[发明专利]介电物质的沉积方法及其所应用的前驱体

说明书

技术领域

本发明是与介电物质有关，尤指应用于半导体的介电物质的制造技术之沉积方法。

背景技术

在半导体技术中的介电物质多以沉积的方法制造，若是将高介电材料应用于半导体上则是应用原子层沉积法(atomic layer depositio，ALD)，并配合脉冲-清洗(pulse-purge)的方式沉积介电材料，首先将材料脉冲到所欲沉积于其上的母材，之后再进行清洗，意即将多余的材料自母材上移除。

通常介电材料并不是直接的应用在母材上，而是先以一种化合物的型态作为前驱体，之后还要再经过氧化或还原(通常是氧化)的加工，才会得到最后的介电材料成品。

请参阅图1，为脉冲-清洗沉积方式的示意图。首先进行的是脉冲的程序，即步骤(a)：于反应室中脉冲化合物M，使之发生化学吸附，直到基材1表面达到饱和，其中化合物M是由元素m1与元素m2所组成，之后，再进行步骤(b)：清洗程序，将多余且不附着在基材1上的化合物M予以清洗。又，为了进行氧化程序，进行步骤(c)：再于反应室中脉冲一氧化剂O，使之和基材1吸附的化合物M产生反应，氧化剂O其是由元素o1与元素o2所组成。当脉冲氧化剂O的程序完成后，即会进行氧化反应，当然依需要有时会对基材1予以加热来帮助进行氧化。在氧化的过程中，化合物M与氧化剂O结合形成一个新的化合物MO，而元素m1、m2则与元素o1、o2结合形成一个新的化合物O’(副产品)，最后，再进行步骤(d)：清洗的程序，将多余的氧化剂O与化合物O’排出，其中，新化合物MO即为所需的介电物质。如此即完成了一次的沉积作业。此种脉冲-清洗的作业方式亦适用于金属有机物化学气相沉积(MOCVD)。此外，以此脉冲-清洗的沉积方式得到的是原子厚度的沉积层，故亦称原子层沉积法。由上述的文字与图1可知，仅仅要将一个介电物质的沉积与制造加以完成，即需要至少两次的脉冲-清洗的动作，简而言之，先脉冲前驱体，之后清洗多余的前驱体，再脉冲氧化物，之后清洗多余的氧化物与其它副产品。

请参阅图2，为脉冲-清洗沉积法的时序图。其中纵轴表示动作及其所作用的物质，而横轴的部分则表示时间。因此，若配合图1所示，可知图2的纵轴由上而下分别是步骤(a)：脉冲化合物M、步骤(b)：清洗化合物M、步骤(c)：脉冲氧化剂O、以及步骤(d)：清洗氧化剂O与副产品。而由横轴的时间来看，则就步骤(a)的脉冲化合物M的部分而言，与时段(a)对应；步骤(b)的清洗化合物M的部分而言，与时段(b)对应；步骤(c)的脉冲氧化剂O的部分而言，与时段(c)对应；步骤(d)的清洗氧化剂O(及副产品)的部分而言，与时段(d)对应。而且，直到步骤(d)结束之后才是一次完整的沉积作业，故而将时段(a)、时段(b)、时段(c)与时段(d)相加后，才是完整的一个循环(cycle)。由此可见，进行一个完整的沉积作业的循环是需要相当的时间。

请参阅图3，为现有技术的介电物质之脉冲-清洗沉积法的时序图。其中纵轴表示动作之内容，而横轴的部分则表示时序。其中纵轴由上而下分别是动作(1)：脉冲第一前驱体；动作(2)：清洗；动作(3)：脉冲氧化剂；动作(4)脉冲第二前驱体。至于横轴的时序部分则是时序(T1)：执行动作(1)；时序(T2)：执行动作(2)；时序(T3)：执行动作(3)；时序(T4)：执行动作(2)；时序(T5)：执行动作(4)；时序(T6)：执行动作(2)；时序(T7)：执行动作(3)；时序(T8)：执行动作(2)。依厚度及比例需求，T1至T4可重复m次且T5至T8亦可重复n次，故可达成比例为m∶n之成份比例。而由时序(T1)至时序(T8)则是一整个现有技术的循环CL1。以下将逐步解释。