專利名稱：形成電容器及其介質(zhì)層的方法及其形成的電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路的制造，尤其涉及金屬-絕緣體-金屬(MIM)型電容器的形 成。
背景技術(shù)：
隨著集成電路的密度的增加，減小例如動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)中相關(guān)電容 器的尺寸的需要在增加。然而，也存在增加此類電容器的單位面積電容的需要，在用在高集 成度電路中的電容器的整體尺寸減小的前提下增加電容器的單位面積電容可能是困難的。 例如，已經(jīng)知道在使用立體結(jié)構(gòu)的金屬-絕緣體-半導(dǎo)體(MIS)電容器中使用SW2介質(zhì)層 以補償介質(zhì)層減少的厚度。換句話說，盡管減小了電容器的尺寸，但用立體結(jié)構(gòu)來增加電極 的有效表面積。然而，上述Mis傳統(tǒng)電容器不適于用在所有的高度集成的電路中。為了彌補MIS電容器的一些缺點，已知使用金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器，其 中使用具有高氧親和勢(affinity)的金屬氧化物形成介質(zhì)層。例如，已知使用金屬氧化物 例如 Ta2O5, Y2O3> La2O5, Pr2O3> Nb2O5, TiO2, BaO、SrO, HfO2 以及 BST。特別地，HfO2 層可以具 有比較高的介電常數(shù)(例如，大約20-25)和高的帶隙。HfO2介質(zhì)層的這些性質(zhì)(不同于具 有高介電常數(shù)的其它介質(zhì)層)可以在集成電路存儲器件中提供較優(yōu)良的可靠性和穩(wěn)定性。圖1是顯示傳統(tǒng)的MIM型電容器中漏電流的圖表。特別地，圖1中所示的電容器 漏電流對應(yīng)于具有TiN電極和其間的HfO2電介質(zhì)材料的MIM型電容器。根據(jù)圖1，曲線(A) 說明在初始形成MIM型電容器之后漏電流可以相對較低。然而，曲線(B)和(C)說明分別 在500°C和550°C退火之后MIM型電容器的漏電流。由于后處理(back-end processing)漏 電流可能增加，該后處理可以包括在形成MIM型電容器之后形成層間電介質(zhì)、阻擋金屬層、 和金屬間介質(zhì)層。阻擋層金屬的形成可以發(fā)生在550°C至700°C的相對較高的溫度下。由于HfO2層的結(jié)晶和/或HfO2層和TiN電極之間的反應(yīng)，發(fā)生了上述漏電流的增 加。另外，電極和介質(zhì)層的熱膨脹的差異還可能增大電容器的應(yīng)力。所有的這些因素都促 進(jìn)了介質(zhì)層的等效氧化物厚度增加，這又促進(jìn)了漏電流的增加。眾所周知，HfO2層的結(jié)晶度依賴后處理，特別依賴溫度和方法。圖2顯示緊隨60A HfO2介質(zhì)層(曲線A)形成之后、在650°C下的真空中對60人肚02層進(jìn)行熱處理后(曲線 B)、在390°C下的H3等離子體中對60人肚02層進(jìn)行等離子體處理后(曲線0!1 )2層的結(jié)晶 量。根據(jù)圖2，在390°C下經(jīng)受熱處理的HfO2層展示了與經(jīng)受高溫?zé)崽幚淼慕橘|(zhì)層所示的 大約相同的結(jié)晶量。即使在兩個處理之后HfO2層的結(jié)晶度相同，因為等離子體處理溫度較 低，其漏電流的特性也顯著不同。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實施例可以提供形成具有獨立籽晶(s印arate seed)和主介質(zhì)層 (main dielectric layer)的金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器的方法以及由此形成的MIM 電容器。依據(jù)這些實施例，在電容器中形成介質(zhì)層的方法可以包括在金屬氮化物下電極上 形成金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層。在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，該方法還包括在金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層上形成 與金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層獨立的金屬氧化物主介質(zhì)層。在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中， 該方法還包括在金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層上形成金屬氮氧化物主介質(zhì)層。在根據(jù)該發(fā)明的一些實施例中，金屬氮化物下電極中的第一金屬成分和金屬氮氧 化物籽晶介質(zhì)層中的第二金屬成分是不同的金屬成分。在根據(jù)該發(fā)明的一些實施例中，該 不同的金屬成分是11、1、1^、肚、21~、或者1^。在根據(jù)該發(fā)明的一些實施例中，金屬氮氧化物 籽晶介質(zhì)層的第一金屬成分和金屬氧化物主介質(zhì)層中的第二金屬成分是同樣的金屬成分。 在根據(jù)該發(fā)明的一些實施例中，該同樣的金屬成分是Ti、W、Ta、Hf、Zr、或者La。 在根據(jù)該發(fā)明的一些實施例中，金屬氧化物主介質(zhì)層中的金屬成分和金屬氮氧化 物籽晶介質(zhì)層中的金屬成分是同樣的金屬成分。在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，金屬氧化 物主介質(zhì)層中的第二金屬成分和金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層中的第一金屬成分是不同的金 屬成分。在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，該不同的金屬成分是Ti、W、Ta、Hf、Zr、或者La。在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，該方法還包括將金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層形成大 約20至大約60埃的厚度和將金屬氧化物主介質(zhì)層形成為大約40至大約100埃的厚度。在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，該方法還包括在金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層上形成 獨立的金屬氧化物主介質(zhì)層。在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，該方法還包括使用熱處理或 者等離子體處理來處理金屬氧化物主介質(zhì)層。在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，該方法還包 括在無氧氣氛(non-oxygen atmosphere)中使用熱處理或者等離子體處理來處理金屬氧化 物主介質(zhì)層。在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，無氧氣氛包括H2、NH3和/或隊。在根據(jù)本發(fā)明的 一些實施例中，使用熱處理來處理金屬氧化物主介質(zhì)層包括在小于大約550攝氏度的溫度 下在氧氣氛中處理金屬氧化物主介質(zhì)層。在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，氧氣氛包括A、NO2 和/或隊0。在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，使用等離子體處理來處理金屬氧化物主介質(zhì)層包 括在小于大約550攝氏度下在氧氣氛中使用等離子體處理來處理金屬氧化物主介質(zhì)層。在 根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，形成金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層包括在金屬氮化物下電極上形 成薄的金屬氧化物(metal-oxy)籽晶介質(zhì)層和氮化該薄的金屬氧化物籽晶介質(zhì)層。在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，氮化包括在大約200攝氏度至大約550攝氏度的 溫度下在氮氣氛中使用等離子體處理。在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，氮化包括在小于或 等于大約550攝氏度的溫度下在氮氣氛中的熱處理。在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，該方法還包括在金屬氧化物主介質(zhì)層上形成上電 極，其中包含在上電極中的金屬成分不同于包含在金屬氧化物主介質(zhì)層中的金屬成分。在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，形成電容器的方法包括在金屬氮化物下電極上的 金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層上形成獨立的金屬氧化物主介質(zhì)層和使用熱處理或者等離子體處理來處理獨立的金屬氧化物主介質(zhì)層。在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，金屬-絕緣體-金屬(MIM)型電容器包括在襯底 上的金屬氮化物電容器下電極和在金屬氮化物電容器下電極上的金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種在電容器中形成介質(zhì)層的方法，包括采用原子 層淀積以包括金屬和氧的前體氣體直接在金屬氮化物下電極上形成金屬氮氧化物籽晶介 質(zhì)層，所述金屬為鉿、鋯或鑭；以及利用該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層作為主介質(zhì)層的籽晶層 在該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層上形成該主介質(zhì)層，該主介質(zhì)層為金屬氧化物主介質(zhì)層或金 屬氮氧化物主介質(zhì)層，其中該主介質(zhì)層包括該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層中包括的相同的金 屬成分。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種形成電容器的方法，包括形成金屬氮化物材料 的下電極；采用原子層淀積以包括金屬和氧的前體氣體直接在包含金屬成分的下電極上形 成金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層，所述金屬為鉿、鋯或鑭；利用該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層作為 金屬氧化物主介質(zhì)層的籽晶層，在所述金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層上形成包含所述金屬成分 的獨立的該金屬氧化物主介質(zhì)層；以及在所述金屬氧化物主介質(zhì)層上形成金屬氮化物材料 的上電極，其中該主介質(zhì)層包括該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層中包括的相同的金屬成分。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種形成電容器的方法，包括形成金屬氮化物材料 的下電極；采用原子層淀積以包括金屬和氧的前體氣體直接在包含金屬成分的所述下電極 上形成金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層，所述金屬為鉿、鋯或鑭；利用該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層 作為金屬氮氧化物主介質(zhì)層的籽晶層，在所述金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層上形成包含所述金 屬成分的獨立的該金屬氮氧化物主介質(zhì)層；以及在所述金屬氮氧化物主介質(zhì)層上形成金屬 氮化物材料的上電極，其中該主介質(zhì)層包括該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層中包括的相同的金 屬成分。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種形成電容器的方法，包括利用金屬氮氧化物籽 晶介質(zhì)層作為金屬氧化物主介質(zhì)層的籽晶層，在該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層上形成獨立的 該金屬氧化物主介質(zhì)層，該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層采用原子層淀積以包括金屬和氧的前 體氣體直接形成在金屬氮化物下電極上，所述金屬為鉿、鋯或鑭；以及在無氧氣氛中使用熱 處理或等離子體處理來處理獨立的金屬氧化物主介質(zhì)層，其中該主介質(zhì)層包括該金屬氮氧 化物籽晶介質(zhì)層中包括的相同的金屬成分。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種形成電容器的方法，包括利用金屬氮氧化物籽 晶介質(zhì)層作為金屬氧化物主介質(zhì)層的籽晶層，在該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層上形成獨立的 該金屬氧化物主介質(zhì)層，該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層采用原子層淀積以包括金屬和氧的前 體氣體直接形成在金屬氮化物下電極上，所述金屬為鉿、鋯或鑭；以及使用熱處理或等離子 體處理來處理獨立的金屬氧化物主介質(zhì)層，其中該主介質(zhì)層包括該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì) 層中包括的相同的金屬成分。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種金屬-絕緣體-金屬型電容器，其包括在襯底 上的金屬氮化物電容器下電極；采用原子層淀積以包括金屬和氧的前體氣體直接在所述金 屬氮化物電容器下電極上形成的金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層，所述金屬為鉿、鋯或鑭；以及該 金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層上的主介質(zhì)層，該主介質(zhì)層通過將該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層用 作該主介質(zhì)層的籽晶層來形成，其中該主介質(zhì)層是金屬氧化物主介質(zhì)層或金屬氮氧化物主介質(zhì)層，以及其中該主介質(zhì)層包括該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層中包括的相同的金屬成分。


圖1是說明在制造的不同階段測量的傳統(tǒng)MIM型電容器中的漏電流的圖表。圖2是顯示在制造的不同階段的傳統(tǒng)MIM型電容器中測量的X射線衍射計數(shù)據(jù)的 圖表。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的MIM型電容器的剖視圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的MIM型電容器的剖視圖。圖5-11是說明根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的MIM型電容器的形成的剖視圖。圖12是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的MIM型電容器的剖視圖。圖13-14是說明根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的MIM型電容器的形成的剖視圖。圖15是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的MIM型電容器的剖視圖。圖16-18是說明根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的MIM型電容器的形成的剖視圖。圖19是說明相對于常規(guī)技術(shù)根據(jù)本發(fā)明的一些實施例形成的MIM型電容器的漏 電流的圖表。圖20是說明相對于常規(guī)技術(shù)根據(jù)本發(fā)明的一些實施例形成的MIM型電容器的漏 電流的圖表。圖21是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例形成的MIM型電容器的χ-射線光電子光譜。圖22是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例形成的MIM型電容器的不同階段的漏電流圖表。
具體實施例方式下文將參照附圖更完全地描述本發(fā)明，在附圖中顯示本發(fā)明的實施例。然而，本發(fā) 明不局限于在這里闡述的實施例。相反地，提供這些實施例以便徹底地并完全地說明，并完 全地將本發(fā)明的范圍傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚起見夸大了層和區(qū)域 的厚度。全文中相同的數(shù)字標(biāo)識相同的元件。如這里所使用的，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)所 列項目的一個或多個的任何和所有組合。這里所使用的術(shù)語僅僅是為了詳細(xì)的描述實施例而不是想要限制本發(fā)明。如這里 所使用的，除非本文清楚地指出外，否則單數(shù)形式“一(a，an)”和“該(the)”也包括復(fù)數(shù)形 式。還應(yīng)當(dāng)理解的是說明書中使用的術(shù)語“包括”說明所述特征、整體、步驟、操作、元件和/ 或部件的存在，但是不排除一個或多個其他的特征、整體、步驟、操作、元件、部件、和/或其 組合的存在或者增加。應(yīng)該理解當(dāng)將一元件例如層、區(qū)域或者襯底稱為“在另一個元件上”或者延伸“到 另一個元件之上”時，可以是直接在另一個元件上或者直接延伸到另一個元件之上或者存 在中間元件。相反地，當(dāng)將一元件稱為"直接在另一個元件上"或者"直接延伸到另一個 元件之上"，則就不存在中間元件。也應(yīng)當(dāng)理解的是當(dāng)將一種元件稱為“連接”或者“耦合” 至另一個元件時，可以是直接地連接或者耦合到另一個元件或者存在中間元件。相反地，當(dāng) 將一種元件稱為"直接連接"或者"直接耦合"至另一個元件時，就不存在中間元件。應(yīng)該理解，盡管這里可以使用術(shù)語第一、第二等等來描述不同的元件、組件、區(qū)域、 層和/或部分，但是這些元件、組件、區(qū)域、層和/或部分不受這些術(shù)語的限制。這些術(shù)語僅僅用于將一個元件、組件、區(qū)域、層或者部分與另一個元件、組件、區(qū)域、層或者部分區(qū)分開。 因而，在不脫離本發(fā)明精神的情況下，可以將下文論述的第一元件、組件、區(qū)域、層或者部分 稱作第二元件、組件、區(qū)域、層或者部分。而且，相對術(shù)語，例如〃下面〃或者〃底部〃和〃上面〃或者〃頂端〃在這里用 于描述如附圖中展示的一個元件與另一個元件的關(guān)系。應(yīng)該理解相對術(shù)語除了包括附圖中 所述的方向外還包括器件的不同方向。例如，如果翻轉(zhuǎn)圖中的器件，則被描述為在另一元件 的下邊的元件變?yōu)樵诹硪粋€元件的上邊。因此示范性術(shù)語"下面"根據(jù)圖的具體方向包 括"下面"和"上面"兩個方向。同樣地，如果翻轉(zhuǎn)一個圖中的裝置，描述為"在其他的元 件下面"或者"在其他的元件之下"的元件定向為在其它元件上方。因此，示范性術(shù)語" 在下面"或者"在...之下"包括上面和下面兩個方向。這里參照示意性說明本發(fā)明的理想化實施例的橫截面圖(和/或平面圖)來描述 本發(fā)明的實施例。同樣地，可以預(yù)計會存在因例如制造工藝和/或容差而導(dǎo)致的與示意圖 形狀的偏離。因而，不將本發(fā)明的實施例認(rèn)為是對這里說明的區(qū)域的具體形狀的限制，而是 包括由例如制造導(dǎo)致的形狀的偏差。例如，說明為或者描述為矩形的蝕刻區(qū)域典型地具有 圓的或者曲線特征。因而，圖中說明的區(qū)域本質(zhì)上是示意性的，它們的形狀不表示裝置區(qū)域 的精確的形狀也不限制本發(fā)明的范圍。除非另有限定，這里使用的全部術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)名詞)與本發(fā)明所屬領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員通常所理解的具有同樣的意義。還應(yīng)當(dāng)理解的是術(shù)語，例如在常用詞典中 定義的術(shù)語應(yīng)當(dāng)被解釋為與相關(guān)技術(shù)的文獻(xiàn)中的意義相協(xié)調(diào)，除非這里清楚地限定外，不 解釋為理想化或者過分形式意義。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對鄰近另一部件配置的結(jié) 構(gòu)或功能部件的引用可能具有重疊或者在另一部件之下的部分。如這里具體公開的，在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，在金屬-絕緣體-金屬(MIM) 型電容器的金屬氮化物下電極上可以形成金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層。金屬氮氧化物籽晶介 質(zhì)層可以充當(dāng)阻擋層，以減少在例如用于包含MIM型電容器的集成電路中形成金屬化/結(jié) 構(gòu)的上層(upper level)的后處理期間與金屬氮化物下電極的反應(yīng)。金屬氮氧化物籽晶介 質(zhì)層也可以減少在后期熱處理期間引起的應(yīng)力。具體說來，包含在金屬氮氧化物籽晶介質(zhì) 層中的氮能夠減少發(fā)生在常規(guī)MIM電容器中的反應(yīng)。在根據(jù)該發(fā)明的另一些實施例中，金 屬氧化物主介質(zhì)層可以形成在金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層上并可以保持與MIM型電容器中 的金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層獨立。而且，在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，可以穩(wěn)定(使用， 例如，熱處理或等離子體處理)金屬氧化物主介質(zhì)層以消除來自其的缺陷(例如碳)并調(diào) 整金屬氧化物主介質(zhì)層的化學(xué)計量(stoichiometry)。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的MIM型電容器的剖視圖。如圖3所示，MIM型 電容器的下電極320形成在襯底300(例如多晶硅襯底)上。下電極320包括金屬成分，例 如Ti、W、和/或Ta。金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層330位于下電極320上。金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層330 包括不同于包含在下電極320中的第一金屬成分的第二金屬成分。如上所述，包含在金屬 氮氧化物籽晶介質(zhì)層330中的氮可以充當(dāng)阻擋層以在后處理期間減少下電極320和介質(zhì)層 之間的反應(yīng)，例如，這種反應(yīng)可能會降低由后處理引起的介質(zhì)層的結(jié)晶度，從而減少等效氧 化物厚度的生長量。金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層330可以是包含在介質(zhì)層中的相對薄層。例如，金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層具有大約20A至大約60A的厚度。金屬氧化物主介質(zhì)層340位于金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層330上。金屬氧化物主介 質(zhì)層340可以優(yōu)選包括包含在金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層330中的同樣金屬成分。而且，金 屬氧化物主介質(zhì)層340可以比金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層330更厚。例如，金屬氧化物主介 質(zhì)層340可以具有大約40A至大約IOOA的厚度。金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層330和金屬氧化物主介質(zhì)層340可以是MIM型電容器電 介質(zhì)350中獨立的層。如上所述，金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層330可以充當(dāng)阻擋層以減少下 電極和介質(zhì)層之間的潛在反應(yīng)，該潛在反應(yīng)可能會不利地影響MIM型電容器的性質(zhì)例如漏 電流。位于金屬氧化物主介質(zhì)層340上的上電極360可以包括相同于包含在下電極420 中的材料。它可以包括第三金屬成分，該第三金屬成分不同于包含在下電極320和金屬氮 氧化物籽晶介質(zhì)層330以及金屬氧化物主介質(zhì)層340中的金屬成分。例如，上電極360包 括金屬成分例如Ru、Pt、和/或Ir。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的MIM型電容器的剖視圖。根據(jù)圖4，TiN下電極 層420位于襯底400上。HfON籽晶介質(zhì)層430位于TiN下電極420上。在根據(jù)本發(fā)明的 一些實施例中，籽晶介質(zhì)層可以是&0N、La0N等等。如上所述，籽晶介質(zhì)層430可以相對較 薄并可以充當(dāng)阻擋層以減少下電極420和介質(zhì)層430之間的反應(yīng)，該反應(yīng)可能會不利地影 響MIM型電容器的漏電流。而且，籽晶介質(zhì)層430可以用于減少在后處理期間引起的應(yīng)力。 而且，通過減少上述反應(yīng)的程度，籽晶介質(zhì)層430可以有效地提高電介質(zhì)MIM型電容器的結(jié) 晶溫度。HfO2主介質(zhì)層440在HfON籽晶介質(zhì)層上，因此包括HfON籽晶介質(zhì)層430所用的 同樣的金屬成分。而且，HfO2主介質(zhì)層440和HfON籽晶介質(zhì)層430形成為MIM型電容器的 電介質(zhì)450的獨立層。上電極460形成在電介質(zhì)450上，包括包含在下電極420中相同的 材料(在這種情況下即，TiN)。在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，上電極460可以包括TaN、
WN等等。圖5-11是說明根據(jù)本發(fā)明的一些實施例形成MIM型電容器的剖視圖。根據(jù)圖5， TiN下電極520形成在根據(jù)本發(fā)明的實施例的MIM型電容器的襯底500上?？梢允褂迷?層淀積(ALD)、化學(xué)氣相淀積(CVD)、或者金屬有機(jī)CVD(MOCVD)形成下電極520。使用，例如ALDJf HfO2層525形成在下電極520上。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解 的，ALD指的是使用前體氣體(precursor gas)每次形成一層的結(jié)構(gòu)。具體地，使用包括Hf 的第一前體氣體與前體材料一起形成單層第一成分例如Hf，以在襯底上形成單層。引進(jìn)包 括另一個成分(例如，氧化物)的第二前體氣體，該另一成分將與包含在第一前體氣體中的 金屬成分結(jié)合，該第二前體氣體與襯底上的單層反應(yīng)以提供組合第一金屬成分和第二前體 氣體中的成分的最后的單層，以形成上述的HfO2單層。根據(jù)圖6，通過熱處理或者等離子體處理來氮化HfO2層525以在下電極520上提 供HfON籽晶介質(zhì)層530?？梢栽谙鄬^低的溫度下(例如大約200°C至大約550°C )執(zhí)行 熱處理。使用相對較低的熱處理來氮化HfO2層525可以避免氧化TiN下電極520和/或 TiN下電極520與籽晶HfO2層530之間反應(yīng)的不利的影響，否則會降低如此形成的介質(zhì)層 的電介質(zhì)常數(shù)和帶隙。在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，在含有隊、NH3, N2O和/或NO2的氣氛中執(zhí)行HfO2層525的氮化。根據(jù)圖7，在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，在大約200°C至大約550°C的相對較低 的溫度下在含有N2、NH3、N2O和/或NO2的氣氛中使用等離子體處理來氮化HfO2層525，以 在下電極520上形成HfON籽晶層530。如上所述，在相對較低溫度下氮化HfO2層有助于避 免對介質(zhì)層的不利影響。而且，使用等離子體處理還增進(jìn)了原子團(tuán)的形成，這可以進(jìn)一步增 強(qiáng)HfON籽晶介質(zhì)層530的合成。根據(jù)圖8，在HfON籽晶介質(zhì)層530上作為一獨立層，形成HfO2S介質(zhì)層M0。具 體地，可以使用ALD或者M(jìn)OCVD在HfON籽晶介質(zhì)層530上生長HfO2主介質(zhì)層M0。而且， HfO2主介質(zhì)層540經(jīng)穩(wěn)定處理，以減少HfO2層中的碳雜質(zhì)，同時改善在較低溫度(例如，小 于大約550°C )下形成的HfO2主介質(zhì)層MO的化學(xué)計量。例如，根據(jù)圖9，在氧環(huán)境中執(zhí)行熱穩(wěn)定處理(使用例如02為0和/或NO2)以將適 量的氧材料提供給主介質(zhì)層，用于適當(dāng)形成HfO2主介質(zhì)層M0。而且，盡管在熱穩(wěn)定處理中 使用了氧氣氛，但HfON籽晶介質(zhì)層530中的氮成分仍充當(dāng)阻擋層，以防止TiN下電極520氧化。根據(jù)圖10，在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，可以通過使用例如02、N2O和/或NO2 的氧氣氛的等離子處理來進(jìn)行穩(wěn)定化處理。具體地，在相對較低的溫度下(例如低于大約 550°C)執(zhí)行02氣氛中的等離子處理。在等離子體處理期間使用的相對低溫有助于減少與 TiN下電極520的反應(yīng)，同時也將氧提供給HfO2主介質(zhì)層MO以滿足其化學(xué)計量要求。另 外，等離子體處理也有助于除去HfO2主介質(zhì)層540中的碳。而且，如上所述，HfON籽晶介質(zhì) 層530可以有助于防止下電極520的氧化。在根據(jù)本發(fā)明的其他的實施例中，如圖11所示，可以通過使用例如H2、隊和/或 H3在無氧保護(hù)氣氛中的熱處理或等離子體處理來提供穩(wěn)定化處理，其還可以消除HfO2主介 質(zhì)層MO中的碳雜質(zhì)。特別地，為了更完全脫除主介質(zhì)層MO中的碳雜質(zhì)而提供H2氣氛以 便其化學(xué)計量更接近HfO2層。在熱或者等離子體穩(wěn)定化處理中使用隊作為氣氛另一方面 促進(jìn)了作為主介質(zhì)層MO的HfON的形成，然而使用NH3作為熱和等離子體穩(wěn)定化處理中的 氣體氣氛可以促進(jìn)上述二者(即，減少碳雜質(zhì)同時進(jìn)一步改善籽晶介質(zhì)層530的阻擋層特 性)。圖12是說明根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的MIM型電容器的剖視圖。具體地，包含 第一金屬成分例如Ti的下電極在襯底500上。金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層530在下電極520 上并包括不同于包含在下電極520中的第一金屬成分的第二金屬成分。金屬氮氧化物主介 質(zhì)層540在金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層530上并包括包含在其中的同樣的金屬成分。要理解 的是，用于主介質(zhì)層540和籽晶介質(zhì)層530中的第二金屬成分是Hf、Zr、La等等。而且，應(yīng) 該理解主介質(zhì)層540和籽晶介質(zhì)層530的金屬氮氧化物成分可以是Hf0N、Zr0N、La0N等等。 而且，優(yōu)選主介質(zhì)層540和籽晶介質(zhì)層530的成分相同。上電極560在主介質(zhì)層540上。圖13-14是說明根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的MIM型電容器的形成的剖視圖。根據(jù) 圖13，在氮氣氛(例如&、NH3j20和/或NO2)中使用熱處理或者等離子體處理來氮化籽晶 介質(zhì)層530 (HfO2)。如上所述，可以使用ALD或者M(jìn)OCVD形成HfO2層。在大約200°C至大約 550°C的相對低溫下進(jìn)行在氮氣氛中的熱處理或等離子體處理。如上所述，在相對低溫下執(zhí) 行熱處理或者等離子體處理可以減少與下電極520的反應(yīng)。
根據(jù)圖14，使用ALD或者M(jìn)OCVD在籽晶介質(zhì)層上形成主介質(zhì)層540并經(jīng)熱或者等 離子體穩(wěn)定化處理。特別地，在使用n2、NH3, N2O禾Π /或NO2的氮氣氛中執(zhí)行熱或者等離子 體穩(wěn)定化處理。使用氮氣氛促進(jìn)作為金屬氮氧化物(例如HfON、ZrON、LaON等等)的主介 質(zhì)層MO的形成。因此，獨立主介質(zhì)層540和籽晶電介質(zhì)530具有同樣的金屬氮氧化物成 分，其還可以改善所得的MIM型電容器的漏電流特性。圖15是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的MIM型電容器的剖視圖。導(dǎo)電塞1515穿過中 間介質(zhì)層1516以接觸下面的半導(dǎo)體襯底1500。應(yīng)該理解導(dǎo)電塞1515可以電連接到形成在 半導(dǎo)體襯底1500上作為集成電路的一部分的MOS晶體管、觸點、位線等等。MIM型電容器的下電極1520形成在導(dǎo)電塞1515上并具有圓柱形，其在圖15的橫 截面中以U形出現(xiàn)。下電極1520可以是金屬氮化物層例如TiN、TaN或者WN。而且，蝕刻 停止層1517在下電極1520外側(cè)的中間介質(zhì)層1516上。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，籽晶介 質(zhì)層1530保形地(conformally)在蝕刻停止層1517和下電極1520上。籽晶介質(zhì)層1530 可以是例如HfON、ZrON或者LaON的金屬氮氧化物層。如圖15中進(jìn)一步所示，主介質(zhì)層1540保形地在作為獨立層的籽晶介質(zhì)層1530上 并結(jié)合籽晶介質(zhì)層1530提供MIM型電容器的介質(zhì)層1550。主介質(zhì)層1540可以是金屬氧化 物層例如Hf02、Zr0或者LaO。籽晶介質(zhì)層1530和主介質(zhì)層1540中的金屬成分可以是同樣 的。上電極1560在主介質(zhì)層1540上以完成MIM型電容器。包含在下電極1520和上 電極1560中的金屬成分可以是同樣的。圖16-18是說明根據(jù)本發(fā)明的一些實施例形成MIM型電容器的剖視圖。如圖16 所示，中間介質(zhì)層1516沉積在襯底1500上并被蝕刻以在其中形成暴露下部的襯底1500的 部分的接觸孔，其中包含例如裝置或者觸點。用導(dǎo)電材料例如摻雜多晶硅、TiN或者WN填充 接觸孔。平坦化導(dǎo)電材料以暴露中間介質(zhì)層1516的表面以在接觸孔中形成導(dǎo)電塞1515。蝕刻停止層1517沉積在中間介質(zhì)層1516和導(dǎo)電塞1515上并在其上形成鑄模 (mold)氧化層1519。應(yīng)該理解蝕刻停止層1517可以是氮化硅層。蝕刻蝕刻停止層1517和 鑄模氧化層1519以在其中形成暴露下面導(dǎo)電塞1515的孔1519a。在孔1519a中和在鑄模 氧化層1519的上表面上形成導(dǎo)電層(例如，TiN、TaN或者WN)。應(yīng)該理解形成導(dǎo)電層以在 孔1519a中沉積下電極1520并可以使用例如ALD、M0CVD或者CVD形成以促進(jìn)下電極1520 具有均勻的厚度。在包含在孔1519a的導(dǎo)電層上沉積犧牲層1522，并使用化學(xué)機(jī)械拋光或者回蝕工 藝來平坦化，其除去了位于鑄模氧化層1519上表面上的部分導(dǎo)電層但是留下孔1519a中的 部分，以形成下電極1520。根據(jù)圖17，使用濕法蝕刻除去犧牲層1522和鑄模氧化層1519。在下電極1520的 表面上和在蝕刻停止層1517的表面上形成初步籽晶介質(zhì)層。應(yīng)該理解初步籽晶介質(zhì)層由 金屬氧化物材料形成。氮化初步籽晶介質(zhì)層以形成金屬氮氧化物的籽晶介質(zhì)層1530 (例如Hf0N、Zr0N或 者LaON)。而且，將籽晶介質(zhì)層1530形成從大約20A至大約60A的厚度。根據(jù)圖18，使用 ALD或者M(jìn)OCVD在籽晶介質(zhì)層1530上形成主介質(zhì)層1540。應(yīng)該理解主介質(zhì)層可以是例如 Hf02、Zr0或者LaO的材料。而且，包含在主介質(zhì)層1540中的金屬成分與包含在籽晶介質(zhì)層1530中的金屬成分相同。主介質(zhì)層1540經(jīng)熱或者等離子體穩(wěn)定化處理以除去雜質(zhì)(例如碳)和調(diào)整主介 質(zhì)層的化學(xué)計量。而且，可以在小于大約550°C的溫度下執(zhí)行穩(wěn)定化處理。而且，可以在 氧氣氛中或者在如上所述的無氧氣氛中執(zhí)行用于穩(wěn)定主介質(zhì)層1540的熱或者等離子體處 理。如果使用氮在無氧保護(hù)氣氛中執(zhí)行熱或者等離子體處理，那么主介質(zhì)層1540的金屬氧 化物材料可以進(jìn)一步經(jīng)受氮化處理，這可以進(jìn)一步改善由籽晶介質(zhì)層1530提供的阻擋層 效應(yīng)。圖19是說明根據(jù)本發(fā)明的一些實施例和根據(jù)常規(guī)技術(shù)的MIM型電容器中的相對 的漏電流密度測定的圖表。特別地，圖19包含兩條曲線“A"和"B"。曲線A代表對 包含HfO2介質(zhì)層的常規(guī)MIM型電容器進(jìn)行的漏電流密度測定，而B說明對根據(jù)本發(fā)明實施 例的MIM型電容器做的漏電流密度測定，其中本發(fā)明的電容器包含作為其電介質(zhì)一部分的 獨立HfON籽晶層。如圖19所示，與曲線A(沒有籽晶層)中的漏電流密度相比，根據(jù)發(fā)明 的一些實施例形成的MIM型電容器的漏電流密度減少了。圖20-22顯示與常規(guī)技術(shù)相比通過測試根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的MIM型電容器 而收集的試驗數(shù)據(jù)。具體地，圖20是說明經(jīng)三個不同的穩(wěn)定化處理的漏電流密度變化的圖 表曲線A中所示的沒有穩(wěn)定化處理、如曲線B所示的NH3等離子體處理和如曲線C所示& 等離子體處理。根據(jù)圖20，曲線C說明，通過使用特別是氧氣氛中的等離子體處理的穩(wěn)定化 可以提供改善的漏電流。而且，圖20說明穩(wěn)定化處理能夠提供與形成籽晶層無關(guān)的益處。圖21是使用X射線光電子光譜學(xué)測量的結(jié)合能的圖表。具體地，圖21顯示對包 含籽晶介質(zhì)層和包含在其中的獨立主介質(zhì)層的MIM型電容器測量的結(jié)合能。圖21中的三 條曲線給出了結(jié)合能隨用作穩(wěn)定主介質(zhì)層的不同的等離子體處理的變化。具體地，曲線A 顯示對沒經(jīng)穩(wěn)定處理的HfO2主介質(zhì)層的結(jié)合能測量。曲線B顯示對使用&氣氛的等離子 體處理中被穩(wěn)定的HfO2主介質(zhì)層的結(jié)合能測量。曲線C顯示測量具有HfO2主介質(zhì)層的MIM 型電容器的結(jié)合能，其在NH3氣氛中使用等離子體處理來穩(wěn)定。而且，與曲線C有關(guān)的圖21 所示的區(qū)域χ和y分別突出顯示了與氮氧化物中的氮和金屬氮化物中的氮有關(guān)的峰值結(jié)合 能。因此，曲線C說明在NH3氣氛中使用等離子體處理穩(wěn)定的主介質(zhì)層引入了氮。圖22是顯示根據(jù)本發(fā)明的一些實施例形成的MIM型電容器的漏電流密度測定的 圖表。具體地，在圖22中指定為A的曲線代表對在形成結(jié)構(gòu)(包含具有HfON籽晶層的TiN 下電極和其上具有TiN上電極的HfO2主介質(zhì)層)之后測定的MIM型電容器的漏電流密度。 曲線B代表在結(jié)構(gòu)經(jīng)大約500°C的后處理之后測定的漏電流密度。曲線C顯示在大約550°C 下的后處理之后測定的結(jié)構(gòu)上的漏電流密度。因此，如圖22所示，無論是否在比較高的溫 度例如500°C或者550°C下執(zhí)行后處理，都減少了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例形成的MIM型電 容器的漏電流密度測量結(jié)果。如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例中，在金屬-絕緣體-金屬(MIM)型電容器 的金屬氮化物下電極上可以形成金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層。金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層充當(dāng) 阻擋層以減少在例如用于在包含MIM型電容器的集成電路中形成金屬化/結(jié)構(gòu)的上層的后 處理期間與金屬氮化物下電極的反應(yīng)。金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層也可以減少在后熱處理期 間引起的應(yīng)力。包含在金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層中的氮減少了發(fā)生在常規(guī)型MIM電容器的反應(yīng)的類型。在根據(jù)本發(fā)明的另一些實施例中，可以在金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層上形成金屬氧 化物主介質(zhì)層并保持與MIM類型電容器中的金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層獨立。而且，在根據(jù) 本發(fā)明的一些實施例中，穩(wěn)定(使用，例如，熱和等離子體處理)金屬氧化物主介質(zhì)層以除 去其間的缺陷(例如，碳)并調(diào)整金屬氧化物主介質(zhì)層的化學(xué)計量。在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，如果在本公開的權(quán)益范圍內(nèi)，本領(lǐng)域的 技術(shù)人員可以做出一些變化和修改。因此，可以理解的是僅僅為了舉例的目的提出所述的 實施例，不應(yīng)當(dāng)理解為限制由權(quán)利要求限定的發(fā)明。因此，閱讀權(quán)利要求不僅包括字面提出 的元件還包括用基本相同的方法執(zhí)行基本相同功能以獲得基本相同結(jié)果的所有等效的元 件。因而，權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)理解為包括上面具體說明和描述的、概念性等效地、以及結(jié)合本發(fā) 明主要精神的內(nèi)容。本申請要求2004年4月12日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局申請的韓國專利申請 No. 10-2004-0024888和2004年4月22日向美國專利局申請的美國專利申請No. 10/830214 的優(yōu)先權(quán)，其整個內(nèi)容以引用的形式并入本文。
權(quán)利要求
1.一種在電容器中形成介質(zhì)層的方法，包括采用原子層淀積以包括金屬和氧的前體氣體直接在金屬氮化物下電極上形成金屬氮 氧化物籽晶介質(zhì)層，所述金屬為鉿、鋯或鑭；以及利用該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層作為主介質(zhì)層的籽晶層在該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì) 層上形成該主介質(zhì)層，該主介質(zhì)層為金屬氧化物主介質(zhì)層或金屬氮氧化物主介質(zhì)層，其中該主介質(zhì)層包括該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層中包括的相同的金屬成分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括在所述金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層上形成與金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層獨立的金屬氧化 物主介質(zhì)層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括在所述金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層上形成金屬氮氧化物主介質(zhì)層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述金屬氮化物下電極中的第一金屬成分和所述金屬 氮氧化物介質(zhì)層中的第二金屬成分包括不同的金屬成分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中所述不同的金屬成分包括Ti、W、Ta、Hf、Zr或La。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層中的第一金屬成分和所 述金屬氧化物介質(zhì)層中的第二金屬成分包括相同的金屬成分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述相同的金屬成分包括Ti、W、Ta、Hf、& 或La。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述金屬氧化物主介質(zhì)層中的金屬成分和所述金屬氮 氧化物籽晶介質(zhì)層中的金屬成分包括相同的金屬成分。
9.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述金屬氧化物主介質(zhì)層中的第二金屬成分和所述金 屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層中的第一金屬成分包括不同的金屬成分。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述不同的金屬成分包括Ti、W、Ta、Hf、& 或La。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，還包括將所述金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層形成至大約20至大約60埃厚；以及將所述金屬氧化物主介質(zhì)層形成至大約40至大約100埃厚。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括在所述金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層上形成獨立的金屬氧化物主介質(zhì)層。
13.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，還包括使用熱處理或等離子體處理來處理所述金屬氧化物主介質(zhì)層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述處理包括在無氧氣氛中使用熱處理或等離子體 處理來處理所述金屬氧化物主介質(zhì)層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述無氧氣氛包括H2、NH3和/或N2。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中使用熱處理來處理金屬氧化物主介質(zhì)層包括在小于 大約550攝氏度的溫度下在氧氣氛中處理金屬氧化物主介質(zhì)層。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述氧氣氛包括02、N02和/或N20。
18.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中使用等離子體處理來處理金屬氧化物主介質(zhì)層包括 在小于大約550攝氏度的溫度下在氧氣氛中使用等離子體來處理金屬氧化物主介質(zhì)層。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中形成所述金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層包括在所述金屬氮化物下電極上形成薄金屬氧化物籽晶介質(zhì)層；以及氮化所述薄金屬氧化物籽晶介質(zhì)層。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述氮化包括在大約200攝氏度至大約550攝氏度 下在氮氣氛中使用等離子體處理。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述氮化包括在大于或等于大約550攝氏度的溫度 下在氮氣氛中的熱處理。
22.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，還包括在所述金屬氧化物主介質(zhì)層上形成上電極，其中包含在所述上電極中的金屬成分不同 于包含在所述金屬氧化物主介質(zhì)層中的金屬成分。
23.一種形成電容器的方法，包括 形成金屬氮化物材料的下電極；采用原子層淀積以包括金屬和氧的前體氣體直接在包含金屬成分的下電極上形成金 屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層，所述金屬為鉿、鋯或鑭；利用該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層作為金屬氧化物主介質(zhì)層的籽晶層，在所述金屬氮氧 化物籽晶介質(zhì)層上形成包含所述金屬成分的獨立的該金屬氧化物主介質(zhì)層；以及 在所述金屬氧化物主介質(zhì)層上形成金屬氮化物材料的上電極， 其中該主介質(zhì)層包括該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層中包括的相同的金屬成分。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述金屬成分包括Ti、W、Ta、Hf、& 或La。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，還包括氮化所述薄金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層，其中氮化包括在大約200攝氏度至大約550攝 氏度的溫度下在氮氣氛中的等離子體處理或在大于或等于大約550攝氏度的溫度下在氮 氣氛中的熱處理。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，還包括穩(wěn)定所述獨立的金屬氧化物主介質(zhì)層，其中穩(wěn)定包括在無氧氣氛中使用熱處理或等離 子體處理。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈的方法，其中所述無氧氣氛包括H2、NH3和/或N2。
28.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，還包括穩(wěn)定所述獨立的金屬氧化物主介質(zhì)層，其中穩(wěn)定包括在氧氣氛中使用熱處理或等離子 體處理。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中所述氧氣氛包括02、NO2和/或N20。
30.一種形成電容器的方法，包括 形成金屬氮化物材料的下電極；采用原子層淀積以包括金屬和氧的前體氣體直接在包含金屬成分的所述下電極上形 成金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層，所述金屬為鉿、鋯或鑭；利用該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層作為金屬氮氧化物主介質(zhì)層的籽晶層，在所述金屬氮 氧化物籽晶介質(zhì)層上形成包含所述金屬成分的獨立的該金屬氮氧化物主介質(zhì)層；以及 在所述金屬氮氧化物主介質(zhì)層上形成金屬氮化物材料的上電極， 其中該主介質(zhì)層包括該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層中包括的相同的金屬成分。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中形成金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層包括 形成包括所述金屬成分的薄金屬氧化物籽晶介質(zhì)層；以及在大約200攝氏度至大約550攝氏度的溫度下在包含N2、NH3、N2O和/或NO2的氮氣氛 中使用等離子體或熱處理來氮化所述薄金屬氧化物籽晶介質(zhì)層。
32.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中形成獨立的金屬氮氧化物主介質(zhì)層包括 在所述金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層上形成包括所述金屬成分的相對較厚的獨立的金屬氧化物主介質(zhì)層；以及在包含&、NH3j20和/或NO2的氮氣氛中使用等離子體或熱處理來氮化相對較厚的獨 立的金屬氧化物主介質(zhì)層。
33.一種形成電容器的方法，包括利用金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層作為金屬氧化物主介質(zhì)層的籽晶層，在該金屬氮氧化物 籽晶介質(zhì)層上形成獨立的該金屬氧化物主介質(zhì)層，該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層采用原子層 淀積以包括金屬和氧的前體氣體直接形成在金屬氮化物下電極上，所述金屬為鉿、鋯或鑭； 以及在無氧氣氛中使用熱處理或等離子體處理來處理獨立的金屬氧化物主介質(zhì)層， 其中該主介質(zhì)層包括該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層中包括的相同的金屬成分。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中所述無氧氣氛包括H2、NH3*/或N2。
35.一種形成電容器的方法，包括利用金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層作為金屬氧化物主介質(zhì)層的籽晶層，在該金屬氮氧化物 籽晶介質(zhì)層上形成獨立的該金屬氧化物主介質(zhì)層，該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層采用原子層 淀積以包括金屬和氧的前體氣體直接形成在金屬氮化物下電極上，所述金屬為鉿、鋯或鑭； 以及使用熱處理或等離子體處理來處理獨立的金屬氧化物主介質(zhì)層，其中該主介質(zhì)層包括該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層中包括的相同的金屬成分。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的方法，其中使用熱處理來處理金屬氧化物主介質(zhì)層包括在低于 大約550攝氏度的溫度下處理金屬氧化物主介質(zhì)層。
37.根據(jù)權(quán)利要求35的方法，其中使用等離子體處理來處理獨立的金屬氧化物主介質(zhì) 層包括在低于大約550攝氏度的溫度下在氧氣氛中進(jìn)行等離子體處理。
38.根據(jù)權(quán)利要求35的方法，其中處理包括在大約200攝氏度至大約550攝氏度的溫 度下在無氧氣氛中處理金屬氧化物主介質(zhì)層。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的方法，其中所述無氧氣氛包括H2、NH3*/或N2。
40.一種金屬-絕緣體-金屬型電容器，其包括 在襯底上的金屬氮化物電容器下電極；采用原子層淀積以包括金屬和氧的前體氣體直接在所述金屬氮化物電容器下電極上 形成的金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層，所述金屬為鉿、鋯或鑭；以及該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層上的主介質(zhì)層，該主介質(zhì)層通過將該金屬氮氧化物籽晶介 質(zhì)層用作該主介質(zhì)層的籽晶層來形成，其中該主介質(zhì)層是金屬氧化物主介質(zhì)層或金屬氮氧化物主介質(zhì)層，以及 其中該主介質(zhì)層包括該金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層中包括的相同的金屬成分。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的金屬-絕緣體-金屬型電容器，還包括在所述金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層上并與所述金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層獨立的金屬氧化物主介質(zhì)層。
42.根據(jù)權(quán)利要求40的金屬-絕緣體-金屬型電容器，其中所述金屬氮氧化物籽晶介 質(zhì)層具有大約20埃至大約60埃的厚度。
43.根據(jù)權(quán)利要求41的金屬-絕緣體-金屬型電容器，其中所述金屬氧化物主介質(zhì)層 具有大約40埃至大約80埃的厚度。
全文摘要
本發(fā)明公開了形成電容器及其介質(zhì)層的方法及其形成的電容器。本發(fā)明的一種方法在金屬-絕緣體-金屬(MIM)型電容器的金屬氮化物下電極上形成金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層。金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層充當(dāng)阻擋層以減少在例如，用于在包括MIM型電容器的集成電路中形成金屬化上層的后處理期間與金屬氮化物下電極的反應(yīng)。包含在金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層中的氮能夠減少發(fā)生在常規(guī)型MIM電容器中的反應(yīng)的類型。金屬氧化物主介質(zhì)層形成在金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層上并保持與MIM型電容器中的金屬氮氧化物籽晶介質(zhì)層獨立。穩(wěn)定(例如，使用熱處理或等離子處理)金屬氧化物主介質(zhì)層以消除其中的缺陷(例如碳)并調(diào)整金屬氧化物主介質(zhì)層的化學(xué)計量。
文檔編號H01L21/8242GK102082079SQ20101053744
公開日2011年6月1日 申請日期2005年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月12日
發(fā)明者吳世勛, 崔在亨, 崔正植, 柳次英, 鄭正喜, 金基哲, 金晟泰 申請人:三星電子株式會社