[发明专利]具有三（二甲基酰胺）硅烷的硅酸铪材料的气相沉积

说明书

技术领域

本发明涉及一种于基材上沉积材料的方法，特别是一种于形成介质堆迭(dielectric stack)之时，用以沉积及稳定介质材料的方法。

背景技术

在半导体制程、平面显示器制程或是其他电子元件的制程当中，气相沉积制程在将材料沉积于基材上扮演一个重要的角色。随着电子装置的几何尺寸日渐减缩，且装置的密度持续增大，因此特征结构(feature)的尺寸与深宽比(aspect ratio)变得更具重要性，举例来说，特征尺寸小于等于45nm以及深宽比大于等于10的装置已列入考量重点。因此，材料以保形沉积(conformal deposition)的方式而形成上述装置已渐趋重要。

传统的化学气相沉积法(CVD)已用于形成多种元件制造所需的材料。以CVD制程进行沉积而应用于闸极以及电容器的高介质常数的介质材料(高K介质材料)包括有氧化铪(hafnium oxide)、硅酸铪(hafniumsilicate)、氧化锆(zirconium oxide)、氧化钽(tantalum oxide)等。介质材料，如高K介质材料，于接续的加工制程中暴露于高温(＞500℃)之下，可能会出现形态上的改变。举例来说，氮化钛通常于600℃下通过CVD制程而沉积于氧化铪或是氧化锆上，而于上述的高温下，氧化铪或是氧化锆可能会结晶、丧失非结晶形与低漏电特性。另外，即使介质材料的完全结晶情况可避免，暴露于高温下仍会使介质材料形成晶粒成长以及/或相分离，进而因为高漏电流而导致装置的不良性能表现。

因此，于接续的加工制程中，能够形成一种暴露于高温下而其型态仍稳定的介质材料(特别是高K介质材料)的制程实为必须。

发明内容

于一实施例中，是提供一种于基材上形成介质材料的方法，包括：将基材暴露于一含有一烷基酰胺铪前驱物、一烷基酰胺硅前驱物以及一氧化气体的沉积气体中；接着，使基材暴露于一氮化等离子制程及/或一热退火制程，以在基材上形成一介质材料，例如氮氧化硅铪层。介质材料具有介于约5原子％(at％)～约25原子％之间的氮浓度。于部分实验例中，在沉积介质材料之前，基材会暴露于一预处理制程或是一预洁净制程。其他实验例包括在氮化制程之前进行一沉积后的退火制程。

本发明的方法更提供沉积制程中所使用的烷基酰胺铪前驱物可以为四(二乙基酰胺)铪(TDEAH)、四(二甲基酰胺)铪(TDMAH)或是四(乙基甲基酰胺)铪(TEMAH)；且烷基酰胺硅烷可以为三(二甲基酰胺)硅烷(Tris-DMAS)或是四(二甲基酰胺)硅烷(DMAS)。于一实验例中，TDEAH和Tris-DMAS是自个别的前驱物来源而共流至制程室中。于另一实验例中，TDEAH和Tris-DMAS预先混合为前驱物混合物，并由单一前驱物来源供应至制程室。氧化气体可含有氧气、臭氧或水。于一较佳实施例中，硅酸铪材料是于热CVD制程中由TDEAH、Tris-DMAS及氧气所形成。

于另一实施例中，通过以其他金属前驱物取代铪前驱物而进行一沉积制程，以形成多种硅酸金属盐，而其他金属前驱物是例如：锆前驱物、铝前驱物、钽前驱物、钛前驱物、镧前驱物或其混合物。因此，含有钽、钛、铝、锆或镧的金属硅酸盐是通过本发明的制程而形成。于另一态样中，以铝前驱物取代硅前驱物而形成多种铝酸金属盐，例如：铝酸铪或铝酸锆。

于另一实施例中，是提供一种于基材上形成介质材料的方法，包括：将基材置于一制程室中；将一氢气气源以及一氧气气源流入一水蒸气产生器(water vapor generator，WVG)中，以形成包含水蒸气的一氧化气体；将基材暴露于一含有一金属前驱物、一硅前驱物及以及一氧化气体的沉积气体中，以将一硅酸金属盐材料沉积于基材上。于部分实验例中，通过控制输送至WVG系统的氧气气源及氢气气源而改变水蒸气的组成。于一态样中，氧气气源及氢气气源的流速是调整而提供一预定的水蒸气组成。于另一态样中，氧气气源中的氧气浓度以及氢气气源中的氢气浓度是经选择而提供预定的水蒸气组成。上述制程更包括将基材暴露于一氮化等离子制程及/或热退火制程。于一实验例中，利用Tris-DMAS作为硅前驱物、TDEAH为铪前驱物而形成硅酸铪材料。

附图说明

本发明于上方所详述的特征可详细地被了解，而针对本发明更特定的描述则简短摘录于上，可参阅实施例所述，且部分的实施例是绘示于附图中。然而，值得注意的是，附图仅绘示本发明的一般实施例，而并非用以限制其范围，其他等效的实施例应同属本发明的范畴。