專利名稱：富銠的氧隔絕層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及與具有高介電常數(shù)的絕緣體材料接觸良好的，可靠的，穩(wěn)定的電極結(jié)構(gòu)，和，尤其是，涉及使用這些電極結(jié)構(gòu)和高介電常數(shù)材料在微電子設(shè)備中形成電容器的方法。
背景技術(shù)：
電容器是集成電路設(shè)計中的關(guān)鍵設(shè)備，尤其用于高密度內(nèi)存芯片如動態(tài)隨機存儲內(nèi)存(DRAMs)。
電容與接觸電介質(zhì)的電極面積和絕緣材料的介電常數(shù)成比例。因為增加單個芯片上的設(shè)備數(shù)目的傾向需要將設(shè)備制成越來越小，必需改變制造電容器的方式。如何增加電極接觸面積而不使用芯片上的許多表面積的問題已經(jīng)因為改變電容器的局部形態(tài)(topography)而產(chǎn)生。在以前的″平夾層″構(gòu)型中，設(shè)備由相互堆放的平面層組成，這已讓位于″容器″和″螺柱″構(gòu)型，以及其它。
容器電容器在一層絕緣材料中的孔或通道內(nèi)制成。構(gòu)成電容器的層化結(jié)構(gòu)在層相互堆積時適應(yīng)該通道的形狀。因此，電極接觸面積包括容器的圓柱形側(cè)表面和圓形底部。在一些設(shè)計中，外圓柱形表面也可利用。但電容器使用的芯片表面積(″印跡″)僅為通道的圓形上開口大小。
類似，電容器可制成螺柱構(gòu)型，其中電極材料柱通過系列沉積，光平版印刷和刻蝕步驟而制成，并將其它的電容器層堆積在柱上，適應(yīng)其外表面。同樣，電容器所占據(jù)的芯片的表面積與包括柱的圓柱形側(cè)表面，以及上部的總電極/電介質(zhì)接觸面積，或有效的電容器表面積相比較小。
由小面積得到更多電容的另一方式是使用具有與高介電常數(shù)(k)的電介質(zhì)材料，所謂的HDCs，如鈦酸鍶鋇(BST)或氧化鉭(Ta2O5)。這些材料的問題在于，它們往往在高溫處理過程中損失氧，造成其電介質(zhì)性能的不理想的改變并可氧化附近的材料。另外，大多數(shù)用于形成這些材料的工藝包括高度氧化環(huán)境，這可腐蝕集成電路的導(dǎo)電元件，如下方的多晶硅塞。
因此，需要與使用高電介質(zhì)材料相容的用于形成集成電路中的電容器的工藝和材料。有利地使用一種作為這些HDC′s的氧擴散的隔絕層并另外具有電容器電極所需的導(dǎo)電率特性的材料。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的一個方面，在集成電路內(nèi)提供了一種電容器。該電容器包括富銠結(jié)構(gòu)，直接接觸富銠結(jié)構(gòu)的氧化銠層，直接接觸氧化銠層的電容器電介質(zhì)，和在電容器電介質(zhì)之上的上電極。在所示實施方案中，電容器可具有螺柱(stud)或容器形狀，可在富銠結(jié)構(gòu)中包含貴金屬合金和優(yōu)選采用高介電常數(shù)材料以用于電容器電介質(zhì)。
按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種由系列層組成的用于半導(dǎo)體設(shè)備的電極。電極包括包括貴金屬的第一層，和具有超過50原子％銠的第二層。
按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造集成電路的方法。
該方法包括沉積富銠層和在其上沉積電介質(zhì)材料。電介質(zhì)材料的介電常數(shù)大于約5。
附圖的簡要描述本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員根據(jù)以下的詳細(xì)描述和附圖顯然得出本發(fā)明的這些和其它方面，它們用于說明而非限定本發(fā)明，其中

圖1是按照優(yōu)選實施方案構(gòu)造的電容器結(jié)構(gòu)的示意橫截面圖。
圖2是流程圖，顯示用于實現(xiàn)本發(fā)明優(yōu)選的方法的步驟。
圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施方案構(gòu)造的具有示例性五層結(jié)構(gòu)的螺柱電容器的橫截面。
圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施方案構(gòu)造的具有示例性五層結(jié)構(gòu)的容器電容器的橫截面圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施方案構(gòu)造的具有示例性三層結(jié)構(gòu)的螺柱電容器的橫截面示意圖。
具體實施例方式
盡管根據(jù)高介電常數(shù)電容器說明，但熟練技術(shù)人員容易找到在此公開的原理和優(yōu)點在其它電場合中的應(yīng)用。該電極尤其可用于揮發(fā)性材料附近，或在高度氧化環(huán)境中處理時。
非常需要在集成電路的電容器中使用HDC(高介電常數(shù))材料，如鈦酸鍶鋇(BST)，氧化鉭(Ta2O5)，氧化鉿(HfO2)，氧化鋯(ZrO2)，硅酸鉿(HfO2-SiO2)，硅酸鋯(ZrO2-SiO2)，礬土(Al2O3)或氧化鈮(Nb2O3)，因為它們與具有較低介電常數(shù)的材料相比提供較大的電容密度，因此較小的表面積產(chǎn)生更大的電容。遺憾的是，這些材料往往在隨后的高溫處理過程中損失氧，這可導(dǎo)致電容器的漏電流和導(dǎo)致周圍材料在沉積，固化和整個制造集成電路的過程中的氧化。
與HDC材料接觸的導(dǎo)電電極層是制備完全電容器結(jié)構(gòu)所需的其它元件。底電極必須能夠保持HDC材料和基材之間的良好的電接觸并經(jīng)受在通常溫度大于600C的沉積和退火HDC過程中的高度氧化環(huán)境。一些貴金屬，如鉑相對氧是非反應(yīng)性的但能夠使氧從中擴散，這可導(dǎo)致附近材料，如下方的接觸塞和硅基材的氧化。當(dāng)然，氧化可降低或破壞這些元件的導(dǎo)電率。
本發(fā)明的優(yōu)選實施方案采用同時用作氧擴散隔絕層和導(dǎo)體的具有高銠(Rh)含量的電容器電極結(jié)構(gòu)。含Rh的層可包含純Rh金屬或包含高含量Rh的合金。在如下所述可按照許多方式制造該電極之后，含Rh的結(jié)構(gòu)使得有可能進行隨后的高溫工藝步驟而不破壞HDC，不氧化周圍材料且不會損失電極的導(dǎo)電性能。所示電極至少包括直接接觸電介質(zhì)的RhOx的薄界面層。另外，氧化銠可優(yōu)先沿著Rh或Rh合金電極結(jié)構(gòu)的晶粒邊界形成，因此阻斷通常為氧的快速擴散通道的地方。
參照圖1，示意地顯示了按照優(yōu)選的實施方案構(gòu)造的電容器10。該圖沒有按比例畫出。電容器10在構(gòu)成至下方電路元件的導(dǎo)電通道的接觸12上形成。該接觸12在優(yōu)選的實施方案中包括多晶硅塞和，更優(yōu)選，在其表面上包括導(dǎo)電擴散隔絕層14，如薄氮化鈦層。接觸12通常通過絕緣層16延伸至半導(dǎo)體基材中的晶體管的活性區(qū)域(未示)?；囊话惆ㄗ畹秃康钠渲行纬稍O(shè)備的半導(dǎo)體材料。示例性基材包含單個晶體硅片，外延硅層，砷化鎵和其它III-V材料層。
電容器10包括第一或底電極20，其中包括多個導(dǎo)電層。至少一層是富銠的，即，包含超過約50原子％的銠。富銠層優(yōu)選具有大于約60原子％的銠，更優(yōu)選約70原子％和90原子％的銠。
所示底電極20包括第一或結(jié)構(gòu)導(dǎo)電層22，它可包含貴金屬，金屬合金，金屬化合物，多晶硅或其組合(如，在多晶硅之上的氮化鈦)。從圖3-5的例子可以看出，結(jié)構(gòu)層22可確定電容器10的基本形狀。但熟練技術(shù)人員容易理解，第一層可以省略，這有利于直接用富銠結(jié)構(gòu)24確定電容器形狀。
所示底電極20具有在第一導(dǎo)電層22之上的富銠結(jié)構(gòu)24。結(jié)構(gòu)24可包括一個或多個富銠層。優(yōu)選的實施例包括″純″(＞96％)銠；優(yōu)選與貴金屬的富銠合金；和純銠在與貴金屬的富銠合金之上的雙層。本文所用的貴金屬包括釕，鈀，鋨，銥，鉑，銀和金。鉑是富銠合金中最優(yōu)選的。在雙層中，合金優(yōu)選為富銠的，但可以理解，即使少量銠在合金中，如果相對厚的純銠層覆蓋在合金上，結(jié)構(gòu)24可以是富銠的。
按照所示，底電極20還包括直接在富銠結(jié)構(gòu)24上形成的氧化銠(RhOx)層26。根據(jù)以下對圖2的討論可以理解，氧化銠層26可包含在高k電介質(zhì)沉積和固化過程中自然形成的薄界面層，但更優(yōu)選包含沉積或生長層。更優(yōu)選，氧化銠層26包含化學(xué)計量的Rh2O3。
所示電介質(zhì)層30是一種具有高介電常數(shù)k的材料。本文所用的稱作HDCs的高介電常數(shù)材料包括其介電常數(shù)是大于5，更優(yōu)選大于10和最優(yōu)選大于20的材料。滿足這些標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)選的材料包括鈦酸鍶鋇(BST)，氧化鉭(Ta2O5)，氧化鉿(HfO2)，氧化鋯(ZrO2)，硅酸鉿(HfO2-SiO2)，硅酸鋯(ZrO2-SiO2)，礬土(Al2O3)和氧化鈮(Nb2O3)。
電容器10包括第二或上電極40，它另外包括多個導(dǎo)電層。氧化銠層(RhOx)42類似于底電極20中的RhOx層26。該上電極RhOx層42可形成為薄界面層，如果HDC層的固化在沉積富銠層44之后或在其它隨后對集成電路的熱處理過程中進行。
在另一安排中，RhOx層42通過沉積純銠的薄膜，并隨后將它完全氧化而形成。更優(yōu)選，RhOx層42通過化學(xué)蒸氣沉積直接沉積在HDC層上。最優(yōu)選，所得氧化物包含化學(xué)計量的Rh2O3。
所示上電極中的RhOx層之上是富銠結(jié)構(gòu)44，類似于底電極中的富銠結(jié)構(gòu)24。結(jié)構(gòu)44可包括一個或多個富銠層。如上對結(jié)構(gòu)24所述，優(yōu)選的例子包括″純″(＞96％)銠；優(yōu)選與貴金屬的富銠合金；和純銠在富銠的貴金屬合金之上的雙層。同樣，鉑在富銠合金中是最優(yōu)選的。本領(lǐng)域已知，上電極可隨后圖案化，用于單個的電池或應(yīng)用每一排列。
電容器根據(jù)圖2流程圖中所述的方法制造。所需電容器形狀可形成為任何構(gòu)型，優(yōu)選，如圖1的討論所述，成型為結(jié)構(gòu)層22。各種可能性包括平夾層結(jié)構(gòu)，其中設(shè)備如圖1所示由平面層組成，折疊堆積或溝結(jié)構(gòu)和具有粗糙表面的結(jié)構(gòu)。這些例子在此用于幫助說明本發(fā)明的實施方案且不排除本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以使用的其它構(gòu)型。
用于電容器形狀的優(yōu)選的實施方案包括容器和螺柱結(jié)構(gòu)。容器結(jié)構(gòu)在已在一層絕緣材料中形成的孔內(nèi)制造。
例如，圖1所示的結(jié)構(gòu)導(dǎo)電層22可被沉積以適應(yīng)孔的形狀，并將包含電容器的其它結(jié)構(gòu)在該層之上在孔內(nèi)形成，以下進行討論。如果結(jié)構(gòu)層22形成材料柱，并隨后在該柱上形成電容器結(jié)構(gòu)，那么得到螺柱結(jié)構(gòu)。熟練技術(shù)人員熟悉形成這些起始孔和柱結(jié)構(gòu)所涉及的步驟，包括沉積，光平版印刷和刻蝕步驟。
繼續(xù)參照圖2，富銠結(jié)構(gòu)被沉積并適應(yīng)電容器形狀220。在優(yōu)選實施方案中，結(jié)構(gòu)通過化學(xué)蒸氣沉積(CVD)，更優(yōu)選金屬有機化學(xué)蒸氣沉積(MOCVD)而形成。如上針對圖1的討論，富銠結(jié)構(gòu)可包括一個或多個富銠層且術(shù)語富銠的可以指純銠，即，超過96原子％的銠，或富銠的貴金屬合金，其中銠含量是至少50原子％，優(yōu)選大于60原子％，和，更優(yōu)選70原子％和90原子％。
通過CVD或MOCVD用于形成純Rh層的前體氣體可選自許多揮發(fā)性銠化合物，包括Rh2(μ-Cl)2(CO)4，Rh(η5-C5H5)(CO)2，Rh(η5-C5H5)(1.5-COD)，Rh(η3-烯丙基)(CO)2，Rh(η3-烯丙基)3和((PF3)2RhCl2)2。也可使用其它已知的和尚未開發(fā)的揮發(fā)性銠化合物。在優(yōu)選的實施方案中，使用Rh(η5-C5H5)(CO)2。沉積溫度優(yōu)選為約200C-550C，更優(yōu)選，250C-500C。優(yōu)選的載體氣體是氦和氬。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員可以理解，沉積條件必須為了前體氣體通過實驗進行優(yōu)化。盡管在真空下使用有機源氣體沉積的膜可明顯被碳和氧所污染，如果前體氣體與氫結(jié)合使用，沉積銠膜的純度可大于90％，和甚至高達98％。
如果富銠合金通過MOCVD以另一排列而沉積，用于形成該層的氣體是構(gòu)成純元素的氣體的組合。最優(yōu)選的富銠合金是Rh-Pt。用于鉑的示例性前體氣體是甲基環(huán)戊二烯基鉑(IV)-三甲基(MeCpPt(Me)3)。該氣體與銠前體氣體結(jié)合，其比例使得在沉積膜中得到所需合金組成。Rh前體氣體的流速優(yōu)選為約15sccm-100sccm。對于Pt前體氣體，流速優(yōu)選為約5sccm-200sccm。沉積腔中的壓力是約1Torr-80Torr。用于Rh-Pt的MOCVD溫度是300C-500C，更優(yōu)選，350C-460C。優(yōu)選的氧化氣體是一氧化二氮(N2O)，流速在約100sccm和1500sccm之間。其它氧化氣體，如NO，O2，O3或H2O也可以流速約100sccm-1500sccm使用。
氧化銠直接在富銠結(jié)構(gòu)上形成230。在一個實施方案中，RhOx通過氧化一部分富銠層而形成。氧化在含氧氣氛，如O，O2，NO，N2O或H2O中和在優(yōu)選約300C-800C，更優(yōu)選，約400C-700C的溫度下進行。腔中的壓力是約1Torr-660Torr，和氧化進行約0.5min-3.0min。
在另一排列中，氧化銠結(jié)構(gòu)可直接通過化學(xué)蒸氣沉積，優(yōu)選使用流速約10sccm-100sccm的前體氣體Rh(η5-C5H5)(CO)2，50sccm-1500sccm的氧化劑(如，N2O)，和約1Torr-80Torr的壓力而形成。沉積溫度在200C和550C和，更優(yōu)選，300C和500C之間。在優(yōu)選的實施方案，膜隨后在優(yōu)選約350C-460C下退火約0.5分鐘-2.0分鐘以增加晶粒尺寸并降低膜的碳含量。
即使不存在確定的形成步驟，一般一些氧化銠在界面上在隨后在富銠結(jié)構(gòu)之上沉積和退火(240)高k電介質(zhì)層(HDC)的過程中形成(230)。
HDC層可由具有高介電常數(shù)，但優(yōu)選包含鈦酸鍶鋇的任何材料形成。一般鈦酸鍶鋇(BST)可用與氧環(huán)境一起被引入化學(xué)蒸氣沉積腔的包含鋇，鍶和鈦的揮發(fā)性反應(yīng)物形成。一種示例性工藝在工藝腔內(nèi)使用有機金屬前體，其中引入在高度氧化環(huán)境中反應(yīng)的四甲基庚烷二酮化物(tetramethylheptanedionate，簡稱thd)。這組示例性前體包括Ba(thd)2和Sr(thd)2與Ti(異丙酰氧基)2(thd)2或Ti(O-i-Pr)2(thd)2。優(yōu)選化學(xué)蒸氣沉積在溫度范圍約500C-800C，更優(yōu)選，600C-700C內(nèi)發(fā)生。另一示例性工藝使用包含Ba(DPM)2(tet)，Sr(DPM)2(tet)和Ti(O-i-C3H7)4的前體，其中DPM是二(二叔戊?；淄楦?dipivaloylmethanato))和tet是四甘醇二甲醚(tetraglyme)。
優(yōu)選該沉積在溫度范圍約400C-約700C內(nèi)發(fā)生。BST層隨后在400C-650C，更優(yōu)選在約550C下，在含氧氣氛中退火。示例性退火氣氛包括O2和N2O在壓力50Torr-660 Torr，更優(yōu)選在約660 Torr下的混合物。
另外，氧化鉭(Ta2O5)可用作HDC層。氧化鉭可通過化學(xué)蒸氣沉積使用由氦氣所攜帶的Ta(OC2H5)5氣體在溫度約350C-550C，更優(yōu)選約430C-500C下沉積。氧氣體的流速是約100sccm-1500sccm，和腔壓力是約1 Torr-20Torr。Ta2O5在400C-500C下在紫外光中在O2或O3氣氛中退火約30秒-10分鐘，優(yōu)選約3分鐘。另外，Ta2O5層可在700C-850C，優(yōu)選約750C下在氧或蒸汽氣氛中退火10分鐘-2小時，更優(yōu)選約1小時。
在HDC沉積240之后，上氧化銠優(yōu)選直接在HDC層上形成(250)。在一個實施方案中，氧化銠結(jié)構(gòu)可直接通過化學(xué)蒸氣沉積而形成，正如以上對步驟230的討論。另外，將具有厚度約1nm-10nm，更優(yōu)選約2nm-5nm的Rh金屬層沉積到HDC層上。該層隨后完全氧化，描述為第一氧化銠形成230的一種可能性。最終的氧化物層的厚度約為起始銠金屬層的2倍。
將上富銠結(jié)構(gòu)沉積260在氧化銠上。該沉積260可采用較早在步驟220時所討論的相同方法。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實施方案制造的示例性結(jié)構(gòu)在圖3-5中說明。
示例性螺柱電容器可參考沒有按比例畫出的圖3進行理解。一部分硅基材100與絕緣覆蓋層112一起示出。在絕緣層112中有一個接觸孔，它填充有多晶硅114并覆蓋有薄氮化鈦(TiN)或氮化鈦硅(TiSixNy)擴散隔絕層116。優(yōu)選擴散隔絕層的厚度是約40nm-200nm。電容器結(jié)構(gòu)形成具有Pt118的起始柱，隨后是富Rh的Rh-Pt合金120層，HDC 122層，另一富Rh的Rh-Pt合金層124，和最后另一Pt層126。Pt柱118的直徑優(yōu)選為約50nm-1000nm，更優(yōu)選約50nm-500nm。每個富Rh的層120，124的厚度優(yōu)選為約20nm-100nm，更優(yōu)選20nm-50nm。HDC層122的厚度優(yōu)選為約8nm-40nm(對于BST)和約3nm-20nm(Ta2O5)。Pt層126具有厚度約10nm-100nm，更優(yōu)選約20nm-50nm。
類似地，示例性容器電容器在沒有按比例畫出的圖4中說明。同樣，有硅基材100和覆蓋以擴散隔絕層116的多晶硅塞114。塞114在絕緣層112中的接觸孔中形成。容器孔已在厚絕緣層130中形成。容器孔的直徑優(yōu)選為約50nm-1000nm，更優(yōu)選約50nm-500nm(對于已有技術(shù)DRAM電路設(shè)計)。電容器結(jié)構(gòu)形成有適應(yīng)容器形狀的Rh層132。Rh層132的厚度優(yōu)選為約20nm-100mn，更優(yōu)選約20nm-50nm。它覆蓋有RhOx134，HDC層136和另一RhOx層138。每個RhOx層的厚度優(yōu)選為約1.0nm-20.0nm，更優(yōu)選約5.0nm-10.0nm。HDC層136的厚度優(yōu)選為約10nm-40nm(對于BST)和約3nm-20nm(對于Ta2O5)。剩余的開口填充以Rh140。
另一示例性螺柱電容器在沒有按比例畫出的圖5中說明。下方的結(jié)構(gòu)如上對圖3和4的描述。電容器結(jié)構(gòu)包括螺柱形狀的Rh底電極150，它覆蓋有HDC層152，并隨后覆蓋一層包含上電極154的Rh。螺柱的直徑優(yōu)選為約50nm-1000nm，更優(yōu)選約50nm-500nm。HDC層152的厚度優(yōu)選為約10nm-40nm(對于BST)和約3nm-20nm(對于Ta2O5)。Rh上層優(yōu)選為約20nm-100nm，更優(yōu)選約20nm-50nm。氧化銠的薄界面層在Rh層150，154和HDC層152的邊界上形成。
有利地，優(yōu)選的實施方案提供了與使用高電介質(zhì)材料制造集成電路中的電容器相容的工藝和材料。銠非?？捎米麟姌O，尤其鄰近HDC的電極。銠還是一種良好的氧擴散隔絕層并因此防止氧從HDC向外擴散，這樣保護集成電路中的附近材料不受氧化的有害影響。另外，HDC材料的氧損失造成在其電介質(zhì)性能的不理想的改變。因為氧不能擴散出來，它被束縛在HDC層內(nèi)，這樣保持其電介質(zhì)性能。
形成這些結(jié)構(gòu)的許多工藝包括高度氧化環(huán)境，且在HDC/Rh界面上存在一些銠氧化。但因為銠和氧化銠都具有良好的導(dǎo)電率，電極保持導(dǎo)電。在富含銠結(jié)構(gòu)和HDC之間的界面上的氧化銠還用作擴散隔絕層。使用HDC材料和銠形成的電容器往往隨著時間而變質(zhì)。
在已有技術(shù)中，氧化釕(RuOx)已用作電極材料，但它是一種強氧化劑，且往往氧化周圍的材料。鉑也已經(jīng)使用。鉑不氧化，但不形成對氧擴散的有效的隔絕層。因此，氧可擴散通過鉑并與周圍材料反應(yīng)。包含高銠含量的電極可克服這些問題。
盡管前述發(fā)明已根據(jù)某些優(yōu)選實施方案描述，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本文的公開內(nèi)容顯然得出其它實施方案。例如，盡管優(yōu)選實施方案描述了螺柱和容器構(gòu)型，但熟練技術(shù)人員可將本文所公開的原理應(yīng)用于更簡單的或更復(fù)雜的電容器設(shè)計。因此，本發(fā)明無意于受優(yōu)選的實施方案內(nèi)容的限制，而是意味著僅根據(jù)所附權(quán)利要求書進行限定。
權(quán)利要求
1.一種在集成電路內(nèi)的電容器，包含富銠結(jié)構(gòu)；直接接觸富銠結(jié)構(gòu)的氧化銠層；直接接觸氧化銠層的電容器電介質(zhì)；和在電容器電介質(zhì)之上的上電極。
2.權(quán)利要求1的電容器，其中上電極包含第二富銠結(jié)構(gòu)。
3.權(quán)利要求2的電容器，其中上電極包含純銠層。
4.權(quán)利要求2的電容器，其中第二富銠結(jié)構(gòu)包含貴金屬合金層。
5.權(quán)利要求4的電容器，其中貴金屬合金層包含一種包含超過約50原子％Rh的Rh-Pt合金。
6.權(quán)利要求2的電容器，其中上電極包含位于電介質(zhì)和上電極的第二富銠結(jié)構(gòu)之間的第二氧化銠層。
7.權(quán)利要求6的電容器，其中每個氧化銠層是1nm-20nm厚。
8.權(quán)利要求2的電容器，其中每個富銠結(jié)構(gòu)是20nm-100nm厚。
9.權(quán)利要求1的電容器，其中電容器形成為容器形狀。
10.權(quán)利要求1的電容器，其中電容器形成為螺柱形狀。
11.權(quán)利要求1的電容器，其中電容器電介質(zhì)包含介電常數(shù)大于約5的材料。
12.權(quán)利要求1的電容器，其中電容器電介質(zhì)包含介電常數(shù)大于約10的材料。
13.權(quán)利要求1的電容器，其中電容器電介質(zhì)包含介電常數(shù)大于約20的材料。
14.權(quán)利要求1的電容器，其中電容器電介質(zhì)包含鈦酸鍶鋇(BST)。
15.權(quán)利要求14的電容器，其中BST厚度是8nm-40nm。
16.權(quán)利要求1的電容器，其中電容器電介質(zhì)包含氧化鉭(Ta2O5)。
17.權(quán)利要求16的電容器，其中Ta2O5厚度是3nm-20nm。
18.一種用于半導(dǎo)體設(shè)備的電極，由包含以下的系列層組成包含貴金屬的第一層；和包含超過50原子％銠的第二層。
19.權(quán)利要求18的電極，其中第一層的厚度是20nm-100nm。
20.權(quán)利要求18的電極，其中第一層包含Pt。
21.權(quán)利要求20的電極，其中第一層進一步包含Rh。
22.權(quán)利要求21的電極，其中包含Rh的層由包含至少70％Rh的Rh-Pt合金組成。
23.一種集成電路電容器，包含介電常數(shù)大于約5的電介質(zhì)層；和與電介質(zhì)層接觸的電極，所述電極包含富銠結(jié)構(gòu)。
24.權(quán)利要求23的電容器，通過多晶硅塞與下方半導(dǎo)體基材電接觸形成。
25.一種制造集成電路的方法，包括沉積富銠層；和將介電常數(shù)大于約5的材料沉積在富銠層上。
26.權(quán)利要求25的方法，進一步包括第二富銠層在電介質(zhì)上的沉積。
27.權(quán)利要求26的方法，其中每個富銠層包括Rh與另一貴金屬的合金。
28.權(quán)利要求26的方法，其中每個富銠層具有大于約96％的Rh。
29.權(quán)利要求25的方法，進一步包括在沉積電介質(zhì)層之前RhOx直接在富銠層上的沉積。
30.權(quán)利要求25的方法，進一步包括在沉積富Rh的層之前RhOx直接在電介質(zhì)上的沉積。
31.一種制造用于集成電路的電容器的方法，包括形成所需電容器形狀；形成富銠結(jié)構(gòu)以適應(yīng)電容器形狀；直接在富銠結(jié)構(gòu)上形成氧化銠；將一層具有高介電常數(shù)的電介質(zhì)材料(HDC)直接沉積在氧化銠上；直接在HDC上形成氧化銠；和形成富銠結(jié)構(gòu)。
32.權(quán)利要求31的方法，其中富銠結(jié)構(gòu)具有大于約96％的Rh。
33.權(quán)利要求31的方法，其中富銠結(jié)構(gòu)的形成包括化學(xué)蒸氣沉積。
34.權(quán)利要求33的方法，其中富銠結(jié)構(gòu)的形成包括金屬有機化學(xué)蒸氣沉積(MOCVD)。
35.權(quán)利要求34的方法，其中用于MOCVD的前體氣體是Rh(η5-C5H5)(CO)2和N2O。
36.權(quán)利要求35的方法，其中沉積溫度是200C-550C。
37.權(quán)利要求31的方法，其中富銠結(jié)構(gòu)包含Rh與另一貴金屬的合金。
38.權(quán)利要求31的方法，其中氧化銠直接在富銠結(jié)構(gòu)上的形成包括氧化富銠結(jié)構(gòu)的上部分。
39.權(quán)利要求31的方法，其中氧化銠直接在HDC上的形成包括第一沉積薄層Rh金屬和氧化整個Rh層。
40.權(quán)利要求39的方法，其中氧化包括，將Rh層暴露于選自O(shè)，O2，NO，N2O和H2O的含氧氣氛。
41.權(quán)利要求40的方法，其中氧化在溫度300C-800C下進行。
42.權(quán)利要求31的方法，其中氧化銠的形成包括化學(xué)蒸氣沉積。
43.權(quán)利要求42的方法，其中Rh(η5-C5H5)(CO)2氣體用于化學(xué)蒸氣沉積。
44.權(quán)利要求43的方法，其中化學(xué)蒸氣沉積在200C-550C下進行。
45.權(quán)利要求31的方法，其中沉積一層電介質(zhì)材料包含使用前體Ba(DPM)2(tet)，Sr(DPM)2(tet)和Ti(O-i-C3H7)4化學(xué)蒸氣沉積鈦酸鍶鋇(BST)，其中DPM是二(二叔戊?；淄楦?和tet是四甘醇二甲醚。
46.權(quán)利要求45的方法，其中化學(xué)蒸氣沉積在約400C-700C下進行，且BST隨后在400C-650C下在氧氣氛中退火。
47.權(quán)利要求31的方法，其中電介質(zhì)材料層的沉積包括，使用前體Ba(thd)2和Sr(thd)2與Ti(異丙酰氧基)2(thd)2或Ti(O-i-Pr)2(thd)2化學(xué)蒸氣沉積鈦酸鍶鋇(BST)，其中thd是四甲基庚烷二酮化物。
48.權(quán)利要求47的方法，其中化學(xué)蒸氣沉積在約500C-800C下進行，且BST是隨后在400C-650C下在氧氣氛中退火。
49.權(quán)利要求31的方法，其中電介質(zhì)材料層的沉積包括，在Ar和O2的混合物中rf磁控管濺射Ba0.5Sr0.5TiO3靶以形成鈦酸鍶鋇(BST)。
50.權(quán)利要求49的方法，進一步包括，將BST在N2環(huán)境中使用快速熱處理器(RTP)退火約1分鐘。
51.權(quán)利要求31的方法，其中電介質(zhì)材料層的沉積包括，使用由氦攜帶Ta(OC2H5)5氣體化學(xué)蒸氣沉積以形成氧化鉭(TaOx)。
52.權(quán)利要求51的方法，其中化學(xué)蒸氣沉積在350C-550C下進行。
53.權(quán)利要求52的方法，進一步包括，將TaOx在400C-500C下在紫外光中在O2或O3氣氛中退火30秒-10分鐘。
54.權(quán)利要求52的方法，進一步包括，將TaOx在700C-850C下在氧或蒸汽氣氛中退火10分鐘-2小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于形成集成電路的電容器的結(jié)構(gòu)和方法。該電容器包括富銠結(jié)構(gòu)(24)，與富銠結(jié)構(gòu)(24)直接接觸的氧化銠層(26)，與氧化銠層(26)直接接觸的電容器電介質(zhì)(30)和在電容器之上的上電極(40)。該富銠結(jié)構(gòu)(24)可包括銠合金且電容器電介質(zhì)(30)優(yōu)選具有高介電常數(shù)。
文檔編號H01L27/108GK1518758SQ02804918
公開日2004年8月4日 申請日期2002年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月20日
發(fā)明者楊海寧, D·賈麗, G·S·桑德郝, H·羅德斯, M·維紹肯, 桑德郝, 濾, 蕓 申請人:微米技術(shù)有限公司