CN110504241A - 具有介电层的集成电路器件和制造其的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

集成电路(IC)器件包括电极、面向电极的介电层、以及介于电极和介电层之间并包括第一金属的多个界面层。多个界面层包括第一界面层和第二界面层。第一界面层的氧含量不同于第二界面层的氧含量。

Description

具有介电层的集成电路器件和制造其的方法和装置
相关专利申请的交叉引用
本申请要求于2018年5月18日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2018-0057433的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明构思的示例性实施例涉及集成电路(Integrated Circuit，IC)器件和用于制造该集成电路器件的方法和装置，更具体地，涉及具有介电层的IC器件和用于制造该IC器件的方法和装置。
背景技术
随着技术的进步，半导体器件急速缩小规模，并且作为结果，构成电子器件的图案(pattern)正日益小型化。即使当在具有小型化尺寸的电容器中形成具有相对小厚度的介电层时，也需要能够减小电容器中的漏电流并保持期望的电特性的结构。
发明内容
本发明构思的示例性实施例提供了一种集成电路(IC)器件，其能够减小电容器中的漏电流并保持期望的电特性。
本发明构思的示例性实施例提供了一种用于制造IC器件的方法和装置，该IC器件能够减小电容器中的漏电流并保持期望的电特性。
根据本发明构思的示例性实施例，IC器件包括：电极、面对电极的介电层、以及介于在电极和介电层之间并包括第一金属的多个界面层。多个界面层包括第一界面层和第二界面层。第一界面层的氧含量不同于第二界面层的氧含量。
根据本发明构思的示例性实施例，IC器件包括彼此面对的下电极和上电极、介于下电极和上电极之间的介电层、介于下电极和介电层之间并包括第一金属的下界面层、以及介于介电层和上电极之间并包括第一金属的上界面层。下界面层和上界面层中的每一个包括多个具有不同氧含量的界面层。
根据本发明构思的示例性实施例，IC器件包括形成在衬底上的介电层、形成在介电层上并包括具有不同氧含量的第一界面层和第二界面层的多个界面层、以及形成在多个界面层上的电极。
根据本发明构思的示例性实施例，制造IC器件的方法包括通过使用包括第一金属的前体(precursor)、氧化反应气体和还原反应气体在反应空间内连续地在衬底上形成具有不同氧含量的多个界面层。
根据本发明构思的示例性实施例，制造IC器件的方法包括在反应空间内的衬底上形成包括第一金属的第一界面层，以及在第一界面层上形成氧含量不同于第一界面层的氧含量的第二界面层，在反应空间内原位(in-situ)形成第一界面层。形成第一界面层和形成第二界面层中的至少一个包括将包括第一金属的前体供应到衬底上；将氧化反应气体供应到衬底上；在将氧化反应气体供应到衬底上之后，测量反应空间内的氧浓度或连接到反应空间的排气管内的氧浓度；将还原反应气体供应到衬底上；以及在将还原反应气体供应到衬底上之后，测量反应空间内的氢浓度或连接到反应空间的排气管内的氢浓度。
根据本发明构思的示例性实施例，用于制造上述IC器件的IC器件制造装置包括：腔室，被配置为提供反应空间；至少一个排气管，连接到腔室并且被配置为将腔室内的气体排出到腔室外部；光学视口，形成在腔室侧壁中；以及至少一个气体浓度测量设备，被配置为从至少一个排气管和腔室内部中选择的至少一个位置检测氧浓度和氢浓度。
附图说明
通过参考附图详细描述本发明构思的示例性实施例，本发明构思的上述和其他特征将变得更加明显，其中：
图1是示出根据本发明构思的示例性实施例的集成电路(IC)器件的组件的截面图。
图2是示出根据本发明构思的示例性实施例的IC器件的组件的截面图。
图3是示出根据本发明构思的示例性实施例的IC器件的组件的截面图。
图4是根据本发明构思的示例性实施例的制造IC器件的方法的流程图。
图5A是根据本发明构思的示例性实施例的制造IC器件的方法的流程图。
图5B是根据本发明构思的示例性实施例的制造IC器件的方法的流程图。
图6是根据本发明构思的示例性实施例的形成具有不同氧含量的多个界面层的示例性方法的流程图。
图7是根据本发明构思的示例性实施例的形成具有不同氧含量的多个界面层的示例性方法的流程图。
图8是示出根据本发明构思的示例性实施例的IC器件制造装置的组件的示意图。
图9是示出根据本发明构思的示例性实施例的IC器件制造装置的组件的示意图。
图10是示出根据本发明构思的示例性实施例的IC器件制造装置的组件的示意图。
图11是根据本发明构思的示例性实施例的形成界面层的示例性方法的流程图。
图12A至图12J是示出根据本发明构思的示例性实施例的制造IC器件的方法的截面图。
图13A至图13C是图12J中的区域VI的放大截面图，示出了根据本发明构思的示例性实施例的IC器件的介电层结构的各种示例。
具体实施方式
在下文中将参考附图更全面地描述本发明构思的示例性实施例。在整个附图中，相同的附图标记可以指代相同的元素，因此，将省略对这些元素的重复描述。
如本领域普通技术人员所理解的，本文中，当两个组件或方向被描述为基本上彼此平行或垂直地延伸时，两个组件或方向彼此精确地平行或垂直地延伸，或者在测量误差内彼此近似平行或垂直地延伸。
图1是示出根据本发明构思的示例性实施例的集成电路(IC)器件100A的组件的截面图。
参考图1，IC器件100A包括衬底110、形成在衬底110上的下结构120、以及形成在下结构120上的电容器C1。电容器C1可以包括基本上平行于衬底110的主表面110M延伸的方向(X-Y平面方向)延伸的部分。
衬底110可以包括半导体元素(诸如，例如Si或Ge)、或化合物半导体，(诸如，例如SiC、GaAs、InAs或InP)。衬底110可以包括半导体衬底、形成在半导体衬底上的至少一个绝缘层、或者包括至少一个导电区域的结构。导电区域可以包括例如掺杂杂质的阱或掺杂杂质的结构。根据示例性实施例，衬底110可以具有各种隔离结构中的任何一种，诸如例如浅沟道隔离(Shallow Trench Isolation，STI)结构。
下结构120可以包括绝缘层。可替代地，下结构120可以包括各种导电区域，诸如，例如布线层、接触插塞和晶体管、以及将这些结构彼此连接的绝缘层。
电容器C1可以包括彼此相对设置的下电极130和上电极140，以及介于下电极130和上电极140之间的介电层150。
包括第一金属的下界面层160可以介于下电极130和介电层150之间，并且包括第一金属的上界面层170可以介于介电层150和上电极140之间。根据示例性实施例，第一金属可以选自例如Mo、Nb、Sn、Ta、Ti、In、Ni、Co、W和Ru，然而，示例性实施例不限于此。下界面层160和上界面层170中的每一个可包括基本上平行于衬底110的主表面110M延伸的方向(X-Y平面方向)延伸的部分。
下界面层160可以包括具有不同氧含量的第一界面层162和第二界面层164。例如，在示例性实施例中，第一界面层162具有第一氧含量(例如，其中包括第一氧的量)，第二界面层164具有不同于第一界面层162的第一氧含量的第二氧含量(例如，其中包括第二氧的量)。上界面层170可以包括具有不同氧含量的第一界面层172和第二界面层174。例如，在示例性实施例中，第一界面层172具有第一氧含量(例如，其中包括第一氧的量)，第二界面层174具有不同于第一界面层172的第一氧含量的第二氧含量(例如，其中包括第二氧的量)。第一界面层162和第一界面层172中的每一个可以构成接触(例如，直接接触)介电层150的内界面层。第二界面层164和第二界面层174中的每一个可以构成与介电层150间隔开(例如，不与介电层150接触)的外界面层。例如，第二界面层164可以与介电层150间隔开，第一界面层162介于第二界面层164和介电层150之间，并且第二界面层174可以与介电层150隔开，第一界面层172介于第二界面层174和介电层150之间。
构成下界面层160的第一界面层162和第二界面层164以及构成上界面层170的第一界面层172和第二界面层174可以各自包括第一金属的氧化物。然而，第一界面层162和第一界面层172中的每一个的氧含量可以大于第二界面层164和第二界面层174中的每一个的氧含量。例如，在示例性实施例中，第一界面层162的氧含量(例如，第一界面层162中包括的氧的量)大于第二界面层164的氧含量(例如，第二界面层164中包括的氧的量)。在示例性实施例中，第一界面层172的氧含量(例如，第一界面层172中包括的氧的量)大于第二界面层174的氧含量(例如，第二界面层174中包括的氧的量)。
根据示例性实施例，构成内界面层的第一界面层162和第一界面层172中的每一个可以包括第一金属的氧化物MxOy(其中M是第一金属，x等于1或2，O是氧，y是整数，并且1≤y≤5)。
构成外界面层的第二界面层164和第二界面层174中的每一个可以包括第一金属或第一金属的氧化物MqOr(其中M是第一金属，q等于1，O是氧，并且r等于1或2)。根据示例性实施例，第二界面层164和第二界面层174可以分别包括导电层。
根据示例性实施例，构成下界面层160的第一界面层162和第二界面层164可以包括选自Mo、MoO2和MoO3的不同材料。根据一些其他实施例，构成下界面层160的第一界面层162和第二界面层164可以包括选自Nb、NbO、NbO2和Nb2O5的不同材料。根据示例性实施例，构成下界面层160的第一界面层162和第二界面层164可以包括选自Sn、SnO和SnO2的不同材料。
例如，作为下界面层160内的内界面层的第一界面层162可以包括MoO2、MoO3或其组合，并且作为下界面层160内的外界面层的第二界面层164可以包括Mo、MoO2或其组合且可以包括具有比第一界面层162少的氧含量(例如，其中包括更少的氧)的金属氧化物。例如，第二界面层164/第一界面层162的堆叠结构可以是Mo/MoO2、Mo/MoO3或MoO2/MoO3堆叠结构。
作为另一示例，作为下界面层160内的内界面层的第一界面层162可以包括NbO、NbO2、Nb2O5或其组合，并且作为下界面层160内的外界面层的第二界面层164可以包括Nb、NbO、NbO2或其组合且可以包括具有比第一界面层162少的氧含量(例如，其中包括更少的氧)的金属氧化物。例如，第二界面层164/第一界面层162的堆叠结构可以是Nb/NbO、Nb/NbO2、Nb/Nb2O5、NbO/NbO2、NbO/Nb2O5或NbO2/Nb2O5堆叠结构。
作为另一示例，作为下界面层160内的内界面层的第一界面层162可以包括SnO、SnO2或其组合，并且作为下界面层160内的外界面层的第二界面层164可以包括Sn、SnO或其组合且可以包括具有比第一界面层162少的氧含量(例如，其中包括更少的氧)的金属氧化物。例如，第二界面层164/第一界面层162的堆叠结构可以是Sn/SnO、Sn/SnO2或SnO/SnO2堆叠结构。
根据示例性实施例，构成上界面层170的第一界面层172和第二界面层174可以包括选自Mo、MoO2和MoO3的不同材料。根据示例性实施例，构成上界面层170的第一界面层172和第二界面层174可以包括选自Nb、NbO、NbO2和Nb2O5的不同材料。根据示例性实施例，构成上界面层170的第一界面层172和第二界面层174可以包括选自Sn、SnO和SnO2的不同材料。
例如，作为上界面层170内的内界面层的第一界面层172可以包括MoO2、MoO3或其组合，并且作为上界面层170内的外界面层的第二界面层174可以包括Mo、MoO2或其组合且可以包括具有比第一界面层172少的氧含量(例如，其中包括的更少的氧)的材料。例如，第一界面层172/第二界面层174的堆叠结构可以是MoO2/Mo、MoO3/Mo或MoO3/MoO2堆叠结构。
作为另一示例，作为上界面层170内的内界面层的第一界面层172可以包括NbO、NbO2、Nb2O5或其组合，并且作为上界面层170内的外界面层的第二界面层174可以包括Nb、NbO、NbO2或其组合且可以包括具有比第一界面层172少的氧含量(例如，其中包括更少的氧)的材料。例如，第一界面层172/第二界面层174的堆叠结构可以是NbO/Nb、NbO2/Nb、Nb2O5/Nb、NbO2/NbO、Nb2O5/NbO或Nb2O5/NbO2堆叠结构。
作为另一示例，作为上界面层170内的内界面层的第一界面层172可以包括SnO、SnO2或其组合，并且作为上界面层170内的外界面层的第二界面层174可以包括Sn、SnO或其组合且可以包括具有比第一界面层172少的氧含量(例如，其中包括更少的氧)的材料。例如，第一界面层172/第二界面层174的堆叠结构可以是SnO/Sn、SnO2/Sn或SnO2/SnO堆叠结构。
下电极130和上电极140中的每一个可包括金属、金属氮化物、金属氧化物或其组合。根据示例性实施例，下电极130和上电极140中的每一个可以包括TiN、MoN、NbN、CoN、TaN、TiAlN、TaAlN、W、Ru、RuO2、SrRuO3、Ir、IrO2、Pt、PtO、SRO(SrRuO3)、BSRO((Ba，Sr)RuO3)、CRO(CaRuO3)、LSCo((La，Sr)CoO3)或其组合。然而，用于形成下电极130和上电极140中的每一个的材料不限于此。
根据示例性实施例，下电极130和上电极140中的至少一个可以包括下界面层160和上界面层170中包括的第一金属、第一金属的氮化物、第一金属的氧化物或其组合。例如，下电极130和上电极140中的至少一个可以包括导电层，该导电层包括Mo、MoN、Nb、NbN、Sn、SnO、W、Ru、TiN、WN、CoN或其组合。
根据示例性实施例，下电极130和上电极140中的至少一个可包括与下界面层160和上界面层170中包括的第一金属不同的第二金属、第二金属的氮化物或其组合。例如，下电极130和上电极140中的至少一个可以包括导电层，该导电层包括TaN、TiAlN、TaAIN、Ir、Pt或其组合。
介电层150可以包括金属氧化物。根据示例性实施例，介电层150可以包括HfO2、ZrO2、Al2O3、La2O3、Ta2O3、TiO2或其组合。介电层150可以包括包括前述材料之一的单层，或者通过堆叠包括选自前述材料的不同材料的多个层而获得的多层。
介电层150可以包括与下界面层160和上界面层170中包括的第一金属不同的第三金属。例如，第三金属可以是但不限于Zr或Hf。
根据示例性实施例，下界面层160和上界面层170中包括的第一金属的电负性可以大于用于形成介电层150的金属的电负性。例如，当用于形成介电层150的金属是Zr(电负性为1.33)或Hf(电负性为1.3)时，第一金属可以是Mo(电负性为2.16)或Nb(电负性为1.6)。
介于下电极130和介电层150之间的下界面层160可以降低价带偏移(ValenceBand Offset，VBO)并增加导带偏移(Conduction Band Offset，CBO)。随着CBO增加，下电极130和介电层150之间的势垒可以增加，因此，可以防止介电层150中包括的氧移动到下电极130中。因此，介于下电极130和介电层150之间的下界面层160可以防止介电层150的电特性的劣化，并且可以抑制电容器C1中的漏电流。
类似地，介于介电层150和上电极140之间的上界面层170可以降低VBO并增加CBO。因此，可以增加介电层150和上电极140之间的势垒，并且因此，可以防止介电层150内的氧移动到上电极140中。因此，介于介电层150和上电极140之间的上界面层170可以防止介电层150的电特性的劣化，因此可以抑制电容器C1中的漏电流。
当在下界面层160和上界面层170中，构成外界面层并且比第一界面层162和第一界面层172更靠近下电极130和上电极140的第二界面层164和第二界面层174的氧含量小于构成内界面层的第一界面层162和第一界面层172的氧含量时，即使当在形成介电层150之后或形成电容器C1之后执行的热处理过程期间发生从第一界面层162和/或第一界面层172向下电极130和/或上电极140的氧扩散时，来自第一界面层162和/或第一界面层172的氧也被第二界面层164和/或第二界面层174捕获或阻挡。结果，氧不会扩散到下电极130和/或上电极140。因此，可以防止或减少下电极130和上电极140中的电阻增加。
根据示例性实施例，下界面层160和上界面层170的相应厚度可以小于介电层150的厚度。例如，下界面层160和上界面层170中的每一个可以具有大约至大约的厚度。然而，示例性实施例不限于此。
下界面层160中的第一界面层162和第二界面层164可以具有相同的厚度或不同的厚度。第一界面层162和第二界面层164的相应厚度可以根据电容器C1所需的电特性而变化。类似地，上界面层170中的第一界面层172和第二界面层174可以具有相同的厚度或不同的厚度。第一界面层172和第二界面层174的相应厚度可以根据电容器C1所需的电特性而变化。
构成下界面层160的第一界面层162和第二界面层164可以包括在用于形成第一界面层162和第二界面层164的沉积工艺期间由于不被去除而保留的杂质，诸如碳原子。第一界面层162和第二界面层164中的每一个中的杂质含量可小于约5原子％。类似地，上界面层170中的第一界面层172和第二界面层174中的每一个可包括小于约5原子％的杂质。
根据示例性实施例，下界面层160和上界面层170可以通过原子层沉积(AtomicLayer Deposition，ALD)或化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)工艺形成。然而，示例性实施例不限于此。
图2是示出根据本发明构思的示例性实施例的IC器件100B的组件的截面图。图2中与图1中相同的参考标号表示相同的元素。因此，为了便于解释，将省略对这些元素的进一步描述。
参考图2，IC器件100B的电容器C2具有与图1的IC器件100A的电容器C1类似的结构。然而，在IC器件100B的电容器C2中，下界面层160没有介于下电极130和介电层150之间。例如，介电层150可以直接形成在下电极130上，并且介电层150和下电极130可以彼此接触(例如，直接接触)。
根据图2的IC器件100B，上界面层170可以介于介电层150和上电极140之间，并且因此，可以增加介电层150和上电极140之间的势垒，得到介电层150中的氧移动到上电极140中的抑制。因此，可以防止介电层150的电特性的劣化，并且可以抑制电容器C2中的漏电流。当作为更靠近上电极140的外界面层的第二界面层174的氧含量小于作为上界面层170内的内界面层的第一界面层172的氧含量时，即使在形成电容器C2之后的热处理过程中发生从第一界面层172向上电极140的氧扩散，来自第一界面层172的氧也被第二界面层174捕获或阻挡，并且因此不会扩散到上电极140。因此，可以防止或减少上电极140中的电阻增加。
图3是示出根据本发明构思的示例性实施例的IC器件100C的组件的截面图。图3中与图1中相同的参考标号表示相同的元素。因此，为了便于解释，将省略对这些元素的进一步描述。
参考图3，IC器件100C的电容器C3具有与图1的IC器件100A的电容器C1类似的结构。然而，在IC器件100C的电容器C3中，上界面层170没有介于介电层150和上电极140之间。因此，上电极140可以直接形成在介电层150上，并且介电层150和上电极140可以彼此接触(例如，直接接触)。
根据图3的IC器件100C，下界面层160可以介于下电极130和介电层150之间，并且因此，下电极130和介电层150之间的势垒可以增加，得到介电层150中的氧移动到下电极130中的抑制。因此，可以防止介电层150的电特性的劣化，并且可以抑制电容器C3中的漏电流。当作为更靠近下电极130的外界面层的第二界面层164的氧含量小于作为下界面层160内的内界面层的第一界面层162的氧含量时，即使在形成介电层150期间或在形成电容器C3之后的热处理过程期间发生从第一界面层162向下部电极130的氧扩散，来自第一界面层162的氧也被第二界面层164捕获或阻挡。结果，氧不会扩散到下电极130。因此，可以防止或减少下电极130中的电阻增加。
图4是根据本发明构思的示例性实施例的制造IC器件的方法的流程图。
在图4的过程P210中，准备衬底。衬底可以具有与上面参考图1描述的衬底110的配置相同的配置。
在图4的过程P220中，通过在反应空间内使用包括第一金属的前体、氧化反应气体和还原反应气体，在衬底上连续地形成具有不同氧含量的多个界面层。
反应空间可以由用于执行ALD工艺的腔室或用于执行CVD工艺的腔室提供。根据示例性实施例，反应空间可以是由IC器件制造装置400A、400B和400C之一的腔室410提供的反应空间RS，其将在稍后参考图8至图10进行描述。
第一金属可以选自例如Mo、Nb、Sn、Ta、Ti、In、Ni、Co、W和Ru。包括第一金属的前体可以包括包括第一金属的中心原子，以及与中心原子结合的至少一种配体。配体可以包括但不限于环戊二烯基、C1至C10的饱和或不饱和烃基、C1至C10的有机胺基或卤素。
例如，当第一金属是Mo时，Mo前体可以包括(CpR)2Mo(NR')(其中R和R'中的每一个为H或C1至C10的烷基且Cp表示环戊二烯基)或卤化钼。当第一金属是Nb时，Nb前体可以包括(RN)Nb(NR'R")3(其中R、R’和R”中的每一个是H或C1至C10的烷基)或Nb卤化物。当第一金属是Sn时，Sn前体可以包括R2Sn(NR'R")2(其中R，R'和R”中的每一个是H或C1至C10的烷基)或Sn卤化物。
第一金属的前体不限于上述示例，并且可以选自其他前体。根据示例性实施例，包括第一金属的前体在室温下可以是液体。
根据本发明构思的示例性实施例，在制造IC器件以形成多个界面层的方法中，反应空间的内部可以保持在大约100℃至大约600℃的温度，并且同时，包括第一金属的前体可以被供应到衬底上。根据示例性实施例，反应空间的内部压力可以保持在约10Pa至大气压。根据示例性实施例，包括第一金属的前体可以单独地提供到衬底上以形成多个界面层。根据示例性的其他实施例，可以将多组分原料提供到衬底上以形成多个界面层，多组分原料包括包含不同于第一金属的金属的前体、反应气体和有机溶剂中的至少一种与包含第一金属的前体的混合物。供应气体一次供应到反应空间中的时间段可以保持至少0.1秒。前体和反应气体可以同时或顺序地供应到衬底上。
根据示例性实施方案，氧化反应气体可以包括但不限于O2、O3、H2O、NO、NO2、N2O、CO2、H2O2、HCOOH、CH3COOH、(CH3CO)2O、等离子O2、远程等离子O2、等离子N2O、等离子H2O或其组合。
根据示例性实施例，还原反应气体可以包括但限于H2、NH3、GeH4、肼(N2H4)、肼衍生物或其组合。肼衍生物可选自，例如，C1至C10的烷基肼、二烷基肼或其组合。
在图4的过程P220中，多个界面层可包括具有相对大的氧含量的第一界面层和具有相对大的氧含量的第二界面层。当形成多个界面层时，形成第一界面层和第二界面层的顺序没有特别限制。例如，根据示例性实施例，可以在形成第一界面层之后形成第二界面层，或者可以在形成第二界面层之后形成第一界面层。
根据示例性实施例，在图4的过程P220中形成的多个界面层可包括图1和图3中所示的第一界面层162和第二界面层164。根据示例性实施例，在图4的过程P220中形成的多个界面层可包括图1和图2中所示的第一界面层172和第二界面层174。
为了根据图4的过程P220形成图1和图3的第一界面层162和第二界面层164，可以首先在反应空间内的下电极130上形成第二界面层164，然后可以利用在反应空间内形成第二界面层164的过程原位形成第一界面层162。
为了根据图4的过程P220形成图1和图2的第一界面层172和第二界面层174，可以首先在反应空间内的介电层150上形成第一界面层172，然后可以通过在反应空间内形成第一界面层172的过程原位形成第二界面层174。
图5A是根据本发明构思的示例性实施例的制造IC器件的方法的流程图。将参考图5A描述根据图4的过程P220连续地形成多个界面层的示例性方法。
参考图5A，在过程P222中，形成包括包含第一金属的第一金属氧化物的内界面层。
根据示例性实施例，可以使用包括第一金属的前体和氧化反应气体形成包括第一金属氧化物的内界面层。根据示例性实施例，可以使用包括第一金属的前体、氧化反应气体和还原反应气体形成包括第一金属氧化物的内界面层。包括第一金属的前体、氧化反应气体和还原反应气体的详细配置与上面参考图4给出的相同。
第一金属可以选自例如Mo、Nb、Sn、Ta、Ti、In、Ni、Co、W和Ru。根据示例性实施例，第一金属氧化物可包括MoO2、MoO3或其组合。根据示例性实施例，第一金属氧化物可包括NbO、NbO2、Nb2O5或其组合。根据示例性实施例，第一金属氧化物可包括SnO、SnO2或其组合。然而，本发明构思的示例性实施例不限于这些示例性材料。
在图5A的过程P224中，在过程P222中形成的内界面层上形成包括第一金属或包括第一金属的第二金属氧化物的外界面层。第二金属氧化物可以具有比在过程P222中形成的第一金属氧化物少的氧含量。
在形成内界面层的过程P222之后，可以在没有真空破坏的情况下连续地原位执行形成外界面层的过程P224。
根据示例性实施例，可以使用包括第一金属的前体、氧化反应气体和还原反应气体形成包括第二金属氧化物的外界面层。包括第一金属的前体、氧化反应气体和还原反应气体的详细配置与上面参考图4给出的相同。
根据示例性实施例，外界面层可包括例如Mo、MoO2或其组合。根据示例性实施例，外界面层可包括例如Nb、NbO、NbO2或其组合。根据示例性实施例，外界面层可包括例如Sn、SnO或其组合。然而，本发明构思的示例性实施例不限于这些示例性材料。
可以使用上面参考图5A描述的方法顺序地形成图1和图2中所示的上界面层170的第一界面层172和第二界面层174。例如，图1和图2的第一界面层172可以根据图5A的过程P222形成，图1和图2的第二界面层174可以根据图5A的过程P224形成。
图5B是根据本发明构思的示例性实施例的制造IC器件的方法的流程图。将参考图5B描述根据图4的过程P220连续地形成多个界面层的另一示例性方法。
在图5B的过程P226中，形成包括第一金属或包括第一金属的第三金属氧化物的外界面层。
第三金属氧化物可以具有比第四金属氧化物少的氧含量，后面将参考图5B的过程P228对其进行描述。在过程P226中形成的外界面层可以具有与在图5A的过程P224中形成的外界面层的配置基本相同的配置。
根据示例性实施例，可以使用包括第一金属的前体、氧化反应气体和还原反应气体形成包括第三金属氧化物的外界面层。包括第一金属的前体、氧化反应气体和还原反应气体的详细配置与上面参考图4给出的相同。
在图5B的过程P228中，形成包括具有比第三金属氧化物大的氧含量的第四金属氧化物的内界面层。
在过程P228中形成的内界面层可以具有与在图5A的过程P222中形成的内界面层的配置基本相同的配置。第四金属氧化物的详细配置与上面参考图5A描述的第一金属氧化物的配置基本相同。
在形成外界面层的过程P226之后，可以在没有真空破坏的情况下连续地原位执行形成内界面层的过程P228。
根据示例性实施例，可以使用包括第一金属的前体和氧化反应气体形成包括第四金属氧化物的内界面层。根据示例性实施例，可以使用包括第一金属的前体、氧化反应气体和还原反应气体形成包括第四金属氧化物的内界面层。包括第一金属的前体、氧化反应气体和还原反应气体的详细配置与上面参考图4给出的相同。
可以使用上面参考图5B描述的方法顺序地形成图1和图3中所示的下界面层160的第二界面层164和第一界面层162。例如，图1和图3的第二界面层164可以根据图5B的过程P226形成，并且图1和图3的第一界面层162可以根据图5B的过程P228形成。
图6是根据本发明构思的示例性实施例的形成具有不同氧含量的多个界面层的示例性方法的流程图。
参考图6，现在将描述根据图5A的过程P222或图5B的过程P228经由ALD工艺形成内界面层的方法。
参考图6，在过程P232中，通过将包括第一金属的前体供应到反应空间内的衬底上来形成包括第一金属的金属前体层。
反应空间可以由用于执行ALD工艺的腔室提供。根据示例性实施例，反应空间可以是由IC器件制造装置400A、400B和400C之一的腔室410提供的反应空间RS，其将在稍后参考图8至图10进行描述。
衬底可以具有与上面参考图1描述的衬底110的配置相同的配置。第一金属可以选自例如Mo、Nb、Sn、Ta、Ti、In、Ni、Co、W和Ru。包括第一金属的前体可以以蒸发状态供应到衬底上。
在将包括第一金属的前体供应到衬底上的同时，可以将反应空间的内部保持在约100℃至约600℃的温度。通过在过程P232中将蒸发的前体供应到衬底上，可以在衬底上形成包括第一金属的前体的物理吸附层和化学吸附层。
在图6的过程P234中，在反应空间的内部保持在约100℃至约600℃的温度的同时，将吹扫气体(purge gas)供应到衬底上，从而去除衬底上不必要的副产物。此时，也可以去除保留在衬底上的前体的物理吸附层。可以使用诸如例如Ar、He或Ne、或N2气体的惰性气体来作为吹扫气体。
在图6的过程P236中，将氧化反应气体供应到衬底上，从而形成金属氧化物层，该金属氧化物层包括来自在过程P232中形成的金属前体层的第一金属的氧化物。
氧化反应气体可以包括但不限于O2、O3、等离子体O2、H2O、NO2、NO、N2O(一氧化二氮)、CO2、H2O2、HCOOH、CH3COOH、(CH3CO)2O或其组合。
根据示例性实施例，金属氧化层可包括例如MoO2、MoO3或其组合。根据示例性实施例，金属氧化物层可包括例如NbO、NbO2、Nb2O5或其组合。根据示例性实施例，金属氧化物层可包括例如SnO、SnO2或其组合。然而，本发明构思的示例性实施例不限于这些示例性材料。
在图6的过程P238中，将吹扫气体供应到衬底上，从而去除衬底上不必要的副产物。可以使用诸如例如Ar、He或Ne、或N2气体的惰性气体来作为吹扫气体。
在图6的过程P240中，确定是否已经获得内界面层的目标厚度，并且可以重复多次过程P232至P238的沉积循环，直到获得内界面层的目标厚度。当在过程P240中确定已经获得内界面层的目标厚度时，可以结束上面参考图6描述的过程。
图7是根据本发明构思的示例性实施例的形成具有不同氧含量的多个界面层的示例性方法的流程图。
参考图7，现在将描述根据图5A的过程P224或图5B的过程P226通过使用ALD工艺来形成外界面层的方法。
参考图7，在过程P252中，根据与上面参考图6描述的过程P232相同的方法，通过将包括第一金属的前体供应到反应空间内的衬底上来形成包括第一金属的金属前体层。
在图7的过程P254中，根据与上面参考图6描述的过程P234的方法相同的方法，将吹扫气体供应到衬底上，从而去除衬底上不必要的副产物。
在图7的过程P256中，根据与上面参考图6描述的过程P236的方法相同的方法，将氧化反应气体供应到衬底上，从而形成包括第一金属的氧化物的金属氧化物层。
根据示例性实施例，在图7的过程P256中获得的金属氧化物层可以包括例如MoO2、MoO3或其组合。根据示例性实施例，在图7的过程P256中获得的金属氧化物层可以包括例如NbO、NbO2、Nb2O5或其组合。根据示例性实施例，在图7的过程P256中获得的金属氧化物层可以包括例如SnO、SnO2或其组合。
在图7的过程P258中，根据与上面参考图6描述的过程P238的方法相同的方法，将吹扫气体供应到衬底上，从而去除衬底上不必要的副产物。
在图7的过程P260中，将还原反应气体供应到衬底上以对过程P256中形成的金属氧化物层执行还原工艺，从而降低金属氧化物层的氧含量。结果，可以获得金属层或具有比在过程P256中形成的金属氧化物层少的氧含量的金属氧化物层。
还原反应气体可包括但不限于H2、NH3、GeH4、肼(N2H4)、肼衍生物或其组合。肼衍生物可选自，例如，C1至C10的烷基肼、二烷基肼或其组合。
根据示例性实施例，在图7的过程P260中获得的金属层或金属氧化物层可以包括例如Mo、MoO2或其组合。根据示例性实施例，在图7的过程P260中获得的金属层或金属氧化物层可以包括例如Nb、NbO、NbO2或其组合。根据示例性实施例，在图7的过程P260中获得的金属层或金属氧化物层可包括例如Sn、SnO或其组合。
在图7的过程P262中，根据与上面参考图7描述的过程P258的方法类似的方法，将吹扫气体供应到衬底上，从而去除衬底上不必要的副产物。
在图7的过程P264中，确定是否已经获得外界面层的目标厚度，并且可以重复多次过程P252至P262的沉积循环，直到获得外界面层的目标厚度。当在图7的过程P264中确定已经获得外界面层的目标厚度时，可以结束上面参考图7描述的过程。
应理解，上面参考图6描述的内界面层形成方法和上面参考图7描述的外界面层形成方法仅仅是示例。因此，在不脱离本发明构思的精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改或改变。
例如，在将包括第一金属的前体供应到衬底上的图6的过程P232和图7的过程P252的每一个中，可以将另一前体、反应气体、载气和吹扫气体中的至少一种与包括第一金属的前体同时或顺序地一起供应到衬底上。
在将氧化反应气体供应到衬底上的图6的过程P236和图7的过程P256中，可以顺序地供应具有不同氧化能力的多种氧化反应气体。根据示例性实施方案，多个氧化反应气体可以是选自例如O2、O3、H2O、NO、NO2、N2O、CO2、H2O2、HCOOH、CH3COOH、(CH3CO)2O、等离子O2、远程等离子O2、等离子N2O、等离子H2O的不同反应气体。当顺序地供应多种氧化反应气体时，可以在将具有第一氧化能力的第一氧化反应气体供应到衬底上之后并且在将具有第二氧化能力的第二氧化反应气体供应到衬底上之前执行特殊的吹扫工艺。
在将还原反应气体供应到衬底上的图7的过程P260中，可以顺序地供应具有不同还原能力的多种还原反应气体。根据示例性实施例，多个还原反应气体可以是选自例如H2、NH3、GeH4、肼(N2H4)和肼衍生物的不同反应气体。当顺序地供应多种还原反应气体时，可以在将具有第一还原能力的第一还原反应气体供应到衬底上之后并且在将具有第二还原能力的第二还原反应气体供应到衬底上之前执行特殊的吹扫过程。
当根据图6和图7的方法使用ALD工艺形成内界面层和外界面层时，可以调整ALD循环的次数以控制内界面层和外界面层中每一个的厚度。当根据图6和图7的方法使用ALD工艺形成内界面层和外界面层时，可以施加诸如例如等离子体、光和电压的能量。如上所述的施加能量的时间点可以变化。例如，当前体被引入反应空间时、当前体被吸附到衬底上时、当使用吹扫气体执行排气过程时、当氧化反应气体被引入反应空间时、当还原反应气体被引入反应空间时、或者在这些事件的时间点之间，可以施加诸如例如等离子体、光和电压的能量。当根据图6的过程P232和图7的过程P252供应前体时，可以适当地选择与包括第一金属的前体一起供应的另一前体和反应气体以及反应条件。因此，可以形成各种类型的内界面层或外界面层。
图8是示出根据本发明构思的示例性实施例的IC器件制造装置400A的组件的示意图。
参考图8，IC器件制造装置400A包括限定反应空间RS的腔室410。可以将电极对，例如，彼此面对并且基本上彼此平行地延伸的下电极422和上电极424，设置在腔室410中。
根据示例性实施例，高频射频(High-Frequency Radio Frequency，HRF)能量和/或低频射频(Low-Frequency Radio Frequency，LRF)能量可以施加到下电极422和上电极424中的一个，并且其另一个可以接地。HRF能量可以由HRF能量源416施加，并且LRF能量可以由LRF能量源418施加。因此，可以在下电极422和上电极424之间激发等离子体。
下电极422可以用作支撑衬底WF的支撑件。温度调节器428可以内置在下电极422中。温度调节器428可以将支撑在下电极422上的衬底WF的温度保持在恒定温度。下电极422可以由连接到升降机构430的支撑构件432支撑。下电极422可被配置为可在反应空间RS的上部中的处理位置与其下部中的转移位置之间升降。下电极422可以由升降机构430和支撑构件432升降。
上电极424可以用作淋浴头(shower head)。根据示例性实施例，可以经由上电极424将气体引入反应空间RS中。
腔室410内的过程所需的载气(或气体)450可被供应到反应空间RS中。根据示例性实施例，载气450可以吹扫反应空间RS内的未反应材料或反应副产物。载气450可以是但不限于惰性气体(诸如氦气(He)或氖气(Ne))、或极低活性气体(诸如氮气(N2)或二氧化碳(CO2))。
可以分别经由第一至第五供应线L1、L2、L3、L4和L5将前体461和第一至第四反应气体462、463、464和465引入反应空间RS中。第一至第四反应气体462、463、464和465可包括例如氧化反应气体和还原反应气体。阀V1、V2、V3、V4和V5以及质量流量控制器(Mass FlowController，MFC)M1、M2、M3、M4和M5可以分别安装在第一至第五供应线L1、L2、L3、L4和L5上，并且可以独立地控制分别通过第一至第五供应线L1、L2、L3、L4和L5的前体461和第一至第四反应气体462、463、464和465的相应流速。第一至第五供应线L1、L2、L3、L4和L5可以选择性地与载气供应线CL连接。
光学视口412可以被包括在腔室410的侧壁上。可以经由光学视口412观察或检查反应空间RS中的气体或从等离子体发射的材料。
凸缘单元434可以被提供在支撑构件432的下部，并且波纹管436可以连接在腔室410的底表面和凸缘单元434之间。波纹管436可以具有根据下电极422的升降操作可拉伸的结构。凸缘单元434和波纹管436可以限定下部空间LS，下部空间LS连接到反应空间RS，并且设置在腔室410下方。
IC器件制造装置400A可包括形成在腔室410的侧壁中的通气孔414，以及连接到通气孔414的排气单元470。排气单元470可包括连接到通气孔414的排气管472，以及连接到排气管472的排气机构474。排气机构474可包括真空泵或自动压力控制(Auto PressureControl，APC)阀。排气管472可以经由通气孔414连接到腔室410的反应空间RS。腔室410内的气体可以由排气单元470的排气机构474经由排气管472排出到腔室410的外部。
IC器件制造装置400A可以包括设置在排气机构474的下游侧的气体浓度测量设备482。气体浓度测量设备482可以测量从腔室410排出的气体中的氧浓度和氢浓度。
当由气体浓度测量设备482测量的氧浓度或氢浓度超过参考范围时，IC器件制造装置400A可以经由吹扫工艺将氧浓度或氢浓度控制在参考范围内。根据示例性实施例，氧浓度的参考范围可小于约10vol％，并且氢浓度的参考范围可小于约4vol％。作为将从腔室410排出的气体内的氧浓度或氢浓度控制在参考范围内的结果，示例性实施例可以消除由于腔室410的内部或外部的氧气和氢气共存而导致的爆炸的可能性。因此，当使用IC器件制造装置400A执行伴随氧化工艺和还原工艺的ALD工艺时，可以提高IC器件制造装置400A中的稳定性。
根据示例性实施例，气体浓度测量设备482可包括飞行时间质谱仪(Time OfFlight Mass Spectrometer，TOFMS)、红外光谱仪、使用红外激光的气体传感器或其组合。
尽管图8示出了气体浓度测量设备482设置在IC器件制造装置400A内的排气机构474的下游侧的情况，但是示例性实施例不限于此。例如，根据示例性实施例，气体浓度测量设备482可以设置在腔室410内或腔室410和排气机构474之间的排气管472中。
图9是示出根据本发明构思的示例性实施例的IC器件制造装置400B的组件的示意图。
图9的IC器件制造装置400B具有与上面参考图8描述的IC器件制造装置400A类似的结构。然而，IC器件制造装置400B包括形成在凸缘单元434中的通气孔438，以及连接到通气孔438的排气单元490。排气单元490可包括连接到通气孔438的排气管492，以及连接到排气管492的排气机构494。排气机构494可包括真空泵或APC阀。排气管492可以经由通气孔438连接到下部空间LS。下部空间LS内的至少一部分气体可以由排气单元490的排气机构494经由排气管492排出到下部空间LS的外部。
IC器件制造装置400B可包括设置在排气机构494的下游侧的气体浓度测量设备484。气体浓度测量设备484可以测量从下部空间LS排出的气体中的氧浓度和氢浓度。气体浓度测量设备484的详细结构与上面参考图8描述的气体浓度测量设备482的结构相同。
由于下部空间LS是连接到腔室410的反应空间RS的空间，因此当没有排气单元490时，在下部空间LS的下部可能无法有效地进行排气，并且气体可能保留在下部空间LS中。然而，因为排气单元490经由形成在凸缘单元434中的通气孔438连接到下部空间LS，所以不必要的气体可以经由排气单元490有效地排出，因此不会保留在下部空间LS中。设置在排气机构494的下游侧的气体浓度测量设备484可以测量从下部空间LS排出的气体的氧浓度和氢浓度，并且可以监测测量的氧浓度或氢浓度是否超过参考范围。
当由气体浓度测量设备484测量的氧浓度或氢浓度超过参考范围时，IC器件制造装置400B可以经由吹扫工艺将氧浓度或氢浓度控制在参考范围内。作为将不仅从腔室410而且从下部空间LS排出的气体中的氧浓度或氢浓度控制在参考范围内的结果，示例性实施例不仅可以在腔室410内而且也可以在下部空间LS内消除由于氧气和氢气内共存而导致的爆炸的可能性。因此，当使用IC器件制造装置400B执行伴随氧化工艺和还原工艺的ALD工艺时，可以提高IC器件制造装置400B中的稳定性。
尽管图9示出了气体浓度测量设备484设置在IC器件制造装置400B内的排气机构494的下游侧的情况，但是示例性实施例不限于此。例如，在示例性实施例中，气体浓度测量设备484可以被提供在下部空间LS内或者在下部空间LS和排气机构494之间的排气管492中。
图10是示出根据本发明构思的示例性实施例的IC器件制造装置400C的组件的示意图。
图10的IC器件制造装置400C具有与上面参考图8描述的IC器件制造装置400A类似的结构。然而，IC器件制造装置400C包括气体浓度测量设备580而不是气体浓度测量设备482。
根据示例性实施例，气体浓度测量设备580可以通过使用与仅吸收具有特定波长的光的特定气体分子相关的特性来测量检测目标气体的浓度。气体浓度测量设备580可以是光学气体浓度测量设备，其根据经由光学视口412将红外光带中的光582投射到腔室410中、从由腔室410反射的反射光584测量检测目标气体分子的光吸收并将光吸收的测量结果转换成腔室410内的检测目标气体的气体浓度的方法来测量气体浓度。然而，由气体浓度测量设备580执行的气体浓度测量方法不限于此。气体浓度测量设备580可以根据包括经由光学视口412将光582投射到腔室410中的过程的各种方法来测量腔室410内的氧浓度和/或氢浓度。
根据示例性实施例，气体浓度测量设备580可以使用能够发射足够量的红外光的光源，该足够量的红外光足以感测腔室410内的诸如例如氧气或氢气的检测目标气体。光源可以是例如将光582投射在红外光波段中的红外激光光源。例如，红外激光光源可以选自包括近红外(Near Infrared，NIR)波段、中红外波段和在约750nm至约1mm范围内的远红外波段的光源。
根据示例性实施例，当由气体浓度测量设备580测量腔室410内的氧浓度和/或氢浓度时，不在腔室410内执行等离子体处理。
IC器件制造装置400C能够通过使用气体浓度测量设备580测量腔室410的反应空间RS内的氧浓度或氢浓度，并且能够监测测量的氧浓度或测量的氢浓度是否超过参考范围。
当由气体浓度测量设备580测量的氧浓度或氢浓度超过参考范围时，IC器件制造装置400C可以经由吹扫工艺将氧浓度或氢浓度控制在参考范围内。作为控制腔室410内的氧浓度或氢浓度的结果，示例性实施例可以消除由于腔室410内的氧气和氢气共存而导致的爆炸的可能性。因此，当使用IC器件制造装置400C执行伴随氧化工艺和还原工艺的ALD工艺时，可以提高IC器件制造装置400C中的稳定性。
尽管上面已经参考图8至图10描述了具有特定结构的IC器件制造装置400A、400B和400C，但是本发明构思的示例性实施例不限于图8至图10中所示的结构。例如，根据本发明构思的IC器件制造装置可以包括图8和图9的气体浓度测量设备482、图9的气体浓度测量设备484、图10的气体浓度测量设备580或其组合。此外，这些测量设备的相应位置可以被提供在例如腔室410的内部或外部，或者下部空间LS的内部或外部。
图11是根据本发明构思的示例性实施例的形成界面层的示例性方法的流程图。
图11的界面层形成方法适用于形成多个界面层的图4的过程P220、形成内界面层的图5A的过程P222或图5B的过程P228、或者形成外界面层的图5A的过程P224或图5B的过程P226。根据示例性实施例，图11的界面层形成方法可用于形成来自图1和图3的第一界面层162和第二界面层164以及图1和图2的第一界面层172和第二界面层174当中的至少一个界面层。
根据示例性实施例，可以使用例如图8至图10的IC器件制造装置400A、400B和400C之一来执行图11的界面层形成方法。
参考图11，在过程P272中，根据与上面参考图6描述的过程P232的方法相同的方法，通过将包括第一金属的前体供应到反应空间内的衬底上来形成包括第一金属的金属前体层。
在图11的过程P274中，根据与上面参考图6描述的过程P234的方法相同的方法，将吹扫气体供应到衬底上，从而去除衬底上不必要的副产物。
在图11的过程P276中，根据与上面参考图6描述的过程P236的方法相同的方法，将氧化反应气体供应到衬底上，从而形成包括第一金属的氧化物的金属氧化物层。
根据示例性实施例，在图11的过程P276中获得的金属氧化物层可以包括例如MoO2、MoO3或其组合。根据示例性实施例，在图11的过程P276中获得的金属氧化物层可以包括例如NbO、NbO2、Nb2O5或其组合。根据示例性实施例，在图11的过程P276中获得的金属氧化物层可以包括例如SnO、SnO2或其组合。
在图11的过程P278中，根据与上面参考图6描述的过程P238的方法相同的方法，将吹扫气体供应到衬底上，从而去除衬底上不必要的副产物。
在图11的过程P280中，测量衬底上的反应空间内的氧浓度或连接到反应空间的排气管内的氧浓度。
在过程P280中，可以使用图8和图9的气体浓度测量设备482、图9的气体浓度测量设备484、图10的气体浓度测量设备580或其组合来测量氧浓度。当在过程P280中测量的氧浓度超过参考范围时，可以在执行后续过程P282之前还执行类似于过程P278中的净化过程的净化过程。结果，可以将衬底上的反应空间内的氧浓度或连接到反应空间的排气管内的氧浓度控制在参考范围内，例如，小于约10vol％的范围。
在图11的过程P282中，根据与上面参考图7的过程P260描述的方法相同的方法，将还原反应气体供应到衬底上以对过程P276中形成的金属氧化物层执行还原过程，从而降低金属氧化物层的氧含量。结果，可以获得金属层或具有小于过程P276中形成的金属氧化物层的氧含量的金属氧化物层。
根据示例性实施例，在过程P282中获得的金属层或金属氧化物层可以包括例如Mo、MoO2或其组合。根据示例性实施例，在过程P282中获得的金属层或金属氧化物层可以包括例如Nb、NbO、NbO2或其组合。根据示例性实施例，在过程P282中获得的金属层或金属氧化物层可包括例如Sn、SnO或其组合。
在图11的过程P284中，根据与上面参考图11描述的过程P278的方法类似的方法，将吹扫气体供应到衬底上，从而去除衬底上不必要的副产物。
在图11的过程P286中，测量衬底上的反应空间内的氢浓度或连接到反应空间的排气管内的氢浓度。
在过程P286中，可以使用图8和图9的气体浓度测量设备482、图9的气体浓度测量设备484、图10的气体浓度测量设备580或其组合来测量氢浓度。当在过程P286中测量的氢浓度超过参考范围时，可以在执行后续过程P288之前还执行类似于过程P284中的净化过程的净化过程。结果，可以将衬底上的反应空间内的氢浓度或连接到反应空间的排气管内的氢浓度控制在参考范围内，例如，小于约4vol％的范围。
在图11的过程P288中，确定是否已经获得界面层的目标厚度，并且可以重复多次过程P272至P286的沉积循环，直到获得界面层的目标厚度。当在过程P288中确定已经获得界面层的目标厚度时，可以结束上面参考图11描述的过程。
根据本发明构思的IC器件制造方法制造的界面层可以用于各种目的。例如，界面层可以用于电容器、三维电荷捕获闪存(Three-Dimensional Charge Trap Flash，3D CTF)单元、晶体管、金属线、液晶显示器、太阳能电池、纳米结构等。然而，界面层的应用不限于此。
图12A至图12J是示出根据本发明构思的示例性实施例的制造IC器件600(参见图12J)的方法的截面图。
参考图12A，在包括多个有源区域AC的衬底610上形成层间绝缘层620。之后，形成穿过层间绝缘层620并连接到多个有源区域AC的多个导电区域624。
衬底610具有与图1的衬底110基本相同的配置。多个有源区域AC可以由多个器件隔离区域612限定。层间绝缘层620可以包括例如氧化硅层。多个导电区域624可以包括例如多晶硅、金属、导电金属氮化物、金属硅化物或其组合。
参考图12B，形成绝缘层628并且绝缘层628覆盖层间绝缘层620和多个导电区域624。
绝缘层628可以用作蚀刻停止层。绝缘层628可以包括相对于层间绝缘层620和在后续过程期间形成的模层630(参见图12C)具有蚀刻选择性的绝缘材料。在示例性实施例中，绝缘层628可以包括例如氮化硅、氮氧化硅或其组合。
参考图12C，模层630形成在绝缘层628上。模层630可以包括氧化物层。在示例性实施例中，模层630可以包括支撑层。支撑层可以包括相对于模层630具有蚀刻选择性的材料。
参考图12D，在模层630上顺序地形成牺牲层642和掩模图案644。
牺牲层642可以包括氧化物层。牺牲层642可以保护模层630中包括的支撑层。掩模图案644可以包括例如氧化物层、氮化物层、多晶硅层、光致抗蚀剂层或其组合。将形成电容器的下电极的区域可以由掩模图案644限定。
参考图12E，通过使用掩模图案644作为蚀刻掩模并使用绝缘层628作为蚀刻停止层来干蚀刻牺牲层642和模层630，从而形成限定多个孔H1的牺牲图案642P和模图案630P。此时，绝缘层628也可能由于过度蚀刻而被蚀刻，从而形成绝缘图案628P并暴露多个导电区域624。
参考图12F，在从图12E的所得结构去除掩模图案644之后，可以形成下电极形成导电层650。下电极形成导电层650可以覆盖多个导电区域624的各个表面、绝缘图案628P的表面、模图案630P的表面以及多个孔H1内的牺牲图案642P的表面。
下电极形成导电层650可以共形地形成在多个孔H1的相应内侧壁上，使得多个孔H1的相应内部空间部分地保留。
用于形成下电极形成导电层650的材料与用于形成上面参考图1描述的下电极130的材料相同。可以使用例如CVD工艺、金属有机CVD(Metal Organic CVD，MOCVD)工艺或ALD工艺来形成下电极形成导电层650。
参考图12G，下电极形成导电层650的上部从图12F的所得结构中部分地去除。结果，下电极形成导电层650可以分成多个下电极LE。
为了形成多个下电极LE，可以使用例如回蚀工艺或化学机械抛光(ChemicalMechanical Polishing，CMP)工艺来去除下电极形成导电层650的上部和牺牲图案642P(参考图12F)。结果，模图案630P的顶表面被暴露。
参考图12H，可以从图12G的所得结构中去除模图案630P。结果，暴露出具有圆柱形状的多个下电极LE的外表面。
参考图12I，在多个下电极LE上形成介电层结构660。
根据示例性实施例，介电层结构660可以具有堆叠结构，该堆叠结构包括上面参考图1描述的下界面层160、介电层150和上界面层170。根据示例性实施例，介电层结构660可以具有堆叠结构，该堆叠结构包括上面参考图2描述的介电层150和上界面层170。根据示例性实施例，介电层结构660可以具有堆叠结构，该堆叠结构包括上面参考图3描述的下界面层160和介电层150。
可以形成介电层结构660，使得其共形地覆盖多个下电极LE的暴露表面。可以使用ALD工艺形成介电层结构660。
介电层结构660可以例如由参考图4、图5A、图5B、图6、图7和图11描述的方法中的至少一种方法来形成。例如，可以由图8至图10的IC器件制造装置400A、400B和400C之一来形成介电层结构660。
根据示例性实施例，其中已经形成介电层结构660的所得结构可在约500℃至约1,150℃的温度下退火。
参考图12J，在介电层结构660上形成上电极UE。电容器670可以由下电极LE、介电层结构660和上电极UE配置。
用于形成上电极UE的材料与用于形成上面参考图1描述的上电极140的材料相同。可以使用例如CVD工艺、MOCVD工艺、物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)工艺或ALD工艺来形成上电极UE。
图13A至图13C是说明图12J的IC器件600的介电层结构660的各种示例的截面图，并且是由图12J的参考字符“VI”指示的部分的放大的截面图。
参考图13A至图13C，IC器件600的介电层结构660可以具有包括下界面层160、介电层150和上界面层170的堆叠结构。根据示例性实施例，介电层结构660可以具有包括介电层150和上界面层170的堆叠结构。根据示例性实施例，介电层结构660可以具有包括下界面层160和介电层150的堆叠结构。
图13A至图13C的下界面层160、介电层150和上界面层170的详细结构与上面参考图1至图3描述的相同。
在上面参考图12A至图12J描述的制造IC器件600的方法中，可以形成平面下电极或不具有内部空间的柱状下电极，而不是形成具有圆柱形状的下电极LE，并且可以形成介电层结构660，使得其共形地覆盖柱状下电极或平面下电极。
虽然已经参考本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明构思，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明概念的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。

Claims (25)

1.一种集成电路器件，包括：
电极；
介电层，面向所述电极；和
多个界面层，介于所述电极和所述介电层之间并包括第一金属，
其中，所述多个界面层包括第一界面层和第二界面层，并且所述第一界面层的氧含量不同于所述第二界面层的氧含量。
2.根据权利要求1所述的集成电路器件，其中
所述第一界面层和所述第二界面层中的每一个包括第一金属的氧化物，
所述第一界面层被设置成比所述第二界面层更靠近所述介电层，并且
所述第一界面层的氧含量大于所述第二界面层的氧含量。
3.根据权利要求1所述的集成电路器件，其中
所述第二界面层与所述介电层间隔开，
所述第一界面层介于所述第二界面层和所述介电层之间，并且
所述第二界面层的氧含量小于所述第一界面层的氧含量。
4.根据权利要求1所述的集成电路器件，其中
所述第一界面层与所述介电层接触并包括第一金属的氧化物，并且
所述第二界面层与所述电极接触并包括第一金属。
5.根据权利要求1所述的集成电路器件，其中，所述电极包括第一金属、第一金属的氮化物、第一金属的氧化物或者第一金属、第一金属的氮化物和第一金属的氧化物的组合。
6.根据权利要求1所述的集成电路器件，其中，所述电极包括与第一金属不同的第二金属的氮化物。
7.根据权利要求1所述的集成电路器件，其中
所述介电层包括与第一金属不同的第二金属，并且
第一金属的电负性大于第二金属的电负性。
8.根据权利要求1所述的集成电路器件，其中，第一金属选自Mo、Nb、Sn、Ta、Ti、In、Ni、Co、W和Ru。
9.根据权利要求1所述的集成电路器件，其中，所述第一界面层和所述第二界面层包括彼此不同的材料，并且分别选自Mo、MoO2和MoO3。
10.根据权利要求1所述的集成电路器件，其中，所述第一界面层和所述第二界面层包括彼此不同的材料，并且分别选自Nb、NbO、NbO2和Nb2O5。
11.一种集成电路器件，包括：
下电极和上电极，彼此相对；
介电层，介于所述下电极和所述上电极之间；
下界面层，介于所述下电极和所述介电层之间，并包括第一金属；和
上界面层，介于所述介电层和所述上电极之间，并包括第一金属，
其中，所述下界面层和所述上界面层中的每一个包括具有不同氧含量的多个界面层。
12.根据权利要求11所述的集成电路器件，其中，所述下界面层和所述上界面层中的至少一个包括：
内界面层，其与所述介电层接触并具有第一氧含量；和
外界面层，其与所述介电层间隔开，
其中所述内界面层介于所述外界面层和所述介电层之间，并且所述内界面层具有小于第一氧含量的第二氧含量。
13.根据权利要求12所述的集成电路器件，其中，所述外界面层包括导电层。
14.根据权利要求11所述的集成电路器件，其中，所述下界面层和所述上界面层中的至少一个包括：
内界面层，其与所述介电层接触并包括第一金属的氧化物MxOy，其中M是第一金属，x等于1或2，y是整数，并且1≤y≤5；和
外界面层，其与所述介电层间隔开，
其中，所述内界面层介于所述外界面层和所述介电层之间，所述外界面层包括第一金属的氧化物MqOr，所述第一金属的氧化物MqOr具有小于所述内界面层的氧含量的氧含量，M是第一金属，q等于1，并且r等于1或2。
15.根据权利要求11所述的集成电路器件，其中
所述介电层包括与第一金属不同的第二金属，并且
第一金属的电负性大于第二金属的电负性。
16.根据权利要求11所述的集成电路器件，其中，所述下电极和所述上电极中的至少一个包括第一金属、第一金属的氮化物、第一金属的氧化物或者第一金属、第一金属的氮化物和第一金属的氧化物的组合。
17.根据权利要求11所述的集成电路器件，其中，所述多个界面层包括：
内界面层，其包括MoO2、MoO3或MoO2和MoO3的组合；和
外界面层，其包括Mo、MoO2或Mo和MoO2的组合，
其中，所述外界面层的氧含量小于所述内界面层的氧含量。
18.根据权利要求11所述的集成电路器件，其中，所述多个界面层包括：
内界面层，其包括NbO、NbO2、Nb2O5或者NbO、NbO2和Nb2O5的组合；和
外界面层，其包括Nb、NbO、NbO2或者Nb、NbO和NbO2的组合，
其中，所述外界面层的氧含量小于内界面层的氧含量。
19.一种集成电路器件，包括：
介电层，形成在衬底上；
多个界面层，形成在所述介电层上，并包括具有不同氧含量的第一界面层和第二界面层；和
电极，形成在所述多个界面层上。
20.根据权利要求19所述的集成电路器件，其中，所述多个界面层包括：
第一界面层，其包括第一金属的氧化物MxOy，
其中，M是第一金属，x等于1或2，y是整数，并且1≤y≤5；和
第二界面层，其与所述介电层间隔开，
其中，
所述第一界面层介于所述第二界面层和所述介电层之间，并包括第一金属的氧化物MqOr，所述第一金属的氧化物MqOr具有小于第一界面层的氧含量的氧含量，M是第一金属，q是等于1，并且r等于1或2，并且
所述介电层的电负性小于第一金属的电负性。
21.一种制造集成电路器件的方法，所述方法包括：
通过在反应空间内使用包括第一金属的前体、氧化反应气体和还原反应气体，在衬底上连续地形成具有不同氧含量的多个界面层。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，形成多个界面层包括：
形成包括第一金属氧化物的内界面层，所述第一金属氧化物包括第一金属；
形成包括第一金属或包括第一金属的第二金属氧化物的外界面层，其中，第二金属氧化物的氧含量小于第一金属氧化物的氧含量，
其中，形成内界面层和形成外界面层在反应空间内原位执行。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，形成所述多个界面层包括：
使用包括第一金属的前体和氧化反应气体形成内界面层；以及
使用前体、氧化反应气体和还原反应气体形成外界面层，
其中，形成内界面层和形成外界面层在反应空间内原位执行。
24.一种制造集成电路器件的方法，所述方法包括：
在反应空间内的衬底上形成包括第一金属的第一界面层；以及
在第一界面层上与在反应空间内形成所述第一界面层原位形成具有不同于第一界面层的氧含量的氧含量的第二界面层，
其中，形成所述第一界面层和形成所述第二界面层中的至少一个包括：
将包括第一金属的前体供应到衬底上；
将氧化反应气体供应到衬底上；
在将氧化反应气体供应到衬底上之后，测量反应空间内的氧浓度或连接到反应空间的排气管内的氧浓度；
将还原反应气体供应到衬底上；以及
在将还原反应气体供应到衬底上之后，测量反应空间内的氢浓度或连接到反应空间的排气管内的氢浓度。
25.一种用于使用权利要求24所述的方法制造集成电路器件的集成电路器件制造装置，所述集成电路器件制造装置包括：
腔室，被配置为提供反应空间；
至少一个排气管，连接到所述腔室，并被配置成将所述腔室内的气体排出到所述腔室的外部；
光学视口，形成在所述腔室的侧壁中；和
至少一个气体浓度测量设备，被配置为从选自至少一个排气管和腔室的内部的至少一个位置检测氧浓度和氢浓度。
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