将来の最先端ロジックおよびメモリ製品向けのLa-FMD ALD前駆体
希土類元素は、32nmノード以降、高度なロジックデバイス向けに大量生産されるようになりました（IBM、Samsung、Globalfoundries – Chipworks 2010）。特に、周期表のランタニドシリーズの名であるランタン（La）は、高誘電率金属ゲートスタックのドーパントとして実装されています。ランタン酸化物（La2O3例えば、誘電率約27のシリコン酸化膜（SiO2) ゲート誘電体は、ロジックおよびダイナミック ランダム アクセス メモリ (DRAM) の次世代トランジスタに使用されます。
ランタンと「原子層堆積」[Patbase検索 2018年11月15日]
原子層堆積法は、La ベースのゲート誘電体の超薄膜を成長させる最も有望な方法であるため、過去 20 年間、広範囲にわたる研究と特許出願が行われてきました。研究開発の取り組みは、半導体産業における誘電体および高 k 誘電体アプリケーションに関連する分野に重点が置かれてきました (上記のキーワードの分類を参照)。ALD における自己制限的な表面反応によって促進される原子層ごとの膜成長により、原子レベルで正確な膜厚制御、大面積基板全体にわたる良好な均一性、および最新の FinFET やメモリ コンデンサ タイプのピラー構造などの高アスペクト比構造の場合の優れたコンフォーマル性が実現します。ただし、完璧に機能させるには、特定の特性を持つ ALD 前駆体が必要です (リンク):
1. 十分に揮発性がある（熱分解しない温度で少なくとも約 0.1 Torr の平衡蒸気圧）。
2. 急速に蒸発し、再現性のある速度で蒸発する（通常、液体前駆体では満たされる条件だが、固体では満たされない）。
3. 表面または気相で自己反応または分解しない（自己終了性表面反応の場合）。
4. 表面にすでに付着している他の反応物質との反応性が高く、反応速度が比較的速くなり、ALD 温度とサイクル時間が低くなります。
5. 次の半サイクルに備えて簡単に除去できる揮発性副産物。
6. フィルムのエッチングやツールの腐食による不均一性を防ぐ非腐食性副産物。
2007年、インテルコーポレーションはHfO245nmテクノロジーノードの高誘電率ゲート絶縁膜スタックに採用されています。しかし、純粋なHfO2Siとの低誘電率界面層の問題があり、等価酸化膜厚（EOT）の値を低く抑えることができない。また、約500度という低温でも容易に結晶化する。そのため、HfOの利点を維持しながら、固有の欠陥（粒界など）がなく、高い熱安定性を持つアモルファス誘電体が求められている。2ランタンベースの三元酸化物は、高誘電率、広いバンドギャップ、低リーク電流などの優れた特性を持っています。ランタンスカンデート（LaScO3）およびランタンルテチウム酸化物（LaLuO3）は、金属アミジネート前駆体を含むALDプロセスによって堆積され、望ましい構造的および電気的特性を示すことが報告されている。実際、LaLuO3誘電率kが約32のアモルファス相ゲート絶縁膜として最適です。Siとの低誘電率界面層を形成しないため、実効酸化膜厚（EOT）値が1nm未満で、リーク電流が大幅に低くなります。ALD成長した薄いLaLuOのリーク電流が低いもう1つの要因は、3ゲート誘電体は、Si に対して大きなバンド オフセット (2.1 eV) を持ちます。対称的な伝導帯および価電子帯オフセットにより、電子駆動 NMOSFET とホール駆動 PMOSFET のリーク電流が等しくなります。ゲート誘電体は非晶質のままであり、それぞれのソース/ドレイン活性化アニール後も Si または Ge と合金を形成しません。
300 mm ウェーハで実際に高アスペクト比を適用し、上記 (1 ～ 6) のすべての ALD プリカーサ特性を必要とする最近の例として、この有名な IEDM カンファレンスで Imec が発表した、HKMG スタックに挿入されたダイポールとして LaSiOx 層を使用する論文が挙げられます。Imec は、完全な FinFET フロントエンド モジュールを「標準」バルク シリコン FinFET モジュールの上に積み重ねることに成功し、優れたしきい値電圧チューニング、信頼性、および低温性能も実証しました。フィンをコンフォーマルにコーティングし、正確な厚さ制御と均一性を確保する必要があるため、おそらく ALD プロセスによって堆積されたと考えられます。IEDM2018 論文 #7.1、「300 mm ウェーハ上の 45 nm フィン ピッチおよび 110 nm ゲート ピッチ技術での 3D スタック FinFET の初の実証」、A. Vandooren 他、Imec。
このケースや他の多くのケースと同様に、ALD 前駆体に対する厳格な資格により、ALD 前駆体は高品質の特殊化学薬品、つまりパフォーマンスや機能に特化した材料や分子のカテゴリに分類されます。堆積された膜の特性は、単一分子または分子の配合混合物の物理的および化学的特性、およびその化学組成によって大きく左右されます。したがって、高純度特殊化学薬品の製造業者およびサプライヤーには、品質、純度、文書化手順、顧客サービスなどの面で大きなプレッシャーがかかります。
トリス(N,N'-ジ-i-プロピルホルムアミジナト)ランタン(III)、(99.999+%-La) La-FMDは、La ALD用の金属アミジネート前駆体製品の1つです。この物質は白色からオフホワイトの粉末です。La-FMDの化学式と分子量はCです。21H45ラン6および520.53である。Rohm and Haas Electronic Materials LLC（後にDow Chemical）は、La-FMDがこれまで知られている中で最も揮発性の高いLa前駆体であると報告している。La-FMDによって与えられた特定の温度での蒸気圧は、La（Cp）3そしてLa(thd)3さらに、ハーバード大学のロイ・G・ゴードンは、アミジネート前駆体はキレートアミジネート配位子とMC結合の欠如により、アミド対応物よりも熱的に安定していると報告しています。LaアミジネートはSi-H結合と非常に反応性が高く、表面飽和時間が大幅に短縮され、ALD半反応が迅速に自己停止するため、ALDサイクル時間が短縮されます。また、水素終端Si上では、Laアミジネート前駆体によって優れた表面被覆が実現されます。
出典: https://www.strem.com/catalog/product_blog/160/1/strem_は、将来の最先端のロジックおよびメモリ製品向けの_新しい_la-fmd_ald_前駆体_を提供します。_