[發(fā)明專利]電容器、電介質結構和形成電介質結構的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980140913.0
• 申請日: 2009-09-10
• 公開（公告）號: CN102187440A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發(fā)明（設計）人: 諾埃爾·羅克萊恩;克里斯·M·卡爾森;戴夫·彼得森;楊村宇;普拉文·維迪阿納坦;維什瓦納特·巴特
• 申請（專利權）人: 美光科技公司
• 主分類號: H01L21/31
• 分類號: H01L21/31;H01L21/8242;H01L27/108
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 宋獻濤

技術領域

本發(fā)明涉及電容器、電介質結構和形成電介質結構的方法。

背景技術

電介質材料在集成電路中具有眾多應用。舉例來說，電介質材料可并入到電容器中，可用作場效應晶體管的柵極電介質，可用作非易失性晶體管的柵極間電介質，且可用于使鄰近的半導體組件彼此電隔離。

可根據介電常數表示電介質材料的電介質特性。介電常數(k)為物質的電容率與自由空間的電容率的比。其為材料集中電通量的程度的表示。如果所有其它因素保持不變，則隨著介電常數增大，電通量密度增大。因此，具有高介電常數的材料的厚層可用以實現(xiàn)與具有較低介電常數的材料的薄層相同的電通量密度。

存在增大集成密度的持續(xù)目標和減小個別集成電路組件的大小的對應目標。因此，對在集成電路中利用具有高介電常數的電介質材料有興趣，原因在于這些材料可增大電通量密度以補償減小的面積，以便實現(xiàn)所要的操作特性。

遺憾的是，具有高介電常數的材料傾向于當經受強電場時比具有低介電常數的材料更容易被擊穿。而且，具有高介電常數的材料傾向于具有高電介質色散并使電介質松弛減緩。

電介質色散(隨頻率而變的電容率)對任何材料系統(tǒng)都是重要的，因為存在在較低頻率下對電容有幫助并隨增大頻率而減小的多個機制。如果電介質色散為高，則與如果電介質色散為低相比，電介質材料的響應速率更多地由頻率變化來改變。

電介質松弛為用以表示在時域中對施加(或移除)電場的電介質響應的參數(例如，存儲或從電容器釋放電荷的速率)。如果電介質松弛緩慢，則響應時間將較長。具有高介電常數的材料傾向于具有比具有較低介電常數的材料更慢的響應時間。

電介質材料的用途中的一者是在動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)單位單元的電容器中。在這些應用中，需要電介質材料將大量通量存儲于小體積中，且仍具有快速響應時間(即，快速存儲或釋放電荷)。如上文所論述，具有高介電常數的材料可將大量通量存儲于小體積中，但傾向于具有相對慢的響應時間。

將需要開發(fā)具有高電介質材料的所要特性且仍還具有比具有高介電常數的材料更好的響應時間的電介質結構。這些電介質結構將因為上文所論述的原因用于集成電路的電容器，且還可應用于在集成電路的其它組件中利用，例如，用作柵極電介質和/或用作柵極間電介質。

附圖說明

圖1為說明包含實例實施例電介質結構的電容器的半導體構造的一部分的圖解橫截面圖。

圖2為說明包含另一實例實施例電介質結構的電容器的半導體構造的一部分的圖解橫截面圖。

圖3到圖6為說明用于形成電容器的實例實施例方法的各處理階段的半導體構造的一部分的圖解橫截面圖。

圖7和圖8為說明用于形成一電容器的另一實例實施例方法的各處理階段的半導體構造的一部分的圖解橫截面圖，其中圖7的處理階段在圖5的處理階段之后。

圖9為說明包含實例實施例電介質結構的場效應晶體管的半導體構造的一部分的圖解橫截面圖。

圖10為說明包含實例實施例電介質結構的非易失性晶體管的半導體構造的一部分的圖解橫截面圖。

圖11為計算機實施例的圖解視圖。

圖12為展示圖11的計算機實施例的主板的特定特征的框圖。

圖13為電子系統(tǒng)實施例的高級框圖。

圖14為存儲器裝置實施例的簡化框圖。

具體實施方式

在一些實施例中，形成改進的電介質結構，其具有高電荷存儲容量，且其仍還具有快速響應時間。開發(fā)改進的電介質結構的常規(guī)方法設法實現(xiàn)高存儲容量或快速響應時間。在一些實施例中，一種方法用于開發(fā)改進的電介質結構，其中在致力于開發(fā)適用于廣泛多種應用的電介質結構的過程中在電荷存儲與響應時間之間實現(xiàn)折衷。所述方法可包含將電介質結構形成為沿所述結構的邊緣具有不同于沿所述結構的內部的組合物，以使得在利用所述結構期間電荷主要沿所述結構的邊緣停留。

當電介質結構用于電容器中時，所述電容器可根據相對于頻率的電容來表征。所述電容為所述電介質結構的電荷存儲容量的量度，且電容與頻率的關系為所述電介質結構的響應速度的量度。相對于頻率的電容可由符號“CF”來標示。在一些實施例中，用以開發(fā)改進的電介質結構的方法可視為開發(fā)電介質結構的CF可調諧性。所述CF可調諧性可使得能夠針對特定極性下的特定操作參數來設計電介質結構，其可使所述電介質結構能夠經裁定以用于特定應用。

參考圖1到圖14描述實例實施例。

參看圖1，說明半導體構造10的一部分。構造10具有并入到電容器14中的實例實施例電介質結構12。