(57)【要約】  本発明は、メモリセルを製造するシステム、方法および装置を提供する。本発明は、第１の誘電性材料内に、側壁を有するフィーチャを形成すること、フィーチャの側壁に第１の導電性材料を形成すること、この導電性材料の表面に、第２の誘電性材料の層を堆積させること、ならびに第２の誘電性材料を酸化種および紫外光にさらして、第２の誘電性材料を酸化させることを含む。多数の追加の態様も開示される。
2014508403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メモリセルを製造する方法であって、
第１の誘電性材料内に、側壁を有するフィーチャを形成すること、
前記フィーチャの前記側壁に第１の導電性材料を形成すること、
前記導電性材料の表面に、第２の誘電性材料の層を堆積させること、ならびに
前記第２の誘電性材料を酸化種および紫外光にさらして、前記第２の誘電性材料を酸化させること
を含む方法。
【請求項２】
酸化した前記第２の誘電性材料の表面に第２の導電性材料を形成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の誘電性材料が、二酸化ケイ素、窒化ケイ素および酸窒化ケイ素のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の導電性材料が、ＴｉＮ、ＴａＮおよびＷＮ２のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の誘電性材料が、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＨｆＯ２およびＺｒＯ２のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の誘電性材料を酸化種および紫外光にさらすことが、前記第２の誘電性材料の内部へオゾンを拡散させ、次いで、拡散させた前記オゾンに前記紫外光のパルスを照射して前記オゾンを酸素ラジカルに分解することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
複数の前記材料が、３００℃未満の温度に維持される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
メモリセルを製造する方法であって、
第１の誘電性材料内に、側壁を有するフィーチャを形成すること、
前記フィーチャの前記側壁に第１の導電性材料を形成すること、
前記導電性材料の表面に、第２の誘電性材料の層を堆積させること、ならびに
前記第２の誘電性材料をＯ２、紫外光および熱にさらして、前記第２の誘電性材料を酸化させること
を含む方法。
【請求項９】
第１の誘電性材料内に形成された、側壁を含むフィーチャと、
前記フィーチャの前記側壁に形成された第１の導電性材料と、
前記導電性材料の表面に堆積させた第２の誘電性材料の層と
を含み、
酸化種および紫外光にさらすことによって前記第２の誘電性材料が酸化した
メモリセル。
【請求項１０】
酸化した前記第２の誘電性材料の表面に形成された第２の導電性材料をさらに含む、請求項９に記載のメモリセル。
【請求項１１】
前記第１の誘電性材料が、二酸化ケイ素、窒化ケイ素および酸窒化ケイ素のうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載のメモリセル。
【請求項１２】
前記第１の導電性材料が、ＴｉＮ、ＴａＮおよびＷＮ２のうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載のメモリセル。
【請求項１３】
前記第２の誘電性材料が、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＨｆＯ２およびＺｒＯ２のうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載のメモリセル。
【請求項１４】
前記第２の誘電性材料の内部へオゾンを拡散させ、次いで、拡散させた前記オゾンに前記紫外光のパルスを照射して前記オゾンを酸素ラジカルに分解することによって、前記第２の誘電性材料が酸化した、請求項９に記載のメモリセル。
【請求項１５】
複数の前記材料が、３００℃未満の温度に維持された、請求項９に記載のメモリセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データストレージメモリに関し、より詳細には、メモリセルの静電容量を増大させる方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）デバイスを含むメモリデバイスのサイズおよび消費電力を低減させる設計上の目標は、フィーチャのサイズの低減を可能にする新興技術によって達成される。しかしながら、より高密度のメモリを製造するためにメモリ設計を縮小すると、デバイスの動作を妨げる問題が生じる場合がある。したがって、より高密度のメモリを高い信頼性で動作させることを可能にする改良された方法、装置およびシステムが望まれている。
【発明の概要】
【０００３】
いくつかの実施形態では、本発明が、メモリセルを製造する方法を提供する。この方法は、第１の誘電性材料内に、側壁を有するフィーチャを形成すること、フィーチャの側壁に第１の導電性材料を形成すること、この導電性材料の表面に、第２の誘電性材料の層を堆積させること、ならびに第２の誘電性材料を酸化種および紫外光にさらして、第２の誘電性材料を酸化させることを含む。
【０００４】
他のいくつかの実施形態では、本発明が、メモリセルを製造する別の方法を提供する。この方法は、第１の誘電性材料内に、側壁を有するフィーチャを形成すること、フィーチャの側壁に第１の導電性材料を形成すること、この導電性材料の表面に、第２の誘電性材料の層を堆積させること、ならびに第２の誘電性材料をＯ２、紫外光および熱にさらして、第２の誘電性材料を酸化させることを含む。
【０００５】
他の実施形態では、本発明がメモリセルを提供する。このメモリセルは、第１の誘電性材料内に形成された、側壁を含むフィーチャと、フィーチャの側壁に形成された第１の導電性材料と、この導電性材料の表面に堆積させた第２の誘電性材料の層とを含む。第２の誘電性材料は、酸化種および紫外光にさらすことによって酸化している。
【０００６】
他の実施形態では、本発明が、第１の誘電性材料内に形成された、側壁を有するフィーチャと、フィーチャの側壁に形成された第１の導電性材料と、この導電性材料の表面に堆積させた第２の誘電性材料の層とを含むメモリセルを提供する。第２の誘電性材料は、Ｏ２、紫外光および熱にさらすことによって酸化している。
【０００７】
他の実施形態では、本発明が、第１の誘電性材料内に形成された、それぞれが側壁を有する複数のフィーチャと、フィーチャの側壁に形成された第１の導電性材料と、この導電性材料の表面に堆積させた第２の誘電性材料の層とを含むメモリを提供する。第２の誘電性材料は、酸化種および紫外光にさらすことによって酸化している。
【０００８】
他の実施形態では、本発明が、第１の誘電性材料内に形成された、それぞれが側壁を有する複数のフィーチャと、フィーチャの側壁に形成された第１の導電性材料と、この導電性材料の表面に堆積させた第２の誘電性材料の層とを含むメモリを提供する。第２の誘電性材料は、Ｏ２、紫外光および熱にさらすことによって酸化している。
【０００９】
次に、多数の追加の実施形態を説明する。
【００１０】
本発明の特徴は、以下の詳細な説明を以下の図面と一緒に検討することによって、より明確に理解することができる。以下の図面では、全体を通じて、同じ参照符号が同じ要素を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のいくつかの実施形態に基づくメモリセルの一構成例の透視図である。
【図２】本発明のいくつかの実施形態に基づくメモリセルレイアウトの一構成例の平面図である。
【図３】本発明のいくつかの実施形態に基づく第１の方法例を示す流れ図である。
【図４】本発明のいくつかの実施形態に基づく第２の方法例を示す流れ図である。
【図５】本発明のいくつかの実施形態に基づく第３の方法例を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、ＤＲＡＭで使用されているものなどのメモリストレージコンデンサの静電容量を増大させるシステム、方法および装置を提供する。静電容量を最大にすることは、データ保持時間を長くするため、およびセンス増幅器動作に対する信号余裕を大きくするために望ましい。言い換えると、メモリセルの静電容量が大きいほど、そのセルをリフレッシュする必要なしにそのセルにデータをより長く記憶しておくことができ（したがってそのメモリの電力必要量が小さくなり）、また、静電容量が大きいほど、そのメモリセルを読むことによって生成される信号の振幅がより大きくなり、そのため、そのセルに記憶された値をより正確にかつより高い信頼性で読み取ることができる。また、ＤＲＡＭ設計のサイズが小さくなると、例えばフィーチャサイズが７０ｎｍよりも小さくなると、しきい静電容量値を維持することが、メモリセルの動作にとって重要になる。言い換えると、メモリ密度が大きくなると、ＤＲＡＭセルの寸法がますます小さくなり、その縮小された幾何寸法は、既存のメモリシステムで機能するのに十分な量の静電容量を提供する十分な量の材料を含まない。例えば、３０ｆＦ／セルは、それよりも小さな静電容量では既存のメモリシステムが適正に機能しないしきい静電容量を表す。
【００１３】
本発明の発明者らは、単位面積当たり従来の材料よりも大きな静電容量を生み出す誘電性材料として、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの材料を使用することができることを確認した。例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）などの他の高誘電率（高Ｋ）材料を使用することもできる。さらに、従来の材料の代わりにこれらの材料を単に使用すると、漏れ電流が増大する可能性があるため、本発明の発明者らは、Ｔａ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｈｆ、Ｚｒなどのメモリセル側壁材料を、支持材料（例えばＴｉＮ、ＴａＮ、ＷＮ２などの他のメモリセル材料）を酸化させることなしに均一に酸化させるシステム、方法および装置を確定した。言い換えると、誘電体内に形成された側壁を有するフィーチャ（例えば円筒形の開口または孔）の中に形成されたメモリセルであって、例えばＴａＯまたはＡｌ２Ｏ３の膜（コンデンサ誘電体膜）で覆われた側壁導電層を含むメモリセルを、本発明の方法および装置に従って均一に酸化させて、漏れ電流を最小にすることができる。本発明は、側壁導電層を酸化させることなしに（例えばＴｉＮを酸化させることなしに）、Ｔａ２Ｏ５またはＡｌ２Ｏ３（または他の材料）の内部に酸素を保持することを可能にする。
【００１４】
本発明はいくつかの実施形態を含む。本明細書に記載された実施形態は単に、説明のための例を提供することが意図されており、それらの実施形態が、本発明の可能な全ての変形形態を網羅することは意図されていない。第１の実施形態では、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２膜などの側壁の高誘電率材料を、紫外（ＵＶ）光およびオゾン（Ｏ３）を使用して酸化させることにより、メモリセルの静電容量を増大させることができる。メモリフィーチャ内の側壁導体を誘電体膜で覆った後、フィーチャ内にオゾンを流し、同時にＵＶ光を照射する。このＵＶ光は、オゾンを酸素ラジカル（Ｏ・）に分解し、この酸素ラジカルが酸化剤として作用して、誘電体膜を酸化させる。
【００１５】
第２の実施形態では、メモリフィーチャ内にオゾンを流した後に、ＵＶ光パルスをオン／オフする。ＵＶ光がオフの間に、オゾンは、誘電性構造体（例えばＴａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＨｆＯ２またはＺｒＯ２）の内部へ拡散する。ＵＶ光をオンにすると、ＵＶ光は、誘電性構造体の内部のオゾンとメモリフィーチャ内へ流入しているオゾンの両方を分解する。第１の実施形態と同様に、このＵＶ光は、オゾンを酸素ラジカル（Ｏ・）に分解し、この酸素ラジカルが酸化剤として作用して、誘電性構造体を酸化させる。ＵＶ光をオフにすることにより、支持材料が誘電性構造体と一緒に酸化しないように、酸化速度を慎重に制御することができる。このパルス酸化モードはさらに、誘電性構造体をより均一に酸化させることを可能にする。さまざまな実施形態において、ＵＶパワー、ウエハ温度、チャンバ圧力、オゾン濃度およびＵＶオン／オフ時間を変更して、この酸化を、均一性、厚さおよび支持材料の酸化の回避に関して最適化することができる。いくつかの実施形態では、ウエハを３００℃よりも低い温度に維持することにより、オゾンが酸素ラジカルに分解され、酸化が開始する前に、誘電性構造体の内部へオゾンが拡散する十分な時間ができる。
【００１６】
本発明の第３の実施形態では、酸素（Ｏ２）を使用したＵＶ支援熱酸化を使用して、コンデンサの誘電体膜を酸化させることができる。言い換えると、熱とＵＶ光の両方にさらすことによって酸素（Ｏ２）が酸素ラジカル（Ｏ・）に分解され、この酸素ラジカルが酸化剤として作用して、誘電性構造体を酸化させる。
【００１７】
図１および２を参照すると、本発明の実施形態に基づくメモリセル構造体１００の一例が示されている。図１は、メモリセル構造体の一例の透視図を示し、図２は断面図を示す。比較的に厚い水平な誘電体層１０２内にフィーチャ１０４が形成されている。フィーチャ１０４の形状は、円筒形の孔、ビアまたは都合のよい実施可能な任意の形状とすることができる。フィーチャ１０４の側壁を、メモリセルコンデンサの一方のチャージプレートの役目を果たす第１の導電層１０６で覆うことができる。導電層１０６は、コンデンサの誘電体の役目を果たす誘電体膜１０８または誘電性構造体で覆われている。最後に、フィーチャ１０４内の残りの空間の一部または全部を埋め、コンデンサのもう一方のチャージプレートの役目を果たす第２の導体１１０を堆積させることができる。
【００１８】
構造体１００のフィーチャ１０４は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）または実施可能な他の材料を含む任意の数のさまざまな絶縁材料内に形成することができる。フィーチャ１０４のアスペクト比（例えば高さと幅の比）は例えば約４０：１とすることができる。いくつかの実施形態では、このアスペクト比が約４０：１から約６０：１である。この範囲の外側のアスペクト比を使用することもできる。いくつかの実施形態では、フィーチャ１０４の深さが、約２００００オングストロームから約５００００オングストロームである。この範囲の外側の深さを使用することもできる。いくつかの実施形態では、フィーチャ１０４の直径が、約３００オングストロームから約１０００オングストロームである。この範囲の外側の直径を使用することもできる。
【００１９】
上に示したとおり、誘電体層１０２は、例えば二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素または他の適当な絶縁材料など、実施可能な任意の材料から形成することができる。例えば物理的気相堆積または他の適当な方法など、実施可能な任意の方法を使用して誘電体層１０２を形成することができる。いくつかの実施形態では、誘電体層１０２の厚さが、約１０オングストロームから約１００オングストロームである。他の実施形態では、誘電体層１０２に対して他の厚さを使用することができる。
【００２０】
フィーチャ１０４の側壁を内張りする第１の導電層１０６は、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＷＮ２または実施可能な任意の導電性材料とすることができる。導電層１０６は、例えば物理的気相堆積または他の適当な方法など、実施可能な任意の方法によって堆積させることができる。いくつかの実施形態では、導電層１０６の厚さが、約１００オングストロームから約１０００オングストロームである。他の実施形態では、導電層１０６に対して他の厚さを使用することができる。
【００２１】
第１の導電層１０６の表面の誘電体膜１０８は、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＨｆＯ２もしくはＺｒＯ２あるいは実施可能な任意の高Ｋ誘電性材料とすることができる。誘電体膜１０８は、後により詳細に説明する本発明の方法に従って形成する。いくつかの実施形態では、Ｔａ、Ａｌ、Ｚｎ、ＨｆまたはＺｒなどの初期材料を、例えば物理的気相堆積または他の適当な方法などの実施可能な任意の方法によって堆積させる。後述するように、次いで、この初期材料を酸化させて、それぞれＴａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＨｆＯ２またはＺｒＯ２の高Ｋ誘電体膜１０８を形成することができる。いくつかの実施形態では、高Ｋ誘電体膜１０８の厚さが約５オングストロームから約５０オングストロームである。他の実施形態では、誘電体膜１０８に対して他の厚さを使用することができる。
【００２２】
第２の導体１１０は、誘電体膜１０８の表面の層として、または、単純に、フィーチャ１０４内の残りの領域を埋める円柱として、形成することができる。いずれの場合も、第２の導体１１０は、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＷＮ２または実施可能な任意の導電性材料とすることができる。第２の導体１１０は、例えば物理的気相堆積または他の適当な方法などの実施可能な任意の方法によって堆積させることができる。いくつかの実施形態では、第２の導体１１０の厚さが、約１０オングストロームから約２００オングストロームである。他の実施形態では、第２の導体１１０に対して他の厚さを使用することができる。
【００２３】
次に、図３から５を参照して、本発明の例示的な方法を説明する。なお、それらの方法例は、別個の複数のステップを含む流れ図を使用して示されることに留意されたい。しかしながら、示されるそれらのステップが任意の数のサブステップを含むことができること、および／または、それらのステップを結合してより少数のステップを形成することができることを当業者は理解するであろう。また、本発明の全ての実施形態が、示される全てのステップを必要とするわけではない。具体的には、いくつかの実施形態では、破線で囲って示したステップの実行が任意である。さらに、図３から５の流れ図は、本発明の新規の特徴を示すことが意図されている。メモリセルアレイを製造する際には、図３から５に示されていない他の多くの処理ステップおよび／または本明細書で特に論じていない他の多くの処理ステップを実行する必要がある場合があることを当業者は容易に理解するであろう。例えば、図３から５の流れ図には、基板上に誘電体層１０２を形成するステップ、誘電体層１０２内にフィーチャ１０４を形成するステップ、および高Ｋ誘電体膜１０８の表面に第２の導体１１０を形成するステップが示されていない。それぞれの流れ図は、基板上の誘電体層１０２内に形成された少なくとも１つのフィーチャ１０４から始まる。フィーチャ１０４の側壁は、誘電体膜１０８で覆れた導電層１０６で内張りされている。
【００２４】
図３は、本発明のいくつかの実施形態に基づく第１の方法例３００を示す。ステップ３０２で、前処理した基板（初期膜で覆われた導電層１０６で内張りされた側壁をそれぞれが含む複数のフィーチャ１０４を有する誘電体層１０２を含む基板）を、処理チャンバに装填する。いくつかの実施形態では、前の処理のときから既に、基板が処理チャンバに装填されている。いくつかの実施形態では、前記複数のフィーチャが、メモリセル構成要素を保持するように適合された一連の開口である。任意の数のフィーチャ１０４を提供することができる。
【００２５】
ステップ３０４で、基板を処理温度まで加熱する。いくつかの実施形態では、この処理温度が、摂氏約２００度から摂氏約３５０度である。この範囲の外側の温度を使用することもできる。
【００２６】
ステップ３０６で、チャンバ内およびフィーチャ内に酸化種を流す。この酸化種は、Ｏ３、Ｏ２、Ｏ３とＯ２の組合せおよび他の酸化種を含むことができる。いくつかの実施形態では、この酸化種に、追加のガスを組み合わせる。例えば、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）および／または他の不活性ガスを使用することができる。いくつかの実施形態では、酸化種の流量が、約５標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）から約２０ｓｃｃｍである。他の流量を使用することもできる。いくつかの実施形態では、酸化種の圧力が、約６トル（Ｔｏｒｒ）から約１００トルである。他の圧力を使用することもできる。いくつかの実施形態では、酸化種の濃度が、約１０重量％から約５０重量％である。他の濃度を使用することもできる。
【００２７】
場合により、ステップ３０８で、導電層１０６の表面の膜１０８の内部へ拡散するための時間を酸化種に与える。いくつかの実施形態では、この拡散のための時間が、約３００秒から約１８００秒である。この範囲の外側の時間を使用することもできる。
【００２８】
ステップ３１０で、この膜を、紫外（ＵＶ）光などのエネルギー源を使用して酸化させる。いくつかの実施形態では、広帯域ＵＶバルブ（ｂｕｌｂ）を有するマイクロ波ＵＶ源を使用する。例えば、米オハイオ州ＷｅｓｔｌａｋｅのＮｏｒｄｓｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されているＣｏｏｌＷａｖｅ（登録商標）２  ６１０  ＳｙｓｔｅｍモデルをＵＶ源として使用することができる。いくつかの実施形態では、実施可能なさまざまなＵＶ源技術、バルブおよびそれによって得られる出力タイプ（例えば広帯域ＵＶ、単波長、スペクトルプロファイル（例えばＵＶＡ、ＵＶＢ、ＵＶＣ、ＩＲなど））のうちの任意のＵＶ源技術、バルブおよび出力タイプを使用することができる。いくつかの実施形態では、ＵＶ源の出力パワーを約６０％から約１００％まで変更することができる。この範囲の外側の出力パワー百分率を使用することもできる。いくつかの実施形態では、ＵＶ光の放射照度が、約１００Ｗ／ｍ２から約２０００Ｗ／ｍ２である。この範囲の外側の放射照度値を使用することもできる。いくつかの実施形態では、この膜を酸化させるための露光時間が、約３００秒から約９００秒である。この範囲の外側の露光時間を使用することもできる。いくつかの実施形態では、ＵＶ光パルスを、約０．０３３ヘルツから約０．２ヘルツのパルス繰返し数で照射する。この範囲の外側のパルス繰返し数値を使用することもできる。
【００２９】
場合により、ステップ３１２で、熱酸化を実行することができる。いくつかの実施形態では、この熱酸化は、約２００度から約４５０度の温度に基板を加熱することを含む。この範囲の外側の温度を使用することもできる。いくつかの実施形態では、熱酸化のための時間が、約６０秒から約１８００秒である。この範囲の外側の時間を熱酸化に対して使用することもできる。
【００３０】
本発明によれば、上記の方法を使用することによって、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２膜などの側壁の高誘電率材料を、ＵＶ光および酸化種（例えばＯ３、Ｏ２、Ｏ３とＯ２の組合せなど）を使用して酸化させることにより、メモリセルの静電容量を増大させることができる。メモリフィーチャ内の側壁導体を誘電体膜で覆った後、フィーチャ１０４内に酸化種を流し、ＵＶ光を照射する。このＵＶ光は、酸化種を酸素ラジカル（Ｏ・）に分解し、この酸素ラジカルが酸化剤として作用して、高Ｋ誘電体膜を酸化させる。
【００３１】
図４は、本発明のいくつかの実施形態に基づく第２の方法例４００を示す。第２の実施形態では、メモリフィーチャ内にオゾンを流した後に、ＵＶ光パルスをオン／オフする。ＵＶ光がオフの間に、酸化種は、誘電性構造体／誘電体膜（例えばＴａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＨｆＯ２またはＺｒＯ２）の内部へ拡散する。ＵＶ光をオンにすると、ＵＶ光は、誘電性構造体／誘電体膜の内部の酸化種とメモリフィーチャ１０４内へ流入している酸化種の両方を分解する。第１の実施形態と同様に、このＵＶ光は、酸化種を酸素ラジカル（Ｏ・）に分解し、この酸素ラジカルが酸化剤として作用して、誘電性構造体／誘電体膜を酸化させる。ＵＶ光をオフにすることにより、支持材料（例えば導電層１０６）が誘電性構造体／誘電体膜と一緒に酸化しないように、酸化速度を慎重に制御することができる。このパルス酸化モードはさらに、誘電性構造体／誘電体膜をより均一に酸化させることを可能にする。さまざまな実施形態において、ＵＶパワー、ウエハ温度、チャンバ圧力、酸化種濃度およびＵＶオン／オフ時間を変更して、この酸化を、均一性、厚さおよび支持材料の酸化の回避に関して最適化することができる。いくつかの実施形態では、基板を３００℃よりも低い温度に維持することにより、酸化種が酸素ラジカルに分解され、酸化を開始する前に、誘電性構造体／誘電体膜の内部へ酸化種が拡散する十分な時間ができる。
【００３２】
下表は、処理変量値の具体的な例を提供する。
【００３３】
【表１】
2014508403.tif 000003
【００３４】
上表には、（それぞれの列見出しに１から６の番号で示された）６つのステップ例に対する処理値の例が示されている。ステップ１では、１５秒放置して、圧力および温度を安定させる。圧力は２０トルに設定し、温度は摂氏３００度（℃）に設定し、間隔は４００ミル（ｍｉｌ）に設定し、Ｏ３流量は１００００ｓｃｃｍに設定する。ステップ２では、５秒間、側壁構造体の内部へＯ３を拡散させる。ステップ３では、５秒かけてＵＶランプを起動する。ステップ４では、５秒間、ＵＶ硬化を実行する。この処理例は次にステップ２へ戻り、ステップ２から４を何サイクルか（例えば２００サイクル）繰り返す。ステップ５では、５秒かけて基板をリフトへ移動させる。ステップ６では、５秒間、ポンプによってチャンバを排気する。
【００３５】
図４について説明する。ステップ４０２で、前処理した基板（初期膜で覆われた導電層１０６で内張りされた側壁をそれぞれが含む複数のフィーチャ１０４を有する誘電体層１０２を含む基板）を、処理チャンバに装填する。いくつかの実施形態では、前の処理のときから既に、基板が処理チャンバに装填されている。いくつかの実施形態では、前記複数のフィーチャが、メモリセル構成要素を保持するように適合された一連の開口である。任意の数のフィーチャ１０４を提供することができる。
【００３６】
ステップ４０４で、基板を処理温度まで加熱する。いくつかの実施形態では、この処理温度が、摂氏約２００度（℃）から約３５０℃である。この範囲の外側の温度を使用することもできる。
【００３７】
ステップ４０６で、チャンバ内およびフィーチャ内に酸化種を流す。この酸化種は、Ｏ３、Ｏ２、Ｏ３とＯ２の組合せおよび他の酸化種を含むことができる。いくつかの実施形態では、この酸化種に、追加のガスを組み合わせる。例えば、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）および／または他の不活性ガスを使用することができる。いくつかの実施形態では、酸化種の流量が、約５標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）から約３０ｓｃｃｍである。他の流量を使用することもできる。いくつかの実施形態では、酸化種の圧力が、約６トルから約１００トルである。他の圧力を使用することもできる。いくつかの実施形態では、酸化種の濃度が、約１０重量％から約５０重量％である。他の濃度を使用することもできる。
【００３８】
ステップ４０８で、導電層１０６の表面の膜１０８の内部へ拡散するための時間を酸化種に与える。いくつかの実施形態では、この拡散のための時間が、約５秒から約３００秒である。この範囲の外側の時間を使用することもできる。いくつかの実施形態では、この拡散時間を、それまでに実行した酸化サイクルの回数、生じた酸化の量および／または他の因子に応じて変更する。
【００３９】
ステップ４１０で、この膜を、紫外（ＵＶ）光などのエネルギー源を使用して酸化させる。いくつかの実施形態では、広帯域ＵＶバルブを有するマイクロ波ＵＶ源を使用する。例えば、第１の方法例の実施形態に関して上で述べたＣｏｏｌＷａｖｅ（登録商標）２  ６１０  ＳｙｓｔｅｍモデルをＵＶ源として使用することができる。いくつかの実施形態では、実施可能なさまざまなＵＶ源技術、バルブおよびそれによって得られる出力タイプ（例えば広帯域ＵＶ、単波長、スペクトルプロファイル（例えばＵＶＡ、ＵＶＢ、ＵＶＣ、ＩＲなど））のうちの任意のＵＶ源技術、バルブおよび出力タイプを使用することができる。いくつかの実施形態では、ＵＶ源の出力パワーを約６０％から約１００％まで変更することができる。この範囲の外側の出力パワー百分率を使用することもできる。いくつかの実施形態では、ＵＶ光の放射照度が、約１００Ｗ／ｍ２から約２０００Ｗ／ｍ２である。この範囲の外側の放射照度値を使用することもできる。いくつかの実施形態では、この膜を酸化させるための露光時間が、約３００秒から約９００秒である。この範囲の外側の露光時間を使用することもできる。いくつかの実施形態では、この露光時間を、それまでに実行した酸化サイクルの回数、生じた酸化の量および／または他の因子に応じて変更する。いくつかの実施形態では、ＵＶ光パルスを、約０．０３３ヘルツから約０．２ヘルツのパルス繰返し数で照射する。この範囲の外側のパルス繰返し数値を使用することもできる。
【００４０】
ステップ４１２で、ＵＶ源をオフにして、酸化を遅らせまたは一時的に停止させる。ステップ４１４で、酸化の量を評価する。酸化が完了したかどうかを判定することができる。例えば、いくつかの実施形態では、Ｘ線光電子分光法（Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＸＰＳ）を使用して、酸化が完了しているかどうかを判定する。他の方法を使用することもできる。いくつかの実施形態では、単純なサイクルカウンタを使用して、酸化処理を追跡する。いくつかの実施形態では、酸化サイクルを約１００回から約２００回繰り返す。酸化が完了していない場合にはステップ４０８へ戻り、拡散／酸化サイクルを繰り返す。酸化が完了している場合にはステップ４１６へ進む。
【００４１】
場合により、ステップ４１６で、熱酸化を実行することができる。いくつかの実施形態では、この熱酸化が、約２００度から約４５０度の温度に基板を加熱することを含む。この範囲の外側の温度を使用することもできる。いくつかの実施形態では、熱酸化のための時間が、約６０秒から約１８００秒である。この範囲の外側の時間を熱酸化に対して使用することもできる。
【００４２】
図５は、本発明のいくつかの実施形態に基づく第３の方法例５００を示す。本発明のこの第３の実施形態では、酸素（Ｏ２）を使用したＵＶ支援熱酸化を使用して、コンデンサの誘電体膜を酸化させることができる。言い換えると、熱とＵＶ光の両方にさらすことによって酸素（Ｏ２）が酸素ラジカル（Ｏ・）に分解され、この酸素ラジカルが酸化剤として作用して、誘電性構造体を酸化させる。
【００４３】
図５について説明する。ステップ５０２で、前処理した基板（初期膜で覆われた導電層１０６で内張りされた側壁をそれぞれが含む複数のフィーチャ１０４を有する誘電体層１０２を含む基板）を、処理チャンバに装填する。いくつかの実施形態では、前の処理のときから既に、基板が処理チャンバに装填されている。いくつかの実施形態では、前記複数のフィーチャが、メモリセル構成要素を保持するように適合された一連の開口である。任意の数のフィーチャ１０４を提供することができる。
【００４４】
ステップ５０４で、チャンバ内およびフィーチャ１０４内に酸化種を流す。この酸化種は、Ｏ３、Ｏ２、Ｏ３とＯ２の組合せおよび他の酸化種を含むことができる。いくつかの実施形態では、この酸化種に、追加のガスを組み合わせる。例えば、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）および／または他の不活性ガスを使用することができる。いくつかの実施形態では、酸化種の流量が、約５標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）から約３０ｓｃｃｍである。他の流量を使用することもできる。いくつかの実施形態では、酸化種の圧力が、約６トルから約１００トルである。他の圧力を使用することもできる。いくつかの実施形態では、酸化種の濃度が、約１０重量％から約５０重量％である。他の濃度を使用することもできる。
【００４５】
ステップ５０６で、基板を処理温度まで加熱する。いくつかの実施形態では、この処理温度が、約２００℃から約５００℃である。この範囲の外側の温度を使用することもできる。基板は、約６００秒から約１８００秒の間、加熱することができる。この範囲の外側の加熱時間を使用することもできる。
【００４６】
場合により、ステップ５０８で、導電層１０６の表面の膜１０８の内部へ拡散するための時間を酸化種に与える。いくつかの実施形態では、この拡散のための時間が、約３００秒から約１８００秒である。この範囲の外側の時間を拡散に対して使用することもできる。
【００４７】
ステップ５１０で、この膜を、紫外（ＵＶ）光などのエネルギー源を使用して酸化させる。いくつかの実施形態では、広帯域ＵＶバルブを有するマイクロ波ＵＶ源を使用する。例えば、上述のＣｏｏｌＷａｖｅ（登録商標）２  ６１０  ＳｙｓｔｅｍモデルをＵＶ源として使用することができる。いくつかの実施形態では、実施可能なさまざまなＵＶ源技術、バルブおよびそれによって得られる出力タイプ（例えば広帯域ＵＶ、単波長、スペクトルプロファイル（例えばＵＶＡ、ＵＶＢ、ＵＶＣ、ＩＲなど））のうちの任意のＵＶ源技術、バルブおよび出力タイプを使用することができる。いくつかの実施形態では、ＵＶ源の出力パワーを約６０％から約１００％まで変更することができる。この範囲の外側の出力パワー百分率を使用することもできる。いくつかの実施形態では、ＵＶ光の放射照度が、約１００Ｗ／ｍ２から約２０００Ｗ／ｍ２である。この範囲の外側の放射照度値を使用することもできる。いくつかの実施形態では、この膜を酸化させるための露光時間が、約３００秒から約９００秒である。この範囲の外側の露光時間を使用することもできる。いくつかの実施形態では、ＵＶ光パルスを、約０．０３３ヘルツから約０．５ヘルツのパルス繰返し数で照射する。この範囲の外側のパルス繰返し数値を使用することもできる。
【００４８】
場合により、ステップ５１２で、熱酸化を実行することができる。いくつかの実施形態では、この熱酸化が、約２００度から約４５０度の温度に基板を加熱することを含む。この範囲の外側の温度を使用することもできる。いくつかの実施形態では、熱酸化のための時間が、約６０秒から約１８００秒である。この範囲の外側の時間を熱酸化に対して使用することもできる。
【００４９】
他の類似の技法を使用して本発明に基づく代替メモリセルを製作することができることを当業者は理解するであろう。
【００５０】
以上の説明では、本発明の例示的な実施形態だけを開示した。当業者には、以上に開示した装置および方法の変更であって本発明の範囲に含まれる変更が、容易に明らかになるであろう。
【００５１】
したがって、本発明のいくつかの例示的な特定の実施形態に関して本発明を開示したが、それら以外の実施形態が、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨および範囲に含まれる場合もあることを理解すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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