[發明專利]包括含碳電極的半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201010178457.3
• 申請日: 2010-05-13
• 公開（公告）號: CN102082087A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 都官佑;李起正;金榮大;李美炯;李正燁
• 申請（專利權）人: 海力士半導體有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/285;H01L21/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 顧晉偉;王春偉

相關申請的交叉引用

本申請要求在2009年11月30日提交的韓國專利申請10-2009-0117394的優先權，該申請的全文以引用方式并入本文。

技術領域

本發明的示例性實施方案涉及半導體制造技術，更具體而言涉及包括含碳電極的半導體器件及所述半導體器件的制造方法。

背景技術

在半導體動態隨機存取存儲器(DRAM)的制造過程中結構尺寸按比例縮小以增加每個晶片的半導體芯片數目，因此，由于DRAM電容器的結構縮小，造成器件的電容也減少。

為了克服該缺陷，換言之，為了增加電容，使用具有高電容率的介電層。但是，具有高電容率的介電層的問題在于：窄帶隙造成漏電流高。因此，需要具有高功函數的電極來解決所述問題。

發明內容

本發明的實施方案涉及具有高功函數的含碳電極的半導體器件和所述半導體器件的制造方法。

根據本發明的一個實施方案，半導體器件的電極包括含碳元素的氮化鈦(TiN)層。

碳元素在含碳元素的氮化鈦層中可具有約3％至約50％的含量，或更優選在含碳元素的氮化鈦層內具有約20％至約50％的含量。

含碳元素的氮化鈦層可包括選自TiCN、TiSiCN、TiAlCN及TiSiAlCN中的至少一種化合物，且可包括選自柵電極、位線電極、電容器的下電極和電容器的上電極中的至少一個電極。

根據本發明的另一實施方案，用以形成氮化鈦層的方法包括提供襯底和在襯底上沉積含碳元素的氮化鈦層。

含碳元素的氮化鈦層可通過原子層沉積(ALD)方法形成，ALD方法可重復單元循環，該單元循環包括流動鈦有機源和吹掃、流動硅或鋁源和吹掃、以及流動等離子體與吹掃的組合，ALD方法可以在約150℃至約500℃的溫度下進行。

ALD方法通過控制鈦有機源的流動或等離子體的流動可控制在含碳元素的氮化鈦層中的碳元素含量。通過控制鈦有機源流動時間或鈦有機源流量，可實施鈦有機源的流動的控制。通過控制流動等離子體的處理時間或流動等離子體的功率可實施等離子體的流動的控制。

鈦有機源可包括選自TDMAT[四(二甲基氨基)鈦]、TEMAT[四(乙基甲基氨基)鈦]、TDEAT[四[二乙基氨基]鈦]、Ti(OiPr)₂(tmhd)₂[二(異丙氧基)二(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酮氧)鈦]、Ti(OiBu)₂(tmhd)₂[二(叔丁氧基)二(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酮)鈦]、Ti(OiBu)₄[叔丁醇鈦(VI)]、TTIP[異丙醇鈦(IV)]及TiCl₄[四氯化鈦]中的至少一種化合物。

等離子體的流動可使用選自N₂、Ar、H₂及NH₃中的處理氣體來進行。

根據本發明的又另一個實施方案，一種電容器包括第一電極、介電層、和第二電極，其中第一電極與第二電極中的至少之一包括含碳元素的氮化鈦層。

根據本發明的又另一個具體實施方案，一種制造電容器的方法包括形成第一電極、在第一電極上形成介電層和在介電層上形成第二電極，其中第一電極與第二電極中的至少之一包括含碳元素的氮化鈦層。

附圖說明

圖1為剖面圖，顯示根據本發明的一個具體實施方案的含碳元素的氮化鈦層。

圖2為用以形成含碳元素的氮化鈦層的原子層沉積方法的時序圖。

圖3A至圖3C顯示根據本發明一些實施方案的具有由氮化鈦層所形成的電極的電容器的剖面圖。

圖4A及圖4B顯示根據本發明的一個實施方案的制造電容器的方法。

具體實施方式

結合附圖更詳細地說明本發明的具體實施方案。但本發明可以不同形式具體實施，但不應該解譯為限于此處所述的實施方案。相反，提供實施方案使得本文公開內容徹底且完整，且更完整地將本發明的實施方案的范圍傳予本領域技術人員。本文中，類似的附圖標記表示在本發明的附圖和實施方案中的類似的部件。

附圖并非必然照比例繪制，在一些情況下，可放大比例以清楚地說明實施方案的特征。當第一層被稱作為在第二層“上”或在襯底“上”時，其不僅是指第一層直接形成在所述第二層或襯底上的情況，同時也表示第三層存在于第一層與第二層之間或第一層與襯底之間的情況。