[發明專利]電容器及其形成方法、半導體存儲器裝置及其制造方法

無效

• 申請號: 201110364899.1
• 申請日: 2011-11-11
• 公開（公告）號: CN102543964A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 權五成;曹圭鎬;金完敦;金汎錫;卓容奭
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01L23/64
• 分類號: H01L23/64;H01L21/02;H01L27/108;H01L21/8242
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 薛義丹;韓明星

本申請要求于2010年11月15日在韓國知識產權局(KIPO)提交的第2010-0113110號韓國專利申請的優先權，其內容通過引用全部包含于此。

技術領域

這里描述的本發明構思大體上涉及半導體存儲裝置制造領域，更具體地，涉及高介電常數材料的領域。

背景技術

諸如動態隨機存取存儲(DRAM)裝置的半導體存儲裝置包括作為金屬氧化物半導體(MOS)晶體管的單元存儲單元和用于存儲數據的存儲單元電容器。隨著DRAM裝置尺寸的減小，需要具有高且穩定的介電常數的介電材料。

發明內容

在本發明構思的實施例中，一種半導體存儲器裝置中的電容器包括：下電極，在基板上，所述下電極由具有金紅石晶體結構的導電金屬氧化物形成；氧化鈦介電層，在下電極上，氧化鈦介電層具有金紅石晶體結構并包括用于減小漏電流的雜質；上電極，位于氧化鈦介電層上。

在本發明構思的進一步的實施例中，下電極包括氧化釕。下電極具有圓柱形狀、橢圓柱形狀或多邊柱狀形狀。下電極具有大約至大約的范圍內的厚度。氧化鈦介電層中的雜質包括從由鋁(Al)、硅(Si)、鉿(Hf)、鋯(Zr)組成的組中選擇的至少一種。所述雜質濃度在大約0.1原子重量％至大約20.0原子重量％的范圍內。氧化鈦介電層具有大約至大約范圍內的厚度。上電極包括具有金紅石晶體結構的導電金屬氧化物。導電金屬氧化物為氧化釕。

在本發明構思的實施例中，一種形成半導體存儲器裝置中的電容器的方法包括以下步驟：在基板上形成下電極，所述下電極包括具有金紅石晶體結構的導電金屬氧化物；在下電極上形成氧化鈦介電層，氧化鈦介電層具有金紅石晶體結構并具有用于減小漏電流的雜質；在氧化鈦介電層上形成上電極。

在本發明構思的進一步的實施例中，通過化學氣相沉積(CVD)工藝或原子層沉積(ALD)工藝利用氧化釕來形成下電極。形成下電極的步驟在大約200℃至大約400℃的溫度下執行。形成下電極的步驟包括以下步驟：在基板上形成具有開口的模制層；形成導電金屬氧化物層以填充開口；將金屬氧化物層平坦化以在開口中形成下電極；去除模制層。形成氧化鈦介電層的步驟通過CVD工藝或ALD工藝利用下電極作為種子層來執行。所述雜質包括從由鋁(Al)、硅(Si)、鉿(Hf)、鋯(Zr)組成的組中選擇的至少一種。氧化鈦介電層具有其濃度在大約原子重量0.1％至大約20.0原子重量％的范圍內的雜質。通過原位工藝將所述雜質摻雜到氧化鈦介電層中。利用具有金紅石晶體結構的導電金屬氧化物形成上電極。形成下電極的步驟還包括在大約300℃至大約600℃的溫度范圍內在包括氧的氣氛中執行熱處理工藝的步驟。形成氧化鈦介電層的步驟還包括在大約300℃至大約600℃的溫度范圍內在包括氧的氣氛中執行熱處理工藝的步驟。形成上電極的步驟還包括在大約300℃至大約600℃的溫度范圍內在包括氧的氣氛中對上電極執行熱處理工藝的步驟。

在本發明構思的實施例中，一種半導體存儲器裝置包括：晶體管，在支撐結構中；位線結構，被構造為電連接到晶體管的第一雜質區域；焊盤，被構造為電連接到晶體管的第二雜質區域。半導體存儲器裝置還包括電容器，所述電容器包括下電極、氧化鈦介電層和上電極，下電極被構造為電連接到所述焊盤，下電極包括具有金紅石晶體結構的導電金屬氧化物，氧化鈦介電層在下電極上，氧化鈦介電層具有金紅石晶體結構并包括用于減小漏電流的雜質，上電極位于氧化鈦介電層上。

在本發明構思的進一步的實施例中，下電極包括氧化釕。下電極具有大約至大約的范圍內的厚度。

在本發明構思的實施例中，一種半導體存儲器裝置的制造方法包括以下步驟：在支撐結構中形成晶體管的步驟；形成電連接到晶體管的第一雜質區域的位線結構的步驟；形成與晶體管的第二雜質區域電接觸的焊盤的步驟；在支撐結構上形成下電極的步驟，所述下電極電連接到支撐結構中的焊盤并包括具有金紅石晶體結構的導電金屬氧化物；在下電極上形成氧化鈦介電層的步驟，氧化鈦介電層具有金紅石晶體結構并包括用于減小漏電流的雜質；在氧化鈦介電層上形成上電極的步驟。

在本發明構思的進一步的實施例中，通過CVD工藝或ALD工藝利用氧化釕來形成下電極。形成氧化鈦介電層的步驟包括CVD工藝或ALD工藝，氧化鈦介電層具有與下電極的導電金屬氧化物的晶體結構相同的晶體結構。