(57)【要約】【課題】  水素パッシベーションした基板上に高誘電率膜を形成する方法を提供すること。【解決手段】  水素パッシベーションした表面上に界面層を形成する方法が提供される。これらの方法は、界面層の形成の間、硝酸金属ベースプリカーサ（例えば、硝酸ハフニウムまたは硝酸ジルコニウム）を水酸化剤または酸化剤（例えば、水）を導入することなく組み込む原子層堆積技術を利用する。また、最初に、水素パッシベート基板の表面上に界面層を形成し、その後、１つ以上のｈｉｇｈ−ｋ誘電体膜を堆積することによって、ｈｉｇｈ−ｋ膜を形成する方法が提供される。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にｈｉｇｈ−ｋ誘電体膜を形成する方法であって、
ａ）原子層堆積チャンバ内で、半導体基板上に、水素パッシベーションした表面を提供するステップと、
ｂ）該基板を摂氏２００度未満まで加熱することによって界面層を形成し、該界面層の形成の間、水酸化ガスまたはさらなる酸化ガスを導入することなく、無水硝酸ハフニウムを該チャンバに導入するステップと、
ｃ）該界面層上にあるｈｉｇｈ−ｋ膜を形成するステップと
を包含する、方法。
【請求項２】
前記基板は、シリコン表面を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記界面層の形成の間、前記基板は、約３０〜２００℃の範囲内の温度まで加熱される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記界面層を形成するステップは、窒素パージを用いて、無水硝酸ハフニウムをサイクルさせる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ｈｉｇｈ−ｋ膜を形成するステップは、ハフニウム含有プリカーサを前記チャンバに導入するステップと、該チャンバをパージするステップと、Ｈ２Ｏを該チャンバに導入するステップと、所望の膜厚が得られるまで該チャンバをパージするステップとを繰り返すステップをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ハフニウム含有プリカーサは、無水硝酸ハフニウム、ハフニウム塩化物、または、ハフニウム（ｔｍｈｄ）ｘである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記界面層上にｈｉｇｈ−ｋ膜を形成するステップは、ＨｆＣｌ４プリカーサを前記チャンバに導入するステップと、該チャンバをパージするステップと、Ｈｆ（ＮＯ３）４を該チャンバに導入するステップと、所望の膜厚が得られるまで該チャンバをパージするステップとを繰り返すステップをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ｈｉｇｈ−ｋ膜を形成するステップは、ＺｒＯ２、Ｇｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＡｌＯｘ、ＺｒＡｌＯｘ、およびＨｆＺｒＯｘからなる群から選択されるｈｉｇｈ−ｋ金属酸化物膜を形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ｈｉｇｈ−ｋ膜を形成するステップは、ＺｒＯ２、Ｇｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＡｌＯｘ、ＺｒＡｌＯｘ、およびＨｆＺｒＯｘからなる群から選択される金属酸化物膜の交互の層を含む多層膜を形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
基板上にｈｉｇｈ−ｋ誘電体膜を形成する方法であって、
ａ）原子層堆積チャンバ内で、半導体基板上に、水素パッシベーションした表面を提供するステップと、
ｂ）該水素パッシベーションした表面を、硝酸金属含有プリカーサに、該プリカーサの熱分解温度未満の温度で、水酸化ガスまたは酸化ガスなしに、晒して、自己限界ｈｉｇｈ−ｋ界面層を生成するステップと、
ｃ）該表面を金属含有プリカーサに晒すステップ、該チャンバをパージするステップ、該表面を水酸化ガス、酸化ガスまたはプリカーサに晒すステップ、ならびにパージするステップを繰り返して、さらなるｈｉｇｈ−ｋ材料を堆積するステップと、
を包含する、方法。
【請求項１１】
前記硝酸金属含有プリカーサは、化学式Ｍ（ＮＯ３）ｘを有し、ここで、ＭはＨｆ、Ｚｒ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｙ、Ｔａ、およびＡｌからなる群から選択される金属であり、ｘはＭの価数である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記さらなるｈｉｇｈ−ｋ材料は、前記界面層と同じ材料である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記さらなるｈｉｇｈ−ｋ材料は、前記界面層と異なる、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、薄膜を形成するための方法に関し、より詳細には、水素パッシベーションした基板上に高誘電率膜を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現行のＳｉ  ＶＬＳＩ技術は、ＭＯＳデバイスにおいてゲート誘電体としてＳｉＯ２を用いる。デバイス寸法が縮小し続けると、ＳｉＯ２層の厚さは、さらに薄くなる必要がある。１ナノメートル（ｎｍ）に満たない厚さが、今後期待される。しかし、このようなＳｉＯ２の薄層を通り抜ける高いトンネル電流現象により、代替の材料が考慮される必要がある。高誘電率を有する材料は、ゲート誘電体層がさらに厚くなることを可能にし、トンネル電流の問題を緩和する。これらのいわゆるｈｉｇｈ−ｋ誘電膜は、本明細書中、二酸化シリコンに対して高誘電率を有する膜として規定される。一般に、二酸化シリコンは、約４の誘電率を有するが、約１０よりも高い誘電率を有するゲート誘電体材料を用いることが所望される。
【０００３】
高い直接トンネル電流のため、１．５ｎｍよりも薄いＳｉＯ２膜は、一般に、ＣＭＯＳデバイスにおいてゲート誘電体として用いることができない。ＳｉＯ２の代わりのための探索には、現在、極めて大きな労力を費やしている。例えば、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）および酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等の金属酸化物は、ｈｉｇｈ−ｋ誘電材料の主要な候補である。これら材料の誘電率は、約２０〜２５であり、これは、二酸化シリコンの誘電率の５〜６倍の係数である。このことは、約５〜６ｎｍの厚さのこの材料を用いて、約１．０ｎｍの等価酸化物厚（ＥＯＴ）を達成することが可能であることを意味し、全体の膜が基本的にｈｉｇｈ−ｋ材料からなることを想定する。ｈｉｇｈ−ｋ材料の利用による１つの問題は、低誘電率を有する二酸化シリコンの界面層（すなわちシリケート層）が標準処理中に形成することである。１．５ｎｍに未満のＥＯＴを実現することは、極めて困難である。約１．０ｎｍ以下のＥＯＴが、０．０７マイクロメートルデバイス世代用に利用されることが期待される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
原子層堆積（ＡＬＤ）四塩化物プリカーサを用いるＺｒＯ２またはＨｆＯ２の堆積が報告されている。３００℃〜４００℃に加熱された基板は、ＺｒＣｌ４またはＨｆＣｌ４（それぞれ、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２膜を形成しようとする水蒸気に代わるプリカーサ）に晒される。しかし、水素終端処理したシリコン表面上に堆積を開始することは困難である。水素終端処理したシリコン表面は、標準の産業クリーニングプロセスから生じる。これら標準クリーニングプロセスは、しばしば、ＨＦ最終クリーンと呼ばれ、一般に、希薄ＨＦにすばやく浸すことで完了する。これは、水素パッシベーションとしても公知である、水素終端処理した表面を形成する。反応物に対してシリコン表面が十分に晒した状態で、最終的に、堆積が開始され得る。しかし、これにより、均一性が乏しく、粗い膜が生じる。四塩化物プリカーサが有する別の問題は、膜に残留塩素が混合することである。塩素の不純物は、長期間の信頼性および性能の問題を生じ得る。
【０００５】
他のプリカーサは、例えばイソ−プロポキシド等の有機配位子と化合されたＨｆまたはＺｒ金属、ＴＭＨＤ（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオネート）、または塩素と有機配位子の化合を用いる。これらプリカーサはまた、水素終端処理した表面上に膜の堆積を開始する問題を有し、膜に炭素の残留物を取り込む。さらに、大きな配位子は、立体の障害物が均一な単層の堆積を妨げるほどに十分な空間を占める。これまで、ＡＬＤ  ＺｒおよびＨｆ酸化物のうまくいったインプリメンテーションは、シリコン酸化物の初期層、シリコンオキシニトライドの初期層、あるいは、例えばＺｒＳｉＯ４またはＨｆＳｉＯ４等の減少した誘電率のシリケート膜の形式のいずれかであった。これらの初期層は、全体のＥＯＴに対して著しく寄与し得る。
【０００６】
例えばＨｆ（ＮＯ３）４およびＺｒ（ＮＯ３）４等の硝酸金属プリカーサの利用は、ＡＬＤに必要とされる低い温度であっても、水素パッシベート表面上に膜を堆積するための手段を提供することが示されている。例えば、シリコン酸化物またはシリケートの形成等の界面層に関連した問題は、さらに、硝酸金属プリカーサを用いるままであり得る。このことは、例えば、Ｍ（ＮＯ３）ｘ／Ｈ２Ｏ（ここでＭは金属であり、ｘはＭの価数である）等の代替の露出を使用するプロセスにおいて、界面層の形成中に、部分的に、Ｈ２Ｏの存在が原因であり得る。Ｈ２Ｏの存在は、水素の存在または提供される追加の酸素に起因して界面層に影響し得る。別の可能な原因は、ＮＯ３配位子が反応性が高く、３００℃から４５０℃の範囲の適度な温度でさえも境界面においてシリケート（すなわちシリコン酸化物）の形成を促進し得る。別の要因は、Ｍ（ＮＯ３）ｘにおける酸素の量が、所望の金属酸化物膜を形成するために必要とされる酸素の量を越えることである（例えば、ＨｆＯ２（Ｏ：Ｈｆの比が２：１）を堆積するためにＨｆ（ＮＯ３）４（Ｏ：Ｈｆの比が１２：１）を用いること）。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（発明の要旨）
従って、最初に、水素パッシベート表面の上にある界面層を形成することによってｈｉｇｈ−ｋ材料を堆積するための方法が提供される。水素パッシベート表面は、水酸化ガス（ｈｙｄｒａｔｉｎｇ  ｇａｓ）または酸化ガス（ｏｘｉｄｉｚｉｎｇ  ｇａｓ）を有しないプリカーサを含む硝酸金属に晒され、このプリカーサを含む硝酸金属は、界面層が自己限界厚さであり得る所望の厚さに形成されるまで導入される。Ｈ２Ｏは酸化ガスまたは水酸化ガスとして作用し得るため、界面層の形成中に導入されない。
【０００８】
プリカーサを含む硝酸金属は、化学式Ｍ（ＮＯ３）ｘを有する。ここで、Ｍは、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｙ、Ｔａ、およびＡｌからなる群から選択される金属であり、ｘはＭの価数である。
【０００９】
次に、さらなるｈｉｇｈ−ｋ材料は、その界面層上に堆積され得る。このさらなるｈｉｇｈ−ｋ材料は、その界面層と同じ材料であってもよいし、異なるｈｉｇｈ−ｋ材料であってもよい。
【００１０】
例えば、ＨＦＯ２界面層は、ＺｒＯ２、Ｇｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＡｌＯｘ、ＺｒＡｌＯｘ、またはＨｆＺｒＯｘから選択されるｈｉｇｈ−ｋ材料に続いて形成され得る。
【００１１】
本発明による方法は、基板上にｈｉｇｈ−ｋ誘電体膜を形成する方法であって、ａ）原子層堆積チャンバ内で、半導体基板上に、水素パッシベーションした表面を提供するステップと、ｂ）該基板を摂氏２００度未満まで加熱することによって界面層を形成し、該界面層の形成の間、水酸化ガスまたはさらなる酸化ガスを導入することなく、無水硝酸ハフニウムを該チャンバに導入するステップと、ｃ）該界面層上にあるｈｉｇｈ−ｋ膜を形成するステップとを包含することにより、上記目的を達成する。
【００１２】
前記基板は、シリコン表面を有してもよい。
【００１３】
前記界面層の形成の間、前記基板は、約３０〜２００℃の範囲内の温度まで加熱されてもよい。
【００１４】
前記界面層を形成するステップは、窒素パージを用いて、無水硝酸ハフニウムをサイクルさせてもよい。
【００１５】
前記ｈｉｇｈ−ｋ膜を形成するステップは、ハフニウム含有プリカーサを前記チャンバに導入するステップと、該チャンバをパージするステップと、Ｈ２Ｏを該チャンバに導入するステップと、所望の膜厚が得られるまで該チャンバをパージするステップとを繰り返すステップをさらに包含してもよい。
【００１６】
前記ハフニウム含有プリカーサは、無水硝酸ハフニウム、ハフニウム塩化物、または、ハフニウム（ｔｍｈｄ）ｘであってもよい。
【００１７】
前記界面層上にｈｉｇｈ−ｋ膜を形成するステップは、ＨｆＣｌ４プリカーサを前記チャンバに導入するステップと、該チャンバをパージするステップと、Ｈｆ（ＮＯ３）４を該チャンバに導入するステップと、所望の膜厚が得られるまで該チャンバをパージするステップとを繰り返すステップをさらに包含してもよい。
【００１８】
前記ｈｉｇｈ−ｋ膜を形成するステップは、ＺｒＯ２、Ｇｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＡｌＯｘ、ＺｒＡｌＯｘ、およびＨｆＺｒＯｘからなる群から選択されるｈｉｇｈ−ｋ金属酸化物膜を形成してもよい。
【００１９】
前記ｈｉｇｈ−ｋ膜を形成するステップは、ＺｒＯ２、Ｇｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＡｌＯｘ、ＺｒＡｌＯｘ、およびＨｆＺｒＯｘからなる群から選択される金属酸化物膜の交互の層を含む多層膜を形成してもよい。
【００２０】
本発明による方法は、基板上にｈｉｇｈ−ｋ誘電体膜を形成する方法であって、ａ）原子層堆積チャンバ内で、半導体基板上に、水素パッシベーションした表面を提供するステップと、ｂ）該水素パッシベーションした表面を、硝酸金属含有プリカーサに、該プリカーサの熱分解温度未満の温度で、水酸化ガスまたは酸化ガスなしに、晒して、自己限界ｈｉｇｈ−ｋ界面層を生成するステップと、ｃ）該表面を金属含有プリカーサに晒すステップ、該チャンバをパージするステップ、該表面を水酸化ガス、酸化ガスまたはプリカーサに晒すステップ、ならびにパージするステップを繰り返して、さらなるｈｉｇｈ−ｋ材料を堆積するステップと、を包含することにより、上記目的を達成する。
【００２１】
前記硝酸金属含有プリカーサは、化学式Ｍ（ＮＯ３）ｘを有し、ここで、ＭはＨｆ、Ｚｒ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｙ、Ｔａ、およびＡｌからなる群から選択される金属であり、ｘはＭの価数であってもよい。
【００２２】
前記さらなるｈｉｇｈ−ｋ材料は、前記界面層と同じ材料であってもよい。
【００２３】
前記さらなるｈｉｇｈ−ｋ材料は、前記界面層と異なってもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によると、水素パッシベーションした基板上に高誘電率膜を形成する方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、この例のＨｆ（ＮＯ３）４において、Ｍ（ＮＯ３）ｘプリカーサ（ここでＭは金属、ｘはＭの価数である）を用いて形成される界面層のオングストロームの膜厚を示すグラフである。一般に、Ｍは、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｙ、Ｔａ、またはＡｌであり得る。界面層は、水素パッシベーションした半導体表面（この場合、水素終端処理したシリコン）をＡＬＤチャンバに提供し、約１７０℃の温度で、２秒のＨｆ（ＮＯ３）４のと１０秒のＮ２とを含むサイクルで表面を晒すことによって提供される。この界面層は、最初に、サイクルの数と共に増加するが、次に、飽和する、すなわち自己限界となる。図示されるように、１７０℃でＨｆ（ＮＯ３）４を用いて、Ｈｆ（ＮＯ３）４の約５０サイクル後、すなわち１００秒の全パルス時間後に、この飽和が起きる。図１に示される界面層は、約２０〜２２オングストロームで飽和する、すなわち自己限界となる。界面層は、好ましくは、ｈｉｇｈ−ｋ材料である。ｈｉｇｈ−ｋ材料は、二酸化シリコンの誘電率よりも大きい誘電率を有する材料を言う。
【００２６】
窒化物パージを用いない、Ｈｆ（ＮＯ３）４への露出量の等価量を用いる堆積速度は、実質的に、同じ成長速度を有する。これにより、１００秒のＨｆ（ＮＯ３）４は、基本的に、図示される５０サイクルと同じ厚さを生成する。従って、窒化物パルスの利用は必要とされないが、均一性を改善するために用いられ得る。
【００２７】
図２は、膜の自己限界厚さを示す。この厚さは、温度の関数として、上記の方法に関連してＨｆ（ＮＯ３）４を用いて生成された。図２は、約２００度のＨｆ（ＮＯ３）４に対してプロセスが変化していることを示唆しており、もはや自己限界ではない。Ｈｆ（ＮＯ３）４に関して、堆積温度は、好ましくは、約３０〜２００℃である。正確な温度は、使用される装置、チャンバ圧、プリカーサ純度、および用いられるＭ（ＮＯ３）ｘプリカーサに依存して変化し得るが、当業者は、過度な実験なしでこの温度を決定することが可能である。本方法の完全な利点を得るために、プロセスが、自己限界ではない温度未満の状態をより長く継続することが好ましい。この温度は、用いられるＭ（ＮＯ３）ｘプリカーサの分解温度未満である。Ｈｆ（ＮＯ３）４に関して、分解温度は、約２５０℃である。
【００２８】
次に図３〜６を参照する。図３は、プロセスステップを示すフローチャートであり、図４〜６は、プロセス中の基板の断面図である。ステップ１１０は、ＡＬＤチャンバ内の水素パッシベーションした表面を提供する。図４は、水素パッシベーションした表面１２を有する基板１０を示す。この例示の目的のために、フィールド酸化物１６が図示される。フィールド酸化物１６は、代替のゲートプロセスに対応し得る。例示のためのさらなる詳細は図示されない。例えば、ソースおよびドレイン領域は、以前に形成されていてもよいが、ここでは図示されない。
【００２９】
ステップ１１２は、界面層を形成するために、ＡＬＤチャンバ中に、化学式Ｍ（ＮＯ３）ｘのプリカーサを含む硝酸金属を導入する。ここで、Ｍは金属であり、ｘはＭの価数である。金属Ｍは、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｙ、Ｔａ、またはＡｌであり得る。界面層の形成中に、Ｈ２Ｏ、任意のさらなる水酸化ガス、酸化ガス、または任意の他の反応性ガスが存在することは避けるべきである。フレーズ「水酸化ガスなし」、「酸化ガスなし」、あるいは類似のフレーズは、さらなる水酸化、酸化、または反応性ガスが意図的に導入されないということを意味するように理解されるべきである。これらのガスが用いられるＡＬＤチャンバの限界内に排除されることは好ましい。プリカーサを含む金属窒化物を導入した後、そのチャンバは、ステップ１１４に示されるように、窒素、または不活性ガスを用いてパージされる。ある実施形態において、プロセスを示す矢印１１６によって示されるように、プリカーサは、パージと交互にパルス送りされる（ｐｕｌｓｅｄ）。例えば、界面層が飽和に達し、プロセスが自己限界となるまで、所望なように、交互のプロセスが継続し得る。別の実施形態において、プリカーサは、中間パージサイクルなしで、１周期の間に導入される。その後、ＡＬＤチャンバは、誘電体材料の残りを堆積するために用いられるプリカーサを導入する前にパージされる。図５は、界面層２０の形成後の基板１０を示す。
【００３０】
例えば、Ｈｆ（ＮＯ３）４を用いて、ＨｆＯ２の界面層を形成する。一実施形態において、Ｈｆ（ＮＯ３）４は、水素パッシベーションされた基板上に晒され、界面層を形成する。別の実施形態において、Ｈｆ（ＮＯ３）４は、例えば、窒素を用いて交互のパージでパルス送りされ、界面層を形成する。これらのプロセスの一方は、境界層がその自己限界厚さに達するまで、実施され得る。界面層２０は、自己限界であるが、いくつかの実施形態において、界面層は、連続的な堆積ステップに進む前に完全に形成されない。この場合、それは、水素終端処理されたＳｉ表面上に、ＡＬＤを開始するためのみに用いられる。界面層２０により、好ましくは、自己限界厚さの７５％以上に至ることが可能である。
【００３１】
ステップ１２０は、図６に示されるｈｉｇｈ−ｋ誘電体膜３０を形成し、界面層２０の上を覆う。誘電体膜の残りは、界面層と同じ材料を含み得る。例えば、ハフニウム含有プリカーサと、パージングガスと、水酸化ガス、酸化ガス、または別のプリカーサと、ｈｉｇｈ−ｋ膜の残りを生成するためのパージングガスとをサイクリングする。ＨｆＯ２を生成するサイクルは、以下の例を含む：Ｈｆ（ＮＯ３）４／パージ／Ｈ２Ｏ／パージ；ＨｆＣｌ４／パージ／Ｈ２Ｏ／パージ；Ｈｆ（ｔｍｈｄ）４／パージ／Ｈ２Ｏ／パージ；またはＨｆ（ＮＯ３）４／パージ／ＨｆＣｌ４／パージ。Ｈ２Ｏは、水酸化ガス、酸化ガス、またはその両方として用いられ得る。
【００３２】
ステップ１６０は、アニールステップを示す。ある実施形態において、追加のｈｉｇｈ−ｋ材料が堆積された後、界面層および追加のｈｉｇｈ−ｋ材料がアニールされる。本発明の方法の別の実施形態において、その界面層は、追加のｈｉｇｈ−ｋ材料を堆積する前にアニールされる。
【００３３】
図７は、ＨｆＯ２界面層およびｈｉｇｈ−ｋ誘電体層の、膜厚対サイクルを示す。Ｈｆ（ＮＯ３）４は、Ｈ２Ｏを用いずに用いられ、水素パッシベーションされた表面上に界面層を作成する。領域６２に示されるように、界面層は、その自己限界厚さに達する。次に、そのプロセスは、窒素パージを介して、Ｈｆ（ＮＯ３）４のパルスとＨ２Ｏのパルスとの間を行ったり来たりし、適切な厚さになるまで、領域６４によって示されるｈｉｇｈ−ｋ誘電体層の残りを作成する。
【００３４】
ｈｉｇｈ−ｋ誘電体層３０は、界面層２０と同じ材料になる必要はない。ＨｆＯ２の界面層２０が用いられる場合であっても、ｈｉｇｈ−ｋ誘電体層は、例えば、ＺｒＯ２、Ｇｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＡｌＯｘ、ＺｒＡｌＯｘ、またはＨｆＺｒＯｘであり得る。ｈｉｇｈ−ｋ誘電体層３０を堆積するために、硝酸プリカーサ、塩化物、または有機プリカーサを含む任意の適切なプリカーサが用いられ得る。あるいは、界面層は、Ｍ（ＮＯ３）ｘプリカーサを用いて堆積される異なる材料を用いて形成され得る。
【００３５】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。
【００３６】
（要約）
水素パッシベーションした表面上に界面層を形成する方法が提供される。これらの方法は、界面層の形成の間、硝酸金属ベースプリカーサ（例えば、硝酸ハフニウムまたは硝酸ジルコニウム）を水酸化剤または酸化剤（例えば、水）を導入することなく組み込む原子層堆積技術を利用する。また、最初に、水素パッシベート基板の表面上に界面層を形成し、その後、１つ以上のｈｉｇｈ−ｋ誘電体膜を堆積することによって、ｈｉｇｈ−ｋ膜を形成する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、プリカーササイクル数の関数とした、界面層の厚さのプロットである。
【図２】図２は、温度の関数とした、界面層の自己限界厚さのプロットである。
【図３】図３は、本発明のプロセスの実施形態のフローチャートである。
【図４】図４は、基板の断面図である。
【図５】図５は、基板上の界面層の断面図である。
【図６】図６は、界面層上のさらなるｈｉｇｈ−ｋ層の断面図である。
【図７】図７は、さらなるｈｉｇｈ−ｋ層の下の界面層の実施例に関する厚さ対プリカーササイクルのプロットである。
【符号の説明】
【００３８】
１０  基板
１６  フィールド酸化物
２０  界面層
３０  ｈｉｇｈ−ｋ誘電体膜
【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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【図６】
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【図７】
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