形成贵金属氧化物的方法及其形成的结构
本发明公开了一种通过将贵金属衬底的表面暴露到含氧能源在贵金属衬底上形成贵金属氧化物的方法。本发明还公开了一种贵金属氧化膜层,通过将贵金属衬底的表面暴露到含氧等离子体形成。本发明还公开了一种将高介电常数材料淀积在贵金属衬底上的新颖方法,通过将贵金属衬底的上表面暴露到含氧源足够长的时间直到形成界面增强层,此后将高介电常数材料淀积在贵金属衬底顶上,界面增强层夹在其间。
本发明一般涉及形成贵金属氧化物的方法及其形成的结构，特别涉及一种形成贵金属氧化物的方法，通过将贵金属表面暴露到含等离子体能源或离子束的氧气由此形成贵金属氧化物的表面层，以便与随后淀积的层获得提高的粘接和界面特性。
随着ULSI存储元件的发展，特别是由亚半微米(sub-half-micron)技术制备的那些存储元件，器件尺寸持续减少以便使芯片使用的面积最小化。要在动态随机存取存储(DRAM)器件中达到这种目标，最近开发的制备方法中的一个是制造具有叠层电容器几何图形的电容器。在制备用于DRAM器件的叠层电容器中，由于它所需要的高介电常数经常用高介电常数(或高ε)材料做电容结构的介质绝缘体。引入铁电材料的类似结构也可以用于形成非易失性存储元件例如NVRAM。
例如，在近来开发的DRAM电容器的制备工艺中，高ε材料例如钛酸锶钡(BST)、镧钛酸铅(PLT)、锆钛酸铅(PZT)、钛酸铋和其它类型的钙钛矿绝缘材料已使用于这种结构中。
使用高ε材料通常需要基极电极由贵金属制成，以便使降低结构的整个电容的低介电常数电容的界面效应最小。如Pt、Ir、Ag、Au、Ru、Pd、Os和Rh等的贵金属通常为存储元件的候选电极材料，存储元件根据在用于介质绝缘体的随后的淀积工艺期间它们需要的高电导率和抗氧化性引入高ε材料。在不同的贵金属材料中，Pt和Ir为用做贵金属电极的良好例子。然而，在这些和其它衬底顶部上淀积钙钛矿型绝缘材料中观察到的问题是很难在钙钛矿材料中维持正确的氧的化学计量。从高介电常数材料的本体或从介质/电极界面的界面表面层失去氧会导致很多问题。例如，这些高介电常数材料的缺氧状态往往具有较低介电常数。此外，通过使介质更导电、或通过降低在电极/介质界面处来自电极的载流子注入的势垒高度，介质中的氧空位会导致不希望的较高漏电流。由于氧空位的缺陷也会响应于施加电场发生振荡，导致交流损耗。
虽然大多数贵金属材料的优良抗氧化性通常认为是电极中的需要特性，但当贵金属氧化物的存在有利于促进表面粘接时，它变为缺点。当制备含高介电常数材料的电子器件中需要的富氧贵金属/介质界面时，贵金属氧化物的表面层有利于促进粘接。