TWI393803B - 用於使用溶液為主先質以供原子層沉積之方法及裝置 - Google Patents

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Description

用於使用溶液為主先質以供原子層沉積之方法及裝置
本發明係關於用於傳遞廣泛類別之先質以供原子層沉積之新的及有用的方法及裝置。本發明亦係關於利用傳遞先質之新方法的原子層沉積方法。
原子層沉積(ALD)係一用於矽晶圓方法中之下一代導體障壁層、高k閘極介電層、高k電容層、封端層及金屬閘電極的致能技術。ALD亦已應用於其他電子工業中，諸如平板顯示器、合成半導體、磁性及光儲存、太陽能電池、奈米技術及奈米材料。ALD係用於在一循環沉積方法中同時建置金屬、氧化物、氮化物及其他一單層之超薄型及高度等形層。已藉由使用氧化或氮化反應之ALD方法產生許多主族金屬元素及過渡金屬元素(諸如鋁、鈦、鋯、鉿及鉭)之氧化物及氮化物。諸如Ru、Cu、Ta及其他金屬之純金屬層亦可使用ALD方法藉由還原或燃燒反應來沉積。
一典型的ALD方法使用連續先質氣體脈衝(precursor gas pulse)來每次一層沉積一薄膜。詳言之，將第一先質氣體引入一處理腔室中且藉由在該腔室中於一基板之表面處進行反應來產生一單層。接著在該基板上引入第二先質以與該第一先質進行反應且形成一由該第一先質與該第二先質之組份組成的單層薄膜。每一對衝擊(一循環)正好產生一單層薄膜，允許基於所執行之沉積循環之數目非常精確地控制最終薄膜厚度。
因為半導體器件之封裝變得愈來愈密集，所以通道長度亦必須製造得愈來愈小。對於未來的電子器件技術而言，將有必要用具有小於1.5 nm之有效氧化物厚度(EOT)之超薄型高k氧化物替代SiO2 及SiON閘極介電。較佳地，高k材料應具有高能帶隙及帶偏移、高k值、矽上良好的穩定性、最小的SiO2 介面層及基板上之高品質介面。亦需要非晶形或高結晶溫度薄膜。某些可接受之高k介電材料列於表1中。在彼等所列之介電材料中，HfO2 、Al2 O3 、ZrO2 及相關之三元高k材料已受到用作閘極介電的最大關注。HfO2 及ZrO2 具有較高k值，但其亦具有較低的擊穿場及結晶溫度。Hf及Zr之鋁酸鹽擁有較高k值與較高擊穿場之組合益處。Y2 O3 具有稀土材料(如Eu＋ 3 )之高溶解度且適用於光學電子應用中。
＊ 作為薄膜厚度之函數
過渡金屬及金屬氮化物可用作擴散障壁來防止IC器件中金屬與矽之間之相互擴散。此等障壁層在厚度上僅為幾奈米，且在渠溝及通道中等形。表2展示ALD成熟障壁(grown barrier)之某些性質。所需要之性質包括低生長溫度(<400℃)及低薄膜電阻率。舉例而言，Ta/TaN及W/WxN較佳作為銅擴散障壁系統。諸如Ru、Cu、Pt及Ta之ALD金屬薄層亦已加以沉積以供障壁及晶種層應用使用。
當需要高k介電材料及其襯墊之高度等形及高縱橫比沉積時，ALD係一用於高密度記憶體器件之高級沉積方法。列於表1中之高k氧化物(諸如Al2 O3 )以及鐵電材料(諸如BST、PZT及SBT層)已在記憶體器件中用作電容器介電(capacitor dielectric)。
已在ALD方法中測試若干類型之傳統氣相沉積先質，包括鹵化物、醇鹽、β－二酮酸鹽及更新的烷基醯胺及環戊二烯基材料。鹵化物在ALD方法中執行良好且具有良好的自我限制性生長行為，但其主要為要求高源溫度之高熔融固體。使用固體先質之另一缺點係顆粒污染基板之風險。另外，存在與該等固體先質相關聯之通量或劑量不穩定的問題。醇鹽在ALD方法中展示經降低之沉積溫度，但其可在氣相中分解，從而導致連續的生長方法而不是ALD。β－二酮酸鹽用於MOCVD方法中且通常對水解作用比醇鹽更穩定。然而，其較少揮發且要求高源及基板溫度。已建議一具有β－二酮酸鹽及醇鹽之混合配位體方法來改良醇鹽MOCVD先質之穩定性。實例為Zr(acac)2 (hfip)2 、Zr(O－t－Pr)2 (thd)2 。另外，金屬硝酸鹽先質、M(NO3 )x 、烷基醯胺及甲脒酸鹽(amidinate)展示具有非常低之碳或鹵化物污染之自我限制性生長狀態。然而，硝酸鹽及醯胺之穩定性在生產中係一問題且許多環戊二烯基呈固體形態。
通常，ALD先質應具有良好的揮發性且能夠藉由化性吸附及表面反應使該基板表面快速飽和。該ALD半反應循環應在5秒內完成，較佳在1秒內完成。曝光劑量應在108 蘭繆爾(Laugmuir)(1托*秒＝106 蘭繆爾)以下。因為當先質在氣相中分解時可發生不可控制之CVD反應，所以該等先質在沉積溫度窗內應穩定。先質本身亦應具有高度反應性，以使得該等表面反應快速及完全。另外，完全反應產生薄膜之良好純度。ALD先質之較佳性質在表3中給出。
由於如表3中所註解之ALD先質之嚴格要求，所以需要新類型的ALD先質，該等ALD先質更穩定、展示更高的揮發性且更適合於ALD。然而，研製新先質之成本係一顯著障礙。就此而論，關於化學汽相沉積(CVD)方法之先前技術提供某些有用的背景資訊。
直接液體注射方法已用於許多氣相沉積方法中。舉例而言，美國專利5,376,409描述一種傳遞固體先質之方法，該等固體先質溶解於一適當溶劑中以供化學汽相沉積(CVD)技術使用。美國專利5,451,260描述一種用於提供一液體先質溶液以供使用一用於CVD技術之超音波噴嘴直接注射之方法。Beach等人在"MOCVD of very thin films of lead lanthanum titanate",MRS討論會論文集，415,225－30(1996)中陳述一種使用多種溶解於單一溶液中之先質的CVD方法。Choi等人，"Structure stability of metallorganic chemical vapor deposited(Ba,Sr)RuO3 electrodes for integration of high dielectric constant thin films",Journal of the Electrochemical Society,149(4),G232－5(2002)描述一種使用多組份溶液之液體注射的CVD方法。Zhao等人，"Metallorganic CVD of high－quality PZT thin films at low temperature with new Zr and Ti precursors having mmp ligands",Journal of the Electrochemical Society,151(5),C283－91(2004)討論另一種使用多先質溶液液體傳遞系統的CVD方法。如所註解，此等參考之每一者討論CVD技術且僅對包括溶解於適當溶劑中之固體先質之各種先質材料的論述有興趣。
亦存在某些關於ALD方法之先前技術背景材料。Cho等人，"Atomic layer deposition(ALD)of Bismuth Titanium oxide thin films using direct liquid injection(DLI)method",Integrated Ferroelectrics,59,1483－9,(2003)報告關於溶解於一溶劑中之固體先質之用途。然而，沒有提供關於傳遞及沉積方法之資訊。
美國公開專利申請案2003/0056728揭示原子氣相沉積(AVD)方法中之脈衝液體注射方法，其使用以液體或溶解形態之先質。液體劑量對於理想之ALD操作而言太大。Min等人，"Atomic layer deposition of Al2 O3 thin films from a 1－methoxy－2－methyl－2－propoxide complex of aluminum and water",Chemistry Materials(2005年出版)描述一種用於溶液先質之液體脈衝方法，其中再次該液體劑量對於理想之ALD操作而言太大。事實上，使用液體脈衝來達成單層覆蓋係非常困難的，因為在一ALD操作中，氣相反應物之脈衝寬度為1秒或更小。一個問題是汽化液體脈衝之形狀在時間空間中受到扭曲且該液體脈衝之尖銳前沿及後沿在汽化之後可丟失。因此難以使兩種良好獨立之反應物同步以執行自我限制性及連續的ALD生長。描述於上述兩個參考中之液體脈衝方法不表示真正的ALD方法而相反表示CVD方法之變異體。
美國公開專利申請案2004/0079286描述一種用於ALD之兩相傳遞系統，其中氣相及液相在液體注射後共存於一汽化器中。此方法將不為將發生材料分離之以溶液為主之先質或多組份混合物工作。
該技術中仍存在對改良ALD先質及在ALD方法中使用該等先質之方法的需要。
本發明提供具有特殊ALD操作模式之溶液穩定化作用及傳遞技術之獨特組合。詳言之，本發明允許使用溶解於溶劑中之低揮發性固體ALD先質。該等低揮發性固體先質通常不太昂貴且通常展示出非常高的沸點。此外，不穩定溶質可在溶液中加以穩定且仍保持非常高的沸點。因為可在室溫下傳遞該等溶液，所以此係有利的。在該溶液汽化後，將先質及溶劑之氣相混合物係以脈衝方式輸送入一沉積腔室中以確保一真正的ALD方法。本發明亦涵蓋一種達成上述結果之傳遞裝置。
在合適溶劑中製備穩定的ALD先質溶液。視具體應用而定，可自多種低蒸汽壓溶質或固體中選擇先質溶質。視液體流動速率及汽化條件(即壓力及溫度)而定，先質濃度通常維持於0.01 M至1 M。該先質溶質可為單一分子或多種物質，其中多種物質之混合物用於製造複數個三元薄膜。該溶液之一主要組份係一不阻礙正常ALD方法之溶劑。選擇該溶劑以使得其沸點足夠高以確保在傳遞中沒有溶劑損失、但又足夠低以確保在一汽化器中完全汽化。先質溶質於溶劑中之混合物通常具有較該溶劑本身更高之沸點，但該溶劑具有一高沸點以防止溶質及溶劑在傳遞期間或在該汽化器之入口處的任何過早分離。將具有濃度在0.0001 M至1 M之穩定添加劑添加至溶劑中以幫助防止該等ALD先質在該汽化器中之過早分解。另外，穩定添加劑提供與一先質之配位體部分相似之屬性且可延長該溶液之存放期。在室溫下藉由以預先選擇之流動速率抽汲(pumping)來傳遞該溶液。在該溶液進入汽化器後，將溶液及溶質二者汽化以形成熱蒸汽流。接著藉由一在室溫下操作之快速作用壓力回轉機構切換接通及切斷熱蒸汽。此產生正常的ALD生長而不遭受顆粒污染、熱分解或溶劑干擾。
根據本發明，在一給定溫度及先質濃度下，可計算出最大液體流動速率或最大汽化器壓力。詳言之，為產生單m氣相溶液先質，當所有分子均呈氣相時，先質部分壓力應不超過給定條件下之材料蒸汽壓。所選的汽化器溫度應低於該先質之熱分解溫度且該汽化器之容量係基於所使用之沉積腔室或基板之尺寸來加以選擇。
金屬或非金屬先質係選自彼等文獻中已知之先質，且在多數狀況下該等先質係容易地以一合理成本購得。大部分此等先質呈固體形態，且因此由於低蒸汽壓及高沸點而難以直接使用。詳言之，若來源溫度設定較高以產生足夠蒸汽壓，則該先質可熱分解。另外，直接使用固體先質增加顆粒污染或不穩定劑量之風險。根據本發明之先質包含鹵化物、醇鹽、β－二酮酸鹽、硝酸鹽、烷基醯胺、甲脒酸鹽、環戊二烯基及其他形式(有機或無機)(金屬或非金屬)的化合物。溶液中之先質之典型濃度為0.01 M至1 M，此取決於液體流動速率及汽化條件，即壓力及溫度。溶質之實例在表4中給出，但本發明不限於此，任何合適的溶質均可使用。
先質溶質之其他實例包括可用作鉭膜先質之Ta(NMe2 )5 及Ta(NMe2 )3 (NC9 H1 1 )。
溶劑之選擇對於根據本發明之ALD先質溶液係關鍵的。詳言之，該等溶劑應具有ALD先質在室溫下之合理溶解度且應與該等先質化學相容。雖然該溶劑之沸點可比先質溶質之沸點更低或更高，但該溶劑之沸點應足夠高以確保在傳遞中沒有溶劑損失且足夠低以確保在汽化器中完全汽化。溶劑分子不應與先質分子競爭基板表面上之反應位點，例如該溶劑不得藉由與一表面氫氧化物基團進行反應而化學吸收於該表面上。該等溶劑分子或其片段不應為ALD固體薄膜組成物之任何部分。適用於本發明之溶劑之實例在表5中給出，但其不限於此，因為可使用任何滿足以上標準之合適溶劑。
適用於本發明之溶劑之另一實例係2,5－二甲氧基四氫呋喃。
亦可添加穩定劑來防止汽化器中之ALD先質的過早分解及延長ALD先質溶液之存放期。然而，在使用或不使用使用穩定添加劑的情況下，溶液中之先質在室溫下通常穩定。一旦固體先質已溶解於溶劑中，側液體溶液在室溫下可使用以下設備來傳遞：液體計量泵、質量流量控制器、注射泵、毛細管、分級泵(step pump)、微分級泵或其他合適設備。流動速率視沉積系統之尺寸而自10 nL/min控制至10 mL/min，即，對於較大沉積系統而言，該流動速率可按需要按比例增加。
根據本發明之一方法描述如下。將經精密控制之液體溶液注射於一汽化器中，該汽化器可具有內部或外部熱源或具有兩者熱源。視需要，可使用一噴霧器(例如氣動噴射器)或一外部能源(諸如惰性氣體同軸流動)或一超音源霧化該溶液。汽化器溫度藉由PID迴路控制且操作該汽化器以在一給定壓力範圍內蒸發溶劑及溶質。通常，該溫度設定於100℃與350℃之間而該壓力設定於－14 psig與＋10 psig之間。該汽化器溫度經最佳化用於特定溶質濃度及傳遞速率。較佳地，汽化溫度為150℃至250℃且流動速率在0.1 μL/min與100 μL/min之間。若該溫度太低，則先質分子可由於低飽和部分壓力而冷凝，且若該溫度太高，則該等先質分子可在汽化器腔室內部分解。為確保ALD之前之無顆粒氣相形成，熱先質及溶劑蒸汽可經過在與該汽化器溫度相同或比其更高之溫度下操作的顆粒過濾器。
本發明亦係關於經汽化之溶液先質之傳遞。存在兩種根據本發明之用於經汽化之溶液先質的較佳傳遞方法。第一較佳方法包含在一恆定抽汲速度下自一真空腔室至汽化器出口之操作。在此方法中，為達成先質溶液之完全汽化，液體流動速率必須保持在一確定上限以下。舉例而言，異丙醇鋁之先質溶液在140.5℃下具有約8托之蒸汽壓。若在此溫度下操作該汽化器，則對於0.01、0.05及0.15 L/min之抽汲速度而言，0.1 M濃度之異丙醇鋁溶液之最大液體流動速率分別為48、242及725微公升/分鐘。為傳遞較高液體流動速率之給定先質溶液，可將汽化器溫度增加至高達先質溶質之熱分解溫度。
根據本發明之第二較佳方法包含在恆定汽化器壓力下操作。汽化器中之恆定總壓力可受汽化器出口處之抽汲速度及汽化器入口處之液體流動速率控制。在此方法中，為達成先質溶液之完全汽化，總汽化器壓力必須保持在一確定上限以下。舉例而言，異丙醇鋁之先質溶液在140.5℃下具有約8托之蒸汽壓。若在此溫度下操作該汽化器，則當正辛烷為溶劑時，該汽化器中對於0.1 M濃度之異丙醇鋁溶液之最大總壓力約為500托。對於一給定先質溶液而言，為在更高的總汽化器壓力下操作，可將汽化器溫度增加至高達該先質溶質之熱分解溫度。
為沉積ALD層，藉由由快速開關閥及惰性氣體源所組成之快速作用壓力回轉器件接通及切斷該熱先質及溶劑。該等閥在室溫下操作且不曝露於反應性熱蒸汽中。當閥切斷時，惰性氣體形成一擴散障蔽用以防止熱蒸汽進入沉積腔室中。惰性氣體亦發送至沉積腔室中以淨化掉來自先前循環之過多先質及溶劑，該等過多先質及溶劑接著可載運至排氣系統。當該等閥接通時，熱蒸汽及惰性氣體進入沉積腔室中以在基板表面上進行劑量沉積。進入腔室中之惰性氣體及轉至排氣裝置中之惰性氣體的比率可借助於計量閥或質量流動控制器來調整。通常，先質A接通0.1至10秒，接著淨化1至10秒，先質B接通0.1至10秒，接著另外淨化1至10秒。在該操作中，該先質A可為來自溶液汽化器之金屬先質，且先質B可為氣相反應物，諸如水、氧、臭氧、氫、氨、矽烷、二矽烷、二硼烷、硫化氫、有機胺及肼或其他氣體分子或電漿或自由基源(radical source)。在另一實施例中，停止－及－前進傳遞方法可用於代替連續流動方法。另外，在經汽化之先質傳遞於沉積腔室之前，該等經汽化之先質可使用一包括適當閥之控制系統儲存於容器中。
圖1中展示一種可用於本發明之ALD沉積系統。詳言之，該系統包括用於容納經溶解之先質溶液(先質A)之溶液容器10、用於將先質A抽汲至汽化器30之液體泵20、用於容納先質B(如水)之容器40、其中具有監控器件60之沉積腔室50、及排氣系統70。如技術中所知，包括標準連接件及閥來控制該如上所述之方法。藉由使用圖1中所示之系統，當來自汽化器30及容器40之氣相先質之脈衝進入沉積腔室50時，其得以及時良好分離。此外，諸如惰性氣體源之某些元件未展示，但該等元件在工業中係標準的。
根據本發明之ALD系統可用於生長薄膜及用於作為一自我限制性ALD方法操作。在操作中，在沉積腔室中提供一矽晶圓基板。較佳之監控器件係一原地器件，諸如即時監控薄膜生長之石英晶體微量天平(QCM)。舉例而言，可使用安裝於管狀反應器中之具有6 MHz之啟動頻率的QCM。生長表面係一毯覆性電極(通常為金)，其在初始ALD生長期間可經氧化物或矽或其他金屬改質用於一更好的長晶步驟。沉積腔室之溫度設定為100℃至400℃且使用PID迴路精密控制於±0.1℃變化內或較少。沉積腔室壓力設定為0.1至10托。為更連續地生產，ALD沉積腔室可耦接至源及傳遞系統。該沉積腔室可為任何合適類型，包含(但不限於)流通式反應器、簇射頭反應器及噴射/注射頭反應器。
在排氣系統中將先質A與B謹慎分離以防止吾人所不樂見之反應。每一先質可截留於可在不同溫度下操作之前級阱中。舉例而言，可使用具有不銹鋼過濾器之室溫阱。該等經分離之先質可進一步分離以用於丟棄或再循環。
下面提供使用溶解於溶劑中且用於根據本發明之ALD方法中之固體先質的若干實例。
實例1：Al 2 O 3 薄膜
將固體異丙醇鋁溶解於如表5中所列之乙基環己烷或其他溶劑中。可添加穩定劑，諸如含氧有機化合物，如THF、1,4－二烷及DMF。鋁先質之濃度在0.1 M與0.2 M之間。將液體流動速率控制在10 nL/min至10 μL/min。水用作氣相反應物。汽化器及沉積腔室之溫度分別設定於150℃－300℃及250℃－400℃下。用於鋁溶液、淨化、水及淨化步驟之典型脈衝時間分別為0.1－10、1－10、0.1－10及1－10秒。圖2之上面部分展示作為循環數之一函數之ALD Al2 O3 的線性生長，其中Y軸為以為單位之薄膜厚度。圖2之下面部分展示在時域中擴展之三個生長循環，其中數位化Al溶液脈衝(A)及水蒸汽脈衝(B)與薄膜厚度t()一起繪製。
實例2：HfO 2 薄膜
將固體[(t－Bu)Cp]2 HfMe2 溶解於如表5中所列之乙基環己烷或其他溶劑中。添加穩定劑，諸如含氧有機化合物，如THF、1,4－二烷、DMF、Cp及其類似物。Hf先質濃度設定於0.1 M至0.2 M。液體流動速率控制在10 nL/min至10 μL/min。水用作氣相反應物。汽化器及沉積腔室之溫度設定於200℃－300℃及200℃－400℃下。用於Hf溶液、淨化、水及淨化步驟之典型脈衝時間分別為0.1－10、1－10、0.1－10及1－10秒。圖3之上面部分展示作為循環數之一函數之ALD HfO2 的線性生長，其中Y軸為以為單位之薄膜厚度。三個突出顯示之圖分別展示0.5、1及10秒之不同Hf溶液脈衝時間，其中水蒸汽脈衝及N2 淨化時間固定在1及10秒。圖4展示使用XPS分析之HfO2 薄膜組成，其中頂部部分為具有環境碳污染之表面XPS且底部部分為1分鐘濺鍍之後之ALD薄膜組成。結果表示當使用本發明時沒有雜質併入。
實例3：自我限制性之HfO 2 薄膜
圖5中表明三種不同溫度設定之每一者之自我限制性ALD生長，其中金屬先質脈衝長度自0增加至1秒以使沉積表面過度飽和。X軸為以秒為單位之Hf先質脈衝長度，且Y軸為以埃/循環為單位之薄膜QCM生長率。如所示，生長率係獨立於飽和之後之先質劑量且確認真正的ALD沉積。在測試期間，水蒸汽脈衝長度固定在1秒。在此實例中，0.2 M[(t－Bu)Cp]2 HfMe2 溶解於辛烷中。XPS資料展示O/Hf比率為2且碳雜質在0.1%之偵測極限以下。
實例3：HfO 2 薄膜
將固體肆(1－甲氧基－2－甲基－2－丙醇)鉿(IV)、Hf(mmp)4 溶解於如表5中所列之乙基環己烷或其他溶劑中。添加穩定劑，諸如含氧有機化合物，如THF、1,4－二烷、DMF、Cp及其類似物。Hf先質濃度設定於0.1 M至0.2 M。液體流動速率控制在10 nL/min至10 μL/min。水用作氣相反應物。汽化器及沉積腔室之溫度分別設定於150℃－300℃及200℃－350℃。用於Hf溶液、淨化、水及淨化步驟之典型脈衝時間分別為0.1－10、1－10、0.1－10及1－10秒。圖6展示作為循環數之一函數之ALD HfO2 的線性生長，其中Y軸為以埃為單位之薄膜厚度。圖7展示如此實例中在兩分鐘濺鍍以移除表面污染之後使用XPS分析所形成之HfO2 薄膜組成。結果指示當使用本發明時沒有雜質併入。XPS資料展示O/Hf比率為2.3且碳雜質在0.1%之偵測極限以下。
實例4：BST薄膜
具有不同混合比之固體Ba(O－iPr)2 、Sr(O－iPr)2 及Ti(O－iPr)4 溶解於如表5中所列之乙基環己烷或其他溶劑中。添加穩定劑，諸如含氧有機化合物，如THF、1,4－二烷及DMF。每一組份之BST先質濃度設定為0.1 M至0.2 M。液體流動速率控制在10 nL/min至10 μL/min。水用作氣相反應物。汽化器及沉積腔室之溫度分別設定於200℃－350℃及300℃－400℃。用於混合溶液、淨化、水及淨化步驟之典型脈衝時間分別為0.1－10、1－10、0.1－10及1－10秒。圖8之上面部分展示作為循環數之一函數之ALD BST的線性生長，其中Y軸為以為單位之薄膜厚度。圖8之下面部分展示在時域中擴展之4.5個生長循環，其中數位化BST溶液脈衝及水蒸汽脈衝與薄膜厚度t()一起繪製。
實例5：Ru薄膜
固體RuCp2 溶解於二烷、二烷/辛烷或2,5－二甲氧基四氫呋喃/辛烷中。Ru先質之濃度設定於0.05 M至0.2 M。添加穩定劑，諸如Cp及其類似物。液體流動速率控制在10 nL/min至10 μL/min。氧氣用作燃燒劑。汽化器及沉積腔室之溫度分別設定於140℃－300℃及300℃－400℃。用於Ru溶液、淨化、水及淨化步驟之典型脈衝時間分別為0.1－10、1－10、0.1－10及1－10秒。圖9展示在濺鍍1.5分鐘以移除表面污染之後使用XPS分析之Ru薄膜組成。結果指示當使用本發明時沒有雜質倂入。藉由4點探針量測，薄電阻率約為12微－Ohm*cm。
吾人預期，根據前述描述，本發明之其他實施例及變化對於熟練技工將變得容易顯而易見，且吾人意欲該等實施例及變化同樣亦包括於如附加申請專利範圍中所陳述之本發明的範疇內。
10．．．溶液容器
20．．．液體泵
30．．．汽化器
40．．．容器
50．．．沉積腔室
60．．．監控器件
70．．．排氣系統
圖1係根據本發明之一實施例之用於傳遞先質的ALD裝置的示意圖。
圖2係繪製根據本發明之Al2 O3 在循環及時域中之ALD生長的圖。
圖3係繪製根據本發明之三種不同先質劑量之HfO2 在循環及時域中之ALD生長的圖。
圖4係根據本發明之ALD成熟HfO2 樣本之表面及薄膜組成的XPS光譜。
圖5係繪製根據本發明之HfO2 在不同溫度及脈衝長度下之ALD生長的圖。
圖6係繪製根據本發明之HfO2 之ALD生長的圖。
圖7係根據本發明之ALD成熟HfO2 樣本之薄膜組成的XPS光譜。
圖8係繪製根據本發明之BST在循環及時域中之ALD生長的圖。
圖9係根據本發明之ALD成熟Ru樣本之薄膜組成的XPS光譜。
10．．．溶液容器
20．．．液體泵
30．．．汽化器
40．．．容器
50．．．沉積腔室
60．．．監控器件
70．．．排氣系統

Claims (3)

  1. 一種原子層沉積之方法，其包括：將一經汽化之先質溶液及一經汽化之反應溶液交替傳遞至一沉積腔室；在該沉積腔室中之一基板之表面上形成該先質溶液及反應溶液之組份的一單層；及重複直至形成一預定厚度之一薄膜；其中該經汽化之先質溶液包含溶解於乙基環己烷或辛烷中之[(t -Bu)Cp]2 HfMe2 且其中該薄膜為HfO2 ；且其中該先質溶液在室溫下傳遞至一汽化器，且在無分解或冷凝的情況下汽化。
  2. 一種原子層沉積之方法，其包括：將一經汽化之先質溶液及一經汽化之反應溶液交替傳遞至一沉積腔室；在該沉積腔室中之一基板之表面上形成該先質溶液及反應溶液之組份的一單層；及重複直至形成一預定厚度之一薄膜；其中該經汽化之先質溶液包含溶解於一溶劑中之一或多種低揮發性先質；且其中藉由在一恆定抽汲速度(pumping speed)下操作與汽化器相關聯之真空泵，以將該先質溶液在室溫下傳遞至該汽化器，且在無分解或冷凝的情況下汽化。
  3. 一種原子層沉積之方法，其包括：將一經汽化之先質溶液及一經汽化之反應溶液交替傳 遞至一沉積腔室；在該沉積腔室中之一基板之表面上形成該先質溶液及反應溶液之組份的一單層；及重複直至形成一預定厚度之一薄膜；其中該經汽化之先質溶液包含溶解於一溶劑中之一或多種低揮發性先質；且其中藉由在恆定壓力下操作一汽化器，以將該先質溶液在室溫下傳遞至該汽化器，且在無分解或冷凝的情況下汽化。
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