DE10239869A1 - Production of dielectric layers used in the production of electronic components, e.g. transistors or capacitors, comprises preparing a substrate, forming a dielectric layer on the substrate, and subjecting the dielectric layer to a plasma - Google Patents

Production of dielectric layers used in the production of electronic components, e.g. transistors or capacitors, comprises preparing a substrate, forming a dielectric layer on the substrate, and subjecting the dielectric layer to a plasma Download PDF

Info

Publication number
DE10239869A1
DE10239869A1 DE10239869A DE10239869A DE10239869A1 DE 10239869 A1 DE10239869 A1 DE 10239869A1 DE 10239869 A DE10239869 A DE 10239869A DE 10239869 A DE10239869 A DE 10239869A DE 10239869 A1 DE10239869 A1 DE 10239869A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
dielectric
plasma
layer
substrate
production
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.)
Ceased
Application number
DE10239869A
Other languages
German (de)
Inventor
Stefan Tegen
Thomas Hecht
Peter Moll
Uwe Schröder
Thomas Popp
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 DE10239869A priority Critical patent/DE10239869A1/en
Publication of DE10239869A1 publication Critical patent/DE10239869A1/en
Ceased 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
    • H01L21/02109—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
    • H01L21/02172—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 at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175—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 at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • H01L21/02178—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 at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing aluminium, e.g. Al2O3
    • 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
    • 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
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02337—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
    • H01L21/0234—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to a gas or vapour treatment by exposure to a plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/01—Manufacture or treatment

Abstract

Production of dielectric layers having a high dielectric constant and low current leakage comprises preparing a substrate, forming a dielectric layer on the substrate, and subjecting the dielectric layer to a plasma.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von dielektrischen Schichten, welche eine hohe Dielektrizitätskonstante und einen geringen Leckstrom aufweisen.The invention relates to a method for the production of dielectric layers which have a high dielectric constant and have a low leakage current.

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. Einer Erhöhung der Integrationsdichte auf der Basis der bisher verwendeten Materialien sind jedoch Grenzen gesetzt, da mit abnehmenden Abmessungen beispielsweise Tunneleffekte an Bedeutung gewinnen, welche zu höheren Leckströmen führen und einer zuverlässigen Funktion der elektronischen Bauelemente entgegenstehen. So werden beispielsweise in Speicherchips Kondensatoren als Speicherelemente verwendet. Der geladene bzw. entladene Zustand des Kondensators entspricht 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, das heißt 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, das heißt ein teilweise entladener Kondensator wird wieder bis in seinen ursprünglichen Zustand geladen. Diesen so genannten "Refreshing"-Zeiten sind jedoch technische Grenzen gesetzt, das heißt 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 Ladungszustandes 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. Um die Abnahme der Kapazität auszugleichen, kann der Abstand der Elektroden verringert werden. Damit können geladener und ungeladener Zustand des Kondensators wieder sicher unterschieden werden, gleichzeitig nimmt jedoch die Tunnelstromstärke zu, das heißt der Kondensator wird rascher entladen. Einer Verringerung des Elektrodenabstandes sind also durch die technisch möglichen Refreshing-Zeiten eine Grenze gesetzt. So treten beispielsweise bei SiO2, das gegenwärtig in der Halbleitertechnik als Dielektrikum verwendet wird, ab Schichtdicken von etwa 2 nm Leckstromdichten auf, die eine weitere Miniaturisierung der Bauelemente ausschließen. Um einem Kapazitätsverlust der Kondensatoren bei fortschreitender Miniaturisierung begegnen zu können, versucht man neue Materialien einzusetzen. Man ersetzt daher das zur Zeit üblicherweise als Dielektrikum verwendete SiO2 durch Materialien mit einer höheren Dielektrizitätskonstante ε. 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 hoher Dielektrizitätskonstante bei gleicher Kapazität die Elektrodenfläche verringert und damit auch der Kondensator in seinen Abmessungen weiter miniaturisiert werden kann.In the course of a steady increase in the computing power and the storage capacity of microchips, the integration density of electronic components such as transistors or capacitors has increased steadily. A further increase in the performance of microchips is also sought in the future, so that the electronic components must be further miniaturized. However, there are limits to increasing the integration density on the basis of the materials used hitherto, since with decreasing dimensions, for example, tunnel effects are gaining importance, which lead to higher leakage currents and prevent reliable functioning of the electronic components. For example, capacitors are used as memory elements in memory chips. The charged or discharged state of the capacitor corresponds to the two binary states 0 and 1. In order to be able to determine the charge state of the capacitor reliably, it must have a certain minimum capacitance. If the capacitance or the charge falls below this limit value, the signal disappears in the noise, that is to say the information about the charge state of the capacitor is lost. Furthermore, the capacitor is discharged after leakage currents, which cause a charge equalization between the two electrodes of the capacitor. In order to counteract a loss of information due to the discharge of the capacitor, the charge state of the capacitor is checked at regular intervals and refreshed if necessary, that is to say a partially discharged capacitor is charged again to its original state. However, these so-called "refreshing" times are subject to technical limits, which means that they cannot be shortened arbitrarily. During the period of the refreshing time, the charge on the capacitor may therefore only decrease to such an extent that a reliable determination of the charge state is possible. In other words, the leakage current that causes the capacitor to discharge must not be too high. The capacitance of a capacitor is proportional to the electrode area and inversely proportional to the distance between the electrodes. If the electrode area of the capacitor is reduced in the course of miniaturization of the electronic components, its capacity also decreases as a result, which is why a certain degree of miniaturization means that it is no longer possible to differentiate between charged and uncharged states. In order to compensate for the decrease in capacity, the distance between the electrodes can be reduced. This makes it possible to safely differentiate between the charged and uncharged state of the capacitor, but at the same time the tunnel current increases, which means that the capacitor is discharged more quickly. A reduction in the electrode spacing is therefore limited by the technically possible refreshing times. For example, with SiO 2 , which is currently used as a dielectric in semiconductor technology, leakage current densities occur from layer thicknesses of approximately 2 nm, which preclude further miniaturization of the components. In order to counter the loss of capacitance of the capacitors as miniaturization progresses, attempts are made to use new materials. The SiO 2 currently usually used as a dielectric is therefore replaced by materials with a higher dielectric constant ε. With the same electrode area and the same electrode spacing, the capacitor which comprises a dielectric with a higher dielectric constant has the higher capacitance. Conversely, this means that with a constant electrode spacing, the use of a dielectric with a high dielectric constant and the same capacitance reduces the electrode area and thus the dimensions of the capacitor can be further miniaturized.

Neben einer Verwendung in Kondensatoren sind Materialien mit hoher Dielektrizitätskonstante auch für andere elektronische Bauelemente von Interesse. Ein mögliches Anwendungsgebiet ist beispielsweise die Verwendung als Gatedielektrikum in Feldeffekttransistoren. Eine Verkleinerung der Baugröße des Transistors erfordert eine geringere äquivalente Oxiddicke bei konstantem Leckstrom. Bei zunehmender Miniaturisierung des Transistors soll die Leckstromdichte von der Gateelektrode zum Leitungskanal möglichst gering sein. Eine hohe Leckstromdichte bedeutet eine hohe Stromaufnahme und damit beispielsweise eine hohe Wärmeentwicklung beim Betrieb einer CPU, wobei die erzeugte Wärme möglichst rasch abgeführt werden muss um eine einwandfreie Funktion des Prozessors zu gewährleisten.In addition to use in capacitors Materials with a high dielectric constant for others electronic components of interest. One possible area of application is for example the use as a gate dielectric in field effect transistors. A reduction in the size of the transistor requires a lower equivalent Oxide thickness with constant leakage current. With increasing miniaturization of the transistor is the leakage current density from the gate electrode to the conduit preferably be small. A high leakage current density means a high current consumption and thus, for example, a high level of heat during operation a CPU, the heat generated as possible dissipated quickly must be ensured to ensure proper functioning of the processor.

Ein weiteres Anwendungsgebiet, in denen dünne Schichten aus Dielektrika verwendet werden, sind magnetische Speicherbauelemente (MRAM). Die als Tunnelbarriere zwischen zwei magnetischen Schichten vorgesehenen Dielektrika sollen eine möglichst geringe Defektdichte aufweisen, um eine möglichst niedrige Leckstromdichte zu erhalten. Defekte werden beispielsweise durch Fehlstellen oder durch Fremdatome erzeugt.Another area of application, in those thin Layers of dielectrics are used as magnetic memory devices (MRAM). The as a tunnel barrier between two magnetic layers Dielectrics provided should have the lowest possible defect density have one as possible to obtain low leakage current density. Defects, for example generated by defects or by foreign atoms.

Viele Metalloxide und Oxide der Übergangsmetalle sowie der seltenen Erden, wie z . B . Al2O3, Ta2O5, HfO2, ZrO2, Y2O3, TiO2, Nb2O5, NoO3, La2O3, Gd2O3, Nd2O3 sowie daraus bestehende Mischoxide oder Silikate, wie z.B. HfO.SiO2 unterschiedlicher Zusammensetzung, weisen hohe Werte für die Dielektrizitätskonstante auf, welche sie für eine Anwendung als Dielektrikum in mikroelektronischen Bauelementen geeignet erscheinen lassen. So weist beispielsweise Ta2O5 Dielektrizitätskonstanten im Bereich von 20 bis 23 auf.Many metal oxides and oxides of transition metals and rare earths, such as. B. Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 , HfO 2 , ZrO 2 , Y 2 O 3 , TiO 2 , Nb 2 O 5 , NoO 3 , La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Nd 2 O 3 and mixed oxides consisting of them or silicates, such as HfO.SiO 2 of different compositions, have high values for the dielectric constant, which make them appear suitable for use as a dielectric in microelectronic components. For example have Ta 2 O 5 dielectric constants in the range of 20 to 23.

Dünne Schichten aus Dielektrika werden im Allgemeinen durch PVD (Physical Vapor Depositiion), CVD-(Chemical Vapor Deposition) und ALD-(Atomic Layer Deposition)Verfahren hergestellt. Bei PVD-Verfahren erfolgt die Abscheidung der dielektrischen Schicht beispielsweise durch Sputtern. Bei CVD- und ALD-Verfahren werden aus chemisch reaktiven Vorläuferverbindungen die dielektrischen Schichten auf einem Substrat niedergeschlagen, indem die Vorläuferverbindungen gleichzeitig (CVD) oder sequentiell (ALD) in eine Reaktionskammer eingeleitet werden. Nach der Abscheidung zeigen die dielektrischen Schichten jedoch einen relativ hohen Leckstrom und eine Dielektrizitätskonstante, welche wesentlich geringer ist, als theoretisch zu erwarten. Man führt dies auf Gruppen der Ausgangsmaterialien zurück, welche bei der Herstellung der Schicht nicht abreagieren und daher in der Schicht verblieben sind. Um die Qualität der Schichten zu verbessern, können diese nachträglich durch eine Temperaturbehandlung vergütet werden. Dazu wird das Substrat nach der Erzeugung der dielektrischen Schicht für längere Zeit auf hohe Temperaturen im Bereich von 700 bis 1200°C erhitzt. Hat ein Siliziumwafer schon mehrere Produktionsstufen durchlaufen, wobei zum Beispiel Dotierprofile oder Tunnelbarrieren in den Wafer integriert worden sind, ist eine solche Temperbehandlung bei hoher Temperatur zur Verbesserung der Qualität der dielektrischen Schicht nicht mehr möglich. So verändern sich bei Temperaturen oberhalb von etwa 800°C die Dotierprofile, was nicht immer erwünscht ist. Bei der Herstellung magnetischer Speicherelemente können Temperaturen bis etwa 300°C verwendet werden, da sich oberhalb dieser Temperatur die magnetischen Schichten verändern und die Tunnelbarriere zerstört wird.thin Layers of dielectrics are generally covered by PVD (Physical Vapor Depositiion), CVD- (Chemical Vapor Deposition) and ALD- (Atomic Layer Deposition) process. For PVD processes the deposition of the dielectric layer, for example by Sputtering. For CVD and ALD processes the chemically reactive precursor compounds become the dielectric layers deposited on a substrate by the precursor compounds simultaneously (CVD) or sequentially (ALD) into a reaction chamber be initiated. After the deposition, the dielectric show Layers, however, have a relatively high leakage current and a dielectric constant, which is much lower than expected in theory. you does this back to groups of the starting materials used in the production do not react in the layer and therefore remain in the layer are. To quality of the layers can improve this later be compensated by a temperature treatment. This is the substrate after the formation of the dielectric layer for a long time at high temperatures in the range from 700 to 1200 ° C heated. If a silicon wafer has already gone through several production stages, where, for example, doping profiles or tunnel barriers in the wafer Such an annealing treatment has been integrated at a high level Temperature to improve the quality of the dielectric layer not possible anymore. So change the doping profiles at temperatures above about 800 ° C, which is not always wanted is. Temperatures can occur when manufacturing magnetic storage elements used up to about 300 ° C because the magnetic layers are above this temperature change and destroyed the tunnel barrier becomes.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung von dielektrischen Schichten zur Verfügung zu stellen, welches die Herstellung mikroelektronischer Bauelemente mit geringeren Abmessungen und damit eine Erhöhung der Integrationsdichte von Mikrochips ermöglicht.The object of the invention is therefore a method for producing dielectric layers is available represent the manufacture of microelectronic components with smaller dimensions and thus an increase in integration density of microchips.

Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zur Herstellung von dielektrischen Schichten, wobei:
ein Substrat bereitgestellt wird,
auf dem Substrat eine Schicht eines Dielektrikums erzeugt wird, und
die Schicht des Dielektrikums einem Plasma ausgesetzt wird.The object is achieved with a method for producing dielectric layers, in which:
a substrate is provided
a layer of a dielectric is produced on the substrate, and
the layer of the dielectric is exposed to a plasma.

Durch die Behandlung mit einem Plasma wird eine deutliche Verbesserung der Qualität der dielektrischen Schicht erreicht, das heißt die Schicht zeigt im Vergleich mit einer unbehandelten dielektrischen Schicht eine deutlich höhere Dielektrizitätskonstante bzw. einen deutlich niedrigeren Leckstrom. Im Gegensatz zu den bisher üblichen thermischen Vergütungsverfahren ist es nicht erforderlich, das Substrat mit der auf diesem abgeschiedenen dielektrischen Schicht für längere Zeit auf hohe Temperaturen zu erhitzen. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mikroelektronische Bauelemente, die bereits in das Substrat integriert sind, beispielsweise Dotierprofile oder Tunnelbarrieren, nicht zerstört, da die Plasmabehandlung bei vergleichsweise milden Bedingungen, das heißt niedriger Temperatur und kurzer Behandlungsdauer, durchgeführt wird. Wegen ihrer besseren Qualität können die dielektrischen Schichten dünner ausgeführt werden. Dies ermöglicht als Folge die Herstellung mikroelektronischer Bauelemente, wie Kondensatoren, Transistoren oder magnetischen Speicherelementen, mit geringeren Abmessungen und damit eine Erhöhung der Integrationsdichte der Bauelemente auf Mikrochips.By treatment with a plasma a significant improvement in the quality of the dielectric layer reached, that is the layer shows in comparison with an untreated dielectric Layer a significantly higher permittivity or a significantly lower leakage current. In contrast to the usual ones thermal tempering process it is not necessary to use the substrate deposited on it dielectric layer for longer Time to heat up to high temperatures. When performing the inventive method are microelectronic devices that are already in the substrate are integrated, for example doping profiles or tunnel barriers, not destroyed, because the plasma treatment in comparatively mild conditions, that is, lower Temperature and short duration of treatment. Because of their better Quality can do that dielectric layers thinner accomplished become. this makes possible as a result the manufacture of microelectronic components, such as capacitors, Transistors or magnetic memory elements, with smaller ones Dimensions and thus an increase the integration density of the components on microchips.

Als Substrat dient im Allgemeinen ein Siliziumwafer, welcher auch bereits Bearbeitungsschritte durchlaufen haben kann, und in welchem auch bereits mikroelektronische Bauelemente integ riert worden sein können. Die Schicht des Dielektrikums wird zunächst mit üblichen Verfahren erzeugt. So kann beispielsweise die Oberfläche des Siliziumwafers zur Erzeugung der Schicht des Dielektrikums oxidiert oder nitridiert werden, um eine Schicht aus Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid zu erzeugen. Bevorzugt wird die Schicht des Dielektrikums jedoch mit einem PVD-Verfahren, einem CVD-Verfahren oder einem ALD-Verfahren erzeugt. Diese Verfahren erlauben die Herstellung einer großen Vielfalt an dielektrischen Materialien. Ferner kann durch die Reaktionsbedingungen die Schichtdicke der abgeschiedenen Schicht des Dielektrikums sehr genau gesteuert werden.Generally serves as the substrate a silicon wafer, which also goes through processing steps can have, and in which already microelectronic components may have been integrated. The layer of the dielectric is first produced using customary methods. For example, the surface of the silicon wafer can be used for production the layer of the dielectric are oxidized or nitrided to to produce a layer of silicon dioxide or silicon nitride. However, the layer of the dielectric is preferred using a PVD method, a CVD process or an ALD process. These procedures allow the Making a big one Variety of dielectric materials. Furthermore, by the reaction conditions the layer thickness of the deposited layer of the dielectric very much can be controlled precisely.

Nach ihrer Abscheidung wird die dielektrische Schicht einer Plasmabehandlung unterzogen. Die Erfinder nehmen an, dass durch die Plasmabehandlung reaktive Gruppen der Vorläufersubstanzen, welche durch unvollständige Reaktion noch in der dielektrischen Schicht verblieben sind, abreagieren bzw. entfernt werden, wobei eine dielektrische Schicht erhalten wird, welch eine hohe Reinheit und eine geringe Defektdichte aufweist.After their deposition, the dielectric Layer subjected to a plasma treatment. The inventors assume that by plasma treatment reactive groups of the precursors which through incomplete Reaction still remain in the dielectric layer, react or are removed, thereby obtaining a dielectric layer, which has a high purity and a low defect density.

Die Plasmabehandlung wird durchgeführt, indem in üblicher Weise ein Plasma erzeugt wird und die auf dem Substrat abgeschiedene Schicht des Dielektrikums dem Plasma ausgesetzt wird.The plasma treatment is carried out by in more usual A plasma is generated and deposited on the substrate Layer of the dielectric is exposed to the plasma.

Die Übertragung der Energie aus dem Plasma bzw. die Bedingungen für die Plasmabehandlung lassen sich steuern, indem an das Substrat eine Bias-Spannung angelegt wird, durch welche geladene Teilchen des Plasmas auf die Substratoberfläche zu beschleunigt werden. Diese Spannung kann beispielsweise durch Anlegen einer Biasleistung an die untere Elektrode erzeugt werden, auf welcher das Substrat angeordnet ist. Die Spannung wird dabei in der Weise eingestellt, dass die Sputter-Wirkung der Plasmateilchen möglichst gering ist, so dass kein oder nur ein sehr geringer Materialabtrag der Schicht des Dielektrikums erfolgt, sondern lediglich eine Verdichtung. Die genauen Bedingungen sind dabei von der Qualität der Schicht des Dielektrikums abhängig, sowie von der zur Plasmabehandlung verwendeten Vorrichtung. Geeignete Bedingungen können jedoch vom Fachmann durch einfache Reihenversuche gefunden werden.The transfer of the energy from the plasma or the conditions for the plasma treatment can be controlled by applying a bias voltage to the substrate, by means of which charged particles of the plasma are accelerated onto the substrate surface. This voltage can be generated, for example, by applying a bias power to the lower electrode on which the substrate is arranged. The voltage is set in such a way that the sputtering effect of the plasma particles is as low as possible, so that no or only very little material removal of the layer of the dielectric takes place, but only a Ver poetry. The exact conditions depend on the quality of the layer of the dielectric and on the device used for the plasma treatment. Suitable conditions can, however, be found by the person skilled in the art by simple series tests.

Üblicherweise ist bei Schichtdicken, wie sie bei der Herstellung von Mikrochips für dielektrische Schichten verwendet werden, für die Plasmabehandlung eine Zeitspanne im Bereich von 0,1 Sekunden bis 10 Minuten, vorzugsweise 0,1 bis 60 Sekunden ausreichend. Die für eine individuelle Anwendung geeignete Behandlungsdauer wird jedoch von vielen Faktoren beeinflusst, beispielsweise vom Verfahren, mit dem die Schicht des Dielektrikums auf dem Substrat erzeugt wurde, von der Dicke der abgeschiedenen Schicht oder von der an das Substrat angelegten Spannung. Die für den Einzelfall geeignete Behandlungsdauer lässt sich durch Reihenversuche feststellen. In Einzelfällen kann die Behandlungsdauer auch außerhalb des oben angegebenen Bereichs liegen.Usually is in layer thicknesses, as in the manufacture of microchips for dielectric layers used for the plasma treatment ranges from 0.1 seconds to 10 minutes, preferably 0.1 to 60 seconds is sufficient. The one for an individual However, applying appropriate treatment duration will depend on many factors influenced, for example, by the method by which the layer of Dielectric was generated on the thickness of the substrate deposited layer or from the voltage applied to the substrate. The for The appropriate duration of treatment in individual cases can be determined by series trials determine. In individual cases the duration of treatment can also be outside of the above Range.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich an sich für die Herstellung beliebiger dielektrischer Schichten nutzen, beispielsweise für Schichten aus Siliziumnitrid. Besonders bevorzugt wird das Verfahren jedoch zur Herstellung von Schichten eingesetzt, wobei das Dielektrikum ein Oxid ist. Wie bereits einleitend erwähnt, geht man bei der Herstellung von Mikrochips auf Materialien über, welche eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweisen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Schwierigkeiten, die bisher bei der Verwendung der eingangs genannten Materialien auftreten, nämlich ein relativ hohen Leckstrom und eine unzureichend hohe Dielektrizitätskonstante, überwinden, da die dielektrische Oxidschicht nach ihrer Abscheidung vergütet werden kann. Vorteilhaft sind dazu nur geringe Temperaturen bzw. kurze Behand- 1ungszeiten erforderlich, so dass keine Zerstörung bereits integrierter Bauelemente eintritt. Als Oxid geeignet sind neben Siliziumdioxid die einleitend erwähnten Metalloxide. Besonders bevorzugt sind Oxide von Metallen, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die gebildet ist aus Si, Al, Hf, Zr, Ti, Ta und den Seltenen Erden.The method according to the invention can be started for use the production of any dielectric layers, for example for layers made of silicon nitride. However, the method is particularly preferred used for the production of layers, the dielectric is an oxide. As already mentioned in the introduction, one goes with the production from microchips to materials, which has a high dielectric constant exhibit. With the method according to the invention Difficulties arise so far when using the entry mentioned materials occur, namely a relatively high leakage current and an insufficiently high dielectric constant, since the dielectric oxide layer is coated after it has been deposited can. Only low temperatures or short temperatures are advantageous Treatment times required so that no destruction of already integrated components entry. In addition to silicon dioxide, the initiators are suitable as the oxide mentioned Metal oxides. Oxides of metals which are selected are particularly preferred from the group formed from Si, Al, Hf, Zr, Ti, Ta and the Rare Earth.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sollte die Schicht des Dielektrikums während der Plasmabehandlung nach Möglichkeit nicht abgetragen werden. Bevorzugt wird daher das Plasma aus einem Edelgas erzeugt. Edelgase gehen keine chemische Reaktion mit dem Material der dielektrischen Schicht oder des Substrats ein. Im Idealfall erfolgt lediglich eine Energieübertragung aus dem Plasma in das Material der dielektrischen Schicht, so dass eine Umlagerung innerhalb der Kristallstruktur bzw. eine Abreaktion von Gruppen stattfindet, welche noch aus der Vorläuferverbindung in der dielektrischen Schicht enthalten sind. Besonders geeignet wird das Edelgas ausgewählt aus der Gruppe, die gebildet ist aus Helium, Neon und Argon. Für bestimmte Anwendungen sind jedoch auch andere Gase für die Herstellung des Plasmas geeignet. Beispiele für solche Gase sind Stickstoff und Sauerstoff. So kann ein aus Sauerstoff erzeugtes Plasma für die Vergütung von Oxidschichten geeignet sein und ein aus Stickstoff erzeugtes Plasma für die Vergütung von Nitridschichten.When carrying out the method according to the invention should be the layer of the dielectric during plasma treatment if possible not be removed. The plasma from an inert gas is therefore preferred generated. Noble gases do not chemically react with the material the dielectric layer or the substrate. Ideally there is only an energy transfer from the plasma into the material of the dielectric layer, so that a rearrangement within the crystal structure or an abreaction of groups taking place, which are still from the forerunner are contained in the dielectric layer. Is particularly suitable the noble gas selected from the group consisting of helium, neon and argon. For certain applications are other gases for the production of the plasma is suitable. Examples of such Gases are nitrogen and oxygen. So one can be made of oxygen generated plasma for the remuneration of Oxide layers can be suitable and a plasma generated from nitrogen for the compensation of nitride layers.

Helium ist unter den genannten Gasen besonders bevorzugt, da es keine chemischen Reaktionen eingeht, welche zu stabilen Verbindungen führen und es nur ein geringes Atomgewicht aufweist, so dass nur eine geringe abrasive Wirkung während der Plasmabehandlung beobachtet wird. Zur Entfernung von Verunreinigungen mit einem hohen Molekülgewicht eignet sich jedoch auch ein Plasma mit schwereren Atomen, wie Neon oder Argon.Helium is among the gases mentioned particularly preferred, since there are no chemical reactions, which lead to stable connections and there is only a slight one Has atomic weight, so only a slight abrasive effect while the plasma treatment is observed. For removing impurities with a high molecular weight however, a plasma with heavier atoms, such as neon, is also suitable or argon.

Der Energieinhalt des Plasmas wird bevorzugt so eingestellt, dass ein Schichtabtrag der Schicht des Dielektrikums von weniger als 1 nm/min, bevorzugt weniger als 0,1 nm/min erfolgt. Die genauen Parameter der Plasmabehandlung hängen insbesondere von der Geometrie bzw. dem Aufbau der für die Plasmabehandlung verwendeten Vorrichtung ab. Der Fachmann kann für eine gegebene Vorrichtung die geeigneten Parameter jedoch sehr einfach durch entsprechende Reihenversuche ermitteln.The energy content of the plasma is preferably set so that a layer removal of the layer of Dielectric of less than 1 nm / min, preferably less than 0.1 nm / min. The exact parameters of the plasma treatment depend in particular on the geometry or the structure used for the plasma treatment Device. Those skilled in the art can do that for a given device suitable parameters, however, very simply by appropriate series tests determine.

Die Vorrichtung, in welcher das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, kann in verschiedener Weise aufgebaut sein. So kann das Verfahren in einer Vorrichtung durchgeführt werden, in welcher in der Abscheidekammer eine Vorrichtung zur Erzeugung des Plasmas vorgesehen ist. In diesem Fall wird zunächst das Dielektrikum in einer Abscheidekammer auf dem Substrat erzeugt und nach der Abscheidung des Dielektrikums das Plasma in der Abscheidekammer erzeugt. Bei dieser Ausführungsform werden die einzelnen Verfahrensschritte also nacheinander in derselben Kammer durchgeführt, so dass das Substrat nicht zwischen verschiedenen Vorrichtungen transportiert werden muss.The device in which the inventive method carried out can be constructed in various ways. So can the procedure performed in a device be in which a device for production in the deposition chamber of the plasma is provided. In this case, that will be the first Dielectric created in a deposition chamber on the substrate and after the dielectric has been deposited, the plasma in the deposition chamber generated. In this embodiment the individual process steps are thus one after the other Chamber carried out so the substrate is not between different devices must be transported.

Die Vorrichtung zur Erzeugung des Plasmas kann auch außerhalb der Abscheidekammer vorgesehen sein und über eine entsprechende Verbindung mit der Abscheidekammer verbunden sein. Das Plasma wird bei dieser Ausführungsform also in einer von der Abscheidekammer getrennten Kammer erzeugt und das Plasma anschließend der Abscheidekammer zugeführt. Dies ist vorteilhaft, wenn beispielsweise eine Ablagerung von Verschmutzungen auf der Vorrichtung zur Erzeugung des Plasmas vermieden werden soll. Ferner eignen sich auch nicht alle Abscheidekammern für die Erzeugung eines Plasmas. Als Vorteil ergibt sich, dass wie bei der oben beschriebenen Vorrichtung zwischen der Abscheidung des Dielektrikums und der anschließenden Plasmabehandlung das Vakuum nicht gebrochen werden muss.The device for generating the Plasmas can also be outside be provided in the separation chamber and via a corresponding connection with be connected to the separation chamber. The plasma in this embodiment thus generated in a chamber separate from the separation chamber and the plasma afterwards fed to the separation chamber. This is advantageous if, for example, dirt is deposited to be avoided on the device for generating the plasma. Furthermore, not all separation chambers are suitable for production of a plasma. The advantage is that like that described above Device between the deposition of the dielectric and the subsequent plasma treatment the vacuum does not have to be broken.

Es ist aber auch möglich, die Erzeugung des Dielektrikums und die Plasmabehandlung in verschiedenen Vorrichtungen durchzuführen. Nach der Erzeugung der Schicht des Dielektrikums wird das Substrat in eine Vorrichtung überführt, in welcher die Plasmabehandlung durchgeführt wird. Diese Verfahrensführung eignet sich besonders für eine Produktion im industriellen Maßstab, da sie hohe Durchsätze ermöglicht. Ferner können Plasmakammern genutzt werden, die bereits in der Produktion von Mikrochips verwendet werden.However, it is also possible to carry out the generation of the dielectric and the plasma treatment in different devices. After the layer of the dielectric has been created, this becomes Transfer substrate into a device in which the plasma treatment is carried out. This procedure is particularly suitable for production on an industrial scale because it enables high throughputs. Plasma chambers that are already used in the production of microchips can also be used.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zur Herstellung von dielektrischen Schichten, welche eine ebene Geometrie aufweisen, da in diesem Fall keine Schwierigkeiten durch Abschattung bestimmter Bereiche der dielektrischen Schicht durch eine hohe Topografie auftreten. Bevorzugt ist die Schicht des Dielektrikums daher Teil eines Logikbausteins oder eines magnetischen Speicherbausteins. Beispielsweise werden das Gatedielektrikum eines Feldeffekttransistors oder eine Tunnelbarriere zwischen zwei magnetischen Schichten eines MRAMs meist als flache ebene Schicht ausgeführt.The method according to the invention is particularly suitable for the production of dielectric layers which have a flat Have geometry, because in this case no difficulties due to Shadowing of certain areas of the dielectric layer a high topography occur. The layer of the dielectric is preferred therefore part of a logic device or a magnetic memory device. For example, the gate dielectric of a field effect transistor or a tunnel barrier between two magnetic layers of an MRAM mostly carried out as a flat, even layer.

Die Erfindung wird anhand von Beispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei zeigt:The invention is illustrated by examples as well with reference to the attached Figures closer explained. It shows:

1 ein Diagramm, in welchem der Leckstrom gegen die effektive SiO2-Dicke für Aluminiumoxidschichten aufgetragen ist, welche mit unterschiedlichen Verfahren vergütet wurden; 1 a diagram in which the leakage current is plotted against the effective SiO 2 thickness for aluminum oxide layers which have been tempered with different methods;

2 eine schematische Darstellung von Arbeitsschritten, welche bei der Herstellung eines Transistors durchlaufen werden; 2 is a schematic representation of working steps which are carried out in the manufacture of a transistor;

3 eine schematische Darstellung von Arbeitsschritten, welche bei der Herstellung eines magnetischen Speicherelements durchlaufen werden. 3 is a schematic representation of steps that are performed in the manufacture of a magnetic memory element.

Beispielexample

In einer Versuchsreihe werden Siliziumwafer mit einer Al2O3-Schicht beschichtet. Anschließend werden die Wafer auf unterschiedliche Weise behandelt. Die Behandlungsmethoden sind im Folgenden aufgeführt:In a series of tests, silicon wafers are coated with an Al 2 O 3 layer. The wafers are then treated in different ways. The treatment methods are listed below:

  • (a) keine weitere Vergütung(a) no further remuneration
  • (b) thermische Vergütung(b) thermal annealing
  • (c) Vergütung durch kurze Behandlung mit einem Heliumplasma(c) Remuneration by brief treatment with a helium plasma
  • (d) Vergütung durch Behandlung mit einem Heliumplasma, wobei die Behandlungszeit im Vergleich zu (c) verdoppelt wurde.(d) Remuneration by treatment with a helium plasma, the treatment time was doubled compared to (c).

Nach der Behandlung (a – d) werden auf der Aluminiumoxidschicht jeweils Elektroden definiert und der Leckstrom sowie die Kapazität mit üblichen Verfahren bestimmt. Die gemessene Kapazität wird jeweils auf die Schichtdicke einer SiO2- Schicht normiert. Die Messergebnisse sind in 1 grafisch dargestellt. Dabei ist auf der Y-Achse der Leckstrom angegeben und auf der X-Achse die effektive SiO2-Dicke. Ein Wert auf der rechten Seite der X-Achse entspricht dabei einer großen SiO2-Dicke bzw. einer geringen Kapazität und ein Wert auf der linken Seite der X-Achse einer geringen effektiven SiO2-Dicke bzw. einer hohen Kapazität. Ein hoher Leckstrom entspricht einem größeren Wert auf der Y-Achse und ein geringer Leckstrom entsprechend einem geringeren Wert auf der Y-Achse. Der Messpunkt (a) entspricht dem Zustand nach der Abscheidung der Aluminiumoxidschicht, wobei keine weitere Behandlung vorgenommen wurde. Man erhält eine vergleichsweise geringe Kapazität. Durch eine thermische Vergütung, die nach der Abscheidung durchgeführt wird, kann die Kapazität des Kondensators erhöht werden, wobei gleichzeitig der Leckstrom verringert wird. Der Messpunkt (b) entspricht einer Aluminiumoxidschicht, wie sie nach einer Vergütung mit dem aus dem Stand der Technik bekannten thermischen Verfahren erhalten wird. Durch eine Plasmabehandlung (Messpunkt c, d) nach der Abscheidung des Dielektrikums ist eine Verbesserung der Kapazität gegenüber einer thermischen Vergütung (Messpunkt b) um ca. 20% und gegenüber der unbehandelten Schicht (Messpunkt a) um ca. 25% möglich, wobei sich die Leckströme nur geringfügig erhöhen.After treatment (a - d) electrodes are defined on the aluminum oxide layer and the Leakage current as well as the capacity with usual procedures certainly. The measured capacity is based on the layer thickness of an SiO2-  layer normalized. The measurement results are in 1  graphic shown. The leakage current is indicated on the Y axis and the effective SiO on the X axis2-Thickness. A value on the right side of the X axis corresponds to one huge SiO2-Thick or a small capacity and one Value on the left side of the X axis of a low effective SiO2-Thick or high capacity. A high one Leakage current corresponds to a larger value on the Y axis and a low leakage current corresponding to a lower value on the Y axis. The measuring point (a) corresponds to the state after the deposition of the Aluminum oxide layer, with no further treatment has been. You get a comparatively low capacity. Through a thermal coating that carried out after the deposition the capacity of the capacitor increased be, while the leakage current is reduced. The measuring point (b) corresponds to an aluminum oxide layer, as after having been coated the thermal process known from the prior art becomes. By a plasma treatment (measuring point c, d) after the deposition of the dielectric is an improvement in capacitance over one thermal compensation (Measuring point b) by approx. 20% and compared to the untreated layer (measuring point a) possible by approx. 25%, where the leakage currents only marginally increase.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich ohne weiteres in bestehende Prozessabläufe integrieren. Beispielhaft sind in den 2 und 3 Arbeitsschritte aus der Herstellung eines Transistors bzw. eines magnetischen Speicherelements dargestellt, welche um den im erfinderischen Verfahren enthaltenen Plasmabehandlungsschritt erweitert sind.The method according to the invention can be easily integrated into existing process sequences. Examples are in the 2 and 3 Work steps from the production of a transistor or a magnetic memory element are shown, which are expanded by the plasma treatment step contained in the inventive method.

In 2a ist ein Ausschnitt aus einem Siliziumwafer 1 dargestellt, auf dessen Oberfläche mit Hilfe eines CVD-Verfahrens eine dielektrische Schicht 2 abgeschieden wurde. Die dielektrische Schicht kann beispielsweise aus Al2O3 bestehen und aus den Vorläuferverbindungen Al(CH3) 3 und H2O erzeugt worden sein. Nach der Abscheidung der dielektrischen Schicht 2 wird ein Plasma gezündet, beispielsweise ein Heliumplasma, wobei der Siliziumwafer 1 auf ein negatives Potential gelegt wird. Dadurch werden die positiv geladenen Teilchen 3 des Plasmas auf die Oberfläche der dielektrischen Schicht 2 hin beschleunigt. Die Energie der Teilchen kann dabei über das am Siliziumwafer 1 erzeugte negative Potential gesteuert werden. Durch die auftreffenden Plasmateilchen 3 werden die in der dielektrischen Schicht 2 enthaltenen Atome angeregt, so dass beispielsweise eine Abreaktion von reaktiven Gruppen erfolgen kann, welche nach der Abscheidung der dielektrischen Schicht 2 in dieser verbleiben sind. Nach der Plasmabehandlung wird in üblicher Weise ein Transistor aufgebaut. Dazu wird zunächst auf der dielektrischen Schicht 2 eine Schicht aus dem Material der Gateelektrode abgeschieden und der Schichtverbund anschließend mit üblichen Verfahren strukturiert, so dass eine in 2b dargestellte Gateelektrode 4 und aus der dielektrischen Schicht 2 ein Gatedielektrikum 5 erhalten wird. Um den Transistor zu vervollständigen, werden anschließend in den Siliziumwafer 1 Ionen implantiert, um eine Sourceelektrode 6 und eine Drainelektrode 7 zu definieren.In 2a is a section of a silicon wafer 1 shown, on the surface of a dielectric layer using a CVD method 2 was deposited. The dielectric layer can consist, for example, of Al 2 O 3 and of the precursor compounds Al (CH 3 ) 3 and H 2 O have been generated. After the deposition of the dielectric layer 2 a plasma is ignited, for example a helium plasma, the silicon wafer 1 is placed on a negative potential. This will make the positively charged particles 3 of the plasma on the surface of the dielectric layer 2 accelerated there. The energy of the particles can be that on the silicon wafer 1 generated negative potential can be controlled. Through the impacting plasma particles 3 become those in the dielectric layer 2 contained atoms excited so that, for example, a reaction of reactive groups can take place, which occurs after the deposition of the dielectric layer 2 remain in this. After the plasma treatment, a transistor is built up in the usual way. This is done first on the dielectric layer 2 a layer is deposited from the material of the gate electrode and the layer composite is subsequently structured using customary methods, so that an in 2 B gate electrode shown 4 and from the dielectric layer 2 a gate dielectric 5 is obtained. To complete the transistor, are then placed in the silicon wafer 1 Ions implanted around a source electrode 6 and a drain electrode 7 define.

3 zeigt schematisch Arbeitsschritte, welche bei der Herstellung eines magnetischen Speicherbausteins (MRAM) durchlaufen werden, wobei eine Vergütung der dielektrischen Schicht durch einen Plasmabehandlungsschritt vorgenommen wird. Zunächst wird, wie in 3a gezeigt, auf einen Siliziumwafer 1 eine erste magnetische Schicht 8 aufgebracht. Anschließend wird beispielsweise mit einem ALD-Verfahren eine dünne dielektrische Schicht 9 aufgebracht, welche im fertigen MRAM eine Tunnelbarriere ausbilden soll. Nach der Abscheidung der dielektrischen Schicht 9 wird diese einem Plasma ausgesetzt, wobei der Siliziumwafer 1 auf ein negatives Potential gelegt wird, so dass die Teilchen des Plasmas 3 auf die Oberfläche der dielektrischen Schicht 9 zu beschleunigt werden. Obwohl die dielektrische Schicht 9 sehr dünn ausgeführt ist, wird durch die Plasmabehandlung lediglich eine Vergütung der dielektrischen Schicht 9 erreicht, während die erste magnetische Schicht 8 unverändert bleibt. Da die Plasmabehandlung bei Temperaturen durchgeführt wird, welche deutlich unterhalb von 300°C liegen, bleibt die Magnetisierung der ersten magnetischen Schicht 8 durch die Plasmabehandlung unbeeinflusst. Nach der Plasmabehandlung wird zunächst eine zweite magnetische Schicht 10 abgeschieden und der Schichtaufbau anschließend in üblicher Weise strukturiert. Man gelangt zum in 3b dargestellten Aufbau. Auf dem Siliziumwafer 1 ist eine erste magnetische Schicht 8 sowie eine zweite magnetische Schicht 10 angeordnet, zwischen denen eine dielektrische Schicht 9 als Tunnelbarriere angeordnet ist. 3 schematically shows work steps which are carried out in the production of a magnetic memory chip (MRAM), wherein the dielectric layer is tempered by a plasma treatment step. First, as in 3a shown on a silicon wafer 1 a first magnetic layer 8th applied. A thin dielectric layer is then applied, for example using an ALD process 9 applied, which is to form a tunnel barrier in the finished MRAM. After the deposition of the dielectric layer 9 it is exposed to a plasma, the silicon wafer 1 is placed on a negative potential so that the particles of the plasma 3 on the surface of the dielectric layer 9 to be accelerated. Although the dielectric layer 9 is made very thin, the plasma treatment merely compensates the dielectric layer 9 reached while the first magnetic layer 8th remains unchanged. Since the plasma treatment is carried out at temperatures which are clearly below 300 ° C., the magnetization of the first magnetic layer remains 8th unaffected by the plasma treatment. After the plasma treatment, a second magnetic layer is first applied 10 deposited and the layer structure then structured in the usual way. You get to in 3b shown structure. On the silicon wafer 1 is a first magnetic layer 8th and a second magnetic layer 10 arranged between which a dielectric layer 9 is arranged as a tunnel barrier.

Claims (12)

Verfahren zur Herstellung von dielektrischen Schichten mit hoher Dielektrizitätskonstante und niederem Leckstrom, wobei ein Substrat bereitgestellt wird, auf dem Substrat eine Schicht aus einem Dielektrikum erzeugt wird, und die Schicht des Dielektrikums einem Plasma ausgesetzt wird.Process for the production of dielectric layers with high dielectric constant and low leakage current, whereby a substrate is provided on a layer of a dielectric is produced on the substrate, and the Layer of the dielectric is exposed to a plasma. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schicht des Dielektrikums mit einem PVD-Verfahren, einem CVD-Verfahren oder einem ALD-Verfahren erzeugt wird.The method of claim 1, wherein the layer of dielectric with a PVD process, a CVD process or an ALD process is produced. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei während der Plasmabehandlung am Substrat eine Bias-Spannung erzeugt wird, durch welche geladene Teilchen des Plasmas auf die Substratoberfläche zu beschleunigt werden.A method according to claim 1 or 2, wherein during the plasma treatment a bias voltage is generated on the substrate, through which charged particles of the plasma to be accelerated to the substrate surface. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dielektrikum ein Oxid ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the dielectric is an oxide. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Oxid ein Oxid eines Metalls ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die gebildet ist aus Si, Al, Hf, Zr, Ti, Ta und den Seltenen Erden.The method of claim 4, wherein the oxide is an oxide of a metal is selected is from the group consisting of Si, Al, Hf, Zr, Ti, Ta and the rare earth. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Plasma aus einem Edelgas erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the plasma is generated from an inert gas. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Edelgas Helium ist.The method of claim 6, wherein the rare gas is helium. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Energieinhalt des Plasmas so eingestellt wird, dass ein Schichtabtrag der Schicht des Dielektrikums von weniger als 1 nm/min erfolgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the energy content of the plasma is adjusted so that a layer is removed the layer of the dielectric of less than 1 nm / min. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dielektrikum in einer Abscheidekammer auf dem Substrat erzeugt wird und nach der Abscheidung des Dielektrikums das Plasma in der Abscheidekammer erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the dielectric is generated in a deposition chamber on the substrate and after the deposition of the dielectric, the plasma in the Separation chamber is generated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Plasma in einer von der Abscheidekammer getrennten Kammer erzeugt wird und das Plasma der Abscheidekammer zugeführt wird.Method according to one of claims 1 to 7, wherein the plasma is generated in a chamber separate from the separation chamber and the plasma is fed to the deposition chamber. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Erzeugung des Dielektrikums und die Plasmabehandlung seriell in getrennten Vorrichtungen durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 7, wherein the generation of the dielectric and the plasma treatment serially in separate Devices carried out becomes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schicht des Dielektrikums Teil eines Logikbausteins oder eines magnetischen Speicherbausteins bildet.Method according to one of the preceding claims, wherein the layer of the dielectric is part of a logic module or one magnetic memory chip forms.
DE10239869A 2002-08-29 2002-08-29 Production of dielectric layers used in the production of electronic components, e.g. transistors or capacitors, comprises preparing a substrate, forming a dielectric layer on the substrate, and subjecting the dielectric layer to a plasma Ceased DE10239869A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10239869A DE10239869A1 (en) 2002-08-29 2002-08-29 Production of dielectric layers used in the production of electronic components, e.g. transistors or capacitors, comprises preparing a substrate, forming a dielectric layer on the substrate, and subjecting the dielectric layer to a plasma

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10239869A DE10239869A1 (en) 2002-08-29 2002-08-29 Production of dielectric layers used in the production of electronic components, e.g. transistors or capacitors, comprises preparing a substrate, forming a dielectric layer on the substrate, and subjecting the dielectric layer to a plasma

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10239869A1 true DE10239869A1 (en) 2004-03-18

Family

ID=31724185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10239869A Ceased DE10239869A1 (en) 2002-08-29 2002-08-29 Production of dielectric layers used in the production of electronic components, e.g. transistors or capacitors, comprises preparing a substrate, forming a dielectric layer on the substrate, and subjecting the dielectric layer to a plasma

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10239869A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004040752A1 (en) * 2004-08-23 2006-03-02 Infineon Technologies Ag Integrated memory arrangement based on resistive memory cells and production method thereof

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2001866A (en) * 1933-05-31 1935-05-21 Gen Motors Corp Accessory device housing for internal combustion engines
US5486488A (en) * 1993-12-02 1996-01-23 Nec Corporation Process for manufacturing semiconductor device
EP0823726A1 (en) * 1996-08-05 1998-02-11 Siemens Aktiengesellschaft Process for plasma enhanced anisotropic etching of metals, metal oxides and their mixtures
JPH10270519A (en) * 1997-03-24 1998-10-09 Kobe Steel Ltd Evaluation of semiconductor device
US5962344A (en) * 1997-12-29 1999-10-05 Vanguard International Semiconductor Corporation Plasma treatment method for PECVD silicon nitride films for improved passivation layers on semiconductor metal interconnections
US6033990A (en) * 1997-03-12 2000-03-07 Nec Corporation Method for manufacturing a multilevel interconnection structure
US6096592A (en) * 1997-02-17 2000-08-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of forming integrated circuit capacitors having plasma treated regions therein
EP1127956A2 (en) * 2000-02-22 2001-08-29 Applied Materials, Inc. Tantalum nitride CVD deposition by tantalum oxide densification
US6297539B1 (en) * 1999-07-19 2001-10-02 Sharp Laboratories Of America, Inc. Doped zirconia, or zirconia-like, dielectric film transistor structure and deposition method for same
DE10053780A1 (en) * 2000-10-30 2002-05-16 Infineon Technologies Ag Process for structuring a silicon oxide layer

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2001866A (en) * 1933-05-31 1935-05-21 Gen Motors Corp Accessory device housing for internal combustion engines
US5486488A (en) * 1993-12-02 1996-01-23 Nec Corporation Process for manufacturing semiconductor device
EP0823726A1 (en) * 1996-08-05 1998-02-11 Siemens Aktiengesellschaft Process for plasma enhanced anisotropic etching of metals, metal oxides and their mixtures
US6096592A (en) * 1997-02-17 2000-08-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of forming integrated circuit capacitors having plasma treated regions therein
US6033990A (en) * 1997-03-12 2000-03-07 Nec Corporation Method for manufacturing a multilevel interconnection structure
JPH10270519A (en) * 1997-03-24 1998-10-09 Kobe Steel Ltd Evaluation of semiconductor device
US5962344A (en) * 1997-12-29 1999-10-05 Vanguard International Semiconductor Corporation Plasma treatment method for PECVD silicon nitride films for improved passivation layers on semiconductor metal interconnections
US6297539B1 (en) * 1999-07-19 2001-10-02 Sharp Laboratories Of America, Inc. Doped zirconia, or zirconia-like, dielectric film transistor structure and deposition method for same
EP1127956A2 (en) * 2000-02-22 2001-08-29 Applied Materials, Inc. Tantalum nitride CVD deposition by tantalum oxide densification
DE10053780A1 (en) * 2000-10-30 2002-05-16 Infineon Technologies Ag Process for structuring a silicon oxide layer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004040752A1 (en) * 2004-08-23 2006-03-02 Infineon Technologies Ag Integrated memory arrangement based on resistive memory cells and production method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69628704T2 (en) Process for producing an oxide film on the surface of a semiconductor substrate
DE10046021B4 (en) Method for producing capacitors on semiconductor substrates in a device for forming thin films
DE60023573T2 (en) Method for producing a capacitor with tantalum pentoxide in an integrated circuit
DE60118817T2 (en) Integrated circuit with a dielectric layer composite and method
DE102008036766B4 (en) Apparatus and method for generating dielectric layers in microwave plasma
DE3825734C2 (en)
DE4201661A1 (en) Semiconductor integrated circuit mfr. - uses a deposited carbon@ film as intermediate layer to improve the accuracy of reproducing sub-micron dimensions
DE112006000811B4 (en) Etching process for CD reduction of ARC material
DE102004016162A1 (en) Process for forming a metal oxide film
EP1128428A2 (en) Method of manufacturing a semiconductor device
DE10219123A1 (en) Process for structuring ceramic layers on semiconductor substrates comprises depositing ceramic layer on substrate, sealing the deposited ceramic layer, forming impurity sites in sections and treating the ceramic layer with etching medium
DE10131716A1 (en) Method for manufacturing a capacitor for a semiconductor memory device by a two-stage thermal treatment
DE3925070A1 (en) METHOD FOR OBTAINING A CLEAN SILICON SURFACE
DE4013929C2 (en) Method for introducing interfering substances into a semiconductor material layer when producing a semiconductor component and application of the method
DE19613669B4 (en) Method for producing a semiconductor element with a platinum layer
DE10255936A1 (en) Improved technique for fabricating an oxide / nitride layer stack by controlling nitrogen ion concentration in a nitriding plasma
DE19856082C1 (en) Process for structuring a metal-containing layer
DE10064068B4 (en) Process for the production of capacitors of semiconductor devices
DE3219284C2 (en)
DE10114956C2 (en) Method for producing a dielectric layer as an insulator layer for a trench capacitor
DE10125370C1 (en) Integrated semiconductor circuit manufacturing method has dielectric or ferroelectric layer for integrated capacitors separately heated before reducing into small particles applied semiconductor circuit substrate
DE2422970C3 (en) Process for the chemical deposition of silicon dioxide films from the vapor phase
DE10239869A1 (en) Production of dielectric layers used in the production of electronic components, e.g. transistors or capacitors, comprises preparing a substrate, forming a dielectric layer on the substrate, and subjecting the dielectric layer to a plasma
DE102005053322A1 (en) Fabricating capacitor for e.g. DRAM device, by forming storage node, forming multi-layered dielectric structure including zirconium oxide layer and aluminum oxide layer, and forming plate electrode on the multi-layered dielectric structure
DE10243468A1 (en) Process for crystallizing metal oxide dielectric layers at low temperature

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection