WO2006063958A2 - Verfahren zur herstellung einer elektrode - Google Patents

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WO2006063958A2
WO2006063958A2 PCT/EP2005/056552 EP2005056552W WO2006063958A2 WO 2006063958 A2 WO2006063958 A2 WO 2006063958A2 EP 2005056552 W EP2005056552 W EP 2005056552W WO 2006063958 A2 WO2006063958 A2 WO 2006063958A2
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metal
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Peter Baumann
Johannes Lindner
Marcus Schumacher
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Aixtron Ag
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    • H10B12/01—Manufacture or treatment
    • H10B12/02—Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/03—Making the capacitor or connections thereto

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an electrode, which interacts with an active layer of a semiconductor component or dielectric, wherein the work function of the electrode is adapted to the position of the energy bands in the layer, taking into account the layer property, in particular the doping of the layer. characterized in that a metal non-metal compound is selected as the electrode material and the work function is adjusted by varying the non-metallic component.
  • the generic method is used to produce an electrode, for example, a gate electrode of a field effect transistor.
  • Field-effect transistors are manufactured on the basis of silicon, whereby the doped zones such as source, drain and channel are doped by the diffusion of P-type or N-type substances.
  • the doping is e.g. with phosphorus or boron.
  • the electrode material must have high electrical conductivity and a high work function to prevent leakage through the dielectric.
  • the electrode material must comply with the manufacturing conditions of the high-k material to be mechanically and chemically stable. In addition, during processing, the electrode material must adhere well to diffusion barrier layers and dielectrics.
  • polysilicon gate electrodes are state of the art.
  • the advantages of polysilicon whose work function by doping e.g. can be adjusted with phosphorus or boron to be suitable for use in NMOS and PMOS.
  • the invention has for its object to make the generic method more efficient.
  • the claim 1 provides initially and essentially that a metal / non-metal compound is selected as the electrode material and the work function is a variation of the non-metallic component is set.
  • the process can take place in the process chamber of a reactor.
  • the source material can be used for a plurality of differently doped layers.
  • the source material introduced into the process chamber can be adjusted so that the electrode has the desired work function.
  • the electrode is preferably produced by vapor deposition.
  • an MOCVD process is used.
  • evaporation of the liquid or solid source material stored there can take place.
  • a heated gas volume into which the liquid or dissolved in a liquid starting material is brought.
  • the heat of vaporization is then removed from the heat of the gas.
  • the evaporation takes place without surface contact.
  • the liquid or dissolved in a liquid starting material can be pulsed introduced into the heated gas volume.
  • a carrier gas hydrogen, nitrogen or a suitable noble gas can be used.
  • the metallic component an organometallic compound is preferably used. This can be introduced together with a reactive gas in the process chamber.
  • the organometallic compound decomposes in particular on the surface to be coated, preferably prestructured.
  • the process parameters can be adjusted so that residues of the organic constituent of the organometallic starting material, for example carbon, are incorporated into the electrode layer. This has an influence on the location of the ferric level in the electrode.
  • the latter can be influenced by a heating step following the coating step.
  • the working function of the electrode is modified by varying the mass flow of the starting materials.
  • the ratio of an organometallic starting material to a reactive gas is varied. This ratio is adjusted so that the Fermi energy is deposited on the deposited electrode. desired level is. For example, this should be in the range of the valence band maximum for a PMOS and in the region of the conduction band minimum for an NMOS.
  • electronic high-performance components such as DRAMs or FETs can also be fabricated with metal-based electrodes which, because of their low resistance and a suitable work function, can be adapted to an ever smaller electrical thickness of a dielectric.
  • the electrode therefore preferably acts on a dielectric layer.
  • metal silicides such as HfSi, NiSI, nitrides such as TaN, TiN, TiAlN are oxides such as RuO 2 , or metals such as Ru, Ta or similar materials.
  • Electrode materials can also simultaneously fulfill the tasks of barrier layers, eg metal nitrides.
  • barrier layers eg metal nitrides.
  • two different metal-based electrodes dual gates
  • CMOS metals have work functions in the middle of the electronic bandgap (midgab) or at the valence band maximum of silicon.
  • the work function can be set to the desired value.
  • electrically conductive nitrides are suitable for electrodes.
  • TaN is NMOS suitable for work function and TiN for PMOS.
  • Gate electrodes could therefore be made on the basis of nitrides in a nitridation process.
  • MOCVD is a production-friendly process that enables the cost-efficient, efficient deposition of layers such as metal oxides, metal silicides, metal nitrides or metals with high throughput, good reproducibility, high uniformity and good edge coverage on structured substrates on an industrial scale.
  • the invention includes a method for producing electrically conductive layers based on the same metal and for adjusting their work function.
  • metal nitride-containing layers of organometallic precursors and reaction gases are deposited in an MOCVD process, for example. These Layers preferably contain only one metal.
  • the composition of the metal nitride layers is influenced in such a way that layers with different work functions result.
  • the layers can be aftertreated by heating in a controlled atmosphere, so that their work function is further changed.
  • the work function of the metal nitride layer can be adjusted without replacing the one or more metals used by one or more others.
  • the deposition may include a non-contact evaporation system and method using non-continuous injection of liquid or dissolved metal precursors into heated volume followed by transfer to the gas phase.
  • the precursors in the deposition system can be made available to the deposition process in high gas phase saturation. This can increase the growth rate and throughput. Or some precursors may have been fed by a continuous evaporation system and method or a bubbler based system and method or a gas supply system and method. Overall, the precursors can be supplied by one or more precursor delivery systems and methods.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the structure of a MOSFET, the energy levels of gate electrode and m-doped channel
  • Fig. 3 shows the energy level of a gate electrode at a p-doped channel
  • Fig. 4 shows the schematic structure of an apparatus for carrying out the method.
  • the method according to the invention serves not only for producing the electrodes on DRAMS, but in particular for producing a gate electrode 1 on a field-effect transistor which is applied to a prestructured dielectric layer 2.
  • the dielectric layer may be a silicon oxide layer or a high-k material.
  • Below the dielectric layer 2 is the channel 8 of the field effect transistor.
  • the source is designated by the reference numeral 3 and the drain by the reference numeral 4.
  • the source electrode is designated by the reference numeral 5 and the drain electrode by the reference numeral 6.
  • the substrate in which the doped regions Channel 8, Drain 4 and Source 3 are diffused is denoted by the reference numeral 7.
  • the channel 8 has an N-type doping or a P-type doping.
  • the channel is N-doped.
  • the Fermi level Ef within the gate electrode 1 is set to be at the level of the lower edge of the conduction band Ec.
  • the work function Wf here corresponds to approximately 4eV.
  • the gate electrode in the present case may consist of TaN.
  • the composition of the gate electrode defines the work function Wf.
  • FIG. 3 shows a gate electrode 1, which is manufactured with a different composition, whereby here too the materials and tantalum and nitrogen are. There, the channel 8 is P-doped.
  • the work function Wf in the gate electrode 1 here corresponds to about 5eV, so that the Fermi level Ef is in the range of the valence band maximum Ev.
  • the work function Wf can also be varied by means of a subsequent heating step in a controlled atmosphere. This can be an RTP step.
  • the anneal may also include a plasma treatment step to lower the required temperature.
  • FIG. 4 An embodiment of an apparatus for performing the method is shown in FIG 4.
  • a source 9 is an organometallic compound, such as a tantalum compound.
  • a carrier gas which is indicated by the reference numeral 14
  • this metallic component is introduced through the conduit 12 into a reactor 11.
  • a gas distributor 18 In the gas distributor 18 ammonia is additionally introduced via a supply line 13. Both gases enter the process chamber 10, in which a substrate holder 16 is located, on which a prestructured substrate 15 rests.
  • the substrate holder 16 can be heated from below in a suitable manner by a heater 17.
  • the starting materials condense on the substrate 15 to form a metal-non-metal compound to form an electrode.
  • the preparation of the organometallic component can also be done otherwise, for example in a suitable evaporator.
  • a suitable evaporator the liquid or dissolved in a liquid metallic starting material is not introduced continuously. The evaporation takes place by absorbing heat from a gas in the evaporator, without the starting material in its liquid phase coming into contact with a wall of the evaporator.
  • the material of the gate electrode may be TaSi x C y N 2 or TiAl x C y N 2 , where 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ z ⁇ 1. It is considered to be particularly advantageous that different electrically conductive layers can be produced in one and the same process chamber with a material pairing.
  • electrically conductive layers with freely adjustable work function Wf can be produced without having to use further or other starting materials.
  • the work function is carried out either by varying the composition of the starting materials introduced into the gas phase and / or by a subsequent heating step. In this way not only the electrodes for the capacitors of DRAMS can be manufactured in a single device. It is also possible to produce the gate electrodes for CMOS transistors, irrespective of the doping of the channel.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode (1), die mit einer aktiven Schicht (8) einer Halbleiterbauelementes oder Dielektrikum zusammenwirkt, wobei die Arbeitsfunktion (Wf) der Elektrode (1) unter Berücksichtigung der Schichteigenschaft, insbesondere der Dotierung der Schicht (8) an die Lage der Energiebänder (Ec, Ev) in der Schicht (8) angepasst ist. Der Prozess wird dadurch ökonomisch, dass als Elektrodenmaterial eine Metall/Nichtmetall-Verbindung gewählt wird und die Arbeitsfunktion (F) durch Variation mindestens einer nichtmetallischen Komponente eingestellt wird.

Description

Verfahren zur Herstellung einer Elektrode
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode, die mit einer aktiven Schicht einer Halbleiterbauelementes oder Dielektrikum, zu- sammenwirkt, wobei die Arbeitsfunktion der Elektrode unter Berücksichtigung der Schichteigenschaft, insbesondere der Dotierung der Schicht an die Lage der Energiebänder in der Schicht angepasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Elektrodenmaterial eine Metall- Nichtmetall- Verbindung gewählt wird und die Arbeitsfunktion durch Variation der nicht metallischen Komponente eingestellt wird.
Das gattungsgemäße Verfahren dient der Herstellung einer Elektrode beispielsweise einer Gate-Elektrode eines Feldeffekt-Transistors. Feldeffekt- Transistoren werden auf Silicium-Basis gefertigt, wobei die dotierten Zonen wie Source, Drain und Channel durch Eindiff usion von P-leitenden oder N- leitenden Substanzen dotiert werden. Die Dotierung erfolgt z.B. mit Phosphor oder Bor.
Um die Weiterentwicklung elektronischer Bauteile z.B. für CMOS, DRAM An- Wendungen zur gewährleisten, wird u.a. nach hoch-k-Materialien als Alternativen zu SiO2 als Dielektrikum gesucht. Als solche Kandidaten sind z.B. auf Aluminiumoxid oder Hafniumoxid basierende Materialsysteme, von ganz besonders hohem Interesse, da diese herausragenden Eigenschaften hinsichtlich der Die- lektrizitätszahl und der Leckströme aufweisen. Neue Erkenntnisse demonstrie- ren auch verbesserte Materialeigenschaften über Laminierung bzw. Mischung dieser Metalloxide untereinander bzw. zur Verbesserung der thermischen Stabilität auch durch Beigabe von Silizium.
Für DRAM muss das Elektrodenmaterial hohe elektrische Leitfähigkeit haben, ferner eine hohe Arbeitsfunktion, um Leckströme durch das Dielektrikum zu vermeiden. Das Elektrodenmaterial muss bei den Herstellungsbedingungen des hoch-k-Materials mechanisch und chemisch stabil sein. Außerdem muss das Elektrodenmaterial während dem Prozessieren gut auf Diffusionsbarriereschichten und Dielektrika haften.
Bei MOS integrierten Schaltungen sind Polysilizium Gate Elektroden Stand der Technologie. Bei der DMOS Technologie zeigen sich die Vorteile von Polysilizium, dessen Arbeitsfunktion durch Dotierung z.B. mit Phosphor oder Bor derart eingestellt werden kann, dass es für die Anwendung in NMOS und PMOS geeignet ist.
Insbesondere für elektronische Hochleistungsbauelemente sind Alternativen zur Polysilizium-Elektroden erwünscht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren leis- tungsfähiger zu machen.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei jeder der Ansprüche grundsätzlich eine eigenständige Lösung der Aufgabe vorschlägt, jedoch jeder Anspruch mit jedem anderen Anspruch kombi- nierbar ist.
Der Anspruch 1 sieht zunächst und im Wesentlichen vor, dass als Elektrodenmaterial eine Metall/ Nichtmetall- Verbindung gewählt wird und die Arbeitsfunktion eine Variation der nichtmetallischen Komponente eingestellt wird. Der Pro- zess kann in der Prozesskammer eines Reaktors stattfinden. In diesem Reaktor kann das Quellenmaterial für eine Vielzahl von unterschiedlich dotierter Schichten verwendet werden. Das in die Prozesskammer eingebrachte Quellenmaterial kann so eingestellt werden, dass die Elektrode die gewünschte Arbeitsfunktion besitzt. Es ist aber auch möglich, durch thermische Nachbehandlung die Arbeits- funktion zu modifizieren. Die Elektrode wird vorzugsweise durch Gasphasen- abscheiden erzeugt. Es wird insbesondere ein MOCVD-Prozess verwendet. Als Ausgangsstoffe können flüssige oder feste Stoffe verwendet werden, die in einem außerhalb der Prozesskammer und insbesondere auch außerhalb des Reaktors angeordneten Quellengefäß bevorratet werden. Sie werden mit geeigneten Mitteln, beispielsweise unter Verwendung eines Trägergases aus dem Quellenge- faß transportiert. Innerhalb des Quellengefäßes kann eine Verdampfung des flüssigen oder festen dort bevorrateten Ausgangsstoff stattfinden. Es ist aber möglich, den flüssigen und auch festen oder in einer Flüssigkeit gelösten Ausgangsstoff in einer gesonderten Verdampfungskammer zu verdampfen. Dort kann sich ein erwärmtes Gasvolumen befinden, in welches der flüssige oder in einer Flüssigkeit gelöste Ausgangsstoff hineingebracht wird. Die Verdampfungswärme wird dann der Wärme des Gases entzogen. Vorzugsweise erfolgt die Verdampfung ohne Oberflächenkontakt. Der flüssige oder in einer Flüssigkeit gelöste Ausgangsstoff kann gepulst in das erwärmte Gasvolumen eingebracht werden. Als Trägergas kann Wasserstoff, Stickstoff oder ein geeignetes Edelgas verwendet werden. Als metallische Komponente wird bevorzugt eine metallorganische Verbindung verwendet. Diese kann zusammen mit einem reaktiven Gas in die Prozesskammer eingeleitet werden. Als reaktives Gas kommt insbesondere Ammoniak in Betracht. Es ist aber auch möglich, nur eine metallorganische Verbindung zu verwenden. Bei der Deposition der metallischen Schicht zerfällt die metallorganische Verbindung insbesondere auf der zu beschichtenden, vorzugsweise vorstrukturierten Oberfläche. Dabei können die Prozessparameter so eingestellt werden, dass auch Reste des organischen Bestandteils des metallorganischen Ausgangsstoffs, beispielsweise Kohlenstoff, in die Elektrodenschicht eingebaut werden. Dies hat Einfluss auf die Lage des Fer- mi-Niveaus in der Elektrode. Letzteres kann durch einen dem Beschichtungs- schritt folgenden Ausheizprozess beeinf lusst werden. In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist aber vorgesehen, dass die Arbeitsfunktion der Elektrode durch Variation des Massenflusses der Ausgangsstoffe modifiziert wird. Insbesondere wird das Verhältnis eines metallorganischen Ausgangsstoffes zu einem reaktiven Gas variiert. Dieses Verhältnis wird so eingestellt, dass bei der abgeschiedenen Elektrode die Fermi-Energie auf dem ge- wünschten Niveau liegt. Beispielsweise soll diese bei einem PMOS im Bereich des Valenzbandmaximums und bei einem NMOS im Bereich des Leitungsbandminimums liegen. Zufolge des erfindungsgemäßen Verfahrens können dann auch elektronische Hochleitungsbauelemente, wie DRAMS oder FETS mit metallbasierenden Elektroden gefertigt werden, die wegen ihres geringen Widerstandes und einer passenden Arbeitsfunktion an eine immer kleiner werdende elektrische Dicke eines Dielektrikums anpassbar sind. Die Elektrode wirkt deshalb vorzugsweise auf eine dielektrische Schicht. Beispielsweise für mögliche Materialpaarungen sind Metallsilizide wie HfSi, NiSI, Nitride wie TaN, TiN, Ti- AlN Oxide wie RuO2, oder Metall wie Ru, Ta oder ähnliche Materialien. Elektrodenmaterialien können auch gleichzeitig die Aufgaben von Barriereschichten erfüllen, z.B. Metall Nitride. Für die Integration in MOS und PMOS wären zwei verschiedene Metall basierende Elektroden (dual gates) mit jeweils zum Silizium Leitungsbandminimum oder Valenzbandmaximum passender Arbeitsfunktion erforderlich. Die meisten thermisch stabilen und für CMOS geeigneten Metalle haben Arbeitsfunktionen in der Mitte der elektronischen Bandlücke (midgab) oder beim Valenzbandmaximum von Silizium. Durch die Verwendung einer zusätzlichen nichtmetallischen Komponente und insbesondere deren Variation kann die Arbeitsfunktion auf den gewünschten Wert eingestellt werden. Auch elektrisch leitende Nitride sind für Elektroden geeignet. TaN ist von der Arbeitsfunktion her für NMOS geeignet und TiN für PMOS. Gate Elektroden könnten daher auf der Basis von Nitriden in einem Nitridierungsprozess hergestellt werden. MOCVD ist ein produktionswürdiges Verfahren, das in industriellem Maßstab die kostengünstige, effiziente Abscheidung von Schichten wie z.B. Metall- oxiden, Metallsiliziden, Metallnitriden oder Metallen mit hohem Durchsatz bei guter Reproduzierbarkeit, hoher Gleichförmigkeit und guter Kantenbedeckung auf strukturierten Substraten gewährleisten. Die Erfindung beinhaltet eine Methode zur Herstellung von elektrisch leitenden Schichten, die auf dem oder denselben Metallen basieren und zur Einstellung deren Arbeitsfunktion. In dieser Methode werden z.B. Metallnitrid haltige Schichten aus metallorganischen Pre- cursoren und Reaktionsgasen in einem MOCVD-Verfahren abgeschieden. Diese Schichten enthalten bevorzugt nur ein Metall. Durch verschiedene Abschei- dungsprozesse wird die Zusammensetzung der Metallnitridschichten derart be- einflusst, dass sich Schichten mit verschiedenen Arbeitsfunktionen ergeben. Als ein weiterer Schritt können die Schichten durch Aufheizen in einer kontrollierten Atmosphäre nachbehandelt werden, so dass deren Arbeitsfunktion weiter verändert wird. Somit kann die Arbeitsfunktion der Metallnitridschicht eingestellt werden, ohne das oder die verwendeten Metalle durch ein oder mehrere andere zu ersetzen. Die Abscheidung kann ein kontaktfreies Verdampfungssystem und Methode beinhalten unter Verwendung von nicht kontinuierlicher Injektion von flüssigen oder gelösten Metall-Ausgangs-Substanzen (Precursoren) in eingeheiztes Volumen mit anschließender Überführung in die Gasphase. Dadurch können die Precursoren im Abscheidungssystem dem Abscheidungsprozess in hoher Gasphasensättigung zur Verfügung gestellt werden. Dies kann die Wachstumsrate und den Durchsatz erhöhen. Oder einige Precursoren können durch ein kon- tinuierliches Verdampfungssystem und Methode oder ein auf Bubbler basierendes System und Methode oder ein Gasversorungssystem und Methode zugeführt haben. Insgesamt können die Precursoren durch ein oder mehrere Precursor Zuführungssysteme und Methoden zugeführt werden.
Ein Ausführungsbeispiel wird unter Verwendung der beigefügten Zeichnungen nachfolgend erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung den Aufbau eines MOSFET, die Energieniveaus von Gate-Elektrode und m-dotiertem Channel,
Fig. 2 das Energie-Niveau einer Gate-Elektrode bei einem n-dotierten Channel,
Fig. 3 das Energie-Niveaus einer Gate-Elektrode bei einem p-dotierten Channel und Fig. 4 der schematische Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient nicht nur zur Fertigung der Elektroden an DRAMS, sondern insbesondere der Fertigung einer Gate-Elektrode 1 an einem Feldeffekttransistor, welche auf eine vorstrukturierte dielektrische Schicht 2 aufgebracht wird. Bei der dielektrischen Schicht kann es sich um eine SiIi- ciumoxidschicht oder um ein hoch-k-Materials handeln. Unterhalb der dielektrischen Schicht 2 befindet sich der Kanal 8 des Feldeffekttransistors. Die Source ist mit der Bezugsziffer 3 und der Drain mit der Bezugsziffer 4 bezeichnet. Die Source-Elektrode trägt die Bezugsziffer 5 und die Drain-Elektrode die Bezugsziffer 6. Das Substrat, in welchem die dotierten Bereiche Channel 8, Drain 4 und Source 3 eindiffundiert sind, trägt die Bezugsziffer 7.
Je nach Typ des Bauelementes besitzt der Kanal 8 eine N-Dotierung oder eine P-Dotierung. Bei dem in Figur 2 dargestellten Verlauf der Energie-Niveaus der Gate-Elektrode 1 und des Kanals 8 ist der Kanal N-dotiert. Das Fermi-Niveau Ef innerhalb der Gate-Elektrode 1 ist so eingestellt, dass es auf der Höhe der Unterkante des Leitungsbandes Ec liegt. Die Arbeitsfunktion Wf entspricht hier ungefähr 4eV.
Die Gate-Elektrode kann im vorliegenden Fall aus TaN bestehen. Die Zusammensetzung der Gate-Elektrode definiert dabei die Arbeitsfunktion Wf.
Die Figur 3 zeigt eine Gate-Elektrode 1, die mit einer anderen Zusammensetzung gefertigt wird, wobei auch hier die Materialien und Tantal und Stickstoff sind. Dort ist der Kanal 8 P-dotiert. Die Arbeitsfunktion Wf in der Gate- Elektrode 1 entspricht hier etwa 5eV, so dass das Fermi-Nieveau Ef im Bereich des Valenzbandmaximums Ev liegt. Alternativ zur Variation der Gasflüsse der Ausgangsstoffe in die Prozesskammer kann die Arbeitsfunktion Wf auch durch einen nachträglichen Ausheizschritt in einer kontrollierten Atmosphäre variiert werden. Dies kann ein RTP- Schritt sein. Das Ausheizen kann auch einen Plasmabehandlungs-Schritt bein- halten, um die erforderliche Temperatur zu erniedrigen.
Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeigt die Figur 4. In einer Quelle 9 befindet sich eine metallorganische Verbindung, beispielsweise eine Tantal- Verbindung. Mittels eines Trägergas, welches mit der Bezugsziffer 14 angedeutet ist, wird diese metallische Komponente durch die Leitung 12 in einen Reaktor 11 eingebracht. Dort befindet sich ein Gasverteiler 18. In den Gasverteiler 18 wird über eine Zuleitung 13 zusätzlich Ammoniak eingeleitet. Beide Gase treten in die Prozesskammer 10 ein, in welcher sich ein Substrathalter 16 befindet, auf dem ein vorstrukturiertes Substrat 15 aufliegt. Der Substrathalter 16 kann von unten in geeigneter Weise von einer Heizung 17 beheizt werden. Die Ausgangsstoffe kondensieren auf dem Substrat 15 unter Ausbildung einer Metall-Nichtmetall- Verbindung zur Ausbildung einer Elektrode.
Die Aufbereitung der metallorganischen Komponente kann auch anderweitig erfolgen, beispielsweise in einem geeigneten Verdampfer. In diesem Verdampfer wird der flüssige oder in einer Flüssigkeit gelöste metallische Ausgangsstoff insbesondere nicht kontinuierlich hineingebracht. Die Verdampfung erfolgt durch Wärmeaufnahme aus einem sich im Verdampfer befindlichen Gas, ohne dass der Ausgangsstoff in seiner flüssigen Phase in Kontakt mit einer Wandung des Verdampfers tritt.
Das Material der Gate-Elektrode kann Ta Six Cy N2 oder TiAlx Cy N2 sein, wobei 0<x<l, 0<y<l, 0<z<l ist. Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, dass unterschiedliche elektrisch leitende Schichten in ein- und derselben Prozesskammer mit einer Materialpaarung hergestellt werden können. Insbesondere können elektrisch leitende Schichten mit frei einstellbarer Arbeitsfunktion Wf hergestellt werden, ohne dass weitere bzw. andere Ausgangsstoffe verwendet werden müssen. Die Arbeitsfunktion wird dabei entweder durch Variation der Zusammensetzung der in die Gasphase gebrachten Ausgangsstoffe und/ oder durch einen nachfolgenden Ausheizschritt durchgeführt. Auf diese Weise können in einer einzigen Vorrichtung nicht nur die Elektroden für die Kondensatoren von DRAMS her- gestellt werden. Es können auch die Gate-Elektroden für CMOS-Transistoren hergestellt werden, und zwar unabhängig von der Dotierung des Kanals.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehö- rigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode (1), die mit einer aktiven Schicht (8) einer Halbleiterbauelementes oder Dielektrikum zusammen- wirkt, wobei die Arbeitsfunktion (Wf) der Elektrode (1) unter Berücksichtigung der Schichteigenschaft, insbesondere der Dotierung der Schicht (8) an die Lage der Energiebänder (Ec, Ev) in der Schicht (8) angepasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Elektrodenmaterial eine Metall/Nichtmetall-Verbindung gewählt wird und die Arbeitsfunktion (F) durch Variation mindestens einer nichtmetallischen Komponente eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (1) durch Gasphasenabscheiden, insbesondere durch MOCVD erzeugt wird.
3. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass flüssige oder feste Ausgangsstoffe verwendet werden, die in einem Quellengefäß (9) bevorra- tet werden und mittelst eines Gasstroms in eine Prozesskammer (10) eines
Reaktors (11) geleitet werden.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsstoffe metallorganische flüssige oder feste in flüssigen oder festen Lösungsmittel gelöste Stoffe sind.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsstoffe Gase sind.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein gasförmiger oder in die Gasphase überführter Ausgangsstoff dem Reaktions- prozess durch kontinuierliches Verdampfen zur Verfügung gestellt wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfung des festen oder flüssigen Ausgangsstoffs ohne Kontakt mit einer Oberfläche durch nicht kontinuierliche Injektion des Ausgangsstoffes in eine Gasatmo- Sphäre erfolgt, welche vorbeheizt ist und die Verdampfungswärme liefert.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode mindestens ein Metall und Stickstoff enthält.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallkomponente als metallorganischer Ausgangsstoff und die Nichtmetallkomponente als gasförmiger Ausgangsstoff in die Prozesskammer eingeleitet werden.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtmetallische Komponente ein reaktives Gas, insbesondere NH3 ist.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallkomponente Tantal , Titan, Zirkonium, Hofnium, Wolfram, Molybdän oder in Kombination mit Aluminium ist.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Nichtmetallkom- ponente Kohlenstoff ist und insbesondere ein Zerfallsprodukt des organischen Anteils des metallorganischen Ausgangsstoffs ist.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode Silicium als eine Nichtmetallkomponente enthält.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Variation durch Verändern des Massenflusses des oder der Ausgangsstoffe erfolgt.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Variation durch nachträgliches Aufheizen insbesondere in einer Inertgasatmosphäre erfolgt.
16. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausheizprozess ein rapid-thermal-processing-Schritt ist.
17. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausheizen durch eine Plasmabehandlung unterstützt wird.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch die Verwendung lediglich einer metallischen Quelle (9) zur Herstellung von Elektroden mit unterschiedlicher Arbeitsfunktion (Wf) für unterschiedlich dotierte Schichten (8) eines Halbleiterbauelementes.
19. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Schicht (8) das Gate eines Feldeffektetransistors ist und die Elektrode (1) die zugehörige Gate-Elektrode.
20. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (1) die
Elektrode eines Kondensators ist.
21. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (1) durch eine Isolatorschicht (2) von der aktiven Schicht (8) bzw. einer zweiten Elektrode getrennt ist.
22. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (2) eine hoch-k-Schicht ist.
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