DE10357756B4 - Process for the preparation of metal oxynitrides by ALD processes using NO and / or N2O - Google Patents

Process for the preparation of metal oxynitrides by ALD processes using NO and / or N2O Download PDF

Info

Publication number
DE10357756B4
DE10357756B4 DE10357756A DE10357756A DE10357756B4 DE 10357756 B4 DE10357756 B4 DE 10357756B4 DE 10357756 A DE10357756 A DE 10357756A DE 10357756 A DE10357756 A DE 10357756A DE 10357756 B4 DE10357756 B4 DE 10357756B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
substrate
metal
chemically reactive
oxygen
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10357756A
Other languages
German (de)
Other versions
DE10357756A1 (en
Inventor
Thomas Hecht
Uwe Schroeder
Stefan Jakschik
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE10357756A priority Critical patent/DE10357756B4/en
Publication of DE10357756A1 publication Critical patent/DE10357756A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10357756B4 publication Critical patent/DE10357756B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/308—Oxynitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C23C16/45531—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations specially adapted for making ternary or higher compositions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02142—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing silicon and at least one metal element, e.g. metal silicate based insulators or metal silicon oxynitrides
    • H01L21/02148—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing silicon and at least one metal element, e.g. metal silicate based insulators or metal silicon oxynitrides the material containing hafnium, e.g. HfSiOx or HfSiON
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02142—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing silicon and at least one metal element, e.g. metal silicate based insulators or metal silicon oxynitrides
    • H01L21/02159—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing silicon and at least one metal element, e.g. metal silicate based insulators or metal silicon oxynitrides the material containing zirconium, e.g. ZrSiOx

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Metalloxynitridschichten als Dielektrikum in einem elektronischen Bauelement einer Halbleitereinrichtung, wobei ein Substrat mit einer Oberfläche bereitgestellt wird, auf der Oberfläche des Substrats zumindest abschnittsweise aus der Gasphase eine chemisch reaktive Metallverbindung abgeschieden und mit NO und/oder N2O mittels eines ALD-Prozesses zu einer Metalloxynitridschicht umgesetzt wird; wobei die Metalloxynitridschicht nicht SiON ist und aus mehreren Einzelschichten verschiedener Stöchiometrie besteht, und wobei der Übergang zwischen den Einzelschichten graduell ist.A method for producing metal oxynitride layers as a dielectric in an electronic component of a semiconductor device, wherein a substrate is provided with a surface, deposited on the surface of the substrate at least partially from the gas phase, a chemically reactive metal compound and with NO and / or N 2 O by means of an ALD Process is converted to a metal oxynitride layer; wherein the metal oxynitride layer is not SiON and consists of multiple monolayers of different stoichiometry, and wherein the transition between the monolayers is gradual.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metall-Oxynitriden mittels eines Atomic Layer Deposition-Prozesses (ALD-Prozess) zur Herstellung von Dielektrika in einem elektronischen Bauelement einer Halbleitereinrichtung. Das ALD-Verfahren wird auch als Atomschichtabscheidung bezeichnet.The The invention relates to a process for the preparation of metal oxynitrides using an Atomic Layer Deposition (ALD) process for fabrication of dielectrics in an electronic component of a semiconductor device. The ALD method is also referred to as atomic layer deposition.

Im Zuge einer stetigen Erhöhung der Rechnerleistung und der Speicherkapazität von Mikrochips hat die Integrationsdichte der elektronischen Bauelemente, wie Transistoren oder Kondensatoren stetig zugenommen. Auch für die Zukunft wird eine weitere Leistungssteigerung von Mikrochips angestrebt, so dass die elektronischen Bauelemente weiter miniaturisiert werden müssen. Eine Erhöhung der Integrationsdichte auf der Basis der bisher verwendeten Materialien sind jedoch Grenzen gesetzt, damit abnehmenden Abmessungen beispielsweise Tunneleffekte an Bedeutung gewinnen, welche zu höheren Leckströmen führen und so einer zuverlässigen Funktion der elektronischen Bauelemente entgegenstehen. So werden beispielsweise in Speicherchips Kondensatoren als Speicherelemente verwendet. Der geladene bzw. entladene Zustand des Kondensators entspricht dabei den beiden binären Zuständen 0 bzw. 1. Um den Ladungszustand des Kondensators sicher bestimmen zu können, muss dieser eine bestimmte minimale Kapazität aufweisen. Sinkt die Kapazität bzw. die Ladung unter diesen Grenzwert, verschwindet das Signal im Rauschen, die Information über den Ladungszustand des Kondensators geht verloren. Ferner entlädt sich der Kondensator nach dem Beschreiben durch Leckströme, welche einen Ladungsausgleich zwischen den beiden Elektroden des Kondensators bewirken. Um einem Informationsverlust durch die Entladung des Kondensators entgegenzuwirken, wird der Ladungszustand des Kondensators in regelmäßigen Abständen überprüft und gegebenenfalls aufgefrischt, d. h. ein teilweise entladener Kondensator wird wieder bis in seinen ursprünglichen Zustand geladen. Diesen so genannten "Refreshing"-Zeiten sind jedoch technische Grenzen gesetzt, d. h. sie können nicht beliebig verkürzt werden. Während der Periode der Refreshing-Zeit darf die Ladung des Kondensators daher nur so weit abnehmen, dass eine sichere Bestimmung des Ladungszustands möglich ist. Mit anderen Worten darf der Leckstrom, welcher eine Entladung des Kondensators bewirkt, nicht zu hoch sein. Die Kapazität eines Kondensators ist proportional zur Elektrodenfläche und umgekehrt proportional zum Abstand der Elektroden. Wird im Zuge der Miniaturisierung der elektronischen Bauelemente die Elektrodenfläche des Kondensators verringert, nimmt als Folge auch seine Kapazität ab, weshalb ab einem bestimmten Miniaturisierungsgrad geladener und ungeladener Zustand nicht mehr sicher unterschieden werden können.in the Course of a steady increase The computing power and the storage capacity of microchips has the integration density the electronic components, such as transistors or capacitors steadily increased. Also for the future will be another performance boost of microchips sought, so that the electronic components further miniaturized Need to become. An increase the integration density based on the materials used so far However, limits are set, thus decreasing dimensions, for example Tunnel effects gain in importance, which lead to higher leakage currents and such a reliable function to oppose the electronic components. For example used in memory chips capacitors as storage elements. Of the charged or discharged state of the capacitor corresponds to it the two binary states 0 or 1. To determine the state of charge of the capacitor safely to be able to this must have a certain minimum capacity. Decreases the capacity or the Charge below this limit, the signal disappears in the noise, the information about the charge state of the capacitor is lost. Further, it discharges the capacitor after the description by leakage currents, which a Charge balance between the two electrodes of the capacitor cause. To a loss of information due to the discharge of the capacitor To counteract, the charge state of the capacitor is checked at regular intervals and, where appropriate refreshed, d. H. a partially discharged capacitor becomes again until its original State loaded. However, these so-called "refreshing" times are technical limits set, d. H. you can not shortened arbitrarily become. While the period of the refreshing time may be the charge of the capacitor Therefore, only to the extent that a reliable determination of the state of charge possible is. In other words, the leakage current, which is a discharge of the Capacitor causes not to be too high. The capacity of a Capacitor is proportional to the electrode area and inversely proportional to the distance of the electrodes. Will in the course of miniaturization of electronic components reduces the electrode area of the capacitor, As a result, it also takes down its capacity, which is why it starts at a certain level Minorization degree charged and uncharged state no longer can be differentiated safely.

Eine Möglichkeit einen Kapazitätsverlust der Kondensatoren bei fortschreitender Miniaturisierung zu begegnen, ist die Verwendung neuer Materialien. Eine Möglichkeit besteht darin, die zur Zeit üblicherweise als Dielektrika verwendeten Materialien durch andere Materialien mit einer höheren Dielektrizitätskonstante ε zu ersetzen. Bei gleicher Elektrodenfläche und gleichem Elektrodenabstand hat derjenige Kondensator, welcher ein Dielektrikum mit einer höheren Dielektrizitätskonstante umfasst, die höhere Kapazität. Umgekehrt bedeutet dies, dass bei konstantem Elektrodenabstand durch die Verwendung eines Dielektrikums mit höherer Dielektrizitätskonstante bei gleicher Kapazität die Elektrodenfläche verringert und damit auch der Kondensator in seinen Abmessungen weiter miniaturisiert werden kann.A possibility a capacity loss to meet the capacitors as miniaturization progresses, is the use of new materials. One possibility is the currently common materials used as dielectrics by other materials with a higher one Dielectric constant ε to replace. For the same electrode area and the same electrode spacing has that capacitor, which a dielectric with a higher permittivity includes, the higher capacity. Vice versa this means that with constant electrode spacing through the use of a Dielectric with higher permittivity with the same capacity the electrode surface reduces and thus the capacitor in its dimensions can be further miniaturized.

Ein zur Zeit als Dielektrikum verwendetes Speichermaterial ist SiON. Für künftige Technologiegenerationen werden dielektrische Materialien mit höheren Dielektrizitätskonstanten gesucht, die aber weiteren Erfordernissen gerecht werden müs sen. Ein Erfordernis ist, dass die Materialien der neuen Generation zu CMOS-Prozessen kompatibel sein müssen, und daher insbesondere eine hohe Temperaturstabilität aufweisen. Für die Trench-DRAMs-Speicherelemente liegt die geforderte Temperaturstabilität in der Größenordnung von 1000°C. Ein mögliches Material wäre zum Beispiel Al2O3, wobei dieses Dielektrikum nur einen geringen Vorteil gegenüber SiON aufweist, da seine Dielektrizitätskonstante bei ungefähr 10 liegt. Andere Materialien, die in Frage kommen, sind zum Beispiel hafniumhaltige Dielektrika. Reines Hafniumoxid (HfO2) weist eine Dielektrizitätskonstante von 25 auf. Das Oxid ist aber nicht ausreichend temperaturstabil. Eine mögliche Lösung besteht in der Herstellung von HfSiON, d. h. in der Beimischung von Silizium und/oder Stickstoff zu Hafniumoxid. Silizium und/oder Stickstoff senken die Dielektrizitätskonstante leicht ab, erhöhen jedoch die Temperaturstabilität.A storage material currently used as a dielectric is SiON. For future generations of technology, dielectric materials with higher dielectric constants are sought, which, however, must meet other requirements. One requirement is that the new generation materials must be compatible with CMOS processes, and therefore, in particular, have high temperature stability. For the trench DRAM memory elements, the required temperature stability is on the order of 1000 ° C. A possible material would be, for example, Al 2 O 3 , which dielectric has only a slight advantage over SiON since its dielectric constant is about 10. Other materials that may be considered are, for example, hafnium-containing dielectrics. Pure hafnium oxide (HfO 2 ) has a dielectric constant of 25. The oxide is not sufficiently temperature stable. A possible solution consists in the production of HfSiON, ie in the admixture of silicon and / or nitrogen to hafnium oxide. Silicon and / or nitrogen slightly lower the dielectric constant, but increase the temperature stability.

Es sind gemäß dem Stand der Technik verschiedene Verfahren zur Herstellung von Hafniumoxynitrid-Dielektrika bekannt. US 6,013,553 , US 6,020,243 , US 6,291,867 B1 und US 6,552,388 B2 beschreiben alle ein Verfahren zur Herstellung von Hafniumoxynitrid durch das Abscheiden von reinem Hafnium auf die Siliziumoberfläche, die anschließende Temperaturbehandlung, um das Hafniumsilizid herzustellen und das Behandeln des so hergestellten Silizids mit einem Oxynitridierungsagents wie zum Beispiel NO oder N2O. Eine weitere Möglichkeit ist gemäß diesen Druckschriften, zunächst das Metallsilizid mit einem Nitridierungsagents zu behandeln und danach das so hergestellte Nitrid zu oxidieren. Alle in diesen Druckschriften beschriebenen Verfahren beziehen sich auf CVD-Prozesse.Various methods for producing hafnium oxynitride dielectrics are known in the prior art. US 6,013,553 . US 6,020,243 . US 6,291,867 B1 and US 6,552,388 B2 all describe a process for producing hafnium oxynitride by depositing pure hafnium onto the silicon surface, then heat treating to produce the hafnium silicide and treating the silicide so prepared with an oxynitriding agent such as NO or N 2 O. These references initially treat the metal silicide with a nitriding agent and then oxidize the nitride thus prepared. All methods described in these documents be draw on CVD processes.

Um bei zunehmender Integrationsdichte den Flächenbedarf der einzelnen Bauelemente auf der Substratoberfläche zu verringern, ist man dazu übergegangen, auch die Tiefe des Substrats für den Aufbau elektronischer Bauelemente zu nutzen. Die Ausdehnung der Bauelemente senkrecht zur Substratoberfläche hat US 6,291,867 B1 betrifft ein Verfahren zur Abscheidung von gatedielektrischen Schichten, wobei das Silizium-zu-Metall-Verhältnis unterschiedlicher Schichtbereiche variiert wird. Es ist gemäß US 6,291,867 B1 vorgeschlagen, die Konzentration von Stickstoff in manchen Schichtbereichen zu variieren. Der Übergang zwischen den Einzelschichten kann graduell sein. In einem Verfahren gemäß US 6,291,867 B1 wird eine Metallsilizidschicht durch eine Behandlung mittels NO oder N2O-haltigem Plasma in die Oxynitridschicht umgewandelt. Die Verwendung eines ALD-Verfahrens zur Abscheidung von Dielektrika ist in US 6,291,867 B1 nicht erwähnt.In order to reduce the area requirement of the individual components on the substrate surface as the density of integration increases, the use of the depth of the substrate for the construction of electronic components has also begun. The extension of the components perpendicular to the substrate surface has US 6,291,867 B1 relates to a method of depositing gate dielectric layers wherein the silicon to metal ratio of different layer areas is varied. It is according to US 6,291,867 B1 proposed to vary the concentration of nitrogen in some layer areas. The transition between the individual layers can be gradual. In a method according to US 6,291,867 B1 For example, a metal silicide layer is converted to the oxynitride layer by treatment with NO or N 2 O-containing plasma. The use of an ALD method for the deposition of dielectrics is known in US 6,291,867 B1 not mentioned.

US 6,200,893 B1 beschreibt ein ALD-Verfahren, bei dem zunächst eine Monolage einer chemisch reaktiven Metallverbindung auf die Oberfläche absorbiert wird und in einem weiteren Schritt hochreaktive Radikale in die ALD-Kammer eingeführt werden, so dass die Radikalen mit der Metallschicht reagieren und Metalloxid bzw. Metallnitrid-Schichten ausbilden können. US 6,200,893 B1 describes an ALD process in which first a monolayer of a chemically reactive metal compound is absorbed onto the surface and in a further step highly reactive radicals are introduced into the ALD chamber so that the radicals react with the metal layer and metal oxide or metal nitride layers can train.

EP 1 096 042 A1 beschreibt ebenfalls ein ALD-Verfahren, bei dem auf der Oberfläche eines Siliziumsubstrats eine Aktivierungsschicht abgeschieden wird und darauf eine Schicht eines Metalls abgeschieden wird. Die Metallschicht wird dann mit Sauerstoff und Wasser, N2O oder NO in eine Metalloxidschicht umgewandelt. EP 1 096 042 A1 also describes an ALD method in which an activation layer is deposited on the surface of a silicon substrate and a layer of metal is deposited thereon. The metal layer is then converted to a metal oxide layer with oxygen and water, N 2 O or NO.

Außerdem ist in US 6,616,972 B1 ein Verfahren beschrieben zur Herstellung von Metalloxiden und Metalloxynitriden sowie Mischungen daraus unter Verwendung einer Metallvorläuferverbindung, die mit organischen Resten substituiert ist, zusammen mit einer Stickstoff- bzw. Sauerstoffquelle. Die Stickstoffquelle kann z. B. N2, NO oder NO2 sein. Das in US 6,616,972 B1 beschriebene Verfahren ist insbesondere für CVD-Anwendungen geeignet.It is also in US 6,616,972 B1 a process for the preparation of metal oxides and metal oxynitrides and mixtures thereof using a metal precursor compound substituted with organic radicals together with a nitrogen or oxygen source. The nitrogen source may, for. B. N 2 , NO or NO 2 . This in US 6,616,972 B1 described method is particularly suitable for CVD applications.

US 6,573,547 betrifft ein ALD-Verfahren zur Herstellung von dielektrischen Schichten, die aus alternierenden Tantaloxynitrid- und Titandioxideinzelschichten bestehen. Ein ähnliches Verfahren zum ALD-Abscheiden eines dünnen Filmes auf einem Substrat ist in der WO 03/089682 A1 beschrieben. US 6,573,547 relates to an ALD process for the production of dielectric layers consisting of alternating tantalum oxynitride and titanium dioxide single layers. A similar method for ALD deposition of a thin film on a substrate is described in WO 03/089682 A1.

US 2003/0129817 A1 betrifft ein Verfahren zur Abscheidung von dielektrischen Schichten der allgemeinen Formel MN, MO, MON, MSiO, MSiN, MSiON, MAlO, MAlN, MAlON, MAlSiO, MAlSiN oder MAlSiON, wobei M Zr, Hf, La, Y, Gd, Eu, Pr oder Ce sein kann, bei der Herstellung von Halbleiterelementen. Diese dielektrischen Schichten werden in einem ersten Schritt in einer nicht oxidierenden Atmosphäre behandelt und anschließend in einer N2O oder NO-Atmosphäre verdichtet.US 2003/0129817 A1 relates to a process for the deposition of dielectric layers of the general formula MN, MO, MON, MSiO, MSiN, MSiON, MAlO, MAlN, MAlON, MAlSiO, MAlSiN or MAlSiON, where M Zr, Hf, La, Y, Gd, Eu, Pr or Ce may be in the manufacture of semiconductor elements. These dielectric layers are treated in a first step in a non-oxidizing atmosphere and then densified in an N 2 O or NO atmosphere.

US 2003/0111678 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von dielektrischen Schichten mittels CVD-Verfahren, wobei die dielektrischen Schichten aus M-SiN, M-SiON oder HfSiO2 bestehen. Während des CVD-Verfahrens werden z. B. N2O oder NO-Gase eingesetzt.US 2003/0111678 A1 relates to a method for producing dielectric layers by means of CVD methods, wherein the dielectric layers consist of M-SiN, M-SiON or HfSiO 2 . During the CVD process z. B. N 2 O or NO gases used.

US 2002/0168553 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mosaikähnlichen Atomschicht, die mittels eines ALD-Verfahrens hergestellt wird. Das Verfahren gemäß US 2002/0168553 A1 kann z. B. bei der Herstellung von HfSiON eingesetzt werden.US 2002/0168553 A1 relates to a method for producing a mosaic-like Atomic layer produced by an ALD method. The procedure according to US 2002/0168553 A1 can z. B. in the production of HfSiON be used.

DE 101 30 936 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, bei dem eine dielektrische Schicht durch ein ALD-Verfahren selbstlimitierend in Form von mindestens zwei verschiedenen Vorläuferverbindungen alternierend abgeschieden wird. Vor der Abscheidung wird auf die Substratoberfläche ein thermisches Nitrid oder ein thermisches Oxinitrid erzeugt. Bei dem Oxinitrid lässt sich der O-Gehalt durch unterschiedliche NO/NO2-Verhältnisse einstellen. DE 101 30 936 A1 relates to a method for the production of semiconductor devices, in which a dielectric layer is alternately deposited by an ALD method in a self-limiting manner in the form of at least two different precursor compounds. Prior to deposition, a thermal nitride or a thermal oxynitride is formed on the substrate surface. In the oxynitride, the O content can be adjusted by different NO / NO 2 ratios.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, durch das Metalloxynitridschichten als Dielektrikum in einem elektronischen Bauelement einer Halbleitereinrichtung abgeschieden werden können.The The object of the invention is therefore to provide a method available through the metal oxynitride layers as a dielectric in an electronic component of a semiconductor device deposited can be.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung von Metalloxynitridschichten als Dielektrikum in einem elektronischen Bauelement bereitgestellt, bei dem ein Substrat mit einer Oberfläche bereitgestellt wird, auf der Oberfläche des Substrats zumindest abschnittsweise aus der Gasphase eine chemischreaktive Metallverbindung abgeschieden wird, und mit NO und/oder N2O mittels eines ALD-Prozesses zu Metalloxynitridschicht umgesetzt wird, wobei die Metalloxynitridschicht nicht SiON ist und aus mehreren Einzelschichten verschiedener Stöchiometrie besteht, wobei der Übergang zwischen den Einzelschichten graduell ist.According to the invention, a method is provided for producing metal oxynitride layers as a dielectric in an electronic component, in which a substrate having a surface is provided, a chemically reactive metal compound is deposited at least in sections from the gas phase on the surface of the substrate, and NO and / or N 2 O is converted to metal oxynitride layer by an ALD process, wherein the metal oxynitride layer is not SiON and consists of several monolayers of different stoichiometry, the transition between the monolayers being gradual.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, eine genaue Kontrolle der Schichtdicke und eine besonders gute Kantenbedeckung zu erreichen, da beim ALD-Verfahren jeweils eine Monolage der chemisch reaktiven Metallverbindung abgeschieden wird. Die Adsorption der Vorstufen sollte folglich selbst limitierend sein, so dass die entsprechende Verbindung auf dem Substrat bis zu maximal einer monomolekularen Schicht adsorbiert wird. Die zur Abscheidung der Metallschicht verwendeten chemisch reaktiven Metallverbindungen sollten daher beispielsweise nicht mit sich selbst reagieren können. Mit dem Verfahren lassen sich insbesondere in Trenches mit einem hohen Aspektverhältnis Metalloxynitridschichten mit einer guten Kantenbedeckung erzeugen.By means of the method according to the invention it is possible to achieve a precise control of the layer thickness and a particularly good edge coverage, since in the ALD method in each case a monolayer of the chemically reactive metal compound is deposited. The adsorption of the precursors should therefore self-limiting, so that the corresponding compound is adsorbed on the substrate up to a maximum of one monomolecular layer. For example, the chemically reactive metal compounds used to deposit the metal layer should not be able to react with itself. With the method, metal oxynitride layers with good edge coverage can be produced, in particular in trenches with a high aspect ratio.

Die Herstellung der Metalloxynitridschicht durch ein ALD-Verfahren umfasst die Schritte:

  • a) Bereitstellen des Substrats;
  • b) gegebenenfalls Aktivieren der Substratoberfläche;
  • c) Zuführen der chemisch reaktiven Metallverbindung in die Gasphase über der Oberfläche des Substrats;
  • d) Entfernen nicht abreagierter chemisch reaktiver Metallverbindung und der Reaktionsprodukte aus der Gasphase über der Oberfläche des Substrats (Purging);
  • e) Zuführen von NO und/oder N2O in die Gasphase über dem Substrat;
  • f) Entfernen überschüssiger NO und/oder N2O-Verbindungen und der Reaktionsprodukte aus der Gasphase über dem Substrat; wobei die Schritte c) bis f) wiederholt werden, bis eine bestimmte Dicke der Metalloxynitridschicht erhalten ist.
The preparation of the metal oxynitride layer by an ALD method comprises the steps:
  • a) providing the substrate;
  • b) optionally activating the substrate surface;
  • c) supplying the chemically reactive metal compound in the gas phase over the surface of the substrate;
  • d) removing unreacted chemically reactive metal compound and the gas phase reaction products over the surface of the substrate (purging);
  • e) introducing NO and / or N 2 O into the gas phase over the substrate;
  • f) removing excess NO and / or N 2 O compounds and the gas phase reaction products over the substrate; wherein steps c) to f) are repeated until a certain thickness of the metal oxynitride layer is obtained.

Das Entfernen überschüssiger chemisch reaktiver Metallverbindungen bzw. NO und/oder N2O aus der Gasphase über dem Substrat kann erfolgen, indem beispielsweise mit einem inerten Spülgas, wie zum Beispiel Stickstoff oder einem Edelgas, gespült wird oder die Gasphase evakuiert wird. Die chemisch reaktiven Verbindungen müssen so beschaffen sein, dass sie nur mit der gegebenenfalls zuvor aktivierten Substratoberfläche bzw. der zuvor abgeschiedenen Schicht des jeweils anderen Reaktionspartners reagieren. Die Reaktionsbedingungen können an sich innerhalb der breiten Wertebereiche gewählt werden, wobei das Verfahren vorzugsweise bei Temperaturen im Bereich von 20 bis 700°C durchgeführt wird.The removal of excess chemically reactive metal compounds or NO and / or N 2 O from the gas phase over the substrate can be done by, for example, with an inert purge gas, such as nitrogen or a noble gas, rinsed or the gas phase is evacuated. The chemically reactive compounds must be such that they react only with the optionally previously activated substrate surface or the previously deposited layer of the other reactant. The reaction conditions can be chosen per se within the broad ranges of values, the process preferably being carried out at temperatures in the range from 20 to 700 ° C.

Als Substrat dient bei dem Verfahren vorzugsweise ein Siliziumwafer, wie er üblicherweise für die Herstellung von Mikrochips verwendet wird. In das Substrat können bereits Bauteile integriert sein. Die Substratoberfläche kann auch bereits strukturiert sein, indem beispielsweise Gräben für die Herstellung von Trenchkondensatoren eingeätzt wurden. Um eine Verbesserung der Abscheidung der Metalloxynitridschicht auf der Substratoberfläche zu erreichen, kann diese zunächst ak tiviert werden, um beispielsweise durch Reduktion einer oberflächlichen Oxidschicht mit Wasserstoffhydroxylgruppen zur Verfügung zu stellen, welche mit der chemisch reaktiven Metallverbindung reagieren können, um die Ausbildung der Metalloxidschicht zu initiieren.When Substrate preferably serves in the method a silicon wafer, as usual for the Production of microchips is used. In the substrate can already Be integrated components. The substrate surface can also be already structured, for example, by trenches for the Preparation of trench capacitors were etched. To an improvement to achieve the deposition of the metal oxynitride layer on the substrate surface, can this first ak tiviert, for example by reduction of a superficial oxide layer with hydrogen hydroxyl groups available which with the chemically reactive metal compound can react to to initiate the formation of the metal oxide layer.

Als chemisch reaktive Metallverbindungen werden vorzugsweise Metallhalogenide oder metallorganische Verbindungen verwendet.When Chemically reactive metal compounds are preferably metal halides or organometallic compounds used.

In einer besonderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden weitere Schritte in den ALD-Prozess eingebaut, wobei mindestens einer dieser weiteren Schritte das Zuführen eines sauerstoffhaltigen Gases aufweist, das nicht NO bzw. N2O ist.In a particular preferred embodiment of the invention, further steps are incorporated into the ALD process, wherein at least one of these further steps comprises supplying an oxygen-containing gas which is not NO or N 2 O.

Das erfindungsgemäße sauerstoffhaltige Gas, das in einem weiteren Schritt verwendet werden kann, kann z. B. O3 H2O, O2 oder ein Sauerstoffradikale enthaltendes Gas sein. Damit ist gewährleistet, dass sowohl Stickstoff als auch Sauerstoff in die Metallschicht eingebaut werden.The oxygen-containing gas according to the invention, which can be used in a further step, can, for. B. O 3 H 2 O, O 2 or an oxygen radical containing gas. This ensures that both nitrogen and oxygen are incorporated into the metal layer.

Der Stickstoffgehalt kann durch das Zuführen des weiteren sauerstoffhaltigen Gases variiert werden. Eine weitere Möglichkeit, den Stickstoffgehalt zu variieren, besteht durch die Auswahl der Prozessparameter wie zum Beispiel Temperatur und Druck. Optional können die Gase durch ein direktes oder Remoteplasma angeregt werden, um die Reaktivität der Gase zu erhöhen.Of the Nitrogen content can be reduced by adding the further oxygenated Gases are varied. Another way, the nitrogen content to vary, consists of selecting the process parameters such as for example, temperature and pressure. Optionally, the gases can be through a direct or Remote plasma are stimulated to increase the reactivity of the gases.

Die sauerstoffhaltigen Gase wie zum Beispiel O3, H2O, O2 oder ein Sauerstoffradikale enthaltendes Gas bzw. Plasma können gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auch zusammen mit NO bzw. N2O zugeführt werden.The oxygen-containing gases such as, for example, O 3 , H 2 O, O 2 or an oxygen radical-containing gas or plasma can also be supplied together with NO or N 2 O according to a further embodiment of the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Herstellung von Metalloxynitriden, wobei das Metalloxynitrid wenigstens ein Metall aus der Gruppe bestehend aus Al, Si, Hf, Ti, Ta, Nb, Mo, Zr, Y, Nd, Gd, La, Pr, Sc und/oder Seltenerdemetalle aufweist. In der oben genannten Aufzählung und nachstehend in der Beschreibung und in den Ansprüchen wird Silizium den Metallen zugeordnet.The inventive method is suitable for the preparation of metal oxynitrides, wherein the metal oxynitride at least one metal from the group consisting of Al, Si, Hf, Ti, Ta, Nb, Mo, Zr, Y, Nd, Gd, La, Pr, Sc and / or rare earth metals having. In the above list and below in the Description and in the claims Silicon is assigned to the metals.

Das Metalloxynitrid kann auch mehrere der oben genannten Metalle aufweisen. Wenn mehrere Metalle vorhanden sind, liegt in der Reaktionskammer ein Gemisch aus zwei verschiedenen chemisch reaktiven Metallverbindungen vor. Wenn z. B. das Metalloxynitrid ein Metallsiliziumoxynitrid ist, liegt in der ALD-Kammer ein Gemisch aus einer chemisch reaktiven Siliziumverbindungen und einer chemisch reaktiven Metallverbindung eines weiteren Metalls vor. Die am Ende erhaltene Schicht weist dann eine Metallsilizidoxynitridverbindung auf. Die stöchiometrischen Verhältnisse einer solchen Verbindung können in einem weiten Bereich variiert werden und hängen von dem Verhältnis der chemisch reaktiven Siliziumverbindung zur chemisch reaktiven Verbindung des weiteren Metalls einerseits, und von der Auswahl der Prozessparameter und den eingesetzten Gasen andererseits ab.The metal oxynitride may also have several of the above-mentioned metals. If there are several metals, a mixture of two different chemically reactive metal compounds is present in the reaction chamber. If z. For example, if the metal oxynitride is a metal silicon oxynitride, a mixture of a chemically reactive silicon compound and a chemically reactive metal compound of another metal is present in the ALD chamber. The final layer then has a metal silicide oxynitride compound. The stoichiometric ratios of such a compound can be varied within a wide range and depend on the ratio of the chemically reactive silicon compound to the chemically reactive compound the other metal on the one hand, and from the selection of process parameters and the gases used on the other.

Vorzugsweise eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Hafnium- oder Zirkoniumsiliziumoxynitridschicht.Preferably the method according to the invention is suitable for producing a hafnium or zirconium silicon oxynitride layer.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch zur Herstellung von Nanolaminaten eingesetzt werden, die eine Metalloxynitridverbindung aufweisen. Die erfindungsgemäßen Nanolaminate weisen mehrere Schichten verschiedener Metalloxynitridverbindungen auf, die verschiedene Stärken aufweisen können. Der Übergang zwischen den Schichten verläuft dabei graduell.The inventive method can also be used for the production of nanolaminates, the have a metal oxynitride compound. The nanolaminates according to the invention have several layers of different metal oxynitride compounds on, the different strengths can have. The transition runs between the layers thereby gradually.

Die Stärke der jeweiligen Schicht kann durch die Anzahl der Pulse eingestellt werden. In einer Ausführungsform der Erfindung werden die Schritte c) bis f) X-Mal mit einer ersten chemisch reaktiven Verbindung durchgeführt und dann Y-mal mit einer zweiten chemisch reaktiven Verbindung, wobei die zweite chemisch reaktive Verbindung mit der ersten chemischen Verbindung nicht identisch ist. Es ist anzumerken, dass die erste chemisch reaktive Metallverbindung auch ein Gemisch zwei verschiedener chemisch reaktiver Metallverbindungen sein kann. Die zweite chemisch reaktive Metallverbinungen kann sich dann durch das verschiedene Gemischverhältnis der vorhandenen chemisch reaktiven Metallverbindungen unterscheiden.The Strength the respective layer can be adjusted by the number of pulses become. In one embodiment According to the invention, steps c) to f) are repeated X times with a first chemically reactive compound and then Y times with a second chemically reactive compound, the second chemically reactive compound not identical with the first chemical compound is. It should be noted that the first chemically reactive metal compound also a mixture of two different chemically reactive metal compounds can be. The second chemically reactive metal compounds may be then by the different mixture ratio of the existing chemical differentiate reactive metal compounds.

Durch die Anzahl der Wiederholungen X und Y und durch die Auswahl der chemisch reaktiven Verbindung können die Stärken und die Zusammensetzung der jeweiligen Metalloxynitridschicht beliebig eingestellt werden.By the number of repetitions X and Y and by selecting the chemically reactive compound can the strengths and arbitrarily set the composition of the respective metal oxynitride layer become.

Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die erfindungsgemäßen Nanolaminate mehrere Schichten aus einem Metalloxynitrid in verschiedenen stöchiometrischen Verhältnissen aufweist. Die Stöchiometrie kann gezielt eingestellt werden, zum Beispiel durch Temperatur der Abscheidung, gezielte Mischung von o3, H2O, O2 oder eines Sauerstoffradikale enthaltenden Gases zu NO und/oder N2O im gleichen Puls in beliebigem Verhältnis oder abwechselnde Zyklen mit O3, H2O, O2 oder mit einem Sauerstoffradikale enthaltenden Gas einerseits und NO und/oder N2O andererseits.It is provided according to the invention that the nanolaminates according to the invention have a plurality of layers of a metal oxynitride in various stoichiometric ratios. The stoichiometry can be adjusted selectively, for example by deposition temperature, targeted mixing of o 3 , H 2 O, O 2 or a gas containing oxygen radicals to NO and / or N 2 O in the same pulse in any ratio or alternating cycles with O. 3 , H 2 O, O 2 or with a gas containing oxygen radicals on the one hand and NO and / or N 2 O on the other.

Mit diesen Mitteln lassen sich auch Konzentrationsgradienten der zu erzeugenden Schicht einstellen. Durch Durchführung von X-Zyklen mit O3, H2O, O2 oder eines Sauerstoffradikale enthaltenden Gas und Y-Zyklen mit NO und/oder N2O lassen sich Nanolaminate herstellen und zwar mit ALD-typischer Schichtdickenkontrolle.With these agents, it is also possible to set concentration gradients of the layer to be produced. By carrying out X cycles with O 3 , H 2 O, O 2 or a gas containing oxygen radicals and Y cycles with NO and / or N 2 O, it is possible to produce nanolaminates with ALD-typical layer thickness control.

Die Erfindung umfasst daher eine Schicht, die aus mehreren Einzelschichten besteht, wobei wenigstens eine der Einzelschichten ein Metalloxynitrid aufweist und der Übergang zwischen den Einzelschichten graduell ist.The The invention therefore comprises a layer consisting of several individual layers wherein at least one of the individual layers comprises a metal oxynitride and the transition between the individual layers is gradual.

Die Schichten gemäß der Erfindung können vorzugsweise bei der Herstellung von elektronischen Bauelementen, wie zum Beispiel bei der Herstellung eines Kondensators, und insbesondere eines Deep-Trench-Kondensators verwendet werden. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind, dass eine bestimmte Stöchiometrie durch den gesamten Film hindurch realisiert werden kann. Die Stöchiometrie kann gezielt eingestellt werden, zum Beispiel durch Temperatur der Abscheidung, gezielte Mischung von O3, H2O, O2 oder eines Sauerstoffradikale enthaltenden Gases zu NO und/oder N2O im gleichen Puls oder abwechselnde Zyklen mit O3, H2O, O2 oder mit einem Sauerstoffradikale enthaltenden Gas bzw. NO und/oder N2O in beliebigem Verhältnis. Mit diesen Mitteln lassen sich auch Konzentrationsgradienten der zu erzeugenden Schicht einstellen. Durch Durchführung von X'-Zyklen mit O3, H2O, O2 oder eines Sauerstoffradikale enthaltenden Gas und Y'-Zyklen mit NO und/oder N2O lassen sich Nanolaminate herstellen und zwar mit ALD-typischer Schichtdickenkontrolle.The layers according to the invention may preferably be used in the manufacture of electronic components, such as in the manufacture of a capacitor, and in particular a deep trench capacitor. The advantages of the method according to the invention are that a certain stoichiometry can be realized throughout the film. The stoichiometry can be adjusted in a targeted manner, for example by the temperature of the deposition, targeted mixture of O 3 , H 2 O, O 2 or a gas containing oxygen radicals to NO and / or N 2 O in the same pulse or alternating cycles with O 3 , H 2 O, O 2 or with an oxygen radical-containing gas or NO and / or N 2 O in any ratio. With these agents, it is also possible to set concentration gradients of the layer to be produced. By carrying out X 'cycles with O 3 , H 2 O, O 2 or a gas containing oxygen radicals and Y' cycles with NO and / or N 2 O, it is possible to produce nanolaminates with ALD-typical layer thickness control.

Die Parameter für die ALD-Verfahren sind für den Fachmann bekannt und können im weiteren Bereich gewählt werden. Typische Temperaturen liegen zwischen Raumtemperatur und 700°C, der Druck zwischen einigen Zehnetel Pa bis zu einigen Hundert Pa und die Pulse bzw. Spülzeiten liegen im Millisekunden- bis Sekundenbereich. Abscheideraten pro Zyklus betragen vorzugsweise zwischen 0,01 nm bis 10 nm.The Parameters for the ALD procedures are for the Known and can chosen in the wider area become. Typical temperatures are between room temperature and 700 ° C, the Pressure between a few tens of Pa to several hundred Pa and the pulses or rinsing times lie in the millisecond to seconds range. Separation rates per cycle are preferably between 0.01 nm to 10 nm.

Claims (13)

Verfahren zur Herstellung von Metalloxynitridschichten als Dielektrikum in einem elektronischen Bauelement einer Halbleitereinrichtung, wobei ein Substrat mit einer Oberfläche bereitgestellt wird, auf der Oberfläche des Substrats zumindest abschnittsweise aus der Gasphase eine chemisch reaktive Metallverbindung abgeschieden und mit NO und/oder N2O mittels eines ALD-Prozesses zu einer Metalloxynitridschicht umgesetzt wird; wobei die Metalloxynitridschicht nicht SiON ist und aus mehreren Einzelschichten verschiedener Stöchiometrie besteht, und wobei der Übergang zwischen den Einzelschichten graduell ist.A method for producing metal oxynitride layers as a dielectric in an electronic component of a semiconductor device, wherein a substrate is provided with a surface, deposited on the surface of the substrate at least partially from the gas phase, a chemically reactive metal compound and with NO and / or N 2 O by means of an ALD Process is converted to a metal oxynitride layer; wherein the metal oxynitride layer is not SiON and consists of multiple monolayers of different stoichiometry, and wherein the transition between the monolayers is gradual. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Herstellung die Schritte umfasst: a) Bereitstellen des Substrats; b) gegebenenfalls Aktivieren der Substratoberfläche; c) Zuführen der chemisch reaktiven Metallverbindung in die Gasphase über der Oberfläche des Substrats; d) Entfernen nicht abreagierter chemisch reaktiver Metallverbindung und der Reaktionsprodukte aus der Gasphase über der Oberfläche des Substrats; e) Zuführen von NO und/oder N2O in die Gasphase über dem Substrat; f) Entfernen überschüssiger NO- und/oder N2O-Verbindungen und der Reaktionsprodukte aus der Gasphase über dem Substrat; wobei die Schritte c) bis f) wiederholt werden, bis eine bestimmte Dicke der Metalloxynitridschicht erhalten ist.The method of claim 1, wherein the manufacturing comprises the steps of: a) providing the substrate; b) optionally activating the substrate surface; c) supplying the chemically reactive metal compound in the gas phase over the surface of the substrate; d) removing unreacted chemically reactive metal compound and the gas phase reaction products over the surface of the substrate; e) introducing NO and / or N 2 O into the gas phase over the substrate; f) removing excess NO and / or N 2 O compounds and the reaction products from the gas phase over the substrate; wherein steps c) to f) are repeated until a certain thickness of the metal oxynitride layer is obtained. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die chemisch reaktive Metallverbindung Halogenatome aufweist.The method of claim 1 or 2, wherein the chemically reactive metal compound has halogen atoms. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die chemisch reaktive Metallverbindung organische Reste aufweist.Method according to one of claims 1 to 3, wherein the chemically reactive metal compound has organic radicals. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein weiterer Schritt vorgesehen ist, bei dem mindestens ein sauerstoffhaltiges Gas zugeführt wird, das nicht NO und/oder N2O ist.Method according to one of claims 1 to 4, wherein a further step is provided, wherein at least one oxygen-containing gas is supplied, which is not NO and / or N 2 O. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das sauerstoffhaltige Gas O3, H2O, O2 oder ein Sauerstoffradikale enthaltendes Gas ist.A method according to claim 5, characterized in that the oxygen-containing gas is O 3 , H 2 O, O 2 or a gas containing oxygen radicals. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Zuführens des sauerstoffhaltigen Gases, das nicht NO und/oder N2O ist, mehrmals durchgeführt wird.A method according to claim 5 or 6, characterized in that the step of supplying the oxygen-containing gas, which is not NO and / or N 2 O, is carried out several times. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt e) weitere Gase zugeführt werden.Method according to one of claims 2 to 7, characterized that in step e) further gases are supplied. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres sauerstoffhaltiges Gas zugeführt wird.Method according to claim 8, characterized in that that a further oxygen-containing gas is supplied. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere sauerstoffhaltige Gas O3, H2O, O2 oder ein Sauerstoffradikale enthaltendes Gas ist.A method according to claim 8 or 9, characterized in that the further oxygen-containing gas is O 3 , H 2 O, O 2 or a gas containing oxygen radicals. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die chemisch reaktive Metallverbindung wenigstens ein Metall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Al, Si, Hf, Ti, Ta, Nb, Mo, Zr, Y, Nd, Gd, La, Pr, Sc und/oder Seltenerdmetalle aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the chemically reactive metal compound at least a metal selected from the group consisting of: Al, Si, Hf, Ti, Ta, Nb, Mo, Zr, Y, Nd, Gd, La, Pr, Sc and / or rare earth metals. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalloxynitridschicht eine Verbindung der allgemeinen Formel MSiON aufweist, wobei M ein beliebiges Metall ist.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the metal oxynitride layer is a compound of the general formula MSiON, where M is any metal is. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalloxynitridschicht HfSiON oder ZrSiON aufweist.Method according to claim 12, characterized in that the metal oxynitride layer has HfSiON or ZrSiON.
DE10357756A 2003-12-10 2003-12-10 Process for the preparation of metal oxynitrides by ALD processes using NO and / or N2O Expired - Fee Related DE10357756B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10357756A DE10357756B4 (en) 2003-12-10 2003-12-10 Process for the preparation of metal oxynitrides by ALD processes using NO and / or N2O

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10357756A DE10357756B4 (en) 2003-12-10 2003-12-10 Process for the preparation of metal oxynitrides by ALD processes using NO and / or N2O

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10357756A1 DE10357756A1 (en) 2005-07-14
DE10357756B4 true DE10357756B4 (en) 2006-03-09

Family

ID=34672554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10357756A Expired - Fee Related DE10357756B4 (en) 2003-12-10 2003-12-10 Process for the preparation of metal oxynitrides by ALD processes using NO and / or N2O

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10357756B4 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005062917A1 (en) * 2005-12-29 2007-07-12 Infineon Technologies Ag Atomlagenabscheideverfahren

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6013553A (en) * 1997-07-24 2000-01-11 Texas Instruments Incorporated Zirconium and/or hafnium oxynitride gate dielectric
US6200893B1 (en) * 1999-03-11 2001-03-13 Genus, Inc Radical-assisted sequential CVD
EP1096042A1 (en) * 1999-10-25 2001-05-02 Motorola, Inc. Method for fabricating a semiconductor structure including a metal oxide interface with silicon
US20020168553A1 (en) * 2001-05-07 2002-11-14 Lee Jung-Hyun Thin film including multi components and method of forming the same
DE10130936A1 (en) * 2001-06-27 2003-01-16 Infineon Technologies Ag Production of a semiconductor element comprises conditioning the surface of the substrate before deposition of a monolayer of a precursor with regard to a reactive ligand of the precursor
US6552388B2 (en) * 1999-02-26 2003-04-22 Texas Instruments Incorporated Hafnium nitride gate dielectric
US6573547B2 (en) * 2000-12-29 2003-06-03 Hynix Semiconductor Inc. Method for forming cell capacitor for high-integrated DRAMs
US20030111678A1 (en) * 2001-12-14 2003-06-19 Luigi Colombo CVD deposition of M-SION gate dielectrics
US20030129817A1 (en) * 2002-01-10 2003-07-10 Visokay Mark R. Anneal sequence for high-k film property optimization
US6616972B1 (en) * 1999-02-24 2003-09-09 Air Products And Chemicals, Inc. Synthesis of metal oxide and oxynitride
WO2003089682A1 (en) * 2002-04-19 2003-10-30 Mattson Technology, Inc. System for depositing a film onto a substrate using a low vapor pressure gas precursor

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6020243A (en) * 1997-07-24 2000-02-01 Texas Instruments Incorporated Zirconium and/or hafnium silicon-oxynitride gate dielectric
US6291866B1 (en) * 1997-07-24 2001-09-18 Texas Instruments Incorporated Zirconium and/or hafnium oxynitride gate dielectric
US6291867B1 (en) * 1997-07-24 2001-09-18 Texas Instruments Incorporated Zirconium and/or hafnium silicon-oxynitride gate dielectric
US6013553A (en) * 1997-07-24 2000-01-11 Texas Instruments Incorporated Zirconium and/or hafnium oxynitride gate dielectric
US6616972B1 (en) * 1999-02-24 2003-09-09 Air Products And Chemicals, Inc. Synthesis of metal oxide and oxynitride
US6552388B2 (en) * 1999-02-26 2003-04-22 Texas Instruments Incorporated Hafnium nitride gate dielectric
US6200893B1 (en) * 1999-03-11 2001-03-13 Genus, Inc Radical-assisted sequential CVD
EP1096042A1 (en) * 1999-10-25 2001-05-02 Motorola, Inc. Method for fabricating a semiconductor structure including a metal oxide interface with silicon
US6573547B2 (en) * 2000-12-29 2003-06-03 Hynix Semiconductor Inc. Method for forming cell capacitor for high-integrated DRAMs
US20020168553A1 (en) * 2001-05-07 2002-11-14 Lee Jung-Hyun Thin film including multi components and method of forming the same
DE10130936A1 (en) * 2001-06-27 2003-01-16 Infineon Technologies Ag Production of a semiconductor element comprises conditioning the surface of the substrate before deposition of a monolayer of a precursor with regard to a reactive ligand of the precursor
US20030111678A1 (en) * 2001-12-14 2003-06-19 Luigi Colombo CVD deposition of M-SION gate dielectrics
US20030129817A1 (en) * 2002-01-10 2003-07-10 Visokay Mark R. Anneal sequence for high-k film property optimization
WO2003089682A1 (en) * 2002-04-19 2003-10-30 Mattson Technology, Inc. System for depositing a film onto a substrate using a low vapor pressure gas precursor

Also Published As

Publication number Publication date
DE10357756A1 (en) 2005-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10123858B4 (en) Atomic layer deposition process for forming a silicon nitride-containing thin film
DE112005001487B4 (en) A method of forming high K dielectric layers on smooth substrates and a semiconductor structure comprising the same
DE102006000615B4 (en) A method of forming a semiconductor device with a dielectric layer
EP1145279B1 (en) Semiconductor element with a tungsten oxide layer and method for its production
DE60023573T2 (en) Method for producing a capacitor with tantalum pentoxide in an integrated circuit
DE10049257B4 (en) Process for thin film production by means of atomic layer deposition
DE10046021B4 (en) Method for producing capacitors on semiconductor substrates in a device for forming thin films
DE10163345B4 (en) Method for producing a capacitor in a semiconductor device
DE10137088A1 (en) Process for forming silicon-containing thin layers by means of atomic layer deposition using trisdimethylaminosilane
DE102004020157A1 (en) Capacitor for semiconductor devices, has lower electrode, upper electrode, and dielectric layer with portion formed by alloying hafnium oxide and aluminum oxide together
DE10055431B4 (en) Method for producing capacitors of a semiconductor device
DE10065454A1 (en) Method of manufacturing an alumina film for use in a semiconductor device
DE102004048679B4 (en) A method for producing an insulator thin film and method for producing a semiconductor device
DE4337889A1 (en) Prodn. of capacitor in storage appts. - by depositing poly-silicon layer on substrate, forming silicon oxide layer, tantalum@ layer and then tantalum oxide layer
DE10130936B4 (en) Manufacturing process for a semiconductor device using atomic layer deposition / ALD
DE602005001572T2 (en) A method of depositing a thin film on an oxidized surface layer of a substrate
DE10350354B4 (en) Orientation-independent oxidation of nitrided silicon
DE60225751T2 (en) Method of producing a multi-component thin film
DE10357756B4 (en) Process for the preparation of metal oxynitrides by ALD processes using NO and / or N2O
DE10064068B4 (en) Process for the production of capacitors of semiconductor devices
DE10248980B4 (en) Process for producing structured layers of silicon dioxide on process surfaces arranged perpendicular or inclined to a substrate surface
DE10156932A1 (en) Production of thin praseodymium oxide film as dielectric in electronic element of semiconductor device, e.g. deep trench capacitor or FET gate dielectric, involves depositing reactive praseodymium and oxygen compounds from gas phase
DE10303413B3 (en) Production of structured ceramic layers on surfaces of relief arranged vertically to substrate surface comprises preparing semiconductor substrate with relief on its surface, filling the relief with lacquer and further processing
DE102004024665A1 (en) Method for producing dielectric mixed layers and capacitive element and use thereof
DE102004040943B4 (en) Method for the selective deposition of a layer by means of an ALD method

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee