するアルキル、フルオロアルキル、環状脂肪族からなる群より選択される、請求項1に記載の循環堆積法。
- R 5-6 は、独立して、1〜6個の炭素原子を有するアルキル、フルオロアルキル、環状脂肪族からなる群より選択される、請求項1に記載の循環堆積法。
- R 7 は、1〜6個の炭素原子を有するアルキル、フルオロアルキル、環状脂肪族からなる群より選択される、請求項1に記載の循環堆積法。
- R 8-9 は、水素、1〜6個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシ、環状脂肪族からなる群より選択される、請求項1に記載の循環堆積法。
- R 1 は、1〜6個の炭素原子を有するアルキル、フルオロアルキル、環状脂肪族からなる群より選択される、請求項12に記載の循環堆積法。
- R 2 は、水素、1〜6個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシ、環状脂肪族からなる群より選択される、請求項12に記載の循環堆積法。
- R 3 は、1〜6個の炭素原子を有するアルキル、フルオロアルキル、環状脂肪族からなる群より選択される、請求項12に記載の循環堆積法。
- R 5-6 は、独立して、1〜6個の炭素原子を有するアルキル、フルオロアルキル、環状脂肪族からなる群より選択される、請求項12に記載の循環堆積法。
- R 7 は、1〜6個の炭素原子を有するアルキル、フルオロアルキル、環状脂肪族からなる群より選択される、請求項12に記載の循環堆積法。
- R 8-9 は、水素、1〜6個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシ、環状脂肪族からなる群より選択される、請求項12に記載の循環堆積法。
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