TW201106513A - Low temperature GST process - Google Patents

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TW201106513A TW099116359A TW99116359A TW201106513A TW 201106513 A TW201106513 A TW 201106513A TW 099116359 A TW099116359 A TW 099116359A TW 99116359 A TW99116359 A TW 99116359A TW 201106513 A TW201106513 A TW 201106513A
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Jun-Fei Zheng
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Advanced Tech Materials
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Description

201106513 六、發明說明: - 在此依據35 USC 119之規定主張以鄭君飛(Jun_Fei 、< Zheng)之名’於2010年3月26日提出申請,名稱為「L〇w
Temperature GST Process」的美國臨時專利申請案第 61/317,819號;以鄭君飛之名,於2〇〇9年^月2〇日提 出申請’名稱為「Low Temperature GST Process」的美 國臨時專利申請案第61/263,089號;以鄭君飛之名,於
2009年7月6曰提出申請,名稱為「l〇w Temperature GST
Process」的美國臨時專利申請案第61/223,225號;以及 以鄭君飛之名,於2009年5月22日提出申請,名稱為 「Low Temperature GST Process」的美國臨時專利申請 案第61/180,518號之優先權權益。基於所有目的,該等 美國臨時專利申請案之揭露以全文引用方式併入本文 中〇 【發明所屬之技術領域】 本發明大體上係關於鍺銻碲化物材料之處理,且更特 疋而S,係關於在低溫度下鍺錄蹄化物材料之處理。 【先前技術】 諸如鍺(Ge)、銻(sb)及碲(Te)之材料經常作為相變記憶 體材料沉積至基板上,以用於半導體晶圓或其他半導體 “ 元件結構。這些材料以鍺銻碲(GST)膜形式之共形沉積 (conformal deposition),非常適合用於諸如導通孔(仏) 201106513 之類的具有高縱橫比表面形貌特徵的半導體元件結構。 此 >儿積通常使用 CVD ( chemical vapor deposition,化學 氣相沉積)或其他製程實施。 用於使用CVD應用鍺銻碲膜之Ge、Sb及Te材料的處 理與處置’通常發生於大約300°C以上之基板溫度。其 原因在於,一般而言,用於CVD製程之常見前驅物將利 用這些較向〉m度來提尚分子反應性。然而,要實現膜之 共形沉積,期望使用的是非晶或部分非晶鍺銻碲膜,因 此基板處理溫度較佳地低於鍺録碲結晶溫度,即大體上 低於大約300〇C。對於:⑴組份為化學計量 (%Ge+%Sb*1.5 = %Te)之鍺銻碲;(2)具有低水平雜質之鍺 銻碲;及(3)用於具有技術上理想之快速作業的元件之鍺 録蹄,尤其如此。 迄今為止,用於使用CVD技術於3〇〇〇C以下溫度執行 鍺銻碲沉積,以獲得非晶鍺銻碲或接近非晶鍺銻碲(部 分結晶)之此等類型的製程,尤其是用於實現高Te含量 者,尚屬未知。這是由於事實上,Te前驅物(當在CVD 製程中結合Te時)難以活化,且通常僅在高於3〇〇。〇之 溫度才具有適當的反應性。目前,迄今尚不可能使用傳 統CVD技術處理具有以下組份之非晶或部分非晶鍺銻 碲:其中Ge:Sb:Te為大約4:1:5或2:2:5,其中Te 分別高達50%或56%。此外,因為傳統CVD技術在300〇c 及以上之處理溫度在鍺銻碲沉積中利用前驅物,所以錯 録碲旗之沉積通常導致該膜發生結晶,因此其通常係非 201106513 共形的’特別是當Te之總含量高於約45%時。 【發明内容】 在一態樣中’本發明涉及一種沉積製程,其用以在一 加熱基板之表面上形成一相變材料膜,例如,用以生產 一記憶體元件晶圓。該沉積製程包含活化區之使用,前 驅物在沉積至該基板表面上之前,通過該活化區。透過 前驅物在熱之存在下通過時之充分交互作用,活化區導 致一或多個前驅物及/或一或多個共反應物之活化。活化 後之前驅物及/或共反應物作為包含GexsbyTezAm之相變 材料膜沉積至基板上’如以下更完整之說明,藉此形成 記憶體元件晶圓》 在又一態樣中,本發明涉及一種沉積製程,其用以在 一基板之表面上形成一相變材料膜,以生產一記憶體元 件晶圓。該沉積製程包含使用一第一加熱源,用以於一 處理家中形成一活化區。該基板亦可藉由自該第一加熱 源輻射熱而加熱,或藉由其他加熱方法而加熱,諸如使 用一第二加熱源直接接觸基板。該活化區之溫度足夠 问,並提供適當路徑,以便一或多個前驅物及/或共反應 物或其他氣體種類穿過其中,而與該等前驅物及/或共反 應物之一或多者交互作用及/或將其活化。該沉積製程亦 匕3藉由蒸氣沉積方法,而自該一或多個前驅物將相變 材料作為膜沉積至基板上。所沉積之相變材料膜包含 GexSbyTezAm,其中a係選自由n、C、In、Sn及Se所 201106513 組成之群組中的一或多個摻質種類。該等元素N及c之 來源可係任一 Ge、Sb、或Te之前驅物,例如,在這些 元素之有機金屬前驅物中,其中該前驅物包括含N及〆 或含C部分,其用於在沉積中引入氮及/或碳以便將其 併入所形成之膜;或者,氮及/或碳之來源可係附加前驅 物或添加之共反應物。氮及/或碳可以自由形式或以鍵結 (例如共價鍵結)形式引入沉積,以便將其併入所形成 之膜。舉例而言,可以如氮氣般的自由形式將氮成份引 入沉積,或可藉由添加含氮成份(諸如氨、尿素、或其 他3氮化合物)至沉積而引入氮。該處理室可為沉積室, 於其中執行沉#,或纟該處理室可為與該沉積室分離之 至在某些具體實施例中,活化加熱位置及活化加熱源 不含任何熱絲加熱元件(hot wire heating element)。 在本發明之GexSbyTezAm膜中,^、丫、^及m可具有 任何適當及相容值。在各種具體實施例中,χ約為〇1至 〇-6’y約為〇至〇.7,ζ約為〇 2至〇 9且爪約為〇至〇 2〇。 如上所述,摻質A可包含選自摻雜元素N、c、In、Sn 及Se之群組的—個以上相容掺雜元素,致使、包含多 個Am摻雜元素。舉例而言,在鍺銻碲膜中,摻雜元素可 係碳及氮,如上述化學式之各自Aml及A;成份,其中 胃t Am & Am 之每—者藉由m而獨立定義為其在 錯録碲合金組份中之含量,m值介於^至㈣之間。 本發明之一態樣係關於一種沉積製程,其於一基板之 表面上形成一共形相變材料膜,用以生產一記憶體元件 201106513 晶圓,其包括以下步驟: 將一基板提供至一沉積系統之一室; 提供具有一第一熱源之一活化區,其中該活化區及該 第一熱源位於該室内部或外側; 於該基板之上游,將一或多個前驅物引入該室; 視需要於該基板之上游引入一或多個共反應物; 藉由使該等前驅物與該第一熱源接觸,而活化該一或 多個前驅物; 使用一第二熱源加熱該基板; 藉由化學氣相沉積,自該一或多個前驅物將該相變材 料膜沉積在該基板上; 其中所沉積之相變材料膜包含GexSbyTezAm ; 其中A係選自由摻雜元素;^、(:、111、811及36所組成 之群組的摻質; 其中X約為0.1至0.6 ’ y約為〇至0 7,Z約為0.2至 0.9,m約為0至0.15;及 其中該摻質A可包含來自該群組之一個以上相容摻雜 元素’致使Am包含多個Am摻雜元素。 本發明之又一態樣係關於一種沉積製程,其用以在一 基板之表面上形成一共形相變材料膜,以生產一記憶體 元件晶圓,其包括以下步驟: 將一基板提供至一沉積系統之一室; 於該基板之上游’將一或多個前驅物引入該室; 視需要於該基板之上游引入—或多個共反應物; 201106513 將該基板加熱至約Π〇至25 0°C之溫度; 藉由化學氣相沉積,自該一或多個前驅物將該相變材 料膜沉積在該基板上; 其中所沉積之相變材料膜包含GexSbyTezAm ; 其中A係選自摻雜元素n、C、in、Sn及Se之群組的 摻質; ^ 其中X約為0.1至〇·6,y約為〇至〇 7,z約為〇 2至 0.9,m約為〇至0·2〇 ;及 其中該摻質Α可包含來自該群組之一個以上相容捧雜 兀素’致使Am包含多個Am摻雜元素。 本發明之另一態樣係關於一種包含一沉積室之沉積系 統,該沉積室具有多個入口用於將複數材料引入該沉積 室接觸定位於該沉積室之一沉積部分之基板’該沉積系 統包3 —熱源,其經佈置以加熱該基板至允許於其上沉 積一材料之溫度,該材料衍生自包括該等材料之前驅物 混合物,且這種沉積系統包含一加熱活化位置,其選自: ⑴該沉積室之一加熱活化部分、(ii)該多個入口之至少一 者、及(iii)一位於該多個入口至少一者之上游且與其連 通之加熱活化室;及一額外熱源,其經佈置以加熱該加 熱活化位置至該沉積室之沉積部分的溫度以上之溫度。 在又一態樣中,本發明係關於一種用於在一基板上沉 積材料之沉積製程’其包含以下步驟:將該基板加熱至 允許於其上自一前驅物混合物沉積材料之溫度;及使該 前驅混合物與該基板接觸以於其上沉積材料,其中在該 201106513 接觸之前,該前驅物混合物或其一或多個成份受到加 熱,以活化該前驅物混合物或其一或多個成份’其中在 該接觸步驟之前的加熱係在比當該基板被加熱時之基板 溫度更高的溫度下進行,且在這種接觸之前的加熱係於 該沉積室中一位於基板上游之部分中,或在該沉積室之 一或多個入口中,或於該沉積室之上游、在一單獨的專 用加熱室中進行。 本發明之另一態樣係關於一種蒸氣沉積系統,其包含 一沉積室,該沉積室含有多個噴頭用於將多個前驅物輸 送入該室’其中該多個喷頭經配置以使至少一但少於全 部之喷頭加入一預活化區,該預活化區經佈置以將前驅 物加熱至一活化溫度,以便將預活化之前驅物輸送入該 室中。 本發明之另一態樣係關於一種蒸氣沉積製程,其包含 經由多個喷頭將多個前驅物輸送至一沉積區域,其中該 多個喷頭經配置以便將至少一但小於全部之喷頭加入一 預活化區,該預活化區經佈置以將前驅物加熱至一活化 溫度,以便將預活化之前驅物輸送至該沉積區域。 在再-態樣中,本發明係關於一種蒸氣沉積系統, 包含其中具有—喷頭之一蒸氣沉積室,其中該喷頭包 側向延伸跨越該沉積室之完整橫截面部之板構件,其 ::直:其中前驅物之蒸氣流動方向,其中該板構; 3穿過其中之數個墓氣流動 周…h 且其中該板構件於 密性密封至該蒸氣沉積室之㈣表面。在其 10 201106513 具體實施例中,可使用一板或其他構件作為一分散配 置,其中該板延伸跨越小於該室之完整寬度。 本發明之又一態樣係關於一種複合噴頭總成,其包含 封閉流體混合體積之第一噴頭,及用於自其排放混合流 體之複數出口開口’且至少包含進料通道用於將流體引 入該流體混合體積’該第一噴頭與封閉第二流體混合體 積之第一喷頭及k供第二出口開口用於自其排放第二混 合流體之複數流動通道耦接,其中該等流動通道延伸穿 過該第一喷頭之流體混合體積並對其氣密性密封。 在另一態樣中’本揭示案係關於一種蒸氣沉積膜形成 製程,其包含下列步驟:熱活化化學式為R_Te_R之碲前 驅物,其中每一 R獨立選自(^至烧基種類,包含甲 基、乙基、異丙基、第三丁基及三甲矽基,以產生化學 式為R-Te-Te-R之對應二碲化物蒸氣,且使該二碲化物 蒸氣與基板接觸以於其上沉積含碲膜。 在另一態樣中,本發明係關於一種具有原子組份之共 形鍺銻碲膜,該原子組份包含〇至50°/。之Sb、50至80〇/〇 之Te、20至50%之Ge、3至2〇%之N及3至2〇%之碳, 其中該膜所有成份(包含在此指定以外之成份)之所有 原子百分比總計達100原子%。 形鍺銻碲膜,其中該膜具有一原子組份 5〇〇λ -v r,, 、1 Π S c f\t\/ 在又態樣中,本發明係關於一種使用CVD沉積之乓
〜、10 至 50%之 Ge、3 至 20〇/〇 且其中該膜所有成份之所有原子 11 201106513 百分比總計達100原子%。 在本文中,術語「膜係指沉積之材料層,其具 有低於1000微米之厚度,例如’自此值以下至單層原子 厚度值。在各種具體實施例中,根據所涉及之特定應用, 本發明之具體實施中沉積材料層之厚度舉例而言可低於 1〇〇、10或1微米,或在低於200、1〇〇或50奈米之各 種薄膜區域。在本文中,術語「薄膜(thinfilm)」係指厚 度低於1微米之材料層。 在本文及所附申請專利範圍中所使用,除非内文另有 清楚規定,單數形式「一(a)」、「及」和「該(the)」包含 複數個所指對象。 如本文中所使用,碳數範圍,例如於C1_c12烷基中, 的認定,意欲包含此範圍中的各個成分碳數部份,因此 各介於其中的碳數以及任何其它被陳述或介於被陳述範 圍中的碳數值皆被涵蓋,需進一步了解的是,在本發明 的範疇内,特定碳數範圍中的碳數次範圍可獨立地被包 含於較小碳數範圍中,以及特別排除一或多個碳數之彼 等較小碳數範圍包含於本發明中,以及排除特定範圍之 一或兩者碳數限值的次範圍也包含於本發明中。因此, G-C!2烷基意欲包含甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、 己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一基及十二基包 3直鏈也包含此型態的支鏈基團。因此,可理解的是, 於本發明的特定具體實施例中,可廣泛應用至取代基部 伤的碳數範圍,如Ci-C!2的認定,使碳數範圍能進一步 12 201106513 被限制,作為取代基部份的次群組,該次群組具有碳數 範圍在取代基部份的較廣記載内。藉由實施例,於本發 明的特定具體實施例中,碳數範圍例如C^-Ck烷基,可 被更限制性地指明以涵蓋次範圍,例如烷基、 c2-c8烧基、c2-c4烷基、c3-c5烧基或廣泛碳數範圍中 的任何其它次範圍。 本案揭露之其它態樣、特性以及優點將會從接下來的 描述而更全面地明白。 【實施方式】 所有於本文中所表示的百分比皆為原子百分比(atomic percentage) 〇 除非另外指明,本文中之全部膜組成特別是就該膜成 分之原子百分比而言,其中該膜中的所有成分之所有原 子百分比的總合為1 00原子%。 如本文中所使用,術語CVD定義為於表面上來自化學 前驅物之固體沉積,且包含但不限於以下類型:大氣壓 力 CVD (APCVD)、低壓 CVD (LPCVD)、超高真空 CVD (UHVCVD)、氣膠辅助 CVD (AACVD)、數位 CVD(DCVD)、直接液體注入CVD (DLICVD)、微波電漿 輔助CVD (MPCVD)、電漿增進CVD (PECVD)、遠端電 漿增進CVD (RPECVD)、原子層CVD (ALCVD)、熱燈絲 CVD (HWCVD)、有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)、混 合物理化學氣相沉積(HPCVD)、快速熱CVD (RTCVD)以 13 201106513 及氣相磊晶(VPE)。 於一主要態樣中,本案揭露是關於硫族材料,其耳有 製造半導體材料、元件以及元件前驅結構的用途。 舉例而s ’該硫族材料可包含選自由以下所組成之群 組: ⑴化學式為GexSbyTezCmNn2材料, 其中:X係約0.1至0.6,y係約〇至〇 7,z係約〇 2 至0.9,m係約〇.02至〇.2〇,且n係約〇 〇2至〇 2〇 ; ⑴)化學式為GexSbyTezAm之材料,其中A係選自N、 C、In、Sn及Se所組成之群組的摻雜元素且其中X介 於〇·1至0.6之間,y介於〇至〇 7之間,z介於〇 2至 0.9之間,m介於〇至015之間; (in)含有27.5至33%之鍺的材料,其中碲多達55% , 其餘為錄; (W)摻雜鍺之22S GeSbTe,以產生富含鍺之GeMTe 料; (V) 富含鍺之GeSbTe,其GeTe : Sb2Te3之比率在自3 : 1至1 〇: 1之範圍内; (VI) 含有25至60%鍺、8至25%銻,及40至55%碲之 GeSbTe材料;及 (vii)選自由材料(ii)_(vi)所組成之群組的材料,如推雜 碳及氮之至少一者,其中每一 丹丫母者之含1介於2至20%之 範圍内。 上述型態之材料可包含材料中的具有選自 201106513 由以下所組成之群組中之原子組成(原子% (at·%)): (i) 22.5 at.%的鍺、22.5 at.%的録,以及 55 at.%的碲; (ii) 27.5至32.5at.%的鍺,以及自50至55 at·%的碲; (iii) 27至3 3%的鍺、自14至23%的銻,以及自50至 5 5%的蹄; (iv) 27.2%的鍺、ι8.2%的銻,以及54.5%的碲; (v) 30.7%的鍺' 15.4%的銻,以及53.9%的碲; (vi) 33.3%的鍺、13 3%的銻,以及53.3%的碲; (vii) 35.3%的鍺、11.8%的銻,以及52.9%的碲; (viii) 36°/。的錯、14%的録,以及50%的靖; (lx) 40%的鍺、8%的銻,以及52%的碲; (x) 40%的鍺、5%的銻,以及55%的碲; (xi) 3 0%的鍺、19%的銻,以及51%的碲; (XII) 3 0%的鍺、16%的銻,以及54%的碲;以及 (xlll)32°/°的錯、14°/。的録,以及54%的碲。 本案揭露之GST材料可被摻雜,如,與碳及/或氮一 起。於各種具體實施例中,該材料可與碳一起被摻雜, 其中碳處於2至20 at. %,或3至20 at. %,或2至15 at. %,或 2 至 10 at. %,或 3 至 10 at· %,或 2 至 6 at. 〇/〇。 同樣地,該材料可與氮一起被摻雜,其中氮處於2至20at. /〇 或 3 至 20 at. %,或 3 至 15 at. %,或 3 至 12 at.%, 或3至1 〇此%,或5至1 0 at. %。根據本案揭露,特定 的捧雜程度可藉由導人不同程度的摻雜並定性所產生的 膜之特ί±及表現品質,而㈣地於本發明所屬技術領域 15 201106513 中被決定。 在一態樣中,本發明係關於一種在一基板之表面上形 成一共形相變材料膜以生產一記憶體元件晶圓之沉積製 程,其包括以下步驟: 將一基板提供至一沉積系統之一室; 提供具有一第一熱源之一活化區,其中該活化區及該 第一熱源位於該室内部或外側; 於該基板之上游’將一或多個前驅物引入該室; 視需要於該基板之上游引入一或多個共反應物; 藉由使該等前驅物與該第一熱源接觸,而活化該一或 多個前驅物; 使用一第二熱源加熱該基板; 藉由化學氣相沉積,自該一或多個前驅物將該相變材 料膜沉積在該基板上; 其中所沉積之相變材料膜包含GexSbyTezAm ; 其中A係選自摻雜元素N、^、In、Sn及Se之群組的 一摻質; 其中X約為0.1至〇.6,y約為〇至〇 7,z約為〇 2至 0.9,m約為〇至〇·2〇 ;及 其中該摻質A可包含來自該群組之一個以上相容摻雜 疋素,致使Am包含多個Am摻雜元素。 在另一態樣中,本發明係關於一種在一基板之表面上 形成一共形相變材料膜以生產一記憶體元件晶圓之沉積 製程,其包括以下步驟: 16 201106513 將一基板提供至一沉積系統之一室; 於該基板之上游,將一或多個前驅物引入該室; 視需要於該基板之上游引入一或多個共反應物; 將該基板加熱至一約110至25 0°C之溫度; 藉由化學氣相沉積’自該一或多個前驅物將該相變材 料膜沉積在該基板上; 其中所沉積之相變材料膜包含GexSbyTezAm ; 其中八係選自摻雜元素]^、(:、111、311及86之群組的 一摻質; 其中X約為0·1至0.6’ y約為〇至〇.7,z約為0.2至 0.9,m約為0至0.20 ;及 其中該摻質A可包含來自該群組之一個以上相容掺雜 元素’致使Am包含多個Am摻雜元素。 本揭示案之沉積製程可以某種方式進行,致使併入所 沉積硫屬化物中之碳及/或氮處於期望水平,例如,其中 這些成份之一者或二者個別以達20原子%之含量存在於 該材料中。在某些具體實施例中,對於這些種類之每一 者,當其存在時,其含量介於0.05至2〇原子%之間。在 其他具體實施例中,每一者獨立存在之含量介於2至20% 之間,或介於3至20%之間,或介於3至15%之間或 介於5至15%之間或介於5至10%之間。較佳地碳及 氮之每一者存在之含量為至少3%且不高於15〇/〇。 在第1圖所示本發明之一具體實施例中,用於生產及 沉積低溫鍺銻碲材料之系統,通常藉由元件符號丨〇指 17 201106513 示,以下稱作「系統10」。在使用系統1〇之製程中將 包含反應物之鍺銻碲材料作為膜沉積至基板(以下稱作 「晶圓(wafer)」)上,以形成相變材料(pCM)元件。 該系統ίο包含一藉由至少一牆14界定之沉積室12或 熔爐(furnace)。然而,本發明並不限於此,其它配置也 疋有可能的。該沉積室12之牆的内部表面界定加熱罩 14。入口 16位於該沉積室12中,以允許將該等反應物 (例如,刚驅物、共反應物,及諸如載體之惰性材料) 引入該系統10。該入口 16位於與任何適當來源連通處, 該來源諸如從中輸送該等反應物之Pr〇Evap⑧載氣作業 系統。喷頭1 8位於入口 1 6的下游,以促進自來源輸送 之反應物的散佈以及輸送效率。然而,由於其它類似元 件也落入本案揭露的範嘴中,本發明並不限於使用喷 頭。加熱線圈20或任何其它合適的加熱元件可被設置於 入口 16處’以於反應物自來源輸送期間加熱反應物。 反應物可為預裂(pre-cracking)組成、預反應 (pre-reacti〇n)組成、部份分解產物及/或其它材料,其適 於在沉積腔室中可控制地改變反應條件,以產生期望的 膜。示範性反應物包含,但不限於,正丁基胺基脒鍺 (germanium n-butylamidinate)(鍺前驅物)、三(二曱基醯 胺)綈(tris(dimethylamido)antimony)(録前驅物)以及二 _ 第三丁基蹄(diterbutyl telluride)(碑前駆物)。録前驅物 可包含矽烷銻前驅物,諸如三矽烷銻、二矽烷銻、烷基 二矽銻、胺基二矽銻、三(三氟曱基)氫化銻、Sb(CF3)3、 18 201106513
Sb(CF3)3之路易士驗加成物’及三氫化錄(氫化錄)、
SbH3上述之亂化類似物’及其兩者或兩者以上之昆合 物。 加熱台24位於沉積腔室12中。加熱台24可使用任何 適當的能量源加熱,以造成熱自加熱台24輻射。舉例而 吕,加熱台24可使用電流加熱。然而,既然加熱台24 可使用其他手段加熱,因此本發明並不受限於此。 加熱台24包括一或多個支撐銷28經過加熱台24而延 伸,各支撐針腳被配置來支撐晶圓3〇, GST材料沉積於 其上。任何適當數量的支撐銷28可被用來支撐晶圓3〇。 舉例而言,可使用排列成三角圖案的三個支撐銷Μ。既 然任何支撐銷的數量及排列皆落入本揭露書之範疇中, 本發明不限於任何特定的支撐銷28數量或其任何特定 的排列。較佳地,支樓銷28以及晶圓3〇之間的接觸面 積為最小的。 支撐銷28可相對加熱台24固定,或它們為可經過加 ^伸長的。於支撐銷28可經過加熱台伸長的具體實施 例中,晶圓30可視需求而被升高或降低。 代替銷之支樓結構可利用任何支標性元件、支樓件、 台架、底座、懸掛裝置、托架,或 X疋位結構,來達到源 自支擇銷之益處。 在使用系統10的一個製程中,包 斗庄 匕3 Ge、St)以及Te 前驅物中之一或多個的氣體,以 庙此々 匱況一或多個共反 應物軋體自來源經入口〗6被僂误推λ Α 得廷進入沉積腔室12申。 19 201106513 晶圓30被定位於距離加熱台24約5 mm處,並因此被 輻射地加熱。自加熱台24所輻射的熱也加熱了加熱罩 14 ° 於材料沉積期間或可能於材料沉積之前,前驅物於沉 積腔室12的活化區38中被活化。當該加熱台24之溫度 為約32〇。(:至約4〇〇〇C時,該晶圓3〇之溫度為約16〇〇c 至約240 C。由於加熱罩14鄰近加熱台,所以位於晶圓 40上方之活化區38中的加熱罩14所具有的溫度高於晶 圓的溫度。較佳地,加熱台24的溫度被維持,使活化區 38的溫度約高於晶圓3〇的溫度i〇〇 。 儘管活化區38可位於沉積腔室12中任何可使來源材 料活化的地方,位於晶圓表面處之活化區位置意指gst 膜的沉積基本上為表面反應。然而,既然來源材料在沉 積於晶圓30上之前可能先發生氣相反應,因此本發明並 不限於此。然而,任何此類氣相反應應被減到最少。 對於用於形成該硫屬化物材料之化學物種的活化,可 以任何適&方式,例如,藉由任何各種熱傳遞模態(導 電、對流、輻射)’或以諸如紅外加熱、電漿曝露、超音 波能量傳遞等等之其他方式,而在熱學上實施這些化學 物種之加熱。 沉積腔室12中之壓力為約! τ〇ΓΓ至約1〇 T〇rr,且較 佳約2.5 Ton·。然而,既然其它壓力可被維持於沉積腔室 12中而不悖離本文所揭露之製程以及裝置的廣義層面, 本發明並不受限於此點。 20 201106513 如第1圖所示,藉由使用支撐銷28來支撐晶圆30, 晶圓所受之溫度因而減低(相對於加熱台24而言)。結 果,藉由增加Te前驅物的流入< 達成使GST的組成具 有大於50%的Te含量,而不導致結晶GST膜的形成, 如筮〇固π - λ* ^ a,頻示了類似GST組成之 如第2a圖所示。於第2b圖中,辦 X光繞射圖案。以下表i顯示許多此類膜的例子。使用 此製程,可獲得具4:1:5、2^:5或類似的Ge:Sb: Te比例之gst。 21 201106513
如第3圖所示,晶圓3〇可藉由支撐銷料升且位 於支擇針腳上之晶圓的元件側(device side)面對加熱台 24在k樣的具體實施例中,晶圓π的元件側藉由加熱 口 24的熱輻射而加熱至約180。。至約240。。的溫度, 而加”、口則處於約340 °C至約420 °C的溫度。 於第4圖所不的本案揭露書另一具體實施例中,用以 產生及'儿積低I GST材料之系統通常由標號11〇所指 定且此後以「系統110」表示。在使用系統110之製程 中,GST材料再次被沉積至晶圓30上,以形成PCM元 件0 22 201106513 於系統110中,沉積腔室112由至少一個牆114所界 定,沉積腔室之牆的内表面界定了加熱罩。入口 116位 於沉積腔室112中,以容許將前驅物、共反應物以及惰 性材料導入。入口 116處於可與任何適當來源(例如 ProEvap®載體氣體操作系統)聯繫的位置上’前驅物及/ 或其它材料可自該來源輸送。喷頭118或類似元件位於 入口 116以及沉積腔室112的牆114之間,以促進自來 源輸送之前驅物及/或其它材料的散佈以及輸送效率。篩 (SCreen)122位於喷頭118的下游。筛122可為銅筛網 (copper mesh),其操作性聯繫加熱工具(heating爪以郎) 120’以將處於基本上一致溫度之熱散佈到前驅物及共反 應物流動路徑的整個剖面區域中。然而,既然其它材料 可包含篩,因此本發明並不受限於此。此外可視需要 利用能夠有效將熱分配在該流動路徑中之任何其他結構 元件或構件來代替冑。舉例而t,熱分配器 distnabutor)可包含跨越流動路徑而延伸之桿陣列傳熱 鰭片、保護氣流、奈流器(turbulat〇r),或在該流動路徑 中實施熱分配之任何其他結構特徵。除銅之外,可利用 其他適當導電金屬,諸如鋁、鎳、黃銅、鉻鋼合金等等, 以作為該分配器結構之構造材料。喷頭118以及篩122 之間的容積界定了活㈣138,其包含前述加熱工具 120。 沉積腔室112包含位於其中之加熱台124。加熱台124 可使用任何適當的能量源來加熱。晶圓3〇位於加熱台 23 201106513 124 上。 於使用系統Π 0的一個製程中,包含前驅物的來源氣 體,以及視情況一或多個共反應物氣體經入口丨16被傳 送進入沉積腔室112。在通過喷頭118後並進入活化區 138,來源氣體經加熱工具12〇加熱,因而在被沉積至晶 圓3 0以前活化前驅物。既然被加熱的來源氣體通過篩 122’被加熱的來源氣體基本上為一致地並均勻地散佈。 如第4圖所示’藉由在以膜的形式沉積至晶圓3〇之前 於活化區138中活化前驅物,部份程度的氣相反應會受 到影響。然而,於系統11〇中,氣相反應應被減到最少。 最後膜沉積較佳地為同樣於薄膜沉積至晶圓3 〇時所發 生的表面反應之結果。如下表2所示,可於低至15〇 的晶圓溫度以及低至200。(:的反應區域溫度下執行反 應。當反應區域之溫度為200。(:時,提升晶圓溫度至200 c也可導致膜形成。然而,若沒有2〇〇 〇c:的反應區域, 單獨200°C之晶圓溫度將不會提供最適合鍺銻碲膜形成 之膜特性及有益特徵,尤其是對於期望之高Te鍺銻碲形 成而言。 24 201106513 表2-根據第」^之配置的絮吟平- 實驗次 # 厚度 (A) Ge % #303 1 101.8 24.7 #3032 67 29.6 #3033 42.7 ------- #3034 57 30.1 #3035 79.7 18 #3036 58.8 30.1 28 200 220 晶圓溫 度(0C) 150 150 丄5 0 130 200 150 於第5圖中,沉基於曰圓^ .00 、日日圓上的膜之成長(依據以埃 為單位所量測之厚度)以相斜於百士 ;相對於具有30 : 15 : 55之比例 的GST組成之溫度繪製。如 又1表如所見,當晶圓維持於15〇 〇c 時’成長速率隨著活化區ώ么
百1G吐甲的溫度自270。€至240 〇C 降低而下降。於第6圖中,杳Β® 國丫 田日曰圓30為200 0C,可觀察 到類似的成長速率下陪·,你& 4t山, 八沉疋千卜降從而指出較低的活化區溫度導 致較低量的Te被沉積。 並非所有則驅物或共反應物需要在活化區138中活 化。各個前驅物及共反應物可於不同溫度下分別活化, 以使膜的沉積效率最大化。分別活化還可能避免較不穩 定的前驅物之過度活化,並因此避免藉由沉積之產物或 前驅物的未成熟消耗而產生非期望的前驅物(例如經氣 相反應的粒子形成)。特別地,來源氣體的一或多個成分 25 201106513 可被加入活化區138的下游。舉例而言,於第4圖所示 的系統110之配置中’ Te及Sb前驅物及共反應物通過 活化區138’而鍺前驅物(GeM)則被加入活化區138的下 游。這樣一來,鍺前驅物的溫度可獨立於其它前驅物及/ 或共反應物的溫度而被控制,且於晶圓30的溫度可為約 110 °C且活化區138中的溫度可低至約的情況 下,可進行沉積製程,如表3所示。 在所有具體實施例中’可在該活化區下游添加用於形 成該硫屬化物材料之氣體的一或多個成份,以从 M作為整體 配置之一部分,以優先活化用於該硫屬化物材料蒸< _ 積之氣體的一或多個但並非所有成份。 表3-具内部GeM來源之沉積結果。 次 Ge % Sb % Te % 厚度 活化區域溫 度(。c) 晶圓溫度 (0Γ、 3031 24.7 22.3 53.0 101.8 220 (加熱 線圈於晶圓 上方0.5英 对處) — 15〇 3032 29.6 11.2 59.2 67 220 3033 35.0 9.25 55.8 42.7 220 ^~~~~~ 3034 30.1 ^8.5 41.4 56.6 186 12^^~~ 3035 18.0 31.7 50.3 79.7 200 2〇〇^^--- 3036 30.1 28.0 41.9 58.8 186 Τϊ〇^^^~~~~~ 26 201106513 現參照第7圖,用於生產及沉積低溫鍺銻碲材料之系 統的另一具體實施例,大體上藉由元件符號21〇指示, 以下稱作系統210」。在使用系統21〇之製程中,再次 將鍺銻碲材料沉積至晶圓30上,以形成PCM元件。 在系統210中,藉由至少一牆214界定沉積室212, 且入口 216位於該沉積室中以允許引入前驅物、共反應 物及惰性材料。該入口 216位於與任何適當來源連通 處’該來源諸如從中輸送該等前驅物及/或其他材料之 ProEvap®載氣作業系統。喷頭218或類似元件位於該入 口 216與該沉積室212之牆214之間,以促進自該來源 輸送之前驅物及/或其他材料有效地分散及輸送至活化 區238,該活化區238包含加熱工具220。該活化區238 可自該入口 216延伸至該晶圓3〇,或可為其任何部分。 篩222可以亦可不位於該喷頭21 8下游,以促進前驅物 進入及/或穿過該活化區23 8之有效分散。 該〉儿積至212包含位於其中之加熱台224。該加熱台 224可使用任何適當能源加熱。該晶圓3〇位於支撐銷28 上,該等支撐銷可自該加熱台224延伸,以自該加熱台 之表面升面該晶圓。該晶圓30自該加熱台224升高之距 離,依該晶圓之期望溫度及該沉積室212中之操作溫度 而變化。 在使用該系統210之一製程中,將包含前驅物及視需 要包含一或多個共反應物氣體之來源氣體,經由入口 216 輸送至該沉積室212中。通過該喷頭218並進入該活化 27 201106513 區23 8之後,透過加熱工具22〇加熱來源氣體,藉此在 該等前驅物沉積在該晶圓30上之前,活化該等前驅物。 藉由在該等前驅物沉積至該晶圓3〇上之前,先活化該 活化區238中之該等前驅物,而使氣相反應為有效的。 然而,在該膜沉積至該晶圓3〇上時,同時可發生某種程 度之表面反應,因此該系統210並不限於氣相反應。 如第8圖中所示,沉積鍺銻碲膜之製程的另一具體實 施例,包含在系統3 10中以並列批次組態方式配置複數 個晶圓的步驟。系統3丨〇包含藉由牆3丨4界定之沉積室 312。入口 316位於該沉積室312之上游端。喷頭318位 於該入口 316下游。晶圓30位於該喷頭318下游之迴旋 料架325上。該等晶圓3〇可為任何適當大小(例如,直 徑約12英寸),並配置以使將要藉由膜塗覆之元件側面 對該喷頭318。該迴旋料架325之旋轉有利於該膜在該 等晶圓30上大體均勻之沉積。出口 317位於該迴旋料架 325下游。 該喷頭3 1 8係可加熱多孔板或篩網,其能夠維持約 180。(:至約450。(:之溫度,以便活化通過其中之前驅物。 因此,該喷頭318界定活化區338。當加熱通過該活化 區338之前驅物時,該等前驅物在氣相反應中被活化, 隨後被分散並傳輸至該等晶圓3〇。 沉積系統之其他組態亦落入本發明之範圍中。如第9 圖所示,單晶圓沉積系統41〇 (「系統41〇」)包含具有可 加熱喷頭418之沉積室412,其中該晶圓3〇位於加熱台 201106513 424上。喷頭418界定活化區438,且可加熱至約180 °C 至約45(TC,同時加熱台4以維持在低於噴頭418之溫 度的溫度。在本具體實施例中,由於可視需要使用支撐 鎖428或類似物,將晶圓舉升離開加熱台之表面,本發 明並不限於使晶圓30直接位於加熱台424上。 如第10圖中所示,多晶圓系統顯示為「系統5丨〇」。 系統510包含沉積室512,在其下端透過入口 516引入 前驅物。真空源或類似者可位於沉積室5 12之出口 5 1 7 處,以允許流體自該入口 516流入並穿過該沉積室,以 移除未沉積在該晶圓30上之前驅物及/或共反應物。前 驅物穿過喷頭518 (或類似篩網結構),其加熱且藉此活 化前驅物。因此,喷頭518為活化區538,且維持於約 200°C至約320。(:之溫度。 在系統5 1 0中,晶圓30在板529上水平定位成並列配 置,板位於喷頭518下游之上方。板529包含一或多個 孔531,以利於將前驅物自活化區538傳輸至晶圓3〇之 元件側。板529可包含加熱構件,以便為位於其上之晶 圓30提供額外加熱,此外,將晶圓3〇定位於板529上 允許板充當遮罩,以防止膜沉積在晶圓之背面上。 本發明並不限於水平配置之單一晶圓或多個晶圓。如 第11及12圖所示,在爐管批次處理系統中,晶圓可垂 直堆疊。在第11圖中,藉由元件符號610圖解說明用於 沉積鍺銻碲膜之晶圓爐管批次處理系統。在系統6 i 〇 中’晶圓30安裝在沉積室612中之軌條611上,致使晶 29 201106513 圓的前面(元件側) 面對相鄰晶圓之背面
617之間沿沉積室 。前驅物及可 入沉積室612。提供出口 617 前驅物。可在沿沉積室6 i 2長度上 共反應物,以提升 沉積均勻性。亦可在入口 616與出口 612之長度設置外部加熱器613,以便 將系統610之外部溫度維持在約2〇〇〇c。亦可加熱於其 上女裝晶圓30之軌條611,以將沉積室612内之溫度維 持在約320°C至約4〇〇qc。 晶圓30之每者的背面可充當 遮罩,用以在前驅物沉積至晶圓之元件側以形成鍺銻碲 膜之前,導引或以其他方式影響前驅物之氣相反應。 參照第12圖’加熱之軌條611未示出,但可將附加板 加熱器61 5定位於所安裝之晶圓3 〇之間,以便將沉積室 612中之溫度維持在約320qc或更高。可選之遮罩619 可位於板加熱器615及/或晶圓30附近,用以在前驅物 沉積至晶圓之元件側以形成鍺銻碲膜之前,導引或以其 他方式影響前驅物之氣相反應。 第11圖及第12圖之具體實施例將用於爐管批次處理 之系統圖示為水平配置,並將晶圓圖示為垂直安裝》本 發明並不限於此,原因在於沉積室612可垂直安裝,且 晶圓30相對於沉積室中之其他晶圓可以水平方式堆疊。 在任何具體實施例中,前驅物藉由加熱或以其他方式 激發或激活而與共反應物一起活化,藉此提高活化區中 之反應性。沿活化區長度之刖驅物及共反應物通道’部 30 201106513 分地決定前驅物之反應性程度 。此外,(複數)加熱元件
氣或其他適當氣體之共反應物的情況下,使用Ge、Sb 及Te前驅物蒸氣。氣體流速可為約2〇至約2〇〇標準狀 〜每刀鐘立方公分數(standard cubic centimeter per
英寸大小之基板(晶圓試 件(wafer coupon))而言。對於更大尺寸之基板(例如, 3〇〇毫米或8英寸晶圓),氣體流速相應提高,舉例而言 提同至自200至約2000 seem之範圍。同時,可使用流 速150 SCCm之氫氣流將流速200 seem之氨氣稀釋至50 seem以降低生長速率或以提升等向性充填(conformal fill)之優點。將製程壓力自2 5托耳降至較低值(例如, 至約0.25托耳),亦可改良化學傳質功能,並提供更佳 之均勻性及改良之共形沉積。另一方面,在1〇托耳的更 高壓力下’由於可自前驅物獲得更高的分子濃度,因而 可改良生長速率。更廣泛而言,在各種具體實施例中, 可利用自1托耳至約i 00托耳範圍内之室壓力。亦可自 起泡器(bubbler)或pr〇EVap®載氣作業系統(ATMI公司, 美國康乃狄克州丹柏立市)引入諸如Αγ、N2、He及其 組合之稀釋氣體。 31 201106513 在任何具體實施例中, j 將諸如 N、C、ln、Sn、Se 及上述之組合的摻質添
MeexSbyTezA u j錦蹄膜,以生產一具有化 y m之膜,其中A為摻雜元素,且其中x
約為 0.1 至 0.6,y n K y約為0至0.7’ z約為〇2至〇9, m 約為0至0.15。如笛ra! a圖所不,具有氮摻質之鍺銻碲 膜之掃描電子顯微照片圖 回不了 /木入具有南縱橫比之導通 孔的大體上共形之沉積。在笫 在第13b圖中,生長後狀態之 膜的X光繞射掃描圖幸 田固茱,圖解說明了膜係共形及非晶 的。在第 14圖中,雜從戍时 鍺銻碲膜之二次離子質譜儀(SIMS) 掃描顯示了&、扑1及\之含量分佈。亦如第14圖 中可見,碳及氮摻雜可共存於鍺料財。有利地,碳 摻雜可降低鍺銻碲膜之重置電流,氮摻雜可改良膜之共 形性(conformaiityh據估算,碳摻雜可將重置電流降低 2-3 倍。 於任何具體實施例中,在膜沉積之後,若於此階段降 低氮含量被視為理想的話,晶圓3〇可接受退火製程,以 降低氮含量》下表4列出實驗結果。 32 201106513 表4。
所沉積的GST組忐 45分鐘退火後之GST組成 實驗 #1 413.9A ; 35.4%的 Ge、 3.6°/^Sb、45.7°/^Te、 15.27%的 N 於350°C退火45分鐘後, 45.90/^Ge、4.5°/c^Sb、47.10/〇 的 Te、2.43%的 N 實驗 #2 分別量測出396.9A;43.9% 的 Ge、4.88%的 Sb、51.2% 的 Te、11% 的 n 於350°C退火45分鐘後, 368.3八;44.3%的〇6、5.2%的 Sb、49.6%的 Te、0.91%的 N 實驗 #3 355.3A ; 36.2% 的 Ge、 5.0%的 Sb、42·4%的 Te、 16.31 % 的 N 於350°C退火45分鐘後, 296.0A ; 44.2%的 Ge、6.6%的 Sb、49.1%的 Te、0.08%的 N 可意識到的是,關於所沉積膜之氮含量,退火後之膜 的氮含量基本上被降低了。可相應地理解的是,除非另 外指明,於本文所描述的内容中,氮、碳及其它膜成分 的含1可被理解為指退火及/或其它後_沉積製程之後的 膜含量。 如本文稍早所述,本案揭露之系統及製程可伴隨著沉 積室的入口中之一或多個前驅物的活化而被實施。於其 它實施中,一或多個前驅物的預活化(preactivation)可於 沉積室外的預活化區中執行,如,分離的預活化室,其 可串聯排列或以關聯於沉積室的其它氣流排列。此類專 用的預活化室可於許多實例中,如其溫度一般,在與沉 積室中的活化加熱有關的情況下被更嚴密地控制。依此 33 201106513 可達成則驅物活化而不使製程基線過度位移,並具增加 的容置以避免粒子產生(其可能在某些時候發生於沉積 室的加熱區,若加熱區的溫度低於理想操作條件)。 為了最小化對粒子形成的敏感性,預活化室較理想地 於基本上較室中更高的溫度下操作。預活化通常使用於 通常只在高溫下部份分解的一或多個前驅物。藉由選擇 性活化這些高溫-可降解前驅物,而不活化其它不需預活 化即可於低溫降解的前驅物,可達到在基材上產生優良 膜形成的高度能量效率操作。 於-些系統及製程中’ Ge、Sb & Te前驅物可進入沉 積室而不需預活化,但此預活化可被利用來使一或多個 此類則驅物在低溫沉積中更有效率。 在其它實施中,可利用多個喷頭。舉例而言,可使用 兩個喷頭,-個供預活化前驅物使用,而另—個供非預 活化前驅物使用。針掛这嫌的日从 ^, 士 可耵&樣的目的,兩個噴頭可為相互 交錯的,並被排列以一致妯I佑 ^ ^ . 双地散佈一或多個預活化前驅物 以及非預活化前驅物覆蓋整個晶圓表面。 第16圖係沉積系統7〇〇之示會 <不瓦、圓,該系統包含多個前 驅物及共反應物入口 708、71〇、712、714及716,其中 沉積室702藉由喷頭720分F «Α·、π人* 、 呼’以刀&成混合部分7〇4及沉積部 分706,並且在沉積部分中,蚀曰面1 只1刀〒,使晶圓722之元件側面對 噴頭。 θ丨只土对閉内部體積,其包含混合部分7 及沉積部分7〇6,由介於其間之噴頭720界定。喷頭 34 201106513 向延伸跨越沉積室之完整橫截面,—般而言,垂直於藉 由若干箭頭所指示之蒸氣流動方向。 m 如第16圖中所示,入口 配備加熱器718,用以為 通過此種入口流入沉積室内部體積之混合部分7〇4之载 體、刖驅物、共反應物或其他材料提供區域化加熱。以 類似方式’可同樣地配備其他入口,或以熱傳遞關係將 加熱迴路、熱交換器、加熱套耦接,以適當方式向通過 各自入口流至沉積室内部體積之混合部分的材料提供所 需之加熱。 此外,/儿積至本身可直接或間接加熱至適當溫度。喷 頭720可為任何適當類型,且舉例而言可藉由多孔燒結 金屬板構成,金屬板提供適當孔隙率及流體導引,以便 前驅物、共反應物之混合物,若有的話,及可能引入沉 積室之混合部分的其他材料所產生之蒸氣通過。或者, 噴頭720可係板或碟構形,透過其中設有複數個孔,以 構成蒸氣流動通道。 在内部體積之沉積部分中,安较基板加熱器724,如 圖所示,使晶圓疋位於其上,晶圓之元件側面對喷頭72〇 之下游面。因此,沉積室混合部分7〇4中之混合所導致 之蒸氣通過喷頭,且與晶圓722之元件側接觸,用以在 其上沉積材料。然後,在泵(未顯示)之作用下,與晶 圓之此類接觸所導致的排出蒸氣將傳入出口 726,並可 能流至其處理或其他處置。 第17圖係沉積系統800之示意圖,沉積系統包含交錯 35 201106513 雙喷頭配置,其中共反應物及一或多個前驅物可在藉由 第一喷頭所界定之沉積室之第一混合部分中混合,^驅 物入口延伸穿過沉積室之牆且穿過第一噴頭,致使前驅 物入口與第二喷頭流體連通。 如圖所示,沉積室802配備多個入口 8〇8、81〇 812、 814及816,以容納引入&心及心前驅物以及附加 前驅物、共反應物、載體及/或其他材料。入口 808配備 加熱器818’且其他入口可視需要同樣配備加熱器加 熱元件或其他組件,藉此對所引入材料實施加熱。 沉積室802 #由側向延伸之喷頭82〇區分為上混合部 分804及下沉積部分8〇6。在下沉積部& 8〇6中安裝 基板加熱器824,晶Η 822位於其上,對晶圓進行定向, 使其元件側面對第二喷頭85〇,第二喷頭包含其中具有 ^開口 854之排放面852。沉積室具有出口㈣,接觸 前驅物所導致之排出廢氣可藉由出口抽吸以進行排氣、 ;咸量目的之處理、或用於從中恢復一或多個前驅物 成份之處理。 第二喷頭85G藉由各自人口 810、812及814供給,其 中每人口通過沉積室802之牆且通過第一喷頭,並與 "°®所^㈣的頭結構連結,致使Ge、Sb及Te前驅 物分別進入第-喳5S 0《Λ 罘一喷碩850之頭結構,以於其中混合並排 出刖驅物蒸軋’以在所示視圖中向下流動,並與晶圓822 之元件側接觸。 如在”第16圖所解說之具體實施例中,第17圖中 36 201106513 之第一噴頭820可由燒結或以其他形式之多孔材料,例 如金屬、陶曼,或其他適當材料形成,或者喷頭可配備 藉由加工、雷射鑽孔,或以其他機械方式形成於喷頭體 中之蒸氣流動通道,以便為材料流過其流動通道提供適 當壓降及傳導特性。適當地提供開口於第一喷頭體中, 其中各入口導管810、812及814被支承或以其他方式密 封固定就位,例如,使用銅銲、焊接或其他模式之防漏 型固定。 第18圖係第19圖中之部分立視示意圖中所示之喷頭 體的俯視圖,噴頭體構成複合噴頭總成之一部分,該總 成包含相互交錯之二個喷頭,以用於前驅物輸送。 如第18圖所示’在此類圖式中示意性圖解說明之喷頭 體862包含開口 872 ’疊加喷頭體86〇之朝下延伸流動 通道868透過開口安裝。這些朝下延伸之流動通道868 於其下端部分界定開口 864,以便熱活化前驅物經由開 口而流過。喷頭體862額外具有底表面開口 ,附加 前驅物穿過底表面開口而自喷頭排放。 因此應瞭解,喷頭體86〇及_可共同形成複合多喷 頭〜成其有助於同時輪送相對彼此具有不同輸送需求 之前驅物或其他氣體’蒸氣成份。因此,可透過這些喷頭 之第-者輸送第一前驅物蒸氣成份,同時可透過這些喷 頭之第二者輸送第-益一 一前驅物蒸軋成份。第一蒸氣成份可 經活化,同時第-蒗洛+八 丄 第—蒸氣成份可未經活化,各自蒸氣成份 可處於不同溫度、壓力 流速#等,或者這些前驅物成 37 201106513 份之上游處理可彼此不同’且需要經由多個喷頭之一者 單獨處理及輸送。 相應地,第16至19圖所示之喷頭結構提供輸送前驅 物蒸氣混合物之多成份流的能力,前驅物蒸氣混合物接 觸於其上執行沉積之基板,其中單獨流需要彼此隔離, 直至其在沉積室的内部體積中組合為止。這些多樣的喷 頭結構可有益地用於鍺銻碲材料或其他材料之蒸氣沉 積’透過這些喷頭結構’將個別流單獨輸送至沉積室, 以便於其中進行原位混合並使混合材料與基板接觸。 這樣的多喷頭排列允許經活化及非經活化前驅物同步 進料至沉積室’使能應用低製程溫度於GST膜形成。舉 例而言,碲前驅物可藉由在連通沉積室的入口中加熱而 活化,或者可於發生必要加熱的專用活化室中活化前驅 物。銻及鍺前驅物可不經活化,但可與經活化的碲前驅 物一起被導入沉積室的沉積部。 作為另一實施例,碲及銻前驅物兩者可為經活化的, 且錯可在進入沉積室的沉積部前不需任何活化而進入沉 積室。 本案揭露之製程可實現共形高碲含量GST膜的沉積。 特定前驅物特別有利於達成這樣的高碲含量。舉例而 第 一 丁基碑(di-tertiary-butyl tellurium), (tB^Te ’可被活化以形成二第三丁基二碲, Te Te tBu ’作為穩定熱分解產物。此類碑前驅物, Te Te-tBu ’可有利地被應用於伴隨著鍺前驅物(例 38 201106513 如,Gel^i^NCO-BiONPr1];^ ’為表示方便,標記為「GeM」) 的GST膜形成》 更普遍地,此類前驅物,tBu-Te-Te-tBu,可被用於含 碲膜的低溫沉積,該含碲膜包含GST膜、BiTe3膜以及 碑化锡(cadmium telluride) (CdTe)膜。可利用此類碲前驅 物來增進CVD共形性。 更普遍地’ CVD共形性可透過使用低沉積溫度 '前驅 物化學特性的化學修飾以及CVD製程參數的修飾來增 進。當較高溫區被用來引起前驅物的預反應時,(tBu)2Te 的使用於產物膜中產生較高的碲濃度。此較高溫區可接 近晶圓表面,但為CVD沉積系統中的分離且可區別的區 域。藉由(tBu)2Te的部份熱解以形成tBu-Te-Te_tBu,可 於較低基材溫度下完成較高碲含量膜。既然碲的併入可 使GST膜在電性以及熱行為方面具有大的效能,增加被 沉積膜中的碲含量之能力是高度有利的。 形式為R-Te-Te-R的二碲前驅物之使用,其中各個r 獨立選自甲基、乙基、丙烷基、異丙基、丁基、異丁基、 第三丁基(CrC4烷基)及R,3Si(三烷基矽基),其中每一 R’獨立選自C丨-C4烷基,有利於在cVD、ALD、數位CVD 以及其它氣相沉積製程中產生高碲含量膜,前述製程視 情況包含於沉積腔室中或於進入腔室或腔室外(腔室上 游)的入口處之此類前驅物的活化,於沉積製程中發生於 晶圓表面處的熱活化。這樣的前驅物可用於形成GT膜 及GST膜’也可用於形成其它含碲膜’例如cdTe光伏 39 201106513 打膜以及基於II-VI碲化物材料的熱電薄膜。。 除上述之外’用於本揭示案之製程的蹄前驅物可為任 何其他適當類型。舉例而言,碲前驅物可具有化學式TeLn 或環LTe(-L-)2TeL,其中至少一 L含有鍵結至所述下6之 Ν ’「η」在2至6之間(含2、6),且每一「L」獨立選 自包括--NWr2形式之醯胺的烷基及芳基,其中Rl、R2 表示Η、烷基,或矽基;—NR形式之環醯胺,其中r表 示Ci-C:6線性、分支、環,或矽基;形式之亞胺基, 其中R表示CVC6線性、分支、環,或矽基;—N(R)__ 形式之基’其中--N(R)--橋接2個蹄;--NR^-A-R^N--形 式之二醯胺’其中R、R2及A分別獨立地為線性、 分支、環’或矽基;--NR^-A—NW形式之胺基醯胺基, 其中R1、R2、R3及A分別獨立地為CVCe線性、分支、 環’或矽基;一NR^A-OR2形式之烷氧基醯胺基,其中 R1、R2及A分別獨立地為C丨-C6線性、分支、環,或矽 基;形式之脒基,其中 R1、R2、R3 分別獨立地為C^-Ce線性、分支、環,或梦基;及 --NR^-C^NWV-NR4 形式之胍基,其中 R1、R2、R3、 R分別獨立地為Ci_C6線性、分支 '環,或梦基。 可與此類二碲前驅物一起應用的共反應物,包含,舉 例而言,惰性氣體、還原氣體(氫、氨、二硼烷、矽烷等) 等等。 以上所討論的二碲前驅物可藉由來自 Cl-Te-Te-Cl與 RLi或Gringard試劑的反應而合成,其中R與如前所述 40 201106513 者相同。 於特定的實例中’本案揭露考慮以氣相沉積製程於基 材上沉積含GeTe膜’包括下列步驟:蒸發含鍺前驅物以 及含蹄前驅物,以形成刖驅物蒸氣;在低於250°C的溫 度下使含鍺前驅物蒸氣與基材接觸;以及於基材上沉積 共形含鍺膜。這樣的製程可進一步包括於共形含鍺膜中 的碲。共形膜可基本上為非晶的。鍺前驅物可包含烷基 胺基肺鍺(germanium alkyl amidinate)。其它可能被有益 地應用於形成含錯膜之錯刖驅物包含酿胺類Ge(iv)、烧 基/醢胺混合Ge(IV)、脒酸Ge(II)、醯胺Ge(II)、胍酸
Ge(IV)、鍺烯(germylene)以及 Ge(II)Cp,其中 Cp 為環戊 二烯基(cyclopentadienyl)。碲前驅物可包括二-烷基碲前 驅物。 上述製程中之基板可具有自約1至約25〇。〇之溫 度。在本發明之各種具體實施例中,基板可具有自約 110 C至約180°C之溫度。在這種製程中,理想條件下, 基板溫度應低於多成份含鍺膜之結晶溫度。 本案揭露之低溫MOCVD GST沉積製程已被決定來生 產製造GST膜,與可藉由牵涉GST溝渠沉積…印仏 deposition)之物理氣相沉積製程所達成者相比,其具有 相等或更好的特性。 在蒸氣沉積製程中,含鍺膜可具有組份GexSbyTezAm, 其中A為選自N、c、In、Sn&Se之群組的摻雜元素, 且其中X介於(M至〇·6之間,y介於〇至〇 7之間,z 201106513 介於0.2至〇_9之間,m介於〇至〇.2〇之間。在銻存在 之各種具體實施例中,y可介於〇·丨至〇 7之間。在摻雜 含鍺膜之各種具體實施例中’ m可介於〇. ο 1至〇 i 5之 間。如本文他處所述,摻質A可包含來自上述群組之一 個以上相容摻雜元素,以便Am包含多個Αιη摻雜元素, 其中每一摻質種類之m可介於〇.〇1至〇1〇之間。在其 他具體實施例中,m可具有介於0.0 1至〇.20之間的值。 舉例而言’膜可同時摻雜碳及氮。在某些具體實施例中, 碳掺雜可提供原子組份自2至20原子%之碳,在其他具 體實施例中自3至20原子%,及在其它具體實施例中自 2至15原子%,且在進一步的具體實施例中自3至1 5原 子%。已發現’這種碳摻雜在鍺銻碲膜特性方面非常有 益’尤其是當執行碳摻雜以在鍺銻碲膜中產生大於1原 子。/°之碳時。亦已發現,在膜之成核及生長速率方面, 氮摻雜非常有益,尤其是在至少3原子%之水平。在各 種具體實施例中,可執行氮摻雜以提供自1至20原子% 氮在其他具體實施例中自2至15原子%,在其它具體 實施例中自3至12原子%,在進一步的具體實施例中自 5至15原子%。 考慮氮及碳摻雜,可在含氮之鍺前驅物或用於形成沉 積膜之其他含氮前驅物中將氮摻質引入膜沉積製程。或 者,可以氨氣或其他含氮共反應氣體之形式引入氮。沉 積製程之較低製程溫度有利於提高硫屬化物膜之碳含 量。可在充分溫度及充分時間下執行所沉積膜之沉積後 42 201106513 熱處理,u生產具有所需特性之產物硫屬化物材料。 蒸氣沉積製程本身可為任何適當類型,且可包括化學 氣相沉積(CVD)。為此目的,可將基板設置於cvd室中。 CVD室可以任何適當方式構造及配置。在—具體實施例 中’ CVD室包含具有第一熱源之活化區。可執行蒸氣沉 積製程,使其中含鍺膜之至少一前驅物藉由第一熱源活 化。製程可進一步涉及使用第二熱源加熱基板。 在形成富含緒之錯録碑膜時,可執行推雜以改良膜之 組份及效能特性。在錯録碲膜中,舉例而言,可在$至 10原子百分比之水平摻雜鍺。以此方式,可將含有22 5% 鍺、22.5%銻及55%碲之225組份增強至含有275至 32.5%之鍺,碲仍然高達55%,或介於5q及训之間, 其餘為録之組份。與225組份相比,由於鍺摻雜對原子 運動施予「摩擦(fricti〇n)」,且錯與碎之四價配位鍵結结 構比録與碲之鍵結更穩、定,⑨加錯將提高所產生合金^ 結晶溫度。 作為鍺銻碲膜之另一修飾,可變更GeTe對补2丁^之 比率,以變化結晶溫度及膜材料特性之其他態樣:= 碎實際上為擬合金(pSeu(J〇_all〇y),通常為真正人金 與sb2Te3之混合物。225組份之錯録碑膜材 GeTe及-份之混合物。錄摻雜可用於增加錯含 量,以使其高於GeTe對Sb2Te3之比率為2:1的錯含量。 依GeTe對Sbje3的特定比例而定,所產生的合金且有 自⑽至略低於或稱微少於5〇%的程度之降低的蹄含 43 201106513 量。 舉例而言’ GeTe對Sb2Te3的3 : 1比例將原子地產生 GesSbzTe6 ’其原子百分比為27 2%的鍺、18 2%的銻以及 54.5°/。的碲;GeTe對Sb2Te3的4: 1比例將原子地為30.7% 的鍺、15.4°/。的銻以及53.9%的碲;GeTe對Sb2Te3的5 : 1比例將為33.3%的鍺、13.3%的銻以及53.3%的碲;GeTe 對Sb2Te3的6 : 1比例將為35.3°/。的鍺、11.8%的銻以及 52.9°/。的碲〜且(^丁6對讥2丁^的1〇:1比例將為4〇%的 鍺、8%的銻以及52%的蹄。 GST與鍺的摻雜225組份製作富含鍺的225,將提供 過里的鍺至GeTe : SbzTe3混合物之基質中,超出此類基 質合金的m : η的比例。富含鍺的gSt或鍺-摻雜的225 GST可具有的GeTe . Sb2Te3之比例介於自3 : 1至1 〇 : 1 的範圍内。特定例證的組份包含作為第一實例之含有 27.2。/。的鍺、18.2%的銻以及54 5%的碲之組份;作為第 二實例之含有40。/。的鍺、8%的銻以及52%的碲之組份; 作為第三實例之含# 3G%的錯、19%的録以及51%的碎 之組份;作為第四實例之含有3〇%的鍺、16%的銻以及 54%的碲之組份;作為第五實例之含有32%的鍺、14%的 録以及54%的狀組份4 #遍地,富含鍺的gst或錯 自摻雜(self-doped)的225 GST提供傑出的膜特性,且包 含具有自27至33%的錯、自14至23%的銻以及自5〇至 55%的碎之GST合金。在特定具體實施例中,本發明亦 涵蓋具有55至60原子。/。碲之GST組份。 44 201106513 本案揭露亦考慮以除了 Ge、 Sb或Te以外的摻質來摻
在各種應用中,本揭不案涵蓋共形鍺銻碲膜,其具有
之所有原子百分比總計達1〇〇原子%。這些膜可使用CVD 形成,例如,以如本文所述之低溫CVD製程形成。 一包含 10 至 5 Λ〇Λ 仏、« Λ -rr ---- 至10% N及 額外例示性鍺銻碲膜組份包含各種組份,其中鍺⑴勻 與銻(sb)與碲(Te)之比率(原子%(at %))可為約2: 2
為2 : 2 : 5之具體實施例中,Ge約為2〇_25原子%,讥 5 0-60原子%。在其中比 約為2 0 - 2 5原子%,及T e約為 率為4 : 1 : 5之具體實施例中,Ge約為4〇45原子%, Sb約為5_10原子%,及Te約為5〇_55原子%。在其中比 率為30:15:55之具體實施例中,以約為27_33原子%, Sb約為15-20原子%,及Te約為50-60原子。/。。進—步 例示性鍺銻碲膜組份含有約25至35%鍺、約Η 225% 銻,及約45至55%碲。另一例示性鍺銻碲膜組份含有大 約35至45%鍺、大約1至10%銻,及大約45至55%蹄。 45 201106513 再例示性膜組份含有約75%至約85°/。鍺、約5至約1 5〇/〇 銻,及約5至約1 5%碲。另一例示性鍺銻碲膜組份含有 27至33%鍺、45至55¾碲,其餘為銻。大體而言,有可 能添加多達10原子百分比(例如,3%)之碳,並添加 多達15原子百分比(例如,5 % )之氮。 儘管上述揭不案主要針對鍺銻碲膜,但是本揭示案進 —步涵蓋鍺碲(GT)膜,其化學式為GexTezAm,其中a及 m如先前所定義。在這種化學式中,在某些具體實施例 中x可介於0.32至〇.6〇之間,y可介於〇 4〇至〇 68 之間。在其他具體實施例中,χ可介於〇 3〇至〇 7〇之間, y可介於0.30至0.70之間。 因此,本揭示案涵蓋各種組份之GST及GT膜,例如, 摻雜碳之GST膜、㈣氮之GST膜、摻雜碳及氮之gst 膜,等等》 本揭示案之低溫製程可有益地用於高縱橫比溝槽及孔 中之鍺銻碲的MOCVD共形沉積。 本文所述之新製程及新系統具有若干優點。首先,使 用熱(例如,在約2〇代至㈣。⑺沉積料蹄材料, 可藉由提高其反應性來促進Ge、Sb及Te之反應性。此 類反應性的增加,意味著錯料可在較低溫度(例如, 在約ll〇°C至250。〇下沉積在基板上,同時仍可實現高 百分比之Te。第二,該製程可為批次製程,其中只需對 其他基板重複該製程,即可以類似組態處理任意數量之 基板。第三,如可見於第15a及15b圖,使用本文中所 46 201106513 述之製程及系統處理基板,可在高達約3〇〇〇c退火之後 產生低電阻率之膜(高導電率膜同肖,如表4所示, 在退火之後’錯銻碲膜之氮含量顯著降低。 雖本案揭露主要以化學氣相沉積作為GST材料以及膜 的沉積之沉積方法,但需知的是,本發明可利用其它的 氣相沉積技術。舉例而言,原子層沉積可有益地用於本 案揭露之廣大料中,以引起GST材料以及膜的沉積。 針對此目的,於本發明所屬技術領域之技能内,根據本 文之揭露内容,被使用來沉積GST材料的ALD氣相沉 積製程可於任何適當的手段下被執行,以產生產物gst 膜。舉例而言,ALD製程參數’如,脈波時間、循環持 續時間、溫度、壓力、容積流速等,可藉由簡單的連續 實驗運行來決定,其中的製程參數選擇性地改變,以決 定用於引導ALD氣相沉積製程的最佳多變量製程包絡線 (multivariable process envelope)。 此外,將可理解的是,用來沉積硫族材料的化學物種 可被熱活化或以其它手段能量化,以產生供沉積所用之 過渡物種(transitory speciesp藉此方式,化學物種可被 轉變為不同的化學形式,以提供沉積物種,舉例而言, 沉積物種可能壽命短暫,但其自活化區域至晶圓表面的 傳送中存在至足以使沉積發生。在這樣的手段中,沉積 化學物種可針對沉積操作而原位產生。 就本案揭露之多種具體實施例中的併入GST膜中之碳 及氮物種而言,需知這些物種可以經結合或非經結合的 47 201106513 形式提供。舉例而言,所提及的氮可作為如氮氣體之自 由形式而被導入,或者作為如被導入沉積操作的前驅物 或共反應物之含氮部份而被導入。 進而’從維持沉積的硫族膜之非晶特性的觀點來看, 較低的沉積溫度是有利的’且讓較高程度的碳可被併入 成長中的膜’因而提供了有助於硫族膜更快生長的有利 成核位置(nucleation site),另外也減少了與沉積系統相 關的資本成本以及操作成本。就此而言,出現在膜中的 成核位置可能源自碳及氮的存在,且也可能因碳-氮交互 作用而產生。通常,硫族膜中存在越多成核位置,成核 反應將越快進行,且GST材料的操作中之非晶態以及結 晶態間的轉換也越快。廣義來說,成核位置的總量越大, /步及結BB轉變的增生所需之結晶長度越短,且GST元件 對相變化刺激的反應將越快。 產業利用性 以本文所揭露之製程產生之鍺-銻-碲(GST)合金膜可 有利地用於相變化記憶體元件,包含NOR快閃記惊體、 動態隨機存取兄憶體(DRAM)以及儲存等級記憶體(scm) 中’利用此類硫族合金之性質的優點,而可被輕易地在 結晶態(二進制的1)及非晶態(二進制的〇)之間切換,或 在某些應用中,於非晶態、結晶態以及兩個額外的部份 結晶態之間切換。 48 201106513 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明之一鍺銻碲沉積製程之示意圖。 第2a圖例示GST膜之共形沉積圖,GST膜之Ge:sb: Te成分接近4: 1: 5。 第2b圖係鍺銻碲膜之X光繞射掃描圖案,鍺銻碲膜具 有接近4 · 1 · 5之Ge : Sb : Te組份並顯示非晶特性。 第3圖係本發明之另一鍺銻碲沉積製程之示意圖。 第4圖係本發明之另一鍺銻碲沉積製程之示意圖。 第5圖係鍺銻碲組份之生長速率對活化區溫度之倒數 的作圖。 第6圖係鍺銻碲組份之生長速率對活化區溫度之倒數 的作圖。 第7圖係本發明之另一鍺銻碲沉積製程之示意圖。 第8圖係本發明之鍺銻碲沉積製程之示意圖,該製程 併入晶圓在可旋轉迴旋料架上之並列配置。 第9圖係本發明之另一鍺銻碲沉積製程之示意圖。 第10圖係本發明之鍺銻碲沉積製程之示意圖,該製程 併入晶圓之並列配置。 第11圖係本發明之鍺銻碲沉積製程之示意圖,該製程 併入爐管批次處理。 第12圖係本發明之鍺銻碲沉積製程之示意圖,該製程 併入爐管批次處理。 第13a圖例示GST膜之共形沉積圖,該GST膜之Ge : 49 201106513
Sb: Te成分接近2: 2: 5。 • 第1313圖係鍺銻碲膜之X光繞射掃描圖案,該鍺銻碲 • 膜具有接近2:2:5之Ge:Sb:Te組份,並顯示某些結 晶特性。 第14圖係圖解說明其令具有^及]^之鍺銻碲膜之作 圖。 第15a圖係錯録碑膜在退火之後的電阻率之作圖。 第15b圖係鍺録碲膜在退火之後的電阻率之圖形表 示。 第16圖係一沉積系統之示意圖,該系統包含多個前驅 物及共反應物入口,其中該沉積室藉由喷頭分區為混合 部分及沉積部分,且該沉積部分中之晶圓使其元件側面 對該喷頭。 第17圖係另一沉積系統之示意圖,該系統包含交錯雙 喷頭配置。 第18圖係第19圖中之部分立視示意圖中所示之喷頭 體的俯視圖’該喷頭體構成複合喷頭總成之一部分,該 總成包含相互交錯之二個喷頭,以用於前驅物輪送。 【主要元件符號說明】 10、110、210、310、410、510、610 :系統 12、112、212、312、412、512、612 :沉積室 14 :踏(加熱罩) 50 201106513 16、 18 ' 20 : 24、 28 ' 30 : 38 ' 114 120 122 317 325 529 531 611 613 615 619 700 702 704 706 708 718 116、216、316、516、616 :入口 118、218、318、418、518 :噴頭 加熱線圈 124、424 :加熱台 428 :支撐銷 晶圓 138、238、338、438、538 :活化區 、214 、 314 :牆 、220 :加熱工具
、222 :篩 、517 、 617 :出口 :迴旋料架 .板 :子L :軌條 :外部加熱器 :板加熱器 :遮罩 、800 :沉積系統 、802 :沉積室 、804 :混合部分 、806 :沉積部分 、710、712 ' 714、716、808、810、812、814、816 :入 〇 、818 :加熱器 51 201106513 720、820 :噴頭 722、822 :晶圓 724、824 :基板加熱器 726 、 826 :出口 850 :第二喷頭 852 :排放面 854、864、866、872 :開口 860、862 :喷頭體 868 :流動通道 52

Claims (1)

  1. 201106513 七、申請專利範圍: 1. 一種用於在一基板之表面上形成一共形相變材料膜 以生產一 §己憶體元件晶圓之沉積製程,包括以下步称: 將一基板提供至一沉積系統之一室; 提供具有一第一熱源之一活化區,其中該活化區及該 第一熱源位於該室内部或外側; 於該基板之上游,將一或多個前驅物引入該室; 視需要於該基板之上游引入一或多個共反應物; 藉由使該等前驅物與該第一熱源接觸,而活化該一或 多個前驅物; 使用一第二熱源加熱該基板; 藉由化學氣相沉積,自該一或多個前驅物將該相變材 料膜沉積在該基板上; 其中所沉積之相變材料膜包含GexSbyTezAm ; 其中A係選自由摻雜元素N、C、In、Sn及Se所組 成之群組的一摻質; 至 其中 0.9, x約為0.1至0.6,y約為〇至〇 7,z約為〇 2 且m約為〇至〇15;及 個以上相容摻 其中該摻質A可包含來自該群組之— 雜元素,致使Am包含多個Am摻雜元素。 :·如申請專利範圍第i項所述之沉積製程,其中在約 10 c至250°c之溫度提供該基板,且其中兮^ 古 1⑽至約赠之溫度。 53 201106513 3.如申請專利範圍第1項所述之沉積製程其中該以 沉積自正丁脒基鍺前驅物。 4.如申請專利範圍第1項所述之沉積製程’其中該。 >儿積自--第二丁基碌刖驅物0 5.如申請專利範圍第1項所述之沉積製程,其中該讥 沉積自三(二曱基胺)銻前驅物。 6.如申請專利範圍第1項所述之沉積製程,其中在使用 該第二熱源加熱該基板之步驟中,移除該基板以使其與 該第二熱源脫離接觸。 7.如申請專利範圍第1項所述之沉積製程,其中沉積該 相變材料膜之步驟更包含下列步驟:引入一或多個、 NH3、N2及上述材料之組合。 8. 如申請專利範圍第7項所述之沉積製程,其中針對一 或多個Hr NH3、&及上述材料之組合的一氣體流速約 為 20 至約 200 seem。 9. 如申請專利範圍第1項所述之沉積製程,其更包括下 列步驟:引入選自Ar'NrHe及上述材料之組合的一 54 201106513 稀釋氣體。 . 1〇.如申請專利範圍第1項所述之沉積製程,其中該室 中之壓力高達約1〇托耳。 11. 如申請專利範圍第i項所述之沉積製程,其中同時 處理複數個基板。 12. —種用於在一基板之表面上形成一相變材料膜以生 產一記憶體元件晶圓之沉積製程,包括以下步驟: 將該基板定位於一沉積製程室中; 加熱該基板; 使該基板表面接觸複數相變前驅物蒸氣;及 在該基板表面上將該等相變前驅物蒸氣沉積為一 膜; 其中所沉積之該膜包含GexSbyTezAm ; 其中A係選自由n、c、In、Sn及Se所組成之群組 中的一或多個摻質,且其中x=〇」至〇 6、y=〇至〇 7、 ζ<0·2至〇.9及m約為〇至〇15。 13. 如申請專利範圍第12項所述之沉積製程,其更包括 下歹j步驟.加熱該等相變前驅物蒸氣以活化該等蒸氣。 14·如中請專利範圍第13項所述之沉積製程,其中加熱 55 201106513 該等相變前驅物蒸氣之步驟包含下列步驟:透過一加熱 之篩分散該等相變前驅物蒸氣。 15. 如申請專利範圍第12項所述之沉積製程,其中將該 基板定位於該沉積製程室中之步驟包含下列步驟:定位 該基板與用於加熱該基板之一加熱元件接觸。 16. 如申請專利範圍第12項所述之沉積製程,其中將該 基板定位於該沉積製程室中之步驟包含下列步驟:定位 該基板遠離用於加熱該基板之一加熱元件。 17_如申請專利範圍第12項所述之沉積製程,更包括下 列步驟:使用熱活化該等相變前驅物蒸氣。 18·如申請專利範圍第12項所述之沉積製程,其十將該 基板定位於該沉積製程室中之步驟包含下列步驟:以一 並列配置(side-by-side arrangement)將複數個基板定位 於該沉積製程室中。 19.如申請專利範圍第12項所述之沉積製程,其中將該 基板定位於該沉積製程室十之步驟包含下列步驟:在該 沉積製程室中堆疊複數個基板。 2〇·如申請專利範圍第12項所述之沉積製程,更包括下 56 201106513 列步驟:加熱該沉積製程室之一外側。 21·如申請專利範圍第12項所述之沉積製程,其中將該 基板加熱至約ll〇〇c至250〇C之溫度。 22.如申請專利範圍第13項所述之沉積製程,其中將該 等相變前驅物蒸氣加熱至約18〇〇C至約450DC之溫度。 23· —種用於將一相變材料膜沉積在一基板之表面上以 生產一記憶體元件晶圓之製程,包括以下步驟: 將蒸氣形式之複數前驅物提供至一沉積室; 加熱該等前驅物; 在該沉積室中提供複數個基板,該等基板並列配置 在 可知轉迴旋料架(carousel)上; 加熱該等基板; 將該等加熱前驅物沉積在該等加熱之基板上成為複 數相變材料膜。 24. 如申請專利範圍第23項所述之製程,更包括下列步 驟:透過一噴頭分散該等前驅物。 25. 如申請專利範圍第23項所述之製程,其中加熱該等 前驅物之步驟包含下列步驟:藉由使該等前驅物蒸氣通 過一加熱噴頭而活化該等前驅物。 57 201106513 26.如申請專利範圍第 積室中之—入口提供蒸 過該沉積室中之一出口 形式的該等前驅物。 23項所述之製程,其中透過該沉 氣形式之該等前驅物,且其中透 移除未沉積在該等基板上之蒸氣 27·如申請專利範圍第 罘23項所述之製程,其中提供蒸氣 形式之該等前驅物的步 π驟包含下列步驟:提供正丁脒基 Μ.、如中請專利範圍第23項所述之製程,其中提供蒸氣 形式之該等前驅物的步騍包含下列步驟:提供二_第三丁 基蹄。 29.如申請專利範圍第23項所述之製程,其中提供蒸氣 形式之該等前驅物的步驟包含下列步驟:提供三(二甲基 胺)銻。 30. 一種沉積系統,其包含一沉積室,該沉積室具有多 個入口用於將複數材料引入該沉積室接觸定位於該沉積 室之一沉積部分之一基板,該沉積系統包含一熱源,其 經佈置以加熱該基板至允許於其上沉積一材料之溫度, 該材料衍生自包括該等材料之一前驅物混合物,且該沉 積系統包含一加熱活化位置,其選自:(i)該沉積室之一 201106513 加熱活化部分、(ii)該多個入口之至少一者及㈣一位 於該多個入口至少—者之上游且與其連通之加熱活化 室’及-額外熱源,其經佈置以加熱該加熱活化位置至 該沉積室之該沉積部分的溫度以上之溫度。 3i.如申請專利範圍第30項所述之沉積系統其中該多 個入口之單獨者與鍺、銻及蹄前驅物之各自來源閉合連 通0 3 2.如申請專利範圍第3 1項所述之沉積系統,其中至少 該碲前驅物在該加熱活化位置被活化。 33. —種用於在一基板上沉積材料之沉積製程,其包含 以下步驟:將該基板加熱至允許於其上自一前驅物混合 物沉積材料之溫度;及使該前驅物混合物與該基板接觸 以於其上沉積材料,其中在該接觸步驟之前,該前驅物 混合物或其一或多個成份受到加熱,以活化該前驅物混 合物或其一或多個成份’其中在該接觸之前的該加熱係 在比當該基板被加熱時之基板溫度更高的溫度下進行, 且在該接觸之前的該加熱係於該沉積室中位於該基板上 游之一部分中,或在該沉積室之一或多個入口中,或於 該沉積室之上游、在一單獨的專用加熱室中進行。 34. 如申請專利範圍第33項所述之製程’其中沉積在該 59 201106513 基板上之材料係錯録蹄化物。 35.如申請專利範圍第34項所述之製程,其中該前驅物 混合物包含一碲前驅物,其在該接觸之前藉由該加熱活 化。 37. —種蒸氣沉積系統,其包含一沉積室,該沉積室含 有多個喷頭用於將多個前驅物輸送入該室,其中該多個 喷頭經配置以使至少一個但少於全部之喷頭加入一預活 化區,該預活化區經佈置以將前驅物加熱至一活化溫 度’以便將預活化之前驅物輸送入該室中。 38. 如申請專利範圍第37項所述之蒸氣沉積系統,其中 該多個噴頭輕接Ge、Sb及Te前驅物之來源。 39·如申請專利範圍第37項所述之蒸氣沉積系統其中 該多個喷頭相互交錯。 4〇· -種蒸虱沉積製程,包含下列步驟:經由多個嗔頭 將多個前驅物輸送入一沉積區域,其中該多個喷頭經配 置以使至少-但少於全部之噴頭加人—預活化區, 活化區經佈置以將前驅物加熱至—活化溫度,以便將預 活化之前驅物輸送入該沉積區域。 60 201106513 41.如申請專利範圍第4〇 該多個喷頭耦接Ge、Sb及 項所述之蒸氣 Te前驅物之來源。 沉積系統,其中 42.如中請專利範圍第4〇 該多個噴頭相互交錯。 項所述之蒸氣沉 積系統,其中 43. 一 種蒸氣沉積系統 ^ Φ ^ ^ ’包含其中具有-噴頭之-蒸氣 儿積至,,、中該喷頭包含側向延伸跨越該沉積室之一办 整橫截面部之一板構件’其通常垂直於其中之前驅物: 蒸氣流動方向’盆中辞1技士塞从—A咖 ,、甲这扳構件包含穿過其中之數個蒸氣 流動通道i其巾該板構件於其周邊處氣密性密封至該 蒸氣沉積室之内部表面。 44. 如申請專利範圍第a項所述之蒸氣沉積系統,其包 含.一熱源,其在該板構件上游提供一活化區;及一第 二熱源,其位在該沉積室中之該板構件下游,且經配置 用於加熱定位於該室之一下游部分之一基板。 45. 如申請專利範圍第43項所述之蒸氣沉積系統,更包 含·一第二喷頭’其包含位於該板構件下游之一喷頭體; 及複數前驅物入口,其延伸穿過該沉積室之一牆且穿過 該板構件,並與該第二喷頭體連通。 46. —種複合噴頭總成,其包含封閉一流體混合體積之 201106513 一第一喷頭’及用於自其排放混合流體之複數出口開 口’且至少包含進料通道用於將流體引入該流體混合體 積,該第一噴頭與封閉一第二流體混合體積之一第二噴 頭及提供複數第二出口開口用於自其排放第二混合流體 之複數流動通道耦接,其中該等流動通道延伸穿過該第 一喷頭之該流體混合體積並對其氣密性密封。 47. —種蒸氣沉積膜形成製程,其包含下列步驟:熱活 化化學式為R_Te-R之一碲前驅物,其中每一 r獨立選自 甲基、乙基、異丙基、第三丁基及三甲矽基,以產生化 學式為R-Te-Te-R之對應二碲化物蒸氣,且使該二碲化 物蒸氣與一基板接觸以於其上沉積一含碲膜。 48. 如申請專利範圍第47項所述之製程,其中該二碲化 物蒸氣係一多成份前驅物蒸氣之一成份,該多成份前驅 物蒸氣更包括含鍺前驅物蒸氣。 49. 如申請專利範圍第48項所述之製程,其中該多成份 月!J驅物蒸氣更包含含録前驅物蒸氣。 50. 如申請專利範圍第47項所述之製程,其中該碲前驅 物在含有該基板之一沉積室中熱活化。 51. 如申請專利範圍第47項所述之製程,其中該碲前驅 62 201106513 物在含有該基板之一沉積室之一入口中熱活化。 52.如申請專利範圍第47項所述之製程,其中該碲前驅 物在含有該基板之一沉積室上游之一活化室中熱活化。 53·如申請專利範圍第47項所述之製程,其中該碲前驅 物係(tBu)2Te。 54. 如申請專利範圍第48項所述之製程,其中該碲前驅 物係(tBuhTe ,且該含鍺前驅物蒸氣包含 GeCPriNCCn-BiONPrih之蒸氣。 55. 如申請專利範圍第47項所述之製程,其中該含碲膜 選自鍺銻碲(GST)膜、BiTe3膜及碲化鎘(CdTe)膜。 56. 如申請專利範圍第47項所述之製程,其中該含碲膜 包含含有至少50原子百分比碲之一鍺銻碲(Gst)膜。 57. 如申請專利範圍第47項所述之製程,其中該基板處 在低於250°C之溫度。 58·如申請專利範圍第47項所述之製程,其中該含蹄膜 包含一膜,其具有選自以下之一原子組份: 含有22.5原子%鍺、22.5原子%銻及55原子%蹄之 63 201106513 一膜; 具有一組份GexSbyTezAm之膜,其中A係選自N、C、 In、Sn及Se之群組的一摻雜元素,且其中x介於〇·ι至 0.6之間,y介於〇至0 7之間,z介於〇.2至〇.9之間, πι介於〇至〇. 1 5之間; 含有27.5至32.5原子%鍺及50至55原子%碲之膜; 含有27至3 3%鍺、14至23%銻及50至5 5%碲之膜; 含有27.2%鍺、18.2°/。銻及54.5%碲之一膜; 含有30.7%鍺、15.4%銻及53.9%碲之一膜; 含有33.3%鍺' 13.3%銻及53.3%碲之一膜; 含有35.3%鍺、ΐι·8%銻及52.9%碲之一膜; 含有40%鍺、8%銻及52%碲之一膜; 含有30%鍺、19°/。銻及51%碲之一膜; 含有30%鍺、16%銻及54%碲之一膜;及 含有32%鍺、14°/◦銻及54°/。碲之一膜。 S9.如申請專利範圍第47項所述之製程,其中該基板處 於11〇。(:至250〇C之間的溫度。 6〇.如申請專利範圍第47項所述之製程,其中該含碲膜 捧雜有碳及/或氮。 61.如申請專利範圍第60項所述之製程,其包含下列步 锦’以2至20原子百分比之原子百分比對該含碲膜進行 64 201106513 碳摻雜" 62·如申請專利範圍第60項所述之製程,其包含下列步 驟:以3至20原子百分比之原子百分比對該含碲膜進行 氮摻雜。 63. —種用於在一基板之表面上形成一共形相變材料膜 以生產一記憶體元件晶圓之沉積製程,包括以下步驟: 將一基板提供至一沉積系統之一室; 於該基板之上游,將一或多個前驅物引入該室; 視需要於該基板之上游引入一或多個共反應物; 將該基板加熱至約11〇至250°C之溫度; 藉由化學氣相沉積,自該一或多個前驅物將該相變 材料膜沉積在該基板上; 其中所沉積之相變材料膜包含GexSbyTezAm ; 其中A係選自摻雜元素N、C、In、Sn及Se所組成 之群組的一摻質; 其中X約為0.1至0 6,y約為0至0 7,Z約為〇·2 至0.9,m約為〇至〇 2〇 ;及 其中該摻質A可包含來自該群組之一個以上相容摻 雜元素,致使Am&含多個Am摻雜元素。 65
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TW (2) TW201106513A (zh)
WO (1) WO2010135702A2 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110707006A (zh) * 2018-07-09 2020-01-17 日升存储公司 锑掺杂的硅和硅锗膜的原位制备的方法

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101473382A (zh) 2006-05-12 2009-07-01 高级技术材料公司 相变化记忆体材料的低温沉积
CN101495672B (zh) 2006-11-02 2011-12-07 高级技术材料公司 对于金属薄膜的cvd/ald有用的锑及锗复合物
US8834968B2 (en) 2007-10-11 2014-09-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of forming phase change material layer using Ge(II) source, and method of fabricating phase change memory device
KR101458953B1 (ko) 2007-10-11 2014-11-07 삼성전자주식회사 Ge(Ⅱ)소오스를 사용한 상변화 물질막 형성 방법 및상변화 메모리 소자 제조 방법
US20090215225A1 (en) 2008-02-24 2009-08-27 Advanced Technology Materials, Inc. Tellurium compounds useful for deposition of tellurium containing materials
KR20120106888A (ko) 2009-05-22 2012-09-26 어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드 저온 gst 방법
TW201132787A (en) 2010-03-26 2011-10-01 Advanced Tech Materials Germanium antimony telluride materials and devices incorporating same
US9190609B2 (en) * 2010-05-21 2015-11-17 Entegris, Inc. Germanium antimony telluride materials and devices incorporating same
US9640757B2 (en) 2012-10-30 2017-05-02 Entegris, Inc. Double self-aligned phase change memory device structure
KR102022409B1 (ko) 2013-03-13 2019-09-18 삼성전자주식회사 박막 형성 방법 및 이를 이용한 상변화 메모리 소자의 제조 방법
US9214630B2 (en) 2013-04-11 2015-12-15 Air Products And Chemicals, Inc. Method of making a multicomponent film
KR102077641B1 (ko) * 2013-08-06 2020-02-14 삼성전자주식회사 상변화 물질막, 이의 형성 방법
US9269567B2 (en) * 2013-12-17 2016-02-23 Intermolecular, Inc. High productivity combinatorial processing using pressure-controlled one-way valves
US20160181515A1 (en) * 2014-12-18 2016-06-23 Stmicroelectronics S.R.I. Embedded phase change memory devices and related methods
US9741815B2 (en) * 2015-06-16 2017-08-22 Asm Ip Holding B.V. Metal selenide and metal telluride thin films for semiconductor device applications
FR3057390B1 (fr) * 2016-10-11 2018-12-07 Soitec Four vertical avec dispositif de piegeage de contaminants
CN106637137A (zh) * 2017-01-10 2017-05-10 峨眉山市元素新材料科技有限公司 高效节能硒化锌气相沉积炉
WO2020251696A1 (en) 2019-06-10 2020-12-17 Applied Materials, Inc. Processing system for forming layers
JP2021190574A (ja) 2020-05-29 2021-12-13 キオクシア株式会社 記憶装置
CN112786784B (zh) * 2021-01-18 2022-11-01 长江先进存储产业创新中心有限责任公司 相变存储装置及其制作方法
CN115612985B (zh) * 2022-12-20 2023-02-28 湖南大学 一种锗烯/碲化亚铜垂直异质结材料及其制备方法

Family Cites Families (89)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4960916A (en) 1989-09-29 1990-10-02 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Organometallic antimony compounds useful in chemical vapor deposition processes
US5596522A (en) 1991-01-18 1997-01-21 Energy Conversion Devices, Inc. Homogeneous compositions of microcrystalline semiconductor material, semiconductor devices and directly overwritable memory elements fabricated therefrom, and arrays fabricated from the memory elements
US5312983A (en) 1991-02-15 1994-05-17 Advanced Technology Materials, Inc. Organometallic tellurium compounds useful in chemical vapor deposition processes
JP3336034B2 (ja) 1992-05-12 2002-10-21 同和鉱業株式会社 スパッタリング・ターゲットの製造方法
US5653806A (en) 1995-03-10 1997-08-05 Advanced Technology Materials, Inc. Showerhead-type discharge assembly for delivery of source reagent vapor to a substrate, and CVD process utilizing same
US5997642A (en) 1996-05-21 1999-12-07 Symetrix Corporation Method and apparatus for misted deposition of integrated circuit quality thin films
US6146608A (en) 1997-11-24 2000-11-14 Advanced Technology Materials, Inc. Stable hydride source compositions for manufacture of semiconductor devices and structures
US6005127A (en) 1997-11-24 1999-12-21 Advanced Technology Materials, Inc. Antimony/Lewis base adducts for Sb-ion implantation and formation of antimonide films
US6750079B2 (en) 1999-03-25 2004-06-15 Ovonyx, Inc. Method for making programmable resistance memory element
US6281022B1 (en) 1999-04-28 2001-08-28 Sharp Laboratories Of America, Inc. Multi-phase lead germanate film deposition method
JP2001067720A (ja) 1999-08-31 2001-03-16 Toray Ind Inc 光記録媒体
US6984591B1 (en) 2000-04-20 2006-01-10 International Business Machines Corporation Precursor source mixtures
US7087482B2 (en) 2001-01-19 2006-08-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of forming material using atomic layer deposition and method of forming capacitor of semiconductor device using the same
JP2002220658A (ja) 2001-01-26 2002-08-09 Ricoh Co Ltd 光ディスク用スパッタリングターゲットとその製造法
US8618595B2 (en) 2001-07-02 2013-12-31 Merck Patent Gmbh Applications of light-emitting nanoparticles
US6507061B1 (en) 2001-08-31 2003-01-14 Intel Corporation Multiple layer phase-change memory
US20030098069A1 (en) 2001-11-26 2003-05-29 Sund Wesley E. High purity fluid delivery system
US6972430B2 (en) 2002-02-20 2005-12-06 Stmicroelectronics S.R.L. Sublithographic contact structure, phase change memory cell with optimized heater shape, and manufacturing method thereof
US6872963B2 (en) 2002-08-08 2005-03-29 Ovonyx, Inc. Programmable resistance memory element with layered memory material
CN102312214B (zh) 2002-11-15 2013-10-23 哈佛学院院长等 使用脒基金属的原子层沉积
US7402851B2 (en) 2003-02-24 2008-07-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Phase changeable memory devices including nitrogen and/or silicon and methods for fabricating the same
US7425735B2 (en) 2003-02-24 2008-09-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Multi-layer phase-changeable memory devices
US7115927B2 (en) 2003-02-24 2006-10-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Phase changeable memory devices
JP4714422B2 (ja) 2003-04-05 2011-06-29 ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ,エル.エル.シー. ゲルマニウムを含有するフィルムを堆積させる方法、及び蒸気送達装置
US20040215030A1 (en) 2003-04-22 2004-10-28 Norman John Anthony Thomas Precursors for metal containing films
US7029978B2 (en) 2003-08-04 2006-04-18 Intel Corporation Controlling the location of conduction breakdown in phase change memories
US7893419B2 (en) 2003-08-04 2011-02-22 Intel Corporation Processing phase change material to improve programming speed
US20050082624A1 (en) 2003-10-20 2005-04-21 Evgeni Gousev Germanate gate dielectrics for semiconductor devices
KR100577909B1 (ko) 2003-11-20 2006-05-10 주식회사 에버테크 유니버설 박막증착장치
US7329593B2 (en) 2004-02-27 2008-02-12 Asm America, Inc. Germanium deposition
US7005665B2 (en) 2004-03-18 2006-02-28 International Business Machines Corporation Phase change memory cell on silicon-on insulator substrate
US7312165B2 (en) 2004-05-05 2007-12-25 Jursich Gregory M Codeposition of hafnium-germanium oxides on substrates used in or for semiconductor devices
WO2006012052A2 (en) 2004-06-25 2006-02-02 Arkema, Inc. Amidinate ligand containing chemical vapor deposition precursors
US20050287747A1 (en) 2004-06-29 2005-12-29 International Business Machines Corporation Doped nitride film, doped oxide film and other doped films
KR100632948B1 (ko) 2004-08-06 2006-10-11 삼성전자주식회사 칼코겐화합물 스퍼터링 형성 방법 및 이를 이용한 상변화 기억 소자 형성 방법
US7300873B2 (en) 2004-08-13 2007-11-27 Micron Technology, Inc. Systems and methods for forming metal-containing layers using vapor deposition processes
KR100653701B1 (ko) 2004-08-20 2006-12-04 삼성전자주식회사 반도체 소자의 작은 비아 구조체 형성방법 및 이를 사용한상변화 기억 소자의 제조방법
KR100652378B1 (ko) 2004-09-08 2006-12-01 삼성전자주식회사 안티몬 프리커서 및 이를 이용한 상변화 메모리 소자의 제조방법
JP2006124262A (ja) 2004-11-01 2006-05-18 Dainippon Printing Co Ltd InSbナノ粒子
KR100618879B1 (ko) 2004-12-27 2006-09-01 삼성전자주식회사 게르마늄 전구체, 이를 이용하여 형성된 gst 박막,상기 박막의 제조 방법 및 상변화 메모리 소자
KR100640620B1 (ko) 2004-12-27 2006-11-02 삼성전자주식회사 트윈비트 셀 구조의 nor형 플래쉬 메모리 소자 및 그제조 방법
US20060172067A1 (en) 2005-01-28 2006-08-03 Energy Conversion Devices, Inc Chemical vapor deposition of chalcogenide materials
KR100585175B1 (ko) 2005-01-31 2006-05-30 삼성전자주식회사 화학 기상 증착법에 의한 GeSbTe 박막의 제조방법
KR100688532B1 (ko) 2005-02-14 2007-03-02 삼성전자주식회사 텔루르 전구체, 이를 이용하여 제조된 Te-함유 칼코게나이드(chalcogenide) 박막, 상기 박막의 제조방법 및 상변화 메모리 소자
US7488967B2 (en) 2005-04-06 2009-02-10 International Business Machines Corporation Structure for confining the switching current in phase memory (PCM) cells
JP2007019305A (ja) 2005-07-08 2007-01-25 Elpida Memory Inc 半導体記憶装置
US7525117B2 (en) 2005-08-09 2009-04-28 Ovonyx, Inc. Chalcogenide devices and materials having reduced germanium or telluruim content
KR100962623B1 (ko) * 2005-09-03 2010-06-11 삼성전자주식회사 상변화 물질층 형성 방법, 이를 이용한 상변화 메모리 유닛및 상변화 메모리 장치의 제조 방법
US7397060B2 (en) 2005-11-14 2008-07-08 Macronix International Co., Ltd. Pipe shaped phase change memory
US7459717B2 (en) 2005-11-28 2008-12-02 Macronix International Co., Ltd. Phase change memory cell and manufacturing method
US20070154637A1 (en) 2005-12-19 2007-07-05 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Organometallic composition
KR100695168B1 (ko) 2006-01-10 2007-03-14 삼성전자주식회사 상변화 물질 박막의 형성방법, 이를 이용한 상변화 메모리소자의 제조방법
US7514705B2 (en) 2006-04-25 2009-04-07 International Business Machines Corporation Phase change memory cell with limited switchable volume
KR100919692B1 (ko) 2006-04-27 2009-10-06 재단법인서울대학교산학협력재단 상변화 메모리 셀 및 그의 제조 방법
CN101473382A (zh) * 2006-05-12 2009-07-01 高级技术材料公司 相变化记忆体材料的低温沉积
KR101038611B1 (ko) 2006-05-31 2011-06-03 르네사스 일렉트로닉스 가부시키가이샤 반도체 장치
KR100807223B1 (ko) 2006-07-12 2008-02-28 삼성전자주식회사 상변화 물질층, 상변화 물질층 형성 방법 및 이를 이용한상변화 메모리 장치의 제조 방법
KR100757415B1 (ko) 2006-07-13 2007-09-10 삼성전자주식회사 게르마늄 화합물 및 그 제조 방법, 상기 게르마늄 화합물을이용한 상변화 메모리 장치 및 그 형성 방법
TWI305678B (en) 2006-08-14 2009-01-21 Ind Tech Res Inst Phase-change memory and fabricating method thereof
KR100766504B1 (ko) 2006-09-29 2007-10-15 삼성전자주식회사 반도체 소자 및 그 제조 방법
KR100829602B1 (ko) 2006-10-20 2008-05-14 삼성전자주식회사 상변화 물질층 형성 방법 및 상변화 메모리 장치의 제조방법
US8106376B2 (en) 2006-10-24 2012-01-31 Macronix International Co., Ltd. Method for manufacturing a resistor random access memory with a self-aligned air gap insulator
CN101495672B (zh) 2006-11-02 2011-12-07 高级技术材料公司 对于金属薄膜的cvd/ald有用的锑及锗复合物
US7976634B2 (en) 2006-11-21 2011-07-12 Applied Materials, Inc. Independent radiant gas preheating for precursor disassociation control and gas reaction kinetics in low temperature CVD systems
KR101275799B1 (ko) 2006-11-21 2013-06-18 삼성전자주식회사 저온 증착이 가능한 게르마늄 전구체를 이용한 상변화층형성방법 및 이 방법을 이용한 상변화 메모리 소자의 제조방법
KR100932904B1 (ko) 2006-12-05 2009-12-21 한국전자통신연구원 모뎀 성능 분석 장치 및 방법과, 모뎀 성능 분석장치의기능 검사방법
US20080254218A1 (en) 2007-04-16 2008-10-16 Air Products And Chemicals, Inc. Metal Precursor Solutions For Chemical Vapor Deposition
TW200847399A (en) 2007-05-21 2008-12-01 Ind Tech Res Inst Phase change memory device and method of fabricating the same
KR100888617B1 (ko) 2007-06-15 2009-03-17 삼성전자주식회사 상변화 메모리 장치 및 그 형성 방법
KR100905278B1 (ko) 2007-07-19 2009-06-29 주식회사 아이피에스 박막증착장치, 박막증착방법 및 반도체 소자의 갭-필 방법
US7863593B2 (en) 2007-07-20 2011-01-04 Qimonda Ag Integrated circuit including force-filled resistivity changing material
WO2009034775A1 (ja) 2007-09-13 2009-03-19 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. 焼結体の製造方法、焼結体、当該焼結体からなるスパッタリングターゲット及びスパッタリングターゲット-バッキングプレート組立体
KR20090029488A (ko) * 2007-09-18 2009-03-23 삼성전자주식회사 Te 함유 칼코게나이드막 형성 방법 및 상변화 메모리소자 제조 방법
US20090087561A1 (en) 2007-09-28 2009-04-02 Advanced Technology Materials, Inc. Metal and metalloid silylamides, ketimates, tetraalkylguanidinates and dianionic guanidinates useful for cvd/ald of thin films
KR20090036771A (ko) * 2007-10-10 2009-04-15 삼성전자주식회사 도핑된 상변화 물질막을 구비하는 상변화 기억 소자의 제조방법
KR101458953B1 (ko) 2007-10-11 2014-11-07 삼성전자주식회사 Ge(Ⅱ)소오스를 사용한 상변화 물질막 형성 방법 및상변화 메모리 소자 제조 방법
JP5650880B2 (ja) 2007-10-31 2015-01-07 アドバンスド テクノロジー マテリアルズ,インコーポレイテッド 非晶質Ge/Te蒸着方法
US20090215225A1 (en) 2008-02-24 2009-08-27 Advanced Technology Materials, Inc. Tellurium compounds useful for deposition of tellurium containing materials
US7709325B2 (en) 2008-03-06 2010-05-04 International Business Machines Corporation Method of forming ring electrode
US20090275164A1 (en) 2008-05-02 2009-11-05 Advanced Technology Materials, Inc. Bicyclic guanidinates and bridging diamides as cvd/ald precursors
WO2009134989A2 (en) 2008-05-02 2009-11-05 Advanced Technology Materials, Inc. Antimony compounds useful for deposition of antimony-containing materials
US8636845B2 (en) 2008-06-25 2014-01-28 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Metal heterocyclic compounds for deposition of thin films
US8168811B2 (en) 2008-07-22 2012-05-01 Advanced Technology Materials, Inc. Precursors for CVD/ALD of metal-containing films
JP2010258249A (ja) 2009-04-27 2010-11-11 Toshiba Corp 相変化メモリ装置
KR20120106888A (ko) 2009-05-22 2012-09-26 어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드 저온 gst 방법
US8410468B2 (en) 2009-07-02 2013-04-02 Advanced Technology Materials, Inc. Hollow GST structure with dielectric fill
US8272347B2 (en) 2009-09-14 2012-09-25 Tokyo Electron Limited High temperature gas heating device for a vapor deposition system
JP2011066135A (ja) 2009-09-16 2011-03-31 Elpida Memory Inc 相変化メモリ装置の製造方法
US20110124182A1 (en) 2009-11-20 2011-05-26 Advanced Techology Materials, Inc. System for the delivery of germanium-based precursor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110707006A (zh) * 2018-07-09 2020-01-17 日升存储公司 锑掺杂的硅和硅锗膜的原位制备的方法
CN110707006B (zh) * 2018-07-09 2023-10-17 日升存储公司 锑掺杂的硅和硅锗膜的原位制备的方法

Also Published As

Publication number Publication date
US9070875B2 (en) 2015-06-30
US20120115315A1 (en) 2012-05-10
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KR101329449B1 (ko) 2013-11-14
WO2010135702A2 (en) 2010-11-25

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