超薄金属氧化物膜的反应溅射沉积方法

摘要

本发明是一种将第一金属的氧化物的超薄膜反应溅射沉积到第二金属的膜上的方法。本方法可以是制造具有金属氧化物膜的磁隧道结(MTJ)的一部分，该金属氧化物膜成为MTJ的隧道势垒。该金属氧化物膜在存在反应氧气(O₂)气体的情况下从主要由第一金属构成的靶上被反应溅射沉积，该溅射发生在“高电压”状态从而确保沉积发生在靶处于金属化模式，即没有或最少氧化。当金属氧化物膜用于MTJ隧道势垒时，则该靶由Al、Ti、Ta、Y、Ga或In中的一种金属、这些金属中的两种以上的合金、或这些金属中的一种以上与Mg的合金形成；并且第二金属的膜是含铁膜，通常是Fe或CoFe合金的膜。

主权项

1.一种用于在溅射沉积室中在含铁膜上反应溅射沉积作为磁隧道结的隧道势垒的金属氧化物膜的方法，包括：在所述室中提供由一金属构成的溅射靶、其上形成有所述含铁膜的衬底以及用于所述衬底的可活动的挡板，所述金属选自包括Al、Ti、Ta、Ga和In的组或是Al、Ti、Ta、Ga和In中的两种以上金属的合金；移动所述挡板以遮盖所述衬底；将惰性气体引入所述室中；激发所述靶来溅射沉积所述金属的原子到所述室的壁上，同时通过所述挡板保护所述含铁膜免于暴露于所述金属溅射的原子；所述衬底由所述挡板遮盖的同时以预先选择的流速引入氧气到所述室中，所述预先选择的流速选自一组在1.6到2.4sccm之间的流速，所述组中的每个流速与特定的时间段相关联，每个时间段小于120秒，并且每个流速以及相关联的时间段使得所述溅射靶的氧化最小；移动所述挡板以露出所述衬底，并且暴露所述含铁膜从而反应沉积所述金属的氧化物到所述含铁膜之上，所述金属的氧化物由于所引入的氧气与所述金属溅射的原子反应而形成；保持施加到所述靶上的功率，以将所述反应沉积持续与所述预先选择的流速相关联的时间段，由此使得所述金属氧化物的膜沉积为5到20埃之间的厚度。