JP7354138B2 - 酸化ハフニウム系強誘電材料のためのキャップ層 - Google Patents
酸化ハフニウム系強誘電材料のためのキャップ層 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7354138B2 JP7354138B2 JP2020553591A JP2020553591A JP7354138B2 JP 7354138 B2 JP7354138 B2 JP 7354138B2 JP 2020553591 A JP2020553591 A JP 2020553591A JP 2020553591 A JP2020553591 A JP 2020553591A JP 7354138 B2 JP7354138 B2 JP 7354138B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- hfo
- cap layer
- depositing
- hfo2
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
- H01L21/02175—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
- H01L21/02181—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing hafnium, e.g. HfO2
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/40—Oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
- C23C16/45536—Use of plasma, radiation or electromagnetic fields
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/56—After-treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
- H01L21/02164—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
- H01L21/0217—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
- H01L21/02175—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
- H01L21/02178—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing aluminium, e.g. Al2O3
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
- H01L21/02299—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment
- H01L21/02312—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
- H01L21/02315—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a gas or vapour treatment by exposure to a plasma
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
- H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
- H01L21/02356—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment to change the morphology of the insulating layer, e.g. transformation of an amorphous layer into a crystalline layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
- H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
- H01L21/02362—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment formation of intermediate layers, e.g. capping layers or diffusion barriers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/28008—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
- H01L21/28017—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
- H01L21/28158—Making the insulator
- H01L21/28167—Making the insulator on single crystalline silicon, e.g. using a liquid, i.e. chemical oxidation
- H01L21/28185—Making the insulator on single crystalline silicon, e.g. using a liquid, i.e. chemical oxidation with a treatment, e.g. annealing, after the formation of the gate insulator and before the formation of the definitive gate conductor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31105—Etching inorganic layers
- H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
- H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
- H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
- H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
- H01L21/32136—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
Description
本願は、2018年4月2日出願の米国仮出願第62/651,466号の利益を主張する。上記出願の全ての開示は、参照として本明細書に援用される。
[適用例1]
基板処理システムにおいて強誘電酸化ハフニウム(HfO 2 )を形成するための方法であって、
基板上にHfO 2 層を堆積させることと、
前記HfO 2 層上にキャップ層を堆積させることと、
前記HfO 2 層および前記キャップ層をアニールして強誘電ハフニウムHfO 2 を形成することと、
前記HfO 2 層を除去することなく前記キャップ層を除去するために前記キャップ層を選択的にエッチングすることと、
を含む、方法。
[適用例2]
適用例1に記載の方法であって、
前記キャップ層は、窒化シリコン(SiN)、二酸化シリコン(SiO 2 )、および酸化アルミニウム(Al 2 O 3 )からなる群より選択された材料を含む、方法。
[適用例3]
適用例1に記載の方法であって、
前記キャップ層は、チタンおよびタンタルのいずれも含まない、方法。
[適用例4]
適用例1に記載の方法であって、さらに、
前記キャップ層を堆積させる前に前記HfO 2 層を窒化することを含む、方法。
[適用例5]
適用例1に記載の方法であって、さらに、
前記キャップ層を除去することに続いて、前記HfO 2 層の上に上部電極を堆積させることを含む、方法。
[適用例6]
適用例5に記載の方法であって、
前記上部電極は、チタン、タンタル、およびタングステンからなる群より選択された材料を含む、方法。
[適用例7]
適用例1に記載の方法であって、
前記キャップ層を選択的にエッチングすることは、希フッ酸溶液を用いて前記キャップ層をウェットエッチングすることを含む、方法。
[適用例8]
適用例1に記載の方法であって、
前記キャップ層を選択的にエッチングすることは、フルオロカーボンプラズマおよびハロゲンプラズマの少なくともいずれかによって生成されたプラズマを用いて前記キャップ層をドライプラズマエッチングすることを含む、方法。
[適用例9]
適用例1に記載の方法であって、
前記HfO 2 層および前記キャップ層をアニールして強誘電ハフニウムHfO 2 を形成することは、500℃~1000℃の温度で急速熱アニール処理を実施することを含む、方法。
[適用例10]
適用例1に記載の方法であって、さらに、
前記基板上に底部電極を堆積させることを含み、前記HfO 2 層を堆積させることは、前記底部電極上に前記HfO 2 層を堆積させることを含む、方法。
[適用例11]
適用例1に記載の方法であって、さらに、
前記キャップ層を堆積させる前に前記HfO 2 層のプラズマ処理を実施することを含む、方法。
[適用例12]
適用例1に記載の方法であって、さらに、
前記キャップ層を選択的にエッチングすることに続いて前記HfO 2 層を補修することと、
前記HfO 2 層を補修することに続いて前記HfO 2 層の上に上部電極を堆積させることと、
を含む、方法。
[適用例13]
適用例12に記載の方法であって、
前記HfO 2 層を補修することは、前記HfO 2 層の上に追加のHfO 2 材料を堆積させることを含む、方法。
[適用例14]
処理チャンバにおいて基板上に強誘電酸化ハフニウム(HfO 2 )を形成するように構成されたシステムであって、
前記処理チャンバにプロセスガスを供給するように構成されたガス配送システムと、
前記処理チャンバ内でプラズマを選択的に生成するように構成された無線周波数(RF)生成システムと、
コントローラであって、前記ガス配送システムおよび前記RF生成システムを制御することによって、
前記基板上にHfO 2 層を堆積させ、
前記HfO 2 層上にキャップ層を堆積させ、
前記HfO 2 層および前記キャップ層をアニールして強誘電ハフニウムHfO 2 を形成し、
前記HfO 2 層を除去することなく前記キャップ層を除去するために前記キャップ層を選択的にエッチングするように構成されたコントローラと、
を備える、システム。
[適用例15]
適用例14に記載のシステムであって、
前記キャップ層は、窒化シリコン(SiN)、二酸化シリコン(SiO 2 )、および酸化アルミニウム(Al 2 O 3 )からなる群より選択された材料を含む、システム。
[適用例16]
適用例14に記載のシステムであって、
前記キャップ層は、チタンおよびタンタルのいずれも含まない、システム。
[適用例17]
適用例14に記載のシステムであって、
前記コントローラは、さらに、前記キャップ層を堆積させる前に前記HfO 2 層を窒化するように構成されている、システム。
[適用例18]
適用例14に記載のシステムであって、
前記コントローラは、さらに、前記キャップ層を除去することに続いて、前記HfO 2 層の上に上部電極を堆積させるように構成されている、システム。
[適用例19]
適用例18に記載のシステムであって、
前記上部電極は、チタン、タンタル、およびタングステンからなる群より選択された材料を含む、システム。
[適用例20]
適用例14に記載のシステムであって、
前記キャップ層を選択的にエッチングすることは、希フッ酸溶液を用いて前記キャップ層をウェットエッチングすることを含む、システム。
[適用例21]
適用例14に記載のシステムであって、
前記キャップ層を選択的にエッチングすることは、フルオロカーボンプラズマおよびハロゲンプラズマの少なくともいずれかによって生成されたプラズマを用いて前記キャップ層をドライプラズマエッチングすることを含む、システム。
[適用例22]
適用例14に記載のシステムであって、
前記HfO 2 層および前記キャップ層をアニールして強誘電ハフニウムHfO 2 を形成することは、500℃~1000℃の温度で急速熱アニール処理を実施することを含む、システム。
[適用例23]
適用例14に記載のシステムであって、
前記コントローラは、さらに、前記基板上に底部電極を堆積させるように構成され、前記HfO 2 層を堆積させることは、前記底部電極に前記HfO 2 層を堆積させることを含む、システム。
[適用例24]
適用例14に記載のシステムであって、
前記コントローラは、さらに、前記キャップ層を堆積させる前に前記HfO 2 層のプラズマ処理を実施するように構成されている、システム。
[適用例25]
適用例14に記載のシステムであって、
前記コントローラは、さらに、
前記キャップ層を選択的にエッチングすることに続いて前記HfO 2 層を補修し、
前記HfO 2 層を補修することに続いて前記HfO 2 層の上に上部電極を堆積させるように構成されている、システム。
[適用例26]
適用例25に記載のシステムであって、
前記HfO 2 層を補修することは、前記HfO 2 層の上に追加のHfO 2 材料を堆積させることを含む、システム。
Claims (22)
- 基板処理システムにおいて強誘電酸化ハフニウム(HfO2)を形成するための方法であって、
基板上にHfO2層を堆積させることと、
前記HfO2層上にキャップ層を堆積させることと、
前記HfO2層および前記キャップ層をアニールして強誘電ハフニウムHfO2を形成することと、
前記HfO2層を除去することなく前記キャップ層を除去するために前記キャップ層を選択的にエッチングすることと、
前記キャップ層を選択的にエッチングすることに続いて前記HfO 2 層を補修することと、
前記HfO 2 層を補修することに続いて前記HfO 2 層の上に上部電極を堆積させることと、
を含む、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記キャップ層は、窒化シリコン(SiN)、二酸化シリコン(SiO2)、および酸化アルミニウム(Al2O3)からなる群より選択された材料を含む、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記キャップ層は、チタンおよびタンタルのいずれも含まない、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、さらに、
前記キャップ層を堆積させる前に前記HfO2層を窒化することを含む、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記上部電極は、チタン、タンタル、およびタングステンからなる群より選択された材料を含む、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記キャップ層を選択的にエッチングすることは、希フッ酸溶液を用いて前記キャップ層をウェットエッチングすることを含む、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記キャップ層を選択的にエッチングすることは、フルオロカーボンプラズマおよびハロゲンプラズマの少なくともいずれかによって生成されたプラズマを用いて前記キャップ層をドライプラズマエッチングすることを含む、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記HfO2層および前記キャップ層をアニールして強誘電ハフニウムHfO2を形成することは、500℃~1000℃の温度で急速熱アニール処理を実施することを含む、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、さらに、
前記基板上に底部電極を堆積させることを含み、前記HfO2層を堆積させることは、前記底部電極上に前記HfO2層を堆積させることを含む、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、さらに、
前記キャップ層を堆積させる前に前記HfO2層のプラズマ処理を実施することを含む、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記HfO2層を補修することは、前記HfO2層の上に追加のHfO2材料を堆積させることを含む、方法。 - 処理チャンバにおいて基板上に強誘電酸化ハフニウム(HfO2)を形成するように構成されたシステムであって、
前記処理チャンバにプロセスガスを供給するように構成されたガス配送システムと、
前記処理チャンバ内でプラズマを選択的に生成するように構成された無線周波数(RF)生成システムと、
コントローラであって、前記ガス配送システムおよび前記RF生成システムを制御することによって、
前記基板上にHfO2層を堆積させ、
前記HfO2層上にキャップ層を堆積させ、
前記HfO2層および前記キャップ層をアニールして強誘電ハフニウムHfO2を形成し、
前記HfO2層を除去することなく前記キャップ層を除去するために前記キャップ層を選択的にエッチングするように構成されたコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、さらに、
前記キャップ層を選択的にエッチングすることに続いて前記HfO 2 層を補修し、
前記HfO 2 層を補修することに続いて前記HfO 2 層の上に上部電極を堆積させるように構成されている、システム。 - 請求項12に記載のシステムであって、
前記キャップ層は、窒化シリコン(SiN)、二酸化シリコン(SiO2)、および酸化アルミニウム(Al2O3)からなる群より選択された材料を含む、システム。 - 請求項12に記載のシステムであって、
前記キャップ層は、チタンおよびタンタルのいずれも含まない、システム。 - 請求項12に記載のシステムであって、
前記コントローラは、さらに、前記キャップ層を堆積させる前に前記HfO2層を窒化するように構成されている、システム。 - 請求項12に記載のシステムであって、
前記上部電極は、チタン、タンタル、およびタングステンからなる群より選択された材料を含む、システム。 - 請求項12に記載のシステムであって、
前記キャップ層を選択的にエッチングすることは、希フッ酸溶液を用いて前記キャップ層をウェットエッチングすることを含む、システム。 - 請求項12に記載のシステムであって、
前記キャップ層を選択的にエッチングすることは、フルオロカーボンプラズマおよびハロゲンプラズマの少なくともいずれかによって生成されたプラズマを用いて前記キャップ層をドライプラズマエッチングすることを含む、システム。 - 請求項12に記載のシステムであって、
前記HfO2層および前記キャップ層をアニールして強誘電ハフニウムHfO2を形成することは、500℃~1000℃の温度で急速熱アニール処理を実施することを含む、システム。 - 請求項12に記載のシステムであって、
前記コントローラは、さらに、前記基板上に底部電極を堆積させるように構成され、前記HfO2層を堆積させることは、前記底部電極に前記HfO2層を堆積させることを含む、システム。 - 請求項12に記載のシステムであって、
前記コントローラは、さらに、前記キャップ層を堆積させる前に前記HfO2層のプラズマ処理を実施するように構成されている、システム。 - 請求項12に記載のシステムであって、
前記HfO2層を補修することは、前記HfO2層の上に追加のHfO2材料を堆積させることを含む、システム。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201862651466P | 2018-04-02 | 2018-04-02 | |
US62/651,466 | 2018-04-02 | ||
PCT/US2019/023992 WO2019195025A1 (en) | 2018-04-02 | 2019-03-26 | Capping layer for a hafnium oxide-based ferroelectric material |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021520628A JP2021520628A (ja) | 2021-08-19 |
JP7354138B2 true JP7354138B2 (ja) | 2023-10-02 |
Family
ID=68101506
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020553591A Active JP7354138B2 (ja) | 2018-04-02 | 2019-03-26 | 酸化ハフニウム系強誘電材料のためのキャップ層 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11923189B2 (ja) |
JP (1) | JP7354138B2 (ja) |
KR (1) | KR20200128449A (ja) |
CN (1) | CN111937118A (ja) |
WO (1) | WO2019195025A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110890272A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-03-17 | 中国科学院微电子研究所 | 一种氧化铪基铁电薄膜的制备方法 |
CN112447508A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-03-05 | 湘潭大学 | 一种通过等离子体技术增强氧化铪(HfO2)基铁电薄膜铁电性能的方法 |
US20230360932A1 (en) * | 2022-05-03 | 2023-11-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of fabricating an electrode structure and apparatus for fabricating the electrode structure |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004356558A (ja) | 2003-05-30 | 2004-12-16 | Toshio Goto | コーティング装置およびコーティング方法 |
US20060194423A1 (en) | 2005-02-25 | 2006-08-31 | Sangwoo Lim | Method of making a nitrided gate dielectric |
JP2007318018A (ja) | 2006-05-29 | 2007-12-06 | Toshiba Corp | 強誘電体メモリセル及び強誘電体メモリセルの製造方法 |
WO2011101931A1 (ja) | 2010-02-17 | 2011-08-25 | パナソニック株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
US20140070289A1 (en) | 2012-09-10 | 2014-03-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ferroelectric memory and manufacturing method thereof |
US20150340372A1 (en) | 2014-05-20 | 2015-11-26 | Micron Technology, Inc. | Polar, chiral, and non-centro-symmetric ferroelectric materials, memory cells including such materials, and related devices and methods |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6785120B1 (en) * | 2003-07-03 | 2004-08-31 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming hafnium-containing materials, methods of forming hafnium oxide, and capacitor constructions comprising hafnium oxide |
US7008833B2 (en) * | 2004-01-12 | 2006-03-07 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | In2O3thin film resistivity control by doping metal oxide insulator for MFMox device applications |
US7709402B2 (en) * | 2006-02-16 | 2010-05-04 | Micron Technology, Inc. | Conductive layers for hafnium silicon oxynitride films |
KR20080010623A (ko) * | 2006-07-27 | 2008-01-31 | 삼성전자주식회사 | 비휘발성 반도체 메모리 소자 및 그 제조방법 |
KR100877100B1 (ko) * | 2007-04-16 | 2009-01-09 | 주식회사 하이닉스반도체 | 비휘발성 메모리 소자 제조 방법 |
US8724369B2 (en) * | 2010-06-18 | 2014-05-13 | Sandisk 3D Llc | Composition of memory cell with resistance-switching layers |
DE102011076695B4 (de) * | 2011-05-30 | 2013-05-08 | Globalfoundries Inc. | Transistoren mit eingebettetem verformungsinduzierenden Material, das in durch einen Oxidationsätzprozess erzeugten Aussparungen ausgebildet ist |
US8846443B2 (en) * | 2011-08-05 | 2014-09-30 | Intermolecular, Inc. | Atomic layer deposition of metal oxides for memory applications |
US9443736B2 (en) * | 2012-05-25 | 2016-09-13 | Entegris, Inc. | Silylene compositions and methods of use thereof |
US9231206B2 (en) | 2013-09-13 | 2016-01-05 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming a ferroelectric memory cell |
US9269785B2 (en) * | 2014-01-27 | 2016-02-23 | Globalfoundries Inc. | Semiconductor device with ferroelectric hafnium oxide and method for forming semiconductor device |
US9647207B2 (en) * | 2015-01-26 | 2017-05-09 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Resistive random access memory (RRAM) structure |
US9496169B2 (en) * | 2015-02-12 | 2016-11-15 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Method of forming an interconnect structure having an air gap and structure thereof |
US10192751B2 (en) * | 2015-10-15 | 2019-01-29 | Lam Research Corporation | Systems and methods for ultrahigh selective nitride etch |
US9793397B1 (en) * | 2016-09-23 | 2017-10-17 | International Business Machines Corporation | Ferroelectric gate dielectric with scaled interfacial layer for steep sub-threshold slope field-effect transistor |
US11239237B2 (en) * | 2018-01-25 | 2022-02-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
-
2019
- 2019-03-26 US US17/042,283 patent/US11923189B2/en active Active
- 2019-03-26 KR KR1020207031549A patent/KR20200128449A/ko not_active Application Discontinuation
- 2019-03-26 WO PCT/US2019/023992 patent/WO2019195025A1/en active Application Filing
- 2019-03-26 JP JP2020553591A patent/JP7354138B2/ja active Active
- 2019-03-26 CN CN201980024523.0A patent/CN111937118A/zh active Pending
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004356558A (ja) | 2003-05-30 | 2004-12-16 | Toshio Goto | コーティング装置およびコーティング方法 |
US20060194423A1 (en) | 2005-02-25 | 2006-08-31 | Sangwoo Lim | Method of making a nitrided gate dielectric |
JP2008532282A (ja) | 2005-02-25 | 2008-08-14 | フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド | 窒化ゲート誘電体を形成する方法 |
JP2007318018A (ja) | 2006-05-29 | 2007-12-06 | Toshiba Corp | 強誘電体メモリセル及び強誘電体メモリセルの製造方法 |
WO2011101931A1 (ja) | 2010-02-17 | 2011-08-25 | パナソニック株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
US20120299113A1 (en) | 2010-02-17 | 2012-11-29 | Panasonic Corporation | Semiconductor device and method for fabricating the same |
US20140070289A1 (en) | 2012-09-10 | 2014-03-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ferroelectric memory and manufacturing method thereof |
JP2014053568A (ja) | 2012-09-10 | 2014-03-20 | Toshiba Corp | 強誘電体メモリ及びその製造方法 |
US20150340372A1 (en) | 2014-05-20 | 2015-11-26 | Micron Technology, Inc. | Polar, chiral, and non-centro-symmetric ferroelectric materials, memory cells including such materials, and related devices and methods |
JP2017518639A (ja) | 2014-05-20 | 2017-07-06 | マイクロン テクノロジー, インク. | 有極性、カイラル、非中心対称性強誘電体材料、その材料を含むメモリセルおよび関連するデバイスと方法。 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20210020433A1 (en) | 2021-01-21 |
JP2021520628A (ja) | 2021-08-19 |
KR20200128449A (ko) | 2020-11-12 |
WO2019195025A1 (en) | 2019-10-10 |
CN111937118A (zh) | 2020-11-13 |
US11923189B2 (en) | 2024-03-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7194171B2 (ja) | プラズマ処理および/または熱処理を使用して、酸化ハフニウムに基づく強誘電体材料の性能を向上させるための方法 | |
JP7241705B2 (ja) | 半導体製造における金属ドープ炭素系ハードマスクの除去 | |
TWI637426B (zh) | 單一平台多循環之間隔物沉積與蝕刻 | |
JP7354138B2 (ja) | 酸化ハフニウム系強誘電材料のためのキャップ層 | |
TW201826386A (zh) | 用於高深寬比結構之移除方法 | |
US9627608B2 (en) | Dielectric repair for emerging memory devices | |
TWI815891B (zh) | 薄膜及沉積薄膜的方法 | |
US20230035732A1 (en) | Efficient cleaning and etching of high aspect ratio structures | |
KR101713336B1 (ko) | 라이너의 제거 처리 방법 | |
JP7307745B2 (ja) | 窒化ハフニウム層による酸化ハフニウムの強誘電特性の変更 | |
JP7471492B2 (ja) | 炭化タングステン膜の接着性及び欠陥を改善する技法 | |
TW201907480A (zh) | 形成鈦矽化物區域之方法 | |
TW201820386A (zh) | 鍺與矽化鍺奈米線裝置之形成方法 | |
KR102658746B1 (ko) | 플라즈마 및/또는 열 처리를 사용하여 산화하프늄 기반 강유전체 재료의 성능을 개선하기 위한 방법들 | |
US20190249295A1 (en) | Ammonia pre-treatment to promote amorphous silicon adhesion to aluminum nitride | |
US20200098562A1 (en) | Dual frequency silane-based silicon dioxide deposition to minimize film instability |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220316 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230316 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230328 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230627 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230905 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230920 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7354138 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |