[發明專利]一種氧化物介質的原子層沉積方法

無效

• 申請號: 201310667554.2
• 申請日: 2013-12-10
• 公開（公告）號: CN103668108A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 孫兵;劉洪剛;趙威;王盛凱;?；|
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: C23C16/40
• 分類號: C23C16/40;C23C16/455
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本發明涉及氧化物電介質的制備方法，尤其涉及一種氧化物介質的原子層沉積方法，屬于半導體集成技術領域。

背景技術

半導體技術作為信息產業的核心和基礎，是衡量一個國家科學技術進步和綜合國力的重要標志。在過去的40多年中，硅基集成技術遵循摩爾定律通過縮小器件的特征尺寸來提高器件的工作速度、增加集成度以及降低成本，硅基CMOS器件的特征尺寸已經由微米尺度縮小到納米尺度。然而當MOS器件的柵長縮小到90納米以下，傳統硅基CMOS集成技術開始面臨來自物理與技術方面的雙重挑戰。二氧化硅已經不能滿足當前半導體器件對電介質的要求，高介電常數氧化物作為柵介質材料在CMOS集成技術中獲得了越來越多的應用。

采用高遷移率溝道材料替代傳統硅材料將是半導體集成技術在“后摩爾時代”的重要發展方向，其中鍺與III-V族化合物半導體材料最有可能實現大規模應用，尋找適用于鍺與III-V族化合物半導體材料的高介電常數氧化物也成為近期國內外研究熱點。

原子層沉積的方法具有均勻性高、表面覆蓋好、自限制表面吸附反應及生長速度精確可控等優點，已經應用于當前CMOS技術柵介質的生長過程中?；谠訉映练e的方法，開發高性能高介電常數的氧化物介質的沉積方法具有重要的應用前景。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的主要目的在于提供一種氧化物介質的原子層沉積方法，以優化高介電常數的氧化物介質的原子層沉積的生長條件。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種氧化物介質的原子層沉積方法，該方法是利用原子層沉積系統進行氧化物介質的制備，包括：

步驟1：設定原子層沉積系統生長參數；

步驟2：向原子層沉積系統反應腔體中通入金屬前驅體源脈沖，緊接著用高純氮氣清洗，沖掉反應副產物和殘留的金屬前驅體源；

步驟3：向原子層沉積系統反應腔體中通入水脈沖，緊接著用高純氮氣清洗，沖掉反應副產物和殘留的水；

步驟4：向原子層沉積系統反應腔體中通入原位處理氣體脈沖，緊接著用高純氮氣清洗，沖掉反應副產物和殘留的原位處理氣體；

步驟5：依次重復進行步驟2、步驟3和步驟4，獲得高介電常數的氧化物介質薄膜。

上述方案中，所述步驟1中，所述原子層沉積系統的反應腔溫度為20攝氏度-500攝氏度，反應腔壓力為0.5毫巴-10毫巴。

上述方案中，所述步驟2中，所述金屬前驅體源是三甲基鋁(Al(CH₃)₃)、四(乙基甲基氨基)鉿(Hf[N(CH₃)(C₂H₅)]₄)、四(二乙基氨基)鉿(Hf[N(CH₃)₂]₄)、四(二乙基氨基)鉿(Hf[N(C₂H₅)₂]₄)、四叔丁醇鉿(Hf[O-C(CH₃)₃]₄)、三(N，N’-二異丙基-amd)釔(Y(ⁱPr₂amd)₃)、三(N，N’-二異丙基甲脒)鑭(La(ⁱPr₂fmd)₃)和二甲基鈹(Be(CH₃)₂)、四氯化鈦(TiCl₄)、二乙基鋅((C₂H₅)₂Zn)中的一種或多種。

上述方案中，所述步驟2中，所述金屬前驅體源的溫度為15攝氏度-300攝氏度，所述金屬前軀體源的脈沖時間為1毫秒-60秒，所述高純氮氣的純度為99.999％及以上，所述高純氮氣的流量為10sccm-1000sccm，所述高純氮氣的清洗時間為10毫秒-120秒。

上述方案中，所述步驟3中，所述水脈沖的脈沖時間為1毫秒-60秒；所述高純氮氣的純度為99.999％及以上，所述高純氮氣的流量為10sccm-1000sccm，所述高純氮氣的清洗時間為10毫秒-120秒。

上述方案中，所述步驟4中，所述原位處理氣體的流量在0sccm-1000sccm之間，所述原位處理氣體脈沖的脈沖時間為1毫秒-10分鐘。