[发明专利]使用臭氧反应气体形成贵金属层的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求分别于2008年4月21日和2008年10月2日提交的韩国专利申请10-2008-0036612和10-2008-0097350的优先权，通过引用将其全部内容并入本文。

技术领域

本公开涉及一种制造半导体器件的方法，更具体涉及形成贵金属层的方法。

背景技术

近来，已经引入使用贵金属层包括钌(Ru)或铱(Ir)层作为动态随机存取存储器(DRAM)或铁电随机存取存储器(FeRAM)中的电极材料的技术。

使用化学气相沉积(CVD)方法或原子层沉积(ALD)方法形成包括钌和铱层的贵金属层。而且，需要包括有机金属化合物的沉积源。所述有机金属化合物通常称为前体。

当使用CVD方法或ALD方法来形成贵金属层时，使用反应气体来分解有机金属化合物。反应气体经常包括氧(O₂)、氢(H₂)和氨(NH₃)。

当使用氨或氢作为反应气体时，反应性相当低，因此，为获得适当的沉积结果，沉积温度经常提高至约500℃或更高。即使使用等离子体，沉积速率仍然相当低。尤其是，当在包括二氧化锆(ZrO₂)层的介电层上形成贵金属层时，在贵金属层下形成的介电层的特性由于高沉积温度而劣化。

为了改进该限制，可使用氧作为反应气体，这是因为使用氧允许待实施的沉积工艺作为低温工艺。

然而，由于衬底依赖性高，所以使用氧作为反应气体会需要非常长的孕育时间(incubation time)。当孕育时间长时，形成的贵金属层的表面经常变得非常粗糙，并且生长速率相当慢。

此外，在低温下实施沉积工艺时使用氧作为反应气体可导致沉积速率快速降低，这进而会劣化产率。

因此，使用氧、氢或氨来形成贵金属层可使得难以获得具有足够粘附性和产率的贵金属层。

发明内容

根据一个实施方案，贵金属层的形成方法包括：使用浓度水平为约100g/m³或更低的臭氧(O₃)作为反应气体。

根据另一个实施方案，形成贵金属层的方法包括：在约150℃～约275℃的衬底温度下以及使用浓度水平为约50g/m³～约300g/m³的臭氧(O₃)作为反应气体。

根据另一个实施方案，形成贵金属层的方法包括：使用第一浓度水平的臭氧(O₃)作为反应气体实施沉积工艺；使用第二浓度水平的臭氧实施蚀刻工艺，其中臭氧的第一浓度水平低于臭氧的第二浓度水平。

附图说明

图1包括显示使用不同反应气体来分解钌源的示意图。

图2是显示根据第一实施方案形成钌层的原子层沉积(ALD)方法的时序图。

图3是显示根据第二实施方案形成钌层的ALD方法的时序图。

图4是显示根据第三实施方案形成钌层的化学气相沉积(CVD)方法的示意图。

图5是显示阿累尼乌斯(Arrhenius)曲线示意图，其显示在衬底上形成钌层期间沉积温度对沉积速率的影响。

图6是比较分别在使用氧形成钌层和使用臭氧形成另一个钌层期间沉积温度和沉积速率的图。

图7A和7B是分别显示当使用氧沉积钌层和当使用臭氧沉积另一个钌层时的不同状态的显微图。

图8A～8C是显示根据第四实施方案形成钌层的方法的横截面图。

图9是显示根据第五实施方案形成铱层的ALD方法的时序图。

图10是显示根据第六实施方案形成铱层的ALD方法的时序图。

图11是显示根据第七实施方案形成铱层的CVD方法的图。

图12A～12C是显示根据第八实施方案形成铱层的方法的横截面图。

具体实施方式

在附图中，将层和区域的尺度进行放大以清楚地说明。也应该理解，当层(或膜)被称为在另一层或衬底“上”时，其可以直接在其它层或衬底上，或也可存在中间层。此外，应理解当层被称为在另一个层“下”时，其可以直接在另一层下，也可存在一个或多个中间层。另外，也应理解，当层被称为在两层“之间”时，其可以是在所述两层之间的仅有的层，或也可存在一个或更多个中间层。在整个附图中，相同附图标记表示相同元件。

根据不同的实施方案，使用具有高反应性的臭氧作为反应气体，获得在低温工艺期间具有大沉积速率的贵金属层和共形特性(conformalcharacteristics)。