[发明专利]新电介质氧化膜及其制造方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2009年3月23日提交的美国临时专利申请第 61/162,549号的优先权，其通过引用结合于此。

技术领域

本发明一般地涉及电介质氧化物材料。

背景技术

在相同或更小的占用空间中具有更大容量的集成电路正在被开 发。在这样的电路中，通过使用高介电常数膜产生具有更高电容的栅 氧化物绝缘子，可以增加晶体管驱动电流。

发明内容

提供了一种新电介质氧化物族，以及通过溶液化学途径制造这些 氧化物的新工艺。该工艺可应用于将这些材料制造为大体积物体或膜 或纤维。材料作为薄膜(＜10μm)可找到立即应用，其可以被用在期 望中等或高介电常数(κ＞10)的应用中，或可以被用在期望与低色 散结合的高折射率或中等折射率的应用中。

在一个方面，提供了一种制造金属氧化物材料的方法。该方法包 括：a)从包括环氧化物、金属氧化物的前体、以及溶剂的混合物产 生溶胶，以及b)从该溶胶制备金属氧化物材料。该前体可以是包括 d0过渡金属离子的任何过渡金属离子的氧化物的前体，以及在具体实 施例中，该前体是Ti(IV)、Zr(IV)、Hf(IV)、Nb(V)或Ta (V)的氧化物的前体。该前体可以是期望金属的醇盐或金属盐或与 无机或有机配位体结合的金属离子。混合物还可以包括一种或多种其 他金属氧化物的一种或多种前体，也被称作“改性剂”。在各种实施例 中，一种或多种其他金属氧化物(或改性剂)可以是二价金属离子 (例如Sr、Ba、Zn或Pb)的氧化物；一价离子(例如Li、Na、Cs  或Tl)的氧化物；三价离子(例如Al、Bi或Ce)的氧化物；或四价 离子(例如Sn(IV)、Th(IV)、Ce(IV)或U(IV))的氧化 物；或其任意组合。改性剂的前体可以是期望金属的醇盐、或金属盐 或与无机或有机配位体结合的金属离子。具有或不具有其他金属氧化 物的前体，混合物还可以包括共溶剂、水或玻璃形成氧化物的前体、 或其组合。因此，在包括环氧化物、金属氧化物前体和溶剂的任何实 施例中，混合物还可以包括至少一种改性剂、共溶剂、水或玻璃形成 氧化物的前体、或其任意组合。在特定实施例中，玻璃形成氧化物前 体可以是无机玻璃形成氧化物前体、或有机玻璃形成氧化物前体。在 特定实施例中，玻璃形成氧化物是SiO₂、B₂O₃、P₂O₅、GeO₂、As₂O₃或TeO₂。

在特定实施例中，金属氧化物的前体可以是异丙氧基钛、乙醇 钽、正丙醇锆、乙氧醇铌、乙醇铪或Ti、Nb、Ta、Hf或Zr的其他盐 或螯合物或醇盐。在包括玻璃形成氧化物的前体的任何实施例中，玻 璃形成氧化物前体的示例包括但不限于：a)用于氧化物B₂O₃的 H₃BO₃或硼酸三乙酯；用于氧化物SiO₂的原硅酸四乙酯或其他硅酸 酯；用于氧化物P₂O₅的H₃PO₄；用于氧化物GeO₂的异丙醇锗或其他 Ge(IV)酯；用于氧化物As₂O₅的H₃AsO₄；用于氧化物As₂O₃的 AsCl₃；以及用于氧化物TeO₂的乙醇碲或TeBr₄。

在各种实施例中，可以通过干燥溶胶来产生膜，然后烘焙该膜， 退火该膜，或者既烘焙又退火该膜来由溶胶制备金属氧化物材料。在 一些实施例中，退火可以涉及使用激光来加热该膜。