[发明专利]催化剂辅助的高K材料的硅酸盐的沉积方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种通过原子层沉积(ALD)在衬底上沉积硅酸铪层的方法。

背景技术

在半导体处理领域、平板显示器处理或其它电子器件处理中，气相沉积工艺在将材料沉积到衬底上起重要作用。随着电子器件的几何尺寸持续缩减而器件密度持续增加，部件的尺寸和深宽比变得越来越有挑战性。因此，材料共形沉积以形成这些器件变得越来越重要。

虽然已经证明传统的化学气相沉积(CVD)可成功用于下降到约0.15μm的器件几何尺寸和深宽比，但是更有挑战性的器件几何尺寸需要可选的沉积技术。引起相当大关注的一种技术是ALD。在ALD工艺期间，反应气体顺序引入到包含衬底的工艺腔室中。一般地，第一反应物脉冲到工艺腔室中且被吸附在衬底表面上。然后，第二反应物被脉冲到工艺腔室中并与第一反应物反应以形成沉积材料。抽吸和/或净化步骤可在每种反应物气体的输送期间实施。净化步骤可由载气连续净化或在反应物气体的输送之间脉冲净化。

通过ALD形成硅酸铪是本领域中公知的工艺。在通过ALD形成硅酸铪中，铪前驱物可脉冲到伴有氧化源的腔室中。之后，硅前驱物脉冲到伴有氧气源的腔室中。当沉积高-k硅酸盐时，氧化源存在许多挑战，原因在于氧化源与催化剂的反应。

因此，在该领域中需要一种在ALD中沉积催化剂辅助的高-k材料的硅酸盐的方法。

发明内容

本发明公开一种硅酸铪ALD方法以作为高-k硅方法的示例。为了产生硅酸铪层，衬底可暴露于铪前驱物脉冲、氧化剂脉冲、硅前驱物脉冲和其它氧化剂脉冲。催化剂可额外地与一种或多种反应物穿过分离的入口同向流入腔室中。选择性地，催化剂可在反应物引入到浸泡程序之前流入到腔室。通过穿过分离的入口协流催化剂或者通过执行催化剂浸泡，硅酸铪形成可在快速和/或在低温下执行。

在一个实施方式中，公开一种硅酸铪沉积方法。该方法包含顺序地将衬底放置在腔室中，将该衬底暴露于铪前驱物，将该衬底暴露于第一催化剂浸泡，将该衬底暴露于第一氧化源，将该衬底暴露于硅前驱物，将该衬底暴露于第二催化剂浸泡，以及然后将该衬底暴露于第二氧化源。

在其它实施方式中，公开一种硅酸铪沉积方法。该方法包含顺序地将衬底放置在腔室中；将该衬底暴露于铪前驱物；将该衬底暴露于第一氧化源以及第一硅化剂，其中该第一催化剂和第一氧化源穿过分离的入口流入腔室中；将该衬底暴露于硅前驱物；以及然后将该衬底暴露于第二氧化源和第二催化剂，其中该第二催化剂和第二氧化源穿过分离的入口流入腔室中。

在又一实施方式中，公开一种硅酸铪沉积方法。该方法包含顺序地将衬底放置在腔室中；将该衬底暴露于铪前驱物；将该衬底暴露于水和吡啶，其中所述水和吡啶穿过分离的入口流入腔室中；将该衬底暴露于六氯乙硅烷，以及然后将该衬底暴露于水和吡啶，其中该水和吡啶穿过分离的入口流入腔室中。

附图简要说明

为了能详细理解本发明的以上所述特征，将参照实施方式对以上的概述进行更加详细的描述，其中部分实施方式在附图中示出。然而，应该理解，附图仅示出了本发明的典型实施方式，因此不应理解为本发明范围的限定，因为本发明还承认其它等效实施方式。

图1A是根据本发明的一个实施方式的装置100的示意性视图；

图1B是根据本发明的一个实施方式的注射器的示意性视图；

图2是根据本发明的一个实施方式的沉积方法的流程图200；

图3是根据本发明的另一实施方式的沉积方法的流程图300；

图4是根据本发明又一实施方式的沉积方法的流程图400；

图5是根据本发明的再一实施方式的沉积方法的流程图500；

为了便于理解，尽可能使用相同的附图标记表示图中共有的相同元件。预期在一个实施方式中公开的元件可以有利地用于其它实施方式而不用特殊叙述。

具体实施方式

描述硅酸铪ALD方法为高-k硅方法的示例。为了产生硅酸铪层，衬底可暴露于铪前驱物的脉冲、氧化剂的脉冲、硅前驱物的脉冲和其它氧化剂的脉冲。硅化剂可额外地穿过分离的入口与一种或多种反应物协流到腔室中。可选地，硅化剂可在反应物引入到浸泡工序之前流入到腔室。通过穿过分离的入口与催化剂协流或者通过执行催化剂浸泡，硅酸铪形成工艺可以快速和/或在低温下执行。