[發(fā)明專利]含堿土金屬的膜的沉積法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380030127.1
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN104350175B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設計）人: D·湯普森
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44;C23C16/06
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 黃嵩泉

技術領域

本發(fā)明實施例大體上有關于金屬膜沉積法，且特別是關于含有第二族金屬的膜的沉積法。

背景技術

在包括半導體處理、擴散阻障涂層、用于磁性讀/寫頭的介電材料及隨機存取存儲器在內(nèi)的各種不同工業(yè)中，于基板表面上沉積薄膜都是一項重要工藝。含有過渡金屬的金屬氧化物膜用于半導體應用中，可用于包括高介電常數(shù)(高K)閘極介電膜、鐵電式存儲器的活性材料、薄膜式電池陰極(cathode)、硅基發(fā)光裝置和存儲器單元中的材料。許多金氧凝相系統(tǒng)(metal-oxygen condensed phase system)采用已知在不同氧化電位下呈穩(wěn)定狀態(tài)且具有明確定義的化學計量態(tài)的金屬氧化物。就這些材料而言，當一旦超過氧化電位臨界值時通常能夠恒定地獲得期望的金屬氧化物，且達成平衡。

沉積薄膜的方法包括化學氣相沉積法(CVD)及原子層沉積法(ALD)。CVD工藝涉及使基板暴露于一或更多種揮發(fā)性前體中，使前體在基板上反應及/或分解而產(chǎn)生薄膜。大多數(shù)的ALD工藝是基于二元反應順序，兩種表面反應各自依序發(fā)生。由于這些表面反應是先后順序進行，因此該兩種氣相反應物不會接觸，且可能形成和沉積粒子的可能的氣相反應受到限制。目前用于沉積金屬氧化物膜(特別是氧化鍶膜)的方法涉及使用臭氧，但臭氧會導致形成不期望的產(chǎn)物SrCO₃。因此，需要發(fā)展出可沉積SrO薄膜又不會形成SrCO₃的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一方面是關于一種在基板上沉積金屬氧化物膜的方法。該方法包括(a)使基板表面暴露于金屬前體流體及鹵化物前體流體，藉以在該基板表面上提供金屬鹵化物膜，其中該金屬包括第二族金屬；接著(b)使含有該金屬鹵化物膜的基板表面暴露于氧化劑；及(c)隨后使該基板表面受熱或暴露于等離子體下，以在該基板上提供金屬氧化物膜。在一或更多個實施例中，該方法進一步包括在每個暴露步驟之后流入凈化氣體。在一或更多個實施例中，步驟(a)、步驟(b)或步驟(c)重復一次或多次。

在一或更多個實施例中，該金屬前體是選自于鍶前體、鈣前體及鎂前體之中。在進一步的實施例中，該金屬前體包括Sr(thd)₂(雙(四甲基庚二酮酸)鍶，bis(tetramethylheptanedionate)strontium)、Sr(methd)₂(雙(甲氧基乙氧基四甲基庚二酮酸)鍶，bis(methoxyethoxytetramethylheptanedionate)strontium)及Sr(dpm)₂(雙(二新戊酰基甲烷)鍶，bis(dipivaloylmethanate)strontium)、Ca(C₁₁H₁₉O₂)₂(雙(四甲基庚二酮酸)鈣，bis(tetramethylheptanedionate)Calcium)、C₁₀H₂F₁₂O₄Ca(六氟戊二酮酸鈣，calciumhexafluoropentane-dionate)、C₆H₁₄O₄Ca(甲氧基乙醇鈣，calcium methoxyethoxide)、Mg(C₅H₅)₂(雙(環(huán)戊二烯基)鎂(II)，Bis(cyclopentadienyl)magnesium(II))、C₂₀H₃₀Mg(雙(五甲基環(huán)戊二烯)鎂，bis(pentamethyl cyclopentadienyl)magnesium)或上述化合物的組合物。

在某些實施例中，該鹵化物前體包括F₂、Cl₂、Br₂及I₂。在一或更多個實施例中，該氧化劑包括以下物質(zhì)的其中一者或更多者：H₂O、H₂O₂、O₂、O₃、N₂O、NO、NOx、硝酸鹽類化合物(nitrates)、醇類化合物(alcohols)、羧酸類化合物(carboxylicacids)、CO、CO₂及HCOH。在一或更多個實施例中，該基板受熱或暴露于等離子體。