专利名称：用于半导体器件的电介质层及其制造方法
技术领域：
一般说来，本发明涉及半导体器件领域，而更具体的讲，涉及多层电介质结构、应用该多层电介质结构的半导体器件及其制造方法。
背景技术：
随着每一次金属氧化物半导体(MOS)集成电路(IC)的产生，器件的尺寸持续地递减，以提供高密度和高性能的器件。特别是，由于在MOS场效应晶体管(FET)中的驱动电流随着栅极电介质的厚度的降低而增加，栅极电介质的厚度变得尽可能的小。这样，为了改善器件的性能，提供极薄的、可靠的和低缺陷的栅极电介质业已变得日益重要。
几十年来，热氧化层，例如二氧化硅(SiO2)，一直被用做栅极电介质，因为二氧化硅热氧化层用做底层硅基底是稳定的并且制作工艺相当简单。
然而，由于二氧化硅具有低介电常数(k)，例如3.9，进一步降低二氧化硅栅极电介质的厚度已经变得越来越困难。例如，如果二氧化硅栅极电介质的厚度小于40埃，直接隧穿(direct tunneling)可能发生。结果，穿过薄的二氧化硅栅极电介质的栅极—沟道漏电流(gate-to-channel leakagecurrent)增加，引起不希望有的功率损耗问题。
这些问题导致考虑可以制作成比二氧化硅厚但是仍然可以产生相同或更好的性能的较厚的层的其他可供选择的电介质材料。该性能可以表示为“等效氧化物厚度(EOT)”。
为了改善电介质材料的器件性能，已经做过很多尝试。例如，美国专利第6,020,024号公开了一种设置在硅基底和高-k电介质层之间的氧氮化物。美国专利第6,013,553号公开了用做栅极电介质的一种氧氮化锆层或氧氮化铪层。此外，PCT国际专利申请公开第WO 00/01008号公开了二氧化硅和氧氮化物界面层。还有，美国专利第6,020,243号公开了一种高介电常数的氧氮化硅锆(zirconium silicon-oxynitride)或氧氮化硅铪(hafniumsilicon-oxynitride)栅极电介质。
然而，这些尝试并没有解决与传统的电介质材料相关的问题。例如，高-k电介质层和硅基底或多晶硅栅极之间的氮化硅层或氧氮化硅层引起高界面态密度的电荷俘获，从而减小了沟道迁移率并且降低了器件性能。此外，氮化硅层或氧氮化硅层的形成需要相当大的热预算(heat budget)。
因此，仍然保持着对改进的电介质层结构和制造方法的需求，以便例如通过减小电介质层的等效氧化物厚度以及改善界面性能改善器件性能。
发明内容
在一个实施例中，一种半导体器件包括一硅酸盐界面层和一覆盖在该硅酸盐界面层上的一高-k电介质层。该高-k电介质层包括金属合金氧化物。
图1是说明根据本发明的一个实施例的半导体器件的剖面图。
图2是说明根据本发明的另一个实施例的半导体器件的剖面图。
图3是说明根据本发明的又一个实施例的半导体器件的剖面图。
图4说明用于MOS晶体管中的本发明的一个实施例。
图5说明用于非易失性存储器中的本发明的一个实施例。
图6说明用于电容器中的本发明的一个实施例。
图7是说明对利用参考图4所讨论的一个实施例形成的结构的结构分析。
具体实施例方式
本发明提供了一种稳定的(noble)电介质层结构及其制造方法。在以下的说明中，阐述了许多具体的细节，以提供对本发明的全面的理解。但是，本领域中的普通技术人员应当理解，本发明不利用这些细节仍然可以实施。在某些例子中，公知的工艺步骤、器件结构和技术不再详细示出，以避免使本发明难以理解。
参考图1，根据本发明的一个实施例，由硅酸盐材料形成的硅酸盐界面层12可以设置在导电层或半导体基底10，例如硅基底上。硅酸盐界面层12的介电常数优选大于氧化硅、氮化硅或氧氮化硅之中的任何一种。优选地，硅酸盐界面层12具有大约5-50埃的厚度。更优选地，硅酸盐界面层12具有大约5-10埃的厚度(2-4埃的EOT)。硅酸盐界面层12优选由化学式子M1-XSixO2表示的金属硅酸盐材料构成。这里，金属“M”可以是铪(Hf)、锆(Zr)、钽(Ta)钛(Ti)、钇(Y)、镧(La)和铝(Al)。然而，这个目录不是穷举的或者不限制本发明。在本发明的构思和范围之内，还可以使用任何其他的适合本发明的金属。
根据本发明的一个方面，金属硅酸盐材料(M1-XSixO2)显示出在值“1-x”大于或等于大约0.1时介电常数的最佳值。优选地，值“1-x”不大于大约0.5更优选地，值“1-x”为从大约0.2到大约0.4。
此外，高-k电介质层14被设置在硅酸盐界面层12上，以形成多层电介质结构15。高-k电介质层14的介电常数大于SiO2的介电常数。优选地，高-k电介质层14的介电常数大于硅酸盐界面层12的介电常数。而且，高-k电介质层优选具有极佳的与下面的硅酸盐界面层12的相干性并且不与覆盖结构，例如栅极电极或控制栅极反应。
在本发明中，硅酸盐界面层12实质上改善了界面性能。这是因为硅酸盐界面层12实质上阻止了例如高-k电介质层14和下面的半导体基底10之间或高-k电介质层和用于形成电容器的下电极之间的反应。此外，由于硅酸盐界面层12具有比二氧化硅更消极的形成能量，所以它在硅基底上具有化学稳定性，从而有助于形成可靠的半导体器件。因此，与现有技术的方法相比较，本发明降低了界面俘获密度并具有实质上改善了的界面特性。
进一步讲，由于金属硅酸盐界面层12具有大约为10至12的相当高的介电常数，所以与现有技术的方法相比较，EOT可以被保持或减小。
此外，据信，即使在后续的热处理过程中在900℃的高温下，金属硅酸盐界面层12也能保持基本上的非晶体状态。因此，在金属硅酸盐界面层12中几乎不产生晶界，从而减小了泄露电流。
现在，回过头再参考高-k电介质层14，它包括金属合金氧化物。高-k电介质层14的金属合金氧化物优选包括至少两种互相扩散的金属元素。高-k电介质层14的金属合金氧化物可以是至少两种金属氧化物的混合物。更为优选地，至少两种金属元素均匀混合，最为优选地，是原子等级的混合。然而，根据应用，该至少两种金属元素不可以均匀混合，而是混合至足以在本发明的构思和范围内起到电解质材料的作用。
根据本发明的一个方面，形成高-k电介质层14的至少两种金属氧化物可以选择为在高-k电介质层14中具有最小净固定电荷，即接近零。关于这一点，该金属氧化物可以包括，但是不限于，氧化铪、氧化锆、氧化钽、氧化铝、氧化钛、氧化钇、氧化锶、氧化钪、氧化镧或氧化钡。
另一方面，金属合金氧化物指的可以是铪-铝合金氧化物、锆-铝合金氧化物、钽-铝合金氧化物、钛-铝合金氧化物、钇-铝合金氧化物或铪-锆-铝合金氧化物。然而，这个目录不是穷举的或者限制本发明。在本发明的构思和范围之内，还可以使用任何其他的适合本发明的金属合金氧化物。本领域中的普通技术人员将理解，金属-铝合金氧化物可以表示为金属-铝酸盐，例如铝酸铪(HfAlO)。
包括金属合金氧化物的高-k电介质层14可以具有比硅酸盐界面层12的介电常数大的介电常数。
此外，该金属合金氧化物可以由化学式AyB1-yOz(0＜y＜1)表示。优选地，A与以上所讨论的M相同或出自相同的周期类。换句话讲，硅酸盐界面层12的金属优选与金属合金氧化物(高-k电介质层14)的金属相同。例如，如果多层电介质结构15包括硅酸铪界面层12，那么高-k电介质层14可以包括铪-铝合金氧化物层，即氧化铪和氧化铝的混合物。此外，如果硅酸盐界面层12包括硅酸锆界面层12，那么高-k电介质层14包括锆-铝合金氧化物层，即氧化锆和氧化铝的混合物。结果，器件特性得到改善。例如，由于硅酸盐界面层12和覆盖的高-k电介质层14之间的电相干性，界面特性得到改善。
更优选地，A和M是第IV族金属，而B是第III族金属。例如，A是锆或铪，而B是铝。
根据一个方面，“y”可以为大约0.5至大约0.9，以具有高介电常数和高结晶温度。
根据另一方面，A与B的组成比在大约1∶1和大约5∶1之间。这是由于A的含量越高，介电常数越高，但是结晶温度越低，这导致泄露电流的增大。在理想的情况下，高-k电介质层14具有大体上的非晶态的晶体结构，以减小从其中通过的泄露电流。更优选地，由于所形成的高-k电介质层14的净固定电荷可以接近于零，所以A与B的组成比为大约2∶1。在这种情况下，优选是铪或锆，而B优选为铝。高-k电介质层14可以具有大约为2-60埃的厚度。在这里，2埃为一个原子层的基本厚度，而60埃表示在随后的退火(annealing)过程中防止爆裂(popping)的厚度上限。正如本领域中公知的那样，在形成的过程中在电介质层中被俘获的羟基可以在随后的退火过程中爆裂，从而损坏电介质层，即在电介质层中留下一个孔。如果发生这样的爆裂现象，可以显著地抑制随后的工艺步骤，例如栅极多晶硅的沉积(gate poly deposition)。
图2说明用于制造以上所述的用于半导体器件的多层电介质结构15的方法。制造步骤的细节如果是传统的或由于其清楚和简单而众所周知则加以省略。
如以上所讨论的那样，硅酸盐界面层12可以形成在导电层或半导体基底10上。金属硅酸盐界面层12优选由参考图1所讨论的材料形成。更优选地，金属硅酸盐界面层12可以使用ALD技术形成。这样，比起需要大的热平衡的现有技术的方法，借助于本发明，低热平衡工艺是可能的。此外，通过使用ALD技术，可以使用更宽范围的前体(precursor)并且膜可以形成为具有被紧紧控制的厚度，而这通过传统的化学汽相沉积技术(CVD)是不可能的。
特别是，如在本领域中公知的那样，用于形成金属硅酸盐界面层12的ALD技术可以通过对金属源、硅源和氧源交替地和重复地进行脉冲和吹扫(pulsing and purging)步骤来进行。在硅酸锆界面层12的情况下，可以使用ZrCl4做为金属源。同样，在硅酸铪界面层的情况下，可以使用HfCl4做为金属源。此外，硅源包括SiH4或SiCl4H2。氧源可以包括H2O、臭氧、氧自由基、醇，例如IPA、D2O或H2O2。此外，在本发明的构思和范围之内可以使用适合于本发明的其他的前体。这样的典型的前体示于表1中。
表1
*dmae(二甲胺，dimethylamine)*hmds(六甲基二硅氮烷，hexamethyldisilazane)可替换地，如果金属有机化学汽相沉积技术(MOCVD)技术或反应溅射技术在厚度或组成方面提供与ALD技术同样的控制水平，金属硅酸盐界面层12也可以使用MOCVD或反应溅射技术形成。MOCVD技术可以使用例如Hf(O-Si-R3)4或Zr(O-Si-R3)4(R＝C2H5)的前体进行。此外，可以使用Hf源例如叔丁氧基铪、Zr源例如叔丁氧基锆和Si源例如四乙氧基正硅烷或四乙氧基正硅酸盐(TEOS)。
其次，如以上参考图1所讨论的那样，形成由金属合金氧化物构成的高-k电介质层14以覆盖在硅酸盐界面层12上。根据一个方面，在形成高-k电介质层14的进一步的细节中，具有第一金属元素的第一层18是利用ALD技术形成的。而后，也利用ALD技术形成具有第二金属元素的第二层20覆盖在第一层18上。第一和第二金属元素可以是一种能形成氧化物，例如氧化铪、氧化锆、氧化钽、氧化铝、氧化钛、氧化钇、氧化锶、氧化钪、氧化镧或氧化钡的金属。
另一方面，如果硅酸盐界面层12是由硅酸锆形成的，覆盖的高-k电介质层14优选是通过交替地层叠ZrO2层和Al2O3层并加以后续的热处理，这将在下面做进一步的说明。在这种情况，因为硅酸盐界面层12的金属与包含在金属合金氧化物层(高-k电介质层14)中的金属相同，所以如上所述那样，界面特性由于硅酸盐界面层12和覆盖的高-k电介质层14之间的电相干性可以得到改善。同样，如果硅酸盐界面层12是由硅酸铪形成的，高-k电介质层14优选是通过交替地层叠HfO2层和Al2O3层并加以后续的热处理，这将在下面做进一步的说明。
更优选地，第一层18具有第一预定的电荷并且第二层20具有与第一层18的电荷相反的第二预定的电荷。更优选地，第一预定的电荷是正的固定电荷并且第二预定的电荷是负的固定电荷。如上所述，第一层18可以由氧化铪、氧化锆、氧化钽、氧化铝、氧化钛、氧化钇、氧化锶、氧化钪、氧化镧或氧化钡形成，而第二层20可以由氧化铝形成。
因此，根据本发明的一个方面，可以将高-k电介质层14的净固定电荷减少到最低限度。在这一方面，在现有技术中，存在与固定电荷有关的问题，这导致降低沟道迁移率的库仑散射(coulomb scattering)。然而，借助于本发明的一个方面，特别是在金属氧化物以原子等级均匀混合或在后续的制造工艺过程中互相扩散时，通过用由例如上述氧化铪或氧化锆的材料形成的第一层18中的正的固定电荷补偿由例如上述氧化铝的材料形成的第二层20中的负的固定电荷，可以克服现有技术的固定电荷问题。
第二层20的厚度大约为第一层18的厚度的一半。如果第一层18是由例如氧化铪或氧化锆的材料形成，并且第二层20由氧化铝形成，则这尤其是真实的，因为在氧化铝中的固定电荷量被认为大约比氧化铪或氧化锆的固定电荷量多两倍。例如，第一层18可以形成至大约10埃的厚度，而第二层20可以形成至大约5埃的厚度。
接下去对所产生的结构进行退火或热处理，以形成图1所示的根据本发明的多层电介质结构15。例如，退火温度可以大于大约900℃，使得图2中所示的第一层18和第二层20结合或混合，以形成包括至少两种相互扩散的金属元素的高-k电介质层14。优选地，退火温度为大约950℃。更优选地，退火温度要足够得高，使得至少两种金属元素在高-k电介质层14中以原子等级均匀混合，形成金属合金氧化物层。
参考图3，根据另一方面，在热处理或退火形成图1所示的多层电介质结构15之前，在所产生的结构上形成一个或多个附加的第一层18和第二层20。其他的导电层24可以形成在高-k电介质层14上，以形成各种半导体器件。高-k电介质层14此外，在退火前，最上层22可以由氧化铝构成，以改善高-k电介质层14和导电层24之间的界面性能。
在另一个实施例中，高-k电介质层14可以利用MOCVD技术形成。优选地，同时供给两种金属元素源，以形成包括金属合金氧化物的高-k电介质层14。可替换地，可以使用反应溅射技术形成金属合金氧化物层。反应溅射技术是通过在金属沉积过程中将氧气注入工艺室(process chamber)内进行的。
以上所述的本发明可以用于形成以下所述的MOS晶体管。此外，本发明同样可以用于半导体器件的任何电介质，例如非易失性存储器件的栅极间电介质层，或存储电容器的电介质层，所有这些技术方案都包括在本发明的构思和范围之中。
特别是，参考图14，MOS晶体管41包括半导体基底100，形成在基底100之上的硅酸盐界面层120a，和形成在硅酸盐界面层120a之上以形成栅极电介质层120的高-k电介质层120b。硅酸盐界面层120a和高-k电介质层120b的每一个都是由结合图1所讨论的电介质材料形成的。此外，MOS晶体管41可以还包括由例如多晶硅层130a和硅化物层130b构成栅极电极130和与栅极电极130相邻形成的源极/漏极区。栅极电极130可以由金属形成。可选择地，沿着栅极电极130的相反侧可以形成隔片150，以完成具有沟道区107的半导体器件41。
参考图5，根据另一个实施例，非易失性存储器件51包括半导体基底200、具有覆盖在基底200上的栅极绝缘层209的浮置栅极210、形成在浮置栅极210之上的硅酸盐界面层220a和形成在硅酸盐界面层220a之上以形成栅极间电介质层(intergate dielectric layer)220的高-k电介质层220b。硅酸盐界面层220a和高-k电介质层220b每一个都由结合图1所讨论过的电介质材料形成。此外，控制栅极230覆盖在栅极间电介质层220上。如在现有技术中所公知的那样，控制栅极230可以由多晶硅层230a和硅化物层230b构成。可以附加地形成其他的传统的结构，例如隔片250和源极/漏极区206，以完成具有沟道区207的非易失性存储器件51。在这个实施例中，结合图1所讨论过的多层电介质结构仅可以应用于栅极间电介质层220或栅极绝缘层209。可替换地，多层电介质结构可以应用于栅极间电介质层220和栅极绝缘层209两者当中。
参考图6，根据另外一个实施例，电容器61包括下电极310、形成在下电极310之上的硅酸盐界面层320a和形成在硅酸盐界面层320a以形成电容器电介质层320的高-k电介质层320b。硅酸盐界面层320a和高-k电介质层320b由结合图1所讨论过的电介质材料构成。电容器61附加地包括覆盖在电容器电介质层320上的上电极330。电容器61电连接到半导体基底300。
应该注意，在本发明的构思和范围内，图1至图6中所示的基底10可以是半导体或导体，例如掺杂的多晶硅。此外，基底10也可以是单晶硅基底或绝缘体上硅(silicon on insulator，SOI)基底。
图7是说明对利用参考图4讨论过的实施例形成的结构的结构分析，其中，硅酸盐界面层120a可以是HfSiO2，而高-k电介质层可以具有分子式Hf0.67Al0.23O1.67。
参考图7，符号①表示Si的浓度，符号②表示Hf的浓度，而符号③表示Al的浓度。优选地，Hf和Al两者在整个高-k电介质层120b上具有均匀的浓度。硅酸盐界面层120a可以包括从高-k电介质层120b扩散的铝原子，而高-k电介质层120b可以包括从硅酸盐界面层120a扩散的硅原子。
此外，在硅酸盐界面层120a中，Al的浓度从硅酸盐界面层120a的上表面朝向高-k电介质层120b的上表面降低。而Si的浓度从硅酸盐界面层120a的上表面朝向高-k电介质层120b的上表面降低。
另外，在由分子式AyBI-yOz表达的高-k电介质层120b中y的值可从硅酸盐界面层120a和高-k电介质层120b的底表面之间的界面朝着高-k电介质层120b的上表面降低。A的浓度沿高-k电介质层120b的厚度方向具有一个梯度。此外，B的浓度在高-k电介质层120b之中可以与A的浓度成反比。换句话讲，y的值可以随栅极电介质层120的高度而变化。如果A与硅酸盐界面层120a的金属M相同，并且B包括对于诸如栅极电极、控制栅极或电容上电极的覆盖电极结构具有化学稳定性的材料，则尤其是这样。因此，借助于本发明的这些实施例，可以形成可靠的半导体器件结构。
根据本发明的另一方面，通过依赖于栅极电介质层120的高度的一些功能可以将Q部分中的浓度②和③分成阶梯状(can be stepped)或改变。
最后，由于采用了本发明的这些实施例，与现有技术的电介质层结构，例如采用氮化硅或氧氮化硅界面层的电介质层或者没有界面层的硅酸盐体层(a silicate bulk layer)，相比较，界面性能可以得到改善并且可以保持或减小EOT。换句话讲，通过将其介电常数大于氧化硅、氮化硅或氧氮化硅中的任意一种的硅酸盐界面层12和高-k电介质层14组合，可以实现具有改进的界面性能的低EOT。
以上业已以本发明的一个优选的实施例的形式描述并举例说明了本发明的原理，显然，本发明可以在布局和细节上加以改进而不会脱离这些原理。我们要求保护出自所附权利要求书的构思和范围的所有的改进和变化。
权利要求
1.一种用于半导体器件的多层结构，包括一硅酸盐界面层；和一高-k电介质层，位于所述硅酸盐界面层上，所述高-k电介质层包括金属合金氧化物。
2.根据权利要求1所述的多层结构，其中所述金属合金氧化物包括至少两种相互扩散的金属元素。
3.根据权利要求1所述的多层结构，其中所述至少两种金属元素以原子等级均匀混合。
4.根据权利要求1所述的多层结构，其中所述金属合金氧化物包括至少两种不同的金属氧化物的混合物。
5.根据权利要求4所述的多层结构，其中所述金属氧化物被选择具有所述高-k电介质层的最小净固定电荷。
6.根据权利要求4所述的多层结构，其中所述金属氧化物包括氧化铪、氧化锆、氧化钽、氧化铝、氧化钛、氧化钇、氧化锶、氧化钪、氧化镧或氧化钡。
7.根据权利要求1所述的多层结构，其中所述金属合金氧化物包括铪-铝合金氧化物、锆-铝合金氧化物、钽-铝合金氧化物、钛-铝合金氧化物、钇-铝合金氧化物或铪-锆-铝合金氧化物。
8.根据权利要求1所述的多层结构，其中所述高-k电介质层具有一比所述硅酸盐界面层的介电常数大的介电常数。
9.根据权利要求1所述的多层结构，其中所述硅酸盐界面层具有一比氧化硅、氮化硅或氧氮化硅中的任意一种的介电常数大的介电常数。
10.根据权利要求1所述的多层结构，其中所述硅酸盐界面层具有大约5-50埃的一厚度。
11.根据权利要求10所述的多层结构，其中所述硅酸盐界面层具有大约5-10埃的一厚度。
12.根据权利要求1所述的多层结构，其中所述硅酸盐界面层由化学式M1-XSixO2表示的金属硅酸盐材料形成。
13.根据权利要求12所述的多层结构，其中所述金属“M”选自由铪(Hf)、锆(Zr)、钽(Ta)钛(Ti)、钇(Y)、镧(La)和铝(Al)构成的组。
14.根据权利要求12所述的多层结构，其中1-x大于或等于大约0.1。
15.根据权利要求12所述的多层结构，其中1-x不大于大约0.5。
16.根据权利要求12所述的多层结构，其中1-x为大约0.2至大约0.4。
17.根据权利要求13所述的多层结构，其中所述金属合金氧化物由化学式AyB1-yOz表示，并且其中0＜y＜1。
18.根据权利要求17所述的多层结构，其中A与M相同或出自相同的周期类。
19.根据权利要求17所述的多层结构，其中A和M是第IV族金属，而B是第III族金属。
20.根据权利要求17所述的多层结构，其中A是锆或铪，而B是铝。
21.根据权利要求17所述的多层结构，其中y为大约0.5至大约0.9。
22.根据权利要求17所述的多层结构，其中A与B的组成比在大约1∶1和大约5∶1之间。
23.根据权利要求22所述的多层结构，其中所述A与B的组成比为大约2∶1。
24.根据权利要求23所述的多层结构，其中A是铪或锆，而B是铝。
25.根据权利要求23所述的多层结构，其中所述硅酸盐界面层包括从所述高-k电介质层扩散出的铝原子。
26.根据权利要求17所述的多层结构，其中所述y值从所述硅酸盐界面层和所述高-k电介质层的底表面之间的界面向着所述高-k电介质层的上表面降低，并且其中所述A的浓度具有沿所述高-k电介质层的厚度方向的一梯度。
27.根据权利要求17所述的多层结构，其中在所述高-k电介质层之中，所述B的浓度与所述A的浓度成反比。
28.根据权利要求17所述的多层结构，其中所述高-k电介质层包括从所述硅酸盐界面层扩散出的硅原子。
29.根据权利要求1所述的多层结构，其中所述高-k电介质层具有大体上非晶态的晶体结构。
30.根据权利要求1所述的多层结构，其中所述高-k电介质层形成大约2-60埃的厚度。
31.一种形成用于半导体器件的多层结构的方法，包括以下步骤形成一硅酸盐界面层；以及形成位于所述硅酸盐界面层上的一高-k电介质层，所述高-k电介质层包括金属合金氧化物。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述形成高-k电介质层的步骤包括通过ALD法形成具有第一金属元素的第一层；通过ALD法形成具有第二金属元素、位于所述第一层上的第二层；以及将所产生的结构在允许所述第一和第二金属元素相互扩散的温度下退火。
33.根据权利要求32所述的方法，其中所述退火温度大于大约900℃。
34.根据权利要求32所述的方法，其中所述第一层具有第一预定电荷，而所述第二层具有与所述第一层的预定电荷相反的第二预定电荷。
35.根据权利要求34所述的方法，其中所述第一预定电荷是一正的固定电荷，而所述第二预定电荷是一负的固定电荷。
36.根据权利要求32所述的方法，其中在所述退火之前，还包括形成一个或多个附加的第一和第二层。
37.根据权利要求36所述的方法，其中所述最上层包括氧化铝。
38.根据权利要求32所述的方法，其中所述第二层的厚度大约是所述第一层的厚度的一半。
39.根据权利要求38所述的方法，其中所述第一层形成大约10埃的厚度，而所述第二层形成大约5埃的厚度。
40.根据权利要求32所述的方法，其中所述第一层由氧化铪、氧化锆、氧化钽、氧化铝、氧化钛、氧化钇、氧化锶、氧化钪、氧化镧或氧化钡形成，而所述第二层由氧化铝形成。
41.根据权利要求31所述的方法，其中所述硅酸盐界面层由化学式M1-XSixO2表示的金属硅酸盐材料形成。
42.根据权利要求41所述的方法，其中所述1-x为大约0.1至大约0.5，并且其中所述“M”选自包括铪(Hf)、锆(Zr)、钽(Ta)钛(Ti)、钇(Y)、镧(La)和铝(Al)的组。
43.根据权利要求42所述的方法，其中所述1-x为大约0.2至0.4。
44.根据权利要求31所述的方法，其中所述形成所述硅酸盐界面层的步骤是通过ALD技术、MOCVD技术或反应溅射技术进行的。
45.根据权利要求31所述的方法，其中所述高-k电介质层具有至少两种相互扩散的金属元素，其中所述形成所述高-k电介质层的步骤是通过MOCVD技术或反应溅射技术进行的，并且其中同时供给所述两种金属元素源，以形成所述高-k电介质层。
46.根据权利要求31所述的方法，其中所述金属合金氧化物包括至少两种相互扩散的不同金属元素。
47.根据权利要求46所述的方法，其中所述至少两种相互扩散的金属元素以原子等级均匀混合。
48.根据权利要求31所述的方法，其中所述高-k电介质层具有比所述硅酸盐界面层的介电常数大的介电常数。
49.根据权利要求31所述的方法，其中所述高-k电介质层的厚度在大约2-60埃的范围内。
50.通过权利要求32的方法形成的一种半导体器件。
51.通过权利要求45的方法形成的一种半导体器件。
52.一种半导体器件，包括一基底；一硅酸盐界面层，形成在所述基底之上；一高-k电介质层，形成在所述硅酸盐界面层之上，所述高-k电介质层包括金属合金氧化物；一栅极电极；以及一源极/漏极区，邻近所述栅极电极形成。
53.根据权利要求52所述的半导体器件，其中所述高-k电介质层具有比所述硅酸盐界面层的介电常数大的介电常数。
54.根据权利要求53所述的半导体器件，其中所述栅极电极是由金属或多晶硅形成的。
55.一种非易失性存储器，包括一基底；一栅极绝缘层；一浮置栅极，位于所述基底上；一硅酸盐界面层，形成在所述浮置栅极之上；一高-k电介质层，形成在所述硅酸盐界面层之上，所述高-k电介质层包括金属合金氧化物；以及一控制栅极，位于所述高-k电介质层上。
56.根据权利要求55所述的非易失性存储器，其中所述高-k电介质层具有比所述硅酸盐界面层的介电常数大的一介电常数。
57.根据权利要求55所述的非易失性存储器，其中所述栅极绝缘层包括一附加硅酸盐界面层和形成在所述附加硅酸盐界面层之上的一附加高-k电介质层，所述高-k电介质层包括金属合金氧化物。
58.一种非易失性存储器，包括一基底；一硅酸盐界面层，形成在所述基底之上；一高-k电介质层，形成在所述硅酸盐界面层之上，所述高-k电介质层包括金属合金氧化物；一浮置栅极，位于所述基底上；一栅极间电介质层；以及一控制栅极，位于所述栅极间电介质层上。
59.一种用于半导体器件的电容器，包括一下电极；一硅酸盐界面层，形成在所述下电极之上；一高-k电介质层，形成在所述硅酸盐界面层之上，所述高-k电介质层包括金属合金氧化物；以及一上电极。
60.根据权利要求59所述的电容器，其中所述高-k电介质层具有比所述硅酸盐界面层的介电常数大的介电常数。
全文摘要
一种半导体器件，包括一硅酸盐界面层和一覆盖在所述硅酸盐界面层之上的高－k电介质层。所述高－k电介质层包括金属合金氧化物。
文档编号H01L29/792GK1655362SQ20051000641
公开日2005年8月17日 申请日期2005年1月31日 优先权日2004年1月29日
发明者李钟镐, 李来寅 申请人:三星电子株式会社