CN102449712B - 电容器及形成电容器的方法 - Google Patents

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Abstract

一些实施例包括形成电容器的方法。可在第一电容器电极上方形成金属氧化物混合物。所述金属氧化物混合物可具有第二组分相对于第一组分的连续浓度梯度。所述连续浓度梯度可对应于所述第二组分随着距所述第一电容器电极的距离增加而减小的浓度。所述第一组分可选自由氧化锌、氧化铪及其混合物组成的群组；且所述第二组分可选自由氧化铌、氧化钛、氧化锶及其混合物组成的群组。可在所述第一电容器电极上方形成第二电容器电极。一些实施例包括含有至少一种金属氧化物混合物的电容器，所述至少一种金属氧化物混合物具有上述第二组分相对于上述第一组分的连续浓度梯度。

Description

电容器及形成电容器的方法
技术领域
本发明涉及电容器及形成电容器的方法。
背景技术
电容器在集成电路中具有许多应用。举例来说，动态随机存取存储器(DRAM)单位单元可包含与晶体管组合的电容器。存储于DRAM单位单元的电容器上的电荷可对应于存储器位。
集成电路制作的持续目标是减小个别电路组件所消耗的面积，且借此增加可提供于单个芯片上方的组件的密度(换句话说，增加集成规模)。因此，存在小型化集成电路中所利用的各种组件的持续目标。
可在电容器的小型化期间出现的问题是较小电容器可对应地具有比较大电容器小的电容。可存储于个别电容器上的电荷的量可与电容成比例，且可存在可靠存储器操作所需的每单元最小电容。因此，简单地按比例缩小现有电容器的大小以实现适于新代别集成电路的电容器通常是不切实际的。相反，经小型化的电容器将不满足所要性能参数，除非开发出改进经小型化的电容器内的电容的新材料。
一种增加电容的方法是减小电容器中所利用的电介质的厚度。然而，随着电介质厚度的减小，电流泄漏变得成为问题。
将期望开发出具有所要电容而不具有成为问题的泄漏的改进集成电路电容器。
发明内容
附图说明
图1是展示一对DRAM单位单元的半导体构造的示意性横截面侧视图。
图2是实例性实施例电容器的示意性横截面侧视图。
图3是另一实例性实施例电容器的示意性横截面侧视图。
图4是另一实例性实施例电容器的示意性横截面侧视图。
图5到图7是在形成电容器的实例性实施例方法的各个处理阶段展示的构造的示意性横截面侧视图。
图8及图9是在形成电容器的另一实例性实施例方法的各个处理阶段展示的构造的示意性横截面侧视图。
具体实施方式
图1展示包含由半导体衬底12支撑的一对DRAM单位单元6及8的构造10的一部分。
衬底12可包含(例如)轻掺杂有背景p型掺杂剂的单晶硅、基本上由轻掺杂有背景p型掺杂剂的单晶硅组成或由轻掺杂有背景p型掺杂剂的单晶硅组成。术语“半导电衬底”及“半导体衬底”意指包含半导电材料的任一构造，包括(但不限于)：块体半导电材料，例如半导电晶片(单独或呈其上包含其它材料的组合件形式)；及半导电材料层(单独或成其上包含其它材料的组合件形式)。术语“衬底”意指任一支撑结构，包括(但不限于)上述半导电衬底。
DRAM单位单元包含与晶体管组合的电容器。具体来说，单位单元6包含与晶体管16组合的电容器14，且单位单元8包含与晶体管20组合的电容器18。
晶体管16及20分别包含栅极17及21。所述栅极包括含有栅极电介质材料24、导电材料26及电绝缘封盖材料28的堆叠。材料24、26及28可包含常规材料。举例来说，栅极电介质材料24可包含二氧化硅；导电材料26可包含各种金属、含金属的化合物及导电掺杂半导体材料中的一者或一者以上；且封盖材料28可包含二氧化硅、氮化硅及氧氮化硅中的一者或一者以上。在一些实施例中，所述栅极可为相对于图1的横截面视图延伸到页面中且延伸出页面的字线的部分。
侧壁间隔层22沿着栅极17及21的侧壁。所述侧壁间隔层可包含常规材料；且可(例如)包含二氧化硅、氮化硅及氧氮化硅中的一者或一者以上。
晶体管16包含在栅极17的相对侧上的一对源极/漏极区30及32；且类似地，晶体管20包含在栅极21的相对侧上的源极/漏极区32及34。在所示实施例中，源极/漏极区32由邻近晶体管16及20共享。所述源极/漏极区可对应于延伸到衬底12的半导体材料中的导电掺杂扩散区。
在所示实施例中，导电底座36提供于源极/漏极区30上方且电连接到源极/漏极区30；且类似地，导电底座37提供于源极/漏极区34上方且电连接到源极/漏极区34。底座36及37可包含任何适合的导电组合物或数种导电组合物的组合。举例来说，底座36及37可包含各种金属、含金属的化合物及导电掺杂半导体材料中的一者或一者以上。
电容器14包含与底座36电连接的存储节点电极38。所述存储节点电极展示为均匀地包含单种材料40。在其它实施例(未展示)中，所述存储节点电极可包含多种不同材料。所示材料40可包含任一适合的导电组合物或数种组合物的组合；且可(例如)包含各种金属、含金属的化合物及/或导电掺杂半导体材料中的一者或一者以上。在一些实施例中，材料40可包含氮化钛、基本上由氮化钛组成或由氮化钛组成。
电容器14还包含板状电极42。所述板状电极展示为均匀地包含单种材料44。在其它实施例(未展示)中，所述板状电极可包含多种不同材料。所示材料44可包含任一适合的导电组合物或数种组合物的组合；且可(例如)包含各种金属、含金属的化合物及/或导电掺杂半导体材料中的一者或一者以上。在一些实施例中，材料44可包含氮化钛、基本上由氮化钛组成或由氮化钛组成。
存储节点电极38及板状电极42可统称为电容器电极。
电容器14包含介于电容器电极38与42之间的电容器电介质46。电容器电介质46展示为包含两种不同材料48及50。在其它实施例中，所述电容器电介质可仅包含单种材料，或可包含多于两种材料。
在一些实施例中，所述电容器电介质将包括具有一种组分相对于另一种组分的连续浓度梯度的金属氧化物混合物。具体来说，将具有高介电常数的电介质组合物(例如，选自由氧化铌、氧化钛、氧化锶及其混合物组成的群组的电介质组合物)与具有较低介电常数的电介质组合物(例如，选自由氧化锌、氧化铪及其混合物组成的群组的电介质组合物)混合以形成所述高介电常数组合物相对于所述低介电常数组合物的连续浓度梯度。
所述高介电常数组合物将具有所要高介电常数，但往往也将具有不期望的小带隙及对应高泄漏特性。相反，所述低介电常数组合物往往将具有所要宽带隙及对应低泄漏特性，但往往也将具有不期望的低介电常数。通过在金属氧化物混合物组合高介电常数组合物与低介电常数组合物，可跨越金属氧化物混合物的厚度获得每一组合物的所要性质。
高介电常数组合物的最高浓度接近电容器电极，且然后使高电介质常数组合物的浓度随着距所述电容器电极的距离增加而降低可为有利的。在其中电容器电介质46包含两种或两种以上不同材料的实施例中，可将金属氧化物混合物用作电容器电介质的材料中的一者，或用作电容器电介质的多种材料。举例来说，电容器电介质46的电介质材料48及50中的任一者或两者可为金属氧化物混合物。
在所示实施例中，电介质材料48邻近存储节点电极38。如果材料48为高介电常数组合物与低介电常数组合物的混合物，那么所述高介电常数组合物的浓度可沿着从材料48的上表面延伸到材料48的下表面(如邻近材料48提供的箭头49所指示)的连续浓度梯度增加。类似地，如果电介质材料50为高介电常数组合物与低介电常数组合物的混合物，那么所述高介电常数组合物的浓度可沿着从材料50的下表面延伸到材料50的上表面(如邻近材料50提供的虚线箭头51所指示)的连续浓度梯度增加。
电容器18类似于以上所论述的电容器14，且包含与底座37电连接的存储节点电极52。存储节点电极52可包含上文关于存储节点电极38所论述的材料中的任一者且展示为均匀地包含单种材料40。
电容器18包含以上所论述的板状电极42，且也包含以上所论述的电容器电介质46。
图1的图示展示电容器板状电极与DRAM的存储节点电极的不同之处可在于：电容器板状电极(具体来说，图1的电极42)是跨越多个电容器共享，而存储节点电极(具体来说，图1的电极38及52)却只是个别电容器才有。
电容器中的每一者电连接到晶体管的源极/漏极区中的一者(例如，在所示实施例中，晶体管16及20的源极/漏极30及34分别电连接到电容器14及18)。晶体管的剩余源极/漏极区可电连接到位线。在图1中，将晶体管16及20的共享源极/漏极区32示意性地图解说明为电连接到位线54。在操作中，位线及字线可对应于存储器阵列的行及列，且可在所述行及列的交叉点处唯一地寻址个别电容器。
图1的构造10为DRAM阵列的一部分的通用表示，且此构造的众多方面可在具体实施例(未展示)中变化。在所示实施例中，电绝缘材料56区块提供于电容器18与14之间以将所述电容器的存储节点电极彼此电隔离。展示所述电容器具有经堆叠板的简单几何配置，且展示介入绝缘材料56具有连续区块的简单几何配置。在其它实施例中，电容器可具有更复杂的几何配置(例如，电容器可为容器型电容器或底座型电容器)，且同样地，可以更复杂的几何配置形成材料56。此外，在一些实施例中可省略底座36及37，以便与源极/漏极区30及34直接物理接触地形成存储节点38及52。
可相对图1的构造10作出的额外修改是可针对特定实施例修整电容器电介质46。图2到图9相对于实例性电容器及形成电容器的方法图解说明电容器电介质46的特定配置。
参考图2，电容器60展示为包含一对电容器电极62及64以及介于所述电容器电极之间的电介质材料46。电容器电极62及64中的一者可对应于相似于图1的电极38的存储节点电极，且电极62及64中的另一者可对应于相似于图1的电极42的电容器板状电极。电极62及64中的任一者可为存储节点电极，且因此电极62及64中的任一者可为电容器板状电极。电极62及64可分别称为第一电容器电极及第二电容器电极。
电容器60的电介质材料46含有材料66、68、70、72及74。材料66、70及74展示为是薄层，而材料68及72为较厚层。电介质材料46可具有任一适合的总厚度，且在一些实施例中可具有从约到约的厚度。
材料68可为包含一种组分相对于另一种组分的连续浓度梯度的金属氧化物混合物。在一些实施例中，材料68可为具有高介电常数的金属氧化物与具有低介电常数的金属氧化物的混合物，其中所述高介电常数金属氧化物的浓度沿着从材料68的上表面延伸到材料68的下表面(如邻近材料68提供的箭头69所指示)的连续浓度梯度而增加。具有高介电常数的金属氧化物可选自由氧化铌(即，NbOa，其中“a”大于0)、氧化钛(即，TiOb，其中“b”大于0)、氧化锶(即，SrOc，其中“c”大于0)及其混合物组成的群组。具有低介电常数的金属氧化物可选自由氧化锌(即，ZrOd，其中“d”大于0)、氧化铪(即，HfOe，其中“e”大于0)及其混合物组成的群组。因此，在一些实施例中，材料68可包含第一组分与第二组分的混合物、基本上由第一组分与第二组分的混合物组成或由第一组分与第二组分的混合物组成，所述第一组分选自由氧化锌、氧化铪及其混合物组成的群组，所述第二组分选自由氧化铌、氧化钛、氧化锶及其混合物组成的群组。
材料68内的连续浓度梯度可描述如下。材料68的上表面可视为包含第一原子百分比的高介电常数金属氧化物(所述第一原子百分比在一些实施例中可为0原子百分比，且在其它实施例中可大于0原子百分比)。材料68的下表面可视为包含第二原子百分比的高介电常数金属氧化物。所述第二原子百分比大于所述第一原子百分比，且高介电常数金属氧化物的原子百分比在材料68的整个厚度中连续增加。
在一些实施例中，高介电常数金属氧化物由氧化铌组成，且低介电常数金属氧化物由氧化锌及氧化铪中的一者或两者组成。在所述实施例中，氧化铌的第一原子百分比可小于或等于50％，而氧化铌的第二原子百分比可小于或等于100％。在所示实施例中，材料68内的氧化铌的连续浓度梯度(由箭头69图解说明)导致氧化铌随着距电容器电极62的距离减小而增加的浓度。
与利用非连续浓度梯度(例如阶梯梯度)可实现的情形相比，在材料68内利用连续浓度梯度的高介电常数金属氧化物可使更多的高介电常数金属氧化物能够有效地并入到材料68中。
材料68可形成为任一适合的厚度。在一些实例性实施例中，材料68可具有从约到约的厚度；且在一些实例性实施例中可具有约的厚度。
材料72可包含除材料68之外另外提供的电介质材料以便修正材料46的介电性质从而实现材料46的特定所要参数。在一些实施例中，材料72可包含氧化铪及氧化锌中的一者或两者、基本上由氧化铪及氧化锌中的一者或两者组成或由氧化铪及氧化锌中的一者或两者组成。在一些实施例中，材料68及72可分别称为第一及第二电介质材料。
在一些实施例中，材料66、70及74可包含氧化铝、基本上由氧化铝组成或由氧化铝组成且可用作势垒以阻抗铌、钛及/或锶从材料68的迁移。在所述实施例中，材料66、70及74可形成为小于厚、小于厚，或甚到小于厚。在一些实施例中可省略材料66、70及74中的一者或一者以上。
参考图3，电容器80展示为包含上文参考图2所论述的一对电容器电极62及64，且包含介于所述电容器电极之间的电介质材料46。电容器80的电容器电介质46含有材料82、84、86及88。电容器80的材料46的总厚度可为从约到约
材料82可包含铝及氧连同铪及锌中的一者或两者的混合物、基本上由铝及氧连同铪及锌中的一者或两者的混合物组成或由铝及氧连同铪及锌中的一者或两者的混合物组成，且具体来说可包含氧化铝以及氧化铪及氧化锌中的一者或两者的混合物、基本上由氧化铝以及氧化铪及氧化锌中的一者或两者的混合物组成或由氧化铝以及氧化铪及氧化锌中的一者或两者的混合物组成。材料82可为非晶材料，而非晶体材料。尽管展示材料82直接抵靠底部电极62，但在其它实施例中，可存在提供于材料82与底部电极之间的介入薄氧化铝层。
材料84可包含氧化铝、基本上由氧化铝组成或由氧化铝组成，且在一些实施例中可具有小于小于或者小于或等于的厚度。在一些实施例中可省略材料84。
材料86可包含氧化锌及氧化铪中的一者或两者、基本上由氧化锌及氧化铪中的一者或两者组成或由氧化锌及氧化铪中的一者或两者组成，且可为晶体材料。
材料88可为包含一种组分相对于另一种组分的连续浓度梯度的金属氧化物混合物，且可相同于上文参考图2所论述的材料68。邻近材料88提供箭头89以图解说明材料88内高介电常数组分的浓度梯度。材料88可为晶体材料、非晶材料或晶体材料与非晶材料的组合。
尽管电容器电极62及64中的任一者可为电容器的存储节点电极，但在一些实施例中，电极62为图3中所示配置中的存储节点电极可为有利的。
图2及图3的电容器相对于电容器电极之间的电容器电介质的分布为不对称的。图4图解说明在电容器电极62与64之间具有电容器电介质的对称分布的替代电容器90。
电容器90的电容器电介质46含有材料92、94、96、98及100。
材料94及98可为包含一种组分相对于另一种组分的连续浓度梯度的金属氧化物混合物，且可相同于上文参考图2所论述的材料68。在一些实施例中，材料94及98可在组成上彼此相同且可为彼此的镜像。邻近材料94提供箭头95以图解说明材料94内高介电常数组分的浓度梯度，且邻近材料98提供箭头99以图解说明材料98内高介电常数组分的浓度梯度。箭头95展示材料94中高介电常数组分的浓度在朝向所图解说明的底部电极62的方向上增加。相反，箭头99展示材料98中高介电常数组分的浓度在朝向所图解说明的顶部电极64的方向上增加。
在一些实施例中，材料94的经混合金属氧化物的组分可称为第一组分及第二组分；其中所述第一组分为一种或一种以上低介电常数组合物(例如氧化铪及氧化锌中的一者或两者)，且所述第二组分为一种或一种以上高介电常数组合物(例如氧化铌、氧化钛及氧化锶中的一者或一者以上)。在所述实施例中，材料98的经混合金属氧化物的组分可称为第三组分及第四组分；其中所述第三组分为一种或一种以上低介电常数组合物，且所述第四组分为一种或一种以上高介电常数组合物。所述第一及第三组分在一些实施例中可彼此相同，或在其它实施例中可彼此不同。类似地，所述第二及第四组分在一些实施例中可彼此相同，或在其它实施例中可彼此不同。
材料92、96及100可包含氧化铝、基本上由氧化铝组成或由氧化铝组成，且在一些实施例中可具有小于小于或者小于或等于的厚度。在一些实施例中可省略材料92、96及100中的一者或一者以上。
可借助任一适合的方法形成图1到图4的电容器。参考图5到图7描述用于形成图2的电容器60的实例性方法。
参考图5，展示在已跨越所图解说明的底部电极62形成材料66之后的处理阶段的构造60。可利用物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)及化学气相沉积(CVD)中的一者或一者以上在支撑衬底(未展示)上方形成所述底部电极。
可利用ALD及CVD中的一者或一者以上在电极62上方形成材料66。举例来说，如果材料66由氧化铝组成，那么可利用含铝的前驱物及含氧的前驱物的连续脉冲通过ALD形成氧化铝。在所示实施例中，使材料66直接抵靠(即，触碰)电极62。
参考图6，在材料66上方形成材料68的金属氧化物混合物。在所示实施例中，使材料68直接抵靠材料66。
材料68的金属氧化物混合物具有两种组分，如上文参考图2所论述。所述组分中的一者可称为第一组分且可包含氧化锌及氧化铪中的一者或两者；且所述组分中的另一者可称为第二组分且可包含氧化铌、氧化钛及氧化锶中的一者或一者以上。所述第二组分的浓度在从材料68的上表面到所述材料的下表面的进程中连续增加，如邻近材料68提供的箭头69所指示。
可利用ALD及CVD中的一者或两者形成材料68的金属氧化物混合物。举例来说，如果利用CVD，那么可在反应室内提供前驱物的混合物。所述前驱物中的一者可导致形成材料68的金属氧化物混合物的第一组分，且所述前驱物中的第二者可导致形成材料68的金属氧化物混合物的第二组分。可通过连续变更沉积室内第二前驱物与第一前驱物的比来使金属氧化物混合物的第二组分与金属氧化物混合物的第一组分的相对量连续变化。
如果利用ALD来形成材料68，那么所述材料将形成为多个单独层，所述多个单独层然后借助随后退火扩散到彼此之中。因此，材料68可最初形成为借助ALD沉积的薄层的堆叠。所述层中的一些层可包含金属氧化物混合物材料68的第一组分，而所述层中的其它层包含此金属氧化物混合物的第二组分。可通过变更相对于对应于所述第二组分的层的数目的对应于所述第一组分的层的数目来使所述堆叠内所述第二组分与所述第一组分的相对量变化。在对所沉积层进行退火之前，材料68的底部将包含比材料68的顶部将包含的百分比高的含有金属氧化物混合物的第二组分的层，且含有金属氧化物混合物的第二组分的层的百分比将在所述整个堆叠中变化。在对所述堆叠进行退火及所述层到彼此之中的伴随扩散之后，材料68将具有对应于金属氧化物混合物的第二组分相对于金属氧化物混合物的第一组分的浓度的连续变化的梯度。
在一些实施例中，ALD可包含含金属的前驱物及含氧的前驱物的连续脉冲以形成金属氧化物层的堆叠。在其它实施例中，ALD可利用第一含金属的前驱物、第二含金属的前驱物及含氧的前驱物的连续脉冲(所谓的“MMO”脉冲)来形成所述堆叠内的所述层中的至少一些层以含有两种或两种以上与氧组合的金属。如果ALD利用MMO脉冲，那么由ALD形成的个别层可含有金属氧化物混合物的第二组分及金属氧化物混合物的第一组分两者。在所述实施例中，可通过改变个别层内金属氧化物混合物的第二组分与金属氧化物混合物的第一组分的相对量来使金属氧化物混合物的第二组分的浓度变化。
参考图7，在材料68上方形成材料70、72及74；且在材料74上方形成顶部电极64。可利用任一适合的处理(例如，包括ALD及CVD中的一者或两者)形成各种材料70、72、74；且可利用ALD、CVD及PVD中的一者或多者形成顶部电极64。
参考图8及图9描述用于形成图4的电容器90的实例性方法。
参考图8，展示在已跨越所图解说明的底部电极62形成材料92且已在材料92上方形成材料94之后的处理阶段的构造90。
可利用物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)及化学气相沉积(CVD)中的一者或多者在支撑衬底(未展示)上方形成底部电极62。
可利用ALD及CVD中的一者或两者在电极62上方沉积材料92。举例来说，如果材料92由氧化铝组成，那么可利用含铝的前驱物及含氧的前驱物的连续脉冲通过ALD来形成氧化铝。
可利用相似于上文相对于材料68的形成参考图6所论述的处理的处理形成材料94的金属氧化物混合物。
参考图9，在材料94上方形成材料96、98及100；且在材料100上方形成电极64。可利用相似于上文相对于材料68的形成参考图6所论述的处理的处理形成材料98。可利用任一适合的处理(例如，包括ALD及CVD中的一者或两者)形成材料96及100；且可利用ALD、CVD及PVD中的一者或一者以上形成顶部电极64。
图5到图9的处理形成已参考图2所述的电容器60及已参考图4所述的电容器90。可使用相似于图5到图9的处理的处理来形成图3的电容器80。具体来说，可借助任一适合的处理(例如(举例来说)，ALD及CVD中的一者或两者)形成图3的材料82、84及86；且可借助相似于上文相对于材料68的形成参考图6所论述的处理的处理形成图3的材料88。

Claims (8)

1.一种电容器，其包含：
第一电容器电极；
第二电容器电极；
电容器电介质材料，其介于所述第一电容器电极与第二电容器电极之间；所述电容器电介质材料包含金属氧化物混合物；所述金属氧化物混合物包含第二组分相对于第一组分的连续浓度梯度；所述第一组分选自由氧化锌、氧化铪及其混合物组成的群组；所述第二组分选自由氧化铌、氧化钛、氧化锶及其混合物组成的群组；且
其中所述连续浓度梯度包含所述第二组分随着距所述电容器电极中的一者的距离减小而增加的浓度。
2.根据权利要求1所述的电容器，其进一步包含介于所述第一电容器电介质材料与所述第一电容器电极之间的由氧化铝组成的层。
3.根据权利要求1所述的电容器，其中所述电容器电介质材料为第一电容器电介质材料；其中所述电容器电极中的所述一者为所述第一电容器电极；且所述电容器进一步包含介于所述第一电容器电介质材料与所述第二电容器电极之间的第二电容器电介质材料；所述第二电介质材料由氧化铪及氧化锌中的一者或两者组成。
4.一种电容器，其包含：
第一电容器电极；
第二电容器电极；
电容器电介质材料，其介于所述第一电容器电极与第二电容器电极之间；所述电容器电介质材料包含金属氧化物混合物；所述金属氧化物混合物包含第二组分相对于第一组分的连续浓度梯度；所述第一组分选自由氧化锌、氧化铪及其混合物组成的群组；所述第二组分选自由氧化铌、氧化钛、氧化锶及其混合物组成的群组；且
介于所述第二电容器电介质材料与所述第二电容器电极之间的第三电容器电介质材料；所述第三电介质材料由组合有氧化铪及氧化锌中的一者或两者的氧化铝组成；
其中所述连续浓度梯度包含所述第二组分随着距所述电容器电极中的一者的距离减小而增加的浓度；
其中所述电容器电介质材料为第一电容器电介质材料；其中所述电容器电极中的所述一者为所述第一电容器电极；且所述电容器进一步包含介于所述第一电容器电介质材料与所述第二电容器电极之间的第二电容器电介质材料；所述第二电介质材料由氧化铪及氧化锌中的一者或两者组成。
5.根据权利要求4所述的电容器，其进一步包含介于所述第二电容器电介质材料与所述第三电容器电介质材料之间的由氧化铝组成的层。
6.一种电容器，其包含：
第一电容器电极；
第二电容器电极；
一对电容器电介质材料，其介于所述第一电容器电极与第二电容器电极之间；所述电容器电介质材料中的一者邻近所述第一电容器电极且为第一电容器电介质材料；所述电容器电介质材料中的另一者邻近所述第二电容器电极且为第二电容器电介质材料；
所述第一电容器电介质材料包含第一金属氧化物混合物；所述第一金属氧化物混合物包含第二组分相对于第一组分的第一连续浓度梯度；所述第一组分选自由氧化锌、氧化铪及其混合物组成的群组；所述第二组分选自由氧化铌、氧化钛、氧化锶及其混合物组成的群组；所述第一连续浓度梯度包含所述第二组分随着距所述第一电容器电极的距离减小而增加的浓度；及
所述第二电容器电介质材料包含第二金属氧化物混合物；所述第二金属氧化物混合物包含第四组分相对于第三组分的第二连续浓度梯度；所述第三组分选自由氧化锌、氧化铪及其混合物组成的群组；所述第四组分选自由氧化铌、氧化钛、氧化锶及其混合物组成的群组；所述第二连续浓度梯度包含所述第四组分随着距所述第二电容器电极的距离减小而增加的浓度。
7.根据权利要求6所述的电容器，其中所述第三组分在组成上与所述第一组分相同；且其中所述第四组分在组成上与所述第二组分相同。
8.根据权利要求6所述的电容器，其进一步包含介于所述第一电容器电介质材料与所述第二电容器电介质材料之间的由氧化铝组成的层。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI121722B (fi) * 2006-09-18 2011-03-15 Valtion Teknillinen Levykondensaattori- tai levyresonaattorijärjestely
US8107218B2 (en) 2009-06-02 2012-01-31 Micron Technology, Inc. Capacitors
US20120057270A1 (en) * 2010-09-06 2012-03-08 Juergen Foerster Capacitor and method for making same
US8772123B2 (en) * 2010-11-09 2014-07-08 Intermolecular, Inc. Band gap improvement in DRAM capacitors
US8853049B2 (en) * 2011-09-21 2014-10-07 Intermolecular, Inc. Single-sided non-noble metal electrode hybrid MIM stack for DRAM devices
US8558209B1 (en) 2012-05-04 2013-10-15 Micron Technology, Inc. Memory cells having-multi-portion data storage region
US9171960B2 (en) * 2013-01-25 2015-10-27 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Metal oxide layer composition control by atomic layer deposition for thin film transistor
US9425394B2 (en) * 2013-09-03 2016-08-23 Intermolecular, Inc. Doped oxide dielectrics for resistive random access memory cells
WO2017029877A1 (ja) * 2015-08-19 2017-02-23 ソニー株式会社 絶縁材料、電子デバイス及び撮像装置
CN108962725B (zh) * 2018-07-30 2022-10-18 美国麦可松科技有限公司 一种人构性高介电常数的介电薄膜及其制备方法
US11349008B2 (en) * 2018-09-27 2022-05-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Negative capacitance transistor having a multilayer ferroelectric structure or a ferroelectric layer with a gradient doping profile

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6072689A (en) * 1997-11-20 2000-06-06 Advanced Technology Materials, Inc. Ferroelectric capacitor and integrated circuit device comprising same
JP2002173371A (ja) * 2000-11-30 2002-06-21 Showa Denko Kk コンデンサ用粉体、それを用いた焼結体及びそれを用いたコンデンサ
KR100621542B1 (ko) * 2004-09-13 2006-09-19 삼성전자주식회사 미세 전자 소자의 다층 유전체막 및 그 제조 방법

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5005102A (en) * 1989-06-20 1991-04-02 Ramtron Corporation Multilayer electrodes for integrated circuit capacitors
US6075691A (en) * 1997-03-06 2000-06-13 Lucent Technologies Inc. Thin film capacitors and process for making them
KR100636563B1 (ko) * 1998-12-15 2006-10-19 쇼와 덴코 가부시키가이샤 니오브 콘덴서 및 그 제조방법
JP3374831B2 (ja) * 2000-03-10 2003-02-10 日本電気株式会社 半導体装置及びその製造方法
US6824586B2 (en) * 2000-11-30 2004-11-30 Showa Denko K.K. Powder for capacitor, sintered body thereof and capacitor using the sintered body
JP2003008004A (ja) * 2001-06-22 2003-01-10 Fujitsu Ltd 半導体装置及びその製造方法
US7167355B2 (en) * 2002-01-16 2007-01-23 T.B. Kim Technologies, Inc. Thin-coat metal oxide electrode for an electrochemical capacitor
US20030179521A1 (en) * 2002-03-20 2003-09-25 Lionel Girardie Electronic microcomponent incorporating a capacitive structure and fabrication process
US20040087081A1 (en) * 2002-11-01 2004-05-06 Aitchison Bradley J. Capacitor fabrication methods and capacitor structures including niobium oxide
KR100607178B1 (ko) * 2004-01-14 2006-08-01 삼성전자주식회사 불균일하게 분포된 결정 영역을 갖는 유전막을 포함하는캐패시터 및 그 제조 방법
JP2006005006A (ja) * 2004-06-15 2006-01-05 Toshiba Corp 不揮発性半導体メモリ装置
KR20060072338A (ko) * 2004-12-23 2006-06-28 주식회사 하이닉스반도체 유전체막 형성방법 및 이를 이용한 반도체 소자의캐패시터 형성방법
US7316962B2 (en) * 2005-01-07 2008-01-08 Infineon Technologies Ag High dielectric constant materials
KR100722989B1 (ko) * 2005-11-10 2007-05-30 주식회사 하이닉스반도체 캐패시터 및 그 제조 방법
US7294543B2 (en) * 2006-03-22 2007-11-13 International Business Machines Corporation DRAM (Dynamic Random Access Memory) cells
JP4879048B2 (ja) * 2006-05-31 2012-02-15 三洋電機株式会社 固体電解コンデンサの製造方法
US7666752B2 (en) * 2007-01-19 2010-02-23 Qimonda Ag Deposition method for a transition-metal-containing dielectric
JP2009059889A (ja) * 2007-08-31 2009-03-19 Elpida Memory Inc キャパシタ及びその製造方法
US8107218B2 (en) 2009-06-02 2012-01-31 Micron Technology, Inc. Capacitors
US8310807B2 (en) * 2009-06-12 2012-11-13 Micron Technology, Inc. Capacitors having dielectric regions that include multiple metal oxide-comprising materials

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6072689A (en) * 1997-11-20 2000-06-06 Advanced Technology Materials, Inc. Ferroelectric capacitor and integrated circuit device comprising same
JP2002173371A (ja) * 2000-11-30 2002-06-21 Showa Denko Kk コンデンサ用粉体、それを用いた焼結体及びそれを用いたコンデンサ
KR100621542B1 (ko) * 2004-09-13 2006-09-19 삼성전자주식회사 미세 전자 소자의 다층 유전체막 및 그 제조 방법

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Publication number Publication date
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US8107218B2 (en) 2012-01-31

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