TW200900529A - Atomic layer deposition methods, methods of forming dielectric materials, methods of forming capacitors, and methods of forming dram unit cells - Google Patents

Description

200900529 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於原子層沈積方半^、人& 法、形成介電材料之方法、 $成電谷器之方法及形成動 位單元之方法。 心&機存取記憶體（dRam)單 【先前技術】 :電材料在積體電路製造中具有許多應用。舉例而、 電材料可用於電容器裝置巾 ° 衣罝中U使—對電容器電極 離。作為另一實例，介電材料 刀 .φ ^ 何科了用作電晶體裝置中之穿隧 介電質以使導電電晶體閑極自通道區分離。 例，介電材料可用於將相鄰電路元件彼此電分離:、 =製出h適用作積體電路應用中之介電材料的組 2。顯示特定期望用作電容器介電質及電晶 的一些組合物為含金屬之氧化物，諸如氧化鈴、氧化Γ 氧化鈕、氧化鈦及氧化鈮。 孔匕锆、 在形成含金屬之氧化物中遭遇至 該等氧化物在高溫下在活潑氧化劑(諸如非 屬否則其通常含有雜質。然而，活潑氧化劑可能在形1::全 屬之乳化物期間有問題地進攻基板結構，且高溫 門 題地誘發用於形成含金屬之氧化物的前有問 此，需要研製用於形成含全屬氧 且乙刀解。因 取3金屬之虱化物的新穎程序。 許多沈積方法可用以形成介電材料，包括 相沈積（CVD)、原子層沈積（AL 予乳 咕 物理乳相沈積iPVn、 等。本文所述之一些實施例雖然 於任一特定澱積方法 130513.doc 200900529 (除非在隨後申請專利範圍中明確說明之程度上），但對 ALD技術尤其適用。 ALD技術通常包含在基板上形成連續原子層。該等層可 I 3 (例如）猫日日、多晶及/或非晶形材料。亦可稱為原 子層蟲晶、原子層加工等。 概括s之，ALD包括將初始基板曝露於第__化學物| & 實現該等物質化學吸附於基板上。理論上，化學吸附在整 個曝露初始基板上形成均—之—個原子或分子厚之單層。 換言之，飽和單層。f際上’如下文進一步㈣，化學吸 附可能並不在基板之所有部分上發生。然而，該不完美之 單層在本文之上下文中仍為單層。在許多應用中，可能僅 實貝上飽和單層為合適。實質上飽和單層為仍將產生展示 對該層所希望之品質及/或性質的沈積層者。 將第一物質自基板上沖洗掉且提供第二化學物質以化學 吸附於第一物質之第一單層上或與第一物質之第一單層反 應。隨後沖洗任何未反應之第二物質，且重複將第二物質 單層曝露於第一物質之步驟。在某些狀況下，兩個單層可 為同物質。第三物質或更多物質亦可成功地如對第一及 第二物質所述般化學吸附及沖洗。應注意第一、第二及第 一物邊中之一或多者可與惰性氣體混合以加速反應腔室内 之壓力飽和。 沖洗可包含多種技術’包括（但不限於）使基板及/或單層 與載氣接觸及/或將壓力降至沈積壓力以下以減少接觸基 板及/或化學吸附物質之物質的濃度。載氣之實例包括 130513.doc 200900529 ^ Ne Kr、Xe等。沖洗代之可包括使基板及/ 或單層’、允許化學吸附副產物解吸且降低在引人另一物質 之前的物質之濃度的任何物質接觸。 、 D通㊉係描述為自身限制過程，此係因為在第-物質 °形成化于鍵之基板上存在有限數量之位點。第二物質僅 可此與第—物f鍵結且因此亦可為自身限制。—旦基板上 斤有有限數里之位點與第一物質鍵結，則第一物質通常將 不與已與基板鍵結之其他第一物質鍵結。然而，ALD中過 條件可改.欠以促進該鍵結且致使非自身限制。因 此，ALD亦可涵蓋一種藉由堆疊物質每次形成並非一個單 層之物質。 化學氣相沈積（CVD)之一般技術包括多種更特殊方法， 包括（但不限於）電漿增強之CVD及其他方法。CVD通常係 用以在基板上非選擇性地形成完整之沈積材料。Cvd之一 特徵為沈積腔室中同時存在經反應形成沈積材料之多種物 質。 在大部分CVD條件下’沈積主要獨立於具有底層基板之 表面性質的組合物發生。相比之下，ALD中化學吸附速率 ~Γ犯受組合物、晶體結構及基板或化學吸附物質之其他性 貝影響。其他過程條件（例如’壓力及溫度）亦可影響化學 吸附速率。 【發明内容】 一些實施例包括用於含金屬之氧化物之原子層沈積 (ALD)的方法。含金屬之氧化物可為铪、錯、說、组或欽 1305l3.doc 200900529 之氧化物。 用於形成該等氧化物之習知方法可使用在225。〇以上之 基板溫度下進行熱分解之前驅體。舉例而言，用於氧化铪 及氧化鍅之ALD的習知前驅體分別為肆（二甲基胺基）铪 (TDMAH)及肆（乙基曱基胺基）锆（TEMaz)。該等前驅體在 ALD過程期間熱降解可引起化學氣相沈積（cvd)組份存在 於ALD過程中，其可能導致不良階梯覆蓋㈨邛c〇verage)。

在含金屬之氧化物之ALD期間，一些實施例利用具有高 熱穩定性之含金屬之前驅體以及不如臭氧活潑之氧化劑。 可形成具有高純度及優良階梯覆蓋之氧化物。 兩種或兩種以上前驅體可流入反應腔 在一些實施例中 ---一……/八呢肛 室中以在至少一部分基板上形成含金屬之氧化物。前驅體 之-者為有機金屬材料，且另一者為氧化劑，前驅體 :在相對於彼此不同及實質上不重疊之時間下位於反應腔 室内。特定而言，一種前驅體之實質上全部可在將另—種 :驅體引入反應腔室中之前自反應腔室内移除。術語"實 質上全部”係用以指示反應腔室内前驅體之量減少至與隨 後之前駆體（或反應氣體）的氣相反應不使在基板上沈積之 材料：質降級的程度。在一些實施例中，此可能指示所有 第月驅體在引入第二前驅體之前自反應腔室移除。在一 些實施例t ’此可能指示至少所有可量測之量的第—前驅 體在將第二前驅體引人腔室之前自反應腔室移除。 【實施方式】 圖1-3說明第一過程， 實例實施例係參考圖1-9來描述 130513.doc 200900529 過程中 51 5_9^第二過程’且圖4說明可用於第一及第 之任一者的反應腔室。 參考圖^ ’說明半導體構造1〇之一部分。該構造包含基 底…基底可(例如)包含單晶石夕、基本上由其組成或由其 組成，且可為單晶石夕晶圓之一部分。基底可稱為半導體美 j。術語"半導體之基板”、”半導體構造，，及"半導體基：” :“包含半導體材料之任何構造，包括(但不限於)主體半 導體材料諸如，半導體晶圓(單獨或在包含其他材料之 組件中）及半導體材料層（單獨或在包含其他材料之組件 中）。術語，.基板"係指任何支撐結構，包括（但不限於）上述 半導體之基板。 雖然顯不基底12均質，但在—些實施例中，基底可包含 多個層。舉例而言，基底12可對應於含有一或多個與積體 電路製造相關之層的半導體基板。該等層可對應於金屬互 連層、障壁層、絕緣層等中之一或多者。 導電材料14在基底12之上。導電材料可包含含金屬之氧 化物將在之上形成之任何材料且可（例如）包含各種金屬（例 如’鎢、鈦、銅等）、含金屬之組合物(例如，金屬氮化 物、金屬梦化物等）及導電推雜半導體材料（例如，導電播 雜石夕、導電換雜錯等）中之—或多者、基本上由其組成或 由其組成。在-些實施例中，導電材料14可省略且含金屬 之氧化物直接與基底12相抵而形成。在一些實施例中，含 金屬之氧化物可在絕緣材料上形成。 導電卿4包含曝露表面15。在—些實施例中，可認為 1305I3.doc 200900529 6亥曝路表面為半導體基板之曝露表面β如參考圖2及3所討 論，表面15可經ALD過程處理以在該表面之上形成含金屬 之氧化物。特定言之’圖2顯示其中表面經第一反應物處 理以在該表面上形成一層的ALD過程之第一階段，且圖3 顯示其中該層轉化為氧化物的ALD過程之第二階段。 參考圖2，將表面15曝露於含金屬之反應物16以在該表 面之上形成含金屬層18。層18係由反應物16與曝露表面Μ 反應而產生。 ί

在些實施例中，反應物1 6包含對至少275。(：之溫度穩 定的有機金屬組合物。因此，在曝露於反應物16期間，表 面15可在至）275C之溫度下，且反應物16仍然實質上未 熱：解。因此反應物可在相對較高之溫度下利用以實現該 等2温之優點（顯著地，層18之純度相對於在較低溫度下 獲得之純度係提高的)而不存在具有干擾沈積過程之熱分 解產物的問題。與熱分解產物有關之_可包括可能干擾 ALD過程之CVD型反應。 在較高溫度下技：& + k面、.，屯度可歸因於與在較低溫度下 =成之’、、屯度相比’鍵裂更有效及，或反應副產物(例如，含 碳副產物）移除更有效。 Μ刀解'係指其中熱分解之量低於將干擾 LD過程以產生超過期穿—4 & . u 、功望谷許度之雜質量的臨限值之過 :二二實施例中，層18中不存在靡之雜質，且在 = 在曝露於超一溫度期間不存在反 應物16之可偵測熱分解。 130513.doc 10 200900529 有機金屬反應物16可包含希望轉化為含金屬之氧化物的 任一金屬，且在一些實施例中，可包含姶（Hf)、鍅（△)、 鈮（Nb)、鈕（Ta)或鈦（Ti)。有機金屬反應物之有機組份可 包含多個烴基。術語”烴基”意謂至少包含碳及氫之基團。 烴基視情況可包含一或多個取代基及/或雜原子。實例取 代基包括鹵基、烷氧基、硝基、羥基、羧基、環氧基、丙 烯酸基（acrylic)等。實例雜原子包括齒素、硫、氮及氧。 烴基可包括環基或可為環基。在一些實施例中，烴基中之 至少一者包含與反應物16之金屬配位的戊二烯基。 基可為環戊二烯基 戊二烯基。 且在一些貫施例中，其可包含甲基環

含铪及四個烴基之實例反應物係如以下式1所示 在一些 * - · 之烴基。 R3 Hf-R1 R4

不之化合物可對應於（例如）式II。 130513.doc 200900529

式II

在式II中，四個烴基與铪配位。四個烴基中之兩者包括 環戊二烯基，四個烴基中之一者為曱基，且四個烴基中之 者為甲氧基。顯示姶與環戊二烯基之配位延伸至共軛雙 鍵之電子密度而非特定原子。 包含锆之反應物16之一實例係如以下式m所示。

式III r2

I r3 Zr- r4 在式III中，R!、R_2、R3及R4為含碳基團，且在一些實施 例中，各自可含有1-10個碳原子。 如上文式III所述之化合物可對應於（例如）式IV。

式IV

130513.doc -12- 200900529 在式iv中，四個炉其伽μ 環戊-烯灵广配位。四個烴基中之兩者包括 衣戊一缚基，四個烴基中之一 -者為甲氧基。顯示給食環戊’且四個烴基中之 鍵之電切度㈣衫料 之配位延伸至共輥雙 接者參考圖3 ’將含金屬層叫圖2)曝露於至少一種氧化 诏20以將層丨8轉化為 ..3金屬虱化物層22。氧化劑20可為比 之氧化劑。若氧化劑具有比臭氧更低之還原電 比臭氧溫和。在—些實施财，該至少-種氧化 劑將由一或多種選自由 ^ 下各物組成之群的組合物組成： 7、〇2、氧化亞氮、氧化氮、亞硫酸鹽、硫酸鹽、醇類及 酮類。 利用溫和減劑可減少氧化劑對可曝露於氧化劑之構造 之各表面的不虽進攻。舉例而言，層Μ(圖3)最初可極 薄’使得在層18氧化期間經由層18曝露材叫之一部分。 與較強氧化劑（如臭氧）相比’弱氧化劑2G不利地影響層14 之可能性較低。 將層18轉化為氧化物22的層18之氧化反應可在與形成層 18大致相同之溫度下（換言之，在形成層之溫度之約 25°C内）進行或可在與用於形成層18之溫度遠不同之溫度 下進行。在-些實施例中’層18之氧化反應可在比形成層 18之溫度高至少約25t的溫度下進行。舉例而纟，當表面 15在約275 C之溫度τ日寺可形成層18，且當該^維持在至 少約300 C、至少約350°C或甚至至少約4〇〇。〇之溫度下時可 進行層18之氧化反應。 130513.doc 200900529 毕利行氧化反應可減小含金屬氧化物層η内的污 芦之=Γ氧化反應之高溫可增強碳自含金屬氧化物 曰_矛、。兩、溫氧化反應可在不損害導電材料14之产、、兄下 經由利用相對較弱之氧化劑來達成。 若層18之氧化反應在比初始形成層18高的溫度下進行， 則，層形成及層氧化之間可存在加熱步驟。特定而言，可 在弟-溫度下形成含金屬層，將其加熱至高於第―产之 ::溫度，且接著當其維持在第二溫度下時將其轉：： 化物。 認為層22之形成可能係經由ALD過程發生，其中第一層 18係以第-前驅體16形成，且隨後該第_層轉：為氧㈣ 22。此可形成約—個單層厚之氧化物22。在隨後的加工 中，氧化物22之上表面可曝露於第一前驅體以在該上表面 之上形成含金屬層，且接著該含金屬層經氧化以在氧^物 22之上形成氧化物之另一層。可重複此過程以在材料μ之 上形成所需厚度之氧化物。 ALD加工可在反應腔室中進行，諸如參考圖*中之 30所述。 、直 裝置30包括其中具有反應腔室34之容器32。基板固持器 36係提供於反應腔室34内，且其支撐基板1〇。 入口 40經由容器32之側壁延伸且進人反應腔室34，且出 口 42經由容器32之側壁延伸且自反應腔室34延伸出。操作 :，將反應物(亦即’前驅體)引入入口 4〇中且流入反應腔 至34中，且經由出口 42將材料自腔室34沖洗或另外排出。 130513.doc •14· 200900529 可牙過入口及出口提供閥（未圖示）以控制材料流入及流 出腔室。此外’可在出口 42之下游處提供泵（未圖示）以協 助自反應腔室排出材料。 裝置3 0經架構以使一對前驅體流入反應腔室3 4中。特定 言之’顯不分別包含第一及第二反應材料之一對來源5〇及 52位於入口 40之上游。來源與閥54保持流體連通以便使材 料可自來源流出’流經閥5 4且接著流入入口 4 閥5 4可經 架構以便每次僅一種前驅體可自來源5〇及52流入腔室34 中。換言之’閥54可經架構以便自來源50流入反應腔室34 中之前驅體流相對於來自來源5 2之前驅體流係唯一的，且 反之亦然。因此’來自來源50之前驅體流將處在與來自來 源5 2之月ij驅體流不同之時間下。此外’若反應腔室3 4係在 前驅體自來源50流入腔室之時間與前驅體自來源52流入腔 室之時間之間經沖洗’則來自來源5 〇及5 2之前驅體不會在 腔室34内混合。在該等應用中’自來源50及52流入腔室34 中之前驅體流將在相對於彼此不同及實質上不重疊之時間 下’且通常將在相對於彼此不同及絕對不重疊之時間下。 裝置30因此可用於ALD過程。 圖解顯示裝置30，且在其他實施例中’其他架構可用於 ALD過程以實現兩種或兩種以上前驅體不重疊流入反應腔 室中。又，除了來自來源50及52之前驅體以外的其他材料 亦可流入反應腔室中。舉例而言，惰性氣體可與前驅體— 起流入反應腔室中以協助前驅體流入反應腔室中，或惰性 氣體可在前驅體流入後流入反應腔室中以協助沖洗來自反 130513.doc 15 200900529 應腔室之前驅體。 上文 > 考圖1_4所述之加工可用於形成用於多種積體電 路兀件之金屬氧化物介電質。舉例而$，金屬氧化物介電 質可用作電30體之穿隧氧化物、用作電容器介電質及/或 用作相鄰電路元件之間的電絕緣。 圖5 9明其中金屬氧化物形成為⑽aM單位單元之電容 器介電質的一實施例。 參考圖5 ’說明—種半導體構造6G。該構造包含半導體 基底62,該半導體基底62可包含單晶石夕、基本上由其組成 或由其組成。 電晶體64係由基底支撐。電晶體包含延伸至基底作為導 電摻雜擴散區之-對源極/汲極區66，且在基底Μ上及源 極/沒極區之間包含閉極堆疊68。間極堆疊包含穿隨介電 質7〇、導電閘極材料72及電絕緣覆蓋層74。 穿隨，I電貝70可包含任何合適之組合物或組合物之組 。且可(例如)包含二氧化矽及/或一或多種金屬氧化物、 基本上由其組成或由其組成。^穿随介電質包含金屬氧化 物則其可利用圖1 -4之加工來形成。 ‘電問極材料72可包含任何合適之組合物或組合物之組 中)包含各種金屬、含金屬之化合物及導電摻雜 導體材枓中之—或多I、基本上由其組成或由其组成。 _電絕緣覆蓋層74可包含任何合適之組合物或組合物之組 口且可（例如）包含二氧化石夕、氮化砍及氣氧化石夕中之— 或多者、基本上由其組成或由其組成。 130513.doc 200900529 一對電絕緣側壁隔片76係沿著閘極堆疊68之側壁。側壁 隔片可包含任何合適之組合物或組合物之組合，且可（例 如）包含二氧化矽、氮化矽及氫氧化矽尹之一或多者、美 本上由其組成或由其組成。 间極堆疊68可為延伸 • — 叫J义子芦戰 面平面延伸出的字線之一部分。 、 絕緣區78在基底62内鄰接源極/汲極區66中之—者延 伸。絕緣區將電晶體64與鄰接電晶體之其他電路(未圖示 電絕緣。絕緣區可包含任何合適之電絕緣組合物或電 組合物之組合。扃 '、 在些實施例中，絕緣區可包含氧化矽、 虱矽、氮氧化矽及各種金屬氧化物中之一或多者、美 上由其組成或由其組成。若絕緣區包含金屬氧化物 可利用上文參考圖1 所述之加工來形成。 、’、 參考圖6，電容器儲存節點8〇在源極/汲極區中之— 上形成’且與該源極/汲極區電耦接。顯示電容器 點形成為具有在其中延伸之開口以的容子印 具有内表㈣且在開口周圍具有外表面81。器在開口内 '、’邑緣材料82在基底62之上延伸。電容器儲々 絕緣材料82中之—開口内。 即點80在 谷為狀電谷器儲存節點可利用習知加工 括使介電材料82成形為第—厚度，該第一厚度^其可包 即⑽之最上部分之高度，在絕緣材料中之達儲存 儲存節點之材料，在絕緣材料之上餘刻儲存：：内沈積 料’且將絕緣材料 4 δ〇之材 ㈣之问度減少至所示高度。 丨此罝之圖 130513.doc 200900529 案化可利用光阻遮罩（未圖示）來進行。 電容器儲存節請可包含任何合適之組合物或組合物之 組合且可(例如)包含各種金屬、含金屬之化合物及導電摻 雜半導體材料中之任一者、基本上由其組成或由其組成。 .、頁儲存或點為均質的，但在其他實施例中可包含多個離 散層。儲存節點可經由金屬矽化物介面(未圖示)盥導電摻 雜源極"及極區接觸。在一些實施例中，纟面以及83將包 含金屬氮化物(諸如，氮化鈦)、基本上由其組成或由其組 成。在該等實施例中，儲存節點80可由金屬氮化物組成或 可在-或多個其他導電材料之上包含金屬氮化物層。 絕緣材料82可包含任何合適之組合物或組合物之組合且 可（例如）包含二氧化石夕及各種摻雜石夕酸鹽玻璃（諸如，鄉磷 矽酸鹽玻璃（BPSG))中之一或多者。 乡考圖7 ’利用上文所討論之加工，沿表面μ及μ形成 上文參考圖2所述類型之含金屬層18。言亥含金屬層可包含 铪、錯、鈮、鈕或鈦。 參考圖8 ’利用上文參考圖3所討論之類型的加工，將層 18(圖7)轉化為金屬氧化物22。金屬氧化物可包含氧化給、 氧化鍅、氧化銳、氧化组或氧化鈦、基本上由其組成或由 其組成。 圖7及8之加工可重複多次以形成具有所需厚度及組成之 電容器介電材料。重複操作彼此之間所使用之金屬可變化 以使電容器介電質包含金屬氧化物之混合物。該混合物可 包含氧化铪、氧化錯、氧化铌、氧化叙及氧化鈦之各種組 130513.doc •18- 200900529 口、基本上由其組成及由其組成。或者，重複操作彼此之 間可使用相同金屬，以使介電質全部由氧化給、氧化錯、 氧化鈮、氧化鈕或氧化鈦組成。 八參考圖9’在介電質22之上形成電容板84。電容板可包 :4何5適之導電性組合物或組合物之組合且可（例如）包 含各種金屬、含金屬之化合物及導電摻雜半導體材料中之 一或多者、基本上由其組成或由其組成。 電容板84、儲存節點80及介電質22一起形成電容器％。 該電容器處於與源極/汲極區66中之一者的歐姆連接中。 源極/汲極區中之另一者可與位元線88電耦接。該福接可 在儲存節點80製造之前或之後發生。 電晶體64及電容器86—起形成£>11八]^單位單元。該單位 單元可為包含複數個彼此同時製造之實質上相同之單位單 元的DRAM陣列之一部分。 dram陣列可併入電子系統中，諸如時鐘、電視、蜂巢 式電話、個人電腦、汽車、工業控制系統、飛機等。 實例 實例1，使用式II((MeCP)2Hf(〇Me)(Me))形成氧化給之方法 1) 將（MeCp)2Hf(OMe)(Me)加熱至8〇。〇，且使用每分鐘乃 標準立方公分（sccm)之氦載氣使化合物上方之蒸氣流入反 應腔室中；腔室内之基板具有加熱至約275。〇之表面； 2) 使用200 seem N2沖洗，將腔室向下抽吸15秒； 3) A沖洗增加至1200 seem，歷時15秒，此可增加腔室 中之壓力且因此提高溫度； 130513.doc -19- 200900529 4) 提供單獨或在載氣中之氧化劑（例如，&或水），且使 氣體以1公升/分鐘流入腔室中，歷時2 〇秒； 5) 在1200 seem下進行N2清除，歷時25秒； 6) 使腔室在無沖洗氣體之情況下經受抽吸，此減小腔 至中之壓力且因此快速降低溫度，進行抽吸歷時1 3秒；及 7) 使用200 sccm &沖洗，將腔室向下抽吸2秒。 認為步驟1-7可為ALD過程之重複操作，且該重複操作 可重複多次以使氧化铪成形為所需厚度。 實例2，使用式IV((MeCp)2Zr(〇Me)(Me))形成氧化錯之 方法 1) 將（MeCP)2Zr(OMe)(Me)加熱至 90°C，且使用 25 sccm 氦載氣使化合物上方之蒸氣流入反應腔室中；腔室内之基 板具有加熱至約275。(：之表面； 2) 使用200 seem N2沖洗，將腔室向下抽吸1 5秒； 3) A沖洗增加至1200 seem，歷時15秒，此可增加腔室 中之壓力且因此提高溫度； 4) 提供單獨或在載氣中之氧化劑（舉例，％或水），且使 氣體以1公升/分鐘流入腔室中，歷時2 〇秒； 5) 在1200 seem下進行N2沖洗，歷時25秒； 6) 使腔室在無沖洗氣體之情況下經受抽吸，此減小腔 室中之壓力且因此快速降低溫度’進行抽吸歷時13秒；及 7) 使用200 seem N2沖洗，將腔室向下抽吸2秒。 步驟1 -7可重複多次以使氧化錯成形為所需厚度。 【圖式簡單說明】 130513.doc • 20- 200900529 圖1 -3為在一實施例之加工階段中一部分半導體構造之 圖解橫截面圖。 圖4為在一些實施例中可利用之反應腔室的圖解橫截面 圖。

{ 圖5-9為在- -實施例之加工階段中一部分半導體構造之 解橫戴面圖 〇 【主要元件符號說明】 10 半導體構造/構造/基板 12 基底 14 導電材料/材料/層 15 曝露表面/表面 16 含金屬之反應物/反應物/有機金屬反應物/第 一如驅體 18 含金屬層/層 20 氧化劑/弱氧化劑 22 3金屬氧化物層/氧化物/金屬氧化物/介電質 30 裝置 32 容器 34 反應腔室/腔室 36 基板固持器 40 入口 42 出〇 50 來源 52 來源 130513.doc -21 . 200900529 54 閥 60 半導體構造 62 半導體基底/基底 64 電晶體 66 源極/汲極區 68 閘極堆疊 70 穿隧介電質 72 導電間極材料 74 電絕緣覆蓋層 76 電絕緣側壁隔片 78 絕緣區 80 電容器儲存節點/儲存節點 81 外表面/表面 82 開口 /電絕緣材料/絕緣材料/介電材料 83 内表面/表面 84 電容板 86 電容器 88 位元線 130513.doc -22-

Claims (1)

1. 200900529 十、申請專利範圍： 1 · 一種原子層沈積方法，其包含： :-基板表面在該基板表面處於至少27rc之溫 曝疼於有機金屬組合物，使該有機金屬組合物與該基板 表面反應以在該表面之上形成含金屬層，當曝露於至少 275 c之溫度時該有機金屬組合 解；及 ；I貝上未經歷熱分 =含金屬層曝露於至少—種氧化劑以將該含金屬層 轉化為含金屬之氧化物，該至少一種氧化劑為比臭氧溫 和之氧化劑。 2.:請求項1之方法’其令該曝露於該有機金屬組合物係 ^基板表面處於第-溫度時發生，其巾料露於該氧 化劑係在該含金屬層處於第二溫度時發生，且其中該第 一溫度係在該第一溫度之約25t内。 3’ ：請求項1之方法’其中該曝露於該有機金屬組合物係 禾，凰度時發生，其令該曝露於該氧 ^係在該含金屬層處於第二溫度時發生，且其中該第 一溫度比該第一溫度高至少約25t。 •月求項1之方法’其進一步包含將該含金屬層之温度 曰至π於275 C ’且其中該曝露於該氧化劑係在該含金 屬層之溫度高於275°C時發生。 5.如請求項 4 $ ,、土 , 、方法，其中該高於275°C之溫度為至少約 30〇°C之溫度。 6 · 如清求項4 $古、土 , 方法’，、中該高於2751：之溫度為至少約 130513.doc 200900529 3 5 0 °C之溫度。 7, 如請求項4之方法，其中該高™之溫度為至少約 400 C之溫度。 主夕約 化 1亞氮、 氧化氮、 9. 如 請求項 1之方法 個 與該金 屬配位之 10. 如 請求項 1之方法 個 與該金 屬配位之: 11. 如 請求項 1之方法 個 與該金 屬配位之 12. 如 請求項 1之方法 該 金屬酉己 位之烴基 碳原子。 13. 如 請求I員 12之方法 二 稀基’ 該四個煙 之 一者為 曱氧基。 14. 如 請求項 1之方法》 15. 如 請求項 1之方法， 16. 如 請求項 1之方法， 17. 如 請求項 1之方法， 18. 如 請求I員 1之方法， 19. -— 種开^成介電材料 130513.doc 8. : μ求項1之方法’其中該至少-種氧化劑係由—或， 種選自由以下各物組成之群的組合物組成：水、〇: 化亞氮、急υ、π技驗邮. 2 氧 ，〜w α巴秸環戊 四個煙基中之一者為甲其 τI，且該四個烴基中 其中s亥含金屬層包含。 其中該含金屬層包含Zr。 其中該含金屬層包含Nb。 其中該含金屬層包含Ta。 其中該含金屬層包含Ti。 200900529 使用第-前驅體在一基板表面之上形成_第—一 第一前驅體包含含有Hf、Ζγ、Ν θ，該 s物’·該基板表面在咳第—展+ — I面在°亥弟々之該形成期間處於至少 275 C之溫度下； 王夕 將該第一層加熱至高於 第二溫度;及 層也成期間所用溫度的 當該第一層處於該第二溫度時，使用第二^ 第-層轉化為氧化物。 Μ驅體將該 20 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 如請求項19之方法 如凊求項19之方法 如凊求項19之方法 如请求項19之方法 如請求項19之方法 如請求項19之方法 如請求項19之方法，其中該第二溫度為至少約3〇〇〇c。 其中該第一前驅體包含Hf。 其中該第一前驅體包含Zr。 其中該第一前驅體包含^^。 其中該第一前驅體包含Ta。 其中該第一前驅體包含Ti。 κ 其中該第二前驅體為比自 氧化劑。 六氧溫和之 如凊求項26之方法’其中該比臭氧溫 …下各物組成之群的組合物：水、二劑包㈣ 氧化氮、亞硫酸_ 孔化亞氮、 \酸鹽、醇類及綱類。 如請求項19之方法，w丄 Rz ^中該第一前驅體具有下式. R3—Hf-Ri 其中Rl、R2、R3及I為含碳基團 130513.doc 200900529 29.如請求 工員19之 方法，其中該第一前驅體具有下式

   30.如請求項19之方法，其中該第一前驅體具有下式 宜中R r> 八 丨、R2、汉3及R4為含碳基團。 31·々。月求項19之方法，其中該第一前驅體具有下式

   32. —種形成介電材料之方法，其包含： 將一基板置放於一反應腔室内； 使含金屬之第一前驅體流入該腔室中且在該基板之上 形成包含來自該含金屬之第一前驅體之金屬的一層； 使第二前驅體流入該腔室中，該第一及第二前驅體在 實質上不重疊之時間下位於該腔室内’該第二前驅體為 比臭氧更弱之氧化劑；及 130513.doc 200900529 使用該第二前驅體將該層轉化為， 化物係在該層處於至少27rc之溫度轉化成該氧 33·如請求項32之方法，其中該基板在該層:成期間處 -溫度下，其中該層在該轉化為該氧化物期間處於第： 溫度下，且其中該第-溫度在該第二溫度之約抑内。 34.如=求項32之方法，其中該基板在該層形成期間處於第 一溫度下，其中該層在該轉化為該氧化物期間處於第一 f 溫度下，且其中該第二溫度比該第一溫度高至少約 25。。。 、'” 3 5.如請求項32之方法’其中該含金屬之第一前驅體包含 Hf、Zr、Nb、Ta 或 Ti。 36·如請求項32之方法，其中該含金屬之第一前驅體具有下 式： R3 ~~~-Hf--R1 其中R1、R2、R3及R4為含碳基團。 37·如請求項μ之方法，其中該含金屬之第一前驅體具有 式： "

   38.如請求項32之方法，其中該含金屬之第一前驅體具有下 130513.doc 200900529 式： R3Sjr 其中R,、 Ri R·2、R_3及R_4為含礙基團。 3 9.如讀 式： 項32之方法’其中該含金屬之第一前驅體具有下

   在半導體基板上形成一向上開口之容器，該容器具 有一導電性内表面； 使該内表面曝露於包含有機金屬組合物之前驅體，該 曝露於該前驅體传在兮 係在D亥内表面處於至少275°C之溫度時發 生’使該前驅體與該内表 汉應以在該表面上形成一含 金屬層； 將該含金屬層曝露於至 韓化種虱化劑以將該含金屬層 轉化為3金屬之氧化物 和之氧化劑； 種減料比臭氧溫 該曝露於該前驅體及該曝露於 室中發生，該# 剑均在一反應腔 我刖驅體及該氧化劑在 、貝上不重疊之時間 1305i3.doc 200900529 下位於該腔室中；及 在該含金屬之氧化物之上形成__ 41. 如請求項4〇之大、土 ^ _ 电谷板 . 中该曝露於該前驅體係在該内表 :處於第—溫度時發生’其中該曝露於該氧化劑係在該 3金屬層處於第二溫度時發生 第一溫度之約抑内。 〃中以-溫度在該 42. 如睛求項4〇之方法，豆由兮n里雨 面處於第、w 〃中“曝路於該前驅體係在該内表 -溫度時發生，其中該曝露於該氧化劑係在該 3孟屬層處於第二溫度時發生， 第—溫度高至少約25t。 第一，皿度比邊 種:^4()之方法’其中該至少—種氧化劑係由一或多 = 下各物組成之群的組合物組成：水、〇2、氧 化亞氮、軋化氮、亞硫酸 ^ t ^上 敬酉夂鹽、醇類及酮類。 44. 如蚋求項4〇之方法，1中 ，、肀D亥有機金屬組合物包含至少一 個與該金屬配位之環戊二烯基。 45. 如請求項4〇之方法，其中 m 、〒“金屬層包含Hf、Zr、Nb、 46. -種形fDRAM單位單元之方法，t包入. 应在:半導體基板上形成一電晶體，該電3晶體包含一對 '、電晶體閘極緊鄰之源極/漏極區； 形成具有與該等源極/汲極區中 一儲存節點的之—者處於歐姆連接之 电今5亥形成該電容器包含： 在該半導體基板上將兮啟为— 將錢存即點形成為一向上開口 之谷盗，該容器具有一導電性内表面； 130513.doc 200900529 使該内表面曝露於包含有機金屬組合物之前驅體， 該曝露於該前驅體係在該内表面處於至少2 ^之溫度 ，發生使该前驅體與該内表面反應以在該表面上开/ 成一含金屬層； y 將該含金屬層曝露於至少一種氧化劑以將該含金屬 層轉化為含金屬之氧化物，該至少一種氧化劑為比臭 氧溫和之氧化劑； 該曝露於該前驅體及該曝露於該氧化劑均在一反應 腔室中發生，該前驅體及該氧化劑在實質上不重疊之 時間下位於該腔室中；及 在該含金屬之氧化物上形成一導電性電容板。 47.如請求項46之方法，其中該曝露於該前驅體係在該内表 :處於第-溫度時發生，其中該曝露於該氧化劑係在該 :金屬層處於第二溫度時發生，且其中該第二溫度在該 第一溫度之約25。(：内。 月长項46之方法’其中該曝露於該前驅體係在該内表 :處於第-溫度時發生，其中該曝露於該氧化劑係在該 各金屬層處於第二溫度時發生， 丁知王五再t该第二溫度比該 弟一溫度高至少約25。〇。 49.如請求項46之方法，i ^ ώ 〃、中5亥至少一種氧化劑係由一或多 種、自由以下各物組成之雜 風之鮮的組合物組成：水、〇2、氧 化亞虱、氧化氮、亞硫醆鹽、 , 石爪酉文鹽、醇類及酮類。 5〇.如凊求項46之方法，J：中兮士 人 。亥有械金屬組合物包含至少一 個舁該金屬配位之環戊二婦美。 130513.doc 200900529 5 1.如請求項46之方法，其中該前驅體包含選自由Hf、Zr、 Nb、Ta及Ti組成之群的金屬，且其中藉由使該前驅體與 該内表面反應將該金屬併入該含金屬層中。 f 130513.doc