TWI834000B - 原子層沉積製程 - Google Patents

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Abstract

提供一種原子層沉積製程，其藉由氣相沉積來形成氧化 銦鎵鋅(IGZO)膜。該IGZO膜可例如充當一電晶體裝置中之一通道層。在一些實施例中，用於沉積IGZO膜的原子層沉積製程包含一IGZO沉積循環，其包含使一反應空間中之一基材與一氣相銦前驅物、一氣相鎵前驅物、一氣相鋅前驅物及一氧反應物交替且循序地接觸。可重複該沉積循環直到已形成具有一所欲厚度之一IGZO膜。在一些實施例中，該沉積循環是在250℃或更低的一沉積溫度下實施。在一些實施例中，該ALD沉積循環額外地包含使該基材與一額外的反應物接觸，該額外的反應物包含NH3、N2O、NO2及H2O2之一或多者。

Description

原子層沉積製程
本申請案是關於用於形成氧化銦鎵鋅(IGZO)膜之氣相沉積製程。在一些態樣中，IGZO膜是用在記憶體應用中。
相關申請案之交叉參考
本申請案主張對2019年10月17日提出申請之美國臨時專利申請案第62/916,476號之優先權，其是以引用方式併入本文中。
當前，最廣泛地用於沉積IGZO的技術是濺射及PE(CVD)製程。對致能沉積具有高遷移率之IGZO膜的製程存在需求。對具有陡峭次臨限斜率及低洩漏之含IGZO電晶體存在額外需求。對針對熱後沉積處理(諸如組成氣體退火)表現穩定的IGZO膜存在額外需求。
在一些態樣中，提供藉由氣相沉積來形成氧化銦鎵鋅(IGZO)膜之方法。該IGZO可例如充當一電晶體裝置中之一通道 層。在一些實施例中，用於沉積IGZO膜的原子層沉積製程包含一IGZO沉積循環，其包含使一反應空間中之一基材與一氣相銦前驅物、一氣相鎵前驅物、一氣相鋅前驅物及一氧反應物交替且循序地接觸。可重複該沉積循環直到已形成具有一所欲厚度之一IGZO膜。在一些實施例中，該IGZO膜充當一電晶體裝置中之一通道層。在一些實施例中，該沉積循環是在250℃或更低的一沉積溫度下實施。
在一些實施例中，該ALD沉積循環額外地包含使該基材與一額外的反應物接觸，該額外的反應物包含NH3、N2O、NO2及H2O2之一或多者。在一些實施例中，該基材是同時與該氧反應物及該額外的反應物接觸。
在一些實施例中，該氧反應物包含水、臭氧及H2O2之一或多者。在一些實施例中，該鎵前驅物包含至少一胺或烷基胺配體。在一些實施例中，該鋅前驅物包含元素鋅、一鹵化鋅及一烷基鋅化合物之一或多者。在一些實施例中，該銦前驅物包含一烷基銦化合物、一β二酮銦、一環戊二烯銦及一鹵化銦之一或多者。
在一些實施例中，該銦前驅物是三甲基銦，該鋅前驅物是二乙基鋅，且該鎵前驅物是Ga(NMe2)3。
在一些實施例中，於該沉積循環中，該基材是在與該等銦、鋅及鎵前驅物接觸之後與該氧反應物接觸。
在一些實施例中，該IGZO沉積循環包含一氧化銦鋅(IZO)子循環及一氧化鎵鋅(GZO)子循環，且其中該IGZO膜包含氧化銦 鋅及氧化鎵鋅之一混合物。該沉積循環可重複N1次，其中該IZO子循環在該沉積循環內重複N2次，且該GZO子循環在該沉積循環內重複N3次，其中N1、N2和N3是一整數。
在一些實施例中，該IGZO沉積循環包含一氧化銦鋅(IZO)子循環及一氧化銦鎵鋅(IGZO)子循環。在一些實施例中，該沉積循環是重複N1次，且該氧化銦鋅(IZO)子循環是在該沉積循環內重複N2次，而該氧化銦鎵鋅(IGZO)子循環是在該沉積循環內重複N3次，其中N1、N2和N3是一整數。
在一些實施例中，該沉積循環包含一氧化鋅子循環，該氧化鋅子循環是重複N1次，該氧化鋅子循環包含交替且循序地使該基材與該鋅前驅物及該氧反應物接觸；一氧化銦子循環，該氧化銦子循環是重複N2次，該氧化銦子循環包含交替且循序地使該基材與該銦前驅物及該氧反應物接觸；及一氧化鎵子循環，該氧化銦子循環是重複N3次，該氧化銦子循環包含交替且循序地使該基材與該鎵前驅物及該氧反應物接觸，其中N1、N2和N3是一整數；且其中該銦前驅物是三甲基銦，該鋅前驅物是二乙基鋅，且該鎵前驅物是Ga(NMe2)3。
在一些實施例中，該沉積循環包含一氧化鋅銦子循環，其是重複N1次，並包含使該基材與該鋅前驅物、該銦前驅物及該氧反應物交替且循序地接觸；及一氧化鎵子循環，其是重複N2次，並包含使該基材與該鎵前驅物及該氧反應物交替且循序地接觸，其中N1和N2是一整數。
在一些實施例中，該沉積循環包含一氧化鋅鎵子循環，其是重複N1次，並包含使該基材與該鋅前驅物、該鎵前驅物及該氧反應物交替且循序地接觸；及一氧化銦子循環，其是重複N2次，並包含使該基材與該銦前驅物及該氧反應物交替且循序地接觸，其中N1和N2是一整數。
在一些實施例中，該沉積循環包含一氧化鋅子循環，其是重複N1次，並包含使該基材與該鋅前驅物及該氧反應物交替且循序地接觸；及一氧化銦鎵子循環，其是重複N2次，並包含使該基材與該銦前驅物及該鎵前驅物及該氧反應物交替且循序地接觸，其中N1和N2是一整數。
在一些實施例中，在該基材與該氣相銦前驅物接觸之前、在該基材與該氣相鎵前驅物接觸之前及/或在該基材與該氣相鋅前驅物接觸之前，該基材是與一表面改質劑接觸。該基材表面可包含活性表面態，且在一些實施例中，在該基材與該氣相銦前驅物接觸之前、在該基材與該氣相鎵前驅物接觸之前及/或在該基材與該氣相鋅前驅物接觸之前，使該基材與一表面改質劑接觸可去活化該活性表面態以形成去活化表面態。隨後，餘留的活性表面態與該氣相銦前驅物、該氣相鎵前驅物及/或該氣相鋅前驅物起反應；而該等去活化表面態實質上並未與該氣相銦前驅物、該氣相鎵前驅物及/或該氣相鋅前驅物起反應。
在一些實施例中，該表面改質劑在該基材表面上與OH基起反應。在一些實施例中，該表面改質劑可包含一醇或酸酐。
在一些實施例中，該基材是與一摻雜物前驅物接觸。在一些實施例中，該基材是在一或多個沉積循環中與一摻雜物前驅物接觸。該摻雜物前驅物可包含例如一鈰前驅物、一鉭前驅物、一矽前驅物及/或一鍺前驅物。
在一些實施例中，一種用於在一基材上形成一IGZO薄膜之ALD製程包含實施一沉積循環，該沉積循環包含使該基材與一氣相銦前驅物、一氣相鎵前驅物、一氣相鋅前驅物交替且循序地接觸。該沉積循環額外地包含使該基材與一第一氧反應物及一第二反應物接觸。該沉積循環可重複二或更多次，直到已形成具有一所欲厚度之一IGZO膜。在一些實施例中，該第二反應物包含NH3、N2O、NO2及H2O2之一或多者。
在一些實施例中，該基材是在與該等銦、鎵及鋅反應物之至少一者接觸之後與該氧反應物接觸。在一些實施例中，該基材是在與該等銦、鎵及鋅反應物之各者接觸之後與該氧反應物接觸。在一些實施例中，該基材是同時與該氧反應物及該第二反應物接觸。
在一些實施例中，一沉積循環包含使該基材與一氣相銦前驅物、一氣相鎵前驅物、一氣相鋅前驅物、該第一氧反應物及該第二反應物交替且循序地接觸。
110、120、130、140、150:步驟
100:沉積循環
圖1是流程圖，其繪示根據一些實施例之氧化銦鎵鋅(IGZO)沉積循環。
在一態樣中，提供藉由氣相沉積製程(諸如原子層沉積)沉積氧化銦鎵鋅(IGZO)薄膜之方法。在一些實施例中，IGZO薄膜可藉由氣相沉積製程來形成在基材上，該氣相沉積製程包含使基材交替且循序地暴露至氣相銦前驅物、氣相鎵前驅物、氣相鋅前驅物及一或多個氧反應物。
如下文所討論，在一些實施例中，沉積循環包含在其中沉積氧化物之一或多個子循環。例如，在一些實施例中，各分開的前驅物之二元氧化物可在三個沉積子循環中沉積。在一些實施例中，一沉積循環包含一第一子循環、一第二子循環及一第三子循環，氧化銦在該第一子循環中沉積自一氣相銦前驅物，氧化鎵在該第二子循環中沉積自一氣相鎵前驅物，氧化鋅在該第三子循環中沉積自一氣相鋅前驅物。在一些實施例中，於一子循環中，基材是交替且循序地暴露至該銦、鎵、或鋅氣相前驅物及一氧反應物。
在其他實施例中，二或更多個前驅物在單一子循環中是於氧反應物之前提供。例如，在一些實施例中，氧化銦鋅(IZO)是藉由使基材交替且循序地暴露至銦前驅物、鋅前驅物及氧反應物而在一個子循環中沉積，且氧化鎵鋅是藉由使基材交替且循序地 暴露至鎵前驅物、鋅前驅物及氧反應物而在第二子循環中沉積。
在一些實施例中，單一沉積循環包含使基材暴露至鎵前驅物、鋅前驅物及銦前驅物之各者，並在暴露至三個前驅物之後使基材暴露至氧反應物，其中該三個前驅物可以任何順序提供。
在一些實施例中，可在一或多個沉積循環中提供額外的反應物氣體(諸如包含NH3、N2O、NO2及/或H2O2之氣體)以改善膜性質。
在一些實施例中，IGZO膜可包含一或多個個別氧化物(諸如氧化銦鋅(IZO)及氧化鎵鋅(GZO))之混合物。各種氧化物可用以調整IGZO膜以達成所欲結果。例如，可調整膜中之銦、鎵及鋅之各者的量。
在一些實施例中，可實行後沉積退火(post-deposition anneal)及/或後沉積處理以例如改善膜的電氣性質。後沉積退火可包含例如在氧環境中退火。所揭示之方法可致能例如高深寬比3D結構上之IGZO薄膜的高保形性及完全化學計量控制，如一些記憶體應用所需。
在一些實施例中，由所揭示之方法沉積之氧化銦鎵鋅可用作電晶體中的通道材料。與矽相比，此可允許極低的切斷電流及較高的載子遷移率。在一些實施例中，IGZO是在低溫(<200℃)下沉積，允許其用在後段製程(BEOL)裝置中。在一些實施例中，IGZO膜充當BEOL邏輯裝置中之通道區。在一些實施例中，IGZO薄膜可以高保形性及高均勻性沉積在三維結構上。此可允許IGZO 膜用在高深寬比裝置(諸如DRAM)中。在一些實施例中，IGZO膜充當DRAM存取電晶體通道。在一些實施例中，IGZO膜充當VNAND(垂直NAND)通道。
在所屬技術領域中具有通常知識者將明白其他可使用IGZO薄膜的背景。在一些實施例中，IGZO薄膜並未用作用於在顯示器中使用的透明膜電晶體(TFT)。
如上文所提及，提供氣相沉積製程以用於沉積IGZO層。在一些實施例中，原子層沉積(ALD)技術是欲沉積保形IGZO層。在氣相沉積技術之中，ALD具有在低溫下提供高保形性的優點。在一些實施例中，可利用循環CVD製程。因此，在一些實施例中，反應溫度可高於至少一前驅物的分解溫度。在循環CVD反應中，可發生一或多個前驅物及反應物之至少部分混合。例如，可修改下述之ALD製程，以在各子循環中同時或以至少部分重疊的脈衝提供前驅物及反應物。
ALD型製程是基於前驅物化學品之受控的表面反應。表面反應可是或可非自限制的。可藉由將前驅物交替且循序地饋入反應室中來避免氣相反應。氣相反應物一般是例如藉由在反應物脈衝之間從反應室移除過量的反應物及/或反應物副產物(一種可稱為吹掃(purge)的製程)而在反應室中彼此分開。
簡而言之，基材是載入反應室中，且通常在降低壓力下加熱至合適的沉積溫度。基材可是例如半導體基材。沉積溫度是維持在低於前驅物熱分解溫度但在足夠高的位準下，以避免反應 物冷凝並提供用於所欲表面反應之活化能。當然，用於任何給定ALD反應之適當溫度裕度(temperature window)將取決於所涉及之表面終端及反應物物種。
在一些實施例中，沉積溫度是從約20℃至約600℃、從約100℃至約400℃、或從約150℃至約300℃。在一些實施例中，沉積溫度是約225℃或更低。在一些實施例中，沉積溫度是從約150℃至約250℃。在一些實施例中，沉積溫度是225℃。
鋅、銦及鎵前驅物之各者是以氣相脈衝形式個別地導入室中並與基材表面接觸。在一些實施例中，基材表面包含三維結構。在一些實施例中，選擇條件使得基材表面上以自限制方式吸附各前驅物之不多於約一個單層。
將一或多個氣態氧反應物脈衝至室中，該等反應物在其中於表面上與鋅、銦及/或鎵物種起反應以形成各別氧化物。
過量的前驅物或反應物及反應副產物(若有的話)可在各前驅物或反應物的脈衝之間從基材與基材表面以及從基材與基材表面的近接處移除。在一些實施例中，可藉由吹掃來移除反應物及反應副產物(若有的話)。可例如以惰性氣體(諸如氮或氬)的脈衝實現吹掃。
吹掃反應室意指諸如藉由以真空泵排空室及/或藉由以諸如氬或氮之惰性氣體置換反應器內之氣體而從反應室移除氣相前驅物或反應物及/或氣相副產物。一般的吹掃時間是從約0.05秒至約20秒、介於約1秒與約10秒之間、或介於約1秒與約2秒之 間。然而，若有必要，可使用其他吹掃時間(諸如，當在極高深寬比結構或具有複雜表面形態之其他結構上方沉積層時)。在所屬技術領域中具有通常知識者可基於具體情況輕易地判定適當的脈衝時間。
在其他實施例中，藉由從含有前驅物、反應物及/或反應副產物的位置實體移動基材來從基材表面或從基材區域移除過量的前驅物(或反應物及/或反應副產物等)。
重複諸如藉由脈衝而使基材與各前驅物及反應物接觸以及移除過量的前驅物、或反應物及反應副產物之步驟，直到已在基材上形成具有所欲厚度的薄IGZO膜，其中各完整循環一般留下不多於約一分子單層。
如上文所提及，各循環之各脈衝或相可是自限制的。過量的反應物前驅物可在各相中供應以使易感的結構表面飽和。表面飽和確保反應物佔據實質上全部或大多數可用的反應位點(例如，承受物理尺寸或「位阻(steric hindrance)」限制)，且因此確保優越的階梯覆蓋率。在一些配置中，自限制行為之程度可藉由例如允許反應物脈衝之一些重疊以便以沉積速度抵換保形性(藉由允許一些CVD型反應)來調整。反應物於時間及空間上經充分分開之理想的ALD條件提供接近完美的自限制行為，且因此提供最大保形性，但位阻導致每循環少於一個分子層。與自限制ALD反應混合之受限的CVD反應可提高沉積速度。如上文所提及，在一些實施例中，使用脈衝CVD製程。
在一些實施例中，反應空間可在單晶圓ALD反應器或多個基材上的沉積於其中同時發生之批式ALD反應器中。在一些實施例中，沉積在其上是所欲的基材(諸如半導體工件)是載入反應器中。反應器可是叢集工具的部分，在該叢集工具中實行形成積體電路之各種不同製程。在一些實施例中，使用流動式反應器。在一些實施例中，使用能夠進行大量製造的單晶圓ALD反應器。在其他實施例中，使用包含多個基材的批式反應器。對其中使用批式ALD反應器之實施例而言，基材的數目是在10至200之範圍內、在50至150之範圍內、或在100至130之範圍內。
除了這些ALD反應器以外，可使用許多能夠進行薄膜ALD生長之其他種類的反應器，包括配備適當設備及構件以用於脈衝前驅物的CVD反應器。在一些實施例中，使用流動式ALD反應器。反應物一般在抵達反應室之前保持分開，使用於前驅物的共用管線最小化。然而，其他配置亦是可行的。
合適的批式反應器包括，但不限於經特定設計以增強ALD製程的反應器。在一些實施例中，使用垂直批式反應器，其中晶舟在處理期間旋轉。因此，在一些實施例中，晶圓在處理期間旋轉。在其中使用批式反應器之一些實施例中，晶圓間之均勻性是小於3%(1σ)、小於2%、小於1%、或甚至小於0.5%。
本文所述之IGZO沉積製程可選地可在反應器或經連接至叢集工具的反應空間中實行。在叢集工具中，由於各反應空間是專用於一種類型的製程，各模組中之反應空間的溫度可保持恆 定，相較於在各次運轉前於其中將基材加熱至製程溫度之反應器，其可改善產出量。
如圖1所繪示，在一些實施例中，IGZO薄膜是藉由沉積循環100來沉積，該沉積循環包含使基材與鋅前驅物(例如步驟110)、銦前驅物(例如步驟120)、鎵前驅物(例如步驟130)及含氧反應物(例如步驟140)交替且循序地接觸。重複沉積循環(例如步驟150)以沉積具有所欲厚度的膜。
在一些實施例中，鋅前驅物、銦前驅物及鎵前驅物之至少一者是在氧反應物之前提供。在一些實施例中，鋅前驅物、銦前驅物及鎵前驅物之各者是在氧反應物之前提供。鋅、銦及鎵前驅物可以任何順序提供。在一些實施例中，前驅物在沉積循環中是循序地提供，其中基材是與鋅前驅物、銦前驅物、鎵前驅物及氧反應物交替地接觸(以該順序)。沉積循環是重複以沉積具有所欲厚度的IGZO膜。沉積循環可寫作〔鋅前驅物+銦前驅物+鎵前驅物+氧反應物〕x N1，其中N1是整數，且括弧指示一個ALD循環。在一些實施例中，DEZ是用作鋅前驅物，TMIn是用作銦前驅物，且烷胺基鎵前驅物(諸如TDMAGa)是用作鎵前驅物，且沉積循環可寫作〔DEZ+TMIn+烷胺基鎵+氧反應物〕x N1，其中N1是整數，且括弧指示一個ALD循環。
在一些實施例中，氧反應物可在鋅、銦及鎵前驅物之一或多者之後提供。例如，在一些實施例中，IGZO沉積超循環包含三個子循環，其等之各者形成各別的氧化物。在第一氧化鋅子循 環中，基材是與鋅前驅物及氧反應物交替且循序地接觸。第一子循環可重複一、二、或更多次。在第二氧化銦子循環中，基材是與銦前驅物及氧反應物交替且循序地接觸。第二子循環可重複一、二、或更多次。在第三氧化鎵子循環中，基材是與鎵前驅物及氧反應物交替且循序地接觸。第三子循環可重複一、二、或更多次。氧反應物可在各子循環中相同或可在一或多個子循環中不同。雖然稱為第一、第二及第三子循環，子循環可在超循環中以任何順序實行。此外，實行各子循環的次數在超循環中可獨立地變化。例如，可變化實行子循環之一或多者的次數以達成所欲的組成。實行各子循環的次數可在各超循環中相同或可變化。超循環可重複一、二、或更多次以達成具有所欲厚度及組成之IGZO膜。
包含三個子循環之沉積超循環可寫作{〔鋅前驅物+氧反應物〕x N1+〔銦前驅物+氧反應物〕x N2+〔鎵前驅物+氧反應物〕x N3}x N4，其中N1、N2、N3和N4是整數，且括弧代表一個ALD子循環。在一些實施例中，在氧環境中退火是包括在超循環中，且包含三個子循環之沉積超循環可寫作{〔鋅前驅物+氧反應物〕x N1+〔銦前驅物+氧反應物〕x N2+〔鎵前驅物+氧反應物〕x N3+〔氧反應物退火〕x N4}x N5，其中N1、N2、N3、N4和N5是整數，且括弧代表一個ALD子循環。此一氧反應物退火步驟可包括在本文所述之沉積循環的任何者中。
在一些實施例中，DEZ是用作鋅前驅物，TMIn是用作銦前驅物，且烷胺基鎵前驅物(諸如TDMAGa)是用作鎵前驅物，而包含三個子循環之沉積超循環可寫作{〔DEZ+氧反應物〕x N1+〔TMIn+氧反應物〕x N2+〔烷胺基鎵+氧反應物〕x N3+〔氧反應物退火〕x N4}x N5，其中N1、N2、N3、N4及N5是整數，且括弧代表一個ALD子循環。
在一些實施例中，子循環之一或多者可相對於一或多個其他子循環而重複多次。例如，在一些實施例中，氧化銦子循環及氧化鋅子循環可相對於氧化鎵子循環重複某一次數。此一超循環可寫作{〔(鋅前驅物+氧反應物)x N1+(銦前驅物+氧反應物)x N2〕x N3+〔鎵前驅物+氧反應物〕x N4}x N5，其中N1、N2、N3、N4及N5是整數，且括弧代表一個ALD子循環。在一些實施例中，烷基鋅(諸如二乙基鋅(DEZ))是用作鋅前驅物，烷基銦(諸如三甲基銦(TMIn))是用作銦前驅物，且烷基醯胺鎵(諸如三(二甲醯胺基)鎵(III)(TDMAGa))是用作鎵前驅物。
在一些實施例中，IGZO沉積超循環包含第一氧化鋅銦子循環，其中基材是與鋅前驅物、銦前驅物及氧反應物交替且循序地接觸。前驅物可以任何順序提供。第一子循環可重複一、二、或更多次。在第二氧化鎵子循環中，基材是與鎵前驅物及氧反應物交替且循序地接觸。第二子循環可重複一、二、或更多次。氧反應物可在各子循環中相同或可在一或多個子循環中不同。雖然稱為第一子循環及第二子循環，子循環在超循環中可以任何順序 實行。此外，實行各子循環的次數在超循環中可獨立地變化。例如，可變化實行子循環之一或多者的次數以達成所欲的組成。實行各子循環的次數可在各超循環中相同或可變化。超循環可重複一、二、或更多次以達成具有所欲厚度及組成之IGZO膜。包含兩個子循環之超循環可寫作{〔鋅前驅物+銦前驅物+氧反應物〕x N1+〔鎵前驅物+氧反應物〕x N2}x N3，其中N1、N2及N3是整數，且括弧代表一個ALD子循環。在一些實施例中，DEZ是用作鋅前驅物，TMIn是用作銦前驅物，且烷胺基鎵前驅物(諸如TDMAGa)是用作鎵前驅物，而包含兩個子循環之沉積超循環可寫作{〔DEZ+TMIn+氧反應物〕x N1+〔烷胺基鎵+氧反應物〕x N2}x N3，其中N1、N2及N3是整數，且括弧代表一個ALD子循環。
在一些實施例中，IGZO沉積超循環包含兩個子循環，其中在第一氧化鋅鎵子循環中，基材是與鋅前驅物、鎵前驅物及氧反應物交替且循序地接觸。前驅物可以任何順序提供。第一子循環可重複一、二、或更多次。在第二氧化銦子循環中，基材是與銦前驅物及氧反應物交替且循序地接觸。第二子循環可重複一、二、或更多次。氧反應物可在各子循環中相同或可在一或多個子循環中不同。雖然稱為第一子循環及第二子循環，子循環在超循環中可以任何順序實行。此外，實行各子循環的次數在超循環中可獨立地變化。例如，可變化實行子循環之一或多者的次數以達成所欲的組成。實行各子循環的次數可在各超循環中相同或可變 化。超循環可重複一、二、或更多次以達成具有所欲厚度及組成之IGZO膜。包含兩個子循環之超循環可寫作{〔鋅前驅物+鎵前驅物+氧反應物〕x N1+〔銦前驅物+氧反應物〕x N2}x N3，其中N1、N2和N3是整數，且括弧代表一個ALD子循環。在一些實施例中，DEZ是用作鋅前驅物，TMIn是用作銦前驅物，且烷胺基鎵前驅物(諸如TDMAGa)是用作鎵前驅物，而包含兩個子循環之沉積超循環可寫作{〔DEZ+烷胺基鎵+氧反應物〕x N1+〔TMIn+氧反應物〕x N2}x N3，其中N1、N2及N3是整數，且括弧代表一個ALD子循環。
在一些實施例中，IGZO沉積超循環包含兩個子循環，其中在第一氧化鋅子循環中，基材是與鋅前驅物及氧反應物交替且循序地接觸。第一子循環可重複一、二、或更多次。在第二氧化銦鎵子循環中，基材是與銦前驅物、鎵前驅物及氧反應物交替且循序地接觸。兩前驅物可以任何順序提供。第二子循環可重複一、二、或更多次。氧反應物可在各子循環中相同或可在一或多個子循環中不同。雖然稱為第一子循環及第二子循環，子循環在超循環中可以任何順序實行。此外，實行各子循環的次數在超循環中可獨立地變化。例如，可變化實行子循環之一或多者的次數以達成所欲的組成。實行各子循環的次數可在各超循環中相同或可變化。超循環可重複一、二、或更多次以達成具有所欲厚度及組成之IGZO膜。包含兩個子循環之超循環可寫作{〔鋅前驅物+氧反應物〕x N1+〔銦前驅物+鎵前驅物+氧反應物〕x N2}x N3， 其中N1、N2及N3是整數，且括弧代表一個ALD子循環。在一些實施例中，DEZ是用作鋅前驅物，TMIn是用作銦前驅物，且烷胺基鎵前驅物(諸如TDMAGa)是用作鎵前驅物，而包含兩個子循環之沉積超循環可寫作{〔DEZ+氧反應物〕x N1+〔TMIn+烷胺基鎵+氧反應物〕x N2}x N3，其中N1、N2及N3是整數，且括弧代表一個ALD子循環。
在一些實施例中，用於生成IGZO膜之沉積超循環包含一或多個氧化銦鋅(IZO)子循環及一或多個氧化鎵鋅(GZO)子循環。在IZO子循環中，基材是與銦前驅物、鋅前驅物及氧反應物交替且循序地接觸。銦及鋅前驅物可以任何順序提供。IZO子循環可重複一、二、或更多次。在GZO子循環中，基材是與鎵前驅物、鋅前驅物及氧反應物交替且循序地接觸。鎵及鋅前驅物可以任何順序提供。GZO子循環可重複一、二、或更多次。氧反應物可在各子循環中相同或可在一或多個子循環中不同。IZO及GZO子循環在超循環中可以任何順序實行。此外，實行各子循環的次數在超循環中可獨立地變化，以例如達成所欲的化學計量。例如，可選擇GZO子循環相對於IZO子循環的實行次數以在IGZO膜中達成所欲的In/Ga比率。超循環可重複一、二、或更多次以達成具有所欲厚度及組成之IGZO膜。包含兩個氧化物子循環之超循環可寫作{〔銦前驅物+鋅前驅物+氧反應物〕x N1+〔鎵前驅物+鋅前驅物+氧反應物〕x N2}x N3，其中N1、N2及N3是整數，且括弧代表一個ALD子循環。在一些實施例中，DEZ是用作鋅前 驅物，TMIn是用作銦前驅物，且烷胺基鎵前驅物(諸如TDMAGa)是用作鎵前驅物，而包含兩個子循環之沉積超循環可寫作{〔TMIn+DEZ+氧反應物〕x N1+〔烷胺基鎵+DEZ+氧反應物〕x N2}x N3，其中N1、N2及N3是整數，且括弧代表一個ALD子循環。
在一些實施例中，用於生成具有所欲性質的膜之沉積超循環包含一或多個氧化銦鋅(IZO)子循環及一或多個氧化銦鎵鋅(IGZO)子循環。IZO子循環及IGZO子循環可以所選比率重複以生成具有所欲性質的膜。在IZO子循環中，基材是例如與銦前驅物、鋅前驅物及氧反應物交替且循序地接觸。銦及鋅前驅物可以任何順序提供，且氧反應物可在一或兩個前驅物之後提供。IZO子循環可重複一、二、或更多次。IGZO可由本文所述之沉積循環之任何者形成。在IGZO子循環中，如本文所述，基材是與銦前驅物、鎵前驅物、鋅前驅物及氧反應物交替且循序地接觸。銦、鎵及鋅前驅物可以任何順序提供，且氧反應物可在前驅物之各者的一或多者之後提供。IGZO子循環可重複一、二、或更多次，且如上文所提及，在與IZO子循環成所欲比率下實施。氧反應物可在各子循環中相同或可在一或多個子循環中不同。IZO及IGZO子循環在超循環中可以任何順序實行。此外，實行各子循環的次數在超循環中可獨立地變化，以例如達成所欲的化學計量。例如，可選擇IGZO子循環相對於IZO子循環的實行次數以達成所欲的膜。超循環可重複一、二、或更多次以達成具有所欲厚度及組成的膜。包含兩個子循環之超循環可寫作{〔IZO〕x N1+〔IGZO〕x N2} x N3，其中N1、N2和N3是整數，且括弧代表一個ALD子循環。在一些實施例中，DEZ是用作鋅前驅物，TMIn是用作銦前驅物，且烷胺基鎵前驅物(諸如TDMAGa)是用作鎵前驅物。在一些實施例中，形成包含IZO層及IGZO層之雙層。
如上文所提及，在一些實施例中，IGZO膜可包含一或多個個別氧化物(諸如氧化銦鋅(IZO)及氧化鎵鋅(GZO)或IZO及IGZO)之混合物。在一些實施例中，可藉由調整個別氧化物在膜中的定量來調整IGZO膜的化學計量。在一些實施例中，藉由選擇超循環內之各子循環的數目以例如提供所欲的In/Ga比率而達成IGZO膜之所欲的化學計量。在一些實施例中，一或多個氧化銦鋅(IZO)及/或氧化鎵鋅(GZO)子循環可包括在沉積製程中以達到膜中所欲的銦及鎵含量(諸如所欲的In/Ga比率)。
在一些實施例中，額外的反應物是包括在一或多個超循環中。額外的反應物可例如改善IGZO膜所欲的電氣性質。在一些實施例中，額外的反應物可用以控制載子密度或濃度。在一些實施例中，額外的反應物可用以控制IGZO層之生長期間的缺陷形成。在一些實施例中，額外的反應物可鈍化生長中的IGZO膜中之氧空位。在一些實施例中，額外的反應物可包含NH3、N2O、NO2及H2O2之一或多者。
在一些實施例中，額外的反應物是包括在超循環中的一、二、或更多個子循環中。在一些實施例中，額外的反應物是包括在至少一超循環中的各子循環中。在一些實施例中，額外的 反應物是在至少一超循環中分開地提供(例如，在完成一個子循環之後並在開始下一者之前)。
在上述子循環之各者中，額外的反應物可與氧反應物一併提供或在氧反應物之後提供。在一些實施例中，額外的反應物可在氧反應物之後交替且循序地提供。例如，包括額外反應物的子循環可寫作〔金屬前驅物(鋅、銦、或鎵)+氧反應物+額外的反應物〕x N1，其中N1是整數。在一些實施例中，額外的反應物可與氧反應物一併提供，如下列序列：〔金屬前驅物(鋅、銦、或鎵)+(氧反應物+額外的反應物)〕x N1，其中N1是整數。也就是說，在一些實施例中，額外的反應物是與氧反應物同時提供。在一些實施例中，額外的反應物可在整個沉積子循環的過程中，甚至在整個沉積超循環的過程中恆定地流動。
在一些實施例中，額外的反應物是在一或多個二元氧化物子循環中提供。在一些實施例中，額外的反應物是在氧化鋅子循環中提供。例如，氧化鋅子循環可寫作〔鋅前驅物+氧反應物+額外的反應物〕x N1，其中N1是整數。在一些實施例中，額外的反應物是在氧化銦子循環中提供。例如，氧化銦子循環可寫作〔銦前驅物+氧反應物+額外的反應物〕x N1，其中N1是整數。在一些實施例中，額外的反應物是在氧化鎵子循環中提供。例如，氧化鎵子循環可寫作〔鎵前驅物+氧反應物+額外的反應物〕x N1，其中N1是整數。如上文所提及，在一些實施例中，額外的反應物可與氧反應物同時提供。
在一些實施例中，額外的反應物可在IZO及/或GZO子循環中提供。此一IZO子循環可給定為例如〔銦前驅物+鋅前驅物+氧反應物+額外的反應物〕x N，其中N是整數。此一GZO子循環可給定為例如〔鎵前驅物+鋅前驅物+氧反應物+額外的反應物〕x N，其中N是整數。在一些實施例中，IGZO超循環可包含IZO子循環及GZO子循環，其等各自使用額外的反應物。此可給定為〔銦前驅物+鋅前驅物+氧反應物+額外的反應物〕x N1+〔鎵前驅物+鋅前驅物+氧反應物+額外的反應物〕x N2，其中N1和N2是整數。如上文所討論，在一些實施例中，額外的反應物可與氧反應物同時提供。在一些實施例中，額外的反應物可在子循環之一或二者的整個過程中或甚至在超循環的整個過程中流動。
在一些實施例中，摻雜物前驅物是包括在一或多個超循環中。摻雜物前驅物可例如改善IGZO膜之所欲的電氣性質。在一些實施例中，摻雜物前驅物可用以增強IGZO通道層的熱穩定性(例如，組成氣體退火期間的熱穩定性)。因此，本文所述之IGZO通道層可包含一或多個摻雜物。
在一些實施例中，例如，IGZO通道層中之摻雜物濃度是從至少10-15原子百分比到至多10原子百分比，例如從至少10-15原子百分比到至多10-14原子百分比，例如從至少10-15原子百分比到至多10-14原子百分比，例如從至少10-14原子百分比到至多10-13原子百分比，例如從至少10-13原子百分比到至多10-12原子百分 比，例如從至少10-12原子百分比到至多10-11原子百分比，例如從至少10-11原子百分比到至多10-10原子百分比，例如從至少10-10原子百分比到至多10-9原子百分比，例如從至少10-9原子百分比到至多10-8原子百分比，例如從至少10-8原子百分比到至多10-7原子百分比，例如從至少10-7原子百分比到至多10-6原子百分比，例如從至少10-6原子百分比到至多10-5原子百分比，例如從至少10-5原子百分比到至多10-4原子百分比，例如從至少10-4原子百分比到至多10-3原子百分比，例如從至少10-3原子百分比到至多10-2原子百分比，例如從至少10-2原子百分比到至多10-1原子百分比，例如從至少10-1原子百分比到至多1原子百分比，例如從至少1原子百分比到至多10原子百分比。
在一些實施例中，摻雜物前驅物是包括在超循環中的一、二、或更多個子循環中。在一些實施例中，摻雜物前驅物是包括在至少一超循環中的各子循環中。在一些實施例中，摻雜物前驅物是在至少一超循環中分開地提供(例如，在完成一個子循環之後並在開始下一者之前)。
在一些實施例中，摻雜物前驅物可以分開的脈衝提供。替代地，摻雜物前驅物可與其他前驅物之一或多者一起提供。可選地，摻雜物前驅物脈衝是經由吹掃來與其他脈衝分開。
在上述子循環之各者中，摻雜物前驅物可與銦前驅物、鎵前驅物及/或鋅前驅物一併提供或在銦前驅物、鎵前驅物及/或鋅前驅物之後提供。在一些實施例中，摻雜物前驅物可在鋅前驅物、 鎵前驅物及/或銦前驅物之後交替且循序地提供。例如，包括摻雜物前驅物的子循環可寫作〔金屬前驅物(鋅、銦、或鎵)+摻雜物前驅物+氧反應物〕x N1，其中N1是整數。在一些實施例中，摻雜物前驅物可與金屬前驅物一併提供，如下列序列：〔(金屬前驅物(鋅、銦、或鎵)+摻雜物前驅物)+(氧反應物)〕x N1，其中N1是整數。也就是說，在一些實施例中，摻雜物前驅物是與金屬前驅物同時提供。在一些實施例中，摻雜物前驅物可在整個沉積子循環的過程中，甚至在整個沉積超循環的過程中恆定地流動。
在一些實施例中，摻雜物前驅物可在沉積超循環之前流動。在一些實施例中，摻雜物前驅物可在沉積超循環之後流動。換言之，在一些實施例中，摻雜物前驅物可在IGZO層已沉積之前或之後流動。在此類實施例中，可形成摻雜物原子之一或多個單層或次單層(亦即，單層的部分)，其(等)可在後續的熱製程期間(例如在組成氣體退火期間)擴散至IGZO層中。
在一些實施例中，摻雜物前驅物是在一、二、或更多個二元氧化物子循環中提供。在一些實施例中，摻雜物前驅物是在氧化鋅子循環中提供。例如，氧化鋅子循環可寫作〔鋅前驅物+摻雜物前驅物+氧反應物〕x N，其中N是整數。在一些實施例中，摻雜物前驅物是在氧化銦子循環中提供。例如，氧化銦子循環可寫作〔銦前驅物+摻雜物前驅物+氧反應物〕x N，其中N是整數。在一些實施例中，摻雜物前驅物是在氧化鎵子循環中提 供。例如，氧化鎵子循環可寫作〔鎵前驅物+摻雜物前驅物+氧反應物〕x N，其中N是整數。如上文所提及，在一些實施例中，摻雜物前驅物可與金屬前驅物同時提供。
在一些實施例中，摻雜物前驅物可在IZO及/或GZO子循環中提供。此一IZO子循環可給定為例如〔銦前驅物+鋅前驅物+摻雜物前驅物+氧反應物〕x N，其中N是整數。此一GZO子循環可給定為例如〔鎵前驅物+鋅前驅物+摻雜物前驅物+氧反應物〕x N，其中N是整數。在一些實施例中，IGZO超循環可包含IZO子循環及GZO子循環，其等各自使用摻雜物前驅物。此可給定為〔銦前驅物+鋅前驅物+摻雜物前驅物+氧反應物〕x N1+〔鎵前驅物+鋅前驅物+摻雜物前驅物+氧反應物〕x N2，其中N1及N2是整數。如上文所討論，在一些實施例中，摻雜物前驅物可與金屬反應物之一或多者同時提供。在一些實施例中，摻雜物前驅物可在子循環之一或兩者的整個過程中或甚至在超循環的整個過程中流動。
在一些實施例中，摻雜物前驅物是在兩子循環之間提供。
在一些實施例中，摻雜物前驅物包含鉭前驅物。在一些實施例中，鉭前驅物包含β二酮鉭。在一些實施例中，鉭前驅物包含烷醯胺鉭。在一些實施例中，鉭前驅物包含環戊二烯基配體。在一些實施例中，鉭前驅物包含烷醯亞胺鉭。在一些實施例中，鉭前驅物包含烷醯胺及烷醯亞胺配體兩者。在一些實施例中，鉭前驅物包含亞烷鉭。在一些實施例中，鉭前驅物包含鹵化鉭。在 一些實施例中，鉭前驅物包含選自下列組成之列表的前驅物：甲醇鉭(V)(Ta(OMe)5)、異丙醇鉭(V)(Ta(OiPr)5)、乙醇鉭(V)(Ta(OEt)5)、三(乙甲醯胺基)(三級丁亞胺基)鉭(V)(Ta(NtBu)(NEtMe)3)、三(二乙醯胺基)(正三級丁亞胺基)鉭(Ta(NtBu)(NEt2)3)、三(二甲醯胺基)(三級丁亞胺基)鉭(V)(Ta(NtBu)(NMe2)3)、氯化鉭(TaCl5)、氟化鉭(TaF5)、溴化鉭(TaBr5)、碘化鉭(TaI5)，五(二甲醯胺基)鉭(Ta(NMe2)5)、五(二乙醯胺基)鉭(Ta(NEt2)5)五(乙甲醯胺基)鉭(Ta(NEtMe)5)、三(3,5-二-三級丁苯基吡唑)(三級丁亞胺基)鉭(Ta(NtBu)(tBu2pz)3)、雙(N,N’-二異丙基乙脒基)(三級丁亞胺基)(二甲醯胺基)鉭(Ta(NtBu)(iPrAMD)2(NMe2))及雙(二乙醯胺基)環戊二烯基(三級丁亞胺基)鉭(TaCp(NtBu)(NEt2)2)、包含烷醯胺及烷醯亞胺配體兩者之合適的鉭前驅物，包括三(二乙醯胺基)(三級丁亞胺基)鉭(V)(Ta(NtBu)(NEt2)3)、三(二甲醯胺基)(三級丁亞胺基)鉭(V)(Ta(NtBu)(NMe2)3)、三(甲乙醯胺基)(三級丁亞胺基)鉭(V)(Ta(NtBu)(NEtMe)3)、三(二乙醯胺基)(乙亞胺基)鉭(V)(Ta(NEt)(NEt2)3)、三(甲乙醯胺基)(異丙亞胺基)鉭(V)(Ta(NiPr)(NEtMe)3)及三級戊亞胺基三(二甲醯胺基)鉭(Ta(NtAm)(NMe2)3)。合適的鉭烷氧化物包括甲醇鉭(V)(Ta(OMe)5)、乙醇鉭(V)(Ta(OEt)5)及異丙醇鉭(V)Ta(OiPr)5。
在一些實施例中，摻雜物前驅物包含鈰前驅物。在一些實施例中，鈰前驅物包含β二酮鈰(諸如乙醯丙酮酸鈰 (III)(Ce(acac)3)、三(2,2,6,6,-四甲基庚烷-3,5-二酮酸)鈰(Ce(thd)3)、三(1,1,1,5,5,5-六氟戊烷-2,4-二酮酸)鈰(Ce(hfac)3)。在一些實施例中，鈰前驅物包含鈰脒基，例如諸如三(N,N'-二異丙基乙脒基)鈰((Ce(iPr2AMD)3)、三(N,N’-二三級丁基乙脒基)鈰(Ce(tBu2AMD)3)、三(N,N’-二異丙基甲脒基)鈰(Ce(iPr2FMD)3)、三(N,N’-二三級丁基甲脒基)鈰(Ce(tBu2FMD)3)之脒基鈰。在一些實施例中，鈰前驅物包含選自由下列所組成之列表的前驅物：(異丙基環戊二烯基)鈰(Ce(iPrCp)3)、(甲基環戊二烯基)鈰(Ce(MeCp)3)、(乙基環戊二烯基)鈰(Ce(EtCp)3)、(三級丁基環戊二烯基)鈰(Ce(tBuCp)3)、雙(異丙基環戊二烯基)(N,N’-二異丙基乙脒基)鈰(Ce(iPrCp)2(iPr2AMD))、雙(異丙基環戊二烯基)(N,N’-二三級丁基乙脒基)鈰(Ce(iPrCp)2(tBu2AMD))、雙(乙基環戊二烯基)(N,N’-二異丙基乙脒基)(Ce(EtCp)2(iPr2AMD))、雙(乙基環戊二烯基)(N,N’-二三級丁基乙脒基)鈰(Ce(EtCp)2(tBu2AMD))、雙(異丙基環戊二烯基)(N,N’-二異丙基甲脒基)鈰(Ce(iPrCp)2(iPr2FMD))、雙(異丙基環戊二烯基)(N,N’-二三級丁基甲脒基)鈰(Ce(iPrCp)2(tBu2FMD))、雙(乙基環戊二烯基)(N,N’-二異丙基甲脒基)鈰(Ce(EtCp)2(iPr2FMD))、雙(乙基環戊二烯基)(N,N’-二三級丁基甲脒基)鈰(Ce(EtCp)2(tBu2FMD))、Ce(mmp)4(mmp=OCMe2CH2OMe)、三(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮酸)二氮雜菲鈰加合物(Ce(thd)3phen)及四(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮酸)鈰(Ce(thd)4)。
在一些實施例中，摻雜物前驅物包含前驅物混合物，其包含鉭前驅物及鈰前驅物。
有利地，在一些實施例中，以鈰及/或鉭摻雜IGZO膜生成相對於未經摻雜的膜具有改善的熱阻之IGZO膜。此外，添加鈰及/或鉭可有利地允許影響電氣性質(諸如IGZO膜的帶隙、載子濃度及遷移率之一或多者)。
在一些實施例中，摻雜物包含鍺，且摻雜物前驅物包含鍺前驅物。合適的鍺前驅物包含烷基胺鍺(諸如四(二甲胺基)鍺(TDMAGe))及烷醇鍺(諸如乙醇鍺(Ge(OEt)4))。
在一些實施例中，摻雜物包含矽，且摻雜物前驅物包含矽前驅物。合適的矽前驅物包含烷胺基矽(諸如三(二甲胺基)矽烷、四(二甲胺基)矽烷、四(乙甲胺基)矽烷、雙(二乙胺基)矽烷及雙(三級丁胺基)矽烷)。在一些實施例中，合適的矽前驅物包含羧酸矽，例如選自下列所組成之列表的羧酸矽：四乙酸矽(三乙醯氧矽烷乙酸酯)、三乙醯氧乙烯矽烷、四丙酸矽、三乙醯氧矽烷、三乙醯氧(甲基)矽烷、三乙醯氧(甲氧基)矽烷及二乙醯氧二甲基矽烷。
在一些實施例中，接續在摻雜物脈衝之後可是使用氧反應物之氧反應物脈衝(在其間具有可選的吹掃)，該氧反應物可或可非不同於IGZO沉積期間於別處所用的(多個)氧反應物。例示性氧反應物是列示於本文中的別處。
在一些實施例中，沉積超循環包含使用羧酸矽作為摻雜 物前驅物之摻雜物脈衝，隨後則是反應物脈衝，該反應物選自氨(NH3)、水、過氧化氫、肼(N2H4)、或烷基取代肼(諸如甲基取代肼，諸如N,N二甲基肼或N,N’二甲基肼)。
在一些實施例中，在羧酸矽脈衝之後提供的反應物包含羧酸矽共反應物，其是選自由下列所組成之列表：氨(NH3)、水、過氧化氫、肼(N2H4)、或烷基取代肼(諸如甲基取代肼，諸如N,N二甲基肼或N,N’二甲基肼)。在上述子循環之任何者中，羧酸矽可與銦前驅物、鎵前驅物及/或鋅前驅物一併提供或在銦前驅物、鎵前驅物及/或鋅前驅物之後提供。在一些實施例中，羧酸矽可在鋅前驅物、鎵前驅物及/或銦前驅物之後交替且循序地提供。例如，包括羧酸矽的子循環可寫作〔金屬前驅物(鋅、銦、或鎵)+羧酸矽+羧酸矽共反應物〕x N1，其中N1是整數。在一些實施例中，羧酸矽可與金屬前驅物一併提供，如下列序列：〔(金屬前驅物(鋅、銦、或鎵)+羧酸矽前驅物)+(羧酸矽共反應物)〕x N1，其中N1是整數。也就是說，在一些實施例中，羧酸矽是與金屬前驅物同時提供。在一些實施例中，羧酸矽可在整個沉積子循環的過程中，甚至在整個沉積超循環的過程中恆定地流動。
在一些實施例中，IGZO沉積超循環包含表面改質步驟，其中基材是與表面改質劑接觸。表面改質可活化或去活化基材上的表面態，從而影響在提供前驅物的後續步驟中化學吸附在基材上之前驅物的量。表面改質步驟可在IGZO沉積超循環中的任何合適的時刻實行。例如，基材可在使基材與銦前驅物接觸之前與表 面改質劑接觸。額外或替代地，基材可在使基材與鎵前驅物接觸之前與表面改質劑接觸。額外或替代地，基材可在使基材與鋅前驅物接觸之前與表面改質劑接觸。額外或替代地，基材可在使基材與氧反應物接觸之前與表面改質劑接觸。此可有利地減少一或多個膜組分子循環的每循環生長，以便致能在主循環中以最少數目的總子循環實現給定的組成。換言之，使用表面改質劑可改善互混，並避免或減少沿著生長方向的組成變異性。
因此，在一些實施例中，如本文所述之製程使用表面改質步驟，其中在基材與氣相銦前驅物接觸之前、在基材與氣相鎵前驅物接觸之前、在基材與氣相鋅前驅物接觸之前及/或在基材與摻雜物前驅物接觸之前，基材是與表面改質劑接觸。因此，基材上的活性表面態是經去活化以形成去活化表面態。應瞭解，活性表面態與氣相銦前驅物、氣相鎵前驅物、氣相鋅前驅物及/或一或多個摻雜物前驅物輕易地起反應。反之，應瞭解，去活化表面態實質上不與氣相銦前驅物、氣相鎵前驅物、氣相鋅前驅物及/或所用的任何摻雜物前驅物起反應。
在一些實施例中，表面改質步驟是在使基材與任何前驅物接觸之前實行。換言之，在一些實施例中，基材是在基材與銦前驅物接觸之前與表面改質劑接觸，且基材是在基材與鎵前驅物接觸之前與表面改質劑接觸，且基材是在基材與鋅前驅物接觸之前與表面改質劑接觸。
在一些實施例中，表面改質劑可在基材表面上與OH基 起反應。例示性的表面改質劑包括醇及酸酐。合適的醇包括甲醇、乙醇及/或異丙醇。合適的酸酐包括甲酸酐及乙酸酐。
在一例示性實施例中，如本文所述之方法包含藉由循環地執行一或多個超循環來形成一層，該一或多個超循環包含下列屬於第一子循環之步驟：使具有以反應性表面終端封端之表面(例如具有OH封端表面)的基材暴露至表面改質劑，該表面改質劑去活化反應性表面終端的一部分。可選地，隨後吹掃含有基材的反應室。接著，使表面暴露至第一前驅物(例如鋅前驅物、鎵前驅物、或銦前驅物)。第一前驅物僅與活性(亦即非去活化)反應性表面終端起反應。可選地，接著吹掃含有基材的反應室。之後，使基材暴露至共反應物(諸如H2O或O3)，其導致反應性表面終端的再生。可選地，隨後吹掃含有基材的反應室。因而形成包含第一元素之氧化物(例如鋅氧化物、鎵氧化物、或銦氧化物)的一層，且其生長率可經由表面改質劑以合適方式控制(亦即減少)。
在另一例示性實施例中，超循環進一步包含第二子循環，其包含使基材暴露至表面改質劑，該表面改質劑接著去活化反應性表面終端的一部分。接著，使表面暴露至第二前驅物(例如鋅前驅物、鎵前驅物、或銦前驅物)，其僅與活性反應性表面終端起反應。可選地，接著吹掃含有基材的反應室。之後，使基材暴露至共反應物(諸如H2O或O3)，其導致反應性表面終端的再生。可選地，隨後吹掃含有基材的反應室。因而形成包含第一氧化物及第二氧化物之混合物的一層，且其生長率可經由表面改質 劑以合適方式控制(亦即減少)。當從第一或第二子循環省略表面改質劑的使用時，可有效地控制層的組成。
在另一例示性實施例中，超循環進一步包含第三子循環，其包含使基材暴露至表面改質劑，該表面改質劑接著去活化反應性表面終端的一部分。接著，使表面暴露至第三前驅物(例如鋅前驅物、鎵前驅物、或銦前驅物)，其僅與活性反應性表面終端起反應。可選地，接著吹掃含有基材的反應室。之後，使基材暴露至共反應物(諸如H2O或O3)，其導致反應性表面終端的再生。可選地，隨後吹掃含有基材的反應室。因而形成包含第一氧化物、第二氧化物及第三氧化物之混合物的一層，且其生長率可經由表面改質劑以合適方式控制(亦即減少)。當從選自第一、第二及第三子循環之一或兩個子循環省略表面改質劑的使用時，可有效地控制層的組成。
在一些實施例中，在基材已暴露至表面改質劑之後，使基材同時暴露至二或更多個前驅物。
在一些實施例中，第一、第二及/或第三子循環在給定的超循環內是重複二或更多次。此提供影響層組成的另一方式。
須注意，可藉由重複超循環若干次來達成所欲的膜厚度。
當使用表面去活化劑時，合適的製程溫度包括表面去活化劑實質上不與所用之前驅物起反應的溫度。合適的溫度包括例如低於200℃的溫度。
在一些實施例中，銦前驅物包含三甲基銦(TMIn)。在一 些實施例中，銦前驅物包含三甲基銦。在一些實施例中，銦前驅物包含In(acac)。在一些實施例中，銦前驅物包含環戊二烯銦(InCp)。在一些實施例中，銦前驅物包含鹵化銦(諸如InCl3)。在一些實施例中，銦化合物可是金屬有機或有機金屬In化合物，例如具有從In至包含有機部分之配體的直接鍵或直接In-C鍵。在一些實施例中，銦前驅物包含烷基銦。在一些實施例中，銦前驅物包含β二酮銦。
在一些實施例中，鎵前驅物包含醯胺鎵或烷醯胺鎵化合物。在一些實施例中，鎵化合物是三(二甲醯胺基)鎵(Ga(NMe2)3；TDMAGa)。在一些實施例中，化合物是三(二乙醯胺基)鎵(Ga(NEt2)3；TDEAGa)。在一些實施例中，鎵化合物是或三(乙甲醯胺基)鎵(Ga(NEtMe)3；TEMAGa)。在一些實施例中，鎵化合物(諸如Ga(NMe2)3、Ga(NEt2)3、或Ga(NEtMe)3)可呈二聚物的形式。在一些實施例中，鎵化合物(諸如Ga(NMe2)3、Ga(NEt2)3、或Ga(NEtMe)3)可是氣相單體。例如，在一些實施例中，鎵化合物可包含Ga2(NMe2)6，並可具有呈氣相的下列式I：
Figure 109135800-A0305-02-0034-1
在一些實施例中，鎵化合物可是異丙醇鎵(III)。在一些實 施例中，鎵化合物可是三甲基鎵。在一些實施例中，鎵化合物可是三乙基鎵。在一些實施例中，鎵化合物可選自三乙酸鎵、乙醯丙酮酸鎵(Ga(acac)3)、三(2,2,6,6,-四甲基庚烷-3,5-二酮酸)鎵(Ga(thd)3)及三(1,1,1,5,5,5-六氟戊烷-2,4-二酮酸)鎵(Ga(hfac)3)。在一些實施例中，鎵化合物可是金屬有機或有機金屬Ga化合物(諸如具有從Ga至包含有機部分之配體的直接鍵或直接Ga-C鍵的Ga化合物)。
在一些實施例中，鎵化合物包含羧酸配體。例如，鎵化合物可是羧酸鎵(諸如甲酸鎵、乙酸鎵、或丙酸鎵)。
在一些實施例中，鋅前驅物包含元素Zn、鹵化Zn(諸如ZnCl2)及烷基鋅化合物(諸如Zn(Et)2或Zn(Me)2)之一或多者。在一些實施例中，鋅前驅物是二乙基鋅(DEZ)。在一些實施例中，鋅化合物可是金屬有機或有機金屬Zn化合物(諸如具有從Zn至包含有機部分之配體的直接鍵或直接Zn-C鍵者)。
在一些實施例中，氧反應物包含水、臭氧、H2O2、O2、氧自由基、氧電漿、NO2、N2O及包含N與O之其他化合物的一或多者，但無金屬或半金屬。在一些實施例中，氧反應物是水。在一些實施例中，氧反應物是N2O。在一些實施例(諸如上述者)中，一或多個氧反應物是用在沉積製程中以與一或多個銦、鋅、或鎵前驅物起反應，以形成各別氧化物。例如，氧反應物可用在具有銦、鋅、或鎵前驅物中之一者的二元氧化物子循環中，或者用在多成分氧化物子循環(諸如形成IZO、GZO、或IGZO之子循 環)中，例如以用於調整膜之化學計量、或組成、或所欲性質。
ALD型製程中所用的鋅、銦及鎵前驅物在標準條件(室溫及大氣壓力)下可是固體、液體、或氣態材料，前提是前驅物經導入反應室中並與基材表面接觸之前呈氣相。在一些實施例中，二乙基鋅(DEZ)是用作鋅源且經加熱至約40℃。在一些實施例中，三甲基銦(TMIn)是用作銦源，且經加熱至約40℃。在一些實施例中，DEZ及/或TMIn是在室溫下使用。在一些實施例中，三(二甲胺基)鎵是用作鎵源，且經加熱至高於約70℃。
將氣化前驅物「脈衝(Pulsing)」至基材上意指持續有限時間段將前驅物蒸氣導入室中。取決於特定製程，脈衝時間是從約0.05秒至約10秒。然而，取決於基材類型及其表面積，脈衝時間甚至可高於約10秒。在一些實施例中，脈衝時間可從約0.05秒至約60秒或甚至高達約120秒(諸如在批式方法中)。
例如，對單晶圓ALD反應器中之300mm晶圓而言，鋅、銦、或鎵前驅物可持續脈衝約0.05秒至約10秒、約0.1秒至約5秒、或約0.3秒至約3.0秒。例如，含氧前驅物可持續脈衝約0.05秒至約10秒、約0.1秒至約5秒、或約0.2秒至約3.0秒。然而，在一些情況下，脈衝時間可是大約數分鐘。在所屬技術領域中具有通常知識者可基於具體情況輕易地判定最佳脈衝時間。
在開始膜沉積之前，一般將基板加熱至合適的生長溫度，如上文所討論者。取決於一些因素(諸如，且無限制，反應物前驅物、壓力、流量率、反應器配置及基材組成(包括欲沉積 於其上之材料的本質))，沉積溫度可變化。
在一些實施例中，IGZO膜是沉積達200nm或更小、約100nm或更小、約50nm或更小、約30nm或更小、約20nm或更小、約10nm或更小、約5nm或更小、或約3nm或更小的厚度。IGZO膜將包含至少在一個沉積循環中所沉積的材料。
原子層沉積允許IGZO膜的保形沉積。在一些實施例中，由本文所揭示之製程沉積在三維結構上的IGZO膜具有至少90%、95%、或更高的保形性。在一些實施例中，膜是約100%保形。
在一些實施例中，所形成之IGZO膜在具有高深寬比的結構中具有多於約80%、多於約90%及多於約95%的階梯覆蓋率。在一些實施例中，當將特徵的深度或高度與寬度相比時，高深寬比結構具有多於約3：1的深寬比。在一些實施例中，結構具有多於約5：1的深寬比、10：1的深寬比、20：1的深寬比、40：1的深寬比、60：1的深寬比、80：1的深寬比、100：1的深寬比、150：1的深寬比、200：1或更大的深寬比。
在一些實施例中，所形成之IGZO膜具有小於20at-%、小於10at-%、小於5at-%、小於2at-%、小於1at-%、或小於0.5at-%的碳雜質。在一些實施例中，所形成之IGZO膜具有小於30at-%、小於20at-%、小於10at-%、小於5at-%、小於3at-%、或小於1at-%的氫雜質。
在一些實施例中，所形成之IGZO膜具有約1：1：1、或從 0.1：1：1至10：1：1、或從1：0.1：1至1：10：1、或從1：1：0.1至1：1：10、或從0.1：0.1：1至10：10：1、或從0.1：1：0.1至10：1：10、或從1：0.1：0.1至1：10：10之化學計量或元素比率(In：Ga：Zn)。在一些實施例中，所形成之IGZO膜具有從0.01：1：1至100：1：1、或從1：0.01：1至1：100：1、或從1：1：0.01至1：1：100、或從0.01：0.01：1至100：100：1、或從0.01：1：0.01至100：1：100、或從1：0.01：0.01至1：100：100之化學計量或元素比率(In：Ga：Zn)。相同的比率可分別在GZO、IGO及IZO膜的情況下達成(無未包括在內的金屬成分情況下)。
在一些實施例中，所形成之IGZO膜具有至少0.1原子%到至多10.0原子%、或至少0.1原子%到至多0.5原子%、或至少0.5原子%到至多1.0原子%、或至少1.0原子%到至多2.0原子%、或至少2.0原子%到至多5.0原子%、或至少5.0原子%到至多10.0原子%的鈰濃度。
在一些實施例中，所形成之IGZO膜具有至少0.1原子%到至多10.0原子%、或至少0.1原子%到至多0.5原子%、或至少0.5原子%到至多1.0原子%、或至少1.0原子%到至多2.0原子%、或至少2.0原子%到至多5.0原子%、或至少5.0原子%到至多10.0原子%的鉭濃度。
在一些實施例中，所形成之IGZO膜在200或300mm晶圓或者其他基材(如正方形基材)中具有小於10%、小於5%、小於2%、小於1%、或小於0.5%(1σ標準差)的均勻性。
在一些實施例中，所形成之IGZO膜在200或300mm晶 圓或者其他基材(如正方形基材)中具有小於30%、小於20%、小於10%、小於5%、小於2%、小於1%、或小於0.5%(1σ標準差)之跨基材表面方向的元素組成不均勻性(金屬原子濃度不均勻性)。
在一些實施例中，取決於應用，由本文所揭示之製程沉積的IGZO膜是在沉積之後依所欲退火。在一些實施例中，IGZO膜是在氧環境中退火。例如，膜可在水、O2、或上文提及之其他氧反應物的任何者中於升高溫度下退火。在一些實施例中，膜可在包含氧電漿、氧自由基、原子氧、或氧激發物種的氧反應物中退火。在一些實施例中，膜是在含氫環境中或在惰性大氣(諸如N2、Ar、或He大氣)中退火。在一些實施例中，膜是在組成氣體中退火。在一些實施例中，未實行退火步驟。
在一些實施例中，於IGZO沉積之後，沉積另一膜。額外的膜可直接在ALD沉積IGZO層上方並與該層接觸。
雖然已討論某些實施例及實例，所屬技術領域中具有通常知識者將了解，本申請專利範圍之範疇延伸超出具體揭示之實施例至其他替代實施例及/或用途及明顯修改與其等同物。
110、120、130、140、150:步驟
100:沉積循環

Claims (24)

  1. 一種原子層沉積(ALD)製程，用於形成一電晶體裝置中之一氧化銦鎵鋅(IGZO)通道層，該ALD製程包含：一沉積循環，包含使一反應空間中之一基材與一氣相銦前驅物、一氣相鎵前驅物、一氣相鋅前驅物及一氧反應物交替且循序地接觸；以及重複該沉積循環直到已形成具有一所欲厚度的一IGZO薄膜，其中該沉積循環包含：一氧化鋅銦子循環，其是重複N1次，並包含使該基材與該氣相鋅前驅物、該氣相銦前驅物及該氧反應物交替且循序地接觸；以及一氧化鎵子循環，其是重複N2次，並包含使該基材與該氣相鎵前驅物及該氧反應物交替且循序地接觸，其中N1和N2是一整數。
  2. 如請求項1所述之ALD製程，其中該氣相鎵前驅物包含至少一個胺或烷基胺配體。
  3. 如請求項1所述之ALD製程，其中該氣相鋅前驅物包含元素鋅、一鹵化鋅及一烷基鋅化合物中的一者或多者。
  4. 如請求項1所述之ALD製程，其中該氣相銦前驅物包含一烷基銦、一β二酮銦、一環戊二烯銦及一鹵化銦中的一者或多者。
  5. 如請求項1所述之ALD製程，其中該氣相銦前驅物是三甲基銦，該氣相鋅前驅物是二乙基鋅，且該氣相鎵前驅物是Ga(NMe2)3。
  6. 如請求項1所述之ALD製程，其中在該基材與該氣相銦前驅物接觸之前、在該基材與該氣相鎵前驅物接觸之前及/或在該基材與該氣相鋅前驅物接觸之前，該基材是與一表面改質劑接觸。
  7. 如請求項6所述之ALD製程，其中該表面改質劑與OH基在該基材表面上起反應，且其中該表面改質劑包含一醇或酸酐。
  8. 如請求項1所述之ALD製程，其中該基材是與一摻雜物前驅物接觸，該摻雜物前驅物包含一鈰前驅物、一鉭前驅物、一矽前驅物及/或一鍺前驅物。
  9. 一種原子層沉積(ALD)製程，用於形成一電晶體裝置中之一氧化銦鎵鋅(IGZO)通道層，該ALD製程包含：一沉積循環，包含使一反應空間中之一基材與一氣相銦前驅物、一氣相鎵前驅物、一氣相鋅前驅物及一氧反應物交替且循序地接觸；以及重複該沉積循環直到已形成具有一所欲厚度的一IGZO薄膜，其中該沉積循環包含：一氧化鋅鎵子循環，其是重複N1次，並包含使該基材與該氣相鋅前驅物、該氣相鎵前驅物及該氧反應物交替且循序地接觸；以及一氧化銦子循環，其是重複N2次，並包含使該基材與該氣相銦前驅物及該氧反應物交替且循序地接觸，其中N1和N2是一整數。
  10. 如請求項9所述之ALD製程，其中該氣相鎵前驅物包含至少一個胺或烷基胺配體。
  11. 如請求項9所述之ALD製程，其中該氣相鋅前驅物包含元素鋅、一鹵化鋅及一烷基鋅化合物中的一者或多者。
  12. 如請求項9所述之ALD製程，其中該氣相銦前驅物包含一烷基銦、一β二酮銦、一環戊二烯銦及一鹵化銦中的一者或多者。
  13. 如請求項9所述之ALD製程，其中該氣相銦前驅物是三甲基銦，該氣相鋅前驅物是二乙基鋅，且該氣相鎵前驅物是Ga(NMe2)3。
  14. 如請求項9所述之ALD製程，其中在該基材與該氣相銦前驅物接觸之前、在該基材與該氣相鎵前驅物接觸之前及/或在該基材與該氣相鋅前驅物接觸之前，該基材是與一表面改質劑接觸。
  15. 如請求項14所述之ALD製程，其中該表面改質劑與OH基在該基材表面上起反應，且其中該表面改質劑包含一醇或酸酐。
  16. 如請求項9所述之ALD製程，其中該基材是與一摻雜物前驅物接觸，該摻雜物前驅物包含一鈰前驅物、一鉭前驅物、一矽前驅物及/或一鍺前驅物。
  17. 一種原子層沉積(ALD)製程，用於形成一電晶體裝置中之一氧化銦鎵鋅(IGZO)通道層，該ALD製程包含：一沉積循環，包含使一反應空間中之一基材與一氣相銦前驅物、一氣相鎵前驅物、一氣相鋅前驅物及一氧反應物交替且循序地接觸；以及重複該沉積循環直到已形成具有一所欲厚度的一IGZO薄膜，其中該沉積循環包含：一氧化鋅子循環，其是重複N1次，並包含使該基材與該氣相鋅前驅物及該氧反應物交替且循序地接觸；以及一氧化銦鎵子循環，其是重複N2次，並包含使該基材與該氣相銦前驅物及該氣相鎵前驅物及該氧反應物交替且循序地接觸，其中N1和N2是一整數。
  18. 如請求項17所述之ALD製程，其中該氣相鎵前驅物包含至少一個胺或烷基胺配體。
  19. 如請求項17所述之ALD製程，其中該氣相鋅前驅物包含元素鋅、一鹵化鋅及一烷基鋅化合物中的一者或多者。
  20. 如請求項17所述之ALD製程，其中該氣相銦前驅物包含一烷基銦、一β二酮銦、一環戊二烯銦及一鹵化銦中的一者或多者。
  21. 如請求項17所述之ALD製程，其中該氣相銦前驅物是三甲基銦，該氣相鋅前驅物是二乙基鋅，且該氣相鎵前驅物是Ga(NMe2)3。
  22. 如請求項17所述之ALD製程，其中在該基材與該氣相銦前驅物接觸之前、在該基材與該氣相鎵前驅物接觸之前及/或在該基材與該氣相鋅前驅物接觸之前，該基材是與一表面改質劑接觸。
  23. 如請求項22所述之ALD製程，其中該表面改質劑與OH基在該基材表面上起反應，且其中該表面改質劑包含一醇或酸酐。
  24. 如請求項17所述之ALD製程，其中該基材是與一摻雜物前驅物接觸，該摻雜物前驅物包含一鈰前驅物、一鉭前驅物、一矽前驅物及/或一鍺前驅物。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW202314018A (zh) * 2021-06-21 2023-04-01 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司 用於形成包含氧化銦鎵鋅的層之反應器系統及方法
CN113991122B (zh) * 2021-09-06 2023-05-26 中国地质大学(武汉)浙江研究院 一种对称固体氧化物燃料电池核壳结构电极材料及其制备方法和应用
KR102686124B1 (ko) * 2021-09-07 2024-07-17 한양대학교 산학협력단 헥사고날 구조를 갖는 준-단배향 igzo 물질막, 및 그 제조방법, 그리고 준-단배향 igzo 물질막이 사용된 반도체 소자
US20230167548A1 (en) * 2021-11-30 2023-06-01 Illinois Institute Of Technology Thermal atomic layer deposition of ternary gallium oxide thin films
WO2024034926A1 (ko) * 2022-08-10 2024-02-15 주성엔지니어링(주) 원자층 증착 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6891237B1 (en) * 2000-06-27 2005-05-10 Lucent Technologies Inc. Organic semiconductor device having an active dielectric layer comprising silsesquioxanes
US7858151B2 (en) * 2004-02-19 2010-12-28 Nanosolar, Inc. Formation of CIGS absorber layer materials using atomic layer deposition and high throughput surface treatment
TW201438242A (zh) * 2013-01-25 2014-10-01 Qualcomm Mems Technologies Inc 藉由原子層沈積之用於薄膜電晶體之金屬氧化物層組合物控制
CN105518881A (zh) * 2013-09-16 2016-04-20 奥斯兰姆施尔凡尼亚公司 薄膜波长转换器以及用于制造薄膜波长转换器的方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102618843A (zh) 2012-03-23 2012-08-01 复旦大学 非晶铟镓锌氧化物薄膜的原子层淀积制备方法
US9685542B2 (en) * 2014-12-30 2017-06-20 Qualcomm Incorporated Atomic layer deposition of P-type oxide semiconductor thin films

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6891237B1 (en) * 2000-06-27 2005-05-10 Lucent Technologies Inc. Organic semiconductor device having an active dielectric layer comprising silsesquioxanes
US7858151B2 (en) * 2004-02-19 2010-12-28 Nanosolar, Inc. Formation of CIGS absorber layer materials using atomic layer deposition and high throughput surface treatment
TW201438242A (zh) * 2013-01-25 2014-10-01 Qualcomm Mems Technologies Inc 藉由原子層沈積之用於薄膜電晶體之金屬氧化物層組合物控制
CN105518881A (zh) * 2013-09-16 2016-04-20 奥斯兰姆施尔凡尼亚公司 薄膜波长转换器以及用于制造薄膜波长转换器的方法

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