[发明专利]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

说明书

背景技术

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发明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发明的以下说明时，能够从中容易地了解到本发明的优点，在附图中：

图1a-1i表示根据本发明实施例的结构。

图2a-2b表示根据本发明实施例的流程图。

具体实施方式

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发明的具体实施例。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发明。应该理解的是，本发明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发明的精神和范围。此外，应该理解的是，在不偏离本发明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，本发明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。本发明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。能够使用本发明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1a-1f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1a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X-Y-O，其中O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，根据本发明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1b)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。