KR20070037492A - System and method for forming multi-component dielectric films - Google Patents

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에비자 테크놀로지, 인크.
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Abstract

본 발명은 전구체를 혼합하기 위한 시스템 및 방법을 제공하고, 이에 의해 전구체의 혼합물이 원자층 증착(ALD) 공정에서 단일 펄스 단계 동안 챔버 내에 함께 존재하며, 이로써 다성분 필름을 형성한다. 전구체는 적어도 하나의 서로 다른 화학 성분으로 이루어지고, 이러한 서로 다른 성분은 단일층을 형성할 것이고 이에 의해 다성분 필름을 만든다. 본 발명의 추가적인 태양에서, 조성 기울기를 갖는 유전체 필름이 제공된다. The present invention provides a system and method for mixing precursors, whereby a mixture of precursors is present together in a chamber during a single pulse step in an atomic layer deposition (ALD) process, thereby forming a multicomponent film. The precursor consists of at least one different chemical component, which will form a monolayer, thereby making a multicomponent film. In a further aspect of the invention, a dielectric film having a composition gradient is provided.

Description

다성분 유전체 필름을 형성하기 위한 시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR FORMING MULTI-COMPONENT DIELECTRIC FILMS}System and method for forming multicomponent dielectric film {SYSTEM AND METHOD FOR FORMING MULTI-COMPONENT DIELECTRIC FILMS}

관련 출원의 교차 참조Cross Reference of Related Application

이 출원은, 다성분 유전체 필름을 형성하기 위한 시스템 및 방법이라는 명칭으로 2004년 4월 21일에 출원된 미국 특허출원 제 10/829,781호의 부분적 연속 출원이고, 이의 전체는 여기서 참조로서 채택되었다. This application is a partial, continuous application of US patent application Ser. No. 10 / 829,781, filed April 21, 2004, titled Systems and Methods for Forming Multicomponent Dielectric Films, the entirety of which is incorporated herein by reference.

일반적으로 본 발명은 반도체 응용에서 유전체 필름을 형성하기 위한 시스템 및 방법에 관련이 있다. 더욱 특별하게, 본 발명은 혼합된 증발 전구체를 이용하여 기판 위에 다성분 유전체 필름을 제조하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. In general, the present invention relates to systems and methods for forming dielectric films in semiconductor applications. More particularly, the present invention relates to systems and methods for producing multicomponent dielectric films on substrates using mixed evaporation precursors.

마이크로 전자공학의 축소화를 향한 의도 및 복잡성의 증가와 동시에, 직접회로 당 트랜지스터의 숫자가 급격하게 증가하였고, 더 빠르고 더 작으며 더 강력한 전자 시스템에 대한 요구를 충족하도록 성장하고 있다. 그러나, 전통적인 실리콘계 트랜지스터 기하학은 정점에 이르르고 있고, 이 경우 실리콘 다이옥사이드 게이트 유전체가 약간의 두꺼운 원차층이 되며 전자의 터널링이 더욱 우세하게 될 것이고 이에 의해 전력 소산을 증가시키고 전류 누수를 일으킨다. 따라서 실리콘 다이옥사이드보다 높은 유전률 또는 유전 상수를 가지고 전류 터널링 또는 누수를 막 을 수 있는 대안적인 유전체가 매우 요구된다. 실리콘 다이옥사이드를 대체하는 가장 유력한 유전체 후보는 하프늄 옥사이드, 지르코늄 옥사이드, 탄탈륨 옥사이드를 포함한다. At the same time as the intention and complexity towards miniaturization of microelectronics has increased, the number of transistors per integrated circuit has increased dramatically and is growing to meet the demand for faster, smaller and more powerful electronic systems. However, traditional silicon-based transistor geometries are at their peak, in which case the silicon dioxide gate dielectric becomes a slightly thicker primary layer and the tunneling of electrons becomes more prevalent, thereby increasing power dissipation and causing current leakage. Therefore, there is a great need for an alternative dielectric having a higher permittivity or dielectric constant than silicon dioxide and capable of preventing current tunneling or leakage. The most likely dielectric candidates to replace silicon dioxide include hafnium oxide, zirconium oxide, and tantalum oxide.

불행하게, 이러한 물질은 실리콘 다이옥사이드와 다르게, 실리콘 위에서 화학적으로 그리고 열적으로 불안정하고, 이는 금속 유전체 및 실리콘 기판 사이의 계면에서 결함 및 전하 트랩을 형성한다. 전하 트랩 및 결함은 게이트에 가해진 전압을 흡수하고 트랜지스터의 성능 및 신뢰성을 교란시킨다. 계면 전하 트랩 및 결함의 형성을 제한하기 위해, 실리콘 다이옥사이드의 계면층이 유전체 및 실리콘 기판 사이에 증착된다. 실리콘 다이옥사이드 계면은 유전체로부터 실리콘 기판을 버퍼시키고(buffer), 실리콘 다이옥사이드 계면은 유전체의 표면 성질과 융합성(compatibility)을 가질 수 없다. 따라서, 동등한 물리적 옥사이드 두께를 최소화하면서, 유전체 및 실리콘 기판의 화학성질 및 표면 성질을 개선시킬 수 있는 계면이 매우 얇은 높은 k 유전체를 제조하는데 필요하다. Unfortunately, these materials, unlike silicon dioxide, are chemically and thermally unstable over silicon, which forms defects and charge traps at the interface between the metal dielectric and the silicon substrate. Charge traps and defects absorb the voltage applied to the gate and disrupt the transistor's performance and reliability. To limit the formation of interfacial charge traps and defects, an interfacial layer of silicon dioxide is deposited between the dielectric and the silicon substrate. The silicon dioxide interface buffers the silicon substrate from the dielectric, and the silicon dioxide interface cannot have compatibility with the surface properties of the dielectric. Thus, there is a need for producing high k dielectrics with very thin interfaces that can improve the chemistry and surface properties of dielectric and silicon substrates while minimizing equivalent physical oxide thickness.

화학 기상 증착(CVD)과 같은 필름을 제조하기 위한 종래 증착 기술은 진보된 박막의 요구를 맞출 수 없다. CVD 공정이 향상된 단계 범위로 등각의 필름을 제공하도록 맞추어질 수 있고, CVD 공정은 높은 공정 온도를 요구한다. 예를 들면, 높은 k 게이트 유전체를 제조하는 데 있어서 하나의 장애물은 CVD 공정 동안 계면적 실리콘 옥사이드 층의 형성이다. CVD에서 가스상 반응은 입자 생성을 유도한다. 다른 장애물은 실리콘 기판 위에 높은 k 게이트 유전체를 위한 초박막을 증착하는데 있어서 종래 기술 CVD 공정의 제한이다. Conventional deposition techniques for making films, such as chemical vapor deposition (CVD), cannot meet the demands of advanced thin films. The CVD process can be tailored to provide conformal films with improved step ranges, and the CVD process requires high process temperatures. For example, one obstacle in making high k gate dielectrics is the formation of interfacial silicon oxide layers during the CVD process. Gas phase reactions in CVD lead to particle generation. Another obstacle is the limitation of prior art CVD processes in depositing ultra thin films for high k gate dielectrics on silicon substrates.

증착을 위한 전통적인 CVD 공정에 대한 대안은 원자층 증착(ALD)이다. ALD은 전통적인 CVD에 비해 여러가지 장점을 갖는다. ALD는 낮은 온도로 향하는 산업의 경향과 호환될 수 있는 상대적으로 낮은 온도에서 수행될 수 있고 등각의 박막층을 만들 수 있다. ALD 공정을 이용하여 HfxSiyO2(x+y=1) 필름과 같은 다성분 필름을 증착하기 위한 존재하는 방법은, 순차적인 증기 증착 방법을 이용하여 HfO2 및 SiO2 필름의 라미네이트(laminate) 필름을 증착하는 것이다. 전구체 화학물질은 혼합되지 아니하고, 대신 전구체를 함유한 Hf 및 전구체를 함유한 Si가 챔버 안으로 순차적으로 독립적으로 펄스되고 이에 의해 개별적으로 HfO2 및 SiO2의 라미네이트 층을 형성한다. 어떠한 전구체 혼합이 금지되고 챔버는 제 2 전구체가 펄스되기 전에 하나의 전구체로 세정된다. 라미네이트 필름이 요구되는 두께로 형성되면, 필름은 어닐링되고 필름을 통해 더욱 연속적인 조성에 이른다. 서로 다른 라미네이트 층을 쌓는 이러한 접근은, 트랩을 고정시키는데 높은 열처리 어닐링이 필요한 다수의 계면 때문에, 필름에서 많은 전자 트랩을 유도한다. 높은 온도 열적 어닐링 단계의 추가는 반도체의 제작에 대해 시간 및 비용을 증가시키고 웨이퍼 위에 이미 형성된 층으로부터 요소의 원하지 않는 이동을 초래할 수 있다. 또한, 라미네이트 방법에서 다성분 필름의 화학량적 조성을 제어하는 것은 어렵다. HfSiOx 필름의 유전 상수(k), 결정 온도 및 굴절률은 전통의 하나의 화학적 순차적 전구체 펄스 방법(라미네이트 방법과 같은)에 의해 쉽게 제어될 수 없다. 또한, 한번에 종래의 하나의 화학적 전구체의 세정 및 순차적인 펄스를 이용하여 원하는 두께의 필름을 형성하는데 필요한 사이클 시간은 비현실적이고 미래의 IC 제작에 있어서 더 많은 시간을 필요로 한다. An alternative to traditional CVD processes for deposition is atomic layer deposition (ALD). ALD has several advantages over traditional CVD. ALD can be carried out at relatively low temperatures that are compatible with industry trends towards lower temperatures and can produce conformal thin films. Existing methods for depositing multicomponent films, such as Hf x Si y O 2 (x + y = 1) films using an ALD process, include laminates of HfO 2 and SiO 2 films using a sequential vapor deposition method. laminate) to deposit a film. The precursor chemicals are not mixed, instead Hf containing the precursor and Si containing the precursor are sequentially pulsed independently into the chamber thereby forming a laminate layer of HfO 2 and SiO 2 separately. No precursor mixing is prohibited and the chamber is cleaned with one precursor before the second precursor is pulsed. Once the laminate film is formed to the required thickness, the film is annealed and leads to a more continuous composition through the film. This approach of stacking different laminate layers leads to a large number of electron traps in the film due to the many interfaces that require high thermal annealing to fix the traps. The addition of a high temperature thermal annealing step increases time and cost for the fabrication of the semiconductor and can result in undesired movement of the elements from the layers already formed on the wafer. In addition, it is difficult to control the stoichiometric composition of the multicomponent film in the lamination method. The dielectric constant (k), crystal temperature and refractive index of the HfSiOx film cannot be easily controlled by one traditional chemical sequential precursor pulse method (such as laminate method). In addition, the cycle time required to form films of the desired thickness using sequential pulses and cleaning of one conventional chemical precursor at a time is unrealistic and requires more time in future IC fabrication.

혼합된 전구체를 이용하여 다성분 필름을 제조하기 위한 시도는 전통적인 CVD 방법에 제한되었다. 예를 들면, 센자키 등에게의 미국 특허 제 6,537,613호 및 제 6,238,734호(이하 '613, '734 특허)는, 직접 액체 주입에 의해 금속 및 반금속(metalloid) 화합물을 포함하는 조성적 기울기를 생성하기 위한 시스템 및 방법을 일반적으로 개시한다. 직접 액체 주입(DLI)에서, 금속 및 반금속 전구체는 서로 혼합되어 증착 시스템으로의 혼합물의 주입 이전에 용매없는 액체 혼합물을 형성한다. Attempts to produce multicomponent films using mixed precursors have been limited to traditional CVD methods. For example, US Pat. Nos. 6,537,613 and 6,238,734 (hereinafter '613,' 734) to Senzaki et al. Generate a compositional gradient comprising metal and metalloid compounds by direct liquid injection. Systems and methods for the following are generally disclosed. In direct liquid injection (DLI), the metal and semimetal precursors are mixed with each other to form a solvent-free liquid mixture prior to injection of the mixture into the deposition system.

613' 및 734' 특허에서 개시된 방법에 따르면 여러가지 단점이 있다. 특히, 주입되는 액체 혼합물이다. 액체 혼합물이 완전히 혼합되지 않으면, 균질이 아닌 조성 및 기울기를 갖는 필름이 기판 위에 형성될 것이다. 또한, 샘플의 적절한 부피가 제공된다면, 각각의 전구체가 유일한 끓는점, 증기 압력, 및 휘발성을 가지기 때문에, 혼합물이 균일하게 증발할 것이라는 것을 보장하지 못한다. 또한, 전구체 사이의 끓는점에서의 불일치가 상당하다면, 한 전구체는 제 2 미립자 및 오염물질을 형성하는 끓는점에서 분해될 수 있다. 일반적으로, 전구체는 적절하게 혼합되지 않았고 결과적으로 비균일 필름 조성에 이르렀고, 또는 두 증기의 혼합은 가스 상에서의 예비 반응을 일으켜 웨이퍼에 증착되는 입자 또는 오염물질의 형성을 초래하였다. The methods disclosed in the 613 'and 734' patents have several disadvantages. In particular, the liquid mixture to be injected. If the liquid mixture is not mixed thoroughly, a film with a non-homogeneous composition and slope will form on the substrate. In addition, given the proper volume of sample, there is no guarantee that the mixture will evaporate uniformly because each precursor has a unique boiling point, vapor pressure, and volatility. In addition, if the mismatch in boiling point between the precursors is significant, one precursor may decompose at the boiling point forming the second particulates and contaminants. In general, the precursors did not mix properly and resulted in a non-uniform film composition, or the mixing of the two vapors caused a preliminary reaction in the gas phase resulting in the formation of particles or contaminants deposited on the wafer.

따라서, 다성분 필름을 제조하는 방법에서의 추가적인 발전에 대한 요구가 있다. ALD 공정을 이용하여, 다성분 필름을 제조하기 위한 방법에 대한 요구가 특히 그러하다. 이 방법은 다성분 필름의 화학량적 조성 또는 기울기의 제어를 제공하는 것이 요구된다. Thus, there is a need for further development in the method of making multicomponent films. Particularly so is the need for a method for producing multicomponent films using ALD processes. This method is required to provide control of the stoichiometric composition or tilt of the multicomponent film.

일반적으로, 발명자는 증발된 전구체를 혼합하기 위해 제공하는 방법을 발견하였고, 이에 의해 증발된 전구체의 혼합물이 다성분 필름을 형성하기 위한 워자층 증착(ALD) 공정에서 단일의 증착 또는 펄스 단계 동안 챔버에서 함께 존재한다. 증발된 전구체는 각각 적어도 하나의 서로 다른 화학적 성분으로 이루어지고 이러한 서로 다른 성분은 단일층을 형성할 것이며 이에 의해 다성분 필름을 만든다. 발명자는 이러한 방법을 "동시 주입 ALD"이라고 지칭한다. 이러한 방법은 종래 기술과 다르고 증발된 전구체는 ALD 공정에서 챔버 안으로 분리적으로 펄스되며 이에 의해 오직 한 성분을 함유한 분리된 단일층을 형성한다. In general, the inventors have found a method to provide for mixing evaporated precursors, whereby the mixture of evaporated precursors causes the chamber during a single deposition or pulse step in a Wafer Layer Deposition (ALD) process to form a multicomponent film. Exists together in The evaporated precursors each consist of at least one different chemical component and these different components will form a monolayer thereby making a multicomponent film. We call this method "simultaneous injection ALD." This method is different from the prior art and the evaporated precursor is pulsed separately into the chamber in an ALD process thereby forming a separate monolayer containing only one component.

본 발명의 일 태양은, 함께 증발된 전구체를 혼합하고 이후 증발된 전구체를 주입하거나 또는 동시 주입함에 의해 다성분 유전체 필름을 제조하기 위한 시스템 및 방법을 제공하고, 이에 의해 전구체의 혼합물이 ALD 챔버에 존재한다. 여기서 사용되는 "다성분" 필름이란 용어는 필름이 둘 이상의 금속 또는 반금속 요소를 함유한다는 것을 의미한다. 다양한 다성분 필름이 본 발명에 의해 형성될 수 있고, 이는 금속, 합금, 혼합 금속 옥사이드, 실리케이트, 니트리드, 옥시니트리드, 및 이의 혼합물을 포함하나 이에 제한되지 아니한다. One aspect of the invention provides a system and method for making a multicomponent dielectric film by mixing precursors that have evaporated together and then injecting or co-injecting the vaporized precursors, whereby the mixture of precursors is transferred to an ALD chamber. exist. The term "multicomponent" film as used herein means that the film contains two or more metal or semimetal elements. Various multicomponent films may be formed by the present invention, including but not limited to metals, alloys, mixed metal oxides, silicates, nitrides, oxynitrides, and mixtures thereof.

본 발명의 일 실시예에서, 원자층 증착에 의해 기판의 표면 위에 박막을 형성하는 방버이 제공되고 이는 전구체의 각각이 적어도 하나의 서로 다른 화학적 성분(일반적으로 금속 또는 반금속 요소)를 함유하는 둘 이상의 증발된 전구체가 함께 공정 챔버 안으로 수송되며 이에 의해 기판의 표면 위에 단일층을 형성하고, 상기 단일층은 분리된 화학 성분의 각각을 함유한다. 일반적으로 동시 주입이란 용어는 하나 이상의 서로 다른 화학적 성분을 갖는 둘 이상의 전구체가 챔버 안에서 존재하는 것을 의미하는데 사용되고, 이에 의해 필름은 다중 성분을 갖도록 생산된다. 이는 공정 챔버 안으로 증기 또는 액체 상태로 함께 전구체를 수송 또는 주입함에 의해 수행될 수 있고, 또는 공정 챔버 안에서 전구체를 혼합함에 의해 수행될 수 있다. 공정 챔버로의 유입 이전에 전구체의 혼합은 바람직하나 필요한 것은 아니다. In one embodiment of the invention, a barrier is provided for forming a thin film on the surface of a substrate by atomic layer deposition, in which each of the precursors contains at least one different chemical component (generally a metal or semimetal element). The vaporized precursors above are transported together into a process chamber thereby forming a monolayer on the surface of the substrate, the monolayer containing each of the separated chemical components. In general, the term simultaneous injection is used to mean that two or more precursors with one or more different chemical components are present in the chamber, whereby the film is produced with multiple components. This can be done by transporting or injecting the precursor together in a vapor or liquid state into the process chamber, or by mixing the precursor within the process chamber. Mixing of the precursors prior to entry into the process chamber is preferred but not necessary.

다른 태양에서, 본 발명은 다성분 필름을 형성하기 위한 시스템을 제공한다. 일 실시예에서, 시스템은 각각의 증발기가 다기관에 결합되는 하나 이상의 증발기를 일반적으로 포함한다. 다기관은 증발기에 의해 발생된 증발된 전구체를 혼합하도록 구성된다. 다기관은 공정 챔버로의 입구에 결합되고 혼합된 전구체는 입구를 통해 챔버 안으로 주입된다. 일 실시예에서, 입구는 샤워헤드 주입기와 같은 주입기로 이루어진다. 전구체는 주입기에서 혼합될 수 있고 다기관에서는 그러하지 아니하다. In another aspect, the present invention provides a system for forming a multicomponent film. In one embodiment, the system generally includes one or more evaporators in which each evaporator is coupled to the manifold. The manifold is configured to mix the evaporated precursor generated by the evaporator. The manifold is coupled to the inlet to the process chamber and the mixed precursor is injected into the chamber through the inlet. In one embodiment, the inlet consists of an injector, such as a showerhead injector. Precursors can be mixed in the injector but not in the manifold.

본 발명의 또 다른 태양에서, 시스템 및 방법이 제공되고 이 경우 공정 챔버는 단일 기판 위에서 증착 방법을 실행하도록 구성된다. 대안적으로, 시스템 및 방법이 제공되고, 이 경우 공정 챔버는 다수의 기판, 일반적으로 1 내지 200 개의 기판 상에서 증착 방법을 수행하도록 구성된다. 일례에서, 배치(batch) 공정 챔버는 1 내지 200개의 기판을 함유하고, 이때 기판은 200mm 지름을 갖는 실리콘 웨이퍼이다. 일반적으로, 공정 챔버는 약 1 내지 150 개의 기판을 함유하고, 이때 기판은 2000mm의 지름을 갖는 실리콘 웨이퍼이다. 기판이 300mm의 지름을 갖는 실리콘 웨이퍼라면, 공정 챔버가 1 내지 100개의 기판을 함유하는 것이 일반적일 것이다. 최근에, "미니-배치 반응기가 개발되었고, 이 경우 1 내지 50 개의 숫자의 기판의 배치가 공정 챔버에 수용된다. 이 경우에 기판은 일반적으로 200mm 또는 300mm의 지름을 갖는 일반적인 실리콘 웨이퍼이다. 대안적으로 미니-배치 공정 챔버는 1 내지 25 개의 기판을 처리하도록 구성된다. 기판은 200mm 또는 300mm의 지름을 구비한 일반적인 실리콘 웨이퍼이다. 미니-배치 시스템의 일례는 열처리 시스템 및 구성가능한 수직 챔버의 명칭의 PCT 특허출원 제 PCT/US03/21575호에서 설명되고, 이의 전체는 여기서 참조로서 채택된다. In another aspect of the present invention, a system and method are provided wherein the process chamber is configured to execute a deposition method on a single substrate. Alternatively, systems and methods are provided, in which case the process chamber is configured to perform the deposition method on a plurality of substrates, typically 1 to 200 substrates. In one example, the batch process chamber contains 1 to 200 substrates, where the substrate is a silicon wafer having a 200 mm diameter. Generally, the process chamber contains about 1 to 150 substrates, where the substrate is a silicon wafer with a diameter of 2000 mm. If the substrate is a silicon wafer with a diameter of 300 mm, it would be common for the process chamber to contain 1 to 100 substrates. Recently, "mini-batch reactors have been developed, in which case a batch of 1 to 50 numbers of substrates is accommodated in the process chamber. In this case the substrates are typically silicon wafers having a diameter of 200 mm or 300 mm. Alternatively, the mini-batch process chamber is configured to process 1 to 25 substrates, the substrate is a typical silicon wafer with a diameter of 200 mm or 300 mm An example of a mini-batch system is the designation of a heat treatment system and a configurable vertical chamber. Is described in PCT Patent Application No. PCT / US03 / 21575, the entirety of which is hereby incorporated by reference.

본 발명의 또 다른 태양에서, 시스템 및 방법은 조성 기울기를 갖는 다성분 필름을 형성하기 위해 제공된다. 일 실시예에서 다성분 필름을 제조하는 방법이 제공되고, 이는 각각의 전구체가 적어도 하나의 서로 다른 화학 성분을 함유하는, 둘 이상의 증발된 전구체가 함께 공정 챔버로 주입되는 것이 특징이고 이에 의해 기판의 표면 위에 단일층을 형성하며, 챔버 안으로 주입되는 증발된 전구체의 각각의 가스 유동률이 선택적으로 제어되고 이에 의해 하나 이상의 서로 다른 화학적 성분의 바라는 조성 기울기가 필름에서 형성된다. In another aspect of the invention, systems and methods are provided for forming multicomponent films having compositional gradients. In one embodiment, a method of making a multicomponent film is provided, which is characterized in that two or more evaporated precursors are injected together into a process chamber, each precursor containing at least one different chemical component, thereby Forming a monolayer on the surface, each gas flow rate of the evaporated precursor injected into the chamber is selectively controlled, whereby the desired compositional gradient of one or more different chemical components is formed in the film.

본 발명의 추가적인 태양에서, 조성 기울기를 갖는 유전체 필름이 제공되고, 이는 실리콘-풍부 바닥층, 질소-풍부 상부층, 및 상기 상부층 및 바닥층 사이에 하나 이상의 하프늄-풍부 층을 포함한다. 일 실시예에서 질소는 실리콘 기판-유전체 계면 위에 또는 근처에 선택적으로 증착되고, 이에 의해 보론 확산을 저지한다. 추가적인 실시예에서, 보론의 확산을 저지하기 위한 시스템 및 방법을 제공하고, 이 경우 실리콘 및 니트리드 유전체 사이의 계면의 품질 및 유전체의 동등한 물리적 옥사이드 두께에 영향을 주지 아니하며, 이로써 높은 트랩 밀도에 이른다. 일 실시예에서 조성 기울기는 유전체 및 기판을 "버퍼하는"데 사용될 수 있다. 예를 들면, 기판이 실리콘일 때, 제 1 층은 실리콘이 풍부하게 증착되고, 유전체를 조직하는 제 2 증착 금속의 양은 거의 없다. 제 1 층의 꼭대기에, 유전체를 조직하는 증착 금속을 주로 포함하는 제 2 층이 실리콘의 거의 적은 양으로 증착된다. 일정한 실시예에서, 추가적인 층이 인접 층의 화학성질 및 표면 성질을 융합시키도록 추가될 수 있다. 다양한 실시예에서, 각각의 층은 산화, 환원, 질화 또는 이의 조합이 인시츄로 이루어질 수 있다. In a further aspect of the invention, a dielectric film having a composition gradient is provided, which comprises a silicon-rich bottom layer, a nitrogen-rich top layer, and one or more hafnium-rich layers between the top and bottom layers. In one embodiment nitrogen is selectively deposited on or near the silicon substrate-dielectric interface, thereby preventing boron diffusion. In a further embodiment, there is provided a system and method for preventing the diffusion of boron, in which case it does not affect the quality of the interface between the silicon and nitride dielectric and the equivalent physical oxide thickness of the dielectric, thereby leading to high trap density. . In one embodiment, the composition gradient can be used to "buffer" the dielectric and the substrate. For example, when the substrate is silicon, the first layer is abundantly deposited with silicon, with little amount of the second deposited metal constituting the dielectric. On top of the first layer, a second layer, which primarily comprises a deposition metal that organizes the dielectric, is deposited with an almost small amount of silicon. In certain embodiments, additional layers may be added to fuse the chemical and surface properties of adjacent layers. In various embodiments, each layer may be in situ oxidized, reduced, nitrided, or a combination thereof.

또한, 본 발명은 다성분 옥시니트리드 필름을 제조하기 위한 시스템 및 방법을 제공하고, 이 경우 다성분 필름이 상기에서 설명된 방법에 의해 형성되며, 이후 필름은 오존, 산소, 페록사이드, 워터, 에어, 니트로스 옥사이드, 니트릭 옥사이드, N-옥사이드, 및 이의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 산화 반응물로 상승된 온도에서 산화된다. 특별한 장점은 산화 단계가 인시츄로 수행될 수 있다는 것이다. 산화 이후, 활성화된 질소 소스가 순차적으로 공정 챔버로 수송되고, 옥시니트리드를 생성하기 위해 상승 온도에서 산화된 층과 반응하는 것을 허용한다. The present invention also provides a system and method for producing a multicomponent oxynitride film, in which case the multicomponent film is formed by the method described above, after which the film is ozone, oxygen, peroxide, water, It is oxidized at an elevated temperature with an oxidation reactant selected from the group consisting of air, nitros oxides, nitric oxides, N-oxides, and mixtures thereof. A particular advantage is that the oxidation step can be performed in situ. After oxidation, the activated nitrogen source is sequentially transported to the process chamber, allowing reaction with the oxidized layer at elevated temperatures to produce oxynitride.

바람직한 실시예에서, 본 발명은 챔버 안으로 질화 반응물을 함유하는 전구체를 혼합함에 의해 그리고 상대적으로 낮은 온도에서 ALD 공정을 수행함에 의해, 다성분 옥시니트리드를 제조하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 적절한 질화제는 암모니아, 중수소화된 암모니아, 15N-암모니아, 아민 또는 아미드, 히드라진, 알킬 히드라진, 질소 가스, 니트릭 옥사이드, 니트로스 옥사이드, 질소 래디컬, N-옥사이드, 및 이의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. In a preferred embodiment, the present invention provides a system and method for preparing multicomponent oxynitrides by mixing a precursor containing a nitride reactant into a chamber and by performing an ALD process at a relatively low temperature. Suitable nitriding agents are from the group consisting of ammonia, deuterated ammonia, 15 N-ammonia, amines or amides, hydrazines, alkyl hydrazines, nitrogen gases, nitric oxides, nitros oxides, nitrogen radicals, N-oxides, and mixtures thereof Can be selected.

본 발명의 다른 태양, 실시예 및 장점은 이하에서 제공되는 첨부된 청구항 및 본 발명의 상세한 설명을 읽고 도면을 참조함으로써 분명해질 것이다. Other aspects, embodiments and advantages of the present invention will become apparent upon reading the following detailed description of the invention and the appended claims provided below.

도 1A는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 층 필름, 다중 구성요소를 제조하기 위한 시스템의 블록 개략도이다. 1A is a block schematic diagram of a system for manufacturing a multilayer film, multiple components in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1B는 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 철 챔버의 부분적인 블록 개략도이다. 1B is a partial block schematic diagram of an iron chamber in accordance with an alternative embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 시스템 및 방법을 이용하여 형성된 높은 k 유전성 게이트 물질의 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of a high k dielectric gate material formed using the system and method of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 다른 조성 변화 필름의 제조를 위한 방법을 도시하는 흐름도이다. 3 is a flow chart illustrating a method for producing a composition change film according to one embodiment of the present invention.

도 4는 증착 전구체 가스 유동률 및 필름 조성 사이의 관계를 도시한다. 이 특별한 예에서, 하프늄-실리콘 필름의 증착 및 조성은 하프늄 및 실리콘 증착 가스 유동률을 제어함에 의해 수정될 수 있다. 4 shows the relationship between the deposition precursor gas flow rate and the film composition. In this particular example, the deposition and composition of the hafnium-silicon film can be modified by controlling the hafnium and silicon deposition gas flow rates.

도 5는 본 발명의 시스템 및 방법에 의해 제조된 다양한 HfSiOx 필름의 원자 성분 분석의 결과를 표로 만든 것이다. 이 결과는, 주어진 하프늄 및 실리콘 내용물 농도에 대해, 하프늄 및 실리콘 원자에 대한 산소 원자의 비가 약 2임을 나타낸다. 이 결과는, 특정한 범위에 걸쳐, 본 발명의 시스템 및 방법에 따라 제조된 HfSiO 필름이 구조식 HfxSi1 - xO2를 갖는 필름을 제공한다는 것을 나타낸다. 탄소, 수소 및 질소의 퍼센트는 미량으로만 발견된다. 5 tabulates the results of atomic component analysis of various HfSiOx films made by the systems and methods of the present invention. This result indicates that for a given hafnium and silicon content concentration, the ratio of oxygen atoms to hafnium and silicon atoms is about two. This result indicates that, over a specific range, HfSiO films prepared according to the systems and methods of the present invention provide films with the structural formula Hf x Si 1 - x O 2 . Percentages of carbon, hydrogen and nitrogen are found only in trace amounts.

도 6a 및 6b는 본 발명의 시스템 및 방법에 의해 생성된 식 Hf0 .5Si0 .5O2을 갖는 필름의 엑스선 빛전자 분광법(x-ray photoelectron spectroscopy,XPS) 스펙트럼을 도시한다. 특히, 도 6a는 필름에서 하프늄의 4f 영역의 XPS 스펙트럼을 밝게 나타낸다. 도 6b는 필름에서 발견된 실리콘의 2p 영역의 XPS 스펙트럼을 밝게 나타낸다. 두 스펙트럼에서, 불순물은 매우 소량이거나 없다. Figure 6a and 6b illustrate a produced by the systems and methods formula Hf 0 .5 Si 0 .5 O film, X-ray photoelectron spectroscopy of the light having the 2 (x-ray photoelectron spectroscopy, XPS) spectrum of the present invention. In particular, FIG. 6A brightens the XPS spectrum of the 4f region of hafnium in the film. 6B brightens the XPS spectrum of the 2p region of silicon found in the film. In both spectra, the impurities are very small or absent.

도 7은 Hf/(Hf+Si) 비의 작용으로서 측정된 실리콘 웨이퍼 위의 다양한 50nm 두께의 HfxSi1 - xO2의 굴절률을 나타낸다. 그래프는 바로 증착된(as-deposited) 필름 및 후증착 어닐된(post-deposition annealed) 필름에 대해 굴절률을 비교한다. It represents a refractive index of x O 2 - 7 is a Hf / (Hf + Si) of a variety of 50nm thickness above the silicon wafer measured as a function of the ratio Hf x Si 1. The graph compares the index of refraction for as-deposited films and post-deposition annealed films.

도 8은 HfxSi1 - xO2에 대한 증착률의 변화를 도시하고, 이는 증착 온도에 대해 오존을 구비한 하프늄-실리콘 필름의 산화로부터 초래된다. 8 is Hf x Si 1 - shows the change of the deposition rate on the x O 2, which comprises a hafnium ozone for the deposition temperature results from the oxidation of the silicon film.

도 9a-9c는 HF로 마지막 처리된 실리콘 기판 위에서 400℃에서 증착된 Hf0.58Si0.42O2 필름의 다양한 TEM 단면 이미지를 도시한다. 도 9a, 9b, 9c는 각각 2.3nm, 4.3nm, 6.5nm의 유전층 두께를 갖는 Hf0 .58Si0 .42O2 필름의 TEM 이미지를 도시한다. 각각의 경우에 계면의 두께는 약 1nm로 측정된다. 9A-9C show various TEM cross-sectional images of Hf 0.58 Si 0.42 O 2 films deposited at 400 ° C. on silicon substrates last treated with HF. Figure 9a, 9b, 9c shows a TEM image of Hf 0 .58 Si 0 .42 O 2 film having a dielectric layer thickness of each of 2.3nm, 4.3nm, 6.5nm. In each case the thickness of the interface is measured at about 1 nm.

도 10은 N2에서 700℃에서 어닐링 후의 폴리실리콘 캡 층을 구비한 Hf0.58Si0.42O2의 TEM 단면 이미지이다. 10 is a TEM cross-sectional image of Hf 0.58 Si 0.42 O 2 with a polysilicon cap layer after annealing at 700 ° C. at N 2 .

도 11은 HF로 마지막 처리된 실리콘 웨이퍼 상에서 다양한 HfxSi1 - xO2에 대한 하프늄 양에 의한 누설전류 밀도 및 전기용량 등량 두께(capacitance equivalent thickness, CET)를 측정한다. 11 is different Hf x Si 1 on a silicon wafer treated with a final HF - x O measures the leakage current density and the electric capacity due to the thickness of an equivalent amount of hafnium in an amount of 2 (capacitance equivalent thickness, CET) .

도 12는 50nm의 두께의 Hf0 .34Si0 .66O2 필름에 대해 온도에 의한 필름 인장 응력을 측정한다. Figure 12 is to measure the film tensile stress due to the temperature for O 2 Hf 0 .34 0 .66 Si film of a thickness of 50nm.

도 13은 후증착 어닐링 단계에서 암모니아를 구비한 질화된 HfSiOx 필름에 대한 질소 1s 및 하프늄 4p3 /2에 대한 엑스선 빛전자 분광법(XPS) 스펙트럼을 도시한다. HfSiOx에 대하여, 다양한 시료의 경사각(take-off angle, TOA)에서 HfSiON 필름의 XPS 스펙트럼이 필름에서의 질소의 존재를 나타낸다. Figure 13 shows the X-ray light electron spectroscopy (XPS) spectra for the nitrogen 1s and hafnium 4p 3/2 for the nitriding the HfSiO x film with ammonia in the annealing step after deposition. For HfSiO x , the XPS spectrum of the HfSiON film at the take-off angle (TOA) of the various samples indicates the presence of nitrogen in the film.

도 14는 증착 온도에 의해, 오존을 구비한 하프늄 디알킬 아미드의 산화로부터 발생된 HfO2의 증착률의 그래프이다. 14 is a graph of the deposition rate of HfO 2 resulting from oxidation of hafnium dialkyl amide with ozone, by deposition temperature.

도 15는 본 발명의 동시 주입(co-injection) 시스템 및 방법에 의해 형성된 조성 기울기를 갖는 박막의 단면도이다. 도 15는 HfSiOx, HfO2 및 HfOxNy 또는 HfSiON 층을 포함하는, 순차적인 그리고 인시츄(in-situ)로 제조된 박막을 도시한다. 15 is a cross-sectional view of a thin film having a composition gradient formed by the co-injection system and method of the present invention. FIG. 15 shows a sequential and in-situ thin film comprising HfSiO x , HfO 2 and HfO x N y or HfSiON layers.

도 16a 및 16b는 반응 개요를 나타내는데, 이는 본 발명의 금속, 합금 또는 혼합 금속 옥시니트리드를 만드는 두 가지 서로 다른 방법을 설명한다. 도 16a는 옥시니트리드를 생성하기 위한 상대적으로 고온의 공정을 도시하고, 산화 단계는 질화 단계를 선행한다. 도 16b에서, 산화 단계는 필름이 상대적으로 저온에서 질화되기 전까지 유보된다. 16A and 16B show the reaction scheme, which illustrates two different methods of making the metal, alloy or mixed metal oxynitrides of the present invention. 16A shows a relatively hot process for producing oxynitride, with the oxidation step preceding the nitriding step. In FIG. 16B, the oxidation step is reserved until the film is nitrided at a relatively low temperature.

도 17은 일반적인 옥시니트리드 필름의 표면 아래의 조성 프로파일을 도시한다. 질소 농도는 필름의 표면 상에서 가장 높고, HfO2 층에 도달 할때까지 표면 아래에서 점차적으로 감소된다. 필름 안으로 추가적인 침투로, HfO2의 농도가 HfSiOx에 대해 감소되며, 실리콘 기판의 계면층에 도달할 때까지 그러하다. 17 shows the composition profile below the surface of a typical oxynitride film. Nitrogen concentration is highest on the surface of the film and gradually decreases below the surface until it reaches the HfO 2 layer. With further penetration into the film, the concentration of HfO 2 is reduced for HfSiO x until it reaches the interfacial layer of the silicon substrate.

도 18은 본 발명의 화학 전달 시스템의 일 실시예의 단순화된 블록도를 도시한다. 18 shows a simplified block diagram of one embodiment of a chemical delivery system of the present invention.

도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 전달 시스템의 단순화된 블록도이다. 19 is a simplified block diagram of a chemical delivery system according to another embodiment of the present invention.

일반적으로 발명자는 전구체를 혼합하도록 제공하는 방법을 발견하였고, 이에 의해 전구체의 혼합물이 원자층 증착 공정(ALD)에서 한 펄스 단계 동안 챔버에 존재하며, 이에 의해 기판의 표면 위에 복합 화학적 화합물을 갖는 단일층을 형성한다. 전구체는 서로 다른 화학적 화합물로 이루어지고 이러한 화합물은 다성분 필름을 형성할 것이다. 발명자는 이 방법을 "동시 주입 ALD"라고 지칭한다. 이러한 방법은 종래 기술과 다르고, 증발된 전구체는 ALD 공정에서 챔버 안으로 분리되어 운반되거나 또는 펄스된다. 다양한 다성분 필름은 본 발명에 의해 형성될 수 있고, 이는 금속, 합금, 혼합 금속 옥사이드, 실리케이트, 니트리드, 옥시니트리드 및 이의 혼합물을 포함하나 이에 제한되지 아니한다. In general, the inventors have discovered a method of providing a precursor to mix, whereby a mixture of precursors is present in the chamber during one pulse step in an atomic layer deposition process (ALD), thereby providing a single compound with a complex chemical compound on the surface of the substrate. Form a layer. The precursors consist of different chemical compounds and these compounds will form a multicomponent film. The inventor refers to this method as "simultaneous injection ALD." This method is different from the prior art, and the evaporated precursor is separated into the chamber in an ALD process, or is pulsed. Various multicomponent films may be formed by the present invention, including but not limited to metals, alloys, mixed metal oxides, silicates, nitrides, oxynitrides, and mixtures thereof.

일 태양에서, 본 발명은 다성분 필름의 화학량적 조성을 재현할 수 있고 거의 균일하게 제어하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. In one aspect, the present invention provides a system and method for reproducible and nearly uniform control of the stoichiometric composition of a multicomponent film.

일련의 실시예에서, 본 발명은 누설 또는 터널링(tunneling)을 막을 수 있고 실리콘 다이옥사이드 보다 높은 유전률 또는 유전 상수를 갖는 유전체를 제조하는 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명의 다른 태양에서 계면을 제조하기 위한 시스템 및 방법을 제공하고, 이 계면은 유전체 및 실리콘 기판의 화학적 성질 및 표면 성질을 개선할 수 있으며, 동등한 물리적 산화층을 최소화한다. In a series of embodiments, the present invention provides a system and method for producing a dielectric that can prevent leakage or tunneling and that has a higher permittivity or dielectric constant than silicon dioxide. In another aspect of the invention there is provided a system and method for fabricating an interface, which interface can improve the chemical and surface properties of dielectric and silicon substrates and minimize equivalent physical oxide layers.

본 발명의 일 실시예 및 태양에서, 본 발명은 실리콘 기판-유전체 계면 위로 또는 근처에서 선택적으로 질소를 증착하기 위한 시스템 및 방법을 제공하고, 이에 의해 보론 확산을 막고 높은 k 층의 결정 온도를 증가시킨다. 추가적인 실시예에서, 보론 확산을 막기 위한 시스템 및 방법을 제공하고, 이 경우 유전체의 동등한 물리적 옥사이드 두께와 실리콘 및 니트리드 유전체 사이의 계면의 품질에 영향을 미치지 아니하고, 이로써 예를 들어 높은 트랩(trap) 밀도에 이른다. In one embodiment and aspect of the present invention, the present invention provides a system and method for selectively depositing nitrogen above or near a silicon substrate-dielectric interface, thereby preventing boron diffusion and increasing the crystal temperature of the high k layer. Let's do it. In a further embodiment, there is provided a system and method for preventing boron diffusion, in which case it does not affect the equivalent physical oxide thickness of the dielectric and the quality of the interface between the silicon and nitride dielectrics, thereby, for example, high traps. ) Leads to density.

본 발명의 일반적인 실시예에서, 필름의 낮은 온도 질화를 수행하기 위한 시스템 및 방법을 제공하고, 본 발명의 다른 실시예에서, 본 발명은 순차적으로, 인시츄 질소 반응물을 전달하기 위한 시스템 및 방법을 제공하고, 이로써 외부 플라즈마 소스에 대한 필요를 없게 하고 더 적은 공정 단계 및 시간의 이익을 갖는다. In a general embodiment of the present invention, there is provided a system and method for performing low temperature nitriding of a film, and in another embodiment of the present invention, the present invention sequentially provides a system and method for delivering an in situ nitrogen reactant. Providing, thereby eliminating the need for an external plasma source and having the benefit of less process steps and time.

본 발명의 다른 태양에서, 다성분 필름을 형성하기 위한 시스템을 제공한다. 도 1A에서 도시된 일 실시예에서, 시스템은 일반적으로 하나 이상의 증발기를 포함하고, 각각의 증발기는 다기관에 결합된다. 다기관는 반응 또는 증착 챔버로의 입구에 결합되고, 상기 입구는 샤워헤드 및 이와 유사한 것과 같은 주입기로 이루어진다. In another aspect of the present invention, a system for forming a multicomponent film is provided. In one embodiment shown in FIG. 1A, the system generally includes one or more evaporators, each evaporator coupled to a manifold. The manifold is coupled to the inlet to the reaction or deposition chamber, which consists of an injector such as a showerhead and the like.

각각의 증발기는 하나 이상의 증착 금속을 이루는 하나의 증착 전구체를 보유한다. 각각의 증발기는 질량 유동 제어기 및 온도 제어 유닛에 연결된다. 질량 유동 제어기 및 온도 유닛은 선택적으로 제어되어 공정 챔버에 존재하는 증착 전구체의 농도를 완화한다. 일 실시예에서, 각각의 질량 유동 제어기는 시스템을 통한 캐리어 가스의 유동을 완화하고, 차례로 캐리어 가스는 다기관 또는 공정 챔버로 증착 전구체를 수송하고 희석한다. Each evaporator carries one deposition precursor that constitutes one or more deposition metals. Each evaporator is connected to a mass flow controller and a temperature control unit. The mass flow controller and temperature unit are selectively controlled to mitigate the concentration of deposition precursors present in the process chamber. In one embodiment, each mass flow controller mitigates the flow of carrier gas through the system, which in turn transports and dilutes the deposition precursor to the manifold or process chamber.

일련의 실시예에서, 증발기는 버블러(bubbler)이고, 이는 적어도 하나의 증착 금속을 이루는 하나의 증착 전구체를 증발시킨다. 캐리어 가스를 포함하는 압축된 가스는 증착 전구체로 버블된다. 압축된 가스의 유동률은 선택적으로 제어될 수 있고, 이에 의해 공정 챔버 내에 존재하는 증착 전구체의 농도를 조정한다. In a series of embodiments, the evaporator is a bubbler, which evaporates one deposition precursor that constitutes at least one deposition metal. The compressed gas comprising the carrier gas is bubbled into the deposition precursor. The flow rate of the compressed gas can be selectively controlled, thereby adjusting the concentration of the deposition precursor present in the process chamber.

일 실시예에서, 다기관는 공정 챔버로의 전달 이전에 증착 전구체의 혼합을 촉진시킨다. 일 실시예에서, 다기관는 T-접합 공동을 함유하고, 이는 공정 챔버로의 전달 이전에 증착 전구체를 수용하고 혼합한다. 다기관는 가열될 수 있고 이에 의해 다기관에서 응축을 막기 위해 공정 챔버 안으로 증착 전구체의 유동을 촉진한다. 대안적으로 전구체의 혼합은 공정 챔버에서 일어날 수 있고 다기관는 제거될 수 있다. In one embodiment, the manifold promotes mixing of the deposition precursor prior to delivery to the process chamber. In one embodiment, the manifold contains a T-junction cavity, which receives and mixes the deposition precursor prior to delivery to the process chamber. The manifold may be heated thereby facilitating the flow of the deposition precursor into the process chamber to prevent condensation in the manifold. Alternatively mixing of the precursor may occur in the process chamber and the manifold may be removed.

증착 전구체는 가스 입구를 통해 일반적으로 공정 챔버로 전달되고, 증착 전구체의 단일층은 기판 또는 표면 위에서 화학적 및/또는 물리적 흡수된다. 기판은 실리콘, 금속, 합금, 글라스 또는 폴리머릭, 플라스틱, 유기 또는 비유기 공작물(work piece)일 수 있다. 가스 입구는 다양한 형태를 가질 수 있다. 일례에서, 가스 입구는 샤워헤드 주입기 및 이와 유사한 것과 같은 주입기로 이루어진다. 대안적으로 증착 전구체는 복합 주입기에 의해 기판 표면으로 전달된다. The deposition precursor is generally delivered through the gas inlet to the process chamber, and a single layer of the deposition precursor is chemically and / or physically absorbed onto the substrate or surface. The substrate can be silicon, metal, alloy, glass or polymeric, plastic, organic or inorganic work piece. The gas inlet may have various forms. In one example, the gas inlet consists of an injector such as a showerhead injector and the like. Alternatively, the deposition precursor is delivered to the substrate surface by the composite injector.

일반적으로 기판은, 단일 웨이퍼 챔버가 사용될 때 증착 동안 정전기 또는 진공 처크(chuck)와 같은 웨이퍼 지지대 상에서 지지된다. 일 실시예에서 처크는 전도, 대류, 복사 또는 비복사 공정 또는 이의 혼합에 의해 기판을 가열하거나 냉각시킬 수 있다. 대안적으로 웨이퍼 지지대는 보트 또는 카세트일 수 있고, 이는 도 1B에서 도시된 것처럼 배치 처리(batch processing)를 위해 복합 기판을 지지한다. 복합 기판은 일반적으로 1 내지 200 개의 기판의 수를 가지고 바람직하게는 1 내지 150개의 기판이며, 대안적으로 1 내지 100개의 기판이고, 대안적으로 1 내지 50개의 기판이며, 선택적으로 1 내지 25개의 기판의 수를 가진다. In general, the substrate is supported on a wafer support such as electrostatic or vacuum chuck during deposition when a single wafer chamber is used. In one embodiment, the chuck may heat or cool the substrate by a conduction, convection, radiation or non-radiation process or a mixture thereof. Alternatively the wafer support may be a boat or cassette, which supports the composite substrate for batch processing as shown in FIG. 1B. Composite substrates generally have a number of 1 to 200 substrates and are preferably 1 to 150 substrates, alternatively 1 to 100 substrates, alternatively 1 to 50 substrates, and optionally 1 to 25 substrates. Has the number of substrates.

입구 포트는 스위치 가능하게(switchably) 인시츄로 공정 챔버 안으로 산화, 환원 또는 질화 반응물을 제공하고, 이에 의해 기판 표면 또는 단일층의 순차적인 산화, 환원 질화를 활성화한다. The inlet port provides an oxidation, reduction or nitriding reactant into the process chamber switchably in situ, thereby activating sequential oxidation, reduction nitriding of the substrate surface or monolayer.

본 발명의 다른 태양에서, 조성 기울기를 갖는 유전체 필름이 제공되고, 이는 상부 및 바닥 층 사이에 적어도 하나의 하프늄이 풍부한 층, 질소가 풍부한 상부층, 실리콘이 풍부한 바닥층을 이룬다. 일 실시예에서, 질소는 실리콘 기판-유전체 계면 위로 또는 근처에서 선택적으로 증착되고 이에 의해 보론 확산을 저지한다. 추가적인 실시예에서, 실리콘 및 니트리드 유전체 사이의 계면의 품질 및 유전체의 동등한 물리적 옥사이드 두께에 영향 없이 보론 확산을 저지하기 위한 시스템 및 방법을 제공하고, 이에 의해 높은 트랩 밀도에 이른다. In another aspect of the present invention, a dielectric film having a compositional gradient is provided, which comprises at least one hafnium rich layer, a nitrogen rich top layer, and a silicon rich bottom layer between the top and bottom layers. In one embodiment, nitrogen is selectively deposited over or near the silicon substrate-dielectric interface thereby preventing boron diffusion. In a further embodiment, a system and method are provided for preventing boron diffusion without affecting the quality of the interface between the silicon and nitride dielectric and the equivalent physical oxide thickness of the dielectric, thereby leading to high trap density.

또한, 본 발명은 다성분 옥시니트리드 필름을 제조하기 위한 시스템 및 방법을 제공하고, 이 경우 다성분 필름은 상기에서 설명된 방법에 의해 형성되며, 이후 필름은, 오존, 산소, 페록사이드, 워터, 에어, 니트로스 옥사이드, 니트릭 옥사이드, H2O2, N-옥사이드, 및 이의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 산화 반응물과 상승 온도에서 산화된다. 특별한 장점으로, 산화 단계는 인시츄로 수행될 수 있다. 산화를 따라서, 활성화된 질소 입자가 순차적으로 공정 챔버로 수송되고 상승된 온도에서 옥시니트리드를 형성하기 위해 산화된 층과 반응하는 것을 가능하게 한다. 또한, 이 단계도 인시츄로 수행된다. The present invention also provides a system and method for producing a multicomponent oxynitride film, in which case the multicomponent film is formed by the method described above, after which the film is ozone, oxygen, peroxide, water And is oxidized at elevated temperatures with an oxidant selected from the group consisting of air, nitros oxides, nitric oxides, H 2 O 2 , N-oxides, and mixtures thereof. As a particular advantage, the oxidation step can be carried out in situ. Following oxidation, the activated nitrogen particles are sequentially transported to the process chamber and make it possible to react with the oxidized layer to form oxynitride at elevated temperatures. This step is also performed in situ.

본 발명은 상대적으로 낮은 온도에서 ALD 공정을 수행하고 챔버 안으로 질화 반응물을 함유하는 전구체를 혼합함에 의해 다성분 옥시니트리드 필름을 제조하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 적절한 질화 요소는 암모니아, 중수소화된 암모니아, 15N-암모니아, 아민, 아미드, 히드라진, 알킬 히드라진, 질소 가스, 니트릭 옥사이드, 니트로스 옥사이드, 질소 래디컬, N 옥사이드, 원자 질소, 또는 이의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택될 수 있다. The present invention provides a system and method for producing multicomponent oxynitride films by performing an ALD process at relatively low temperatures and mixing precursors containing nitride reactants into the chamber. Suitable nitride elements consist of ammonia, deuterated ammonia, 15 N-ammonia, amines, amides, hydrazines, alkyl hydrazines, nitrogen gases, nitric oxides, nitros oxides, nitrogen radicals, N oxides, atomic nitrogen, or mixtures thereof It can be selected from the group.

특별한 장점으로, 본 발명의 다성분 필름은 조성 기울기를 가진 채 형성된다. 조성 기울기는 유전체 및 기판을 "버퍼"하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 기판이 실리콘일 때, 제 1 층은 실리콘이 풍부하게 증착되고, 유전체를 형성하는 제 2 증착 금속의 양이 거의 없이 증착된다. 제 1 층의 꼭대기에 유전체를 형성하는 증착 금속을 주로 이루는 제 2 층이 증착되고, 이는 실리콘을 함유하지 않는다. 일 실시예에서 추가적인 층이 첨가될 수 있고, 이에 의해 인접한 층의 화학적 성질 및 표면 성질을 혼합한다. 다양한 실시예에서, 각각의 층은 산화되거나, 환원되거나, 질화되거나, 또는 이의 조합으로 인시츄로 될 수 있다. 조성 기울기는 필름에서 굴절률 기울기를 제공하고, 이는 필름의 유일한 광학적 성질을 제공한다. In particular advantage, the multicomponent film of the present invention is formed with compositional gradients. Composition gradients can be used to "buffer" dielectrics and substrates. For example, when the substrate is silicon, the first layer is deposited in abundance of silicon, with little amount of the second deposited metal forming the dielectric. On top of the first layer is deposited a second layer which mainly consists of the deposition metal forming the dielectric, which does not contain silicon. In one embodiment additional layers may be added, thereby mixing the chemical and surface properties of adjacent layers. In various embodiments, each layer may be in situ oxidized, reduced, nitrided, or a combination thereof. The compositional slope provides the refractive index gradient in the film, which provides the film's unique optical properties.

도 1A는 본 발명의 실시예에 따라 다성분 필름을 제조하기 위한 시스템의 일 실시예를 도시하는 단순화된 개략도이다. 도 1A를 참고하면, 일반적으로 시스템(100)은 공정 챔버(102)를 포함하고, 이는 웨이퍼 또는 기판(112)을 지지하기 위한 웨이퍼 지지대(110)를 수용한다. 가스 입구(114)는 챔버(102) 안으로 증착 전구체 및 다른 가스(103)(예를 들어, 희석 가스 또는 산화 가스 및 이와 유사한 것과 같은 반응물 가스)를 수송하기 위해 제공되고, 이에 의해 기판의 표면 위에 다양한 층 또는 필름을 형성한다. 도시된 실시예에서, 가스 다기관(104)은 하나 이상의 증발기(107, 109)를 공정 챔버(102)와 연결한다. 도시된 실시예는 두 개의 증발기를 도시하고, 어떠한 수의 증발기도 사용될 수 있다. 각각의 증발기는 저장소(reservoir, 116, 118)를 포함하고, 이는 개별적으로 증착 전구체(124, 126)의 혼합 또는 증착 전구체, 그리고 증발기 요소(120, 122)를 보유하며, 이를 통해 캐리어 가스가 저장소(116, 118)의 내용물을 증발시키는 것을 돕도록 유동된다. 증발기로의 캐리어 가스의 유동은 질량 유동 제어기(미도시)를 이용하여 조정될 수 있고, 이에 의해 증발된 증착 전구체의 농도 및 비율을 제어한다. 선택적으로, 각각의 증발기는 가열 요소(미도시)를 구비할 수 있고, 이에 의해 저장소(116, 118)에 보유된 증착 전구체(124, 126)의 증발을 촉진한다. 증착 전구체(124, 126)의 물리적 특성에 의존하여, 캐리어 가스의 조합 및 가열이 필요할 수 있고 이에 의해 저장소(116, 118)에서 증착 전구체를 증발시킨다. 1A is a simplified schematic diagram illustrating one embodiment of a system for making a multicomponent film according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1A, system 100 generally includes a process chamber 102, which houses a wafer support 110 for supporting a wafer or substrate 112. Gas inlet 114 is provided for transporting deposition precursors and other gases 103 (e.g., reactant gases such as diluent or oxidizing gases and the like) into chamber 102, thereby over the surface of the substrate. To form various layers or films. In the illustrated embodiment, the gas manifold 104 connects one or more evaporators 107, 109 with the process chamber 102. The illustrated embodiment shows two evaporators, and any number of evaporators may be used. Each evaporator includes a reservoir 116, 118, which individually holds a mixture or deposition precursor of deposition precursors 124, 126, and evaporator elements 120, 122, through which the carrier gas is stored. It is flowed to help evaporate the contents of 116, 118. The flow of carrier gas to the evaporator can be adjusted using a mass flow controller (not shown), thereby controlling the concentration and proportion of the vaporized deposition precursor. Optionally, each evaporator may be provided with a heating element (not shown), thereby facilitating the evaporation of the deposition precursors 124, 126 held in the reservoirs 116, 118. Depending on the physical properties of the deposition precursors 124, 126, a combination and heating of carrier gases may be required thereby evaporating the deposition precursors in the reservoirs 116, 118.

본 발명의 일 실시예에서, 적어도 하나의 금속을 포함하는 증착 전구체는 다음과 같은 식을 가지고 사용된다:In one embodiment of the invention, a deposition precursor comprising at least one metal is used with the following formula:

M(L)xM (L) x

여기서 M은 Ti, Zr, Hf, Ta, W, Mo, Ni, Si, Cr, Y, La, C, Nb, Zn, Fe, Cu, Al, Sn, Ce, Pr, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Ga, In, Ru, Mn, Sr, Ba, Ca, V, Co, Os, Rh, Ir, Pd, Pt, Bi, Sn, Pb, Tl, Ge 또는 이의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 금속이고, 여기서 L은 아민, 아미드, 알콕사이드, 할로겐, 항드리드, 알킬, 아지드, 니트레이트, 니트리트, 시클로펜타디에닐, 카르보닐, 카르 복실레이트, 디케토네이트, 알킨, 알켄, 알킨, 또는 이의 치환된 유사체(analog), 및 이의 조합으로 구성된 그룹으로 선택된 리간드이며, x는 M에 대한 원자가수와 동일하거나 이보다 작은 정수이다. Where M is Ti, Zr, Hf, Ta, W, Mo, Ni, Si, Cr, Y, La, C, Nb, Zn, Fe, Cu, Al, Sn, Ce, Pr, Sm, Eu, Tb, Dy , Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Ga, In, Ru, Mn, Sr, Ba, Ca, V, Co, Os, Rh, Ir, Pd, Pt, Bi, Sn, Pb, Tl, Ge or its Is a metal selected from the group consisting of mixtures, where L is an amine, amide, alkoxide, halogen, antihydride, alkyl, azide, nitrate, nitrile, cyclopentadienyl, carbonyl, carboxylate, diketonate And a ligand selected from the group consisting of alkyne, alkene, alkyne, or substituted analogs thereof, and combinations thereof, wherein x is an integer equal to or less than the valence for M.

리간드(L)는 증착 전구체의 각각에서 동일하게 선택되는 것이 유리하고, 이에 의해 각각의 전구체가 증발 형태로 혼합될 때 리간드 교환이 일어나는 것을 피한다. 리간드 교환은 미립자의 형성을 초래할 수 있고, 이는 증착된 필름의 품질에 나쁜 영향을 미친다. 증발 형태에서 리간드 교환이 일어나지 않는 리간드가 적절하다. The ligand (L) is advantageously selected equally in each of the deposition precursors, thereby avoiding ligand exchange when each precursor is mixed in evaporated form. Ligand exchange can lead to the formation of particulates, which adversely affects the quality of the deposited film. Ligands which do not undergo ligand exchange in evaporation form are suitable.

바람직한 실시예에서, 두 증착된 전구체가 선택되고, 제 1 증착 전구체는 M이 하프늄이고 제 2 증착 전구체는 M이 실리콘이다. 제 1 및 제 2 증착 전구체는 동일한 리간드(L)를 가지고, 이에 의해 제 1 및 제 2 증착 전구체가 혼합될 때 리간드 교환이 일어나는 것을 피한다. 적절한 리간드는 디메틸아민, 디에틸아민, 디에틸 메틸 아민 또는 테르트-부톡사이드를 포함하나 이에 제한되지 아니한다. In a preferred embodiment, two deposited precursors are selected, the first deposition precursor being hafnium and the second deposition precursor being silicon. The first and second deposition precursors have the same ligand (L), thereby avoiding ligand exchange when the first and second deposition precursors are mixed. Suitable ligands include, but are not limited to, dimethylamine, diethylamine, diethyl methyl amine or tert-butoxide.

하프늄 소스는 하프늄 디알킬 아미드, 하프늄 알콕사이드, 하프늄 디에케토네이트, 하프늄 클로라이드(HfCl4), 테트라키스(에틸메틸아미노) 하프늄(TEMA-Hf), 및 이와 유사한 것 중 하나 또는 조합을 포함할 수 있다. 실리콘 소스는 아미노실란, 실리콘 알콕사이드, 실리콘 디알킬 아미드, 실란, 실리콘 클로라이드, 테트라메틸디실로자엔(TMDSO), 테트라키스(에틸메틸아미노) 실리콘(TEMA-Si), 및 이와 유사한 것 중 하나 또는 조합을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 유체 전구체 (124, 126)는 개별적으로 TEMA-Hf 및 TEMA Si로 이루어진다. The hafnium source may include one or a combination of hafnium dialkyl amides, hafnium alkoxides, hafnium dieketonates, hafnium chloride (HfCl 4 ), tetrakis (ethylmethylamino) hafnium (TEMA-Hf), and the like. . The silicon source may be one of aminosilane, silicon alkoxide, silicon dialkyl amide, silane, silicon chloride, tetramethyldisilazaene (TMDSO), tetrakis (ethylmethylamino) silicone (TEMA-Si), and the like or Combinations. In a preferred embodiment, the fluid precursors 124, 126 are made up of TEMA-Hf and TEMA Si separately.

증착 전구체는 일반적으로 증발기로 증발된다. 각각의 증발기는 단일 증착 전구체를 보유한다. 각각의 증발기는 질량 유동 제어기 및 가열 메커니즘에 연결된다. 본 발명의 일 실시예에 따라 설명된 것처럼, 증착된 필름에서 하나 이상의 화학 구성요소의 조성 기울기가 제공된다. 일례에서, 조성의 선택적 제어는 증발된 전구체의 양을 제어함에 의해 이루어진다. 증발된 전구체의 양은 가스 유동 제어기 및/또는 온도 유닛을 조정함에 의해 일반적으로 제어되고, 온도 유닛은 증발된 것을 가열하여 선택된 전구체의 바람직한 농도를 증발시킨다. 추가적으로 또는 대안적으로, 희석 가스는 주입기(114) 또는 다기관(104)(미도시)으로 수송될 수 있고, 희석 가스의 유동률은 선택적으로 제어될 수 있으며 이에 의해 챔버(102)로 수송되는 증착 전구체의 양을 희석시킨다. Deposition precursors are generally evaporated with an evaporator. Each evaporator holds a single deposition precursor. Each evaporator is connected to a mass flow controller and a heating mechanism. As described in accordance with one embodiment of the present invention, a compositional gradient of one or more chemical components in the deposited film is provided. In one example, selective control of the composition is achieved by controlling the amount of precursor evaporated. The amount of precursor evaporated is generally controlled by adjusting the gas flow controller and / or the temperature unit, where the temperature unit heats the evaporated to evaporate the desired concentration of the selected precursor. Additionally or alternatively, the dilution gas may be transported to the injector 114 or manifold 104 (not shown), and the flow rate of the dilution gas may be selectively controlled and thereby the deposition precursor transported to the chamber 102. Dilute the amount.

증발기는 적어도 하나의 증착 금속을 포함하는 증착 전구체를 증발시키는 버블러로 이루어질 수 있다. 증발기가 버블러일 때, 캐리어 가스와 같은 압축된 가스는 증착 전구체 저장소(116, 118) 안으로 버블된다. 유용한 캐리어 가스는 질소, 아르곤, 또는 헬륨 가스를 포함한다. 압축된 가스는 개별적인 증착 전구체 도관(106, 108) 안으로 증착 전구체를 희석시키고 운반하고, 증착 전구체의 혼합을 촉진시킨다. 선택적으로, 필름에서 조성 기울기를 제공하기 위해, 증착 전구체의 하나 이상의 농도가 버블러의 온도를 변화시킴에 의해 기능적으로 제어될 수 있으며, 이에 의해 선택적으로 증발된 증착 전구체의 양을 증가시키거나 감소시킨다. 온도 제어는 독립적으로 수행될 수 있거나 또는 캐리어 가스의 유동률과 함께 및/ 또는 질량 유동 제어기의 제어와 함께 나란히 수행될 수 있다. 따라서, 다양한 제어 메커니즘의 각각은 독립적으로 또는 다양한 조합으로 이용될 수 있다. The evaporator may consist of a bubbler for evaporating a deposition precursor comprising at least one deposition metal. When the evaporator is a bubbler, a compressed gas, such as a carrier gas, is bubbled into the deposition precursor reservoirs 116, 118. Useful carrier gases include nitrogen, argon, or helium gas. The compressed gas dilutes and transports the deposition precursor into the individual deposition precursor conduits 106 and 108 and facilitates mixing of the deposition precursors. Optionally, to provide compositional gradients in the film, one or more concentrations of the deposition precursor may be functionally controlled by varying the temperature of the bubbler, thereby increasing or decreasing the amount of the deposition precursor that is selectively evaporated. Let's do it. The temperature control can be performed independently or can be performed side by side with the flow rate of the carrier gas and / or with the control of the mass flow controller. Thus, each of the various control mechanisms may be used independently or in various combinations.

다른 실시예에서, 증착 전구체의 성질 때문에, 증착 전구체는 광분해 또는 효소 또는 화학적 촉매 작용에 의해 저장소(107, 109)에서 휘발될 수 있다. In other embodiments, because of the nature of the deposition precursor, the deposition precursor may be volatilized in the reservoirs 107, 109 by photolysis or enzymatic or chemical catalysis.

다른 실시예에서, 전구체 저장소(116, 118)는 전구체 화학물질의 혼합물을 함유할 수 있다. 혼합물은 일반적으로 적어도 하나의 금속 화합물을 함유한다. 전구체 화학물질의 리간드는 동일한 리간드로 선택되고, 이에 의해 리간드 교환시 혼합물의 화학적 성질에서는 변화가 없다. 대안적으로, 리간드는 화학물질이 서로에 대해 안정되고 리간드 교환이 일어나지 않도록 선택된다. 이후, 혼합물은 직접 액체 주입(Direct Liquid Injection, DLI)을 이용하여 "혼합된 액체"로서 전달될 수 있다. 이러한 실시예의 특별한 장점은, 다성분 요소의 넓은 범위에서 물질의 형성을 가능하게 하고, 이 경우 각각의 유일한 화학적 전구체를 전달하는데 필요한 개별적인 하드웨어를 중복시키지 아니한다. 본 발명을 이용하여 증착될 수 있는 물질의 예는, HfSiOx, HfSiON, HfSiN, TiALN, TiSiN, TaAlN, TaSiN, HfTiOx, Ta-Ru 합금, AxByCzO와 같은 식을 갖는 4원소 금속 옥사이드, AxByCzN과 같은 식을 갖는 4원소 금속 니트리드, 및 이와 유사한 것을 포함하나 이에 제한되지 아니한다. In other embodiments, precursor reservoirs 116 and 118 may contain a mixture of precursor chemicals. The mixture generally contains at least one metal compound. The ligands of the precursor chemicals are chosen to be the same ligands, whereby there is no change in the chemical properties of the mixture upon ligand exchange. Alternatively, the ligands are chosen such that the chemicals are stable with respect to each other and no ligand exchange occurs. The mixture can then be delivered as a "blended liquid" using Direct Liquid Injection (DLI). A particular advantage of this embodiment is that it allows the formation of materials in a wide range of multicomponent elements, in which case no individual hardware is required to deliver each unique chemical precursor. Examples of materials that can be deposited using the present invention are HfSiO x , HfSiON, HfSiN, TiALN, TiSiN, TaAlN, TaSiN, HfTiO x , Ta-Ru alloy, A x B y C z O Including but not limited to elemental metal oxides, quaternary metal nitrides having the formula A x B y C z N, and the like.

다른 실시예에서, 전구체 저장소(116, 118)는 전구체 화학물질의 혼합물을 함유할 수 있다. 혼합물은 적어도 하나의 금속 화합물을 일반적으로 함유한다. 전구체 화학물질의 리간드는 동일한 리간드로 선택되고, 이에 의해 리간드 교환시 혼합물의 화학적 성질에서 변화가 없다. 대안적으로, 리간드는 화학물질이 서로에 대해 안정되고 리간드 교환이 일어나지 않도록 선택된다. 이후 혼합물은 공지된 시스템을 이용하여 "에어로졸(aerosol)"로서 전달될 수 있고 적절한 증발기 장치에서 증발될 수 있으며 전구체의 가스 혼합물로서 도관(106, 108)으로 전달될 수 있다. 또한, 이러한 실시예는 복합 요소의 넓은 범위에서, 각각의 고유한 화학적 전구체를 전달하는데 필요한 개별적인 하드웨어를 중복시킴 없이, 물질의 형성을 가능하게 한다. 본 발명을 이용하여 증착될 수 있는 물질의 예는 HfSiOx, HfSiON, HfSiN, TiAlN, TiSiN, TaAlN, HfTiOx, Ta-Ru 합금, 식 AxByCzO와 같은 4원소 금속 옥사이드, 식 AxByCzN과 같은 4원소 금속 질화물 및 이와 유사한 것을 포함하나 이에 제한되지 아니한다. In other embodiments, precursor reservoirs 116 and 118 may contain a mixture of precursor chemicals. The mixture generally contains at least one metal compound. The ligands of the precursor chemicals are chosen to be the same ligands, thereby leaving no change in the chemistry of the mixture upon ligand exchange. Alternatively, the ligands are chosen such that the chemicals are stable with respect to each other and no ligand exchange occurs. The mixture can then be delivered as an "aerosol" using known systems, evaporated in a suitable evaporator device and delivered to conduits 106 and 108 as a gas mixture of precursors. In addition, this embodiment allows the formation of materials over a wide range of composite elements, without overlapping the individual hardware required to deliver each unique chemical precursor. Examples of materials that can be deposited using the present invention include HfSiO x , HfSiON, HfSiN, TiAlN, TiSiN, TaAlN, HfTiO x , Ta-Ru alloys, quaternary metal oxides such as Formula A x B y C z O, Quaternary metal nitrides such as A x B y C z N and the like, but are not limited thereto.

도 1A를 참고하면, 증착 전구체(124, 126)가 증발된 후, 증착 전구체(124, 126)는 증착 전구체 도관(106, 108)을 통해 다기관(104)으로 수송된다. 증착 전구체 도관(106, 108)은 어떠한 형태, 크기, 및 길이일 수 있다. 도관(106, 108)은 절연되거나 또는 가열될 수 있고, 이에 의해 증발을 촉진시킨다. 선택적으로, 도관(106, 108) 및 다기관(104)은 분광적으로 또는 분광계적으로 증발 농도 및 조성을 측정하기 위한 샘플링 영역을 함유한다. Referring to FIG. 1A, after the deposition precursors 124, 126 are evaporated, the deposition precursors 124, 126 are transported through the deposition precursor conduits 106, 108 to the manifold 104. Deposition precursor conduits 106 and 108 may be of any shape, size, and length. Conduits 106 and 108 may be insulated or heated, thereby facilitating evaporation. Optionally, conduits 106 and 108 and manifold 104 contain sampling regions for spectroscopically or spectrophotometrically measuring evaporation concentrations and compositions.

전구체의 혼합은 중력 또는 압축된 가스에 의해 촉진될 수 있다. 또한, 혼합은 플런저(plunger)와 같은 물리적 수단에 의해 이루어질 수 있고, 이에 의해 도관(106, 108)을 통해 다기관(104)으로 전구체(124, 126)를 강제적으로 주입하며, 이 경우 전구체(124, 126)는 균질 증착 혼합물로 혼합되도록 한다. 일 실시예에서, 도관(106, 108)은 다기관(104)에서 T-접합(130)에서 수렴되고 끝나고, 이 경우 전구체(124, 126)는 공정 챔버(102) 안으로 전달 이전에 혼합된다. Mixing of the precursors can be facilitated by gravity or compressed gas. In addition, mixing may be accomplished by physical means such as a plunger, thereby forcibly injecting the precursors 124, 126 through the conduits 106, 108 into the manifold 104, in this case precursor 124. 126 allows to mix into a homogeneous deposition mixture. In one embodiment, conduits 106 and 108 converge and end at T-junction 130 in manifold 104, in which case precursors 124 and 126 are mixed prior to delivery into process chamber 102.

대안적으로, 도관(106, 108)은 개별적인 전구체를 직접 혼합 영역 또는 챔버(102)로의 입구 또는 근처의 공동으로 전달하고 수렴시킬 수 있다. 일 실시예에서, 필터가 다기관(104)에 삽입되고 부착될 수 있으며, 이에 의해 원하지 않은 것을 제거하거나 또는 특정한 불순물 및 가스를 고립시킨다. Alternatively, conduits 106 and 108 may deliver and converge individual precursors directly into the cavity at or near the inlet to the mixing region or chamber 102. In one embodiment, a filter may be inserted and attached to manifold 104, thereby removing unwanted or isolating certain impurities and gases.

선택적으로, 다기관(104) 및 도관(106, 108)을 다시 참고하면, 내부적으로 끼워지거나 또는 외부적으로 위치하는 가열 또는 냉각 요소가 이용될 수 있으며, 이에 의해 필름에서 미립자 및 불순물 형성을 최소화하고 혼합을 규율한다. Optionally, referring back to the manifold 104 and the conduits 106 and 108, an internally fitted or externally located heating or cooling element may be utilized, thereby minimizing particulate and impurity formation in the film. Discourage mixing.

다기관(104)은, 전구체를 챔버(102)로 수송하기 전에 전구체의 혼합을 위해 적절한 다양한 형태를 가질 수 있다. 다기관(104)은 T-접합(130)과 같은 접합을 통해 증발기로 결합된 단일 도관일 수 있다. 다기관(104)은 공동 또는 저장소를 포함할 수 있고, 이에 의해 전구체가 혼합하는 일정한 체류 시간(residence time)을 제공한다. 대안적인 실시예에서, 다기관은 완전히 제거될 수 있고, 증착 전구체는 이들이 챔버(102) 안으로 수송됨에 따라 가스 입구(114)로 직접 수송되고 가스 입구(114)에서 혼합된다(가스 입구는 주입기로 이루어진 때와 같음). Manifold 104 may take a variety of forms suitable for mixing the precursor prior to transporting the precursor to chamber 102. Manifold 104 may be a single conduit coupled to an evaporator via a junction, such as T-junction 130. Manifold 104 may include a cavity or reservoir, thereby providing a constant residence time for the precursors to mix. In an alternative embodiment, the manifolds can be completely removed and the deposition precursors are transported directly to the gas inlet 114 and mixed at the gas inlet 114 as they are transported into the chamber 102 (the gas inlet consists of an injector). Same as when).

도 1A를 참고하면, 전구체(124, 126)가 증발되면, 증착 전구체(124, 126)는 하나 이상의 가스 입구(114)를 통해 챔버(102)로 수송된다. 가스 입구는, 챔버로 가스의 전달을 위해 다양한 형태를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 가스 입구는 샤 워헤드와 같은 주입기로 이루어진다. 또한, 본 발명의 범위 내에서, 샤워헤드를 통합하고, 이는 공정 챔버(102) 안으로 조정 가능한 다수의 주입기를 이용하여 원하는 필름을 제공한다. 도 1A에서 도시된 실시예는 한 가스 입구(114)를 갖는 단일 웨이퍼 챔버를 도시하고, 본 발명은 배치 공정 챔버 내에서 채택될 수 있으며, 미니-배치(mini-batch) 챔버로 채택될 수 있고, 이는 일반적으로 도 1B에서 도시된 것과 같다. 배치 또는 미니-배치 챔버에서, 다수의 가스 입구(114)가 채택되고 가스는 일반적으로 평행하거나 수직한 유동 방법으로 각각의 기판에 걸쳐 수송된다. 미니-배치 챔버의 예는 열처리 시스템 및 구성 가능한 수직 챔버의 타이틀을 가지는 PCT 특허 제 PCT/US03/21575호에서 설명되고, 이는 여기서 참조로서 채택된 명세서이다. Referring to FIG. 1A, when precursors 124 and 126 are evaporated, deposition precursors 124 and 126 are transported to chamber 102 through one or more gas inlets 114. The gas inlet may take various forms for delivery of gas to the chamber. In one embodiment, the gas inlet consists of an injector such as a showerhead. It is also within the scope of the present invention to incorporate a showerhead, which provides the desired film using multiple injectors that are adjustable into the process chamber 102. The embodiment shown in FIG. 1A shows a single wafer chamber with one gas inlet 114, and the invention can be employed within a batch process chamber, and can be employed as a mini-batch chamber. This is generally the same as shown in Figure 1B. In a batch or mini-batch chamber, multiple gas inlets 114 are employed and the gas is generally transported across each substrate in a parallel or vertical flow method. An example of a mini-batch chamber is described in PCT Patent No. PCT / US03 / 21575 with the title of the heat treatment system and the configurable vertical chamber, which is the specification adopted herein by reference.

전구체(124, 126)를 포함하는 증착 혼합물의 층은 기판(112) 상에 증착된다. 적절한 기판은 금속, 합금, 글라스, 폴리머릭, 플라스틱, 유기 또는 비유기 공작물을 포함한다. 증착의 모드에 의존하여, 증착 혼합물의 단일층들 또는 단일층이 기판(112) 상에 형성될 것이다. 증착을 위한 바람직한 방법은 원자층 증착이다. 그러나, 본 발명의 시스템 및 방법은 다른 증착 기술로 채택될 수 있다. A layer of deposition mixture comprising precursors 124 and 126 is deposited on substrate 112. Suitable substrates include metal, alloy, glass, polymeric, plastic, organic or inorganic workpieces. Depending on the mode of deposition, monolayers or monolayers of the deposition mixture will be formed on the substrate 112. A preferred method for deposition is atomic layer deposition. However, the systems and methods of the present invention can be employed with other deposition techniques.

도 1A를 참고하면, 증착 혼합물의 증착 이후, 과도한 혼합물이 진공 펌프에 연결된 배출 포트를 통해 시스템으로부터 세척되고, 이는 시스템 압력, 가스 유동을 제어하며 각각의 증착 공정 후 공정 챔버(102)의 재빠른 세척을 보장한다. 웨이퍼 지지대(110)는 증착 또는 어닐링 단계 동안 기판을 가열하고 지지하는데 사용된다. 웨이퍼 지지대는 일반적으로 거기에 형성된 가열 및 냉각 요소를 함유한다. 외부 가열기(미도시)는 또한 공정 챔버의 온도를 제어하는데 사용될 수 있다. 바람직하게, 웨이퍼 지지대(110)는 진공 또는 정전기 처크이다. Referring to FIG. 1A, after deposition of the deposition mixture, excess mixture is flushed from the system through an exhaust port connected to a vacuum pump, which controls system pressure, gas flow and rapid cleaning of the process chamber 102 after each deposition process. To ensure. Wafer support 110 is used to heat and support the substrate during the deposition or annealing step. Wafer supports generally contain heating and cooling elements formed therein. An external heater (not shown) can also be used to control the temperature of the process chamber. Preferably, wafer support 110 is a vacuum or electrostatic chuck.

공정 챔버(102)는, 챔버의 세정에서 또는 처리에서 사용되는 다른 가스를 스위치 가능하게 그리고 순차적으로 제공할 수 있는 입구(103)를 갖는다. 반응물 가스는 입구(103)를 통해 챔버 안으로 수송될 수 있다. 적절한 반응물 가스는 산화 가스, 환원 가스, 질화 가스, 또는 이의 혼합물을 포함한다. 입구(103)를 통해 수송될 수 있는 다른 가스는 캐리어 또는 비활성 가스, 또는 이의 혼합물을 포함한다. The process chamber 102 has an inlet 103 that can switchably and sequentially provide other gases used in the cleaning of the chamber or in processing. Reactant gas may be transported into the chamber through the inlet 103. Suitable reactant gases include oxidizing gases, reducing gases, nitriding gases, or mixtures thereof. Other gases that may be transported through the inlet 103 include carriers or inert gases, or mixtures thereof.

일 바람직한 실시예에서, 증발된 증착 전구체가 반응 챔버 안으로 유입 이전에 다기관에서 혼합되고, 이에 의해 더욱 균일한 필름을 제공하고 필름의 조성의 최대 제어를 가능하게 한다. 주입기 및 이와 유사한 것과 같이, 각각이 증발된 전구체를 가스 입구로 분리되어 수송 가능하고, 이는 이들이 챔버 안으로 주입됨에 따라 가스를 혼합하고, 따라서 분리된 다기관에 대한 필요를 제거한다. 다양한 기계적 실시예는 본 발명의 개시(teaching) 관점에서 적절하고, 본 발명은 어느 하나의 기계적 구성에 제한되지 아니한다. 본 발명의 개시는, 다양한 서로 다른 전구체의 적어도 일정한 혼합이 일어날 수 있도록 제공하는 것이고, 이에 의해 서로 다른 화학적 구성요소를 갖는 전구체의 혼합물은 공정 챔버 내에 존재하게 되며, 이로써 하나의 단일층에서 복합 구성요소를 갖는 필름을 형성한다. In one preferred embodiment, the evaporated deposition precursor is mixed in the manifold prior to introduction into the reaction chamber, thereby providing a more uniform film and allowing maximum control of the composition of the film. Like injectors and the like, each of the evaporated precursors is separated and transportable to the gas inlet, which mixes the gas as they are injected into the chamber, thus eliminating the need for a separate manifold. Various mechanical embodiments are suitable in terms of teaching of the present invention, and the present invention is not limited to any one mechanical configuration. Disclosure of the Invention The present disclosure provides that at least constant mixing of various different precursors may occur, whereby a mixture of precursors having different chemical components is present in the process chamber, thereby forming a composite configuration in one single layer. Form a film with elements.

반응물 가스는 입구(103)를 통해 공정 챔버(102) 안으로 유입될 수 잇고, 이에 의해 기판(112)의 표면 상에서 증착 혼합물을 포함하는 단일층과 반응하고 및/ 또는 단일층을 처리한다. 반응물 가스는 공정 챔버(102) 안으로 직접 또는 가스 입구(114) 내의 증착 전구체와 순차적으로 또는 동시에 혼합되도록 공급될 수 있다. Reactant gas may enter the process chamber 102 through the inlet 103, whereby it reacts with and / or processes the monolayer comprising the deposition mixture on the surface of the substrate 112. Reactant gas may be supplied to mix directly or into the process chamber 102 or sequentially or simultaneously with the deposition precursor in the gas inlet 114.

다양한 반응물 가스가 응용에 따라 사용될 수 있다. 반응물 가스가 산화 가스라면, 단일층은 산화된다. 반응물 가스가 환원 가스라면, 단일층은 환원된다. 유사하게, 산화 가스가 오존, 산소, 단일항 산소(singlet oxygen), 삼중항 산소(triplet oxygen), 워터, 페록사이드, 에어, 니트로스 옥사이드, 니트릭 옥사이드, H2O2, 및 이의 혼합물을 포함한다. 적절한 환원 가스는 수소를 포함한다. 적절한 질화 가스는 암모니아, 중수소화된 암모니아, 15N-암모니아, 히드라진, 알킬 히드라진, 니트로젠 디옥사이드, 니트로스 옥사이드, 질소 래디컬, 니트릭 옥사이드, N-옥사이드, 아미드, 아민, 및 이의 혼합물을 포함한다. 다른 실시예에서, 증착 전구체가 기판(112) 위에 증착된 후, 기판(112)은 진공에서, 기판(112) 위에서 단일층을 질화, 산화, 환원 또는 어닐링할 수 있는 제 2 처리 유닛에 전달될 수 있다. Various reactant gases can be used depending on the application. If the reactant gas is an oxidizing gas, the single layer is oxidized. If the reactant gas is a reducing gas, the monolayer is reduced. Similarly, the oxidizing gas may contain ozone, oxygen, singlet oxygen, triplet oxygen, water, peroxide, air, nitrooxide oxide, nitric oxide, H 2 O 2 , and mixtures thereof. Include. Suitable reducing gases include hydrogen. Suitable nitriding gases include ammonia, deuterated ammonia, 15 N-ammonia, hydrazine, alkyl hydrazine, nitrogen dioxide, nitros oxides, nitrogen radicals, nitric oxides, N-oxides, amides, amines, and mixtures thereof. . In another embodiment, after the deposition precursor is deposited over the substrate 112, the substrate 112 is transferred to a second processing unit capable of nitriding, oxidizing, reducing or annealing a single layer over the substrate 112 in vacuum. Can be.

일례에서, ALD에 의해 HfSiN을 포함하는 다성분 필름을 형성하기 위해, 하프늄 및 실리콘 증착 전구체(예를 들면: 개별적으로 TEMA-HF 및 TEMA-Si)가, HfSiN을 형성하기 위한 NH3와 같은 질소 함유 소스를 따라, 공정 챔버로 함께 증발되고 혼합되고 수송된다(또한 "펄스됨"으로 지칭됨). 이 공정은 Hf 및 Si 증착 전구체가 공정 챔버 안으로 함께 혼합되고 펄스되며 이후 세정되는 경우에 수행될 수 있다. 이러한 단계는 하나의 ALD 사이클을 형성하고 이에 의해 HfSiN 필름을 형성한다. 다른 실시예에서, 추가적인 펄스 및 세정 단계가, HfSiON 필름을 형성하기 위한 ALD 사이클에서 오존과 같은 산화제와 함께 수행된다. In one example, to form a multicomponent film comprising HfSiN by ALD, hafnium and silicon deposition precursors (e.g., individually TEMA-HF and TEMA-Si) are nitrogen, such as NH 3 , to form HfSiN. Along the containing source, they are evaporated, mixed and transported together into the process chamber (also referred to as "pulsed"). This process can be performed when the Hf and Si deposition precursors are mixed together into a process chamber, pulsed and then cleaned. This step forms one ALD cycle thereby forming an HfSiN film. In another embodiment, additional pulse and cleaning steps are performed with an oxidant such as ozone in the ALD cycle to form the HfSiON film.

일례에서 ALD 공정은 약 25 내지 800℃의 범위, 더욱 일반적으로는 약 50 내지 600℃의 범위, 가장 일반적인 경우 약 100 내지 500℃의 범위의 공정 온도에서 수행된다. 공정 챔버에서의 압력은 0.001mTorr 내지 600Torr, 더욱 일반적으로는 약 0.01mTorr 내지 100Torr, 가장 일반적으로는 약 0.1mTorr 내지 10Torr의 범위이다. 사용될 때 버블러에서의 캐리어 가스를 포함하여, 공정 챔버에서의 총 비활성 가스 유동률은 일반적으로 약 0 내지 20,000sccm, 더욱 일반적으로 약 0 내지 5,000sccm의 범위이다. In one example, the ALD process is performed at process temperatures in the range of about 25 to 800 ° C., more generally in the range of about 50 to 600 ° C., and most commonly in the range of about 100 to 500 ° C. The pressure in the process chamber ranges from 0.001 mTorr to 600 Torr, more typically from about 0.01 mTorr to 100 Torr, most typically from about 0.1 mTorr to 10 Torr. When used, the total inert gas flow rate in the process chamber, including the carrier gas in the bubbler, is generally in the range of about 0 to 20,000 sccm, more generally about 0 to 5,000 sccm.

선택적으로, 증착 전구체가 기판(112) 위에 증착된 후, 기판(112)은 진공에서, 기판(112) 위의 단일층을 질화, 산화, 환원, 또는 어닐링 할 수 있는 제 2 공정 유닛으로 전달될 수 있다. Optionally, after the deposition precursor is deposited over the substrate 112, the substrate 112 is transferred to a second processing unit capable of nitriding, oxidizing, reducing, or annealing a single layer on the substrate 112 in a vacuum. Can be.

도 2는 본 발명의 다중-층 게이트 유전체의 단면도이다. 제 1 층(200)은 높은 이동성(더 빠른 트랜지스터 속도) 및 기판(112)에 대한 안정성 있는 계면의 바람직한 성질을 향상시키기 위해 선택된다. 적절하게, 제 1 층은 높은 유전 상수를 갖는 금속 실리케이트 또는 옥사이드이다. 바람직하게, 제 1 층은 실리콘-풍부 금속 실리케이트이다. 제 1 층의 금속 실리케이트에서 실리콘 요소는 계면 결함의 형성을 감소시키는데, 이는 기판(112) 위의 계면 실리콘 다이옥사이드 잔여물 및 금속 옥사이드 또는 순수 금속 사이의 비융합성(incompatibility)을 완화시킴에 의한다. 금속 실리케이트에서의 금속 요소는 제 1 층의 유전 성질을 향상시키는데 기여한다. 본 발명의 적절한 금속, 합금 또는 혼합 금속 옥사이드, 니트리드, 실리케이트 또는 옥시니트리드는 Ti, Zr, Hf, Ta, W, Mo, Ni, Si, Cr, Y, La, C, Nb, Zn, Fe, Cu, Al, Sn, Ce, Pr, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Ga, In, Ru, Mn, Sr, Ba, Ca, V, Co, Os, Rh, Ir, Pd, Pt, Bi, Sn, Pb, Tl, Ge 또는 이의 혼합물을 포함하나 이에 제한되지는 아니한다. 2 is a cross-sectional view of the multi-layer gate dielectric of the present invention. The first layer 200 is selected to improve the high mobility (faster transistor speed) and desirable properties of the stable interface to the substrate 112. Suitably, the first layer is a metal silicate or oxide with a high dielectric constant. Preferably, the first layer is a silicon-rich metal silicate. The silicon element in the metal silicate of the first layer reduces the formation of interfacial defects by mitigating the incompatibility between interfacial silicon dioxide residues on the substrate 112 and metal oxides or pure metals. . Metal elements in the metal silicates contribute to improving the dielectric properties of the first layer. Suitable metals, alloys or mixed metal oxides, nitrides, silicates or oxynitrides of the present invention may be formed by Ti, Zr, Hf, Ta, W, Mo, Ni, Si, Cr, Y, La, C, Nb, Zn, Fe , Cu, Al, Sn, Ce, Pr, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Ga, In, Ru, Mn, Sr, Ba, Ca, V, Co, Os, Rh , Ir, Pd, Pt, Bi, Sn, Pb, Tl, Ge or mixtures thereof.

본 발명의 방법의 일 실시예가 도 3의 흐름도에서 도시된다. 이 예는 오직 예시 목적을 위해 도시된 것이고 어떤 방법으로도 발명을 제한할 의도는 아니다. 예시적 실시예에서, 제 1 전구체 증발기가 제공되고 이는 Hf를 포함하는 제 1 전구체를 갖는다(단계 150). Si를 포함하는 제 2 전구체를 갖는 제 2 전구체 증발기가 제공된다(단계 152). 기판 또는 웨이퍼는 반응 챔버에서 처크 상에 위치하고(단계 154), 공정 챔버는 비워지며(단계 156), 기판은 예정된 공정 온도로 가열된다(단계 158). 상기에서 언급된 것처럼, 공정 온도는 바람직하게 약 50 내지 800℃, 더욱 바람직하게 약 100 내지 500℃이다. 제 1 및 제 2 전구체는 저장소를 통해 가스를 버블링 함에 의해 증발되고 이에 의해 제 1 및 제 2 증발된 전구체를 형성하고(단계 160), 혼합되며(단계 162), 반응 챔버로 유동된다(단계 164). 혼합된 제 1 및 제 2 증발 전구체는 샤워헤드 또는 주입 노즐과 같은 가스 입구를 통해 기판 위로 직접 유도된다(단계 166). One embodiment of the method of the present invention is shown in the flowchart of FIG. 3. This example is shown for illustrative purposes only and is not intended to limit the invention in any way. In an exemplary embodiment, a first precursor evaporator is provided which has a first precursor comprising Hf (step 150). A second precursor evaporator is provided having a second precursor comprising Si (step 152). The substrate or wafer is placed on the chuck in the reaction chamber (step 154), the process chamber is emptied (step 156), and the substrate is heated to a predetermined process temperature (step 158). As mentioned above, the process temperature is preferably about 50 to 800 ° C, more preferably about 100 to 500 ° C. The first and second precursors are evaporated by bubbling gas through the reservoir, thereby forming first and second evaporated precursors (step 160), mixing (step 162), and flowing into the reaction chamber (step 164). The mixed first and second evaporation precursors are directed directly onto the substrate through a gas inlet such as a showerhead or injection nozzle (step 166).

또한, 본 발명은 도 2에서 도시된 것과 같은 조성 기울기를 갖는 다성분 필름 또는 층을 제공한다. 도 1 및 2를 참고하면, 실리콘 기판(112) 위로의 제 1 층(200)의 증착은 공정 챔버(102)에서 일어난다. 일례에서, HfSiO의 필름이 형성되 고, 이 경우 하프늄은 증발기(107)로 증발되며 실리콘은 증발기(109)에서 증발된다. 하프늄 및 실리콘 증착 전구체 증기가 캐리어 가스에 의해 다기관(104)으로 지나가게 된다. 다기관 내에서, 증착 전구체 증기는 혼합되고 증착 혼합물로서 가스 입구(114)로 전달된다. 가스 입구(114)는 증착 혼합물을 공정 챔버(102)로 수송하고 증착 혼합물은 기판(112)의 표면과 접촉하며 기판 위에서 흡수되어 기판(112) 위의 증착 혼합물의 단일층을 형성한다. 공정 챔버(102)가 비활성 가스로 세정되고 진공 하에서 비워진 후, 오존 가스가 순차적으로 입구(103)를 통해 공정 챔버(102)로 펄스된다. 반응 가스 가스는 기판(112) 위의 단일층을 포화시키고, 하프늄, 실리콘 및 산소를 포함하는 원자층을 형성하며, 이 경우 실리콘 양이 하프늄 보다 높다. The present invention also provides a multicomponent film or layer having a composition gradient as shown in FIG. 1 and 2, the deposition of the first layer 200 over the silicon substrate 112 takes place in the process chamber 102. In one example, a film of HfSiO is formed, in which case hafnium is evaporated in evaporator 107 and silicon is evaporated in evaporator 109. Hafnium and silicon deposition precursor vapor is passed to manifold 104 by the carrier gas. Within the manifold, the deposition precursor vapor is mixed and delivered to the gas inlet 114 as a deposition mixture. The gas inlet 114 transports the deposition mixture to the process chamber 102 and the deposition mixture contacts the surface of the substrate 112 and is absorbed over the substrate to form a monolayer of the deposition mixture over the substrate 112. After the process chamber 102 is cleaned with inert gas and emptied under vacuum, ozone gas is sequentially pulsed through the inlet 103 into the process chamber 102. The reactant gas saturates the monolayer on the substrate 112 and forms an atomic layer comprising hafnium, silicon, and oxygen, in which case the amount of silicon is higher than hafnium.

도 4는 증착 전구체(124, 126)의 유동을 변화시킴에 의해, 하프늄에 대한 실리콘의 농도가 맞추어져 다성분 필름을 만드는 것을 도시한다. 도 5는 실리콘 또는 하프늄 농도의 변화가 대부분 식 HfxSi1 - xO2에 의해 지배된다는 것을 나타내며 여기서 x=0-1이다. 4 shows that by varying the flow of the deposition precursors 124, 126, the concentration of silicon relative to hafnium is tailored to make a multicomponent film. 5 shows that the change in silicon or hafnium concentration is largely dominated by the formula Hf x Si 1 - x O 2 , where x = 0-1.

HfxSi1 - xO2 필름에 대한 XPS 연구는 필름에서 원자의 결합 배열에 빛을 비추었다. 도 6a는 필름에서 하프늄의 XPS 스펙트럼을 나타낸다. 결합 에너지의 크기 및 흡수 밴드의 강도에 기초하여, 하프늄은 주로 실리케이트 형태로 발견된다. 스펙트럼에서 HfO2와 같은 분순물의 양은 거의 없다. 하프늄 실리사이드 형태도 관찰되지 않는다. 도 6b를 참고하면, 실리콘의 XPS 스펙트럼은 실리콘이 SiO2 형태를 갖지 않거나 또는 거의 없이 실리케이트로서 주로 존재한다는 것을 나타낸다. XPS 결과는 본 발명의 장점을 잘 나타낸다. 이는 패치가 없거나 최소인 또는 HfO2 또는 SiO2의 함유물을 갖는 균일한 하프늄 실리케이트의 형성이거나 또는 하프늄 실리사이드이다. XPS studies on Hf x Si 1 - x O 2 films shed light on the bonding arrangement of atoms in the film. 6A shows the XPS spectrum of hafnium in the film. Based on the magnitude of the binding energy and the strength of the absorption bands, hafnium is mainly found in the silicate form. There is almost no amount of impurities such as HfO 2 in the spectrum. Hafnium silicide morphology is also not observed. Referring to FIG. 6B, the XPS spectrum of silicon indicates that the silicon is primarily present as a silicate with little or no SiO 2 morphology. XPS results demonstrate the advantages of the present invention. This is the formation of uniform hafnium silicates with or without patches or with inclusions of HfO 2 or SiO 2 or hafnium silicides.

이제 도 7을 참고하면, 본 발명의 유전체 필름의 굴절률은 실리콘 함유량이 증가함에 따라 감소한다. 도 7은 900℃, N2 분위기에서 필름을 가열하는 것이 열적 변경을 일으키는 것이 아니라는 것을 도시한다. Referring now to FIG. 7, the refractive index of the dielectric film of the present invention decreases with increasing silicon content. FIG. 7 shows that heating the film in 900 ° C., N 2 atmosphere does not cause thermal change.

도 8은 증착률이 온도에 의존성이라는 것을 도시한다. HfxSi1 - xO2의 선형 성장률은 온도에 따라 증가한다. 400℃ 이상에서, 증착률은 원자층 증착(ALD) 공정이 화학 기상 증착(CVD) 메커니즘을 채택함에 따라 거의 증가한다. HF로 마지막 처리된(HF-last) 실리콘 기판 상에서 400℃에서 증착된 Hf0 .58Si0 .42O2의 단면 투과 전자 현미경(TEM) 이미지는, 다양한 두께에서, 약 1nm로 측정되는 유사한 계면층 두께를 도시한다. 도 9a, 9b, 9c를 비교하면, 각각 2.3nm, 4.3nm, 6.5nm의 유전층 두께를 가지고, 계면 두께는 유전체 두께와 독립적이다. 이는, 오존이 ALD 공정에서 산화 반응제로서 사용될 때, 계면의 산화가 필름의 제조의 최초 단계 동안 일어날 수 있다는 것을 제시한다. 8 shows that the deposition rate is temperature dependent. The linear growth rate of Hf x Si 1 - x O 2 increases with temperature. Above 400 ° C., the deposition rate increases substantially as the atomic layer deposition (ALD) process adopts a chemical vapor deposition (CVD) mechanism. Sectional transmission electron microscope (TEM) image of the Hf 0 .58 Si 0 .42 O 2 deposited at 400 ℃ on the last treatment (HF-last) silicon substrate with HF, in varying thickness, similar to the interface to be measured to be about 1nm The layer thickness is shown. 9A, 9B, and 9C have dielectric layer thicknesses of 2.3 nm, 4.3 nm, and 6.5 nm, respectively, and the interface thickness is independent of the dielectric thickness. This suggests that when ozone is used as the oxidizing reagent in the ALD process, oxidation of the interface can occur during the first stage of the manufacture of the film.

상승 온도로 가열하는 것이 유전체의 비결정 상태를 변경시키지 않지만, 어닐링은 계면 산화층을 감소시킨다. 도 10은 어닐링 후의 Hf0 .58Si0 .42O2 필름의 TEM 이미지를 도시한다. 도 9에 대해 계면 산화층의 두께를 비교하면, 어닐링은 0.3nm 만큼 계면층을 줄이는 것으로 보이고, 이는 증착된 물질의 커패시턴스-전압(CV) 또는 전류-전압(IV) 반응을 향상시킨다. 도 11은 필름이 열적 어닐링에 대해 전기적으로 안정하다는 것을 도시한다. 전기용량 등량 두께(CET) 및 낮은 누설 전류 밀도는 어닐링 단계에 의해 나빠지지(degraded) 아니한다.Heating to an elevated temperature does not change the amorphous state of the dielectric, but annealing reduces the interfacial oxide layer. 10 shows a TEM image of Hf 0 .58 Si 0 .42 O 2 film after annealing. Comparing the thickness of the interfacial oxide layer with respect to FIG. 9, annealing appears to reduce the interfacial layer by 0.3 nm, which improves the capacitance-voltage (CV) or current-voltage (IV) response of the deposited material. 11 shows that the film is electrically stable against thermal annealing. Capacitive equivalent thickness (CET) and low leakage current density are not degraded by the annealing step.

50nm 두께의 Hf0 .34Si0 .66O2 필름에 대한 응력 이력(Stress hysteresis) 측정이 900℃로의 어닐링 동안 모니터링 되었다. 도 12에서 도시된 것처럼, 가열 동안 불변하는 기울기는 증착된 Hf0 .34Si0 .66O2 필름 및 실리콘 기판 사이의 열팽창의 매우 안정된 차이를 나타낸다. 약 700℃에서, 응력은 더욱 인장(tensile)이 되고, 이는 형태학적으로 마이크로결정 상태로의 변화를 나타낸다. 300℃에서 TEMA HF 및 O3로부터 ALD에 의해 증착되고 약 450℃에서 응력 증가를 갖는 HfO2 필름(미도시)에 대하여, HfxSi1 - xO2에서의 필름 응력 전이 온도에서의 증가가 실리콘 함유량에서의 증가에 기여할 수 있다. 따라서 실리콘 함유량에서의 증가가 온도를 증가시키고, 이 온도에서 필름이 결정화된다. Stress history of the Hf 0 .34 0 .66 O 2 Si film thickness of 50nm (Stress hysteresis) measurement was monitored during the annealing to 900 ℃. As shown in Figure 12, the slope of unchanged during heating shows a very stable difference in thermal expansion between the deposited Hf 0 .34 Si 0 .66 O 2 film and the silicon substrate. At about 700 ° C., the stress is more tensile, which shows a morphological change to microcrystalline state. For an HfO 2 film (not shown) deposited by ALD from TEMA HF and O3 at 300 ° C. and having a stress increase at about 450 ° C., the increase in film stress transition temperature at Hf × Si 1 - x O 2 was increased to silicon. It can contribute to the increase in content. Thus, an increase in silicon content increases the temperature, at which temperature the film crystallizes.

하프늄의 적절한 소스는 하프늄 디알킬 아미드, 하프늄 알콕사이드, 하프늄 디케토네이트 또는 하프늄 할라이드를 포함한다. 실리콘의 적절한 소스는 실리콘 할라이드, 시릴콘 디알킬 아미도 또는 아민, 실리콘 알콕시, 실란, 디실란, 실로자엔, 아미노디실란 및 디실리콘 할라이드를 포함한다. 일반적으로 하프늄 및 실리콘 소스는 공통 리간드를 가지도록 선택되는데 이에 의해 리간드 교환으로부터 일 어나는 복잡함을 막는다. 여기서 참조로 채택된, 혼합 성분을 구비한 박막의 분자층 증착이라고 명명되는 PCT 특허 출원 제 PCT/US03/22236호에서 개시된, 공유적으로 연결되어 혼합된 금속 및 비공유 결합 혼합 금속은 증착을 위한 전구체로서 사용될 수 있다. 비공유 결합의 형태는 수소 결합, 배위 결합, 금속-금속 결합, 금속-π, 금속-π*, π-π 결합, 시그마-시그마 결합, 이온 결합, 반데르발스 상호작용, 소수성/친수성 상호작용, 극성 결합 또는 다이폴 모멘트 상호작용을 포함한다. 비활성 가스의 소스는 아르곤, 질소, 비활성 가스, 또는 이의 혼합물과 같은 캐리어 가스를 포함한다. Suitable sources of hafnium include hafnium dialkyl amides, hafnium alkoxides, hafnium diketonates or hafnium halides. Suitable sources of silicon include silicon halides, silylcone dialkyl amidos or amines, silicon alkoxy, silanes, disilanes, silozaenes, aminodisilanes and disilicon halides. In general, hafnium and silicon sources are chosen to have a common ligand, thereby avoiding the complexity that arises from ligand exchange. Covalently linked and mixed metals and non-covalently mixed metals disclosed in PCT Patent Application No. PCT / US03 / 22236, referred to herein as molecular layer deposition of thin films with mixed components, which are incorporated herein by reference are precursors for deposition. Can be used as. Non-covalent forms of hydrogen bonds, coordination bonds, metal-metal bonds, metal-π, metal-π * , π-π bonds, sigma-sigma bonds, ionic bonds, van der Waals interactions, hydrophobic / hydrophilic interactions, Polar bonding or dipole moment interaction. Sources of inert gas include carrier gases such as argon, nitrogen, inert gases, or mixtures thereof.

다시 도 2를 참고하면, 제 2 층(202)은 제 1 층(200) 위에 증착되고, 제 2 층(202)은 실리콘보다 하프늄의 더 큰 농도를 가지며, 즉 하프늄>실리콘 이다. 하프늄의 더 높은 농도는 유전체의 전체 조직(make-up)이 높은 k 하프늄 유전체와 같이 행독하는 것을 보장한다. 제 2 층(202)에서 실리콘의 존재는 제 1 층(200)으로부터 점진적인 화학량적 전이를 생성하고 이에 의해 개별적인 층 사이에 전기 누설 및 결함을 일으킬 수 있는 갑작스런(abrupt) 조성 계면이 없게 한다. 오존과 함께 이후의 산화는 제 2 층(202)을 허용한다. Referring again to FIG. 2, a second layer 202 is deposited over the first layer 200, and the second layer 202 has a greater concentration of hafnium than silicon, ie, hafnium> silicon. Higher concentrations of hafnium ensure that the entire make-up of the dielectric acts like a high k hafnium dielectric. The presence of silicon in the second layer 202 creates a gradual stoichiometric transition from the first layer 200, thereby leaving no abrupt compositional interface that can cause electrical leakage and defects between the individual layers. Subsequent oxidation with ozone allows the second layer 202.

본 발명의 다양한 실시예에서, 제 3 층(203)은 선택적으로 주로 하프늄을 포함하도록 증착되고, 즉 하프늄>>실리콘, 맨 위의 제 2 층(202)은 조성 기울기를 갖는 유전층의 스택(stack)을 형성한다. 산화 반응물로의 산화는 주로 하프늄 다이옥사이드를 생산한다. 이러한 접근을 이용하여, 어떠한 기울기, 두께 및 조성의 균일한 필름이 정확하고 제어되어 제조될 수 있다. In various embodiments of the invention, the third layer 203 is optionally deposited to primarily contain hafnium, ie hafnium >> silicon, the top second layer 202 is a stack of dielectric layers having a compositional gradient ). Oxidation to the oxidation reactant produces mainly hafnium dioxide. Using this approach, uniform films of any slope, thickness, and composition can be produced accurately and controlled.

다른 태양에서, 제 3 층(203)은 질화 반응물로 질화될 수 있다. 질소 함유물은 유전체를 통해 보론과 같은 불순물의 확산을 막고 필름의 오랜 성능 및 신뢰성을 향상시킨다. In another aspect, the third layer 203 can be nitrided with a nitriding reactant. Nitrogen inclusions prevent the diffusion of impurities such as boron through the dielectric and improve the long performance and reliability of the film.

일 실시예에서, 제 3 층(203)은 후증착 어닐링 단계로서 암모니아 가스의 존재시 열적으로 질화될 수 있다. 다른 실시예에서, 제 3 층(203)은 공정 챔버(102)에 대해 떨어져서 발생된 높은 에너지 질소 입자를 이용하여 질화될 수 있다. 본 발명의 일 태양에 따르면, 도 13은 암모니아를 가진 예시적인 후-어닐링된 필름에 대한 XPS 스펙트럼을 도시한다. 도 13에서 도시된 HfSiO 참조에 대해, 400eV 근처의 질소 피크의 존재는 HfSiO 층으로의 질소의 합성을 나타낸다. 다양한 시료의 경사각(TOA)은 유전체의 표면에서뿐만 아니라 필름 내 깊은 곳에서 HfSiON의 존재를 탐지한다. In one embodiment, the third layer 203 may be thermally nitrided in the presence of ammonia gas as a post deposition anneal step. In another embodiment, the third layer 203 may be nitrided using high energy nitrogen particles generated away from the process chamber 102. According to one aspect of the present invention, FIG. 13 shows the XPS spectrum for an exemplary post-annealed film with ammonia. For the HfSiO reference shown in FIG. 13, the presence of a nitrogen peak near 400 eV indicates the synthesis of nitrogen into the HfSiO layer. The tilt angle (TOA) of the various samples detects the presence of HfSiON not only at the surface of the dielectric but also deep within the film.

선택적으로, 니트리드 층을 형성하고 어닐링 하기 위해 열에 의존하는 것 대신, 질화는 빛, 열 및 화학적 기폭제(initiator)에 의해 촉진될 수 있다. 예를 들면, 일정한 실시예에서, 직접 플라즈마, 떨어진 플라즈마, 다운스트림(downstream) 플라즈마, 자외선 포톤(photon) 플라즈마, 또는 이의 조합이 질화를 촉진하기 위해 사용될 수 있다. 활성화 에너지 소스는 플라즈마, 빛, 레이저, 래디컬 및 마이크로웨이브 에너지 소스 및 이의 혼합물을 포함한다. Optionally, instead of relying on heat to form and anneal the nitride layer, nitriding can be facilitated by light, heat and chemical initiators. For example, in certain embodiments, direct plasma, remote plasma, downstream plasma, ultraviolet photon plasma, or a combination thereof may be used to promote nitriding. Activation energy sources include plasma, light, laser, radical and microwave energy sources and mixtures thereof.

전에 언급된 것처럼 별도의 실시예에서, 적절한 질소 소스는 암모니아, 중수 소화된 암모니아, 15N 풍부 암모니아, 아민, 아미드, 질소 가스, 히드라진, 알킬 히드라진, 니트로스 옥사이드, 니트릭 옥사이드, 질소 래디컬, N-옥사이드, 또는 이의 혼합물을 포함한다. In a separate embodiment, as mentioned above, suitable nitrogen sources are ammonia, deuterated ammonia, 15 N rich ammonia, amines, amides, nitrogen gases, hydrazines, alkyl hydrazines, nitros oxides, nitrile oxides, nitrogen radicals, N Oxides, or mixtures thereof.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 필름의 질화와 관련되지만, 유전체를 질화시키는 대기 방법(ambient method)이 제공된다. 도 14는 HfO2 증착률을 도시하고, 이는 하프늄 디알킬 아미드 전구체 및 오존 사이의 반응으로부터 일어나고, 이 증착률은 반응 온도에서의 감소에 따라 놀랍게 증가한다. 하프늄 디알킬 아미드를 향한 오존의 반응성의 견지에서, HfSiOx(300)은, 도 1의 개별적인 증발기(107, 109)에서 하프늄 및 실리콘을 증발시킴에 의해, 도 14에서 도시된 것처럼 기판 전구체(112) 위에 증착된다. 오존은 입구(103)를 통해 기판(112)을 수용하는 공정 챔버(102) 안으로 공급된다. 산화는 도 16a에서 처럼 상대적으로 낮은 온도에서 빠르게 일어나고, 이에 의해 하프늄 옥사이드(302)를 허용한다. 게이트 전극으로부터의 보론 확산으로부터 층(302)을 보호하기 위해, 옥시니트리드 층(304)이 금속 산화층(302) 꼭대기에 있는 것이 바람직하다. In another embodiment of the present invention, an atmospheric method is provided that relates to nitriding a film, but nitriding a dielectric. FIG. 14 shows the HfO 2 deposition rate, which arises from the reaction between the hafnium dialkyl amide precursor and ozone, which increases surprisingly with a decrease in reaction temperature. In view of the reactivity of ozone towards hafnium dialkyl amides, HfSiO x (300) is a substrate precursor 112, as shown in FIG. 14, by evaporating hafnium and silicon in the respective evaporators 107, 109 of FIG. Is deposited on top of it. Ozone is supplied through the inlet 103 into the process chamber 102 containing the substrate 112. Oxidation occurs rapidly at relatively low temperatures as in FIG. 16A, thereby allowing hafnium oxide 302. In order to protect layer 302 from boron diffusion from the gate electrode, an oxynitride layer 304 is preferably atop the metal oxide layer 302.

옥시니트리드 층(304)을 증착하기 위한 두 가지 방법이 있다. 제 1 방법에서, 도 16a에서 도시된 것처럼, 증착 전구체 또는 전구체(124, 126)가 증발되고 공정 챔버(102) 안으로 주입되며, 이에 의해 기판(112) 위에 증착 혼합물의 단일층을 형성한다. There are two ways to deposit the oxynitride layer 304. In the first method, as shown in FIG. 16A, the deposition precursor or precursors 124, 126 are evaporated and injected into the process chamber 102, thereby forming a monolayer of the deposition mixture over the substrate 112.

도 16a를 참고하면, 산화층(302)를 허용하는 낮은 온도 산화에 불구하고, 이 후의 암모니아와 함께 800℃에서 열적 옥시니트리데이션 어닐링이 허용될 수 있으나 공정 관점에서는 바람직하지 않다. 구조적으로, 이러한 높은 어닐링 온도는 큰 걱정거리이다. 이는, 산화층(302)의 그레인 바운더리(grain boundary)에서 또는 그 안 깊은 곳에 내재하는 가능한 결함에 이르게 하는 산화층(302)의 결정화이다. Referring to FIG. 16A, in spite of the low temperature oxidation allowing the oxide layer 302, thermal oxynitration annealing at 800 ° C. with subsequent ammonia may be acceptable but not desirable from a process point of view. Structurally, this high annealing temperature is of great concern. This is the crystallization of the oxide layer 302 leading to possible defects inherent in or in the grain boundaries of the oxide layer 302.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 옥시니트리드를 증착하기 위한 제 2 방법이 도 16b에서 도시된다. 도 16a에서의 방법에 대해 도 16b에서의 방법은, 옥시니트리드(304)로의 더욱 경제적인 경로이다. 오존은 메탈 디알킬 아미드와 쉽게 반응하기 때문에, 증착 혼합물이 먼저 기판(112) 위에 증착되고 순차적으로 암모니아로 인시츄로 처리된다. 상대적으로 낮은 온도에서 니트리드(303)의 형성을 따라서, 오존으로의 산화가 반응을 완성시키도록 구동시키고, 이는 옥시니트리드(304)를 허용한다. In a preferred embodiment of the present invention, a second method for depositing oxynitride is shown in FIG. 16B. About the Method in FIG. 16A The method in FIG. 16B is a more economical route to oxynitride 304. Since ozone readily reacts with the metal dialkyl amides, the deposition mixture is first deposited on the substrate 112 and subsequently in situ with ammonia. Following the formation of nitride 303 at a relatively low temperature, oxidation to ozone drives to complete the reaction, which allows oxynitride 304.

본 발명의 일 실시예에서, 중수소화된 암모니아 또는 15N-암모니아가 바람직하다. In one embodiment of the invention, deuterated ammonia or 15N-ammonia is preferred.

도 17은 옥시니트리드(304)의 표면 아래로 조성 프로파일을 도시한다. 질소 농도는필름의 표면에서 가장 크고 HfO2 층이 도착할 때까지 표면 아래로 점진적으로 감소한다. 필름 안으로의 추가적인 침투로, HfO2(302)의 농도는 HfSiOx(300)에 대해 감소하고 이는 실리콘 기판(112)의 계면층에 이르기까지 그러하다. 17 shows the composition profile below the surface of oxynitride 304. The nitrogen concentration gradually decreases below the surface until it reaches the largest and HfO 2 layer at the surface of the film. With further penetration into the film, the concentration of HfO 2 302 decreases with respect to HfSiO x 300 up to the interfacial layer of the silicon substrate 112.

또 다른 도시된 예에서, 제 1 전구체 증발기는 Hf를 포함하는 제 1 전구체를 가지고 제공된다(이 예에서 TEMA-HF). Si를 포함하는 제 2 전구체를 갖는 제 2 전 구체 증발기(이 예에서는 TEMA-Si)가 또한 제공된다. 기판 또는 웨이퍼의 다수 또는 "배치"(이 예에서 50개의 기판의 배치가 테스트되었다)가 공정 챔버에서 기판 홀더 위에 위치한다. 이 예에서, 공정 챔버는 수직 퍼니스 시스템의 일부이다. 공정 챔버는 비워지고 기판은 예정된 공정 온도로 가열된다. 상기에서 언급된 것처럼, 공정 온도는 약 50 내지 800, 더욱 바람직하게 약 100 내지 500℃의 범위가 바람직하다. 이 예에 대해서 바람직한 온도는 275℃였다. 제 1 및 제 2 전구체는 저장소를 통해 가스를 버블링 함에 의해 증발되어 제 1 및 제 2 증발된 전구체를 형성하며, 증발된 전구체는 혼합되고 공정 챔버로 유동된다. 혼합된 제 1 및 제 2 전구체는 주입기와 같은 적절한 가스 입구를 통해 기판 위로 유도된다. 모든 전구체(예를 들어 Hf-화합물 및 Si-화합물)의 화학적 요소의 단일층이 기판의 표면 위에 형성된다. 혼합된 제 1 및 제 2 전구체의 초과량이 적절한 배출에 의해 제거되고 이후 오존의 펄스가 처리 챔버 안으로 유동되도록 되고 이에 의해 기판 표면 위의 혼합된 제 1 및 제 2 전구체의 단일층과 반응하며, 이로써 하프늄 실리케이트(예를 들어 HfxSi1-xO2)의 균일한 층을 형성한다. 특별한 장점으로, 본 발명은 층에서 HfO2 및 SiO2의 혼합을 초래하지 아니하고, 대신 모든 구성물의 균일한 층을 형성한다. 이러한 과정은 원하는 필름 두께가 얻어질 때까지 반복된다. 이러한 방법으로, "동시-주입" 방법이 다수의 기판에 성공적으로 동시에 적용되었다. 아래의 표 1은 두께, 증착률 및 굴절률의 균일함을 도시하고, 이 예에 대해서는 300mm 실리콘 웨이퍼를 사용하였다. 유사한 HfO2 두께(n=1.88)에 대하여 1.76의 낮은 굴 절률은 필름 안으로의 Si의 합성을 반영한다. 거의 100%의 단계 범위는 0.15um 두께 및 50:1 종횡비로 관찰되었다. 아래의 표 2는 두꺼운 필름(200Å)을 만드는데 이용되는 동일한 방법의 조성적 분석을 도시하고, 이는 정확하게 조성을 결정하는 것을 돕는다. 이 결과는 산소에 대한 실리콘에 대한 하프늄의 기대 비율을 나타낸다. 조성 분석은 이 기술에서 공지된 RBS 및 NRA 기술에 의해 수행되었다. In another illustrated example, the first precursor evaporator is provided with a first precursor comprising Hf (TEMA-HF in this example). Also provided is a second precursor evaporator (TEMA-Si in this example) having a second precursor comprising Si. Multiple or “placements” of substrates or wafers (in this example a batch of 50 substrates were tested) are placed above the substrate holder in the process chamber. In this example, the process chamber is part of a vertical furnace system. The process chamber is emptied and the substrate is heated to the predetermined process temperature. As mentioned above, the process temperature is preferably in the range of about 50 to 800, more preferably about 100 to 500 ° C. Preferred temperature for this example was 275 ° C. The first and second precursors are evaporated by bubbling gas through the reservoir to form the first and second evaporated precursors, which are mixed and flowed into the process chamber. The mixed first and second precursors are directed onto the substrate through suitable gas inlets such as injectors. A single layer of the chemical component of all precursors (eg Hf- and Si-compounds) is formed on the surface of the substrate. The excess of mixed first and second precursors is removed by appropriate discharge and then a pulse of ozone is allowed to flow into the processing chamber thereby reacting with a monolayer of mixed first and second precursors on the substrate surface, thereby Form a uniform layer of hafnium silicate (eg Hf x Si 1-x O 2 ). As a particular advantage, the present invention does not lead to mixing of HfO 2 and SiO 2 in the layer, but instead forms a uniform layer of all the components. This process is repeated until the desired film thickness is obtained. In this way, the "co-injection" method has been successfully applied to multiple substrates simultaneously. Table 1 below shows the uniformity of thickness, deposition rate and refractive index, for this example a 300 mm silicon wafer was used. The low refractive index of 1.76 for a similar HfO 2 thickness (n = 1.88) reflects the synthesis of Si into the film. Almost 100% step range was observed with 0.15um thickness and 50: 1 aspect ratio. Table 2 below shows the compositional analysis of the same method used to make a thick film (200 microseconds), which helps to accurately determine the composition. This result represents the expected ratio of hafnium to silicon to oxygen. Compositional analysis was performed by RBS and NRA techniques known in the art.

표 1Table 1

Figure 112007004083613-PCT00001
Figure 112007004083613-PCT00001

표 2TABLE 2

Figure 112007004083613-PCT00002
Figure 112007004083613-PCT00002

본 발명에 따르면, 서로 다른 두께와 질소 또는 산소 농도를 갖는 HfSiON의 다수의 층이 증착될 수 있다. SiO2, HfO2, HfSiO2, HfN, SiN, SiON 및 HfSiON의 형 성을 설명하는 특별한 예가 여기서 도시되고, 진보적인 방법 및 ALD 시스템이 박막의 어떠한 두께, 조성 또는 형태를 생성하도록 채택될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이고, 이 박막은 금속, 합금, 또는 혼합 금속 옥사이드, 실리케이트, 니트리드, 옥시니트리드, 또는 이의 조합이다. According to the present invention, multiple layers of HfSiON can be deposited with different thicknesses and nitrogen or oxygen concentrations. Specific examples illustrating the formation of SiO 2 , HfO 2 , HfSiO 2 , HfN, SiN, SiON and HfSiON are shown here, and advanced methods and ALD systems can be adopted to produce any thickness, composition or shape of the thin film. Will be apparent to those skilled in the art, and the thin film is a metal, alloy, or mixed metal oxide, silicate, nitride, oxynitride, or combination thereof.

본 발명의 다른 태양에서, 대안적인 화학적 전달 시스템이 이용될 수 있다. 도 18은 본 발명의 화학적 전달 시스템의 일 실시예를 도시한다. 전구체(500, 501)는 액체 상태에서 용기에 저장된다. 전구체는 순수 화학물질로 이루어질 수 있고 하나 이상의 화학물질의 혼합물로 이루어질 수 있다. 전구체(500, 501)는 직접 액체 주입기(DLI) 시스템(502, 503)으로 수송된다. DLI 시스템(502, 503)은 공정 챔버(506)로 전달되는 전구체(500, 501)의 양을 제어한다. DLI 시스템(502, 503)은 전구체(500, 501)의 제어된 양을 증발 챔버(504, 505)로 전달한다. 이 기술에서 공지된 적절한 DLI 시스템이 이용될 수 있다. 증발 챔버(504, 505)는 전구체(500, 501)를 액체 상태로부터 가스 상태로 변환시킨다. 이후 가스는 챔버(506)로 수송되고 필름은 기판 지지대(508) 상에서 지지되는 기판(507) 위에 증착된다. 이러한 개략도에서, 전구체는 이들이 챔버(506)로 들어가기 전에 혼합된다. 이는 본 발명에서 필요하지 아니하다. 각각의 전구체(500, 501)는 분리된 화학 전달 경로를 통해 챔버(506)로 들어갈 수 있고 이들은 챔버에 있을 때까지 혼합되지 않을 것이다. In another aspect of the invention, alternative chemical delivery systems may be used. 18 illustrates one embodiment of a chemical delivery system of the present invention. Precursors 500 and 501 are stored in a container in a liquid state. The precursor may consist of pure chemicals and may consist of a mixture of one or more chemicals. Precursors 500, 501 are transported directly to liquid injector (DLI) systems 502, 503. DLI systems 502 and 503 control the amount of precursors 500 and 501 delivered to process chamber 506. DLI systems 502 and 503 deliver controlled amounts of precursors 500 and 501 to evaporation chambers 504 and 505. Appropriate DLI systems known in the art may be used. Evaporation chambers 504 and 505 convert precursors 500 and 501 from a liquid state to a gaseous state. Gas is then transported to the chamber 506 and a film is deposited over the substrate 507 which is supported on the substrate support 508. In this schematic, the precursors are mixed before they enter the chamber 506. This is not necessary in the present invention. Each precursor 500, 501 can enter the chamber 506 via separate chemical delivery paths and they will not mix until they are in the chamber.

도 19는 본 발명의 화학적 전달 시스템의 다른 실시예를 도시한다. 전구체(600, 601)는 액체 상태에서 용기에 보유된다. 전구체는 순수 화학물질로 구성될 수 있고 하나 이상의 화학물질의 혼합물로 구성될 수 있다. 전구체(600, 601)는 에어로졸 시스템(602, 603)으로 수송되고, 이는 액체 전구체를 에어로졸로 변환시킨다. 이 기술에서 공지된 적절한 에어로졸 시스템이 사용될 수 있다. 에어로졸 시스템(602, 603)는 공정 챔버(606)로 전달되는 전구체(600, 601)의 양을 제어한다. 에어로졸(602, 603)은 전구체(600, 601)의 제어된 양을 증발 챔버(604, 605)를 전달한다. 증발 챔버(604, 605)는 전구체(600, 601)를 액체 상태에서 기체 상태로 변환시킨다. 이후 가스는 챔버(606)로 수송되고 필름은 기판 지지대(608) 상에서 지지되는 기판(607) 위에 증착된다. 이러한 개략도에서, 전구체는 이들이 챔버(606)로 들어가기 전에 혼합된다. 그러나, 이는 본 발명에서 필요하지 아니하다. 각각의 전구체(600, 601)는 분리된 화학 전달 경로를 통해 챔버(606)로 들어갈 수 있으며 이는 이들이 챔버 안에 있을 때까지 혼합되지 않을 것이다. 19 illustrates another embodiment of the chemical delivery system of the present invention. Precursors 600, 601 are held in a container in a liquid state. The precursor may consist of pure chemicals and may consist of a mixture of one or more chemicals. Precursors 600, 601 are transported to aerosol systems 602, 603, which convert the liquid precursors into aerosols. Appropriate aerosol systems known in the art can be used. Aerosol systems 602 and 603 control the amount of precursors 600 and 601 delivered to process chamber 606. Aerosols 602, 603 deliver controlled amounts of precursors 600, 601 to evaporation chambers 604, 605. Evaporation chambers 604, 605 convert precursors 600, 601 from a liquid state to a gaseous state. Gas is then transported to the chamber 606 and a film is deposited over the substrate 607 which is supported on the substrate support 608. In this schematic, the precursors are mixed before they enter the chamber 606. However, this is not necessary in the present invention. Each precursor 600, 601 can enter the chamber 606 via a separate chemical delivery path that will not mix until they are in the chamber.

본 발명의 특정의 실시예의 이전의 설명은 예시 및 설명을 위해 존재하였다. 이는 본 발명을 제한할 의도가 아니고 정확한 형태를 개시하기 위함이며, 다수의 개조, 실시예, 변경이 개시 위의 관점에서 가능할 수 있다. 본 발명의 범위는 여기에 첨부된 청구항 및 이의 동등물에 의해 형성된다. The previous description of specific embodiments of the invention has been presented for the purposes of illustration and description. It is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise form disclosed, and many modifications, embodiments and variations may be possible in light of the above disclosure. It is intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.

Claims (18)

기판 표면 위에 다성분(multi-component) 필름을 형성하기 위한 방법으로서, A method for forming a multi-component film on a substrate surface, 하나 이상의 증발 챔버로 원하는 양의 둘 이상의 전구체(precursor)들을 주입하는 단계 - 상기 전구체의 각각이 하나 이상의 금속 또는 반금속(metalloid) 성분을 함유함 -;Injecting a desired amount of two or more precursors into one or more evaporation chambers, each of which contains one or more metal or metalloid components; 상기 둘 이상의 전구체들을 상기 증발 챔버로 증발시키는 단계;Evaporating the two or more precursors into the evaporation chamber; 상기 둘 이상의 전구체들을 공정 챔버로 수송하는 단계 - 상기 전구체들은 상기 공정 챔버에 함께 존재하고 상기 공정 챔버는 다수의 기판을 수용하도록 구성됨 -;Transporting the two or more precursors to a process chamber, wherein the precursors are present together in the process chamber and the process chamber is configured to receive a plurality of substrates; 상기 기판 표면 위에 단일층(monolayer)을 형성하는 단계 - 상기 단일층이 상기 금속 또는 반금속 성분의 각각을 함유함 -; 및Forming a monolayer on the substrate surface, the monolayer containing each of the metal or semimetal component; And 상기 공정 챔버를 세정하는 단계를 포함하는, Cleaning the process chamber, 기판 표면 위에 다성분 필름을 형성하기 위한 방법.A method for forming a multicomponent film on a substrate surface. 기판 표면 위에 다성분 필름을 형성하기 위한 방법으로서, A method for forming a multicomponent film on a substrate surface, 원하는 양의 둘 이상의 전구체들로부터 에어로졸(aerosol)을 형성하는 단계와 상기 에어로졸을 하나 이상의 증발 챔버로 수송하는 단계 - 상기 전구체의 각각은 하나 이상의 금속 또는 반금속 성분을 함유함 -;Forming an aerosol from a desired amount of two or more precursors and transporting the aerosol to one or more evaporation chambers, each of which contains one or more metal or semimetal components; 상기 둘 이상의 전구체들을 상기 증발 챔버로 증발시키는 단계;Evaporating the two or more precursors into the evaporation chamber; 상기 둘 이상의 전구체들을 공정 챔버로 수송하는 단계 - 상기 전구체들은 상기 공정 챔버에서 함께 존재하고 상기 공정 챔버는 다수의 기판을 수용하도록 구성됨 -; Transporting the two or more precursors to a process chamber, wherein the precursors are present together in the process chamber and the process chamber is configured to receive a plurality of substrates; 상기 기판 표면 위에 단일층을 형성하는 단계 - 상기 단일층은 상기 금속 또는 반금속 성분의 각각을 함유함 -; 및Forming a monolayer on the substrate surface, the monolayer containing each of the metal or semimetal component; And 상기 공정 챔버를 세정하는 단계를 포함하는, Cleaning the process chamber, 기판 표면 위에 다성분 필름을 형성하기 위한 방법.A method for forming a multicomponent film on a substrate surface. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전구체가 M(L)x의 식을 가지고, The precursor has the formula M (L) x, M은 Ti, Zr, Hf, Ta, W, Mo, Ni, Si, Cr, Y, La, C, Nb, Zn, Fe, Cu, Al, Sn, Ce, Pr, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Ga, In, Ru, Mn, Sr, Ba, Ca, V, Co, Os, Rh, Ir, Pd, Pt, Bi, Sn, Pb, Tl, Ge 및 이의 혼합물의 그룹으로부터 선택된 금속이고, M is Ti, Zr, Hf, Ta, W, Mo, Ni, Si, Cr, Y, La, C, Nb, Zn, Fe, Cu, Al, Sn, Ce, Pr, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Ga, In, Ru, Mn, Sr, Ba, Ca, V, Co, Os, Rh, Ir, Pd, Pt, Bi, Sn, Pb, Tl, Ge and mixtures thereof Is a metal selected from the group of L은 아민, 아미드, 알콕사이드, 할로겐, 하이드리드, 알킬, 아지드, 니트레이트, 니트리트, 시클로펜타디에닐, 카르보닐, 카르복실레이트, 디케토네이트, 알켄, 알킨, 이의 치환된 유사체(analog), 및 이의 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 리간드이며, L is an amine, amide, alkoxide, halogen, hydride, alkyl, azide, nitrate, nitrile, cyclopentadienyl, carbonyl, carboxylate, diketonate, alkene, alkyne, substituted analogs thereof (analog ), And combinations thereof, x는 M에 대한 원자가수(valence number)와 동일하거나 또는 이보다 작은 정수인,x is an integer equal to or less than the valence number for M, 기판 표면 위에 다성분 필름을 형성하기 위한 방법.A method for forming a multicomponent film on a substrate surface. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 전구체가 M(L)x의 식을 가지고, The precursor has the formula M (L) x, M은 Ti, Zr, Hf, Ta, W, Mo, Ni, Si, Cr, Y, La, C, Nb, Zn, Fe, Cu, Al, Sn, Ce, Pr, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Ga, In, Ru, Mn, Sr, Ba, Ca, V, Co, Os, Rh, Ir, Pd, Pt, Bi, Sn, Pb, Tl, Ge 및 이의 혼합물의 그룹으로부터 선택된 금속이고, M is Ti, Zr, Hf, Ta, W, Mo, Ni, Si, Cr, Y, La, C, Nb, Zn, Fe, Cu, Al, Sn, Ce, Pr, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Ga, In, Ru, Mn, Sr, Ba, Ca, V, Co, Os, Rh, Ir, Pd, Pt, Bi, Sn, Pb, Tl, Ge and mixtures thereof Is a metal selected from the group of L은 아민, 아미드, 알콕사이드, 할로겐, 하이드리드, 알킬, 아지드, 니트레이트, 니트리트, 시클로펜타디에닐, 카르보닐, 카르복실레이트, 디케토네이트, 알켄, 알킨, 이의 치환된 유사체, 및 이의 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 리간드이며, L is an amine, amide, alkoxide, halogen, hydride, alkyl, azide, nitrate, nitrile, cyclopentadienyl, carbonyl, carboxylate, diketonate, alkene, alkyne, substituted analogs thereof, and A ligand selected from the group consisting of combinations thereof, x는 M에 대한 원자가수와 동일하거나 또는 이보다 작은 정수인,x is an integer equal to or less than the valence for M, 기판 표면 위에 다성분 필름을 형성하기 위한 방법.A method for forming a multicomponent film on a substrate surface. 원자층 증착을 위한 시스템으로서, A system for atomic layer deposition, 증착을 위해 제 1 증착 전구체를 함유한 적어도 하나의 제 1 증발기;At least one first evaporator containing a first deposition precursor for deposition; 증착을 위해 제 2 증착 전구체를 함유한 적어도 하나의 제 2 증발기;At least one second evaporator containing a second deposition precursor for deposition; 1 내지 200개의 범위의 다수의 기판을 수용하는 공정 챔버 - 상기 공정 챔버는 원자층 증착 공정을 수행하도록 이루어짐 -; 및A process chamber containing a plurality of substrates in the range of 1 to 200, wherein the process chamber is configured to perform an atomic layer deposition process; And 상기 제 1 증발기 및 상기 제 2 증발기 그리고 상기 공정 챔버에 결합된 다기관 -상기 다기관은 상기 제 1 증착 전구체 및 상기 제 2 증착 전구체를 혼합하고 상기 공정 챔버로 수송하도록 이루어짐 -을 포함하는, A manifold coupled to the first evaporator and the second evaporator and the process chamber, the manifold configured to mix and transport the first deposition precursor and the second deposition precursor to the process chamber; 원자층 증착을 위한 시스템.System for atomic layer deposition. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 다수의 기판의 수가 1 내지 150개인,The number of the plurality of substrates is 1 to 150, 원자층 증착을 위한 시스템.System for atomic layer deposition. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 다수의 기판의 수가 1 내지 100개인,The number of the plurality of substrates is 1 to 100, 원자층 증착을 위한 시스템.System for atomic layer deposition. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 다수의 기판의 수가 1 내지 50개인,The number of the plurality of substrates is from 1 to 50, 원자층 증착을 위한 시스템.System for atomic layer deposition. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 다수의 기판의 수가 1 내지 25개인,1 to 25 of the plurality of substrates, 원자층 증착을 위한 시스템.System for atomic layer deposition. 원자층 증착을 위한 시스템으로서,A system for atomic layer deposition, 하나 이상의 증착 전구체를 제 1 증발 챔버로 주입하도록 구성된 제 1 직접 액체 주입 시스템;A first direct liquid injection system configured to inject one or more deposition precursors into the first evaporation chamber; 하나 이상의 증착 전구체를 제 2 증발 챔버로 주입하도록 구성된 제 2 직접 액체 주입 시스템; 및A second direct liquid injection system configured to inject one or more deposition precursors into a second evaporation chamber; And 상기 제 1 증발 챔버 및 상기 제 2 증발 챔버에 결합된 공정 챔버 - 상기 공정 챔버는 다수의 기판을 수용하도록 구성되고 상기 증발 챔버로부터 상기 증착 전구체를 받도록 구성되며 원자층 증착 공정을 수행하도록 이루어짐 -를 포함하는, A process chamber coupled to the first evaporation chamber and the second evaporation chamber, the process chamber configured to receive a plurality of substrates and configured to receive the deposition precursor from the evaporation chamber and to perform an atomic layer deposition process. Included, 원자층 증착을 위한 시스템.System for atomic layer deposition. 원자층 증착을 위한 시스템으로서,A system for atomic layer deposition, 하나 이상의 증착 전구체의 에어로졸을 형성하고 제 1 증발 챔버로 상기 에어로졸을 수송하도록 구성된 제 1 에어로졸 시스템;A first aerosol system configured to form an aerosol of one or more deposition precursors and to transport the aerosol to a first evaporation chamber; 하나 이상의 증착 전구체의 에어로졸을 형성하고 제 2 증발 챔버로 상기 에어로졸을 수송하도록 구성된 제 2 에어로졸 시스템; 및A second aerosol system configured to form an aerosol of one or more deposition precursors and to transport the aerosol to a second evaporation chamber; And 상기 제 1 증발 챔버 및 상기 제 2 증발 챔버에 결합된 공정 챔버 -상기 공정 챔버는 다수의 기판을 수용하도록 구성되고 상기 증발 챔버로부터 상기 증착 전구체를 받도록 구성되며 원자층 증착 공정을 수행하도록 이루어짐 -를 포함하는, A process chamber coupled to the first evaporation chamber and the second evaporation chamber, the process chamber configured to receive a plurality of substrates and configured to receive the deposition precursor from the evaporation chamber and to perform an atomic layer deposition process. Included, 원자층 증착을 위한 시스템.System for atomic layer deposition. 기판 표면 위에 다성분 필름을 형성하기 위한 방법으로서, A method for forming a multicomponent film on a substrate surface, 하나 이상의 증발 챔버로 원하는 양의 둘 이상의 전구체들을 주입하는 단계 - 상기 전구체들의 각각이 하나 이상의 금속 또는 반금속 성분을 함유함 -;Injecting two or more precursors in a desired amount into one or more evaporation chambers, each of which contains one or more metal or semimetal components; 상기 둘 이상의 전구체들을 상기 증발 챔버로 증발시키는 단계;Evaporating the two or more precursors into the evaporation chamber; 상기 둘 이상의 전구체들을 공정 챔버로 수송하는 단계 - 상기 전구체들은 상기 공정 챔버에 함께 존재하고 상기 공정 챔버는 하나의 기판을 수용하도록 구성됨 -;Transporting the two or more precursors to a process chamber, wherein the precursors are present together in the process chamber and the process chamber is configured to receive one substrate; 상기 기판 표면 위에 단일층을 형성하는 단계 - 상기 단일층이 상기 금속 또는 반금속 성분의 각각을 함유함 -; 및Forming a monolayer on the substrate surface, the monolayer containing each of the metal or semimetal component; And 상기 공정 챔버를 세정하는 단계를 포함하는, Cleaning the process chamber, 기판 표면 위에 다성분 필름을 형성하기 위한 방법.A method for forming a multicomponent film on a substrate surface. 기판 표면 위에 다성분 필름을 형성하기 위한 방법으로서, A method for forming a multicomponent film on a substrate surface, 원하는 양의 둘 이상의 전구체들로부터 에어로졸(aerosol)을 형성하는 단계와 상기 에어로졸을 하나 이상의 증발 챔버로 수송하는 단계 - 상기 전구체들의 각각은 하나 이상의 금속 또는 반금속 성분을 함유함 -;Forming an aerosol from two or more precursors in a desired amount and transporting the aerosol to one or more evaporation chambers, each of which contains one or more metal or semimetal components; 상기 둘 이상의 전구체들을 상기 증발 챔버로 증발시키는 단계;Evaporating the two or more precursors into the evaporation chamber; 상기 둘 이상의 전구체들을 공정 챔버로 수송하는 단계 - 상기 전구체들은 상기 공정 챔버에서 함께 존재하고 상기 공정 챔버는 하나의 기판을 수용하도록 구 성됨 -; Transporting the two or more precursors to a process chamber, wherein the precursors are present together in the process chamber and the process chamber is configured to receive one substrate; 상기 기판 표면 위에 단일층을 형성하는 단계 - 상기 단일층은 상기 금속 또는 반금속 성분의 각각을 함유함 -; 및Forming a monolayer on the substrate surface, the monolayer containing each of the metal or semimetal component; And 상기 공정 챔버를 세정하는 단계를 포함하는, Cleaning the process chamber, 기판 표면 위에 다성분 필름을 형성하기 위한 방법.A method for forming a multicomponent film on a substrate surface. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 전구체가 M(L)x의 식을 가지고, The precursor has the formula M (L) x, M은 Ti, Zr, Hf, Ta, W, Mo, Ni, Si, Cr, Y, La, C, Nb, Zn, Fe, Cu, Al, Sn, Ce, Pr, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Ga, In, Ru, Mn, Sr, Ba, Ca, V, Co, Os, Rh, Ir, Pd, Pt, Bi, Sn, Pb, Tl, Ge 및 이의 혼합물의 그룹으로부터 선택된 금속이고, M is Ti, Zr, Hf, Ta, W, Mo, Ni, Si, Cr, Y, La, C, Nb, Zn, Fe, Cu, Al, Sn, Ce, Pr, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Ga, In, Ru, Mn, Sr, Ba, Ca, V, Co, Os, Rh, Ir, Pd, Pt, Bi, Sn, Pb, Tl, Ge and mixtures thereof Is a metal selected from the group of L은 아민, 아미드, 알콕사이드, 할로겐, 하이드리드, 알킬, 아지드, 니트레이트, 니트리트, 시클로펜타디에닐, 카르보닐, 카르복실레이트, 디케토네이트, 알켄, 알킨, 이의 치환된 유사체, 및 이의 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 리간드이며, L is an amine, amide, alkoxide, halogen, hydride, alkyl, azide, nitrate, nitrile, cyclopentadienyl, carbonyl, carboxylate, diketonate, alkene, alkyne, substituted analogs thereof, and A ligand selected from the group consisting of combinations thereof, x는 M에 대한 원자가수와 동일하거나 또는 이보다 작은 정수인,x is an integer equal to or less than the valence for M, 기판 표면 위에 다성분 필름을 형성하기 위한 방법.A method for forming a multicomponent film on a substrate surface. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 전구체가 M(L)x의 식을 가지고, The precursor has the formula M (L) x, M은 Ti, Zr, Hf, Ta, W, Mo, Ni, Si, Cr, Y, La, C, Nb, Zn, Fe, Cu, Al, Sn, Ce, Pr, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Ga, In, Ru, Mn, Sr, Ba, Ca, V, Co, Os, Rh, Ir, Pd, Pt, Bi, Sn, Pb, Tl, Ge 및 이의 혼합물의 그룹으로부터 선택된 금속이고, M is Ti, Zr, Hf, Ta, W, Mo, Ni, Si, Cr, Y, La, C, Nb, Zn, Fe, Cu, Al, Sn, Ce, Pr, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Ga, In, Ru, Mn, Sr, Ba, Ca, V, Co, Os, Rh, Ir, Pd, Pt, Bi, Sn, Pb, Tl, Ge and mixtures thereof Is a metal selected from the group of L은 아민, 아미드, 알콕사이드, 할로겐, 하이드리드, 알킬, 아지드, 니트레이트, 니트리트, 시클로펜타디에닐, 카르보닐, 카르복실레이트, 디케토네이트, 알켄, 알킨, 이의 치환된 유사체, 및 이의 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 리간드이며, L is an amine, amide, alkoxide, halogen, hydride, alkyl, azide, nitrate, nitrile, cyclopentadienyl, carbonyl, carboxylate, diketonate, alkene, alkyne, substituted analogs thereof, and A ligand selected from the group consisting of combinations thereof, x는 M에 대한 원자가수와 동일하거나 또는 이보다 작은 정수인,x is an integer equal to or less than the valence for M, 기판 표면 위에 다성분 필름을 형성하기 위한 방법.A method for forming a multicomponent film on a substrate surface. 원자층 증착을 위한 시스템으로서, A system for atomic layer deposition, 증착을 위해 제 1 증착 전구체를 함유한 적어도 제 1 증발기;At least a first evaporator containing a first deposition precursor for deposition; 증착을 위해 제 2 증착 전구체를 함유한 적어도 제 2 증발기;At least a second evaporator containing a second deposition precursor for deposition; 하나의 기판을 수용하고 원자층 증착 공정을 수행하도록 이루어진 공정 챔버; 및A process chamber configured to receive one substrate and perform an atomic layer deposition process; And 상기 제 1 증발기 및 상기 제 2 증발기 그리고 상기 공정 챔버에 결합된 다기관 -상기 다기관은 상기 제 1 증착 전구체 및 상기 제 2 증착 전구체를 혼합하고 상기 공정 챔버로 수송하도록 이루어짐 -을 포함하는, A manifold coupled to the first evaporator and the second evaporator and the process chamber, the manifold configured to mix and transport the first deposition precursor and the second deposition precursor to the process chamber; 원자층 증착을 위한 시스템.System for atomic layer deposition. 원자층 증착을 위한 시스템으로서,A system for atomic layer deposition, 하나 이상의 증착 전구체를 제 1 증발 챔버로 주입하도록 구성된 제 1 직접 액체 주입 시스템;A first direct liquid injection system configured to inject one or more deposition precursors into the first evaporation chamber; 하나 이상의 증착 전구체를 제 2 증발 챔버로 주입하도록 구성된 제 2 직접 액체 주입 시스템; 및A second direct liquid injection system configured to inject one or more deposition precursors into a second evaporation chamber; And 상기 제 1 증발 챔버 및 상기 제 2 증발 챔버에 결합된 공정 챔버 - 상기 공정 챔버는 하나의 기판을 수용하도록 구성되고 상기 증발 챔버로부터 상기 증착 전구체를 받도록 구성되며 원자층 증착 공정을 수행하도록 이루어짐 -를 포함하는, A process chamber coupled to the first evaporation chamber and the second evaporation chamber, the process chamber configured to receive a substrate and configured to receive the deposition precursor from the evaporation chamber and to perform an atomic layer deposition process. Included, 원자층 증착을 위한 시스템.System for atomic layer deposition. 원자층 증착을 위한 시스템으로서,A system for atomic layer deposition, 하나 이상의 증착 전구체의 에어로졸을 형성하고 제 1 증발 챔버로 상기 에어로졸을 수송하도록 구성된 제 1 에어로졸 시스템;A first aerosol system configured to form an aerosol of one or more deposition precursors and to transport the aerosol to a first evaporation chamber; 하나 이상의 증착 전구체의 에어로졸을 형성하고 제 2 증발 챔버로 상기 에어로졸을 수송하도록 구성된 제 2 에어로졸 시스템; 및A second aerosol system configured to form an aerosol of one or more deposition precursors and to transport the aerosol to a second evaporation chamber; And 상기 제 1 증발 챔버 및 상기 제 2 증발 챔버에 결합된 공정 챔버 -상기 공정 챔버는 하나의 기판을 수용하도록 구성되고 상기 증발 챔버들로부터 상기 증착 전구체를 받도록 구성되며 원자층 증착 공정을 수행하도록 이루어짐 -를 포함하는, A process chamber coupled to the first evaporation chamber and the second evaporation chamber, the process chamber configured to receive a substrate and configured to receive the deposition precursor from the evaporation chambers and to perform an atomic layer deposition process Including, 원자층 증착을 위한 시스템.System for atomic layer deposition.
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