赤外吸収分光法を用いたHfO_2原子層堆積法の反応素過程評価

摘要

プロセス温度の低減が望まれているHigh-k酸化膜の原子層堆積プロセスにおいて、プリカーサーとしてテトラアミノメチルエチルハフニウム（TEMAH）を、酸化剤としてオゾン、水蒸気を用いた反応プロセスを多重内部反射赤外吸収分光を用いて評価した。その結果、TEMAHは清浄化されたSi、酸化Siに対して、室温で吸着が可能で、表面のOH基を吸着サイトとすることがわかった。オゾンはTEMAHの吸着の際に表面に持ち込まれる炭化水素を室温で酸化できることもわかった。表面の吸着サイトとなるOH基の密度を稼ぐために、基板温度を調整しながら水蒸気で処理することが有効であることも見出された。本評価によれば、HfO_2堆積の低温化限界はOH基形成温度で決まり、本論で示される手法では160℃まで下げられることがわかった。