用于沉积三元氧化物栅极电介质的方法及由此形成的结构技术

描述了形成微电子器件的方法和相关结构。这些方法可以包括将第一金属源、第二金属源和氧源引入至腔中，然后形成三元氧化物膜，所述三元氧化物膜包括第一百分比的第一金属、第二百分比的第二金属以及第三百分比的氧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于沉积三元氧化物栅极电介质的方法及由此形成的结构
技术介绍
晶体管对于本领域而言是公知的。晶体管是所有集成电路的构建块。现代集成电 路差不多将数百万的晶体管互连起来以执行各种功能。特定集成电路的性能和可靠性直接 与构成所述特定集成电路的晶体管的性能和可靠性有关。因此，为了在将来提供性能更好 的集成电路，需要改进晶体管的电特性，例如通过改进在这种晶体管中所利用的高k栅极 电介质的电/化学特性来改进其电特性。附图说明尽管以具体指出并明确要求保护被视为本专利技术的内容的权利要求对说明书进行 了总结，但是当结合附图阅读本专利技术的以下说明时，能够从中容易地了解到本专利技术的优点， 在附图中图Ia-Ii表示根据本专利技术实施例的结构。图2a_2b表示根据本专利技术实施例的流程图。具体实施例方式在以下详细的说明中参考附图，附图以说明的方式示出了可以实施本专利技术的具体 实施例。对这些实施例进行了充分详细的说明，以使本领域技术人员能够实施本专利技术。应该 理解的是，本专利技术的各实施例尽管不同，但未必彼此排斥。例如，在本文中结合一个实施例 描述的特定特征、结构或特性可以在另一实施例中实施而不偏离本专利技术的精神和范围。此 外，应该理解的是，在不偏离本专利技术的精神和范围的情况下，可以修改每个所公开的实施例 中的单个元件的位置或布置。因此，以下详细的说明不是限制性的，本专利技术的范围仅由被恰 当理解的所附权利要求以及权利要求有权要求的等价物的全部范围来限定。在附图中，在 几个视图中类似的参考标记表示相同或相似的功能性。描述了形成微电子结构的方法和相关结构。这些方法可以包括将第一金属源、第 二金属源以及氧源引入至腔中，然后形成三元氧化物膜，所述三元氧化物膜包括第一百分 比的第一金属、第二百分比的第二金属以及第三百分比的氧。本专利技术实施例使得能够调整 和优化三元高k栅极氧化物的化学成分、能带结构以及相关电特性。能够使用本专利技术实施 例进行优化的具体电参数包括正偏压温度不稳定性。例如，图Ia-If示出了形成诸如晶体管结构等的微电子结构的方法的实施例。图 Ia示出了腔系统100的一部分的截面图。所述腔系统可以包括沉积系统。如本领域所公知 的，腔系统100可以包括例如但不限于原子层沉积(ALD)腔101的沉积腔101。在一个实施 例中，腔系统100还可以包括第一金属源入口 102、第二金属源入口 104以及氧源入口 106， 它们可以分别将第一金属源、第二金属源和氧源引入至腔101中。在一个实施例中，两个单独的金属源入口 102、104可以包括可以连接至腔101的 两个单独的安瓿(ampoule)或其他这种容器，以及根据特定应用所必需的其它反应物。用 于两个源入口 102、104的第一和第二金属源可以包括用于形成三元氧化物膜的前体。前体的选择可以随感兴趣的元素而改变。例如，当前体包括铪时，所述安瓿可以容纳包括(但不 限于)氯化铪、氨化铪、醇化铪及其组合的前体。对于镧系元素和钇前体而言，选择包括(但 不限于)三(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酮)镧[La(THD)3]、三(6-乙基_2，2-二甲基-3， 5-癸烷-二酮)镧[La (EDMDD)3],以及三(烷基环戊二烯基)镧(其中烷基包括但不限于 甲基、乙基、仲丁基和异丙基)。锆前体包括(但不限于)氯化锆、氨化锆、醇化锆。硅前体包括(但不限于)四氯 化硅、四(二甲氨基)硅以及六甲基二硅氮烷。钛前体包括但不限于类似于针对硅发现的 氯化物和胺类。钽前体包括但不限于五(二甲酰氨基)钽、三二甲胺、N，N' -二甲基乙二 胺-钽、叔丁酰亚胺三(二乙酰氨基)钽、醇化钽和叔戊基酰亚胺三(二甲酰氨基)钽。常 见的铝前体包括但不限于三甲基铝、铝烷和取代的铝烷。氧源入口 106可以将氧源提供到沉积腔101中，其中所述氧源可以包括例如但不 限于水、氧、臭氧及其组合的氧化剂这种材料。在一个实施例中，所利用的各种前体材料和 氧化剂源能够被认为属于相图Χ-Υ-0，其中0为氧，而X和Y包括但不限于铪、锆、硅、铝、钇、 所有镧系元素、钛、钽、及其组合。一般地，根据本专利技术实施例能够实现几种三元氧化物膜的形成。可以形成的各种 三元氧化物膜可以包括但不限于三元氧化物、混合三元氧化物、纳米多层(nano-laminate) 三元氧化物膜和/或具有梯度成分的膜。在一个实施例中，混合三元氧化物膜114(图lb) 可以形成在衬底110上，所述衬底110可以由例如但不限于硅、绝缘体上硅、锗、锑化铟、碲 化铅、砷化铟、磷化铟、砷化镓、锑化镓或其组合的材料构成。可以在衬底110的沟道区107上可选地设置硅层112。在一个实施例中，衬底110 可以包括一起形成微处理器的各种器件(未示出)。在一个实施例中，混合三元氧化物膜 114可以被用作晶体管结构中的栅极电介质膜。在实施例中，衬底110可以包括在单个管芯 上一起形成多个微处理器内核的器件。在一个实施例中，混合三元氧化物膜114可以通过利用ALD沉积工艺108(重新 参见图la)形成。在一个实施例中，可以交替或同时脉冲输送(pulse)两种前体源(如通 过第一和第二源入口 102、104传输至ALD腔101中)_例如，在一个实施例中，一个脉冲输 送方案可以包括基本同时脉冲输送第一和第二源，然后脉冲输送氧源(通过氧化剂源入口 106传输)。在另一实施例中，可以单独脉冲输送所述第一和第二金属源，然后脉冲输送所述 氧源。在一个实施例中，混合三元氧化物膜114可以包括晶体管结构118的一部分，所述晶 体管结构118可以包括金属栅极116，并且其中混合三元氧化物膜114可以包括高k栅极电 介质膜(图lc)。在一个实施例中，混合三元氧化物膜114可以包括第一百分比的第一金 属、第二百分比的第二金属以及第三百分比的氧。在一个实施例中，混合三元氧化物114的所述第一和第二百分比中的一个可以包 括混合三元氧化物114的从大约到大约99%的成分。在一个实施例中，金属栅极116 可以被设置在混合三元氧化物114上，其中结构118可以包括金属栅极晶体管的一部分。在一个实施例中，混合三元氧化物114的厚度115可以包括大约30埃及其以下。 混合三元氧化物114可以包括含有第一二元氧化物和第二二元氧化物的混合物的高k栅极 氧化物。在一个实施例中，所述第一二元氧化物和所述第二二元氧化物可以包括铪、锆、硅、铝、钇、所有镧系元素、钛和钽中的一种的氧化物及其组合。在另一实施例中，纳米多层膜120可以形成在衬底110上(图Id)。在一个实施例 中，可以在ALD工艺期间执行一系列交替的第一金属源脉冲以及而后的氧化剂脉冲，接下 来可以执行一系列交替的第二金属源脉冲以及而后的氧化剂脉冲，以便形成期望的纳米多 层膜120。例如，在一个实施例中，可以在ALD工艺期间执行一系列交替的铪脉冲以及而后 的氧化剂脉冲，接下来是一系列交替的锆脉冲以及而后的氧化剂脉冲，以形成纳米多层膜 120。反应物的脉冲次序和预期的最终成分将根据特定的应用改变。纳米多层膜120可以 包括由彼此叠置的第一二元氧化物122和第二二元氧化物IM构成的交替层。在一个实施例中，第一二元氧化物122和第二二元氧化物IM可以均包括分别含 有第一金属和第二金属的氧化物。在一个实施例中，所述第一和第本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种方法，包括：将第一金属源、第二金属源以及氧源引入至腔中；以及形成三元氧化物膜，所述三元氧化物膜包括第一百分比的所述第一金属、第二百分比的所述第二金属以及第三百分比的氧。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，包括将第一金属源、第二金属源以及氧源引入至腔中；以及形成三元氧化物膜，所述三元氧化物膜包括第一百分比的所述第一金属、第二百分比 的所述第二金属以及第三百分比的氧。2.如权利要求1所述的方法，还包括其中在ALD沉积工艺中脉冲输送所述第一金属源 和所述第二金属源中的一种，然后脉冲输送所述第一金属源和所述第二金属中的另一种， 然后脉冲输送所述氧源。3.如权利要求1所述的方法，还包括其中在ALD沉积工艺中同时脉冲输送所述第一金 属源和所述第二金属源，然后脉冲输送所述氧源。4.如权利要求1所述的方法，还包括其中最初在ALD沉积工艺中脉冲输送所述第一金 属源和所述第二金属源中的一种以及随后的所述氧源，然后脉冲输送所述第一金属源和所 述第二金属源中的另一种以及随后的所述氧源。5.如权利要求4所述的方法，其中以一系列脉冲交替脉冲输送所述第一金属源和所述 第二金属源中的所述一种以及所述氧源，然后以一系列脉冲交替脉冲输送所述第一金属源 和所述第二金属源中的所述另一种以及所述氧源。6.如权利要求1所述的方法，还包括其中在所述三元氧化物膜的整个形成中改变所述 第一金属源和所述第二金属源中的一种的脉冲与所述第一金属源和所述第二金属源中的 另一种的脉冲的比率。7.如权利要求1所述的方法，其中所述第一金属源和所述第二金属源包括如下的至少 一种氯化铪、氨化铪、醇化铪、三(2，2，6，6_四甲基-3，5-庚二酮)镧[La(THD)3]、三(6-乙 基-2，2-二甲基-3，5-癸烷-二酮)镧[La(EDMDD)3]、三(烷基环戊二烯基)镧、氯化锆、 氨化锆、醇化锆、四氯化硅、四(二甲氨基)硅、以及六甲基二硅氮烷、五(二甲酰氨基)钽、 三二甲胺、N，N' - 二甲基乙二胺-钽、叔丁酰亚胺三(二乙酰氨基)钽、醇化钽和叔戊基酰 亚胺三(二甲酰氨基)钽、三甲基铝、铝烷和取代的铝烷。8.如权利要求1所述的方法，还包括其中所述氧源包括水、氧和臭氧中的至少一种。9.如权利要求1所述的方法，还包括其中所述三元氧化物包括铪、锆、硅、硅、氧、铝、 钇、镧系元素、钛和钽中的至少一种。10.如权利要求1所述的方法，还包括其中所述三元氧化物膜包括栅极氧化物，并且其 中所述第一百分比和所述第二百分比中的一个包括从大约到大约99%。11.一种方法，包括将混合源引入至腔中，其中所述混合源包括第一金属源和第二金属源；将氧源引入至腔中；以及形成三元氧化物膜，所述三元氧化物膜包括第一百分比的所述第一金属、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·R·布雷热，M·V·梅茨，M·L·麦克斯威尼，M·库恩，M·L·哈藤多夫，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US