钽氧化膜之MOCVD方法

摘要

本发明之钽氧化膜之MOCVD方法，系先供给作为氧化剂之水蒸气至处理容器内(P2-P3)，以使水分吸附于半导体晶圆(W)之表面后，再供给原料气体PET至处理容器(20)内(P4-P5)，以于处理温度200℃下，与晶圆上之水分反应，形成由钽氧化物所构成之界面层(50)，然后，同时供给PET气体及氧气至处理容器内(P6-P7)，于处理温度410℃下，使两气体反应，而于界面层上形成由钽氧化物所构成之本层(51)。

主权项

1.一种钽氧化膜之MOCVD方法,其系用以于置于半导体处理系统之气密处理容器内之被处理基板上形成钽氧化膜者,包含有以下步骤,即:一准备步骤,系供准备第1.第2材料与第3.第4材料者,该第1及第2材料系分别由氧化剂及有机钽,或有机钽及氧化剂所构成者,该第3及第4材料则系分别由氧化剂及有机钽,或有机钽及氧化剂所构成者;一吸步骤,系形成使该第1材料被吸于该处理容器内之该被处理基板表面上之状态者;一第1层形成步骤,系将该第2材料以气体状态供给至该处理容器内,与吸于该被处理基板表面之该第1材料反应,以于该被处理基板上形成由钽氧化物所构成之第1层者;又,于该第1层形成步骤中,该被处理基板系被设定于200℃-350℃;及一第2层形成步骤,系于该第1层形成步骤后,将该第3及第4材料以气体状态供给至该处理容器内,使其于该被处理基板上相互反应,以于该第1层上形成由钽氧化物所构成之第2层者;又,前述钽氧化膜系包含有该第1层及第2层者。2.如申请专利范围第1项之钽氧化膜之MOCVD方法,其中该吸步骤系以气体状态将该第1材料供给至该处理容器内,使其吸于该被处理基板之表面者。3.如申请专利范围第2项之钽氧化膜之MOCVD方法,其并于该吸步骤后具有一去除步骤,藉惰性气体清洗该处理容器内,以将该第1材料由该处理容器内之气氛中去除。4.如申请专利范围第2项之钽氧化膜之MOCVD方法,其中该第1及第2材料系分别由不同之喷嘴供给至该处理容器内。5.如申请专利范围第1项之钽氧化膜之MOCVD方法,其中该使用于前述第3或第4材料中之氧化剂系较该使用于前述第1或第2材料中之氧化剂氧化能力低者;又,该使用于前述第3或第4材料中之有机钽则系与该使用于前述第1或第2材料中之有机钽实质上为相同材料者;又,于前述第2层形成步骤中,该被处理基板系设定于350℃-500℃。6.如申请专利范围第1项之钽氧化膜之MOCVD方法,其中该第2层形成步骤中之该第3及第4材料系分别由不同之喷嘴同时供给至该处理容器内者。7.如申请专利范围第1项之钽氧化膜之MOCVD方法,其中该使用于第1或第2材料中之氧化剂系由下列所构成之群中择一者,即:H2O、H2O2.O3.氧游离基、H2与O2之混合物、H2与N2O之混合物、H2与NO之混合物、NH3与O2之混合物、O3与H2之混合物。8.如申请专利范围第5项之钽氧化膜之MOCVD方法,其中该使用于该第3或第4材料中之氧化剂系由O2.O3.H2O所构成之群中择一者。9.如申请专利范围第1项之钽氧化膜之MOCVD方法,其中该吸步骤系于将该被处理基板置入该处理容器前,先对该被处理基板施予水份,以使由该氧化剂所构成之该第1材料吸于该被处理基板表面者。10.如申请专利范围第1项之钽氧化膜之MOCVD方法,其并于该第2层形成步骤后具有一改质步骤,以于该处理容器内将该第1及第2层加以改资,又,于该改质步骤中,则系将该被处理基板设定于300℃-600℃。11.如申请专利范围第10项之钽氧化膜之MOCVD方法,其并于该改质步骤后具有一结晶化步骤,以于该处理容器内将该第1及第2层结晶化,又,于该结晶化步骤中,则系将该被处理基板设定于500℃-750℃。12.如申请专利范围第11项之钽氧化膜之MOCVD方法,其并于该结晶化步骤后具有一第2改质步骤,以于该处理容器内进一步将该第1及第2层加以改质,又,于该第2改质步骤中,则系将该被处理基板设定于300℃-600℃。13.如申请专利范围第2项之钽氧化膜之MOCVD方法,其中该第1材料与该第3材料系实质上为相同材料,且该第2材料与该第4材料亦系实质上为相同材料者;又,该第2层形成步骤实质上系反覆的进行该吸步骤及该第1层形成步骤者。14.如申请专利范围第1项之钽氧化膜之MOCVD方法,其中该第1层系形成于该被处理基板上之下部层上者,而该下部层则系具备有一实质上由矽氧化物或矽氮化物、或两者之混合物所构成之表面者。15.一种钽氧化膜之MOCVD方法,其系用以于半导体处理系统之气密处理容器内之被处理基板上形成钽氧化膜者,包含有以下步骤,即:一准备步骤,系供准备第1.第2材料与第3.第4材料者,该第1及第2材料系分别由氧化剂及有机钽,或有机钽及氧化剂所构成者,该第3及第4材料系分别由氧化剂及有机钽,或有机钽及氧化剂所构成者;一吸步骤,系以气体状态将该第1材料供给至该处理容器内,使其吸于该被处理基板之表面者;一清洗步骤,系于该吸步骤后,以惰性气体清洗该处理容器内,以将该第1材料由该处理容器内之气体环境中去除者;一第1层形成步骤,系于清洗步骤后,将该第2材料以气体状态供给至该处理容器内,与吸于该被处理基板表面之该第1材料反应,以于该被处理基板上形成由钽氧化物所构成之第1层者;又,于该第1层形成步骤中,该被处理基板系则设定于200℃-350℃;及一第2层形成步骤,系于该第1层形成步骤后,以气体状态将该第3及第4材料供给至该处理容器内,使其于该被处理基板上相互反应,以于该第1层上形成由钽氧化物所构成之第2层者;又,于该第2层形成步骤中,该第3及第4材料系分别由不同之喷嘴同时供给至该处理容器内,而,前述钽氧化膜则系包含有该第1层及第2层者。16.如申请专利范围第15项之钽氧化膜之MOCVD方法,其中该使用于前述第3或第4材料中之氧化剂系较该使用于前述第1或第2材料中之氧化剂氧化能力低者;又,该使用于前述第3或第4材料中之有机钽系与该使用于前述第1或第2材料中之有机钽实质上为相同材料者;又,于前述第2层形成步骤中,则系将该被处理基板设定于350℃-500℃。17.如申请专利范围第16项之钽氧化膜之MOCVD方法,其中该使用于该第1或第2材料中之氧化剂系由下列所构成之群中择一者,H2O、H2O2.O3.氧游离基、H2与O2之混合物、H2与N2O之混合物、H2与NO之混合物、NH3与O2之混合物、O3与H2之混合物。18.如申请专利范围第17项之钽氧化膜之MOCVD方法,其中该使用于该第3或第4材料中之氧化剂系由O2.O3.H2O所构成之群中择一者。19.如申请专利范围第15项之钽氧化膜之MOCVD方法,其并于该第2层形成步骤后具有一改质步骤,以于该处理容器内将该第1及第2层加以改质者,又,于该改质步骤中则系将该被处理基板设定于300℃-600℃。20.如申请专利范围第19项之钽氧化膜之MOCVD方法,其并于该改质步骤后具有一结晶化步骤,该结晶化步骤系用以于该处理容器内将该第1及第2层结晶化者,又,于该结晶化步骤中,则系将该被处理基板设定于500℃-750℃21.如申请专利范围第20项之钽氧化膜之MOCVD方法,其并于该结晶化步骤后具有一第2改质步骤,以于该处理容器内进一步将该第1及第2层加以改质者,又,于该第2改质步骤中,则系将该被处理基板设定于300℃-600℃。22.如申请专利范围第15项之钽氧化膜之MOCVD方法,其中该第1层系形成于该被处理基板上之下部层上者,而该下部层则系具备有一实质上由矽氧化物或矽氮化物、或两者之混合物所构成之表面者。图式简单说明:图1系显示本发明之实施形态之批次式纵型MOCVD装置之断面图。图2系显示本发明之第1实施形态之钽氧化膜之MOCVD方法之时间流程图。图3A、B、C系显示该第1实施形态之钽氧化膜之MOCVD方法之各步骤断面图。图4系显示本发明之第2实施形态之钽氧化膜之MOCVD方法之时间流程图。图5系显示本发明之第3实施形态之钽氧化膜之MOCVD方法之时间流程图。图6系显示本发明之第4实施形态之钽氧化膜之MOCVD方法之时间流程图。图7系显示本发明之第5实施形态之钽氧化膜之MOCVD方法之时间流程图。图8系显示本发明之第6实施形态之钽氧化膜之MOCVD方法之时间流程图。图9A、B、C系显示以本发明之实施形态之MOCVD方法形成MIM(Metal Insulator Metal)构造之电容器中之钽氧化物所构成之绝缘膜之各步骤断面图。图10系显示使用钽氧化膜作为闸极绝缘膜之电晶体之断面图。图11系显示钽氧化膜之成膜速率与育成(incubation)时间之关系图。图12A、B系显示习知之钽氧化膜之MOCVD方法之各步骤断面图。图13A、B、C系显示以习知之MOCVD方法形成MIM(MetalInsulator Metal)构造之电容器中之钽氧化物所构成之绝缘膜之各步骤断面图。图14系显示本发明之第7实施形态之钽氧化膜之MOCVD方法之时间流程图。