[发明专利]含碱土金属的膜的沉积法

说明书

技术领域

本发明实施例大体上有关于金属膜沉积法，且特别是关于含有第二族金属的膜的沉积法。

背景技术

在包括半导体处理、扩散阻障涂层、用于磁性读/写头的介电材料及随机存取存储器在内的各种不同工业中，于基板表面上沉积薄膜都是一项重要工艺。含有过渡金属的金属氧化物膜用于半导体应用中，可用于包括高介电常数(高K)闸极介电膜、铁电式存储器的活性材料、薄膜式电池阴极(cathode)、硅基发光装置和存储器单元中的材料。许多金氧凝相系统(metal-oxygen condensed phase system)采用已知在不同氧化电位下呈稳定状态且具有明确定义的化学计量态的金属氧化物。就这些材料而言，当一旦超过氧化电位临界值时通常能够恒定地获得期望的金属氧化物，且达成平衡。

沉积薄膜的方法包括化学气相沉积法(CVD)及原子层沉积法(ALD)。CVD工艺涉及使基板暴露于一或更多种挥发性前体中，使前体在基板上反应及/或分解而产生薄膜。大多数的ALD工艺是基于二元反应顺序，两种表面反应各自依序发生。由于这些表面反应是先后顺序进行，因此该两种气相反应物不会接触，且可能形成和沉积粒子的可能的气相反应受到限制。目前用于沉积金属氧化物膜(特别是氧化锶膜)的方法涉及使用臭氧，但臭氧会导致形成不期望的产物SrCO₃。因此，需要发展出可沉积SrO薄膜又不会形成SrCO₃的方法。

发明内容

本发明的一方面是关于一种在基板上沉积金属氧化物膜的方法。该方法包括(a)使基板表面暴露于金属前体流体及卤化物前体流体，藉以在该基板表面上提供金属卤化物膜，其中该金属包括第二族金属；接着(b)使含有该金属卤化物膜的基板表面暴露于氧化剂；及(c)随后使该基板表面受热或暴露于等离子体下，以在该基板上提供金属氧化物膜。在一或更多个实施例中，该方法进一步包括在每个暴露步骤之后流入净化气体。在一或更多个实施例中，步骤(a)、步骤(b)或步骤(c)重复一次或多次。

在一或更多个实施例中，该金属前体是选自于锶前体、钙前体及镁前体之中。在进一步的实施例中，该金属前体包括Sr(thd)₂(双(四甲基庚二酮酸)锶，bis(tetramethylheptanedionate)strontium)、Sr(methd)₂(双(甲氧基乙氧基四甲基庚二酮酸)锶，bis(methoxyethoxytetramethylheptanedionate)strontium)及Sr(dpm)₂(双(二新戊酰基甲烷)锶，bis(dipivaloylmethanate)strontium)、Ca(C₁₁H₁₉O₂)₂(双(四甲基庚二酮酸)钙，bis(tetramethylheptanedionate)Calcium)、C₁₀H₂F₁₂O₄Ca(六氟戊二酮酸钙，calciumhexafluoropentane-dionate)、C₆H₁₄O₄Ca(甲氧基乙醇钙，calcium methoxyethoxide)、Mg(C₅H₅)₂(双(环戊二烯基)镁(II)，Bis(cyclopentadienyl)magnesium(II))、C₂₀H₃₀Mg(双(五甲基环戊二烯)镁，bis(pentamethyl cyclopentadienyl)magnesium)或上述化合物的组合物。

在某些实施例中，该卤化物前体包括F₂、Cl₂、Br₂及I₂。在一或更多个实施例中，该氧化剂包括以下物质的其中一者或更多者：H₂O、H₂O₂、O₂、O₃、N₂O、NO、NOx、硝酸盐类化合物(nitrates)、醇类化合物(alcohols)、羧酸类化合物(carboxylicacids)、CO、CO₂及HCOH。在一或更多个实施例中，该基板受热或暴露于等离子体。