CN112038214A - 一种氧化锆膜及其沉积方法、应用 - Google Patents

一种氧化锆膜及其沉积方法、应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112038214A
CN112038214A CN202010567101.2A CN202010567101A CN112038214A CN 112038214 A CN112038214 A CN 112038214A CN 202010567101 A CN202010567101 A CN 202010567101A CN 112038214 A CN112038214 A CN 112038214A
Authority
CN
China
Prior art keywords
deposition method
supplying
methyl ether
deposition
cyclopentyl methyl
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010567101.2A
Other languages
English (en)
Inventor
李相遇
安重镒
金成基
项金娟
李亭亭
卢一泓
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Microelectronics of CAS
Zhenxin Beijing Semiconductor Co Ltd
Original Assignee
Institute of Microelectronics of CAS
Zhenxin Beijing Semiconductor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Microelectronics of CAS, Zhenxin Beijing Semiconductor Co Ltd filed Critical Institute of Microelectronics of CAS
Priority to CN202010567101.2A priority Critical patent/CN112038214A/zh
Publication of CN112038214A publication Critical patent/CN112038214A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02551—Group 12/16 materials
    • H01L21/02554—Oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02658—Pretreatments

Abstract

本发明涉及一种氧化锆膜及其沉积方法、应用。一种氧化锆膜ZrO2的沉积方法，包括：利用化学气相沉积法沉积氧化锆膜，并且在沉积时，供应锆源之前先供应环戊基甲基醚类溶剂。本发明利用环戊基甲基醚类溶剂为添加剂促进锆源的流动，可以避免局部过量沉积导致的膜不均匀问题。

Description

一种氧化锆膜及其沉积方法、应用
技术领域
本发明涉及半导体制备领域，特别涉及一种氧化锆膜及其沉积方法、应用。
背景技术
随着半导体器件的微型化，其主要结构之一-电容器的设计难度加大，尤其是改善电容量的难度大。同时由于电容器中电介质膜的阶梯覆盖率不足，导致电场分布不均匀，这加剧了电容量的改善难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氧化锆膜的沉积方法，该方法利用环戊基甲基醚类溶剂为添加剂促进锆源的流动，可以避免局部过量沉积导致的膜不均匀问题，可以改善氧化锆膜的阶梯覆盖率。
为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：
一种氧化锆膜ZrO2的沉积方法，包括：利用化学气相沉积法单原子层沉积方法沉积氧化锆膜，并且在沉积时，供应锆源之前先供应环戊基甲基醚类溶剂；
所述环戊基甲基醚类溶剂为至少含有环戊基的疏水性醚类溶剂。
以上沉积方法在供应锆源之前供应环戊基甲基醚类溶剂，可以避免锆源在局部区域过量沉积(尤其是在电容器图形的顶部区域过量沉积)，从而获得均匀性良好的氧化锆膜，具有良好的阶梯覆盖率，使电容器的电场分布均匀，利于提高电容量。添加环戊基甲基醚类溶剂可以改善均匀性的原因主要有以下两点：一方面，环戊基甲基醚类溶剂作为疏水性醚类溶剂，在高温度下化学稳定性高，不会过氧化或分解，并且沸点适当(环戊基甲基醚的沸点为106℃)，可以促进锆源的流动，从而避免锆源在图形顶部聚集，导致此处过量沉积；另一方面，环戊基甲基醚类溶剂具有氧钝化的效果，因而可以缓解局部的过量锆氧化。
以上沉积方法主要用于半导体中电容器的制备，但这并不限定本发明的应用范围。
本发明所适用的半导体器件包括但不限于：DRAM、2D NAND、3D NAND 或LCD。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。
图1为电介质膜具有良好阶梯覆盖率的电容器结构；
图2为电介质膜具有低劣阶梯覆盖率的电容器结构；
图3为现有技术沉积的氧化锆膜的形貌图；
图4为本发明沉积的氧化锆膜的形貌图。
图5为本发明沉积电介质膜时的工艺顺序图；
图6为利用本发明方法在载体表面形成溶剂层的示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/ 层。
在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层 /元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
以图1所示和图2所示的电容器结构为例，代表了两种不同情况的阶梯覆盖率，图1中的电介质膜1具有良好的阶梯覆盖率，利用该结构组成的器件必然具有均匀的电场分布。而图2中的电介质膜1的阶梯覆盖率差，顶部的电介质膜厚显著大于底部，利用该结构组成的器件电场分布不均，电特性差。
由此可见，在半导体的电容器制作过程中，电介质膜的阶梯覆盖率对电容量以及半导体的电特性至关重要。
采用传统沉积方法得到的电介质膜的形貌如图3所示，台阶顶部的沉积物明显多于其它区域。为改善这种现象，本发明提出了以下实施方式。
在利用化学气相沉积法沉积氧化锆膜时，在供应锆源之前先供应环戊基甲基醚类溶剂；然后进行后续的操作，例如供应臭氧或氧气，以及可选择性地吹扫、抽真空等。
供应的环戊基甲基醚类溶剂为至少含有环戊基的疏水性醚类溶剂，典型的包括：环戊基甲基醚或者烷基取代的环戊基甲基醚等。
由于环戊基甲基醚类溶剂作为疏水性醚类溶剂，在高温度下化学稳定性高，不会过氧化或分解，并且沸点适当(环戊基甲基醚的沸点为106℃)，因此可以促进锆源的流动，从而避免锆源在图形顶部聚集，导致此处过量沉积，还可避免引入其他杂质；另外，环戊基甲基醚类溶剂具有氧钝化的效果，因而可以缓解局部的过量锆氧化。
利用以上方法得到介电膜形貌分布如图4所示。经过检测，该方法与没有添加环戊基甲基醚类溶剂的沉积方法相比，可以将DRAM的电容量从7.5fF/cell 增加至8.3fF/cell，改善了10％以上，将介电膜泄露电流(D0 fail bit)从200bits/chip 降低至80bits/chip以下，改善了60％以上。
图4仅仅列举了电介质膜覆盖的电极为氮化钛TiN，但本发明还使用其他电极的覆盖，例如各种金属的氮化物(氮化镍、氮化钒等)。
上述实施方式宜采用脉冲式供应反应源(锆源、反应气体等)，每次循环可采用的供应顺序为：供应环戊基甲基醚类溶剂—供应锆源—反应源吹扫、供应反应气体、反应气体吹扫。
如图5所示，按照以下顺序沉积电介质膜：氧钝化(02passivation)——供应锆源——反应源吹扫——供应反应气体——反应气体吹扫；氧钝化可采用本发明提供的方法，即供应环戊基甲基醚类溶剂，例如环戊基甲基醚，结构式如下：
Figure BDA0002548234780000031
利用该方法先在载体表面形成溶剂层，如图6所示。
上述方法中供应环戊基甲基醚类溶剂适宜在200～250℃的环境中进行。
以上实施方式并不限定锆源和反应物的类型，可采用的锆源包括但不限于以下中的一种或多种混合：Zr(DMA)2(Me)2，Zr(EMA)2(Me)2，Zr(DMA)(Me)2(Cp)，Zr(EMA)2(Cp)2，Zr(Cp)2(Me)2，Zr(Cp)(EMA)(Me)2；
其中，
Cp为环戊二烯基，
METHD为甲氧基乙氧基四甲基庚二酮酸根，
MPD为2-甲基-2,4戊二氧基，
THD为2,3,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸根，
EMA为乙基甲基胺基，
DMA为二甲基胺基，
Me为甲基。
可采用的反应气体有氧气、臭氧等。
环戊基甲基醚类溶剂指至少含有环戊基的疏水性醚类溶剂，例如典型的环戊基甲基醚。
另外，本发明的方法不受设备的限制，可采用典型的单片式设备、集群式设备、炉管式设备或旋转式设备(Merry-go-round)。
上述方法和制得的ZrO2膜可用于制备任意类型的半导体器件，包括但不限于：DRAM、2D NAND、3D NAND或LCD。
本发明上述的化学气相沉积法为广义的化学气相沉积，即气相反应物经过化学反应生成膜的方式，包括传统的CVD、ALD等类型。
在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。

Claims (11)

1.一种氧化锆膜的沉积方法，其特征在于，包括：利用化学气相沉积法沉积氧化锆膜，并且在沉积时，供应锆源之前先供应环戊基甲基醚类溶剂；
所述环戊基甲基醚类溶剂为至少含有环戊基的疏水性醚类溶剂。
2.根据权利要求1所述的沉积方法，其特征在于，所述环戊基甲基醚类溶剂为环戊基甲基醚。
3.根据权利要求1或2所述的沉积方法，其特征在于，所述锆源选自以下中的至少一种：Zr(DMA)2(Me)2，Zr(EMA)2(Me)2，Zr(DMA)(Me)2(Cp)，Zr(EMA)2(Cp)2，Zr(Cp)2(Me)2，Zr(Cp)(EMA)(Me)2；
其中，
Cp为环戊二烯基，
METHD为甲氧基乙氧基四甲基庚二酮酸根，
MPD为2-甲基-2,4戊二氧基，
THD为2,3,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸根，
EMA为乙基甲基胺基，
DMA为二甲基胺基，
Me为甲基。
4.根据权利要求1或2所述的沉积方法，其特征在于，所述供应环戊基甲基醚类溶剂在200～250℃的环境中进行。
5.根据权利要求1或2所述的沉积方法，其特征在于，采用脉冲方式供应所述锆源；在供应所述锆源之后还依次包括：反应源吹扫、供应反应气体、反应气体吹扫。
6.根据权利要求5所述的沉积方法，其特征在于，在供应所述锆源之后还依次包括：反应源吹扫、供应反应气体、反应气体吹扫。
7.根据权利要求1所述的沉积方法，其特征在于，所述沉积所用的设备为：单片式设备、集群式设备、炉管式设备或旋转式设备(Merry-go-round)。
8.半导体中电容器的制备方法，其特征在于，包括沉积电介质膜，所述电介质膜采用权利要求1-7任一项所述的沉积方法得到。
9.权利要求1-7任一项所述的沉积方法得到的氧化锆膜。
10.权利要求1-7任一项所述的沉积方法或权利要求6所述的制备方法在制备半导体器件中的应用。
11.根据权利要求10所述的应用，其特征在于，所述半导体器件为DRAM、2D NAND、3DNAND或LCD。
CN202010567101.2A 2020-06-19 2020-06-19 一种氧化锆膜及其沉积方法、应用 Pending CN112038214A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010567101.2A CN112038214A (zh) 2020-06-19 2020-06-19 一种氧化锆膜及其沉积方法、应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010567101.2A CN112038214A (zh) 2020-06-19 2020-06-19 一种氧化锆膜及其沉积方法、应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112038214A true CN112038214A (zh) 2020-12-04

Family

ID=73578937

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010567101.2A Pending CN112038214A (zh) 2020-06-19 2020-06-19 一种氧化锆膜及其沉积方法、应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112038214A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102446890A (zh) * 2010-09-27 2012-05-09 尔必达存储器株式会社 半导体装置及其制造方法、以及吸附位阻断原子层沉积法
CN102712662A (zh) * 2009-08-14 2012-10-03 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 含铪和锆的前体及使用它的方法
US20170040172A1 (en) * 2015-08-04 2017-02-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of forming material layer
US20180122645A1 (en) * 2016-10-28 2018-05-03 Hansol Chemical Co., Ltd Precursor for vapor deposition having excellent thermal stability and preparing method thereof
KR102095710B1 (ko) * 2019-11-05 2020-04-01 주식회사 유진테크 머티리얼즈 표면 보호 물질을 이용한 박막 형성 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102712662A (zh) * 2009-08-14 2012-10-03 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 含铪和锆的前体及使用它的方法
CN102446890A (zh) * 2010-09-27 2012-05-09 尔必达存储器株式会社 半导体装置及其制造方法、以及吸附位阻断原子层沉积法
US20170040172A1 (en) * 2015-08-04 2017-02-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of forming material layer
US20180122645A1 (en) * 2016-10-28 2018-05-03 Hansol Chemical Co., Ltd Precursor for vapor deposition having excellent thermal stability and preparing method thereof
KR102095710B1 (ko) * 2019-11-05 2020-04-01 주식회사 유진테크 머티리얼즈 표면 보호 물질을 이용한 박막 형성 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100799735B1 (ko) 금속 산화물 형성 방법 및 이를 수행하기 위한 장치
KR100670747B1 (ko) 반도체소자의 캐패시터 제조 방법
JP2002285333A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2002231656A (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
KR100532434B1 (ko) 반도체 메모리 소자의 커패시터 제조 방법
CN112038214A (zh) 一种氧化锆膜及其沉积方法、应用
KR100450470B1 (ko) 플라즈마 도움을 받는 Ｒｕ 박막형성방법
KR100717824B1 (ko) 캐패시터 및 그의 제조방법
US20090317982A1 (en) Atomic layer deposition apparatus and method for preparing metal oxide layer
JP2006161061A (ja) 薄膜の形成方法および半導体装置の製造方法
US6692795B2 (en) Method for fabricating semiconductor device having ruthenium layer and equipment for fabricating the same
KR100892341B1 (ko) 캐패시터의 제조 방법
KR20060120960A (ko) 금속전극을 갖는 커패시터 제조방법
JP3931647B2 (ja) 半導体装置の製造方法
KR100670671B1 (ko) 반도체 소자의 하프늄 산화막 형성방법
KR100303678B1 (ko) 높은유전상수와낮은누설전류밀도를가지는비에스티(bst)박막커패시터의형성방법
KR20030056888A (ko) 캐패시터 및 그 제조방법
KR20070114519A (ko) 캐패시터의 유전막 및 그 제조 방법과 이를 이용한 반도체소자의 캐패시터 및 그 제조 방법
KR20080062726A (ko) 높은 커패시턴스를 갖는 금속-절연체-금속 커패시터 및 그제조방법
KR20010008502A (ko) 반도체장치의 커패시터 제조방법
KR101026477B1 (ko) 반도체 소자의 캐패시터 형성방법
CN114678283A (zh) 电容器电解质膜及其制备方法
KR20020055251A (ko) 커패시터 제조 방법
CN111501016A (zh) 一种高均一性的原子层沉积方法及其应用
KR20030071226A (ko) 루테늄 박막 형성 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201204

RJ01 Rejection of invention patent application after publication