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公開番号2024159774
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-08
出願番号2024135191,2020023278
出願日2024-08-14,2020-02-14
発明の名称反応チャンバーにおいて循環堆積プロセスにより基材上に酸化ハフニウムランタン膜を堆積させるための方法
出願人エーエスエム・アイピー・ホールディング・ベー・フェー
代理人個人
主分類C23C 16/455 20060101AFI20241031BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】反応チャンバー内での循環堆積により基材上に酸化ハフニウムランタン膜を堆積する方法を開示する。
【解決手段】本方法は、循環堆積プロセスの第1のサブサイクルを利用して基材上に酸化ハフニウム膜を堆積することと、循環堆積プロセスの第2のサブサイクルを利用して酸化ランタン膜を堆積することと、を含み得る。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
反応チャンバー内で循環堆積プロセスにより基材上に酸化ハフニウムランタン膜を堆積させるための方法であって、
前記循環堆積プロセスの第１のサブサイクルの少なくとも１回の堆積サイクルを利用して、前記基材上に酸化ハフニウム膜を堆積させることであって、前記第１のサブサイクルの１回の堆積サイクルが、
前記基材を、ハフニウム気相前駆体と接触させることと、
前記基材を水（Ｈ
２
Ｏ）を含む第１の酸化剤前駆体と接触させることと、を含む、堆積させることと、
前記循環堆積プロセスの第２のサブサイクルの少なくとも１回の堆積サイクルを利用して、前記基材上に酸化ランタン膜を堆積させることであって、前記第２のサブサイクルの１回の堆積サイクルが、
前記基材をランタン気相前駆体と接触させることと、
前記基材を、分子状酸素（Ｏ
２
）を含む第２の酸化剤前駆体と接触させることとを、含む、堆積させることと、を含む、方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記ハフニウム気相前駆体が、ハロゲン化ハフニウム前駆体またはハフニウム有機金属前駆体のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ハロゲン化ハフニウム前駆体が、四塩化ハフニウム（ＨｆＣｌ
４
）、四ヨウ化ハフニウム（ＨｆＩ
４
）、または四臭化ハフニウム（ＨｆＢｒ
４
）のうちの少なくとも１つを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ハフニウム有機金属前駆体が、テトラキス（エチルメチルアミド）ハフニウム（Ｈｆ（ＮＥｔＭｅ）
４
）、テトラキス（ジメチルアミド）ハフニウム（Ｈｆ（ＮＭｅ
２
）
４
）、テトラキス（ジエチルアミド）ハフニウム（Ｈｆ（ＮＥｔ
２
）
４
）、（トリス（ジメチルアミド）シクロペンタジエニルハフニウムＨｆＣｐ（ＮＭｅ
２
）
３
、またはビス（メチルシクロペンタジエニル）メトキシメチルハフニウム（ＭｅＣｐ）
２
Ｈｆ（ＣＨ）
３
（ＯＣＨ
３
）のうちの少なくとも１つを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記ランタン気相前駆体が、ランタンアミジネートまたはランタンシクロペンタジエニル化合物のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記基材上に前記酸化ハフニウム膜を堆積する前に、前記基材を１００℃～４００℃の温度に加熱する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記酸化ハフニウムランタン膜におけるランタン組成の均一性が、２原子％（１シグマ）未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記酸化ハフニウムランタン膜が、１０原子％未満のランタン組成を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記酸化ハフニウムランタン膜が、１原子％以下のランタン組成を有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記酸化ハフニウムランタン膜が、２０ナノメートル未満の厚さを有する、請求項１に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、循環堆積プロセスによって酸化ハフニウムランタン膜を堆積させる方法、および第１のサブサイクルおよび第２のサブサイクルを含む循環堆積プロセスによって酸化ハフニウムランタン膜を堆積させる特定の方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
長年にわたって、二酸化ケイ素（ＳｉＯ
２
）は、トランジスタゲート誘電体およびコンデンサ誘電体などの構成要素の半導体基材で使用されてきた。しかしながら、回路構成要素の寸法が小さくなると、ＳｉＯ
２
の電気性能特性が、漏れ電流の増加などの望ましくない影響をもたらす。高速および低電力性能を維持するための漏れ電流を制御することにより、ＳｉＯ
２
などのより旧世代の誘電体が、次世代集積回路の形状の製造に使用されるときに課題をもたらす。
【０００３】
６５ｎｍ未満の製作ジオメトリを使用する特に新しいプロセスは、半導体製作に高い誘電定数（「高ｋ（ｈｉｇｈ‐ｋ））絶縁体を含むことが開始されている。一部のチップメーカーは、特に４５ｎｍ以下のプロセスジオメトリでは、高ｋ誘電体に依存している。ＳｉＯ
２
ゲート誘電体を高ｋ誘電体に置き換えることは、漏れおよび他の電気的性能基準を制御しながらデバイスのジオメトリを小さくするために重要である。
【０００４】
高ｋ誘電体の使用により、トランジスタゲート誘電体などの集積回路構成要素のより小さなスケーリングが可能になる一方、新しい性能の問題はそれらの使用から生じる。例えば、従来のゲート電極が、ＨｆＯ
２
などの高ｋ誘電体とペアになっている場合、低収率および不十分な閾値電圧（Ｖ
ｔｈ
）制御などの問題を対処する必要がある。
【０００５】
高ｋ誘電体用途における三級酸化物を使用する利点に関して研究が実施されている。具体的には、酸化ハフニウムランタン酸化物（ＨｆＬａＯ
ｘ
）から製造された膜は、ＨｆＯ
２
などの他の高ｋ誘電体と比較して、高い誘電率値、結晶化温度の低下、歩留まりの改善、および閾値電圧（Ｖ
ｔｈ
）制御の向上を提供する見込みがある。さらに、ＨｆＳｉＯ
ｘ
またはＨｆＡｌＯ
ｘ
など、他のＨｆ系非結晶質材料とは異なり、ＨｆＬａＯ
ｘ
の誘電率は、高い値（＞２０）を保持する。したがって、ＨｆＬａＯ
ｘ
誘電体は、電気性能基準の観点で望ましいが、基材上のＨｆＬａＯ
ｘ
誘電体に対する時間有効および費用効果の高い製造の観点では、課題が生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、基材上に高ｋの酸化ハフニウムランタン膜を堆積させるための方法は、非常に望ましいことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の概要は、概念の選択を簡略化した形で紹介するように提供する。これらの概念について、以下の本開示の例示的な実施形態の「発明を実施するための形態」において
、さらに詳細に説明される。この発明の概要は、特許請求される主題の主要な特徴または本質的な特徴を特定することは意図しておらず、特許請求される主題の範囲を限定するために使用することも意図していない。
【０００８】
いくつかの実施形態では、反応チャンバー内で循環堆積プロセスにより基材上に酸化ハフニウムランタン膜を堆積させる方法が開示される。本方法は、循環堆積プロセスの第１のサブサイクルの少なくとも１回の堆積サイクルを利用して、基材上に酸化ハフニウム膜を堆積させることであって、第１のサブサイクルの１回の堆積サイクルが、基材を、ハフニウム気相前駆体と接触させることと、基材を水（Ｈ
２
Ｏ）を含む第１の酸化剤前駆体と接触させることと、を含む、堆積させることを含む。本方法はまた、循環堆積プロセスの第２のサブサイクルの少なくとも１回の堆積サイクルを利用して、基材上に酸化ランタン膜を堆積させることであって、第２のサブサイクルの１回の堆積サイクルが、基材を、ランタン気相前駆体と接触させることと、基材を水（Ｏ
２
）を含む第２の酸化剤前駆体と接触させることと、を含む、堆積させることも含み得る。
【０００９】
先行技術を超えて達成される本発明および利点を要約する目的で、本発明のある特定の目的および利点が本明細書において上記に説明される。当然のことながら、必ずしもこうした目的または利点のすべてが本発明の任意の特定の実施形態によって達成されなくてもよいことが理解されるべきである。それ故に、例えば本明細書に教授または示唆するような一利点または一群の利点を達成または最適化する様態で、本明細書で教授または示唆され得るような他の目的または利点を必ずしも達成することを必要とせずに、本発明が具体化または実行されてもよいことを当業者は認識するであろう。
【００１０】
これらの実施形態のすべては、本明細書に開示する本発明の範囲内であることが意図される。当業者には、これらのおよび他の実施形態は、添付の図面を参照して、以下のある特定の実施形態の詳細な説明から容易に明らかとなり、本発明は、開示されるいかなる特定の実施形態にも限定されない。
（【００１１】以降は省略されています）

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