用于通过反应室中的循环沉积工艺在衬底上沉积铪镧氧化物膜的方法与流程
本公开大体上涉及用于通过循环沉积工艺沉积铪镧氧化物膜的方法，并且涉及用于通过包括第一子循环和第二子循环的循环沉积工艺沉积铪镧氧化物膜的特定方法。
背景技术：
多年来，已在用于如晶体管栅极电介质和电容器电介质的组件的半导体衬底中使用二氧化硅(sio2)。然而，随着电路组件的尺寸减小，sio2的电气性能特征导致不合需要的效应，如增加的泄漏电流。当在下一代集成电路几何结构制造中使用老一代电介质(如sio2)时，控制泄漏电流以维持高速和低功率性能带来了挑战。
更新的工艺，尤其使用小于65nm的制造几何结构的工艺在半导体制造中已开始包括高介电常数(“高k”)绝缘体。一些芯片制造商现依赖于高k电介质，尤其对于45nm和更小的工艺几何结构。对于实现较小的装置几何结构，同时控制泄漏和其它电气性能标准，用高k电介质替换sio2栅极电介质是重要的。
虽然使用高k电介质允许按比例缩小集成电路组件(如晶体管栅极电介质)，但新的性能问题因其使用而产生。举例来说，当常规栅电极与高k电介质(如hfo2)配对时，如低产率和不良阈值电压(vth)控制的问题必须得到解决。
已针对在高k介电应用中使用三元氧化物的益处进行研究。具体地说，与其它高k电介质(如hfo2)相比，由铪镧氧化物(hflaox)制造的膜在提供高介电常数值、降低结晶温度、提高产率和更好阈值电压(vth)控制方面很有前景。此外，不同于其它基于hf的非结晶材料，如hfsiox或hfalox，hflaox的电容率保留高值(>20)。因此hflaox电介质就电气性能标准来说是合乎需要的，但在衬底上节省时间和成本地制造hflaox电介质产生了挑战。
因此，将高度期望用于在衬底上沉积高k铪镧氧化物膜的方法。
技术实现要素：
提供本发明内容是为了以简化的形式引入一系列概念。下文在本公开的实例实施例的详细描述中更详细地描述这些概念。本发明内容不打算标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不打算用于限制所要求保护的主题的范围。
在一些实施例中，提供了一种通过反应室中的循环沉积工艺在衬底上沉积铪镧氧化物膜的方法。所述方法可包含：利用循环沉积工艺的第一子循环的至少一个沉积循环在衬底上沉积氧化铪膜，其中第一子循环的一个沉积循环包含：使衬底与铪气相前体接触；和使衬底与包含水(h2o)的第一氧化剂前体接触。所述方法还可包含：利用循环沉积工艺的第二子循环的至少一个沉积循环在衬底上沉积氧化镧膜，其中第二子循环的一个沉积循环包含：使衬底与镧气相前体接触；和使衬底与包含分子氧(o2)的第二氧化剂前体接触。
出于概述本发明和优于现有技术而实现的优势的目的，上文中描述了本发明的某些目的和优点。当然，应当理解，未必所有这类目的或优点都可以根据本发明的任何特定实施例来实现。因此，例如，所属领域的技术人员将认识到，可以按实现或优化如本文中所教示或建议的一个优点或一组优点但不一定实现如本文中可能教示或建议的其它目的或优点的方式来实施或进行本发明。
所有这些实施例都旨在落入本文中所公开的本发明的范围内。对于所属领域的技术人员来说，这些和其它实施例将根据参考附图的某些实施例的以下详细描述而变得显而易见，本发明不限于所公开的任何特定实施例。
附图说明
虽然本说明书以具体地指出并明确地要求保护被视为本发明实施例的内容的权利要求书结束，但在结合附图阅读时，可根据本公开的实施例的某些实例的描述更容易地确定本公开的实施例的优势，在附图中：
图1示出表示根据本公开的实施例的循环沉积工艺的整体超循环的工艺流程；
图2示出表示根据本公开的实施例的循环沉积工艺的第一子循环的工艺；
图3示出表示根据本公开的实施例的循环沉积工艺的第二子循环的工艺；
图4示出x射线光电子光谱(xps)数据，其展示根据本公开的实施例，相对于氧化镧沉积子循环与氧化铪沉积子循环的比率，多种示范性铪镧氧化物膜的镧成分的变化；
图5示出展示根据本公开的实施例，具有增加的镧成分的多种示范性铪镧氧化物膜的结晶温度的数据；并且
图6示出展示根据本公开的实施例，在各种膜厚度下具有增加的镧成分(原子％)的多种示范性铪镧氧化物膜的结晶温度的数据。
具体实施方式
尽管下文公开了某些实施例和实例，但所属领域的技术人员将理解，本发明延伸超出了本发明具体公开的实施例和/或用途以及显而易见的修改和其等效物。因此，希望本发明所公开的范围不应受下文所描述的特定公开实施例的限制。
本文中呈现的图解不打算作为任何特定材料、结构或装置的实际视图，而仅仅是用以描述本公开的实施例的理想化表示。
如本文所用，术语“循环沉积”可以指将前体(反应物)依序引入反应室中以在衬底上沉积膜并且包括沉积技术，如原子层沉积和循环化学气相沉积。
如本文所用，术语“循环化学气相沉积”可以指使衬底依序暴露于两种或更多种挥发性前体的任何工艺，所述挥发性前体在衬底上反应和/或分解以产生所需沉积。
如本文所用，术语“衬底”可以指可使用的或上面可形成装置、电路或膜的任何一种或多种下层材料。
如本文所用，术语“原子层沉积”(ald)可以指其中在反应室中进行沉积循环，优选地多个连续沉积循环的气相沉积工艺。通常，在每个循环期间，将前体化学吸附到沉积表面(例如，衬底表面或先前沉积的下层表面，如来自先前ald循环的材料)，形成不易与额外前体反应的单层或亚单层(即，自限性反应)。此后，必要时，可以随后将反应物(例如，另一种前体或反应气体)引入到处理室中，以用于将化学吸附的前体转换成沉积表面上的所需材料。通常，这种反应物能够与前体进一步反应。此外，在每个循环期间，还可以利用吹扫步骤以在转换化学吸附的前体之后从处理室去除过量前体和/或从处理室去除过量反应物和/或反应副产物。此外，当利用前体组合物、反应性气体和吹扫(例如，惰性载体)气体的交替脉冲执行时，如本文所用的术语“原子层沉积”还意图包括由相关术语，如“化学气相原子层沉积”、“原子层外延”(ale)、分子束外延(mbe)、气体源mbe或有机金属mbe和化学束外延所指定的工艺。
如本文所用，术语“膜”可以指通过本文所公开的方法沉积的任何连续或不连续的结构、材料或多种材料。举例来说，“膜”可以包括2d材料、纳米棒、纳米管、纳米层合物或纳米颗粒，或甚至部分或全部分子层或部分或全部原子层或原子和/或分子的簇。“膜”还可以包含具有针孔的一种或多种材料或层，但仍然至少部分地连续。
如本文所用，术语“铪镧氧化物膜”可以指包括铪组分、镧组分和氧组分的膜。
如本文所用，术语“子循环”可以指包含重复预定次数的一个或多个单元循环的循环沉积工艺。两个或更多个子循环的组合可构成整体循环沉积工艺。两个或更多个子循环的这种组合可被称为循环沉积超循环。
如本文所用，术语“金属有机”或“有机金属”可互换使用并且可以指含有金属物种的有机化合物。有机金属化合物可被认为是具有直接金属-碳键的金属有机化合物亚类。
如本文所用，术语“接触”或“暴露”可互换使用，并且可以指衬底(和任何沉积膜)的表面与一种或多种前体或反应物之间的相互作用。
贯穿本公开的多个实施例给出了多种示例材料，应指出，针对这些示例材料中的每一种给出的化学式不应被理解为限制性的，并且给出的非限制性示例材料不应受到给出的示例化学计量的限制。
存在广泛多种方法和相关设备，以在如半导体的衬底上沉积高介电常数膜。一些方法通过利用半导体上的表面反应在衬底上形成薄膜，如真空蒸发沉积、分子束外延(mbe)、化学气相沉积(cvd)的不同变化形式(包括低压cvd、有机金属cvd和等离子体增强cvd)以及原子层沉积(ald)。
ald是通过依序引入各种前体物种在衬底的表面上沉积膜的方法。常规ald设备可包括反应器室、衬底固持器、包括用于将前体和反应物提供到衬底表面的气体入口的气体流动系统，以及用于去除所使用的气体的排气系统。生长机制依赖于前体在衬底的活性位点上的吸附，并且优选地维持条件，使得不超过单层形成在衬底上，从而自终止工艺。将衬底暴露于第一前体通常后接吹扫阶段或其它去除工艺(例如，抽成真空或“抽气”)，其中任何过量量的第一前体以及任何反应副产物从反应室中去除。然后将第二反应物或前体引入反应室中，此时其与第一前体反应，并且这一反应在衬底上产生所需膜。当吸附在衬底上的所有可用的第一前体物种已与第二前体反应时，反应终止。然后执行第二吹扫或其它去除阶段，其除去反应室中的任何剩余的第二前体和可能的反应副产物。可重复这一循环以使膜生长到所需厚度。
ald优于其它沉积工艺的公认优点之一是其自饱和并且均一，只要温度在ald窗(其高于前体的冷凝温度并且低于前体的热分解温度)内并且在每个脉冲中提供足够的反应物剂量以使表面饱和即可。因此，温度和气体供应都可不需完全均一以获得均一沉积。
已采用ald工艺沉积不同的电介质膜。利用ald工艺沉积的已知电介质膜可包括二元氧化物，例如al2o3、hfo2、zro2、la2o3以及ta2o5。三元氧化物也是可通过ald沉积的材料，并且可包括例如hfzro、hfalo和hflao。选择用于高k介电应用的适当材料需要考虑沉积物质对特定衬底和电路环境的影响。
在铪镧氧化物的ald的情况下，铪气相前体可包含例如四氯化铪(hfcl4)，并且镧气相前体可包含la(thd)3。归因于la2o3的吸湿性质，通常使用臭氧(o3)代替h2o作为现有技术工艺中的氧化剂，但不幸的是，hfcl4/o3工艺和la(thd)3/o3工艺两者对存在的臭氧量的即使小变化也高度敏感。因此，在先前ald工艺的情况下难以实现可重复的工艺。
本公开因此包括可针对通过循环沉积工艺沉积铪镧氧化物膜而采用的方法。循环沉积工艺可包含循环沉积超循环，其包含用于沉积氧化铪膜的至少第一子循环，和用于沉积氧化镧膜的第二子循环。可通过重复循环沉积超循环一次或多次，使得氧化铪和氧化镧的交替膜沉积在衬底上，沉积铪镧氧化物膜。在一些应用中，交替的氧化铪和氧化镧膜可沉积到一定厚度，使得所得膜包含大体上成分均一的铪镧氧化物膜，或替代地包含铪镧氧化铪膜的纳米层压结构，所述铪镧氧化物膜包含氧化铪和氧化镧的可辨别的交替层。
本公开通过利用混合氧化剂前体，即在用于沉积氧化铪膜的第一子循环期间可利用第一氧化剂前体，并且在用于沉积氧化镧膜的第二子循环期间可利用第二氧化剂前体(不同于第一氧化剂前体)，克服铪镧氧化物膜的ald中的现有技术限制。
本文所公开的循环沉积工艺可因此沉积铪镧氧化物膜，其具有优于通过先前沉积工艺沉积的膜的特征。另外，本文所公开的循环沉积工艺可沉积铪镧氧化物膜，其中精确控制hflaox膜的成分并且hflaox膜的成分中的均一性提高。
因此，本公开的实施例可包括用于通过反应室中的循环沉积工艺在衬底上沉积铪镧氧化物膜的方法。在一些实施例中，循环沉积工艺可包含：利用循环沉积工艺的第一子循环的至少一个沉积循环在衬底上沉积氧化铪膜，其中第一子循环的一个沉积循环包含：使衬底与铪气相前体接触；和使衬底与包含水(h2o)的第一氧化剂前体接触。本公开的方法还可包含：利用循环沉积工艺的第二子循环的至少一个沉积循环在衬底上沉积氧化镧膜，其中第二子循环的一个沉积循环包含：使衬底与镧气相前体接触；和使衬底与包含分子氧(o2)的第二氧化剂前体接触。
循环沉积工艺的非限制性实例实施例可包括原子层沉积(ald)，其中ald基于通常自限性反应，由此使用反应物的依序和交替脉冲来在每一个沉积循环沉积材料的约一个原子(或分子)单层。通常选择沉积条件和前体以提供自饱和反应，使得一种反应物的吸附层留下与同一反应物的气相反应物不反应的表面终止状态(termination)。随后，使衬底与不同的前体接触，所述不同的前体与先前的终止状态反应而实现继续沉积。因此，交替脉冲的每个循环通常留下所需材料的不多于约一个单层。然而，如上文所提及，熟练技术人员应认识到，例如，尽管所述工艺具有交替性质，但如果发生一些气相反应，则在一个或多个ald循环中可以沉积多于一个单层的材料。
用于沉积铪镧氧化物膜的循环沉积工艺可包含两个或更多个子循环，其中每个子循环可包含用于沉积两种或更多种膜(例如，氧化铪膜和氧化镧膜)的ald型工艺。在一些实施例中，第一子循环可包含用于沉积氧化铪膜的ald型工艺，并且一个沉积循环，即单元沉积循环可包含将衬底暴露于第一前体，从反应室中去除任何未反应的第一前体和反应副产物，和将衬底暴露于第二前体，接着进行第二去除步骤。在一些实施例中，第一子循环的第一前体可包含铪气相前体(“铪前体”)，并且第一子循环的第二前体可包含第一氧化剂前体。在一些实施例中，第二子循环也可包含用于沉积氧化镧膜的ald型工艺，并且一个沉积循环，即单元沉积循环可包含将衬底暴露于第一前体，从反应室中去除任何未反应的第一前体和反应副产物，和将衬底暴露于第二前体，接着进行第二去除步骤。在一些实施例中，第二子循环的第一前体可包含镧气相前体(“镧前体”)，并且第二子循环的第二前体可包含第二氧化剂前体。
可通过如氩气(ar)或氮气(n2)的惰性气体来分离前体，以防止前体之间的气相反应并且实现自饱和表面反应。然而，在一些实施例中，可移动衬底以分别接触第一前体和第二前体。因为反应自饱和，所以可能不需要对衬底进行严格的温度控制和对前体进行精确的剂量控制。然而，衬底温度优选地使得附带的气体物种既不冷凝成单层，也不在表面上分解。在使衬底与下一反应性化学品接触之前，如通过吹扫反应空间或通过移动衬底，从衬底表面去除剩余的化学品和反应副产物(如果存在)。可以借助于惰性吹扫气体从反应空间中有效地排出不合期望的气态分子。可以使用真空泵来辅助吹扫。
能够用于沉积铪镧氧化物膜的反应器可用于本文所描述的沉积工艺。这类反应器包括配置成提供前体的ald反应器以及cvd反应器。根据一些实施例，可使用喷头反应器。根据一些实施例，可使用错流、批量、小批量或空间ald反应器。
在本公开的一些实施例中，可使用批量反应器。在一些实施例中，可使用立式批量反应器。在其它实施例中，批量反应器包含被配置成容纳10个或更少晶片、8个或更少晶片、6个或更少晶片、4个或更少晶片或2个或更少晶片的小批量反应器。在其中使用批量反应器的一些实施例中，晶片间的不均一性低于3％(1σ)、低于2％、低于1％或甚至低于0.5％。
本文所描述的沉积工艺可任选地在连接到丛集工具的反应器或反应室中进行。在丛集工具中，因为每一个反应室专门用于一种工艺类型，所以每个模块中反应室的温度可保持恒定，与其中在每次运行前加热衬底直至工艺温度的反应器相比，这将提高生产量。另外，在丛集工具中有可能缩短将反应室泵抽到衬底之间所需工艺压力水平的时间。在本公开的一些实施例中，可在包含多个反应室的丛集工具中执行沉积工艺，其中每个单独的反应室可以用于将衬底暴露于单独的前体气体，并且衬底可在不同的反应室之间转移以暴露于多种前体气体，衬底的转移在受控环境下执行，以防止衬底的氧化/污染。在本公开的一些实施例中，可在包含多个反应室的丛集工具中执行沉积工艺，其中每个单独的反应室可被配置成执行整体循环沉积工艺，即循环沉积超循环的不同子循环。举例来说，丛集工具的第一反应室可被配置成执行第一子循环并且丛集工具的第二反应室可被配置成执行第二子循环，其中可在受控环境下在第一反应室与第二反应室之间转移衬底，以防止对衬底和其上的氧化物膜的不希望的污染。
在某些实施例中，反应器或反应室可包含配备有负载锁的独立反应器。在这种情况下，不必在每次运行之间冷却反应室。在一些实施例中，用于沉积铪镧氧化物膜的沉积工艺可包含多个沉积循环，即，多个单元循环，例如ald循环或循环cvd循环。
在一些实施例中，可使用一个或多个循环沉积工艺以在衬底上沉积本公开的hflaox膜。在一些实施例中，循环沉积工艺可包含一个或多个ald型工艺。在某些实施例中，循环沉积工艺可包含一个或多个混合ald/cvd工艺或一个或多个循环cvd工艺。举例来说，在一些实施例中，与cvd工艺相比，ald工艺的生长速率可能低。一种提高生长速率的方法可以是在比ald工艺中通常采用的衬底温度更高的衬底温度下操作，使得至少一部分沉积是由化学气相沉积型工艺提供的，但仍然利用了前体的依序引入。这类工艺可称作循环cvd工艺。在一些实施例中，循环cvd工艺可包含向反应室中引入两种或更多种前体，其中反应室中所述两种或更多种前体之间的重叠时段引起ald沉积组分和cvd沉积组分两者。举例来说，循环cvd工艺可包含一种前体的连续流动和第二前体进入反应室内的周期性脉冲。
在一些实施例中，可使用循环沉积工艺沉积铪镧氧化物膜，并且可参考图1到3理解这类循环沉积工艺的非限制性实例，其中图1示出包括循环沉积超循环的整体示范性循环沉积工艺；图2示出用于沉积氧化铪膜的示范性第一子循环；并且图3示出用于沉积氧化镧膜的示范性第二子循环。
更详细地，图1示出示范性整体循环沉积工艺100，包括循环沉积超循环150，其包含用于沉积hflaox膜的第一子循环120和第二子循环130。更详细地，整体循环沉积工艺100可借助于工艺110开始，其包含将衬底提供到反应室中并且将衬底加热到所需沉积温度。
在本公开的一些实施例中，衬底可包含平面衬底或图案化衬底，所述图案化衬底包括高纵横比特征，例如沟槽结构和/或鳍片结构。衬底可包含一种或多种材料，包括但不限于硅(si)、锗(ge)、锗锡(gesn)、硅锗(sige)、硅锗锡(sigesn)、碳化硅(sic)或iii-v族半导体材料，例如砷化镓(gaas)、磷化镓(gap)或氮化镓(gan)。在本公开的一些实施例中，衬底可包含工程化衬底，其中表面半导体层安置在体支承件上方，其间安置有介入的隐埋氧化物(box)。
图案化衬底可包含如下衬底，所述衬底可包括形成于衬底中或衬底表面上的半导体装置结构，例如图案化衬底可包括部分制造的半导体装置结构，例如晶体管和/或存储器元件。在一些实施例中，衬底可含有单晶表面和/或一个或多个次表面，所述次表面可包含非单晶表面，如多晶表面和/或非晶表面。单晶表面可包含例如以下中的一种或多种：硅(si)、硅锗(sige)、锗锡(gesn)或锗(ge)。多晶或非晶表面可包括电介质材料，如氧化物、氮氧化物或氮化物，例如氧化硅和氮化硅。
用于沉积的反应室可以是原子层沉积反应室或化学气相沉积反应室或如本文先前所描述的反应室中的任一种。在本公开的一些实施例中，可将衬底加热到循环沉积工艺期间所需的沉积温度。举例来说，可将衬底加热到低于大约750℃、或低于大约650℃、或低于大约550℃、或低于大约450℃、或低于大约350℃、或低于大约300℃、或低于大约250℃、或甚至低于大约150℃的衬底温度。在本公开的一些实施例中，循环沉积工艺期间的衬底温度可在100℃与400℃之间、或在150℃与350℃之间、或在200℃与300℃之间。
在将衬底加热到所需沉积温度后，图1的示范性循环沉积工艺100可以循环沉积超循环150继续，所述循环沉积超循环包含利用第一子循环的至少一个沉积循环沉积氧化铪膜和利用第二子循环的至少一个沉积循环沉积氧化镧膜的一次或多次重复。循环沉积超循环150可借助于工艺块120开始，其包含利用第一子循环的至少一个沉积循环沉积氧化铪膜。
图2更详细地示出第一子循环120和其构成子工艺。举例来说，第一子循环120可借助于子工艺块210开始，所述子工艺块包含：使衬底与铪气相反应物(“铪前体”)接触或在铪气相反应物的情况下暴露。
在一些实施例中，铪前体可包含铪卤化物前体、铪金属有机前体或有机金属铪前体中的至少一种。
在一些实施例中，铪卤化物前体可包含至少一个卤离子配体，而其余的配体是不同的，如本文稍后所描述的金属有机或有机金属配体。在一些实施例中，铪卤化物前体可包含一个、两个、三个或四个卤离子配体，如氯离子配体。
在一些实施例中，铪卤化物前体可包含氯化铪、碘化铪或溴化铪中的至少一种。在一些实施例中，氯化铪可包含四氯化铪(hfcl4)。在一些实施例中，碘化铪可包含四碘化铪(hfi4)。在一些实施例中，溴化铪可包含四溴化铪(hfbr4)。
在一些实施例中，铪金属有机前体可包含铪烷基酰胺前体、含有铪环戊二烯基配体的前体或其它金属有机铪前体中的至少一种。
在一些实施例中，铪烷基酰胺前体可选自包含以下的组：四(乙基甲基酰胺基)铪(hf(netme)4)、四(二甲基酰胺基)铪(hf(nme2)4)或四(二乙基酰胺基)铪(hf(net2)4)。
在本公开的一些实施例中，含有铪环戊二烯基配体的前体可选自包含以下的组：(三(烷基酰胺基)环戊二烯基铪，如(三(二甲基酰胺基)环戊二烯基铪hfcp(nme2)3或双(甲基环戊二烯基)甲氧基甲基铪(mecp)2hf(ch)3(och3)或那些前体的衍生物，如其中一种或多种碳氢化合物(如烷基)连接到那些前体的环戊二烯基配体、或烷基酰胺基配体中的其它烷基的前体。
在一些实施例中，铪前体可具有以下式：
hfl1l2l3l4
其中l1到l4的每个l配体可独立地选择为：
a)卤离子，如氯离子、溴离子或碘离子；
b)烷基酰胺基，如二甲基酰胺基(-nme2)、二乙基胺基(-net2)、乙基甲基酰胺基(-netme)；
c)脒基，如n.n'-二甲基甲脒基；
d)胍基，如n.n'-二异丙基-2-乙基甲基酰胺基胍基；
e)环戊二烯基或那些的衍生物，如环戊二烯基或甲基环戊二烯基或其它烷基取代的环戊二烯基配体；
f)环庚二烯基或环庚三烯基类，如环庚三烯基或环庚二烯基；
g)烷基，如c1-c5烷基，例如甲基，主要在混配前体的情况下；
h)烷氧基，如甲氧基(-ome)、乙氧基(-oet)、异丙氧基(-oipr)、正丁氧基(-obu)或叔丁氧基(-otbu)，
i)β二酮，如(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮基(thd)；
j)供体官能化烷氧化物，如二甲基乙醇胺。
在本公开的一些实施例中，铪前体包含经氮和/或氧原子键合于hf的一个或多个双齿配体。在一些实施例中，铪前体包含经氮、氧和/或碳键合于hf的一个或多个配体。
在本公开的一些实施例中，铪前体不包含等离子体激发前体，即，在不对前体进行等离子体激发的情况下沉积氧化铪膜，换句话说，在无等离子体环境中沉积氧化铪膜。
在本公开的一些实施例中，使衬底与铪气相前体接触可包含将铪前体脉冲到反应室中，并且随后使铪前体与衬底接触，持续在约0.01秒与约60秒之间，或在约0.05秒与约10秒之间，或在约0.1秒与约5.0秒之间的时段。另外，在对铪前体进行脉冲期间，铪前体的流动速率可小于2000sccm，或小于500sccm，或甚至小于100sccm。另外，在衬底上方对铪前体进行脉冲期间，铪前体的流动速率可在约1到约2000sccm、或约5到约1000sccm或约10到约500sccm范围内。
图2的示范性子循环120可通过吹扫反应室来继续。举例来说，过量的铪前体和反应副产物(如果存在)可以例如通过用惰性气体泵送而从衬底表面去除。在本公开的一些实施例中，吹扫工艺可包含吹扫循环，其中衬底表面被吹扫少于大约5.0秒，或少于大约3.0秒，或甚至少于大约2.0秒的时段。过量的铪气相反应物和任何可能的反应副产物可借助于与反应室流体连通的泵送系统产生的真空去除。
在用吹扫循环吹扫反应室后，示范性循环沉积子循环120可以子工艺块220继续，所述子工艺块包含：使衬底与第一氧化剂前体接触或在第一氧化剂前体的情况下暴露，并且特定来说使衬底与包含水(h2o)的第一氧化剂前体接触。在替代性实施例中，第一氧化剂前体包含以下中的至少一种：过氧化氢(h2o2)、臭氧(o3)或氮的氧化物，例如一氧化氮(no)、一氧化二氮(n2o)或二氧化氮(no2)。在本公开的一些实施例中，氧化剂前体可包含有机醇，例如异丙醇。
在本公开的一些实施例中，第一氧化剂前体不包含等离子体激发前体，即，在不对前体进行等离子体激发的情况下沉积氧化铪膜。换句话说，在某些实施例中，在无等离子体环境中沉积氧化铪膜。
在本公开的一些实施例中，使衬底与第一氧化剂前体接触可包含将第一氧化剂前体，例如水(h2o)脉冲到反应室中，并且随后使衬底与第一氧化剂前体接触在约0.01秒与约60秒之间，或在约0.05秒与约10秒之间，或在约0.1秒与约5.0秒之间的时段。另外，在对第一氧化剂前体进行脉冲期间，第一氧化剂前体的流动速率可以小于2000sccm，或小于500sccm，或甚至小于100sccm。另外，在衬底上方对第一氧化剂前体进行脉冲期间，第一氧化剂前体的流动速率可在约1到约2000sccm，约5到约1000sccm，或约10到约500sccm范围内。
在其中第一氧化剂前体包含水(h2o)的实施例中，水的纯度的特征可在于其电阻率，例如，水的电阻率越高纯度越高，并且因此可减少沉积膜中不希望的污染物的并入。在一些实施例中，第一氧化剂前体可包含电阻率大于5mω-cm，或大于10mω-cm，或大于15mω-cm，或甚至大于20mω-cm的水(h2o)。在本公开的一些实施例中，用于沉积氧化铪膜的水的电阻率可在5mω-cm与20mω-cm之间。
图2的示范性子循环120可通过吹扫反应室来继续。举例来说，过量的第一氧化剂前体和反应副产物(如果存在)可例如通过用惰性气体泵送而从衬底表面去除。在本公开的一些实施例中，吹扫工艺可包含吹扫循环，其中衬底表面被吹扫少于大约5.0秒，或少于大约3.0秒，或甚至少于大约2.0秒的时段。过量的第一氧化剂前体(例如，水)和任何可能的反应副产物可借助于真空去除，真空由与反应室流体连通的泵送系统产生。
图2的子循环120可借助于包含决策门的子工艺块230继续，决策门取决于待由示范性第一子循环120沉积的氧化铪膜的厚度。如果沉积的氧化铪膜的厚度不足以用于后续工艺步骤，那么循环子循环120可返回到子工艺块210，并且衬底可与铪气相前体接触(子工艺块210)并且与第一氧化剂前体接触(子工艺块220)。举例来说，第一子循环120的单一沉积循环，即单元沉积循环可包含：使衬底与铪前体接触，吹扫反应室，使衬底与水接触，以及再次吹扫反应室。为了将氧化铪膜沉积到所需厚度，可将子循环120重复一次或多次，直到沉积所需厚度的氧化铪膜，这时示范性第一子循环可经子工艺块240退出。
应了解，在本公开的一些实施例中，衬底与铪前体和第一氧化剂前体接触的顺序可使得衬底首先与第一氧化剂前体接触，接着与铪前体接触。另外，在一些实施例中，循环沉积子循环120可包含使衬底与铪前体接触一次或多次，随后使衬底与第一氧化剂前体接触一次或多次。在一些实施例中，循环沉积子循环120可包含使衬底与第一氧化剂前体接触一次或多次，随后使衬底与铪前体接触一次或多次。
在本公开的一些实施例中，示范性循环第一子循环120使衬底与具有铪前体和第一氧化剂前体交替接触，并且铪前体与第一氧化剂前体之间的反应可在衬底表面上方沉积氧化铪膜。
在本公开的一些实施例中，示范性循环沉积子循环120可不重复，并且仅可执行沉积工艺的单一单元循环，即一个沉积循环。举例来说，可使衬底与铪前体接触并且随后与第一氧化剂前体接触，以沉积氧化铪膜的单一单层或少于单一单层，即，在一些实施例中，氧化铪膜包含单一单层或少于单一单层。在其中一个沉积循环用于沉积氧化铪膜的这类实施例中，氧化铪膜的厚度可小于5埃，或小于2埃，或甚至小于1埃。在一些实施例中，氧化铪膜可不包含连续膜，而是可包含安置在衬底上方的氧化铪的多个独立区域。
在本公开的一些实施例中，示范性循环沉积子循环120可重复一次或多次以将氧化铪膜沉积到所需厚度。在本公开的一些实施例中，第一子循环120的单元沉积循环可包含：使衬底与铪前体接触，吹扫反应物，使衬底与第一氧化剂前体接触，以及再次吹扫反应室。在本公开的一些实施例中，子循环120的单元沉积循环可执行多于2次，或多于4次，或多于6次，或多于8次，或多于10次，或多于15次，或多于20次。在一些实施例中，可以重复单元沉积循环以将氧化铪膜沉积到小于3纳米，或小于2纳米，或小于1纳米，或小于5埃或甚至小于2埃的厚度。在一些实施例中，氧化铪膜可不包含连续膜而是可包含安置在衬底上方的氧化铪的多个独立区域。
在完成工艺块120，即第一子循环后，循环沉积超循环150(图1)可通过工艺块130继续，所述工艺块包含利用第二子循环的至少一个沉积循环沉积氧化镧膜。
图3更详细地示出第二子循环130和其组成子工艺，其中第二子循环130可借助于子工艺块310开始，所述子工艺块包含：使衬底与镧气相前体(“镧前体”)接触或在镧气相前体的情况下暴露。
在本公开的一些实施例中，镧前体可包含基于脒基的前体，例如甲脒镧(la(famd)3)或三(n,n′-二异丙基乙脒基)镧(la(ipramd)3)。在一些实施例中，镧前体可包含二酮前体，例如(la(thd)3)。在一些实施例中，镧前体可包含基于cp(环戊二烯基)的前体，例如三(异丙基-环戊二烯基)镧(la(iprcp)3)。在一些实施例中，镧前体可包含基于酰胺基的化学物，例如三(双三甲基硅烷基酰胺基)-镧(la[n(sime3)2]3)。
在一些实施例中，镧前体可包含以上的混合组合。在其它实施例中，镧前体可包含在氮之间具有键的镧前体，例如脒基镧。脒基化合物可包含引起氮与镧之间的键的离域电子。在其它实施例中，镧前体可包含具有与碳的键的镧前体，例如环戊二烯基镧。在这类实施例中，镧前体可包含离域电子，其被视为在碳与镧之间形成键的化合物。在其它实施例中，镧前体可包含具有与氮和碳两者的键的镧前体，例如脒基镧和环戊二烯基镧化合物。
在本公开的一些实施例中，镧前体不包含等离子体激发的前体，即，可在不对前体进行等离子体激发的情况下沉积氧化镧膜，换句话说，可在无等离子体环境中沉积氧化镧膜。
在本公开的一些实施例中，使衬底与镧气相反应物接触可包含将镧前体脉冲到反应室中，并且随后使镧前体与衬底接触在约0.01秒与约60秒之间，或在约0.05秒与约10秒之间，或在约0.1秒与约5.0秒之间的时段。另外，在将镧前体脉冲到反应室中期间，镧前体的流动速率可以小于2000sccm，或小于500sccm，或甚至小于100sccm。另外，在将镧前体脉冲到反应室中和在衬底上方脉冲期间，镧前体的流动速率可在约1到约2000sccm，或约5到约1000sccm，或约10到约500sccm范围内。
图3的示范性子循环130可通过吹扫反应室来继续。举例来说，可从衬底表面去除过量的镧气相反应物和反应副产物(如果存在)，例如通过用惰性气体泵送。在本公开的一些实施例中，吹扫工艺可包含吹扫循环，其中衬底表面被吹扫少于大约5.0秒，或少于大约3.0秒，或甚至少于大约2.0秒的时段。过量的镧前体和任何可能的反应副产物可借助于真空去除，真空由与反应室流体连通的泵送系统产生。
在用吹扫循环吹扫反应室后，示范性循环沉积子循环130可以子工艺块320继续，所述子工艺块包含：使衬底与第二氧化剂前体接触或在第二氧化剂前体的情况下暴露，且具体地说，利用包含分子氧(o2)的第二氧化剂前体。在替代性实施例中，第二氧化剂前体可包含以下中的至少一种：水(h2o)、过氧化氢(h2o2)、臭氧(o3)或氮的氧化物，例如一氧化氮(no)、一氧化二氮(n2o)或二氧化氮(no2)。在本公开的一些实施例中，氧化剂前体可包含有机醇，例如异丙醇。
在本公开的一些实施例中，第二氧化剂前体，例如分子氧(o2)不包含等离子体激发的前体，即，在不对前体进行等离子体激发的情况下沉积氧化镧膜；换句话说，在无等离子体环境中沉积氧化镧膜。
在其中第二氧化剂前体包含分子氧(o2)的实施例中，高纯度分子氧(o2)源可用于大体上防止沉积的氧化镧膜的不希望的污染。因此，在一些实施例中，分子氧(o2)的纯度可大于99.99％，或大于99.999％，或大于99.9999％，或甚至大于99.99999％。
在本公开的一些实施例中，使衬底与第二氧化剂前体，例如分子氧(o2)接触，可包含将第二氧化剂前体脉冲到反应室中，并且随后使衬底与第二氧化剂前体接触在约0.01秒与约60秒之间，或在约0.05秒与约10秒之间，或在约0.1秒与约5.0秒之间的时段。另外，在将第二氧化剂前体脉冲到反应室中期间，第二氧化剂前体的流动速率可以小于2000sccm，或小于500sccm，或甚至小于100sccm。另外，在衬底上方对第二氧化剂前体进行脉冲期间，第二氧化剂前体的流动速率可在约1到约2000sccm，或约5到约1000sccm，或约10到约500sccm范围内。
图3的示范性子循环130可通过吹扫反应室来继续。举例来说，过量的第二氧化剂前体和反应副产物(如果存在)可例如通过用惰性气体泵送而从衬底表面去除。在本公开的一些实施例中，吹扫工艺可包含吹扫循环，其中衬底表面被吹扫少于大约5.0秒，或少于大约3.0秒，或甚至少于大约2.0秒的时段。过量的第二氧化剂前体和任何可能的反应副产物可借助于真空去除，真空由与反应室流体连通的泵送系统产生。
图3的子循环130可通过包含决策门的子工艺块330继续，决策门取决于待通过示范性第二子循环130沉积的氧化镧膜的厚度。如果沉积的氧化镧膜的厚度不足以用于后续工艺步骤，那么循环子循环130可返回到子工艺块310，并且可以使衬底与镧前体接触(子工艺块310)，并且与第二氧化剂前体，例如分子氧(o2)接触(子工艺块320)。举例来说，第二子循环130的单一沉积循环，即单元沉积循环可包含：使衬底与镧气相反应物接触，吹扫反应室，使衬底与第二氧化剂前体接触，以及再次吹扫反应室。为了将氧化镧膜沉积到所需厚度，子循环130可重复一次或多次，直到在衬底上沉积所需厚度的氧化镧膜，这时示范性第二子循环130可经子工艺块340退出。
应了解，在本公开的一些实施例中，衬底与镧前体和第二氧化剂前体接触的顺序可使得衬底首先与第二氧化剂前体接触，接着与镧前体接触。另外，在一些实施例中，循环沉积第二子循环130可包含使衬底与镧前体接触一次或多次，随后使衬底与第二氧化剂前体接触一次或多次。在一些实施例中，循环沉积第二子循环130可包含使衬底与第二氧化剂前体接触一次或多次，随后使衬底与镧前体接触一次或多次。
在本公开的一些实施例中，示范性循环子循环130使衬底与镧前体和第二氧化剂前体交替接触，并且镧前体与第二氧化剂前体之间的反应可在衬底上方沉积氧化镧膜。
在本公开的一些实施例中，示范性循环沉积子循环130可不重复，并且仅可执行沉积工艺的单一单元循环，即一个沉积循环。举例来说，可使衬底与镧前体接触并且随后与第二氧化剂前体接触，以沉积氧化镧膜的单一单层或少于单一单层，即，在一些实施例中，氧化镧膜包含单一单层或少于单一单层。在其中一个沉积循环用于沉积氧化镧膜的这类实施例中，氧化镧膜的厚度可小于5埃，或小于2埃，或甚至小于1埃。在一些实施例中，氧化镧膜可不包含连续膜，而是可包含安置在衬底上方的多个氧化镧的独立区域。
在本公开的一些实施例中，示范性循环沉积子循环130可重复一次或多次以将氧化镧膜沉积到所需厚度。在本公开的一些实施例中，第二子循环130的单元沉积循环可包含：使衬底与镧前体接触，吹扫反应物，使衬底与第二氧化剂前体接触，以及再次吹扫反应室。在本公开的一些实施例中，子循环130的单元沉积循环可执行多于2次，或多于4次，或多于6次，或多于8次，或多于10次，或多于15次，或多于20次或甚至更多。在一些实施例中，可重复单元沉积循环以将氧化镧膜沉积到小于3纳米，或小于2纳米，或小于1纳米，或小于5埃或甚至小于2埃的厚度。在一些实施例中，氧化镧膜可不包含连续膜，而是可包含安置在衬底上方的多个氧化镧的独立区域。
在完成第二子循环130后，图1的示范性循环沉积工艺100可借助于包含决策门的工艺块140继续，其中决策门取决于由第一子循环和第二子循环沉积的铪镧氧化物膜的总厚度。如果铪镧氧化物膜总厚度不足以用于所需半导体装置应用，则可通过返回到工艺块120并且利用第一子循环的至少一个沉积循环沉积氧化铪膜，并且随后利用工艺块130以利用第二子循环的至少一个沉积循环沉积氧化镧膜，重复循环沉积超循环150，从而沉积氧化铪和氧化镧的交替层。因此，循环沉积超循环150可重复一次或多次，直到在衬底上方沉积所需厚度的铪镧氧化物膜。一旦实现所需厚度的铪镧氧化物膜，示范性循环沉积工艺100可以经工艺块160退出，并且具有安置在其上的铪镧氧化物膜的衬底可经历另外的半导体装置制造工艺。
应了解，在本公开的一些实施例中，在衬底上沉积氧化铪膜和氧化镧膜的顺序可使得循环沉积超循环150包含首先沉积氧化镧膜，接着沉积氧化铪膜，并且然后必要时，重复氧化镧沉积和氧化铪沉积步骤，以引起铪镧氧化物膜的沉积。
在本公开的一些实施例中，沉积铪镧氧化物膜的方法包含用于沉积氧化铪膜或组件(例如，一个或多个第一子循环)和沉积氧化镧膜或组件(例如，一个或多个第二子循环)的沉积工艺。举例来说，用于沉积由本公开涵盖的铪镧氧化物膜的方法可包括多个超循环150，其包括一个或多个氧化铪(hfox)沉积子循环和一个或多个氧化镧(laox)沉积子循环。
在一些实施例中，可通过改变个别超循环中所执行的第一子循环(hfox子循环)的数目与所执行的第二子循环(laox子循环)的数目的比率来控制沉积的铪镧氧化镧膜的某些特性。换句话说，示范性循环沉积工艺100可包含每单元超循环所执行的第一子循环与所执行的第二子循环的比率。替代地，示范性循环沉积工艺100可包含每单元超循环所执行的第二子循环与所执行的第一子循环的比率。在一些实施例中，每超循环所执行的第二子循环(laox子循环)与所执行的第一子循环(hfox子循环)的比率小于0.50，或小于0.40，或小于0.30，或小于0.20，或小于0.15，或小于0.10，或甚至小于0.05。
在一些实施例中，在给定超循环内或在连续超循环之间，第一子循环(laox子循环)的一个或多个沉积参数可与另一第一子循环(laox子循环)的一个或多个沉积参数不同。在一些实施例中，在给定超循环内或在连续超循环之间，第二子循环(hfox子循环)的一个或多个沉积参数可与另一第二子循环(hfox子循环)的一个或多个沉积参数不同。在一些实施例中，在整个沉积工艺中，即在一个或多个连续超循环中，第一子循环或第二子循环的沉积参数可大体上相同。
在本公开的一些实施例中，每超循环所执行的第二子循环(laox子循环)与所执行的第一子循环(hfox子循环)的比率可用于控制铪镧氧化物膜的成分，例如铪镧氧化物膜中的镧成分(原子％)。更详细地，图4示出x射线光电子光谱(xps)数据，其显示根据本公开的实施例，相对于氧化镧沉积子循环与氧化铪沉积子循环的比率，多种示范性铪镧氧化物膜的镧成分(原子％)的变化。对图4的检查显示laox:hfox子循环比率与示范性hflaox膜内存在的镧成分(原子％)之间的明确关系。举例来说，随着laox:hfox子循环比率降低，示范性hflaox膜内的镧成分也减少。本公开的实施例因此可提供一种紧密地控制沉积的铪镧氧化物膜的成分的方法。举例来说，根据本公开的实施例沉积的铪镧氧化物膜的镧成分可小于10原子％，或小于7原子％，或小于5原子％，或小于3原子％，或小于2原子％，或甚至等于或小于1原子％。在一些实施例中，根据本公开的实施例沉积的铪镧氧化物膜中的镧成分可在0.5原子％与3原子％之间，或在1.0原子％与2.5原子％之间。
在本公开的一些实施例中，可沉积铪镧氧化物膜，其中杂质的浓度低。举例来说，可沉积铪镧氧化物膜，其中杂质浓度小于10原子％，或小于5原子％，或小于2原子％，或小于1原子％，或小于0.5原子％，或甚至小于0.2原子％。在一些实施例中，铪镧氧化物膜内的杂质可包括但不限于碳。举例来说，可沉积铪镧氧化物膜，其中碳浓度小于10原子％，或小于5原子％，或小于2原子％，或小于1原子％，或小于0.5原子％，或甚至小于0.2原子％。
在一些实施例中，本公开的方法可沉积具有更大成分均一性的铪镧氧化物膜，这是由于利用用于氧化铪沉积子循环和氧化镧沉积子循环的两种不同氧化剂前体而实现的沉积工艺的吸湿性降低。在本公开的一些实施例中，根据本公开的实施例沉积的铪镧氧化物膜中的镧成分均一性可小于2原子％(1-σ)，或小于0.5原子％(1-σ)，或小于0.2原子％(1-σ)，或小于0.1原子％(1-σ)。在本公开的一些实施例中，根据本公开的实施例沉积的铪镧氧化物膜中的镧成分均一性可在2原子％(1-σ)与0.1原子％(1-σ)之间。在本文所公开的实施例中，元素的原子浓度可利用卢瑟福背散射(rutherfordbackscattering，rbs)或x射线光电子光谱(xps)测定。
在一些实施例中，根据本文所公开的方法沉积的铪镧氧化物可包含纳米层压膜。即，在一些实施例中，在铪镧氧化物膜内可能可见分离并且相异的层。举例来说，铪镧氧化物膜可包含纳米层压物，其包括氧化铪和氧化镧的交替层。
在一些实施例中，根据本文所公开的方法沉积的铪镧氧化物不是纳米层压膜。即，在一些实施例中，在根据本公开的实施例沉积的铪镧氧化物膜内可能不可见分离并且相异的层。举例来说，可通过本文所公开的方法沉积均一或大体上成分均一的铪镧氧化物膜。在一些实施例中，铪镧氧化物膜包含大体上成分均一的三元铪镧氧化物膜。
更详细地，在本公开的一些实施例中，通过本文所描述的循环沉积工艺沉积的铪镧氧化物膜可包含大体上成分均一的铪镧氧化物膜。举例来说，本文所描述的循环沉积工艺可交替地沉积氧化铪膜和氧化镧膜(或反之亦然)。然而，由于在一些实施例中，可将氧化铪膜和氧化镧膜沉积到小于5埃的厚度，因此交替层可在中间扩散，产生基本上成分均一铪镧氧化物膜，即，在氧化铪区与氧化镧区之间不存在铪镧氧化物膜中可辨别的区别。
在一些实施例中，可将本公开的铪镧氧化物膜沉积到20纳米到0.5纳米，或15纳米到1纳米，或10纳米到1.5纳米的厚度。在一些实施例中，可将本公开的铪镧氧化物膜沉积到小于20纳米，或小于15纳米，或小于10纳米，或小于8纳米，或甚至小于5纳米的厚度。
在本公开的一些实施例中，铪镧氧化物膜的生长速率可以是
通过本文所公开的循环沉积工艺沉积的铪镧氧化物膜可以是连续膜。在一些实施例中，铪镧氧化物膜在100纳米以下，或60纳米以下，或50纳米以下，或40纳米以下，或30纳米以下，或20纳米以下，或10纳米以下，或5纳米以下，或2纳米以下，或1纳米以下，甚至0.5纳米以下的厚度下可以是连续的。本文所提及的连续性可以是物理连续性或电连续性。在本公开的一些实施例中，铪镧氧化物膜可物理连续的厚度可与膜电连续的厚度不同，且反之亦然。
在本公开的一些实施例中，铪镧氧化物膜可沉积在包含高纵横比特征的衬底，例如三维非平面衬底上。在一些实施例中，铪镧氧化物膜可沉积在衬底上方，所述衬底包含一个或多个具有大于10:1，或大于20:1，或大于30:1，或甚至大于50:1的纵横比(高度/宽度)的沟槽结构和/或鳍片结构。在其中将铪镧氧化物膜沉积在包含高纵横比特征的衬底上方的这类实施例中，沉积膜的阶梯覆盖率可大于大约90％，或大于大约95％，或大于大约99％，或甚至大体上等于100％。
在本公开的一些实施例中，根据本公开的实施例沉积的铪镧氧化物膜可经历一个或多个沉积后工艺以进一步提高膜的质量，例如以提高结晶度或使膜致密。因此，在一些实施例中，本公开的方法可进一步包含在沉积后对铪镧氧化物膜进行热退火。举例来说，铪镧氧化物膜可在低于800℃、或低于700℃、或低于600℃、或低于500℃或低于400℃或甚至低于300℃的温度下，或在300℃与800℃之间、或在350℃与750℃之间或在400℃与600℃之间的温度范围内热退火。
在本公开的一些实施例中，可在受控环境下在反应室内执行铪镧氧化物膜的沉积后热退火。举例来说，可在惰性气体气氛，例如稀有气体(例如，ar、he等)或氮气中执行铪镧氧化物膜的热退火。在额外实例中，铪镧氧化物膜的热退火可在含氢环境，例如氮氢混合气体(forminggas)(h2/n2)中执行。在另外的实例中，铪镧氧化物膜的热退火可在含氧环境，例如分子氧(o2)、水(h2o)、臭氧(o3)或过氧化氢(h2o2)中执行。
在本公开的一些实施例中，在沉积后对铪镧氧化物膜进行热退火进一步包含使铪镧氧化物膜至少部分结晶。在一些实施例中，在沉积后对铪镧氧化物膜进行热退火可形成铪镧氧化物膜，其包含主要斜方晶晶体结构。在一些实施例中，在沉积后对铪镧氧化物膜进行热退火进一步包含形成大体上单晶铪镧氧化物膜。在一些实施例中，大体上单晶铪镧氧化物膜包含主要斜方晶晶体结构。在本公开的一些实施例中，铪镧氧化物膜可以非晶状态沉积，并且对铪镧氧化物膜进行热退火可提供lahfox膜的受控结晶。
图5示出展示在各种沉积温度下并且在增加镧成分(原子％)的情况下，根据本公开的实施例沉积的多种示范性铪镧氧化物膜的结晶温度的示范性数据。对图5的检查显示，示范性铪镧氧化物膜的结晶温度随着示范性铪镧氧化物膜中的镧成分(原子％)减少而降低。作为非限制性实例，铪镧氧化物膜可包含等于或小于1原子％的镧成分，其中结晶温度低于600℃。作为另一非限制性实例，铪镧氧化物膜可包含等于或小于1原子％的镧成分，其中结晶温度低于大约450℃。
对图5的进一步检查显示，一般来说，示范性铪镧氧化物膜的结晶温度随着铪镧氧化物膜的沉积温度提高而降低。作为非限制性实例，铪镧氧化物膜可包含在低于200℃的沉积温度下沉积的等于或小于1原子％的镧成分和低于650℃、或低于600℃、或低于550℃或在550℃与650℃之间的对应结晶温度。作为另一非限制性实例，铪镧氧化物膜可包含在低于300℃的沉积温度下沉积的等于或小于1原子％的镧浓度和低于550℃、或低于500℃、或低于450℃或在450℃与550℃之间的对应结晶温度。
图6示出展示在各种膜厚度下，随着镧成分(原子％)增加，多种示范性铪镧氧化物膜的结晶温度的示范性数据。对图6的检查显示，一般来说，结晶温度随着铪镧氧化物膜中的镧含量减少而降低，如先前所展现。对图6的进一步检查显示，结晶温度也随着铪镧氧化物膜的厚度增加而降低。举例来说，在一些实施例中，铪镧氧化物膜可具有在大约1.5原子％与3原子％之间的镧成分，其中对应结晶温度在大约540℃与680℃之间。在一些实施例中，铪镧氧化物膜可具有小于1.5原子％的镧成分、小于3纳米的膜厚度和低于650℃的结晶温度。在一些实施例中，铪镧氧化物膜可具有小于1.5原子％的镧成分、小于5纳米的膜厚度和低于600℃的结晶温度。在一些实施例中，铪镧氧化物膜可具有小于1.5原子％的镧成分、小于7纳米的膜厚度和低于560℃的结晶温度。在一些实施例中，铪镧氧化物膜可具有小于1.5原子％的镧成分、小于10纳米的膜厚度和低于550℃的结晶温度。
上文所描述的本公开的实例实施例不限制本发明的范围，因为这些实施例仅仅是本发明实施例的实例，本发明由所附权利要求书和其合法等效物限定。任何等效实施例都希望在本发明的范围内。实际上，所属领域的技术人员根据说明书可以清楚了解除本文中所展示和描述的内容外的对本公开的各种修改，如所描述要素的替代性适用组合。这类修改和实施例也希望在所附权利要求书的范围内。
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