| 主权项 |
1.一种使用原子层沉积(ALD)法形成薄膜之方法,此方法包括以下步骤:于包含基板之反应室中,注入第一种反应物,其包含形成该薄膜之原子与配位体,因此第一种反应物系被化学吸附于基板上;经由以惰性气体冲洗反应室,移除仅被物理吸附于基板上之任何第一种反应物;及藉由用以形成该薄膜之原子与第二种反应物间之化学反应,形成以原子层为单位之薄膜,其方式是于反应室中注入由O2等离子或N2O等离子所组成之第二种反应物,并移除该配位体,而不会产生副产物。2.根据申请专利范围第1项之方法,其中第一种反应物为A1(CH3)3。3.根据申请专利范围第1项之方法,其进一步包括在注入第二种反应物之步骤后,经由以惰性气体冲洗腔室,以移除任何经物理吸附之第二种反应物之步骤。4.根据申请专利范围第3项之方法,其中之步骤,从注入第一种反应物之步骤,至移除任何经物理吸附之第二种反应物之步骤,系重复多次,按需要而定。5.一种使用ALD法形成薄膜之方法,其包括以下步骤:于包含基板之反应室中,注入由一金属反应物所组成之第一种反应物,因此第一种反应物系以化学方式被吸附于基板上;经由以惰性气体冲洗反应室,移除仅被物理吸附于基板上之任何第一种反应物;经由在反应室中注入未含有氢氧根并包含N2O、O2.或CO2之第二种反应物,以化学方式交换被化学吸附之第一种反应物,以形成金属-氧原子层薄膜;经由以惰性气体冲洗反应室,移除任何经物理吸附之第二种反应物;及形成以原子层为单位之金属氧化物薄膜,同时防止氢氧化物产生,其方式是在反应室中注入由一氧化气体所组成之第三种反应物,因此以化学方式交换其余被化学吸附之第一种反应物,以进一步帮助金属-氧原子层之形成。6.根据申请专利范围第5项之方法,其中反应室之温度系被保持在100与400℃之间,从注入第一种反应物之步骤至注入第三种反应物之步骤。7.根据申请专利范围第5项之方法,其中金属氧化物薄膜系选自包括A12O3薄膜、TiO2薄膜、ZrO2薄膜、HfO2薄膜、Ta2O5薄膜、Nb2O5薄膜、CeO2薄膜、Y2O3薄膜、SiO2薄膜、In2O3薄膜、RuO2薄膜、IrO2薄膜、SrTiO3薄膜、PbTiO3薄膜、SrRuO3薄膜、CaRuO3薄膜、(Ba,Sr)Tio3薄膜、Pb(Zr,Ti)O3薄膜、(Pb,La)(Zr,Ti)O3薄膜、(Sr,Ca)RuO3薄膜、(Ba,Sr)RuO3薄膜、掺杂Sn之In2O3(ITO)薄膜及掺杂Zr之I2O3薄膜。8.根据申请专利范围第5项之方法,其中当基板为矽基板时,基板表面之悬垂键结,系在注入第一种反应物之前,藉由注入氧化用气体而被封端。9.根据申请专利范围第5项之方法,其进一步包括在反应室中注入第三种反应物之步骤后,经由以惰性气体冲洗反应室,以移除任何经物理吸附之第三种反应物之步骤。10.根据申请专利范围第9项之方法,其中之步骤,从注入第一种反应物之步骤,至移除任何经物理吸附之第三种反应物之步骤,系重复多次,按需要而定。11.根据申请专利范围第9项之方法,其进一步包括在移除经物理吸附之第三种反应物之步骤后,于反应室中注入用以移除杂质及改良金属氧化物薄膜化学计量之第四种反应物之步骤。12.根据申请专利范围第11项之方法,其中第四种反应物为臭氧气体。图式简单说明:图1为使用习用原子层沉积(ALD)法形成氧化铝薄膜之制程流程图;图2A至2D系说明在图1氧化铝薄膜形成期间之反应机制;图3系概要地说明根据本发明藉由ALD法形成原子层薄膜之装置;图4A至4D系说明根据本发明之第一个具体实施例,使用ALD法形成薄膜方法之反应机制;图5为根据本发明第一个具体实施例,形成氧化铝薄膜之制程流程图;图6A至6D系说明当氧化铝薄膜使用图5之ALD法形成时之反应机制;图7与8为图表,显示当氧化铝薄膜个别藉由习用技术与本发明第一个具体实施例形成时之残留气体分析(RGA)数据;图9为图表,显示当氧化铝薄膜藉由习用技术与本发明第一个具体实施例形成时,氧化铝薄膜根据循环次数之厚度;图10为图表,显示藉由习用技术与本发明第一个具体实施例所形成之氧化铝薄膜,根据温度之应力迟滞现象;图11为图表,显示藉由习用技术与本发明第一个具体实施例所形成之氧化铝薄膜,根据后退火条件之厚度收缩百分比;图12与13为图表,显示藉由习用技术与本发明第一个具体实施例所形成之氧化铝薄膜,根据波长之吸收常数与折射率;图14为图表,显示藉由习用技术与本发明第一个具体实施例所形成之氧化铝薄膜,根据后退火温度与周围气体之湿蚀刻速率;图15为截面图,显示半导体元件之电容器结构,其系使用藉由本发明第一个具体实施例形成之介电薄膜;图16为截面图,显示半导体元件之电晶体结构,其系使用藉由本发明第一个具体实施例形成之介电薄膜;图17为一图表,说明习用电容器与SIS电容器根据外加电压之漏电流特征,其系使用藉由本发明第一个具体实施例形成之介电薄膜;图18为图表,显示SIS电容器根据等效氧化物薄膜厚度之送出电压,其系使用藉由本发明第一个具体实施例形成之介电薄膜;图19为图表,显示MIS电容器根据外加电压之漏电流特征,其系使用藉由本发明第一个具体实施例形成之介电薄膜;图20为图表,将使用藉由本发明第一个具体实施例形成之介电薄膜之MIS电容器之漏电流特征,与习用电容器之漏电流特征作比较;图21A与21B为图表,显示当使用根据习用技术与本发明第一个具体实施例之氧化铝薄膜作为MIM电容器之罩盖薄膜时,根据外加电压之漏电流特征;图22为根据本发明使用ALD法形成薄膜方法之第二个具体实施例流程图;图23A至23D系说明根据本发明之第二个具体实施例,当氧化铝薄膜使用ALD法藉由形成薄膜之方法生成时,被吸附于基板上之反应物间之结合关系;图24为藉由习用ALD法形成之氧化铝薄膜之x-射线光电子光谱学(XPS)图形;图25A与25B为图表,显示个别藉由习用方法与本发明第二个具体实施例制成之氧化铝薄膜之漏电流特征;图26为根据本发明之第三个具体实施例,使用ALD法形成薄膜方法之流程图;图27为计时图,显示根据本发明之第三个具体实施例,使用ALD法形成薄膜期间之反应物供应;图28为图表,显示根据本发明之第三个具体实施例,藉由形成原子层薄膜方法制成之氧化铝薄膜厚度,作为重复此方法步骤次数之函数;图29为图表,显示根据本发明之第三个具体实施例,藉由形成原子层薄膜方法制成之氧化铝薄膜之均匀性;图30A与30B为使用XPS分析个别藉由习用技术与根据本发明第三个具体实施例形成原子层薄膜之方法,所制成氧化铝薄膜之铝吸收峰之图表;图31A与31B为使用XPS分析个别藉由习用技术与根据本发明第三个具体实施例使用ALD法形成薄膜之方法,所制成氧化铝薄膜之碳吸收峰之图表;及图32为根据本发明第四个具体实施例,形成原子层薄膜方法之流程图。 |
