[發(fā)明專利]高K電介質(zhì)膜及使用鈦基β-二酮合物前體制備的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980123701.1
• 申請(qǐng)日: 2009-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN102066608A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·R·查爾克;P·N·海斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西格瑪-奧吉奇公司
• 主分類號(hào): C23C16/40
• 分類號(hào): C23C16/40;C23C16/455
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 李帆

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本專利要求2008年5月23日提交的No.61/055,695的美國臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán)利，通過引用將其以全文并入本文。2008年5月23日提交的共同未決的美國臨時(shí)申請(qǐng)No.61/055,620；2008年5月23日提交的共同未決的美國臨時(shí)申請(qǐng)No.61/055,646；2008年5月23日提交的共同未決的美國臨時(shí)申請(qǐng)No.61/055,594；以及2008年10月15日提交的共同未決的美國臨時(shí)申請(qǐng)No.61/105,594的公開內(nèi)容，通過引用將其每一個(gè)以全文并入本文，并不是承認(rèn)這樣的公開內(nèi)容構(gòu)成本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及形成高κ電介質(zhì)薄金屬膜的方法、改善該膜以及能形成該膜的點(diǎn)陣(lattice)。

背景技術(shù)

將各種有機(jī)金屬前體用來形成用于半導(dǎo)體工業(yè)的高κ電介質(zhì)薄金屬膜。將各種沉積方法用于形成該金屬膜，例如化學(xué)氣相沉積(“CVD”)或原子層沉積(“ALD”)，也稱為原子層外延。

CVD是這樣一種化學(xué)方法，通過該方法，前體沉積在基材上而形成固體薄膜。在典型的CVD方法中，在低壓力或環(huán)境壓力反應(yīng)室之內(nèi)，使前體通過基材(基片)上方。所述前體在所述基材表面上反應(yīng)和/或分解，產(chǎn)生所沉積材料的薄膜。利用通過反應(yīng)室的氣流脫除揮發(fā)的副產(chǎn)物。沉積膜的厚度可能難以控制，因?yàn)樗Q于許多參數(shù)的協(xié)調(diào)，例如溫度、壓力、氣流體積和均勻性、化學(xué)耗散效應(yīng)和時(shí)間。

ALD是在反應(yīng)過程中分離前體的化學(xué)方法。使第一前體經(jīng)過所述基材上方，在基材上產(chǎn)生單層。從反應(yīng)室泵送出任何過量的未反應(yīng)的前體。然后，使第二前體經(jīng)過所述基材上方并與所述第一前體反應(yīng)，在基材表面上的第一形成膜的上方形成膜的第二單層。重復(fù)這個(gè)循環(huán)，以便產(chǎn)生所需厚度的膜。ALD膜生長是自限制的，并且基于表面反應(yīng)產(chǎn)生可以控制在納米厚度級(jí)別的均勻沉積。

Yashima?M.等人在“Fall?Meeting?of?the?Ceramic?Society?of?Japan”，Kanazawa，日本，1990年9月26-28日(文章No.6-3A07)，以及“the?108^th?Annual?Meeting?of?the?Japan?Institute?of?Metals”，Tokyo，日本，1991年的4月2-4日(文章No.508)公開的摘要中報(bào)道了氧化鋯-氧化鈰固溶體和點(diǎn)陣。

Scott，H.G.報(bào)道了氧化鋯-氧化釔體系的亞穩(wěn)和平衡相關(guān)系。[“Phse?Relationships?in?the?zirconia-yttria?system，”J.Mat.Science，1975.10：1527-1535]。

國際公開No.WO?02/27063報(bào)道了用金屬氧化物、硅酸鹽和磷酸鹽，以及二氧化硅的氣相沉積方法。

已將氧化鋯和氧化鉿用于產(chǎn)生電介質(zhì)膜，通常替代二氧化硅柵(gate)用于半導(dǎo)體工業(yè)。用高κ電介質(zhì)材料替代二氧化硅允許增加?xùn)烹娙荻话殡S泄漏效應(yīng)。

因此，需要通過增加介電常數(shù)、或穩(wěn)定膜以維持高介電常數(shù)(或兩者都用)來產(chǎn)生和改善高κ電介質(zhì)膜的方法。

發(fā)明概述

現(xiàn)提供了通過氣相沉積方法形成高κ電介質(zhì)膜的方法。該方法包含將至少一種金屬源前體和至少一種鈦前體運(yùn)送到基材，其中該至少一種鈦前體在結(jié)構(gòu)上對(duì)應(yīng)于式I：

Ti(L)_x

(式I)

其中：

L是β-二酮基(diketonate)；并且

x是3或4。

還提供了改善半導(dǎo)體器件的高κ柵性能的方法。該方法包含用至少一種鈦前體以形成半導(dǎo)體器件所用的高κ電介質(zhì)膜，其中該至少一種鈦前體在結(jié)構(gòu)上對(duì)應(yīng)于式I。

還提供了穩(wěn)定高κ電介質(zhì)材料的方法。該方法包含向高κ電介質(zhì)材料加入至少一種鈦前體，其中該至少一種鈦前體在結(jié)構(gòu)上對(duì)應(yīng)于式I。

還提供了高κ電介質(zhì)膜形成的點(diǎn)陣，其中點(diǎn)陣包含氧化鉿、氧化鋯或其混合物并且點(diǎn)陣含有鈦原子。

根據(jù)下文的詳細(xì)描述，將清楚其它實(shí)施方案，包括上文總結(jié)的實(shí)施方案的特定方面。

發(fā)明詳述

在本發(fā)明的各個(gè)方面，提供了利用鈦(III)和/或鈦(IV)前體作為摻雜劑以形成高κ電介質(zhì)薄膜的方法。本發(fā)明方法用于產(chǎn)生或生長具有改善的高κ柵性能的薄膜，并且因此能維持高介電常數(shù)。在本發(fā)明的其它方面，提供了能形成高κ柵膜的點(diǎn)陣。