[发明专利]氧化铟镓锌的原子层沉积

说明书

本发明的题目是氧化铟镓锌的原子层沉积。提供了通过气相沉积形成氧化铟镓锌(IGZO)膜的方法。IGZO膜可例如用作晶体管器件中的沟道层。在一些实施方案中，用于沉积IGZO膜的原子层沉积工艺包括IGZO沉积循环，所述IGZO沉积循环包括使衬底在反应空间中与气相铟前体、气相镓前体、气相锌前体和氧反应物交替且依次接触。可重复沉积循环直至已形成具有期望厚度的IGZO膜。在一些实施方案中，沉积循环在250℃或更低的沉积温度下进行。在一些实施方案中，ALD沉积循环还包括使衬底与包含NH₃、N₂O、NO₂和H₂O₂中的一种或多种的额外的反应物接触。

相关申请的引用

本申请要求2019年10月17日提交的美国临时申请号62/916,476的优先权，该临时申请通过引用并入本文。

技术领域

本申请涉及用于形成氧化铟镓锌(IGZO)膜的气相沉积工艺。在一些方面，IGZO膜被用在存储器应用中。

背景技术

目前，最广泛地使用的用于IGZO沉积的技术是溅射和PE(CVD)工艺。需要能够沉积具有高迁移率的IGZO膜的工艺。另外需要具有陡峭亚阈值斜率和低渗漏的含IGZO晶体管。另外需要相对于沉积后热处理如氮氢混合气氛退火而言稳定的IGZO膜。

附图说明

图1为流程图，示意了根据一些实施方案的氧化铟镓锌(IGZO)沉积循环。

发明内容

在一些方面，提供了通过气相沉积形成氧化铟镓锌(IGZO)膜的方法。IGZO可例如用作晶体管器件中的沟道层。在一些实施方案中，用于沉积IGZO膜的原子层沉积工艺包括IGZO沉积循环，所述IGZO沉积循环包括使衬底在反应空间中与气相铟前体、气相镓前体、气相锌前体和氧反应物交替且依次接触。可重复沉积循环直至已形成具有期望厚度的IGZO膜。在一些实施方案中，IGZO膜充当晶体管器件中的沟道层。在一些实施方案中，沉积循环在250℃或更低的沉积温度下进行。

在一些实施方案中，ALD沉积循环还包括使衬底与包含NH₃、N₂O、NO₂和H₂O₂中的一种或多种的额外的反应物接触。在一些实施方案中，使衬底与氧反应物和额外的反应物同时接触。

在一些实施方案中，氧反应物包含水、臭氧和H₂O₂中的一种或多种。在一些实施方案中，镓前体包含至少一种胺或烷基胺配体。在一些实施方案中，锌前体包含元素锌、卤化锌和烷基锌化合物中的一种或多种。在一些实施方案中，铟前体包含烷基铟化合物、β二酮酸铟、环戊二烯基铟和卤化铟中的一种或多种。

在一些实施方案中，铟前体为三甲基铟，锌前体为二乙基锌，镓前体为Ga(NMe₂)₃)。

在一些实施方案中，在沉积循环中使衬底在与铟、锌和镓前体接触之后与氧反应物接触。

在一些实施方案中，IGZO沉积循环包括氧化铟锌(IZO)子循环和氧化镓锌(GZO)子循环，并且其中IGZO膜包含氧化铟锌和氧化镓锌的混合物。沉积循环可重复N1次，IZO子循环在沉积循环内重复N2次，而GZO子循环在沉积循环内重复N3次，其中N为整数。

在一些实施方案中，IGZO沉积循环包括氧化铟锌(IZO)子循环和氧化铟镓锌(IGZO)子循环。在一些实施方案中，沉积循环重复N1次，氧化铟锌(IZO)子循环在沉积循环内重复N2次，而氧化铟镓锌(IGZO)子循环在沉积循环内重复N3次，其中N为整数。