[发明专利]硅酸铪氮氧化合物制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半導體技術領域，特别是涉及一种以原子层沉积形成硅酸铪氮氧化合物的方法，其中所述硅酸铪氮氧化合物的Hf/(Hf+Si)含量比值介于0.4～0.6之间。

背景技术

在半导体工艺、平板显示器或其它电子元件工艺领域中，气相沉积工艺扮演重要角色。随着电子元件的几何尺寸持续缩减，而元件密度持续增加，特征的尺寸和深宽比变得越来越有挑战性。

其中，高介电常数(high-k)材料是未来电子装置生产中，用来作为电容介电层及用来作为栅极介电质的理想材料。目前，最常用来沉积高介电常数材料的方法包括物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)及原子层沉积(ALD)。

其中，原子层沉积法比起物理气相沉积法与化学气相沉积法的优点在于更进一步地增进的薄膜厚度控制、且提升晶圆整体均匀度及高宽长比构造之下的质量。一般而言，原子层沉积工艺步骤包括将反应蒸汽流的脉冲到放置有基板的处理室中，然后通常用惰性气体进行一清洗或是排空步骤。在每一次脉冲进程中，在晶圆表面上形成自化学吸附层，接着，此层与包含于下一个脉冲中的成分进行反应，介于每一脉冲之间的清洗或是排空，是用来减少或是消除反应蒸气流的气相混合。典型的ALD工艺可良好控制薄膜的生长，且可形成厚度极薄的膜层。藉由选择不同的反应前驱物及气体，可以使用ALD工艺来况积许多不同类型的膜。

其中，硅酸铪氮氧化合物(HfXSi_1-XON)是一常使用于电容结构绝缘层的高介电常数材料。其中铪(Hf)与硅(Si)在化合物中所占比例，对于其化合物的成分有很大的影响，所以调整各元素在整体化合物中所占比率，对于材料研究是一重大课题，特别是当其中铪(Hf)含量较高时，则整体高介电常数介电层也随之更厚，如此一来将会导致整体产能变低。然而若铪的含量过低，又可能导致介电常数不足的问题。

发明内容

本发明的主要目的在提供一种硅酸铪氮氧化合物(HfXSi_1-XON)制作方法，所制作的硅酸铪氮氧化合物Hf/(Hf+Si)含量比值大约为0.5，比起一般含铪量较高(Hf/(Hf+Si)＞0.8)的硅酸铪氮氧化合物，可以制作得更薄，也拥有足够的介电常数，可以增进整体产能。

根据本发明优选实施例，本发明提供一种硅酸铪氮氧化合物(HfXSi_1-XON)制作方法，包含以下步骤：(a)以原子层沉积法，形成一氮化铪(HfN)层；(b)以原子层沉积法，沉积一氧化硅(SiOx)层于所述氮化铪层上；(c)重复以上(a)～(b)步骤，以交互沉积的方式，形成所述氮化铪层与所述氧化硅层，以完成所述硅酸铪氮氧化合物，其中所述硅酸铪氮氧化合物的Hf/(Hf+Si)含量比值介于0.4～0.6之间。

为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举优选实施方式，并配合附图，作详细说明如下。然而如下的优选实施方式与附图仅供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为依据本发明优选实施例所绘示的硅酸铪氮氧化合物結構剖面示意图。

图2为依据本发明优选实施例所绘示制作硅酸铪氮氧化合物的步骤流程图。

其中，附图标记说明如下：

10    基板            20    氮化铪层

30    氧化硅层        40    硅酸铪氮氧化合物

S01    步骤流程        S03    步骤流程

S05    步骤流程        S07    步骤流程

具体实施方式

请参阅图1，其为依据本发明优选实施例所绘示的硅酸铪氮氧化合物(HfXSi_1-XON)的剖面示意图，首先，提供一基板10，基板10可以为任意材质，而若要将本发明的硅酸铪氮氧化合物(HfXSi_1-XON)应用于电容结构上，则基板可选用导电性良好的金属，作为电容电极的一部份，例如铝(aluminum，Al)、钨(tungsten，W)、铜(copper，Cu)、铝化钛(titanium aluminide，TiAl)、钛(titanium，Ti)、氮化钛(titanium nitride，TiN)、钽(tantalum，Ta)或氮化钽(Tantalum nitride，TaN)等，但不限于此。