(57)【要約】  酸化物またはアルミン酸塩の形態の、少なくとも2つの希土類金属元素を含むゲート誘電体を設置する方法が提供される。当該方法は、処理チャンバ（10）内に基板（25、92）を設置するステップと、第1の希土類前駆体を含むガスパルス、および第2の希土類前駆体を含むガスパルスに、前記基板を暴露するステップと、を有する。また、基板（25、92）は、必要な場合、アルミニウム前駆体を含むガスパルスに暴露されても良い。各前駆体ガスパルスの後、引き続き、基板（25、92）は、酸素含有ガスのガスパルスに暴露される。別の実施例では、第1および第2の希土類前駆体は、一緒にパルス化され、さらにこの一方または両方は、アルミニウム前駆体と同時にパルス化される。第1および第2の希土類前駆体は、異なる希土類金属元素を有する。一連の暴露ステップは、繰り返されても良く、これにより、所望の厚さの混合希土類酸化物またはアルミン酸塩の層（96）が成膜される。また、各ガスパルスの後に、パージ処理または排気処理が実施されても良い。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合希土類酸化物膜、またはアルミン酸膜を形成する方法であって、
処理チャンバ内に基板を設置するステップと、
前記基板をガスパルスシーケンスに暴露して、所望の厚さの混合希土類酸化物膜または混合希土類アルミン酸膜を成膜するステップであって、前記ガスパルスシーケンスは、いずれかの順番で、
a）最初に、前記基板を第1の希土類前駆体を含むガスパルスに暴露し、次に、前記基板を酸素含有ガスを含むガスパルスに暴露する一連のステップ、
b）最初に、前記基板を第2の希土類前駆体を含むガスパルスに暴露し、次に、前記基板を前記酸素含有ガスを含むガスパルスに暴露する一連のステップであって、前記第1および第2の希土類前駆体は、異なる希土類金属元素を含むステップ、および
c）必要な場合に実施される、最初に、前記基板をアルミニウム前駆体を含むガスパルスに暴露し、次に、前記基板を前記酸素含有ガスを含むガスパルスに暴露する一連のステップ
を有するステップと、
を有し、
ステップa）、b）、および任意のステップc）の各々は、必要な場合、所望の回数だけ繰り返され、
ステップa）、b）、および任意のステップc）を含む前記ガスパルスシーケンスは、必要な場合、いずれかの順番で、所望の回数だけ繰り返され、これにより、前記所望の厚さが得られる、方法。
【請求項２】
前記第1および第2の希土類前駆体内の前記希土類金属元素は、Y、Lu、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Th、Dy、Ho、Er、Tm、およびYbから選定されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記酸素含有ガスは、O2、H2O、H2O2、オゾン、プラズマ励起酸素、またはこれらの2もしくは3以上の組み合わせを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項４】
ステップa）は、
前記第1および第2の暴露ステップを、複数回交互に行うステップを有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項５】
ステップb）は、
前記第1および第2の暴露ステップを、複数回交互に行うステップを有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項６】
ステップc）は、
前記第1および第2の暴露ステップを、複数回交互に行うステップを有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項７】
さらに、少なくともステップa）、b）、またはc）の後に、前記処理チャンバをパージ処理または排気処理するステップを有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項８】
さらに、少なくともステップa）、b）、またはc）における前記第1および第2の暴露ステップの間に、前記処理チャンバをパージ処理または排気処理するステップを有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項９】
さらに、1または2以上の追加の暴露ステップを実行するステップを有し、
各追加の暴露ステップは、最初に、前記基板を追加希土類前駆体を含むガスパルスに暴露する工程、および次に、前記基板を前記酸素含有ガスを含むガスパルスに暴露する一連の工程を有し、
各追加希土類前駆体は、前記第1および第2の希土類前駆体内の前記希土類金属元素とは異なる希土類金属元素を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項１０】
前記混合希土類酸化物またはアルミン酸膜は、厚さが約5Åから200Åの間にあることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項１１】
ステップa）およびb）における前記第1の暴露ステップは、同時に実施され、
ステップa）およびb）における前記第2の暴露ステップは、同時に実施され、
これにより、最初に、前記基板は、前記第1および第2の希土類前駆体の両方を有するガスパルスに暴露され、次に連続して、前記基板は、前記酸素含有ガスを含むガスパルスに暴露されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項１２】
混合希土類酸化物膜を形成する方法であって、
a）処理チャンバ内に基板を設置するステップと、
b）前記基板を、複数の希土類前駆体を含むガスパルスに暴露するステップであって、各希土類前駆体は、異なる希土類金属元素を有するステップと、
c）前記基板を、酸素含有ガスのガスパルスに暴露するステップと、
d）所望の回数だけ、ステップb）およびc）を繰り返すことにより、所望の厚さの混合希土類酸化物膜が成膜されるステップと、
を有する方法。
【請求項１３】
前記少なくとも2つの希土類金属元素は、Y、Lu、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Th、Dy、Ho、Er、Tm、およびYbから選定されることを特徴とする請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
前記酸素含有ガスは、O2、H2O、H2O2、オゾン、プラズマ励起酸素、またはこれらの2もしくは3以上の組み合わせを含むことを特徴とする請求項12に記載の方法。
【請求項１５】
さらに、少なくとも一つの前記暴露ステップの後に、前記処理チャンバをパージ処理または排気処理するステップを有することを特徴とする請求項12に記載の方法。
【請求項１６】
前記混合希土類酸化物膜は、厚さが約5Åから20Åの範囲にあることを特徴とする請求項12に記載の方法。
【請求項１７】
混合希土類アルミン酸膜を形成する方法であって、
a）処理チャンバ内に基板を設置するステップと、
b）最初に、前記基板を、複数の希土類前駆体を含むガスパルスに暴露し、次に、前記基板を酸素含有ガスのガスパルスに暴露する一連のステップであって、各希土類前駆体は、異なる希土類金属元素を有するステップと、
c）最初に、前記基板を、アルミニウム前駆体を含むガスパルスに暴露し、次に、前記基板を、酸素含有ガスを含むガスパルスに暴露する一連のステップと、
d）所望の回数だけ、ステップb）〜c）を繰り返すことにより、所望の厚さの混合希土類アルミン酸膜が成膜されるステップと、
を有する方法。
【請求項１８】
前記少なくとも2つの希土類金属元素は、Y、Lu、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Th、Dy、Ho、Er、Tm、およびYbから選定されることを特徴とする請求項17に記載の方法。
【請求項１９】
前記酸素含有ガスは、O2、H2O、H2O2、オゾン、プラズマ励起酸素、またはこれらの2もしくは3以上の組み合わせを含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
【請求項２０】
さらに、少なくともステップb）またはc）の後に、前記処理チャンバをパージ処理または排気処理するステップを有することを特徴とする請求項17に記載の方法。
【請求項２１】
さらに、少なくともステップb）またはc）における前記第1および第2の暴露ステップの間に、前記処理チャンバをパージ処理または排気処理するステップを有することを特徴とする請求項17に記載の方法。
【請求項２２】
混合希土類アルミン酸膜を形成する方法であって、
a）処理チャンバ内に基板を設置するステップと、
b）前記基板を、複数の希土類前駆体を含むガスパルスに暴露するステップであって、各希土類前駆体は、異なる希土類金属元素を有し、アルミニウム前駆体を有し、
c）前記基板を酸素含有ガスのガスパルスに暴露するステップと、
d）所望の回数だけ、ステップb）〜c）を繰り返すことにより、所望の厚さの混合希土類アルミン酸膜が成膜されるステップと、
を有する方法。
【請求項２３】
前記希土類金属元素は、Y、Lu、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Th、Dy、Ho、Er、Tm、およびYbから選定されることを特徴とする請求項22に記載の方法。
【請求項２４】
前記酸素含有ガスは、O2、H2O、H2O2、オゾン、プラズマ励起酸素、またはこれらの2もしくは3以上の組み合わせを含むことを特徴とする請求項22に記載の方法。
【請求項２５】
さらに、少なくとも一つの暴露ステップの後に、前記処理チャンバをパージ処理または排気処理するステップを有することを特徴とする請求項22に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、2006年3月31日に出願された「原子層成膜法により混合希土類窒化物と窒化アルミニウムの膜を形成する方法」という題目の同時係属中の米国特許出願第11／278,393号（代理人番号TTCA-127B）、2006年3月31日に出願された「原子層成膜法により混合希土類酸窒化物とアルミニウム酸窒化物の膜を形成する方法」という題目の同時係属中の米国特許出願第11／278,396号（代理人番号TTCA-127C）、2006年3月31日に出願された「混合希土類元素を含むゲート誘電体を有する半導体装置」という題目の同時係属中の米国特許出願第11／278278,397号（代理人番号TTCA-127D）、および2006年3月31日に出願された「混合希土類元素とアルミニウムを含むゲート誘電体を有する半導体装置」という題目の同時係属中の米国特許出願第11／278,399号（代理人番号TTCA-127E）に関連する。これらの出願の全内容は、本願の参照として取り入れられている。
【０００２】
本発明は、半導体製造用の誘電体材料を形成する方法に関し、特に、異なる複数の希土類金属元素を含む高誘電率の混合希土類酸化物とアルミン酸塩の膜を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
将来世代の電子装置においては、キャパシタ誘電体およびゲート誘電体としての使用には、高誘電率（高k）材料が望ましい。キャパシタ誘電体として使用されてきた最初の高k材料は、タンタル酸化物およびアルミニウム酸化物材料である。現在は、DRAM製品におけるキャパシタ誘電体として、ハフニウムアルミニウム混合酸化物材料が使用されている。同様に、ハフニウム系の誘電体がゲート誘電体として製品に含まれ、これが現在のシリコン酸化物およびシリコン酸窒化物材料と置換されることが期待されている。
【０００４】
高ｋ誘電体を成膜する最も一般的な方法には、物理気相成膜法（PVD）、化学気相成膜法（CVD）、および原子層成膜法（ALD）が含まれる。PVD法およびCVD法に比べて、ALD法を用いる利点は、薄膜の厚さ制御が改善され、ウェハ全体にわたる均一性が向上し、高アスペクト比の構造を覆う共形性が改善されることである。
【０００５】
原子層成膜処理法は、基板を収容する処理チャンバに、反応性蒸気流の個別のパルスを送るステップを有し、該パルスは、パージ処理または排気処理のいずれかにより、分離することができる。各パルスの間、ウェハ表面に自己限定的な化学吸着層が形成され、その後この層は、次のパルスに含まれる成分と反応する。各パルス間のパージ処理または排気処理の適用により、反応性蒸気流とガス相の混合が抑制され、あるいは排除される。通常のALD法により、十分に制御された状態で、単位サイクル当たり、サブモノレイヤまたはモノレイヤの成長が得られる。
【０００６】
ALD法のある代表例は、トリメチルアルミニウムと水からのアルミニウム（Al）酸化物の成膜である。このALD処理プロセスでは、トリメチルアルミニウムのパルスが、加熱基板の表面でヒドロキシル基と反応して、メチル−アルミニウム部分の化学吸着層が形成され、この層は、モノレイヤ未満に自己限定される。次に、反応チャンバがパージまたは排気され、未反応のトリメチルアルミニウムが、他の蒸気相の反応副生成物とともに除去される。次に、水蒸気のパルスが導入され、これが表面アルミニウム−メチル結合と反応し、ヒドロキシル基表面が再生される。前述の成膜サイクルを繰り返すことにより、単位サイクル当たり約1Å（10-10m）成長する層状化膜を得ることができる。異なる反応前駆体およびガスを選定することにより、ALD処理プロセスを用いて、多くの異なる種類の膜を成膜することができる。
【０００７】
現在評価段階にある高k誘電体材料は、各種問題を抱えている。いくつかの問題には、熱処理の際の膜の結晶化、成膜中および以降の処理の際の界面層の成長、界面トラップの高密度化、チャネル易動度の低下、ポリシリコンゲートとの反応、および金属ゲートによるフェルミ順位のピンニング効果の、各問題が含まれる。現在提案されているこれらの影響を軽減する一つの対策は、高k誘電体として、ジルコニウム（Zr）とハフニウム（Hf）の混合酸化物を使用することである。これらの誘電体のいくつかの利点には、純ジルコニウムまたは純ハフニウムに比べて、熱安定性が向上すること、および電気特性が改善されることが含まれる。これらの改良に寄与する全ての因子は、把握されていないが、ジルコニウムとハフニウムの化学的特性が類似していることにより、およびジルコニウム酸化物とハフニウム酸化物の大きな混和性により、ZrとHfの混合酸化物の使用は、容易である。現在の高k誘電体材料の他の問題は、改良型半導体装置向けの所望の値に比べて、誘電率が極めて低いことである。また、誘電率は、高k誘電体材料と下地の基板の間の界面層の存在により、さらに低下するおそれがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、キャパシタおよびトランジスタのような半導体装置において、ゲート誘電体として使用される高k誘電体材料の形成に向けて、さらなる開発に対する要望がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施例では、ALD法およびプラズマ加速ALD法（PELALD）により、混合希土類酸化物ならびにアルミン酸塩の膜を成膜する方法が提供される。混合希土類酸化物およびアルミン酸塩の膜は、複数の異なる希土類金属元素の混合物を有し、この希土類金属元素には、Y、Lu、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Th、Dy、Ho、Er、Tm、およびYbが含まれる。例えば、混合希土類酸化物およびアルミン酸塩の膜は、改良型の半導体向けに使用され、この半導体は、キャパシタおよび誘電体の両方として使用される、将来世代の高k誘電体材料を含む。
【００１０】
本発明のある実施例では、
処理チャンバ内に基板を設置するステップと、
前記基板をガスパルスシーケンスに暴露して、所望の厚さの混合希土類酸化物膜または混合希土類アルミン酸膜を成膜するステップと、
により、混合希土類酸化物膜、または混合希土類アルミン酸膜を形成する方法が提供される。前記ガスパルスシーケンスは、いずれかの順番で、
a）最初に、前記基板を第1の希土類前駆体を含むガスパルスに暴露し、次に、前記基板を酸素含有ガスを含むガスパルスに暴露する一連のステップ、
b）最初に、前記基板を第2の希土類前駆体を含むガスパルスに暴露し、次に、前記基板を前記酸素含有ガスを含むガスパルスに暴露する一連のステップであって、前記第1および第2の希土類前駆体は、異なる希土類金属元素を含むステップ、および
c）必要な場合に実施される、最初に、前記基板をアルミニウム前駆体を含むガスパルスに暴露し、次に、前記基板を前記酸素含有ガスを含むガスパルスに暴露する一連のステップ
を有する。当該方法は、さらに、
ステップa）、b）、および任意のステップc）の各々は、必要な場合、所望の回数だけ繰り返され、
ステップa）、b）、および任意のステップc）を含む前記ガスパルスシーケンスは、必要な場合、いずれかの順番で、所望の回数だけ繰り返され、これにより、前記所望の厚さが得られる。本発明のある実施例では、さらに、当該方法は、少なくとも一つの暴露ステップの後に、処理チャンバをパージ処理または排気処理するステップを有する。
【００１１】
本発明の別の実施例では、
a）処理チャンバ内に基板を設置するステップと、
b）前記基板を、複数の希土類前駆体を含むガスパルスに暴露するステップであって、各希土類前駆体は、異なる希土類金属元素を有するステップと、
c）前記基板を、酸素含有ガスを含むガスパルスに暴露するステップと、
d）所望の回数だけ、ステップb）およびc）を繰り返すことにより、所望の厚さの混合希土類酸化物膜が成膜されるステップと、
により、混合希土類酸化物膜を形成する方法が提供される。本発明のある実施例では、当該方法は、さらに、少なくとも一つの暴露ステップの後に、処理チャンバをパージ処理または排気処理するステップを有する。本発明の別の実施例では、ステップb）のガスパルスは、アルミニウム前駆体を含み、これにより、混合希土類アルミン酸膜が形成される。代替実施例では、ステップb）およびc）が実施された後に、基板は、アルミニウム前駆体に対する暴露を含む、別のパルスシーケンスに暴露され、その後、酸素含有ガスに対する暴露が行われ、混合希土類アルミン酸膜が形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
混合Zr／Hf酸化物系材料の場合、混合希土類系材料では、半導体において、将来の高ｋ向けの良好な熱的および電気的特性が提供される。ここで使用される混合希土類系材料とは、複数、すなわち少なくとも2種類の異なる希土類金属元素を含む材料を意味する。希土類元素は、化学的に同様の性質を有し、実際に、酸化物、窒化物、酸窒化物、アルミン酸塩、アルミニウム窒化物、およびアルミニウム酸窒化物として、広い混和性を有するため、これらは、他の希土類元素との間で、高い安定性を有する固溶体を形成することが期待される。複数の希土類金属元素が導入された混合希土類系材料を含む膜の期待される特徴には、シリコンまたは金属ゲート電極材料と接した状態での熱安定性の向上、結晶化温度の上昇、単一の希土類金属元素を含む希土類系材料に比べての誘電率の向上、界面トラップ密度の低減、閾値電圧シフトおよびフェルミ順位ピンニングの低下、ならびに処理特性の向上がある。例えば、混合希土類系膜は、キャパシタおよびトランジスタゲート誘電体の両方として使用される、将来世代の高ｋ誘電体材料を含む用途に使用することができる。
【００１３】
アルミン酸塩の構造を形成するため、混合希土類酸化物系材料にアルミニウムを導入することにより、シリコンと接した状態での熱安定性が向上し、バンドギャップが大きくなり、リークが抑制される。他の利点には、一つの希土類金属元素のみを含む希土類アルミン酸塩を超える、誘電率の向上が含まれる。混合希土類アルミン酸塩膜の組成範囲によっては、異なる原子寸法の希土類元素を使用することにより、2つの希土類金属イオン（例えば、ルテニウム（Lu）アルミネートと混合されたランタン（La））の間の寸法のミスマッチにより生じる分極性が増加し、これにより誘電率が有意に上昇することを考慮する必要がある。
【００１４】
ゲート誘電体材料への窒素導入により、いくつかの利点が提供される。ある場合には、電気特性が改良されることが報告されている。また、窒素ドープ誘電体は、純粋な酸化物材料に比べて、より高温までアモルファスとして残りやすい。窒素導入により、材料の誘電率が幾分上昇し、その材料を通るドーパントの拡散が抑制されるという、追加の利点が得られる。また、窒素導入により、成膜の間、およびその後の処理ステップにおける界面層の成長が抑制される。
【００１５】
本発明の実施例では、混合希土類系膜を形成する方法が提供され、この膜は、将来のDRAMおよびロジック世代において想定される高アスペクト比においても、優れた膜厚制御により、均一に成膜される。高k膜の成膜用のCVD法およびPVD法では、必要な共形性、および成膜速度を超える原子層制御が提供されることは期待できないため、将来世代の集積回路に使用される高k材料の成膜には、ALD法およびPEALD法が必要となる。
【００１６】
以下の記載では、本発明の理解を容易にするため、および限定的ではない説明用のため、成膜システムの特定の形状および各種部材等の特定の詳細について説明する。しかしながら、本発明は、これらの特定の詳細とは異なる、他の実施例においても実施し得ることに留意する必要がある。
【００１７】
図面を参照すると、図1Aには、本発明のある実施例による基板上に混合希土類系膜を成膜するALDシステム1が示されている。ALDシステム1は、基板25を支持するように構成された基板ホルダ20を有する処理チャンバ10を有し、この基板上には、混合希土類系膜が形成される。処理チャンバ10は、さらに、上部組立体30（例えば、シャワーヘッド）を有し、これは、第1の処理材料供給システム40、第2の処理材料供給システム42、パージガス供給システム44、酸素含有ガス供給システム46、窒素含有ガス供給システム48、およびアルミニウム含有ガス供給システム50に結合されている。また、ALDシステム1は、基板温度制御システム60を有し、このシステム60は、基板ホルダ20に結合され、基板25の温度を昇温し制御するように構成される。また、ALDシステム1は、制御器70を有し、この制御器は、処理チャンバ10、基板ホルダ20、処理チャンバ10に処理ガスを挿入するように構成された組立体30、第1の処理材料供給システム40、第2の処理材料供給システム42、パージガス供給システム44、酸素含有ガス供給システム46、窒素含有ガス供給システム48、アルミニウム含有ガス供給システム50、および基板温度制御システム60に結合される。
【００１８】
これとは別に、またはこれに加えて、制御器70は、1または2以上の追加制御器／コンピュータ（図示されていない）に結合され、制御器70は、追加の制御器／コンピュータから構成および／または配置の情報を取得しても良い。
【００１９】
図1Aには、単一の処理素子（10、20、30、40、42、44、44、46、48、50および60）が示されているが、これは、本発明にとって必須ではない。ALDシステム1は、いかなる数の処理素子を有しても良く、これらの処理素子は、独立の処理素子に加えて、対応するいかなる数の制御器を有しても良い。
【００２０】
制御器70を用いて、いかなる数の処理素子（10、20、30、40、42、44、44、46、48、50および60）が構成されても良く、制御器70は、処理素子からのデータの収集、提供、処理、保管、および表示を行う。制御器70は、1または2以上の処理素子を制御するための多数のアプリケーションを有する。例えば、制御器70は、グラフィックユーザインターフェース（GUI）部材（図示されていない）を有し、この部材により、インターフェースの使用が容易となり、ユーザは、1または2以上の処理素子の監視および／または制御を容易に行うことができる。
【００２１】
再度図1Aを参照すると、ALDシステム1は、200mm基板、300mm基板、またはより大きな寸法の基板を処理するように構成されても良い。実際、成膜システムは、基板、ウェハ、またはLCDを、寸法に関わらず処理するように構成され得ることは、当業者には明らかである。従って、本発明の態様が半導体基板の処理に関連して示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。あるいは、複数の基板を同時に処理することができるバッチALDシステムを用いて、本発明の実施例に記載された混合希土類系膜を成膜しても良い。
【００２２】
第1の処理材料供給システム40および第2の処理材料供給システム42は、第1および第2の希土類前駆体を、交互にまたは同時に、処理チャンバ10に導入するように構成され、第1および第2の希土類前駆体は、異なる希土類金属元素を含む。第1および第2の希土類前駆体の交互の導入は、周期的であっても良く、あるいは、第1と第2の材料の導入の間の時間は、非周期的に変化しても良い。また、第1の処理材料供給システム40と第2の処理材料供給システム42の各々は、複数の希土類前駆体を、交互にまたは同時に、処理チャンバ10に導入するように構成されても良く、ここで複数の希土類前駆体は、異なる希土類金属元素を有する。
【００２３】
本発明の実施例では、いくつかの方法を用いて、処理チャンバ10に希土類前駆体が導入される。一つの方法は、別個のバブラーを用いて、または液体注入システムを用いて直接、またはその両方を用いて、希土類前駆体を気化させてから、処理チャンバ10内で、あるいは処理チャンバ10に導入される前に、ガス相を混合するステップを有する。各前駆体の揮発速度を独立に制御することにより、成膜された膜中に、化学量論的に所望の希土類金属元素を得ることができる。各希土類前駆体を供給する別の方法は、2または3以上の異なる液体源を別個に制御するステップを含み、その後、共通の蒸発器に入る前に、これらの液体が混合される。この方法は、前駆体が溶液中または液体形態で共存でき、これらが同様の蒸発特性を有する際に利用される。他の方法は、バブラー内で、共存できる混合固体または液体前駆体を使用するステップを有する。液体源前駆体は、そのままの状態の液体希土類前駆体、あるいは共通の溶媒に溶解する固体または液体の希土類前駆体を有しても良い。想定される共通の溶媒は、これに限られるものではないが、イオン性液体、炭化水素（脂肪族、オレフィン、芳香族）、アミン、エステル、グライム（glymes）、クラウンエーテル、エーテル、およびポリエーテルが含まれる。ある場合には、1または2以上の共存液体前駆体中に、1または2以上の共存固体前駆体を溶解させても良い。この方法において、成膜された膜中に、複数の希土類前駆体を含有させることにより、複数の異なる希土類元素が含まれても良いことは、明らかであろう。また、ガスパルス中の各種前駆体の相対濃度レベルを制御することにより、所望の化学量論比で混合希土類系膜を設置することができることは、当業者には明らかである。
【００２４】
本発明の実施例では、様々な異なる希土類前駆体を広く利用することができる。例えば、多くの希土類前駆体は、一般式
【００２５】
【数１】
2009532881.tif 000003
を有する。ここで、Mは、イットリウム（Y）、ルテニウム（Lu）、ランタン（La）、セリウム（Ce）、プラセオジミウム（Pr）、ネオジウム（Nd）、サマリウム（Sm）、ユーロピウム（Eu）、ガドリニウム（Gd）、テルビウム（Tb）、ジスプロシウム（Dy）、ホルミウム（Ho）、エルビウム（Er）、ツリウム（Tm）、およびイッテリビウム（Yb）の群から選定された希土類元素である。L1、L2、L3は、個々のアニオン配位子であり、Dは、中性ドナー配位子であり、xは、0、1、2、または3である。各L1、L2、L3配位子は、アルコキシド、ハロゲン化物、アリール酸化物、アミド、シクロペンタジエニル、アルキル、シリル、アミジネート（amidinate）、β−ジケトナート、ケトイミネート（ketoiminate）、シラノエート、およびカルボキシレートの群から個々に選定されても良い。D配位子は、エーテル、フラン、ピリジン、ピロール（pyroles）、ピロリジン、アミン、クラウンエーテル、グライム、およびニトリルの群から選定されても良い。
【００２６】
L基アルコキシドの例には、tert−ブトキシド、iso−プロポキシド、エトキシド、1−メトキシ−2，2−ジメチル−2−プロピオネート（mmp）、1−ジメチルアミノ−2，2’−ジメチル−プロピネート、アミルオキシド、およびネオ−ペントキシドが含まれる。ハロゲン化物の一例には、フッ化物、塩化物、ヨウ化物、および臭化物が含まれる。アリールオキシドの例には、フェノキシド、および2，4，6−トリメチルフェノキシドが含まれる。アミドの例には、ビス（トリメチルシリル）アミドジ−tert−ブチルアミド、および2，2，6，6−テトラメチルピペリジン（TMPD）が含まれる。シクロペンタジエニルの例には、シクロペンタジエニル、1−1メチルシクロペンタジエニル、1，2，3，4−テトラメチルシクロペンタジエニル、1−エチルシクロペンタジエニル、ペンタメチルシクロペンタジエニル、1−iso−プロピルシクロペンタジエニル、1−n−プロピルシクロペンタジエニル、および1−n−ブチルシクロペンタジエニルが含まれる。アルキルの一例には、bis（トリメチルシリル）メチル、tris（トリメチルシリル）メチル、およびトリメチルシリルメチルが含まれる。シリルの一例には、トリメチルシリルが含まれる。アミジネートの一例には、N，N’−ジ−tert−ブチルアセトアミジネート、N，N’−ジ−iso−プロピルアセトアミジネート、N，N’−ジ−イソプロピル−2−tert−ブチルアミジネート、およびN，N’−ジ−tert−ブチル−2−tert−ブチルアミジネートが含まれる。β−ジケトナートの一例には、2，2，6，6−テトラメチル−3，5−ヘプタンジオネート（THD）、ヘキサフルオロ−2，4−ペンタンジオネート、および6，6，7，7，8，8，8−ヘプタフロオロ−2，2−ジメチル−3，5−オクタンジオネート（FOD）が含まれる。ケトイミネートの例には、2−iso−プロピルイミノ-4-ペンタノネート（pentanonate）が含まれる。シラノエートの一例には、トリ−tert−ブチルシロキシド、およびトリエチルシロキシドが含まれる。カルボキシレートの一例には、2-エチルヘキサノエートが含まれる。
【００２７】
D配位子の例には、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、1，2−ジメトキシエタン、ジグライム、トリグライム、テトラグライム、12−クラウン−6、10−クラウン−4、ピリジン、N−メチルピロリジン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、アセトニトリル、および2，2−ジメチルプロピオニトリルが含まれる。
【００２８】
希土類前駆体の代表的な例には、以下のものが含まれる。
【００２９】
Y前駆体：Y(N(SiMe3)2)3、Y(N(iPr)2)3、Y(N(tBu)SiMe3)3、Y(TMPD)3、Cp3Y、(MeCp)3Y、((nPr)Cp)3Y、((nBu)Cp)3Y、Y(OCMe2CH2NMe2)3、Y(THD)3、Y[OOCCH(C2H5)C4H9]3、Y(C11H19O2)3CH3(OCH2CH2)3OCH3、Y(CF3COCHCOCF3)3、Y(OOCC10H7)3、Y(OOC10H19)3、およびY(O(iPr))3。
【００３０】
La前駆体：La(N(SiMe3)2)3、La(N(iPr)2)3、La(N(tBu)SiMe3)3、La(TMPD)3、((iPr)Cp)3La、Cp3La、Cp3La(NCCH3)2、La(Me2NC2H4Cp)3、La(THD)3、La[OOCCH(C2H5)C4H9]3、La(C11H19O2)3CH3(OCH2CH2)3OCH3、La(C11H19O2)3CH3(OCH2CH2)4OCH3、La(O(iPr))3、La(OEt)3、La(acac)3、La(((tBu)2N)2CMe)3、La(((iPr)2N)2CMe)3、La(((tBu)2N)2C(tBu))3、La(((iPr)2N)2C(tBu))3、およびLa(FOD)3。
【００３１】
Ce前駆体：Ce(N(SiMe3)2)3、Ce(N(iPr)2)3、Ce(N(tBu)SiMe3)3、Ce(TMPD)3、Ce(FOD)3、((iPr)Cp)3Ce、Cp3Ce、Ce(Me4Cp)3、Ce(OCMe2CH2NMe2)3、Ce(THD)3、Ce[OOCCH(C2H5)C4H9]3、Ce(C11H19O2)3CH3(OCH2CH2)3OCH3、Ce(C11H19O2)3CH3(OCH2CH2)4OCH3、Ce(O(iPr))3、およびCe(acac)3。
【００３２】
Pr前駆体：Pr(N(SiMe3)2)3、((iPr)Cp3)Pr、Cp3Pr、Pr(THD)3、Pr(FOD)3、(C5Me4H)3Pr、Pr[OOCCH(C2H5)C4H9]3、Pr(C11H19O)3CH3(OCH2CH2)3OCH3、Pr(O(iPr))3、Pr(acac)3、Pr(hfac)3、Pr(((tBu)2N)2CMe)3、Pr(((iPr)2N)2CMe)3、Pr(((tBu)2N)2C(tBu))3、およびPr(((iPr)2N)2C(tBu))3。
【００３３】
Nd前駆体：Nd(N(SiMe3)2)3、Nd(N(iPr)2)3、(iPr)Cp)3Nd、Cp3Nd、(C5Me4H)3Nd、Nd(THD)3、Nd[OOCCH(C2H5)C4H9]3、Nd(O(iPr))3、Nd(acac)3、Nd(hfac)3、Nd(F3CC(O)CHC(O)CH3)3、およびNd(FOD)3。
【００３４】
Sm前駆体：Sm(N(SiMe3)2)3、((iPr)Cp)3Sm、Cp3Sm、Sm(THD)3、Sm[OOCCH(C2H5)C4H9]3、Sm(O(iPr))3、Sm(acac)3、および(C5Me5)2Sm。
【００３５】
Eu前駆体：Eu(N(SiMe3)2)3、((iPr)Cp)3Eu、Cp3Eu、(Me4Cp)3Eu、Eu(THD)3、Eu[OOCCH(C2H5)C4H9]3、Eu(O(iPr))3、Eu(acac)3、および(C5Me5)2Eu。
【００３６】
Gd前駆体；Gd(N(SiMe3)2)3、((iPr)Cp)3Gd、Cp3Gd、Gd(THD)3、Gd[OOCCH(C2H5)C4H9]3、Gd(O(iPr))3、およびGd(acac)3。
【００３７】
Tb前駆体：Tb(N(SiMe3)2)3、((iPr)Cp3)Tb、Cp3Tb、Tb(THD)3、Tb[OOCCH(C2H5)C4H9]3、Tb(O(iPr))3、およびTb(acac)3。
【００３８】
Dy前駆体：Dy(N(SiMe3)2)3、((iPr)Cp)3Dy、Cp3Dy、Dy(THD)3、Dy[OOCCH(C2H5)C4H9]3、Dy(O(IPr))3、Dy(O2C(CH2)6CH3)3、およびDy(acac)3。
【００３９】
Ho前駆体：Ho(N(SiMe3)2)3、((iPr)Cp)3Ho、Cp3Ho、Ho(THD)3、Ho[OOCCH(C2H5)C4H9]3、Ho(O(iPr))3,、およびHo(acac)3。
【００４０】
Er前駆体：Er(N(SiMe3)2)3、((iPr)Cp)3Er、((nBu)Cp)3Er、Cp3Er、Er(THD)3、Er[OOCCH(C2H5)C4H9]3、Er(O(iPr))3、およびEr(acac)3。
【００４１】
Tm前駆体：Tm(N(SiMe3)2)3、((iPr)Cp)3Tm、Cp3Tm、Tm(THD)3、Tm[OOCCH(C2H5)C4H9]3、Tm(O(iPr))3、およびTm(acac)3。
【００４２】
Yb前駆体：Yb(N(SiMe3)2)3、Yb(N(iPr)2)3、((iPr)Cp)3Yb、Cp3Yb、Yb(THD)3、Yb[OOCCH(C2H5)C4H9]3、Yb(O(iPr))3、Yb(acac)3、(C5Me5)2Yb、Yb(hfac)3、およびYb(FOD)3。
【００４３】
Lu前駆体：Lu(N(SiMe3)2)3、((iPr)Cp)3Lu、Cp3Lu、Lu(THD)3、Lu[OOCCH(C2H5)C4H9]3、Lu(O(iPr))3、およびLu(acac)3。
【００４４】
前述の前駆体および以下に示す前駆体において、共通の省略形が使用されている。Si：シリコン、Me：メチル、Et：エチル、iPr：イソプロピル、nPr：n−プロピル、Bu：ブチル、nBu：n−ブチル、sBu：sec−ブチル、iBu：iso−ブチル、tBu：tert−ブチル、Cp：シクロペンタジエニル、THD：2，2，6，6−テトラメチル−3，5−ヘプタンジオネート、TMPD：2，2，6，6−テトラメチルピペリジン、acac：アセチルアセトネート、hfac：ヘキサフルオロアセチルアセトネート、およびFOD：6，6，7，7，8，8，8−ヘプタフロオロ−2，2−ジメチル−3，5−オクタンジオネート。
【００４５】
再度図1Aを参照すると、酸素含有ガス供給システム46は、処理チャンバ10に酸素含有ガスを導入するように構成される。酸素含有ガスは、O2、H2O、H2O2、またはこれらの組み合わせを含み、必要な場合、Arのような不活性ガスを含む。同様に、窒素含有ガス供給システム48は、処理チャンバ10に窒素含有ガスを供給するように構成される。窒素含有ガスは、NH3、N2H4、またはこれらの組み合わせを含み、必要な場合、Arのような不活性ガスを含む。本発明のある実施例では、酸素含有ガスまたは窒素含有ガスは、NO、NO2、N2O、またはこれらの組み合わせを含み、必要な場合、Arのような不活性ガスを含む。
【００４６】
本発明の実施例は、多くのアルミニウム前駆体に広く利用することができ、混合希土類系膜にアルミニウムが導入される。例えば、多くのアルミニウム前駆体は、以下の一般式を有する。
【００４７】
【数２】
2009532881.tif 000004
ここで、L1、L2、L3は、個々のアニオン配位子であり、Dは、中性ドナー配位子であり、xは、0、1、または2である。各L1、L2、L3配位子は、アルコキシド、ハロゲン化物、アリール酸化物、アミド、シクロペンタジエニル、アルキル、シリル、アミジネート（amidinate）、β−ジケトナート、ケトイミネート、シラノエート、およびカルボキシレートの群から個々に選定されても良い。D配位子は、エーテル、フラン、ピリジン、ピロール（pyroles）、ピロリジン、アミン、クラウンエーテル、グライム、およびニトリルの群から選定されても良い。
【００４８】
アルミニウム前駆体の他の例は、Al2Me6、Al2Et6、[Al(O(sBu))3]4、Al(CH3COCHCOCH3)3、AlBr3、AlI3、Al(O(iPr))3、[Al(NMe2)3]2、Al(iBu)2Cl、Al(iBu)3、Al(iBu)2H、AlEt2Cl、Et3Al2(O(sBu))3、およびAl(THD)3を含む。
【００４９】
再度図1Aを参照すると、パージガス供給システム44は、処理チャンバ10にパージガスを供給するように構成される。例えば、パージガスの導入は、希土類前駆体のパルス、および酸素含有ガス、窒素含有ガス、またはアルミニウム前駆体のパルスを、処理チャンバ10に導入する間に行われる。パージガスは、希ガス（すなわちHe、Ne、Ar、Kr、Xe）のような不活性ガス、窒素（N2）、または水素（H2）を含んでも良い。
【００５０】
また、ALDシステム1は、基板温度制御システム60を有し、この基板温度制御システムは、基板ホルダ20に結合され、基板の温度を昇温し、制御するように構成される。基板温度制御システム60は、基板ホルダ20から熱を奪い、該熱を熱交換器システム（図示されていない）に輸送する再循環冷媒流、または加熱の際に、熱交換器システムから熱を輸送する再循環冷媒流を有する冷却システムのような、温度制御素子を有する。また、温度制御素子は、抵抗加熱素子または熱電ヒータ／クーラのような加熱／冷却素子を有し、これは、基板ホルダ20、処理チャンバ10のチャンバ壁、およびALDシステム1の他のいかなる部材に収容されても良い。基板温度制御システム60は、例えば、室温から、約350℃乃至550℃まで、基板温度を昇温し、制御するように構成される。あるいは、基板温度は、例えば、約150℃から350℃の範囲であっても良い。ただし、基板温度は、所与の基板表面への特定の混合希土類系材料の成膜に必要な、所望の温度に基づいて選定されることは、容易に理解される。
【００５１】
基板25と基板ホルダ20の間の熱輸送を改善するため、基板ホルダ20は、機械的な締め付けシステム、または静電クランピングシステムのような電気的な締め付けシステムを有し、基板25が基板ホルダ20の上部表面に押し付けられる。また、基板ホルダ20は、さらに、基板背面ガス供給システムを有し、この基板背面ガス供給システムは、基板25の背面にガスを導入し、基板25と基板ホルダ20の間の気体隙間の熱伝導を改善するように構成される。そのようなシステムは、高い温度または低い温度に、基板の温度を制御する必要がある際に利用され得る。例えば、基板背面ガス供給システムは、2領域ガス分散システムを有し、基板25の中央と端部の間で、ヘリウムガス圧力が個々に調整される。
【００５２】
また、処理チャンバ10は、さらに、圧力制御システム32に結合され、このシステムは、ダクト38を介して、真空排気システム34と、バルブ36とを有し、処理圧力制御システム32は、基板25上に薄膜を形成するのに適した圧力であって、第1および第2の処理材料の使用に適した圧力まで、処理チャンバ10を制御可能に減圧するように構成される。真空排気システム34は、ターボ分子真空ポンプ（TMP）、または極低温ポンプを有し、排気速度は、最大約5000リットル／秒以上である。バルブ36は、ゲートバルブを有し、チャンバ圧力を絞ることができる。また、処理チャンバ10に、チャンバ圧力を監視する装置（図示されていない）が結合されても良い。圧力測定装置は、例えば、Baratronタイプ628B絶対容量圧力計であり、これは、MKSインスツルメンツ社（マサチューセッツ集Andover）から市販されている。処理制御システム32は、混合希土類系材料の成膜の際に、例えば、処理チャンバ圧力を、約0.1トールから約100トールの間に制御するように構成される。
【００５３】
第1の材料供給システム40と、第2の材料供給システム42と、パージガス供給システム44と、酸素含有ガス供給システム46と、窒素含有ガス供給システム48と、アルミニウム含有ガス供給システム50とは、1もしくは2以上の制御装置、1もしくは2以上のフィルタ、1もしくは2以上のバルブ、および／または1もしくは2以上の流量センサを有する。流量制御装置は、空気圧式駆動バルブ、電気機械式（ソレノイド）バルブ、および／または高速パルスガス注入バルブを有しても良い。本発明の実施例では、ガスは、連続的におよび交互に、処理チャンバ10内にパルス挿入され、各ガスパルスの長さは、例えば、約0.1秒から約100秒の間である。あるいは、各ガスパルスの長さは、約1秒から約10秒の間であっても良い。例えば、希土類前駆体のガスパルスの長さは、0.3秒から3秒の間、例えば1秒である。例えば、アルミニウム前駆体のガスパルスの長さは、0.1秒から3秒の間であり、例えば0.3秒である。例えば、酸素含有ガスおよび窒素含有ガスのガスパルスの長さは、0.3秒から3秒の間であり、例えば1秒である。例えば、パージガスパルスの長さは、1秒から20秒の間であり、例えば3秒である。パルスガス注入システムの一例は、同時係属中の米国特許出願公開第2004／0123803号に、より詳しく記載されている。
【００５４】
再度図1Aを参照すると、制御器70は、マイクロプロセッサ、メモリ、およびデジタルI／Oポートを有し、このポートは、十分な制御電圧を発生し、ALDシステム1と通信し、入力を活性化したり、ALDシステム1からの出力を監視することができる。また、制御器70は、処理チャンバ10、基板ホルダ20、上部組立体30、第1の処理材料供給システム40、第2の処理材料供給システム42、パージガス供給システム44、酸素含有ガス供給システム46、窒素含有ガス供給システム48、アルミニウム含有ガス供給システム50、基板温度制御システム60、基板温度制御器60、および圧力制御システム32に結合され、これらと情報交換することができる。例えば、メモリ内に保管されたプログラムを用いて、処理レシピに従って、成膜システム1の前述の部材への入力が活性化され、成膜処理が実施される。制御器70の一例は、DELL PROCISION WORKSTATION610（登録商標）であり、これは、テキサス州オースチンのデル社から入手できる。
【００５５】
ただし、制御器70は、汎用コンピュータシステムとして使用されても良く、このシステムにより、メモリに収容された1または2以上の指令の1または2以上のシーケンスを実行するプロセッサに応じて、本発明の処理ステップに基づいて、マイクロプロセッサの一部または全てが実施される。そのような指令は、ハードディスクまたはリムーバルメディアドライブのような、別のコンピュータ可読媒体から、制御器メモリに読み込まれても良い。制御器マイクロプロセッサとして、マルチ処理配置の1または2以上のプロセッサが使用され、これにより、メインメモリに収容された一連の指令が実行されても良い。別の実施例では、ソフトウェア指令の代わりに、あるいはこれに組み合わせて、ハード配線回路を用いても良い。従って、本実施例は、ハードウェア回路とソフトウェアのいかなる特定の組み合わせにも限定されない。
【００５６】
制御器70は、少なくとも一つのコンピュータ可読媒体、または制御器メモリのようなメモリを有し、これにより、本発明の示唆に従ってプログラム化された指令が保持されるとともに、データ構造、表、記録、または他の本発明の実施に必要なデータが収容される。コンピュータ可読媒体の一例は、コンパクトディスク、ハードディスク、フロッピーディスク（登録商標）、テープ、光磁気ディスク、PROM（EPROM、EEPROM、フラッシュEPROM）、DRAM、SRAM、DSRAM、もしくは他の磁気媒体、コンパクトディスク（例えば、CD-ROM）、もしくは他の光学媒体、パンチカード、紙テープ、もしくは穴のパターンを有する他の物理的媒体、搬送波（以下に示す）、またはコンピュータで読み取ることの可能な他の媒体である。
【００５７】
いずれかの一つのコンピュータ可読媒体、またはその組み合わせには、制御器70を制御し、本発明を実施する装置を駆動し、および／またはユーザと制御器との情報交換を可能にするソフトウェアが保管される。そのようなソフトウェアは、これに限られるものではないが、装置ドライバ、オペレーティングシステム、開発ツール、およびアプリケーションソフトウェア含んでも良い。そのようなコンピュータ可読媒体は、さらに、本発明の実施の際に行われる処理の全てまたは一部（処理が分散されている場合）を実施する、本発明のコンピュータプログラム製品を含んでも良い。
【００５８】
コンピュータコード装置は、解釈可能なまたは実行可能ないかなるコード機構であっても良く、これに限られるものではないが、解釈プログラム、ダイナミックリンクライブラリ（DLL）、ジャバスクリプト、および完全実行プログラムが含まれる。また、本発明の処理の一部は、より良い特性、信頼性および／またはコストに割り当てられても良い。
【００５９】
本願で使用されている「コンピュータ可読媒体」という用語は、制御器70のプロセッサへの実行用の指令の提供に関与する、いかなる媒体をも意味する。コンピュータ可読媒体は、多くの形態を取ることができ、これに限られるものではないが、非揮発性媒体、揮発性媒体、および伝送媒体が含まれる。非揮発性媒体には、例えば、ハードディスクまたはリムーバル媒体ドライブのような、光ディスク、磁気ディスク、および光磁気ディスクが含まれる。揮発性媒体には、メインメモリのようなダイナミックメモリが含まれる。また、コンピュータ可読媒体の各種形態は、実行のため、制御器のプロセッサへの1または2以上の指令の1または2以上のシーケンスを実行するステップを有しても良い。例えば、指令は、最初、離れたコンピュータの磁気ディスクで実施されても良い。離れたコンピュータは、本発明の全てまたは一部を実施するため、遠隔操作でダイナミックメモリに指令をロードし、ネットワークを介して、制御器70に指令を送信する。
【００６０】
制御器70は、ALDシステム1に対して、ローカルに配置され、またはALDシステム1に対して、遠隔配置されても良い。例えば、制御器70は、直接接続、イントラネット、インターネット、および無線接続の少なくとも一つを用いて、ALDシステム1とデータを交換することができる。制御器70は、例えば顧客サイト（すなわち装置メーカ等）側で、イントラネットに結合されても良く、あるいは例えばベンダーサイト（すなわち装置製造社）側で、イントラネットに結合されても良い。また、例えば、制御器70は、インターネットに結合されても良い。また、例えば、別のコンピュータ（すなわち制御器、サーバ等）により、制御器70がアクセスされ、直接接続、イントラネット、またはインターネットの少なくとも一つを介して、データが交換されても良い。制御器70は、無線接続を介して、成膜システム1とデータ交換しても良いことは、当業者には明らかである。
【００６１】
図1Bには、本発明の実施例による基板上に混合希土類系膜を設置するPEALDシステム100を示す。PEALDシステム100は、図1Aに示したALDシステム1と同様であるが、これは、さらに、プラズマ発生システムを有し、このシステムは、ガス暴露の少なくともある時間の間、処理チャンバ10内にプラズマを発生するように構成される。これにより、O2、H2O、H2O2またはこれらの組み合わせを含む酸素含有ガスから、オゾンおよびプラズマ励起酸素が形成される。同様に、N2、NH3、N2H4、またはこれらの組み合わせを含む窒素含有ガスから、処理チャンバ内にプラズマ励起窒素が形成される。また、NO、NO2、およびN2O、またはこれらの組み合わせを含む処理ガスから、プラズマ励起酸素および窒素が形成されても良い。プラズマ発生システムは、第1の電源52を有し、この電源は、処理チャンバ10に結合され、処理チャンバ10に導入されたガスに、電力を供給するように構成される。第1の電源52は、可変電源であっても良く、無線周波数（RF）発生器およびインピーダンス整合ネットワークを有し、さらに電極を有しても良く、この電極を介して、処理チャンバ10においてRFパワーがプラズマに結合される。電極は、上部組立体31内に形成され、これは、基板ホルダ20と対向するように配置される。インピーダンス整合ネットワークは、整合ネットワークの出力インピーダンスを、電極およびプラズマを含む処理チャンバの入力インピーダンスと整合化することにより、RF発生器からプラズマへのRFパワーの輸送を最適化するように構成される。例えば、インピーダンス整合ネットワークは、反射パワーを抑制することにより、処理チャンバ10内のプラズマへのRFパワーの輸送を改善する。整合ネットワークのトポロジー（例えばL型、π型、T型等）、および自動制御方法は、当業者には良く知られている。
【００６２】
あるいは、第1の電源52は、RF発生器とインピーダンス整合ネットワークとを有し、さらに、誘導コイルのような、アンテナを有しても良く、このアンテナを介して、処理チャンバ10内のプラズマに、RFパワーが結合される。アンテナは、例えば、プラズマ源またはヘリコン源に誘導結合された、螺旋コイルまたはソレノイドコイルを有しても良く、あるいは、変換器結合プラズマ源として、例えば、平坦コイルを有しても良い。
【００６３】
あるいは、第1の電源52は、マイクロ波周波数発生器を有し、さらに、マイクロ波アンテナとマイクロ波窓とを有し、この窓を介して、マイクロ波パワーが処理チャンバ10のプラズマに結合される。マイクロ波パワーの結合は、電子サイクロトロン共鳴（ECR）技術を用いて行われ、あるいは米国特許第5,024,716号に記載されているスロット式平面アンテナ（SPA）のような、表面波プラズマ技術を用いて行われる。
【００６４】
本発明の実施例では、PEALDシステム100は、基板バイアス発生システムを有し、このシステムは、処理チャンバ10へのガスの交互導入の少なくとも一部の時間の間、プラズマを発生し、またはプラズマ発生を助長するように構成される。基板バイアスシステムは、基板電源54を有し、この基板電源は、処理チャンバ10に結合され、基板25にパワーを結合するように構成される。基板電源54は、RF発生器およびインピーダンス整合ネットワークを有しても良く、さらに、電極を有し、この電極を介して、RFパワーが基板25に結合されても良い。電極は、基板ホルダ20内に形成されても良い。例えば、基板ホルダ20は、インピーダンス整合ネットワーク（図示されていない）を介したRF発生器（図示されていない）から基板ホルダ20へのRFパワーの伝送を通じて、電気的にバイアス化される。RFバイアスの通常の周波数は、約0.1MHzから約100MHzの範囲であり、13.56MHzであっても良い。プラズマ処理用のRFバイアスシステムは、当業者には良く知られている。あるいは、RFパワーは、複数の周波数で、基板ホルダ電極に印加される。図1Bには、プラズマ発生システムおよび基板バイアスシステムは、別個のものとして示されているが、これらは、実際には、基板ホルダ20に結合された、1または2以上の電源を有しても良い。
【００６５】
また、PEALDシステム100は、遠隔プラズマシステム56を有し、基板25が暴露される処理チャンバ10に、プラズマ励起ガスが流入される前に、酸素含有ガス、窒素含有ガス、またはこれらの組み合わせを励起するプラズマが遠隔的に供給される。遠隔プラズマシステム56は、例えば、マイクロ周波数発生器を有する。処理チャンバ圧力は、約0.1トールから約10トールの間であり、あるいは約0.2トールから約3トールの間である。
【００６６】
図2A乃至2Fには、本発明の実施例による混合希土類系膜を形成するパルスシーケンスを概略的に示す。本発明の実施例では、連続的なまたは交互のパルスシーケンスが使用され、混合希土類系膜の異なる成分（すなわち、希土類金属元素、アルミニウム、酸素、および窒素）が成膜される。ALDおよびPEALD処理では、通常の場合、単位ガスパルス当たり、モノレイヤ未満の材料膜が設置され、膜の異なる成分の別個の成膜シーケンスを用いて、均一な材料を形成することが可能となる。ガスの選択およびパルスシーケンスの組み合わせに依存して、混合希土類酸化物膜、混合希土類窒化物膜、混合希土類酸窒化物膜、混合希土類アルミン酸膜、混合希土類アルミニウム窒化物膜、および混合希土類アルミニウム酸窒化物膜を含む、混合希土類材料が形成される。
【００６７】
図2Aには、パルスシーケンス200を示すが、ステップ202において、第1の希土類前駆体から、第1の希土類元素が成膜される。図2Bには、パルスシーケンス210を示すが、ステップ212において、第2の希土類前駆体から、第2の希土類元素が成膜される。図2Cには、パルスシーケンス220を示すが、ステップ222において、複数の異なる希土類前駆体から、複数の異なる希土類元素が同時に成膜される。図2Dには、パルスシーケンス230を示すが、ステップ232において、酸素含有ガスへの暴露により、混合希土類系膜に、酸素が導入される。図2Eには、パルスシーケンス240を示すが、ステップ242において、窒素含有ガスへの暴露により、混合希土類系膜に、窒素が導入される。図2Fには、パルスシーケンス250を示すが、ステップ252において、アルミニウム前駆体からアルミニウムが成膜される。
【００６８】
図2A乃至2Fに示す実施例では、各パルスシーケンス200、210、220、230、240、および250は、それぞれのパージステップまたは排気ステップ204、214、224、234、244、および254を含み、未反応ガスあるいは副生成物が処理チャンバから除去される。本発明の別の実施例では、1または2以上のパージステップあるいは排気ステップ204、214、224、234、244、および254が省略されても良い。
【００６９】
本発明の実施例では、図2A乃至2Fに示したパルスシーケンスの異なる組み合わせを利用して、異なる混合希土類系膜が成膜される。以下、2種類の異なる希土類金属元素を含む混合希土類系膜材料の一例を示す。これらの元素は、本発明の実施例の示唆により成膜される。以下に示されていない、幅広く様々な他の混合希土類系材料を成膜することができることは、当業者には容易に理解できる。従って、本発明の実施例は、以下に掲げる材料に限定されるものではない。例えば、他の混合希土類系材料は、3種類以上、例えば3種類、4種類、またはそれ以上の希土類元素を有しても良い。
【００７０】
混合希土類酸化物：LaxLuyOm、YxLuyOm、YxLayOm、NdxLayOm、およびLaxPryOm。
【００７１】
混合希土類窒化物：LaxLuyNn、YxLuyNn、YxLayNn、NdxLayNn、およびLaxPryNn。
【００７２】
混合希土類酸窒化物：LaxLuyOmNn、YxLuyOmNn、YxLayOmNn、NdxLayOmNn、およびLaxPryOmNn。
【００７３】
混合希土類アルミニウム酸化物：LaxLuyAlaOm、YxLuyAlaOm、YxLayAlaOm、NdxLayAlaOm、およびLaxPryAlaOm。
【００７４】
混合希土類アルミニウム窒化物：LaxLuyAlaNn、YxLuyAlaNn、YxLayAlaNn、NdxLayAlaNn、およびLaxPryAlaNn。
【００７５】
混合希土類アルミニウム酸窒化物：LaxLuyAlaOmNn、YxLuyAlaOmNn、YxLayAlaOmNn、NdxLayAlaOmNn、およびLaxPryAlaOmNn。
【００７６】
（混合希土類酸化物膜）
図3A乃至3Dには、本発明の実施例による混合希土類酸化物膜を形成する処理フロー図を示す。図3A乃至3Ｄの処理フロー図は、図1、2に示したALD／PEALDシステム1／101、またはALD／PEALD処理を実施するように構成された、他のいかなる適当なALD／PEALDシステムにより実施されても良い。図3Aにおいて、処理300は、ステップ302において、半導体基板のような基板が、ALDシステムまたはPEALDシステムの処理チャンバ内に設置されることにより開始される。ステップ304では、基板が、第1の希土類前駆体を含むガスパルス、および酸素含有ガスのガスパルスに順次暴露される。ステップ306では、基板は、第2の希土類前駆体のガスパルス、および酸素含有ガスのガスパルスに順次暴露される。酸素含有ガスは、O2、H2O、H2O2、オゾン、プラズマ励起酸素、またはこれらの組み合わせを含み、必要な場合、Arのような不活性ガスを含む。
【００７７】
ステップ304では、第1の希土類前駆体が、加熱基板の表面のヒドロキシル基と反応し、モノレイヤ未満の厚さの、第1の希土類金属元素を含む化学吸着層が形成される。第1の希土類金属元素の寸法に比べて、前駆体の寸法が大きいため、化学吸着層は、モノレイヤ厚さ未満の厚さとなる。次に、酸素含有ガスのガスパルスからの酸素が、化学吸着表面層と反応し、ヒドロキシル基の表面が再生される。このガス暴露の手順を繰り返すことにより、すなわち複数の回数だけ、2種類の暴露を交互に行うことにより、1サイクル当たり、約1Å（10-10m）のレイヤバイレイヤの成長を行うことができる。以下に示すように、本発明の実施例では、一連のおよび交互のガスパルスの間に、処理チャンバは、パージ処理または排気処理され、未反応の第1もしくは第2の前駆体、副生成物、および酸素含有ガスが、処理チャンバから除去される。
【００７８】
本発明の実施例では、第1の希土類（RE1）前駆体および第2の希土類（RE2）前駆体は、異なる希土類金属元素を有し、一般化学式がRE1xRE2yOmの混合希土類酸化物膜が形成される。ここで、x、yおよびｍは、ゼロ以外の整数である。一連の暴露ステップ304および306は、処理矢印308で示すように、所望の厚さの混合希土類酸化物膜が形成されるまで、所定の回数だけ繰り返される。所望の膜厚は、半導体装置の種類または装置の被形成領域に依存する。例えば、膜厚は、約5Åから約200Åの間であり、あるいは約5Åから約40Åの間である。
【００７９】
図3Aに示した実施例では、処理フロー300は、第1の希土類前駆体のパルスと、酸素含有ガスのパルスと、第2の希土類前駆体のパルスと、酸素含有ガスのパルスとの一連のおよび交互の暴露を含む成膜サイクルを有する。本発明の別の実施例では、一連のおよび交互の暴露ステップ304、306の順番は、逆にしても良く、すなわちステップ306をステップ304の前に実施して、膜成長および膜組成化を行っても良い。
【００８０】
本発明のある実施例では、一連の暴露ステップ304および306の各々は、所定の回数だけ、独立に繰り返されても良い。ある例では、ステップ304がパルスシーケンスAにより示され、ステップ306がパルスシーケンスBで示される場合、成膜サイクルは、ABを有し、ここでABは、所望の膜が形成されるまで、所定の回数だけ繰り返される（すなわち、ABABAB等）。例えば、ABBABB、AABAAB、ABBB、AAAB、AABB、AAABB等、幅広い様々な他の成膜サイクルが可能であることは、当業者には容易に認識できる。しかしながら、本発明の実施例は、これらの成膜サイクルに限られず、AとBのいかなる組み合わせを実施しても良い。これらの異なる成膜サイクルを用いることにより、得られる混合希土類酸化物膜中に、第1および第2の希土類元素の異なる量と異なるプロファイルとを有する希土類酸化物膜を成膜することが可能となる。
【００８１】
本発明の別の実施例では、図3Aに示す処理フローに、異なる希土類元素を含む追加の希土類前駆体を含む追加のパルスシーケンスが付加され、3または4種以上の異なる希土類金属元素を含む混合希土類酸化物膜が形成される。換言すれば、膜に導入される各追加希土類金属元素の希土類前駆体のガスパルス、および酸素含有ガスのガスパルスを含むパルスシーケンスを加えることにより、追加の希土類元素が膜中に取り込まれる。ある例では、第3の希土類前駆体のガスパルス、および酸素含有ガスのガスパルスを含むガスパルスパルスシーケンスCが加えられても良い。従って、一つの成膜サイクルは、例えば、ABC、ABBC、ABCC、等を含んでも良い。しかしながら、本発明の実施例は、これらの成膜サイクルに限られるものではなく、A、B、Cの他の組み合わせを利用することも可能である。
【００８２】
図3Bには、本発明の別の実施例による混合希土類酸化物膜を形成する処理フロー図を示す。処理フロー320は、図3Aの処理フロー310と似ているが、処理フロー320は、さらに、各ガスパルスの後に、処理チャンバをパージ処理または排気処理するステップを有する。パージ処理または排気処理するステップは、一連の交互の希土類前駆体と酸素含有ガスのパルスの間に、処理チャンバから、いかなる未反応希土類前駆体、副生成物、および酸素含有ガスを除去するために実施されても良い。ここで使用される、パージ処理（する）ステップは、さらに、パージ処理の間に処理チャンバを排気するステップを有しても良い。
【００８３】
処理320は、ステップ322において、ALDまたはPEALDシステムの処理チャンバに、半導体基板のような基板を設置することから開始される。ステップ324では、基板が第1の希土類前駆体物質のガスパルスに暴露され、ステップ326では、処理チャンバがパージ処理または排気処理され、未反応の第1の希土類前駆体および副生成物が、処理チャンバから除去される。ステップ328では、基板は、酸素含有ガスのパルスに暴露され、処理チャンバがパージ処理または排気処理され、処理チャンバから、あらゆる未反応の酸素含有ガスおよび副生成物が除去される。
【００８４】
ステップ332では、基板は、第2の希土類前駆体を含むガスパルスに暴露され、ステップ334では、処理チャンバがパージ処理または排気処理され、処理チャンバから、あらゆる未反応の第2の希土類前駆体および副生成物が除去される。ステップ336では、基板は、酸素含有ガスのパルスに暴露され、ステップ338では、処理チャンバがパージ処理または排気処理され、処理チャンバから、あらゆる未反応の酸素含有ガスまたは副生成物が除去される。図3Aの処理フロー300と同様、処理フロー320の暴露ステップ324〜330は、処理フロー矢印340で示すように、所定の回数だけ繰り返され、暴露ステップ332〜338は、処理フロー矢印342に示すように、所定の回数だけ繰り返されても良い。本発明のある実施例では、処理フロー矢印344に示すように、暴露ステップ324〜330とステップ332〜338の組み合わせが、所定の回数だけ繰り返される。
【００８５】
図3Cは、本発明の別の実施例による混合希土類酸化物膜を形成する際の処理フロー図である。図3Cからわかるように、処理350は、ステップ352において、半導体基板のような基板を、ALDまたはPEALDシステムの処理チャンバに設置することから開始される。ステップ354では、基板は、複数の、すなわち少なくとも2種類の、異なる希土類金属元素を有する希土類前駆体を含むガスパルスに暴露される。従って、ガスパルスは、基板に設置される、複数の異なる希土類金属元素を含む。ガスパルス中の各希土類前駆体の相対濃度は、独立に制御され、これにより得られる混合希土類酸化物膜の組成が調整される。ステップ356では、基板は、酸素含有ガスのパルスに暴露される。本発明のある実施例では、一連の暴露ステップ354および356は、処理フロー矢印358に示すように、所定の回数だけ繰り返される。
【００８６】
図3Dは、本発明のさらに別の実施例による混合希土類酸化物膜を形成する際の処理フロー図である。処理フロー360は、図3Cの処理フロー350と同様であるが、こちらは、さらに、各ガスパルスの後、処理チャンバをパージ処理または排気処理するステップを有する。処理360は、ステップ362において、ALDまたはPEALDシステムの処理チャンバに、半導体基板のような基板を設置することから開始される。
【００８７】
ステップ364では、基板は、複数の希土類前駆体を含むガスパルスに暴露され、各前駆体は、異なる希土類金属元素を有する。ステップ366では、処理チャンバがパージ処理または排気処理され、処理チャンバから、未反応の希土類前駆体およびあらゆる副生成物が除去される。ステップ368では、基板は、酸素含有ガスのパルスに暴露され、ステップ370では、処理チャンバがパージ処理または排気処理され、処理チャンバから、あらゆる過剰酸素含有ガスまたは副生成物が除去される。本発明のある実施例では、一連の暴露ステップ364〜370は、処理フロー矢印372に示すように、所定の回数だけ繰り返されても良い。
【００８８】
（混合希土類窒化物膜）
図4A乃至4Bは、本発明の実施例による混合希土類窒化物膜を形成する際の処理フロー図である。図4A乃至4Dの処理フローは、図1、2のALD／PEALDシステム1／101により、またはALD／PEALD処理を実施するように構成された、他のいかなる適当なALD／PEALDシステムにより実施されても良い。
【００８９】
図4Aでは、処理400は、ステップ402において、ALDまたはPEALDシステムの処理チャンバに、半導体基板のような基板を設置することから開始される。ステップ404では、基板は、第1の希土類前駆体を含むガスパルス、および窒素含有ガスのガスパルスに順次暴露される。ステップ406では、基板は、第2の希土類前駆体のガスパルス、および窒素含有ガスのガスパルスに順次暴露される。窒素含有ガスは、NH3、N2H4、プラズマ励起窒素、またはこれらの組み合わせを含み、Arのような不活性ガスを任意に含んでも良い。
【００９０】
本発明の実施例では、第1の希土類（RE1）前駆体および第2の希土類（RE2）前駆体は、異なる希土類金属元素を含み、一般化学式が、RE1xRE2yNnの混合希土類窒化物膜が形成される。ここでx、ｙおよびnは、ゼロ以外の整数である。一連の暴露ステップ404および406は、処理フロー矢印408に示すように、所望の厚さを有する混合希土類窒化物膜が形成されるまで、所定の回数だけ繰り返されても良い。所望の膜厚は、半導体装置の種類または被形成装置領域に依存する。例えば、膜厚は、約5Åから約200Åの間であり、あるいは約5Åから約40Åの間である。
【００９１】
図4Aに示した実施例では、処理フロー400は、第1の希土類前駆体のパルス、窒素含有ガスのパルス、第2の希土類前駆体のパルス、および窒素含有ガスのガスパルスの一連の交互の暴露ステップを含む成膜サイクルを有する。本発明のある実施例では、処理フロー400は、ステップ404、406、408をいかなる順番で有しても良い。本発明の別の実施例では、成膜サイクルの一連の交互の暴露ステップ404および406の順番は、逆にしても良く、すなわちステップ404の前に、ステップ406を実施して、膜成長および膜組成化を行っても良い。
【００９２】
本発明のある実施例では、一連の暴露ステップ404および406の各々は、所定の回数だけ、独立に繰り返されても良い。ある例では、ステップ404がパルスシーケンスAにより示され、ステップ406がパルスシーケンスBで示される場合、成膜サイクルは、ABを有し、ここでABは、所望の膜が形成されるまで、所定の回数だけ繰り返される（すなわち、ABABAB等）。例えば、ABBABB、AABAAB、ABBB、AAAB、AABB、AAABB等、幅広い様々な他の成膜サイクルが可能であることは、当業者には容易に認識できる。しかしながら、本発明の実施例は、これらの成膜サイクルに限られず、他のAとBの組み合わせを実施しても良い。これらの異なる成膜サイクルを用いることにより、得られる混合希土類窒化物膜中に、第1および第2の希土類元素の異なる量と異なるプロファイルとを有する希土類窒化物膜を成膜することが可能となる。
【００９３】
本発明の別の実施例では、図4Aに示す処理フローに、異なる希土類元素を含む追加の希土類前駆体を含む追加のパルスシーケンスが付加され、3または4種以上の異なる希土類金属元素を含む混合希土類窒化物膜が形成される。換言すれば、膜に導入される各追加希土類金属元素用の希土類前駆体のガスパルス、および窒素含有ガスのガスパルスを含むパルスシーケンスを加えることにより、追加の希土類元素が膜中に取り込まれる。ある例では、第3の希土類前駆体のガスパルス、および窒素含有ガスのガスパルスを含むガスパルスパルスシーケンスCが加えられても良い。従って、一つの成膜サイクルは、例えば、ABC、ABBC、ABCC、等を含んでも良い。しかしながら、本発明の実施例は、これらの成膜サイクルに限られるものではなく、A、B、Cの他の組み合わせを利用することも可能である。
【００９４】
本発明の別の実施例では、処理フロー400は、図3Bの処理フロー320と同様、さらに、各ガスパルスの後に、処理チャンバをパージ処理または排気処理するステップを有する。パージ処理または排気処理するステップは、一連の交互の希土類前駆体と窒素含有ガスのパルスの間に、処理チャンバから、いかなる未反応希土類前駆体、副生成物、および窒素含有ガスを除去するために実施されても良い。
【００９５】
図4Bは、本発明のさらに別の実施例による混合希土類窒化物膜を形成する際の処理フロー図である。図4Bからわかるように、処理410は、ステップ412において、半導体基板のような基板を、ALDまたはPEALDシステムの処理チャンバに設置することから開始される。
【００９６】
ステップ414では、基板は、複数の希土類前駆体を含むガスパルスに暴露され、各前駆体は、希土類金属元素を有する。従って、ガスパルスは、基板に設置される、複数の異なる希土類金属元素を含む。ガスパルス中の各希土類前駆体の相対濃度は、独立に制御され、これにより得られる混合希土類窒化物膜の組成が調整される。ステップ416では、基板は、窒素含有ガスのパルスに暴露される。本発明のある実施例では、一連の暴露ステップ414および416は、処理フロー矢印418に示すように、所定の回数だけ繰り返される。
【００９７】
本発明の別の実施例では、処理フロー410は、さらに、図3Dの処理フロー矢印360と同様、各ガスパルスの後、処理チャンバをパージ処理または排気処理するステップを有する。パージ処理または排気処理するステップは、交互のガスパルスの間に、処理チャンバから、あらゆる未反応の希土類前駆体、副生成物、および窒素含有ガスを除去するために実施される。
【００９８】
（混合希土類酸窒化物膜）
図5A乃至5Bは、本発明の実施例による混合希土類酸窒化物膜を形成する際の処理フロー図である。図6A乃至5Dの処理フローは、図1、2のALD／PEALDシステム1／101により、またはALD／PEALD処理を実施するように構成された、他のいかなる適当なALD／PEALDシステムにより実施されても良い。
【００９９】
図5Aでは、処理500は、ステップ502において、ALDまたはPEALDシステムの処理チャンバに、半導体基板のような基板を設置することから開始される。ステップ504では、基板は、第1の希土類前駆体を含むガスパルス、および酸素含有ガス、窒素含有ガス、または酸素と窒素を含有するガスのガスパルスに順次暴露される。ステップ506では、基板は、第2の希土類前駆体のガスパルス、および酸素含有ガス、窒素含有ガス、または酸素と窒素を含有するガスのガスパルスに順次暴露される。酸素含有ガスは、O2、H2O、H2O2、NO、NO2、N2O、オゾン、プラズマ励起酸素、またはこれらの組み合わせを含み、任意でArのような不活性ガスを含んでも良い。窒素含有ガスは、NH3、N2H4、NO、NO2、N2O、プラズマ励起窒素、またはこれらの組み合わせを含み、任意でArのような不活性ガスを含んでも良い。膜中に酸素と窒素を取り込むため、ステップ504と506の組み合わせは、少なくとも一つの酸素を含むガスパルスと、少なくとも一つの窒素を含むガスパルスとを有する必要がある。当然のことながら、NO、NO2またはN2O2を含むガスは、酸素と窒素の両方を含んでも良い。
【０１００】
本発明の実施例では、第1の希土類（RE1）前駆体および第2の希土類（RE2）前駆体は、異なる希土類金属元素を含み、一般化学式が、RE1xRE2yOmNnの混合希土類酸窒化物膜が形成される。ここでx、ｙ、ｍおよびnは、ゼロ以外の整数である。一連の暴露ステップ504および506は、処理フロー矢印508に示すように、所望の厚さを有する混合希土類酸窒化物膜が形成されるまで、所定の回数だけ繰り返されても良い。所望の膜厚は、半導体装置の種類または被形成装置領域に依存する。例えば、膜厚は、約5Åから約200Åの間であり、あるいは約5Åから約40Åの間である。
【０１０１】
図5Aに示した実施例では、処理フロー500は、第1の希土類前駆体のパルス、酸素含有、窒素含有、または酸素と窒素を含有するガスのパルス、第2の希土類前駆体のパルス、および酸素含有、窒素含有、または酸素と窒素を含有するガスのパルスの一連の交互の暴露ステップを含む成膜サイクルを有する。本発明の別の実施例では、処理フロー400は、ステップ404、406、408をいかなる順番で有しても良い。本発明の別の実施例では、一連の交互の暴露ステップ504および506の順番は、逆にしても良く、すなわちステップ504の前に、ステップ506を実施して、膜成長および膜組成化を行っても良い。
【０１０２】
本発明のある実施例では、一連の暴露ステップ504および506の各々は、所定の回数だけ、独立に繰り返されても良い。ある例では、ステップ504がパルスシーケンスAにより示され、ステップ506がパルスシーケンスBで示される場合、成膜サイクルは、ABを有し、ここでABは、所望の膜が形成されるまで、所定の回数だけ繰り返される（すなわち、ABABAB等）。例えば、ABBABB、AABAAB、ABBB、AAAB、AABB、AAABB等、幅広い様々な他の成膜サイクルが可能であることは、当業者には容易に認識できる。しかしながら、本発明の実施例は、これらの成膜サイクルに限られず、他のAとBの組み合わせを実施しても良い。これらの異なる成膜サイクルを用いることにより、得られる混合希土類酸窒化物膜中に、第1および第2の希土類金属元素、酸素、ならびに窒素の異なる量と異なる深さプロファイルとを有する希土類窒化物膜を成膜することが可能となる。
【０１０３】
本発明の別の実施例では、図5Aに示す処理フローに、異なる希土類元素を含む追加の希土類前駆体を含む追加のパルスシーケンスが付加され、3または4種以上の異なる希土類金属元素を含む混合希土類酸窒化物膜が形成される。換言すれば、膜に導入される各追加希土類金属元素用の希土類前駆体のガスパルス、および酸素、窒素、または酸素と窒素を含有するガスのガスパルスを含むパルスシーケンスを加えることにより、追加の希土類元素が膜中に取り込まれる。ある例では、第3の希土類前駆体のガスパルス、および酸素、窒素、または酸素と窒素を含有するガスのガスパルスを含むガスパルスパルスシーケンスCが加えられても良い。従って、一つの成膜サイクルは、例えば、ABC、ABBC、ABCC、等を含んでも良い。しかしながら、本発明の実施例は、これらの成膜サイクルに限られるものではなく、A、B、Cの他の組み合わせを利用することも可能である。
【０１０４】
本発明の別の実施例では、処理フロー500は、図3Bの処理フロー320と同様、さらに、各ガスパルスの後に、処理チャンバをパージ処理または排気処理するステップを有する。パージ処理または排気処理するステップは、交互の希土類前駆体と、酸素と、窒素含有ガスのパルスの間に、処理チャンバから、いかなる未反応希土類前駆体、副生成物、酸素含有ガス、および窒素含有ガスを除去するために実施されても良い。
【０１０５】
図5Bは、本発明のさらに別の実施例による混合希土類酸窒化物膜を形成する際の処理フロー図である。図5Bからわかるように、処理510は、ステップ512において、半導体基板のような基板を、ALDまたはPEALDシステムの処理チャンバに設置することから開始される。
【０１０６】
ステップ514では、基板は、複数の異なる希土類前駆体を含むガスパルスに暴露され、各前駆体は、希土類金属元素を有する。従って、ガスパルスは、基板に成膜される複数の、すなわち少なくとも2種類の希土類金属元素を有する。各希土類前駆体の相対濃度は、独立に制御され、これにより得られる混合希土類窒化物膜の組成が調整される。ステップ516では、基板は、酸素含有ガス、窒素含有ガス、または酸素と窒素を含有するガスのパルスに暴露される。本発明のある実施例では、一連の暴露ステップ514および516は、処理フロー矢印518に示すように、所定の回数だけ繰り返される。膜内に酸素と窒素を導入するため、ステップ514と516の組み合わせは、酸素を含む少なくとも一つのガスパルスと、窒素を含む少なくとも一つのガスパルスとを有する必要がある。
【０１０７】
本発明の別の実施例では、処理フロー510は、さらに、図3Dの処理フロー矢印360と同様、各ガスパルスの後、処理チャンバをパージ処理または排気処理するステップを有する。パージ処理または排気処理するステップは、交互のガスパルスの間に、処理チャンバから、あらゆる未反応の希土類前駆体、副生成物、酸素含有ガス、または窒素含有ガスを除去するために実施される。
【０１０８】
（混合希土類アルミン酸膜）
図6A乃至6Bは、本発明の実施例による混合希土類アルミン酸膜を形成する際の処理フロー図である。図6A乃至6Dの処理フローは、図1、2のALD／PEALDシステム1／101により、またはALD／PEALD処理を実施するように構成された、他のいかなる適当なALD／PEALDシステムにより実施されても良い。
【０１０９】
図6Aでは、処理600は、ステップ602において、ALDまたはPEALDシステムの処理チャンバに、半導体基板のような基板を設置することから開始される。ステップ604では、基板は、第1の希土類前駆体のガスパルス、および酸素含有ガスのガスパルスに順次暴露される。ステップ606では、基板は、第2の希土類前駆体のガスパルス、および酸素含有ガスのガスパルスに順次暴露される。ステップ608では、基板は、アルミニウム前駆体のガスパルス、および酸素含有ガスのガスパルスに順次暴露される。酸素含有ガスは、O2、H2O、H2O2、オゾン、プラズマ励起酸素、またはこれらの組み合わせを含み、任意でArのような不活性ガスを含んでも良い。
【０１１０】
本発明の実施例では、第1の希土類（RE1）前駆体および第2の希土類（RE2）前駆体は、異なる希土類金属元素を含み、一般化学式が、RE1xRE2yAlaOmの混合希土類アルミニウム膜が形成される。ここでx、ｙ、a、およびｍは、ゼロ以外の整数である。一連の暴露ステップ604、606、および608は、処理フロー矢印614に示すように、所望の厚さを有する混合希土類アルミン酸膜が形成されるまで、所定の回数だけ繰り返されても良い。所望の膜厚は、半導体装置の種類または被形成装置領域に依存する。例えば、膜厚は、約5Åから約200Åの間であり、あるいは約5Åから約40Åの間である。
【０１１１】
図6Aに示した実施例では、処理フローは、第1の希土類前駆体のパルス、酸素含有ガスのパルス、第2の希土類前駆体のパルス、酸素含有ガスのパルス、アルミニウム前駆体のパルス、および酸素含有ガスのパルスの一連の交互の暴露ステップを含む成膜サイクルを有する。本発明の別の実施例では、成膜サイクルの一連の交互の暴露ステップ604、606、608の順番を変更して、膜成長および膜組成化を行っても良い。
【０１１２】
本発明のある実施例では、一連の各暴露ステップ604、606、608は、所定の回数だけ、独立に繰り返されても良い。ある例では、ステップ604がパルスシーケンスAにより示され、ステップ606がパルスシーケンスBで示され、ステップ606がパルスシーケンスXで示される場合、成膜サイクルは、ABXを有し、ここでABXは、所望の膜が形成されるまで、所定の回数だけ繰り返される（すなわち、ABXABXABX等）。例えば、AABXAABX、ABBXABBX、ABXXABXX、AABXABBX等、幅広い様々な他の成膜サイクルが可能であることは、当業者には容易に認識できる。しかしながら、本発明の実施例は、これらの成膜サイクルに限られず、他のA、B、およびXの組み合わせを利用しても良い。これらの異なる成膜サイクルを用いることにより、得られる混合希土類アルミン酸膜中に、第1および第2の希土類金属元素、ならびにアルミニウムの異なる量と異なる深さプロファイルとを有する希土類アルミン酸膜を成膜することが可能となる。
【０１１３】
本発明の別の実施例では、図6Aに示す処理フローに、異なる希土類元素を含む追加の希土類前駆体を含む追加のパルスシーケンスが付加され、3または4種以上の異なる希土類金属元素を含む混合希土類酸化物膜が形成される。換言すれば、膜に導入される各追加希土類金属元素用の希土類前駆体のガスパルス、および酸素含有ガスのガスパルスを含むパルスシーケンスを加えることにより、追加の希土類元素が膜中に取り込まれる。ある例では、第3の希土類前駆体のガスパルス、および酸素含有ガスのガスパルスを含むガスパルスパルスシーケンスCが加えられても良い。従って、一つの成膜サイクルは、例えば、ABCX、ABBCX、ABCCX、等を含んでも良い。しかしながら、本発明の実施例は、これらの成膜サイクルに限られるものではなく、A、B、CおよびXの他の組み合わせを利用することも可能である。
【０１１４】
本発明の別の実施例では、処理フロー600は、さらに、各ガスパルスの後に、処理チャンバをパージ処理または排気処理するステップを有する。パージ処理または排気処理するステップは、希土類前駆体、酸素含有ガス、およびアルミニウム含有ガスの交互のパルスの間に、処理チャンバから、いかなる未反応希土類前駆体、副生成物、アルミニウム前駆体、および酸素含有ガスを除去するために実施されても良い。
【０１１５】
暴露ステップ604および606は、処理フロー矢印612に示すように、所定の回数だけ順次繰り返され、暴露ステップ606および608は、処理フロー矢印610に示すように、所定の回数だけ順次繰り返される。また、暴露ステップ604、606、608は、処理矢印614により示されているように、所定の回数だけ繰り返されても良い。
【０１１６】
図6Bは、本発明のさらに別の実施例による混合希土類アルミン酸膜を形成する際の処理フロー図である。図6Bからわかるように、処理620は、ステップ622において、半導体基板のような基板を、ALDまたはPEALDシステムの処理チャンバに設置することから開始される。
【０１１７】
ステップ624では、基板は、異なる希土類金属元素を含む複数の希土類前駆体のガスパルス、および酸素含有ガスのガスパルスに暴露される。各希土類前駆体の相対濃度は、独立に制御され、これにより得られる混合希土類アルミン酸膜の組成が調整される。ステップ626では、基板は、アルミニウム前駆体のガスパルス、および酸素含有ガスのパルスに、順次暴露される。本発明のある実施例では、一連の暴露ステップ624および626は、処理フロー矢印628に示すように、所定の回数だけ繰り返される。また、各暴露ステップ624および626は、独立に所定の回数だけ繰り返されても良い。
【０１１８】
本発明の別の実施例では、処理フロー600は、さらに、各ガスパルスの後、処理チャンバをパージ処理または排気処理するステップを有する。パージ処理または排気処理するステップは、交互のガスパルスの間に、処理チャンバから、あらゆる未反応の希土類前駆体、副生成物、酸素含有ガス、およびアルミニウム前駆体を除去するために実施される。
【０１１９】
（混合希土類アルミニウム窒化物膜）
図7A乃至7Bは、本発明の実施例による混合希土類アルミン酸膜を形成する際の処理フロー図である。図7A乃至7Dの処理フローは、図1、2のALD／PEALDシステム1／101により、またはALD／PEALD処理を実施するように構成された、他のいかなる適当なALD／PEALDシステムにより実施されても良い。
【０１２０】
図7Aでは、処理700は、ステップ702において、ALDまたはPEALDシステムの処理チャンバに、半導体基板のような基板を設置することから開始される。ステップ704では、基板は、第1の希土類前駆体のガスパルス、および窒素含有ガスのガスパルスに順次暴露される。ステップ706では、基板は、第2の希土類前駆体のガスパルス、および窒素含有ガスのガスパルスに順次暴露される。ステップ708では、基板は、アルミニウム前駆体のガスパルス、および窒素含有ガスのガスパルスに順次暴露される。窒素含有ガスは、NH3、N2H4、プラズマ励起窒素、またはこれらの組み合わせを含み、任意でArのような不活性ガスを含んでも良い。
【０１２１】
本発明の実施例では、第1の希土類（RE1）前駆体および第2の希土類（RE2）前駆体は、異なる希土類金属元素を含み、一般化学式が、RE1xRE2yAlaNnの混合希土類アルミン酸膜が形成される。ここでx、ｙ、a、およびnは、ゼロ以外の整数である。一連の暴露ステップ704および606は、処理フロー矢印608に示すように、所望の厚さを有する混合希土類アルミン酸膜が形成されるまで、所定の回数だけ繰り返されても良い。所望の膜厚は、半導体装置の種類または被形成装置領域に依存する。例えば、膜厚は、約5Åから約200Åの間であり、あるいは約5Åから約40Åの間である。
【０１２２】
図7Aに示した実施例では、処理フローは、第1の希土類前駆体のパルス、窒素含有ガスのパルス、第2の希土類前駆体のパルス、窒素含有ガスのパルス、アルミニウム前駆体のパルス、および窒素含有ガスのパルスの一連の交互の暴露ステップを含む成膜サイクルを有する。本発明の別の実施例では、成膜サイクルの一連の交互の暴露ステップ704、706、708の順番を変更して、膜成長および膜組成化を行っても良い。
【０１２３】
本発明のある実施例では、一連の各暴露ステップ704、706、708は、所定の回数だけ、独立に繰り返されても良い。ある例では、ステップ704がパルスシーケンスAにより示され、ステップ706がパルスシーケンスBで示され、ステップ706がパルスシーケンスXで示される場合、成膜サイクルは、ABXを有し、ここでABXは、所望の膜が形成されるまで、所定の回数だけ繰り返される（すなわち、ABXABXABX等）。例えば、AABXAABX、ABBXABBX、ABXXABXX、AABXABBX等、幅広い様々な他の成膜サイクルが可能であることは、当業者には容易に認識できる。しかしながら、本発明の実施例は、これらの成膜サイクルに限られず、他のA、B、およびXの組み合わせを利用しても良い。これらの異なる成膜サイクルを用いることにより、得られる混合希土類アルミニウム窒化物膜中に、第1および第2の希土類金属元素、ならびにアルミニウムの異なる量と異なる深さプロファイルとを有する希土類アルミニウム窒化物膜を成膜することが可能となる。
【０１２４】
本発明の別の実施例では、図7Aに示す処理フローに、異なる希土類元素を含む追加の希土類前駆体を含む追加のパルスシーケンスが付加され、異なる複数の希土類金属元素を含む混合希土類アルミン酸膜が形成される。換言すれば、各所望の希土類元素用の各成膜サイクルに、希土類金属前駆体のガスパルス、および窒素含有ガスのガスパルスの一連の暴露ステップ有する追加のパルスシーケンスを取り入れることにより、追加の希土類元素が膜中に取り込まれる。ある例では、第3の希土類前駆体、および窒素含有ガスの一連のパルスを含むパルスシーケンスCが加えられても良い。従って、一つの成膜サイクルは、例えば、ABCX、ABBCX、ABCCX、ABCXX等を含んでも良い。しかしながら、本発明の実施例は、これらの成膜サイクルに限られるものではなく、A、B、CおよびXの他の組み合わせを利用することも可能である。
【０１２５】
本発明の別の実施例では、図7Aに示す処理フローに、異なる希土類金属元素を含む追加の希土類前駆体を含む追加のパルスシーケンスが追加され、3または4種類以上の異なる希土類金属元素を含む混合希土類酸化物膜が形成される。換言すれば、膜に取り込まれる各追加希土類金属元素用の希土類前駆体のガスパルスと、酸素含有ガスのガスパルスとを含むパルスシーケンスを追加することにより、膜中に、追加の希土類元素が導入される。ある例では、第3の希土類前駆体のガスパルス、および酸素含有ガスのガスパルスを含むパルスシーケンスCが加えられても良い。従って、一つの成膜サイクルは、例えば、ABCX、ABBCX、ABCCX等を含んでも良い。しかしながら、本発明の実施例は、これらの成膜サイクルに限られるものではなく、A、B、CおよびXの他の組み合わせを利用することも可能である。
【０１２６】
本発明の別の実施例では、処理フロー700は、さらに、各ガスパルスの後に、処理チャンバをパージ処理または排気処理するステップを有する。パージ処理または排気処理するステップは、希土類前駆体、窒素含有ガス、およびアルミニウム含有ガスの交互のパルスの間に、処理チャンバから、いかなる未反応希土類前駆体、副生成物、アルミニウム前駆体、および窒素含有ガスを除去するために実施されても良い。
【０１２７】
暴露ステップ704および706は、処理フロー矢印712に示すように、所定の回数だけ順次繰り返され、暴露ステップ706および708は、処理フロー矢印710に示すように、所定の回数だけ順次繰り返される。また、暴露ステップ704、706、708は、処理矢印714により示されているように、所定の回数だけ繰り返されても良い。
【０１２８】
図7Bは、本発明のさらに別の実施例による混合希土類アルミン酸膜を形成する際の処理フロー図である。図7Bからわかるように、処理720は、ステップ722において、半導体基板のような基板を、ALDまたはPEALDシステムの処理チャンバに設置することから開始される。
【０１２９】
ステップ724では、基板は、異なる希土類金属元素を含む複数の希土類前駆体ガスパルス、および窒素含有ガスのガスパルスに暴露される。各希土類前駆体の相対濃度は、独立に制御され、これにより得られる混合希土類アルミニウム窒化物膜の組成が調整される。ステップ726では、基板は、アルミニウム前駆体のガスパルス、および窒素含有ガスのパルスに、順次暴露される。本発明のある実施例では、一連の暴露ステップ724および726は、処理フロー矢印728に示すように、所定の回数だけ繰り返される。
【０１３０】
本発明の別の実施例では、処理フロー720は、さらに、各ガスパルスの後、処理チャンバをパージ処理または排気処理するステップを有する。パージ処理または排気処理するステップは、処理チャンバから、あらゆる未反応の希土類前駆体、副生成物、窒素含有ガス、およびアルミニウム前駆体を除去するために実施される。
【０１３１】
（混合希土類アルミニウム酸窒化物膜）
図8A乃至8Bは、本発明の実施例による混合希土類アルミニウム酸窒化物膜を形成する際の処理フロー図である。図8A乃至8Dの処理フローは、図1、2のALD／PEALDシステム1／101により、またはALD／PEALD処理を実施するように構成された、他のいかなる適当なALD／PEALDシステムにより実施されても良い。
【０１３２】
図8Aでは、処理800は、ステップ802において、ALDまたはPEALDシステムの処理チャンバに、半導体基板のような基板を設置することから開始される。ステップ804では、基板は、第1の希土類前駆体を含むガスパルス、および酸素含有ガス、窒素含有ガス、または酸素と窒素を含有するガスのガスパルスに順次暴露される。ステップ806では、基板は、第2の希土類前駆体のガスパルス、および酸素含有ガス、窒素含有ガス、または酸素と窒素を含有するガスのガスパルスに順次暴露される。ステップ808では、基板は、アルミニウム前駆体のガスパルス、および酸素含有ガス、窒素含有ガス、または酸素と窒素を含有するガスのガスパルスに順次暴露される。酸素含有ガスは、O2、H2O、H2O2、NO、NO2、N2O、オゾン、プラズマ励起酸素、またはこれらの組み合わせを含み、任意でArのような不活性ガスを含んでも良い。窒素含有ガスは、NH3、N2H4、NO、NO2、N2O、プラズマ励起窒素、またはこれらの組み合わせを含み、任意でArのような不活性ガスを含んでも良い。膜中に酸素と窒素を導入するため、ステップ804と806の組み合わせは、酸素を含む少なくとも一つのガスパルスと、窒素を含む少なくとも一つのガスパルスとを有する必要がある。当然のことながら、NO、NO2、またはN2Oを含むガスは、酸素と窒素の両方を含んでも良い。
【０１３３】
本発明の実施例では、第1の希土類（RE1）前駆体および第2の希土類（RE2）前駆体は、異なる希土類金属元素を含み、一般化学式が、RE1xRE2yAlaOmNnの混合希土類アルミニウム酸窒化物膜が形成される。ここでx、ｙ、a、mおよびnは、ゼロ以外の整数である。一連の暴露ステップ804、806、および808は、処理フロー矢印814に示すように、所望の厚さを有する混合希土類アルミニウム酸窒化物膜が形成されるまで、所定の回数だけ繰り返されても良い。所望の膜厚は、半導体装置の種類または被形成装置領域に依存する。例えば、膜厚は、約5Åから約200Åの間であり、あるいは約5Åから約40Åの間である。
【０１３４】
図8Aに示した実施例では、処理フローは、第1の希土類前駆体のパルス、酸素、窒素、または酸素と窒素を含有するガスのガスパルス、第2の希土類前駆体のパルス、酸素、窒素、または酸素と窒素を含有するガスのガスパルス、アルミニウム前駆体のパルス、および酸素、窒素、または酸素と窒素を含有するガスのガスパルスの一連の交互の暴露ステップを含む成膜サイクルを有する。本発明の別の実施例では、成膜サイクルの一連の交互の暴露ステップ804、806、808の順番を変更して、膜成長および膜組成化を行っても良い。
【０１３５】
本発明のある実施例では、各一連の暴露ステップ804、806、808は、所定の回数だけ、独立に繰り返されても良い。ある例では、ステップ804がパルスシーケンスAにより示され、ステップ806がパルスシーケンスBで示され、ステップ806がパルスシーケンスXで示される場合、成膜サイクルは、ABXを有し、ここでABXは、所望の膜が形成されるまで、所定の回数だけ繰り返される（すなわち、ABXABXABX等）。例えば、AABXAABX、ABBXABBX、ABXXABXX、AABXABBX等、幅広い様々な他の成膜サイクルが可能であることは、当業者には容易に認識できる。しかしながら、本発明の実施例は、これらの成膜サイクルに限られず、他のA、B、およびXの組み合わせを利用しても良い。これらの異なる成膜サイクルを用いることにより、得られる混合希土類アルミニウム窒化物膜中に、第1および第2の希土類金属元素、アルミニウム、窒素、および酸素の異なる量と異なる深さプロファイルとを有する希土類アルミニウム酸窒化物膜を成膜することが可能となる。
【０１３６】
本発明の別の実施例では、図8Aに示す処理フローに、異なる希土類元素を含む追加の希土類前駆体を含む追加のパルスシーケンスが付加され、3または4種類以上の異なる希土類金属元素を含む混合希土類アルミニウム酸窒化物膜が形成される。換言すれば、膜中に組み込まれる各追加希土類金属元素用の希土類金属前駆体、および酸素、窒素、または酸素と窒素を含有するガスのガスパルスの一連の暴露ステップを有する追加のパルスシーケンスを取り入れることにより、追加の希土類元素が膜中に取り込まれる。ある例では、第3の希土類前駆体、および酸素、窒素、または酸素と窒素を含有するガスのガスパルスを含むパルスシーケンスCが加えられても良い。従って、一つの成膜サイクルは、例えば、ABCX、ABBCX、ABCCX、ABCXX等を含んでも良い。しかしながら、本発明の実施例は、これらの成膜サイクルに限られるものではなく、A、B、CおよびXの他の組み合わせを利用することも可能である。本発明の別の実施例では、処理フロー800は、さらに、各ガスパルスの後に、処理チャンバをパージ処理または排気処理するステップを有する。パージ処理または排気処理するステップは、希土類前駆体、窒素含有ガス、およびアルミニウム含有ガスの交互のパルスの間に、処理チャンバから、いかなる未反応希土類前駆体、副生成物、アルミニウム前駆体、酸素含有ガス、および窒素含有ガスを除去するために実施されても良い。
【０１３７】
暴露ステップ804および806は、処理フロー矢印812に示すように、所定の回数だけ順次繰り返され、暴露ステップ806および808は、処理フロー矢印810に示すように、所定の回数だけ順次繰り返される。また、暴露ステップ804、806、808は、処理矢印814に示されているように、所定の回数だけ繰り返されても良い。
【０１３８】
図8Bは、本発明のさらに別の実施例による混合希土類アルミニウム酸窒化物膜を形成する際の処理フロー図である。図8Bからわかるように、処理820は、ステップ822において、半導体基板のような基板を、ALDまたはPEALDシステムの処理チャンバに設置することから開始される。
【０１３９】
ステップ824では、基板は、異なる希土類金属元素を含む複数の希土類前駆体のガスパルス、および酸素、窒素、または酸素と窒素を含有するガスのガスパルスに、同時に暴露される。各希土類前駆体の相対濃度は、独立に制御され、これにより得られる混合希土類酸窒化物膜の組成が調整される。ステップ826では、基板は、アルミニウム前駆体のガスパルス、および酸素、窒素、または酸素と窒素を含有するガスのガスパルスに、順次暴露される。本発明のある実施例では、一連の暴露ステップ824および826は、処理フロー矢印828に示すように、所定の回数だけ繰り返される。
【０１４０】
本発明の別の実施例では、処理フロー820は、さらに、各ガスパルスの後、処理チャンバをパージ処理または排気処理するステップを有する。パージ処理または排気処理するステップは、処理チャンバから、あらゆる未反応の希土類前駆体、副生成物、窒素含有ガス、およびアルミニウム前駆体を除去するために実施される。
【０１４１】
図9Aおよび9Bには、本発明の実施例による混合希土類系材料を含む、半導体装置の断面図を概略的に示す。概略的な断面図には、電界効果トランジスタ（FET）90および91のソース領域とドレイン領域は、示されていない。図9AにおいてFET90は、半導体基板92、ゲート誘電体として機能する混合希土類系膜96、および膜96を覆う導電性ゲート電極膜98を有する。混合希土類系膜96は、複数の、すなわち少なくとも2種類以上の異なる希土類金属元素を含み、これらの元素は、Y、Lu、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Th、Dy、Ho、Er、Tm、およびYbから選定される。混合希土類系膜96は、混合希土類酸化物膜、混合希土類窒化物膜、混合希土類酸窒化物膜、混合希土類アルミン酸膜、混合希土類アルミニウム窒化物膜、または混合希土類アルミニウム酸窒化物膜であっても良い。混合希土類系膜96の厚さは、約5Åから約200Åの間であり、あるいは約5Åから約40Åの間である。
【０１４２】
FET90は、さらに、ゲート電極膜98を有し、これは、例えば、約5nmから約10nmの厚さであり、ポリシリコン、金属、またはW、WN、WSix、Al、Mo、Ta、TaN、TaSiN、HfN、HfSiN、Ti、TiN、TiSiN、Mo、MoN、Re、Pt、もしくはRuを含む金属含有材料を有する。
【０１４３】
図9BにおけるFET91は、図9AにおけるFET90と同様であるが、さらに、混合希土類系膜96と基板92の間に、界面層94を有する。界面層94は、例えば、酸化物層、窒化物層、または酸窒化物層である。
【０１４４】
本発明のある実施例では、半導体装置は、キャパシタを有し、このキャパシタは、混合希土類系材料を含む。
【０１４５】
以上の説明では、本発明のある一例としての実施例しか示されていないが、一例としての実施例において、本発明の示唆および利点から実質的に逸脱しないで、多くの変更が可能であることは、当業者には容易に理解できる。従って、そのような全ての変更は、本発明の範囲に含まれることを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１Ａ】本発明の実施例によるALDシステムの概略図である。
【図１Ｂ】本発明の実施例によるPEALDシステムの概略図である。
【図２Ａ】本発明の実施例による混合希土類系膜を形成するパルスシーケンスを概略的に示した図である。
【図２Ｂ】本発明の実施例による混合希土類系膜を形成するパルスシーケンスを概略的に示した図である。
【図２Ｃ】本発明の実施例による混合希土類系膜を形成するパルスシーケンスを概略的に示した図である。
【図２Ｄ】本発明の実施例による混合希土類系膜を形成するパルスシーケンスを概略的に示した図である。
【図２Ｅ】本発明の実施例による混合希土類系膜を形成するパルスシーケンスを概略的に示した図である。
【図２Ｆ】本発明の実施例による混合希土類系膜を形成するパルスシーケンスを概略的に示した図である。
【図３Ａ】本発明の実施例による混合希土類酸化物膜を形成する処理フロー図である。
【図３Ｂ】本発明の実施例による混合希土類酸化物膜を形成する処理フロー図である。
【図３Ｃ】本発明の実施例による混合希土類酸化物膜を形成する処理フロー図である。
【図３Ｄ】本発明の実施例による混合希土類酸化物膜を形成する処理フロー図である。
【図４Ａ】本発明の実施例による混合希土類窒化物膜を形成する処理フロー図である。
【図４Ｂ】本発明の実施例による混合希土類窒化物膜を形成する処理フロー図である。
【図５Ａ】本発明の実施例による混合希土類酸窒化物膜を形成する処理フロー図である。
【図５Ｂ】本発明の実施例による混合希土類酸窒化物膜を形成する処理フロー図である。
【図６Ａ】本発明の実施例による混合希土類アルミン酸膜を形成する処理フロー図である。
【図６Ｂ】本発明の実施例による混合希土類アルミン酸膜を形成する処理フロー図である。
【図７Ａ】本発明の実施例による混合希土類アルミニウム窒化物膜を形成する処理フロー図である。
【図７Ｂ】本発明の実施例による混合希土類アルミニウム窒化物膜を形成する処理フロー図である。
【図８Ａ】本発明の実施例による混合希土類アルミニウム酸窒化物膜を形成する処理フロー図である。
【図８Ｂ】本発明の実施例による混合希土類アルミニウム酸窒化物膜を形成する処理フロー図である。
【図９Ａ】本発明の実施例による混合希土類系材料を含む半導体装置の断面を概略的に示した図である。
【図９Ｂ】本発明の実施例による混合希土類系材料を含む半導体装置の断面を概略的に示した図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
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