[发明专利]制造氧化镧复合物的方法

说明书

相关申请的交互参考

本申请基于并要求享有于2007年10月31日提交的在先日本专利申请No.2007-284108的优先权权益；在此将其全部内容引入作为参考。

技术领域

本发明涉及制造氧化镧复合物的方法，所述复合物可表现令人满意的电绝缘和高介电常数。

背景技术

到目前为止，氧化物硅膜或氧氮化物硅将用作半导体集成电路中MOSFETs(金属氧化物半导体场效应晶体管)的栅极绝缘膜或FLUSH存储器中存储单元的电极绝缘膜。随着近来MOSFET和存储单元的小型化要求，同样强烈地需要降低栅极绝缘膜的厚度和绝缘膜(例如阻挡氧化物)的厚度。在这点上，氧化硅物膜和氧氮化物硅膜不能保持所述栅极绝缘膜和绝缘膜所需的绝缘。因此，尝试使用厚度降低的新型绝缘材料替代传统的氧化硅物膜和氧氮化物硅膜，同时可以充分保持电绝缘。因为氧化镧复合物如铝酸镧(LAO)和铪酸镧(LHO)具有高的介电常数和大的带隙，氧化镧有希望作为新的替代材料(参考文献1)。

为了在工业上使用氧化镧，需要开发一种可实现大规模生产的新的成膜方法和成膜装置。通常，在半导体生产过程的生产线中，在成膜步骤中会使用一些CVD(化学蒸气沉积)法。然而，因为镧的蒸气压很低，可能难以借助CVD法形成氧化镧复合物。在这点上，认为氧化镧复合物膜优选借助PVD(物理蒸气淀积)法形成，而不是CVD法(参考文献2)。

PVD法的例示可以是MBE(分子束外延)法。与溅射法等相比，MBE可表现良好的性能，例如原料供给率的易可控性和在原料供给期间对基材的低损害。

在由MBE法形成氧化物膜的情形下，同时供给金属原料和氧原料。例如，可以通过向预定基材同时供给铝原料、镧原料和氧原料而形成氧化镧(LAO)复合物膜。然而，通过MBE法形成氧化镧复合物膜时存在如下一些问题。

在镧原料供给率太高以致不能实现预定氧化的情形下，在得到的氧化镧复合物膜中可能产生一些氧化物缺陷。相反，在大规模生产中希望增加镧原料的供给率，然而氧化镧复合物的氧缺陷可能其固有的电绝缘。结果，不能形成实现最初设计的电绝缘的氧化镧膜。

[参考文献1]J.Appl.Phys.第76卷，第9期，1006(2007)，Yasuo Nara

[参考文献2]USP 6,770,923

发明内容

本发明的一方面涉及在基材上制造氧化镧复合物的方法，包括：基于每个镧原子，将气氛中的H₂O分子数、CO分子数和CO₂分子数分别设定为二分之一或更小、五分之一或更小和十分之一或更小；和供给镧原料，含有选自由铝、钛、锆和铪组成的组的至少一种的金属原料。

附图说明

图1是显示要在一种实施方式中使用的MBE装置的结构示意图。

图2是显示一个实施例中MIS电容器的结构示意图。

图3是显示所述实施例中MIS电容器的电容-电压特性的曲线图。

图4也是显示所述实施例中MIS电容器的电容-电压特性的曲线图。

图5是显示所述实施例中MIS电容器的电流-电压特性的曲线图。

图6是显示所述实施例中MIS电容器的电容-电压特性的曲线图。

图7是显示在制造MONOS存储器的方法中的一个步骤的横断面视图。

图8是显示图7中所示步骤后的一个步骤的横断面视图。

图9是显示图8中所示步骤后的一个步骤的横断面视图。

图10是显示图9中所示步骤后的一个步骤的横断面视图。

图11是显示图10中所示步骤后的一个步骤的横断面视图。

发明详述

下文中，将参考附图详细描述本发明。图1是显示将根据这个实施方式中的制造方法使用的MBE装置的结构示意图。如图1所示的MBE装置只是举例说明，所以此实施方式中的制造方法不局限于所示的MBE装置，并因此可以使用另一种MBE装置。

因为在预定氧化镧复合物膜中作为主要组分的镧原料的蒸气压很低，通过MBE装置可以使镧原料的蒸气压增加到一定程度。在这点上，根据MBE装置可以有效并高效地迅速形成预定的氧化镧复合物膜。此外，与溅射装置等相比，根据MBE装置可以容易地控制预定氧化镧复合物膜的原料供给率和在原料供给期间降低基材损伤。

在如图1所示的MBE装置中，成膜室1放置在几乎MBE装置的中心，以便通过真空泵如涡轮式分子泵(未显示)将成膜室1的内部抽成真空。用于固定基材9的固定器10置于成膜室1中，而用于将基材9加热到预定温度的加热器12置于基材9的后侧。