CN102421935A - 锶钌氧化物界面 - Google Patents

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Abstract

锶钌氧化物在钌导体与锶钛氧化物电介质之间提供有效界面。锶钌氧化物的形成包括使用原子层沉积来形成氧化锶和随后对氧化锶实施退火以形成锶钌氧化物。使用水作为氧源对氧化锶进行第一原子层沉积，随后使用臭氧作为氧源对氧化锶进行后续原子层沉积。

Description

锶钌氧化物界面
技术领域
本揭示内容大体涉及集成电路装置，并且在特定实施例中，本揭示内容涉及使用原子层沉积来形成锶钌氧化物界面的方法和利用所述界面的设备。
背景技术
集成电路是制造于常用基底(称为衬底)上的电子组件的互联网络。电子组件通常是制造于充当衬底的半导体材料的晶片上。可使用多种制造技术(例如分层、掺杂、掩膜和蚀刻)在晶片上构建数百万个电阻器、晶体管和其它电子组件。然后使组件接线在一起或互联以界定特定电路，例如处理器或存储器装置。
在集成电路制造中通常期望减小各组件的尺寸。减小尺寸通常伴随成本降低(因可在单个衬底上制造越来越多的装置)和功率要求降低(因接通较小组件需要较少的功率)。然而，达成此尺寸减小需要付出一些代价。由于集成电路装置变得越来越小，故组件间的电阻和电流泄漏问题日益严重。
动态随机存取存储器(DRAM)是集成电路装置的一个实例。DRAM通常利用具有电容器或其它电荷存储装置的存储器单元来容纳指示所述存储器单元的数据值的电荷。由于所述电容器变得更小，故其容纳足够电荷以允许感测数据值和在某一期望时期内保持所述电荷的能力变得更加关键。
钌(Ru)通常用作电容器的底部电极，而锶钛氧化物(SrTiO3)(有时称为钛酸锶或简称为STO)用于电容器的电介质。然而，直接生长于钌上的STO往往使钌氧化，而形成非化学计量氧化钌(RuOx)。通常不期望在钌电极与STO电介质间存在此氧化钌界面。氧化钌相对于STO往往具有高表面粗糙度、高应力(由于晶格失配)和低功函数或障壁高度，此均不利于STO达成期望电介性质。
已有人建议使用锶钌氧化物(SrRuO3)(有时称为钌酸锶或简称为SRO)作为钌酸盐电极与STO电介质间的界面。参见钌酸锶籽晶层对通过等离子体增强原子层沉积制备的SrTiO3薄膜的电介性质的效应(Effect of Sr-Ruthenate Seed Layer on DielectricProperties of SrTiO3 Thin Films Prepared by Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition)，安智薰(Ji-Hoon Ahn)等人，电化学学会志(Journal of The Electrochemical Society)，155(10)G185-G188，2008。已证实钌导体与STO电介质间的所述界面可改良STO电介质的电介性质。然而，仍期望进一步改良。
出于上述原因，且出于所属领域技术人员在阅读和理解本发明说明书后可了解的其它原因，业内需要替代结构和其形成集成电路装置的工艺。
发明内容
附图说明
图1A是本揭示内容的实施例的存储器阵列的一部分的示意图。
图1B是本揭示内容的实施例的存储器单元的示意图。
图2是本揭示内容的实施例的集成电路存储器装置的简化框图。
图3A-3D概念性地绘示本揭示内容的实施例的原子层沉积工艺。
图4A-4E是本揭示内容的实施例的集成电路装置的一部分在不同制造阶段的剖视图。
图5是根据本揭示内容的一实施例使用原子层沉积在经钌涂布的衬底上形成锶钌氧化物界面和在锶钌氧化物上形成锶钛氧化物电介质的方法的流程图。
图6A是跨越在二氧化硅载体上的钌上生长的锶钛氧化物试样的浓度梯度图。
图6B是显示锶钛氧化物与钌的界面反应的扫描电子显微照片。
图7A是跨越在二氧化硅载体上的氧化钌上生长的锶钛氧化物试样的浓度梯度图。
图7B是显示锶钛氧化物与氧化钌的界面反应的扫描电子显微照片。
图8A是跨越在二氧化硅载体上的锶钌氧化物上生长的锶钛氧化物试样的浓度梯度图。
图8B是显示锶钛氧化物与锶钌氧化物的界面反应的扫描电子显微照片。
具体实施方式
在本发明实施例的以下详细说明中，参照附图，所述附图形成本发明实施例的一部分且其中以图解说明的方式显示可实践本揭示内容的具体实施例。足够详细地阐述所述实施例以使所属领域技术人员能够实践本发明，且应理解，可利用其它实施例，且可在不背离本发明的范围的情况下在工艺、化学、电学或机械方面进行改变。先前和在以下说明中使用的术语晶片和衬底包括任一基本半导体结构。二者均应理解为包括蓝宝石上硅(SOS)技术、绝缘体上硅(SOI)技术、薄膜晶体管(TFT)技术、掺杂和未掺杂半导体、由基本半导体支撑的硅外延层、以及所属领域技术人员所熟知的其它半导体结构。此外，当在以下说明中提及晶片或衬底时，可利用先前工艺步骤以在基本半导体结构中形成区域/接面。此外，方向参照(例如上方、下方、顶部、底部和侧面)是相对于彼此且并不一定是指绝对方向。因此，以下详细说明不应视为具有限制意义。
一个或一个以上实施例包括作为钌导体与锶钛氧化物(STO)电介质间的钙钛矿氧化物界面的锶钌氧化物(SRO)和形成所述结构的方法。所述结构的形成和使用将阐述于存储器装置内关于其使用的内容中，所述存储器装置是集成电路装置的一个实例。然而，所述结构的使用不限于其在提及存储器装置时所阐述的使用。相反，如根据本揭示内容的实施例形成的SRO界面可用于钌导体与STO电介质配对的任一集成电路装置中。
各实施例的SRO均是通过使用以下方式来形成：进行氧化锶(SrO)的原子层沉积(ALD)且随后对氧化锶实施退火以形成锶钌氧化物。ALD(也称为原子层外延(ALE))是化学气相沉积(CVD)的一种形式，其在半导体制造中广泛用于形成极薄尺寸的材料层(通常在原子级上)。ALD工艺由气相前体与衬底间的一系列交替的自限制化学反应(称为半反应)组成。将前体以脉冲方式依序输送到反应器中，且在各前体脉冲之间进行吹扫。使用一系列所述脉冲/吹扫/脉冲/吹扫循环来形成材料的连续层。
在各实施例中，依次使用第一ALD工艺(使用水作为氧化剂)和第二ALD工艺(使用臭氧作为氧化剂)来形成氧化锶。使用水作为氧化剂来形成氧化锶的第一部分可用于抑制因钝化下伏层而对钌导体造成的不利影响。然而，使用水作为氧化剂，氧化锶的形成速率相对较慢。使用臭氧作为氧化锶的最初单层的氧化剂可提供较高的形成速率，但往往会腐蚀下伏钌，从而产生高表面粗糙度。通过在最初形成期间使用水作为氧化剂，且随后通过使用臭氧作为氧化剂来形成其余氧化锶，可在保持相对较高沉积速率的同时促进表面粗糙度的改良。
图1A是根据本揭示内容的实施例形成的含有电荷存储装置的存储器阵列100的一部分的示意图。存储器阵列100包括通常以逻辑行和逻辑列布置的多个存储器单元102。典型存储器阵列100含有数百万个所述存储器单元102。每个存储器单元102均包括存取晶体管104，其中每个存取晶体管104的栅极皆耦合到存取线108(通常称为字线)。
存取晶体管104的第一源极/漏极区耦合到数据线110(通常称为位元线)，且存取晶体管104的第二源极/漏极区耦合到电容器106。存储器单元102的数据值是以电荷形式存储于电容器106上且所述数据值是通过下述方式来感测：与相联位元线110共享电荷并检测因电荷共享引起的相联位元线110上的电势变化。电容器106在钌电极与锶钛氧化物电介质之间具有根据本揭示内容的实施例形成的锶钌氧化物界面。耦合到相同字线108的一组存储器单元102通常称为一行存储器单元。同样，耦合到相同位元线110的一组存储器单元102通常称为一列存储器单元。
图1B是提供本揭示内容实施例中存储器单元102的其它细节的示意图。如图1B中所绘示，存储器单元102的存取晶体管104的源极/漏极区耦合到电容器106的底部电极112。底部电极112是钌电极。电介质114插于电容器106的底部电极112与顶部电极116之间。电介质114是锶钛氧化物电介质。顶部电极116通常耦合到接地节点118。顶部电极116是导电材料(例如，多晶硅)。尽管示意地表示，但电容器106可利用业内已知的多种电容器几何形状中的任一者，例如简单板式电容器，或更通常地采用一些更复杂的三维结构，例如容器式电容器、沟槽式电容器或诸如此类。因不同实施例适用于不同的形成材料的方法，因此各实施例不限于特定几何形状。
图2是本揭示内容的实施例中作为动态随机存取存储器(DRAM)的集成电路存储器220的简化框图。存储器220包括存储器单元阵列222、地址解码器224、行存取电路226、列存取电路228、控制电路230和输入/输出(I/O)电路232。存储器阵列222含有多个存储器单元，其具有耦合于位元线与电容器间的存取晶体管，例如参照图1A-1B所阐述者。
可将集成电路存储器220耦合到处理器234或其它存储器控制器以存取存储器阵列222。耦合到处理器234的集成电路存储器220形成电子系统的部分。电子系统的一些实例包括个人计算机、外围装置、无线电子装置、数字摄像机、个人数字助理(PDA)等。
集成电路存储器220通过控制线236从处理器234接收控制信号以控制对存储器阵列222的存取。回应通过地址线238接收的地址信号将对存储器阵列222的存取引导到一个或一个以上目标存储器单元。一旦回应控制信号和地址信号而存取，则可通过DQ线240将数据写入存储器单元或从存储器单元读取数据。应理解，DRAM的上述说明打算提供对存储器的大致理解且并非DRAM所有元件和特征的完整说明。此外，本发明同样适用于业内已知的各种尺寸和类型的集成电路装置且并不打算受上述DRAM限制。
图3A-3D概念性地绘示可与本揭示内容的实施例一起使用的ALD工艺。应注意，图中并未试图展示具体分子结构。然而，有关本揭示内容的ALD的概念可借助图3A-3D来理解。
在ALD中，将气态前体引入(每次一种)安装于反应器(例如，反应室)内的衬底表面。所述气态前体的此引入采用各气态前体的顺序脉冲形式。在前体气体的脉冲中，使前体气体流入特定区或区域中并保持短时间周期。在脉冲之间，吹扫反应室(例如，用气体(通常为惰性气体)冲洗)和/或抽真空。所引入的第一种前体材料有时称为前体，且所引入的第二种材料有时称为反应物，但两种材料均是由ALD反应形成的最终材料的前体，且因此在本文中可将二者均称为前体。
例如，将第一前体引入反应器中且在第一脉冲阶段期间使所述前体的一部分化学吸附于衬底表面上。通常，第一前体化学吸附于表面的吸附位置，例如使衬底暴露于水蒸气或周围湿气所得到的吸附羟基的位置。然而，用于形成吸附位置的表面处理将取决于所选前体。然后吹扫反应器(例如，用气体(通常为惰性气体)冲洗)和/或抽真空，以去除多余第一前体(即，未吸附于衬底的吸附位置上的第一前体)和反应副产物。化学吸附的第一前体产生ALD工艺的后续阶段的反应位置。
在所述实例中，随后将第二前体引入反应器中且在第二脉冲阶段中使一部分与第一前体在反应位置反应。然后吹扫反应器以去除多余第二前体(即，未与第一前体在反应位置反应的第二前体)和反应副产物。在第二前体与第一前体在反应位置反应后，形成在ALD工艺的后续循环中用于化学吸附其它第一前体的吸附位置。可执行多个交替循环以形成期望厚度的膜。
在图3A中，将第一前体352引入反应器中且在第一脉冲阶段期间使一部分化学吸附于衬底350的表面上。通常，第一前体352化学吸附于表面的吸附位置354，例如使衬底暴露于水蒸气所得到的吸附羟基的位置。然而，用于形成吸附位置354的表面处理将取决于所选前体。然后吹扫反应器(例如，用气体(通常为惰性气体)冲洗)和/或抽真空，以去除图3B中的多余第一前体352(即，未吸附于衬底350的吸附位置354上的第一前体352)和反应产物356。化学吸附的第一前体352形成ALD工艺的后续阶段的反应位置358，如图3B中所表示。
在图3C中，将第二前体360引入反应器中且在第二脉冲阶段期间一部分与第一前体352在反应位置358处反应。然后吹扫图3D中的反应器以去除多余第二前体360(即，未与第一前体352在反应位置358处反应的第二前体360)和反应产物362。在第二前体360与第一前体352在反应位置358处反应后，形成在ALD工艺的后续循环中用于化学吸附其它第一前体352的吸附位置364。就一个实例性实施例来说，第一前体352是锶源且第二前体360是用于制造氧化锶材料的氧源。就另一实例性实施例来说，第一前体352是钛源且第二前体360是用于制造氧化钛材料的氧源。为制造锶钛氧化物材料，可使用制造氧化锶和氧化钛的交替ALD循环。图3A-3D的阶段的每一循环都形成单个材料单层。可执行多个图3A-3D的阶段的循环以制造期望材料的连续膜。
图4A-4E是本揭示内容的实施例中集成电路装置的一部分在不同制造阶段的剖视图。图4A绘示经钌涂布的衬底的一部分。作为一个实例，经钌涂布的衬底的钌材料470可代表电容器的第一电极(例如，底部电极)。在图4B中，形成覆盖钌材料470的第一氧化锶材料472。使用ALD工艺来形成第一氧化锶材料472，其中第一前体是锶源且第二前体是基本上由水组成的氧源。可使用多个ALD循环(如参照图3A-3D所阐述)来形成第一氧化锶材料472的连续氧化锶材料。连续第一氧化锶材料472的形成将用于钝化下伏钌材料470，以在使用臭氧作为第二前体的后续处理中保护下伏钌材料470。如果在所关注的相关区中(例如，在未来电容器的对置电极间的区中)下伏钌材料470无任一部分透过第一氧化锶材料472暴露，则本文所用第一氧化锶材料472是连续的。就一个实施例来说，使用水作为氧源将ALD工艺重复至少三个循环以形成第一氧化锶材料472。就另一实施例来说，使用水作为氧源将ALD工艺重复实施至少多个ALD循环直到第一氧化锶材料472形成连续材料为止。就再一实施例来说，重复ALD工艺直到第一氧化锶材料472为至少约
Figure BPA00001462740900061
(在工业处理的精度内)为止。
在形成第一氧化锶材料472后，在图4C中形成覆盖第一氧化锶材料472的第二氧化锶材料474。使用ALD工艺来形成第二氧化锶材料474，其中第一前体是锶源且第二前体包括臭氧。可使用多个ALD循环(如参照图3A-3D所阐述)来形成第二氧化锶材料474的连续氧化锶材料。连续第二氧化锶材料474的形成将用于为后续材料的形成提供光滑表面。如果在所关注的相关区中(例如，在未来电容器的对置电极间的区中)并无下伏第一氧化锶材料472的部分透过第二氧化锶材料474暴露，则本文所用第二氧化锶材料474是连续的。就一个实施例来说，使用臭氧作为氧源将ALD工艺重复实施至少多个ALD循环直到第二氧化锶材料474形成连续材料为止。就另一实施例来说，重复ALD工艺直到第二氧化锶材料474为至少约
Figure BPA00001462740900062
(在工业处理的精度内)为止。就再一实施例来说，重复ALD工艺直到第二氧化锶材料474为约
Figure BPA00001462740900063
(在工业处理的精度内)为止。
在形成第二氧化锶材料474后，对所述结构实施退火，例如，在600℃下在氮(N2)环境中快速热退火10分钟。退火工艺用于将第一氧化锶材料472和第二氧化锶材料474转化为具有钙钛矿晶体结构的锶钌氧化物界面476。锶钌氧化物界面476的厚度具有自限制性，即，锶钌氧化物材料的量受限于可与下伏钌材料470反应的氧化锶材料的量。
在对钌材料470、第一氧化锶材料472和第二氧化锶材料474实施退火后，在图4D中形成覆盖第二锶钌氧化物界面476的锶钛氧化物材料478。例如，锶钛氧化物材料478可代表电容器的电介质。可使用ALD工艺来形成锶钛氧化物材料478，所述ALD工艺使用交替的ALD循环来形成氧化锶(其中第一前体是锶源且第二前体是氧源)和氧化钛(其中第一前体是钛源且第二前体是氧源)。可使用多个ALD循环(如参照图3A-3D所阐述)来形成锶钛氧化物材料478的连续锶钛氧化物材料。如果在所关注的相关区中(例如，未来电容器的对置电极间的区中)下伏锶钌氧化物材料476无任一部分透过锶钛氧化物材料478暴露，则本文所用锶钛氧化物材料478是连续的。就一个实施例来说，使用交替的氧化钛循环和氧化锶循环重复ALD工艺，直到锶钛氧化物材料478形成连续材料，之后用氧化钛覆盖。就另一实施例来说，重复ALD工艺直到锶钛氧化物材料478为约
Figure BPA00001462740900071
(在工业处理的精度内)为止。在图4E中，如果经钌涂布的衬底的钌材料470打算形成电容器的底部电极且锶钛氧化物材料478打算形成电容器的电介质，则可形成覆盖锶钛氧化物材料478的导电材料480作为电容器的第二电极(例如，顶部电极)。作为一个实例，导电材料480可为导电掺杂多晶硅。
图5是根据本揭示内容的一个实施例使用原子层沉积在钌上形成锶钌氧化物界面和在锶钌氧化物上形成锶钛氧化物电介质的方法的流程图。从经钌涂布的衬底或诸如此类开始，在563处，将锶前体以脉冲方式输送到反应器中并吹扫。就一个实施例来说，锶前体是Sr(C11H19O2)2，也称为Sr(THD)2或(四甲基庚二酮酸)锶。例如，可在约290℃的蒸发器温度、约300℃至325℃的衬底温度和约1-2托的压力下经30-60秒以0.4-0.8ml/min流速将锶前体馈送到反应器中，随后将反应器吹扫约30秒。在565处，将水蒸气以脉冲方式输送到反应器中并吹扫。就一个实施例来说，在约300℃至325℃的衬底温度和约1-2托的压力下使用水蒸气产生器(WVG)系统经30-60秒将水蒸气馈送到反应器中，随后将反应器吹扫约30秒。
如果在方块567处从ALD循环563/565得到的氧化锶的厚度达到期望厚度，则工艺进行到方块569，否则重复ALD循环563/565。应认识到，在每一循环后通常不测量使用ALD循环563/565形成的氧化锶的厚度。尽管已知原位测量方法，但更通常地将测定每一ALD循环563/565的预期沉积速率，并确定产生期望厚度所需的ALD循环563/565的预期次数。就一个实施例来说，在实施最后的ALD循环563/565后，在进行到方块569之前，用溶剂冲洗反应器。例如，可在约290℃的蒸发器温度、约300℃至325℃的衬底温度和约1-2托的压力下经15-30秒将四氢呋喃(THF)以约0.4-1.0ml/min的流速馈送到反应器中，并吹扫约30-60秒。
在569处，将锶前体以脉冲方式输送到反应器中并吹扫。就一个实施例来说，锶前体仍然为(四甲基庚二酮酸)锶。例如，可在约290℃的蒸发器温度、约300℃至325℃的衬底温度和约1-2托的压力下经30-60秒以0.4-0.8ml/min流速将锶前体馈送到反应器中，随后将反应器吹扫约30秒。在571处，将臭氧以脉冲方式输送到反应器中并吹扫。就一个实施例来说，在约300℃至325℃的衬底温度和约1-2托的压力下经30-60秒将臭氧供应到反应器以提供以体积计含有约15％臭氧的气氛，随后将反应器吹扫约30秒。
如果在方块573处从ALD循环569/571得到的氧化锶的厚度达到期望厚度，则工艺进行到方块575，否则重复ALD循环569/571。应认识到，在每一循环后通常不测量使用ALD循环569/571形成的氧化锶的厚度。尽管已知原位测量方法，但更通常将测定每一ALD循环569/571的预期沉积速率，并确定产生期望厚度所需的ALD循环569/571的预期次数。就一个实施例来说，在实施最后的ALD循环569/571后，在进行到方块569之前，用溶剂冲洗反应器。例如，可在约290℃的蒸发器温度、约300℃至325℃的衬底温度和约1-2托的压力下经15-30秒将四氢呋喃(THF)以约0.4-1.0ml/min的流速馈送到反应器中，并吹扫约30-60秒。
在575处，对所述结构实施退火以使通过ALD循环563/565和569/571形成的氧化锶与下伏的钌反应，藉此形成具有钙钛矿晶体结构的锶钌氧化物材料。例如，可在600℃下在N2环境中对所述结构实施10分钟的快速热退火工艺。
在577处，将钛前体以脉冲方式输送到反应器中并吹扫。就一个实施例来说，钛前体是Ti(C6H12O2)(C11H19O2)2，也称为Ti(MPD)(thd)2或(甲基戊二酮)-(四甲基庚二酮酸)钛。例如，可在约290℃的蒸发器温度、约300℃至325℃的衬底温度和约1-2托的压力下经30-60秒以0.4-0.8ml/min流速将钛前体馈送到反应器中，随后吹扫反应器约30秒。在579处，将臭氧以脉冲方式输送到反应器中并吹扫。就一个实施例来说，在约300℃至325℃的衬底温度和约1-2托的压力下经30-60秒将臭氧供应到反应器以提供以体积计含有约15％臭氧的氛围，随后将反应器吹扫约30秒。在框579与577间的虚线指示在进行到框581之前，ALD循环577/579可执行一个或一个以上循环。在581处，用溶剂冲洗反应器。例如，可在约290℃的蒸发器温度、约300℃至325℃的衬底温度和约1-2托的压力下经15-30秒将四氢呋喃(THF)以约0.4-1.0ml/min的流速馈送到反应器，并吹扫约30-60秒。
在583处，将锶前体以脉冲方式输送到反应器中并吹扫。就一个实施例来说，锶前体仍然为(四甲基庚二酮酸)锶。例如，可在约290℃的蒸发器温度、约300℃至325℃的衬底温度和约1-2托的压力下经30-60秒以0.4-0.8ml/min流速将锶前体馈送到反应器，随后吹扫反应器约30秒。在585处，将臭氧以脉冲方式输送到反应器中并吹扫。就一个实施例来说，在约300℃至325℃的衬底温度和约1-2托的压力下经30-60秒将臭氧供应到反应器以提供以体积计含有约15％臭氧的氛围，随后将反应器吹扫约30秒。在框583与585间的虚线指示在进行到框589之前，ALD循环583/585可执行一个或一个以上循环。在589处，用溶剂冲洗反应器。例如，可在约290℃的蒸发器温度、约300℃至325℃的衬底温度和约1-2托的压力下经15-30秒将四氢呋喃(THF)以约0.4-1.0ml/min的流速馈送到反应器，并吹扫约30-60秒。
如果在方块589处从ALD循环577/579和583/585得到的锶钛氧化物的厚度达到期望厚度，则工艺进行到方块591，否则重复ALD循环577/579和583/585。应认识到，在每一循环后通常不测量使用ALD循环577/579和583/585形成的锶钛氧化物的厚度。相反，更通常将测定ALD循环577/579和583/585的每一重复的预期沉积速率，并确定产生期望厚度所需的ALD循环577/579和583/585的预期次数。
在591处，将钛前体以脉冲方式输送到反应器中并吹扫。就一个实施例来说，钛前体仍然为(甲基戊二酮)-(四甲基庚二酮酸)钛。例如，可在约290℃的蒸发器温度、约300℃至325℃的衬底温度和约1-2托的压力下经30-60秒以0.4-0.8ml/min流速将钛前体馈送到反应器中，随后吹扫反应器约30秒。在593处，将臭氧以脉冲方式输送到反应器中并吹扫。就一个实施例来说，在约300℃至325℃的衬底温度和约1-2托的压力下经30-60秒将臭氧供应到反应器以提供以体积计含有约15％臭氧的气氛，随后将反应器吹扫约30秒。
如果在方块595处从ALD循环591/593得到的锶钛氧化物的厚度达到期望厚度，则工艺进行到方块597，否则重复ALD循环591/593。应认识到，在每一循环后通常不测量使用ALD循环591/593形成的氧化钛的厚度。相反，更通常将测定每一ALD循环591/593的预期沉积速率，并确定产生期望厚度所需的ALD循环591/593的预期次数。
在597处，对所述结构实施退火以使通过ALD循环563/565、569/571和591/593形成的锶钛氧化物结晶。例如，可在600℃下在N2环境中对所述结构实施10分钟的快速热退火工艺。然后可视待制造的期望集成电路装置而定执行后续工艺。例如，如果钌是电容器的电极，且锶钛氧化物是电容器的电介质，则后续处理可包括形成对置电极以完成电容器。
已证实通过在钌导体与锶钛氧化物电介质之间纳入锶钌氧化物界面可使锶钛氧化物电介质具有光滑表面特性，其中使用原子层沉积来形成所述锶钌氧化物界面，所述原子层沉积在第一部分期间使用水作为氧化剂且在第二部分期间使用臭氧作为氧化剂。图6A是跨越在二氧化硅载体上的钌上生长的锶钛氧化物试样的浓度梯度图。图6B是显示锶钛氧化物与钌的界面反应的扫描电子显微照片。图6A-6B显示锶钛氧化物与钌的显著界面反应和锶元素与钛元素的相互扩散。图7A是跨越在二氧化硅载体上的氧化钌上生长的锶钛氧化物试样的浓度梯度图。图7B是显示锶钛氧化物与氧化钌的界面反应的扫描电子显微照片。图7A-7B显示锶钛氧化物与氧化钌的界面反应。图8A是跨越在二氧化硅载体上的锶钌氧化物上生长的锶钛氧化物试样的浓度梯度图。图8B是显示锶钛氧化物与锶钌氧化物的界面反应的扫描电子显微照片。图8A-8B显示锶钛氧化物相对光滑且在整个锶钌氧化物上锶元素与钛元素的相互扩散相对较少。如本文所述在钌导体上制备锶钌界面可促使钌导体钝化，同时对表面粗糙度具有极小或无不利影响。例如，在一个试样中，使用水作为氧化剂在
Figure BPA00001462740900101
钌上形成
Figure BPA00001462740900102
氧化锶，随后使用臭氧作为氧化剂形成氧化锶。在形成氧化锶前，钌的片电阻(Rs)具有350的平均值和97的变化值，且在形成氧化锶后，所述结构具有321的平均值和101的变化值。在另一试样中，使用水作为氧化剂在
Figure BPA00001462740900104
钌上形成氧化锶，随后使用臭氧作为氧化剂形成
Figure BPA00001462740900106
氧化锶。在形成氧化锶前，钌的片电阻(Rs)具有217的平均值和56的变化值，且在形成氧化锶后，所述结构具有179的平均值和48的变化值。
结论
尽管本文已图解说明并阐述特定实施例，但业内一般技术人员应了解，任何经计算以达成相同目的的安排均可替代所示的特定实施例。业内一般技术人员将易知本揭示内容的诸多更改。因此，本申请案打算涵盖本揭示内容的任何更改或变化形式。

Claims (20)

1.一种形成锶钌氧化物的方法，其包含：
使用第一原子层沉积方法在钌材料上形成第一氧化锶材料，其中所述第一原子层沉积使用锶前体且使用水作为氧源；
使用第二原子层沉积方法在所述第一氧化锶材料上形成第二氧化锶材料，其中所述第二原子层沉积方法使用锶前体且使用臭氧作为氧源；和
对所述钌材料、所述第一氧化锶材料和所述第二氧化锶材料实施退火以形成所述锶钌氧化物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述第一氧化锶材料和形成所述第二氧化锶材料包含在所述第一原子层沉积方法和所述第二原子层沉积方法中使用相同的锶前体。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中使用锶前体包含在所述第一原子层沉积方法和所述第二原子层沉积方法中的至少一者中使用(四甲基庚二酮酸)锶。
4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的方法，其进一步包含：
至少执行多次所述第一原子层沉积方法的循环以形成呈连续材料形式的所述第一氧化锶材料。
5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的方法，其进一步包含：
至少执行多次所述第一原子层沉积方法的循环以形成至少
Figure FPA00001462740800011
厚度的所述第一氧化锶材料。
6.根据权利要求1到5中任一权利要求所述的方法，其进一步包含：
至少执行多次所述第二原子层沉积方法的循环以形成呈连续材料形式的所述第二氧化锶材料。
7.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的方法，其中对所述钌材料、所述第一氧化锶材料和所述第二氧化锶材料实施退火包含在氮环境中执行快速热退火。
8.根据权利要求1到7中任一权利要求所述的方法，其中使用第一原子层沉积方法在钌材料上形成第一氧化锶材料包含：
在原子层沉积方法中将第一锶前体化学吸附到所述钌材料上；
使水蒸气与所述化学吸附的第一锶前体反应；和
将化学吸附所述第一锶前体和使所述水蒸气与所述化学吸附的第一锶前体反应的循环重复第一循环数，以在所述钌材料上形成所述第一氧化锶材料。
9.根据权利要求1到8中任一权利要求所述的方法，其中使用第二原子层沉积方法在所述第一氧化锶材料上形成第二氧化锶材料包含：
在原子层沉积方法中将第二锶前体化学吸附到所述第一氧化锶材料上；
使臭氧与所述化学吸附的第二锶前体反应；和
将化学吸附所述第二锶前体和使所述臭氧与所述化学吸附的第二锶前体反应的循环重复第二循环数，以在所述第一氧化锶材料上形成第二氧化锶材料。
10.根据权利要求1到9中任一权利要求所述的方法，其中所述钌材料是钌电极，所述方法进一步包含：
在所述锶钌氧化物上形成锶钛氧化物电介质；和
在所述锶钛氧化物电介质上形成第二电极以形成电容器。
11.根据权利要求10所述的方法，其中在所述锶钌氧化物上形成锶钛氧化物电介质包含执行通过原子层沉积形成氧化锶和通过原子层沉积形成氧化钛的交替循环。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其进一步包含在形成所述第二电极前对所述锶钛氧化物电介质实施退火。
13.根据权利要求10到12中任一权利要求所述的方法，其中在所述锶钛氧化物电介质上形成第二电极包含形成多晶硅电极。
14.一种集成电路装置，其包含：
钌；
覆盖于所述钌上的锶钛氧化物电介质；和
插于所述钌与所述锶钛氧化物电介质间的锶钌氧化物界面；
其中所述锶钌氧化物界面是使用包含下列的方法形成：
使用锶前体作为第一前体且水蒸气作为第二前体来执行第一原子层沉积方法，以在所述钌上形成第一氧化锶材料；
使用锶前体作为第一前体且臭氧作为第二前体来执行第二原子层沉积方法，以在所述第一氧化锶材料上形成第二氧化锶材料；和
对所述钌、所述第一氧化锶材料和所述第二氧化锶材料实施退火以形成所述锶钌氧化物界面。
15.根据权利要求14所述的集成电路装置，其中，在所述方法中，形成所述第一氧化锶材料和形成所述第二氧化锶材料包含在所述第一原子层沉积方法和所述第二原子层沉积方法中使用相同的锶前体。
16.根据权利要求14或15所述的集成电路装置，其中所述方法进一步包含：
执行所述第一原子层沉积方法，至少直到所述第一氧化锶材料连续为止；和
执行所述第二原子层沉积方法，至少直到所述第二氧化锶材料连续为止。
17.根据权利要求14到16中任一权利要求所述的集成电路装置，其中，在所述方法中，形成所述第一氧化锶材料和形成所述第二氧化锶材料包含形成至少的所述第一氧化锶材料和形成至少
Figure FPA00001462740800032
的所述第二氧化锶材料。
18.根据权利要求14到17中任一权利要求所述的集成电路装置，其中，在所述方法中，对所述钌、所述第一氧化锶材料和所述第二氧化锶材料实施退火以形成所述锶钌氧化物界面包含在氮环境中执行快速热退火。
19.根据权利要求14到18中任一权利要求所述的集成电路装置，其中所述钌是电容器的第一电极且所述锶钛氧化物电介质是所述电容器的电介质。
20.根据权利要求14到18中任一权利要求所述的集成电路装置，其中所述集成电路装置是存储器装置，其进一步包含：
存储器单元阵列，所述存储器单元包含存取晶体管和电容器；
其中所述电容器中至少一者包含：
作为第一电极的所述钌；和
插于所述第一电极与第二电极间的所述锶钛氧化物电介质。
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