CN1790674A - 具有氧化锆的电容器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供了具有氧化锆的电容器及其制造方法。该方法包括：形成存储节点；在存储节点上形成多层介电结构，多层介电结构包括氧化锆(ZrO2)层和氧化铝(Al2O3)层；和在多层介电结构上形成板状电极。

Description

具有氧化锆的电容器及其制造方法
技术领域
本发明涉及半导体器件电容器及其制造方法；更具体而言，涉及能够获得预期的电容值、漏电流特性和热稳定性的半导体器件电容器及其制造方法。
背景技术
由于半导体器件已经高度集成，因此单位单元(unit cell)的尺寸大大减小了，工作电压值也降低了。因此，器件的更新时间缩短了，并且经常发生软错误(softerror)。因此，需要开发电容值大于25fF/单元并且更不倾向于产生漏电流的电容器。
众所周知，电容器电容与电极的表面积和介电材料的介电常数成正比，并且与介电材料的厚度成反比，介电材料的厚度对应于电极之间的距离，更具体而言，对应于介电材料的等效氧化硅厚度(Tox)。因此，需要使用具有高介电常数并且能够减小等效氧化硅厚度(Tox)的介电材料来制造具有高电容值的适用于高度集成半导体器件的电容器。
使用传统的氮化物/氧化物(NO)型电容器以获得高度集成半导体器件所需要的高电容值受到限制。传统的NO型电容器通常使用介电常数为7的氮化硅(Si3N4)介电材料。因此，已经提出多晶硅-绝缘体-多晶硅(SIS)型电容器，以获得足够的电容值。SIS型电容器使用介电常数高于氮化硅的介电材料。这种介电材料的实例是介电常数为25的氧化钽(Ta2O5)、介电常数为30的氧化镧(La2O3)和介电常数为20的氧化铪(HfO2)。
然而，介电材料Ta2O5倾向于产生漏电流，并且由于在热处理过程中形成氧化物层而实际上不能将等效氧化硅厚度降低至小于30。介电材料La2O3和HfO2由于它们的高介电常数值而在高电容方面具有优势；然而，当等效氧化硅厚度减小至小于15时，由于经常会发生漏电流值的增加和击穿电压强度值的减小，La2O3和HfO2非常不耐反复性电击，因此La2O3和HfO2通常会使电容器的耐久性变差。具体而言，HfO2具有比Al2O3低的结晶温度。因此，使用HfO2时，在高于600℃的温度下进行热处理时漏电流会突然增加。
在通常使用多晶硅作为SIS型电容器介电材料的情况下，多晶硅还在获得高度集成半导体器件所需的高导电率方面具有局限性。因此，试图使用其他高导电率金属作为电极材料。
至于可用于包括小于100nm的微粉化金属线的动态随机存取存储(DRAM)器件的制造方法的电容器，已经开发了具有金属电极和双层或三层介电结构的电容器。例如，已经开发了包括氮化钛(TiN)基电极和HfO2/Al2O3双层介电结构的金属-绝缘体-多晶硅(MIS)型电容器，以及包括TiN基电极和HfO2/Al2O3/HfO2三层介电结构的金属-绝缘体-金属(MIM)型电容器。
然而，将传统MIS或MIM型电容器应用于金属线小于70nm的器件可能是困难的。由于MIS或MIM型电容器的多层介电结构(如HfO2/Al2O3或HfO2/Al2O3/HfO2)具有12的最小等效氧化硅厚度，因此难于在金属线小于70nm的DRAM器件中获得大于25fF/单元的电容值。
发明内容
因此，本发明的目的是提供半导体器件电容器及其制造方法，其中所述电容器可以获得金属线小于70nm的下一代半导体存储产品通常所需要的漏电流特性和电容值。
根据本发明的一个方面，提供制造电容器的方法，包括：形成存储节点(storagenode)；在存储节点上形成多层介电结构，所述多层介电结构包括氧化锆(ZrO2)层和氧化铝(Al2O3)层；和在多层介电结构上形成板状电极。
根据本发明的另一方面，提供制造电容器的方法，包括：形成存储节点；在存储节点表面进行等离子体氮化处理；在氮化存储节点上形成ZrO2层；在ZrO2层表面进行等离子体氮化处理，由此获得氮化ZrO2层；和在氮化ZrO2层上形成板状电极。
根据本发明的又一方面，提供制造半导体器件的方法，包括：形成存储节点；在存储节点上形成Al2O3层；在Al2O3层上形成ZrO2层；在ZrO2层表面进行等离子体氮化，由此获得包括氮化ZrO2层和Al2O3层的介电结构；和在介电结构上形成板状电极。
根据本发明的再一方面，提供制造半导体器件电容器的方法，包括：形成存储节点；在存储节点表面进行等离子体氮化处理；在氮化存储节点上依次形成第一ZrO2层、Al2O3层和第二ZrO2层；在第二ZrO2层表面进行等离子体氮化处理，由此获得包括第一ZrO2层、Al2O3层和氮化第二ZrO2层的三层介电结构；和在三层介电结构上形成板状电极。
根据本发明的再一方面，提供半导体器件电容器，包括：存储节点；包括ZrO2层和Al2O3层并在存储节点上形成的多层介电结构；和多层介电结构上的板状电极。
根据本发明的再一方面，提供半导体器件电容器，包括：存储节点；在存储节点上形成并包括等离子体氮化表面的ZrO2层；和在ZrO2层上形成的板状电极。
附图说明
基于下列结合附图给出的优选实施方案的描述，本发明的上述和其他目的以及特征将变得更好理解，其中：
图1A-1C是根据本发明第一实施方案制造的电容器的横截面图，用于说明其制造方法；
图2是说明根据本发明第一实施方案的电容器结构的图；
图3是说明基于原子层沉积(ALD)方法形成包括氧化锆(ZrO2)薄层和氧化铝(Al2O3)薄层的多层介电结构的顺序步骤的图；
图4是说明根据本发明第二实施方案的电容器结构的图；
图5是说明根据本发明第三实施方案的电容器结构的图；
图6是说明根据本发明第四实施方案的电容器结构的图；
图7是说明根据本发明第五实施方案的电容器结构的图；
图8A-8C是根据本发明第六实施方案制造的电容器的横截面图，用于说明其制造方法；
图8D是说明根据本发明第六实施方案制造电容器的顺序步骤的图；
图9是说明根据本发明第七实施方案制造电容器的顺序步骤的图；
图10是说明根据本发明第八实施方案制造电容器的顺序步骤的图；
图11是说明根据本发明第九实施方案制造电容器的顺序步骤的图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述根据本发明示例性实施方案的具有氧化锆的电容器及其制造方法。
根据本发明的示例性实施方案，提出具有包括等离子体氮化薄氧化锆(ZrO2)或ZrO2层和薄氧化铝(Al2O3)层的多层介电结构的电容器，以1pA/单元的条件下获得足够的大于约30fF/单元的电容值、小于约0.5fF/单元的漏电流值和在约大于约2.0V的击穿电压值，其中约30fF/单元的电容值是小于70nm的半导体存储器件如动态随机存取存储(DRAM)器件所期望的。
通常，ZrO2具有约7.8eV的带隙能量(Eg)和比Ta2O5和HfO2的介电常数高约20-约25的介电常数。作为参比，Ta2O5具有约4.5eV的带隙能量和约25的介电常数，HfO2具有约5.7eV的带隙能量和约20的介电常数。带隙能量和介电常数为约8.7eV和约9的Al2O3具有比HfO2更好的热稳定性。由于ZrO2和Al2O3的这些特性，在本发明的下列示例性实施方案中举例说明了与具有单一层介电结构的传统电容器相比，具有包括ZrO2和Al2O3的多层介电结构的电容器在漏电流和热稳定性方面具有优势。
因此，上述多层介电结构可以使等效氧化硅厚度减小至小于约12，从而，具有上述多层介电结构的电容器可以在小于70nm的DRAM器件中获得大于约30fF/单元的电容。
因此，具有多层介电结构的电容器可以获得金属线小于70nm的下一代DRAM产品所需的足够电容值以及漏电流和击穿电压特性，可适用于批量生产。
沉积薄ZrO2层和薄Al2O3层之后，进行低温退火处理以提高所述层的性能，并进行高温退火处理以提高结晶特性。为了防止漏电流特性的下降，具有良好热稳定性的Al2O3连同金属电极一起使用。
下文中，将详细描述根据本发明第一实施方案的包括Al2O3/ZrO2介电结构的电容器的制造方法。
图1A-1C是根据本发明第一实施方案制造的电容器的横截面图，用于说明其制造方法。
参照图1A，尽管没有说明，但是衬底11提供有包括晶体管和位线的底部图案。层间绝缘层12形成在衬底11上，使得层间绝缘层12覆盖底部图案。
蚀刻层间绝缘层12，并形成暴露连接区域或接地插塞多晶硅(landing plugpolysilicon，LPP)区域的多个接触孔13。导电材料填充到多个接触孔13，从而得到多个存储节点接触14。
存储节点材料层在存储节点接触14和层间绝缘层12上形成。在存储节点材料层上进行包括化学机械研磨(CMP)工艺或回蚀工艺的隔离工艺，以形成各自与存储节点接触14连接的存储节点15。存储节点15包括选自掺杂多晶硅、氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、钨(W)、氮化钨(WN)、钌(Ru)、氧化钌(RuO2)、铱(Ir)、氧化铱(IrO2)、铂(Pt)、Ru/RuO2、Ir/IrO2和SrRuO3的材料，并且具有约200-约500的厚度。除了圆柱体结构之外，存储节点15可以形成为凹面结构或简单堆叠结构。
例如，如果存储节点15包括TiN，那么分别使用四氯化钛(TiCl4)和氨(NH3)作为源材料和反应气体(reaction gas)。源材料和反应气体的流量为约10sccm-约1,000sccm。此时，室内保持约0.1托-约10托的压力和约500℃-约700℃的衬底温度。TiN层形成为约200-约500的厚度。
然后，在选自氮(N2)、氢(H2)、N2/H2、O2、O3和NH3的气氛中进行低温退火处理，以压实存储节点15，去除残留在存储节点15内部的、成为增加漏电流的原因的杂质，并消除表面粗糙度。具体而言，光滑表面防止电场集中在某个区域。
低温退火处理通过使用等离子体、炉和快速热处理(RTP)之一进行。在使用等离子体的情况下，低温退火处理在下列特定条件下进行约1分钟-约5分钟：射频(RF)功率为约100W-约500W的等离子体；温度为约200℃-约500℃；压力为约0.1托-约10托；和约5sccm-约5slm的所选环境气体。在使用电炉的情况下，低温退火处理在约600℃-约800℃的温度下进行，流过约5sccm-约5slm的所选环境气体。在使用RTP的情况下，低温退火处理在保持约500℃-约800℃的温度和约700托-约760托的递升压力或约1托-约100托的递减压力的室中进行。此时，所选环境气体的流量为约5sccm-约5slm。
参照图1B，包括薄ZrO2层16A和薄Al2O3层16B的多层介电结构16形成在存储节点15上。多层介电结构16通过原子层沉积(ALD)法形成。稍后将参照图3详细描述ALD法。
参照图1C，板状电极17形成在多层介电结构16上。板状电极17包括选自掺杂多晶硅、TiN、TaN、W、WN、Ru、RuO2、Ir、IrO2、Pt、Ru/RuO2、Ir/IrO2和SrRuO3的材料。在本发明第一实施方案中举例说明了板状电极17包括TiN，并且通过使用化学气相沉积(CVD)法或物理气相沉积(PVD)法形成。例如，利用CVD法的TiN沉积如下。源材料包括TiCl4，反应气体包括NH3。源材料和反应气体的流量为约10sccm-约1,000sccm。此时，CVD室保持约0.1托-约10托的压力和约500℃-约600℃的衬底温度。TiN层的沉积厚度为约200-约400。
图2是说明根据本发明第一实施方案的电容器结构的图。
如图所示，多层介电结构16通过在存储节点15上依次形成薄ZrO2层16A和薄Al2O3层16B而得到，并且板状电极17形成在多层介电结构16上。
ZrO2层16A的厚度为约5-约100，Al2O3层16B的厚度为约5-约30。多层介电结构16的总厚度为约10-约130。
图3是说明根据ALD法形成包括薄ZrO2层和薄Al2O3层的多层介电结构的顺序步骤的图；
如图所示，ZrO2层和Al2O3层通过ALD法沉积，反复进行单位循环，直至得到预期厚度的上述目标层。单位循环包括：供应源气体；供应清洗气体；供应反应气体；和供应清洗气体。在单位循环的更多细节中，源气体供应到室中，并被吸附到目标结构上。未被吸附的部分源气体从所述室中清洗出去，并供应反应气体以与所吸附的源气体反应，从而沉积预期的薄层。然后，供应清洗气体以从所述室中将未反应的部分反应气体清洗出去。
至于ZrO2沉积，单位循环包括：供应Zr的源气体；供应清洗气体；供应反应气体；和供应清洗气体。重复该单位循环，直至获得预期厚度的ZrO2层。此时，室中保持约0.1托-约1托的压力和约200℃-约350℃的低衬底温度。
Zr源气体选自ZrCl4、Zr(N(CH3)C2H5)4、Zr(O-tBu)4、Zr(N(CH3)2)4、Zr(N(C2H5)(CH3))4、Zr(N(C2H5)2)4、Zr(TMHD)4、Zr(OiC3H7)3(TMTD)和Zr(OrBu)4，并且在将Zr源气体供应到室中时吸附到目标结构上。此时，借助于作为载气的氦(He)气，将Zr源气体供应到室中。Ar气以约150sccm-约250sccm的流量流通约0.1秒-约10秒。
接下来，包括氮(N2)气或氩(Ar)气的清洗气体流到室中，以将Zr源气体的未被吸附部分从室中清洗出去。清洗气体以约200sccm-约400sccm的流量流通约3秒-约10秒。
选自臭氧(O3)、氧(O2)、O2等离子体、氧化氮(N2O)、N2O等离子体和水(H2O)蒸汽的反应气体流入室中，并与所吸附的Zr源气体反应，从而沉积薄ZrO2层。反应气体以约0.1slm-约1slm的流量流通约3秒-约10秒。如果反应气体是浓度为约100gcm-3-约500gcm-3的O3气，那么O3气的流量为约200sccm-约500sccm。
包括N2气或Ar气的清洗气体流入室中，以将反应气体的未反应部分从室中清洗出去。清洗气体以约50sccm-约200sccm的流量流通约3秒-约10秒。
重复上述单位循环，直至ZrO2层的厚度在约5-约100的范围内。
ZrO2沉积之后，进行Al2O3沉积，Al2O3沉积的单位循环包括：供应Al的源气体；供应清洗气体；供应反应气体；和供应清洗气体。重复该单位循环，直至获得预期厚度的Al2O3层。此时，室中保持约0.1托-约1托的压力和约200℃-约500℃的低衬底温度。
在将Al源气体供应到室中进行ALD法时，选自Al(CH3)3、Al(C2H5)3和其他含Al的有机金属化合物的Al源气体被吸附到目标结构上。此时，借助于作为载气的氦(He)气，将Al源气体供应到室中。Ar气以约20sccm-约100sccm的流量流通约0.1秒-约5秒。
接下来，包括N2气或Ar气的清洗气体流到室中，以将Al源气体的未被吸附部分从室中清洗出去。清洗气体以约50sccm-约300sccm的流量流通约0.1秒-约5秒。
选自O3、O2、O2等离子体、N2O、N2O等离子体和H2O蒸汽的反应气体流入室中，并与所吸附的Al源气体反应，从而沉积薄Al2O3层。反应气体以约0.1slm-约1slm的流量流通约3秒-约10秒。如果反应气体是浓度范围为约100gcm-3-约500gcm-3的O3气，那么O3气的流量为约200sccm-约500sccm。
包括N2气或Ar气的清洗气体流入室中，以将反应气体的未反应部分从室中清洗出去。清洗气体以约300sccm-约1,000sccm的流量流通约0.1秒-约10秒。
重复上述单位循环，直至Al2O3层的厚度在约5-约30的范围内。
ZrO2层和Al2O3层原位沉积之后，进行低温退火处理，以去除杂质如碳和氢，并消除缺陷如氧气孔和表面粗糙度，从而可以改善上述薄层的漏电流和击穿电压特性。低温退火处理采用等离子体退火处理和紫外(UV)/O3退火处理之一。
等离子体退火处理在约300℃-约450℃的温度下、在选自N2、He、N2/H2、NH3、N2O、N2/O2、O2和O3的气氛中进行。所选气体以约100sccm-约200sccm的流量流通约30秒-约120秒，同时使用RF功率为约50W-约300W、压力为约0.1托-约1托的等离子体。UV/O3退火处理在约300℃-约400℃的温度下以约1530mWcm-2的强度进行约2分钟-约10分钟。
然后，进行高温退火处理，以提高ZrO2层和Al2O3层的介电常数。高温退火处理在选自N、Ar和He的气氛中通过采用快速热退火处理和炉退火处理之一而进行。快速热退火处理在约500℃-约800℃的温度下进行，室内设定约700托-约760托的递升压力或约1托-约100托的递减压力。所选气体以约5sccm-约5slm的流量流通约30秒-约120秒。炉退火处理在约600℃-约800℃的温度下进行约10分钟-约30分钟，同时所选气体以约5sccm-约5slm的流量流过。
包括等离子体退火处理或UV/O3退火处理的低温退火处理和包括快速热退火处理或炉退火处理的高温退火处理可以在板状电极形成之后进行。
图4是说明根据本发明第二实施方案的电容器结构的图；
该电容器结构包括：存储节点21；多层介电结构22；和板状电极23。不同于第一实施方案，第二实施方案中的多层介电结构22具有通过依次堆叠Al2O3层22A和ZrO2层22B得到的ZrO2/Al2O3结构。ZrO2层22B的厚度为约5-约100，而Al2O3层22A的厚度为约5-约30。
图5是说明根据本发明第三实施方案的电容器结构的图；
该电容器结构包括：存储节点31；多层介电结构32；和板状电极33。多层介电结构32具有(Al2O3/ZrO2)n结构，此处2≤n≤10，其中ZrO2层32A和Al2O3层32B的交替依次沉积至少重复两次以上。此处，“n”是每一薄层的沉积次数。ZrO2层32A的厚度为约5-约25，而Al2O3层32B的厚度为约5-约10。
图6是说明根据本发明第四实施方案的电容器结构的图；
该电容器结构包括：存储节点41；多层介电结构42；和板状电极43。多层介电结构42具有(ZrO2/Al2O3)n结构，此处2≤n≤10，其中Al2O3层42A和ZrO2层42B的交替依次沉积至少重复两次以上。此处，“n”是每一薄层的沉积次数。ZrO2层42B的厚度为约5-约25，而Al2O3层42A的厚度为约5-约10。
图7是说明根据本发明第五实施方案的电容器结构的图；
该电容器结构包括：存储节点51；多层介电结构52；和板状电极53。多层介电结构52具有ZrO2/Al2O3/ZrO2三层结构，其中依次堆叠第一ZrO2层52A、Al2O3层52B和第二ZrO2层52C。第一ZrO2层52A和第二ZrO2层52C的厚度为约5-约50，Al2O3层52B的厚度为约5-约15。
如图4-7所示，薄Al2O3层和薄ZrO2层利用ALD法沉积，使用与第一实施方案中所述的相同的那些气体作为沉积薄Al2O3层和薄ZrO2层的源气体、清洗气体和反应气体。
优选地，Zr源气体选自ZrCl4、Zr(N(CH3)C2H5)4、Zr(O-tBu)4、Zr(N(CH3)2)4、Zr(N(C2H5)(CH3))4、Zr(N(C2H5)2)4、Zr(TMHD)4、Zr(OiC3H7)3(TMTD)和Zr(OrBu)4。清洗气体包括N2气或Ar气，反应气体选自O3、O2、O2等离子体、N2O、N2O等离子体和H2O蒸汽。Al源气体选自Al(CH3)3、Al(C2H5)3和其他含Al的有机金属化合物。
ZrO2层和Al2O3层根据ALD法原位沉积之后，进行低温退火处理，以去除杂质如碳和氢，并消除缺陷如氧气孔和表面粗糙度，从而可以改善上述薄层的漏电流和击穿电压特性。然后，进行高温退火处理，以提高前述薄层的介电常数。低温退火处理和高温退火处理的条件与本发明第一实施方案中所述的相同。
根据第一实施方案至第五实施方案的电容器结构包括含有ZrO2层和Al2O3层的多层介电结构，其中ZrO2层具有约7.8eV的高带隙能量和约20-约25的介电常数，Al2O3层具有良好的热稳定性、约8.7eV的带隙能量和约9的介电常数。由于这种特殊的多层介电结构，可以防止漏电流的产生，并提高击穿电压值。而且，还可以获得高的电容值。因此，可以制得具有尺寸小于约70nm的高度集成存储产品所需的足够电容值并且改善了漏电流和击穿电压特性的电容器。
由于上述多层介电结构与包括单一介电层如HfO2层的介电结构相比具有良好的热稳定性，因此在电容器形成之后，电性能即使是在集成化工艺需要进行的高温处理过程中也不倾向于变差。因此，可以提高利用小于70nm的金属线所实现的下一代半导体存储器件中电容器的耐久性和可靠性。
图8A-8C是根据本发明第六实施方案制造的电容器的横截面图，用于说明其制造方法；图8D是简要说明根据本发明第六实施方案的电容器制造方法的顺序步骤的图。
参照图8A，层间绝缘层62在衬底61上形成，衬底61上形成包括晶体管和位线的底部图案(未示出)。蚀刻层间绝缘层62，以形成暴露连接区域或LPP区域的多个接触孔63。然后将导电材料填充到接触孔63中，从而形成存储节点接触64。存储节点材料层在层间绝缘层62和存储节点接触64上形成，并采用CMP工艺或回蚀工艺进行隔离工艺，以形成各自连接存储节点接触64的存储节点65。
存储节点65包括选自掺杂多晶硅、TiN、TaN、W、WN、Ru、RuO2、Ir、IrO2、Pt、Ru/RuO2、Ir/IrO2和SrRuO3的材料，并且具有约200-约500的厚度。而且，存储节点65可以形成为圆柱体结构、凹面结构或简单堆叠结构。
例如，如果存储节点65包括TiN，那么分别使用TiCl4和NH3作为源材料和反应气体。源材料和反应气体的流量为约10sccm-约1,000sccm。此时，室内保持约0.1托-约10托的压力和约500℃-约700℃的衬底温度。TiN层形成为约200-约400的厚度。
然后，在选自N2、H2、N2/H2、O3、O3和NH3的气氛中进行低温退火处理，以压实存储节点65，去除残留在存储节点65内部的、成为增加漏电流的原因的杂质，并消除表面粗糙度。具体而言，光滑表面防止电场集中在某个区域。
低温退火处理通过使用等离子体、炉和RTP之一进行。在使用等离子体的情况下，低温退火处理在下列条件下进行约1分钟-约5分钟：射频(RF)功率为约100W-约500W的等离子体；温度为约200℃-约500℃；压力为约0.1托-约10托；和约5sccm-约5slm的所选环境气体。在使用电炉的情况下，低温退火处理在约600℃-约800℃的温度下进行，流过约5sccm-约5slm的所选环境气体。在使用RTP的情况下，低温退火处理在保持约500℃-约800℃的温度和约700托-约760托的递升压力或约1托-约100托的递减压力的室中进行。此时，所选环境气体以约5sccm-约5slm的流量流入室中。
参照图8B，存储节点65表面使用等离子体氮化，然后，在存储节点65上沉积约30-约100的薄ZrO2层67。ZrO2层67的表面使用等离子体氮化。因此，第一等离子体氮化物层66A存在于薄ZrO2层67之下，并且，如上所述，通过氮化存储节点65的表面而形成。另一方面，第二等离子体氮化物层66B存在于薄ZrO2层67之上，并且，如上所述，通过氮化薄ZrO2层67的表面而形成。
形成第一等离子体氮化物层66A和第二等离子体氮化物层66B的原因是为了确保ZrO2层67的热稳定性，并防止杂质渗透到ZrO2层67中。前述等离子体氮化处理在下列条件下进行：温度为约200℃-约500℃、压力为约0.1托-约10托、选自NH3、N2和N2/H2的环境气体以及RF功率为约100W-约500W。等离子体氮化处理在产生辉光放电的室中进行约5秒-约300秒。
如果等离子体氮化处理在ZrO2层67沉积前后进行，那么可以防止引起漏电流的杂质从随后的板状电极扩散至ZrO2层67。具体而言，等离子体氮化过程包括在ZrO2层67之上或之下形成Zr-O-N键，从而提高ZrO2层67的结晶温度。因此，即使在约600℃以上进行高温处理，也不会发生结晶，还能够防止漏电流的产生并提高电容器介电结构的击穿电压。
等离子体氮化处理之后，进行使用RTP或炉的退火处理，控制积聚在ZrO2层67表面的氮浓度，从而调整电容器的电性能。退火处理在约600℃-约900℃、递升或递减的压力状态下进行。
除了如图3所述的ALD法，薄ZrO2层67还可以通过使用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法或脉冲CVD法沉积。
至于根据ALD法的ZrO2层沉积，单位循环包括：供应Zr的源气体；供应清洗气体；供应反应气体；和供应清洗气体。重复该单位循环，直至获得预期厚度的ZrO2层。此时，室中保持约0.1托-约1托的压力和约200℃-约350℃的低衬底温度。
Zr源气体选自ZrCl4、Zr(N(CH3)C2H5)4和其他含Zr的有机金属化合物，并由载气如Ar气传输。Ar气以约150sccm-约250sccm的流量流通约0.1秒-约10秒。Zr的源气体的流量为约50sccm-约500sccm。
反应气体选自O3、O2和H2O蒸汽，清洗气体包括N2气或Ar气。所选择的O3气具有约200±20gcm-3的浓度。反应气体以约0.1slm-约1slm的流量流通约3秒-约10秒。不使用H2O蒸汽，则可使用重水(D2O)来消除由ZrO2层67内的弱氢键所导致的电荷陷阱俘获现象(charge trapping event)。重水(D2O)导致具有氘键而不是氢键的绝缘层如金属氧化物层的形成。这样，可以提高介电层的可靠性。而且，除了H2O蒸汽和重水，反应气体还可包括O3、O2、O2等离子体、N2O或N2O等离子体。
Zr的源气体流入室中之后，清洗气体以约200sccm-约400sccm的流量流过，或者在反应气体流入室中之后，清洗气体以约50sccm-约200sccm的流量流过。在这两种情况下，清洗气体均流通约3秒-约10秒。
参照图8C，ZrO2沉积前后，在经过等离子体氮化处理的薄ZrO2层67上形成板状电极68。板状电极68包括选自掺杂多晶硅、TiN、TaN、W、WN、WSi、Ru、RuO2、Ir、IrO2和Pt的材料。具体而言，在板状电极68由金属形成的情况下，氮化硅层或多晶硅层形成为保护层，以提高电容器对于湿度、温度或电击的结构稳定性。此时，保护层形成为200-约1,000的厚度。
在本发明的第六实施方案中，如上所述，等离子体氮化处理在ZrO2层67沉积前后进行，以在ZrO2薄层67表面诱导形成Zr-O-N键。结果，结晶温度提高，并且可以阻止残余杂质的扩散。也就是说，为了克服ZrO2层在热稳定性方面的局限性，即低结晶温度，沉积ZrO2层67之后，在ZrO2层67表面上进行等离子体氮化处理，通过使氮与ZrO2层67结合而形成Zr-O-N键。结果，可以提高ZrO2层67的结晶温度，并防止残余杂质从板状电极68或存储节点65扩散到ZrO2层67中。
因此，根据本发明的第六实施方案，可以改善ZrO2层67的漏电流特性，并可以增加ZrO2层67的击穿电压，使得ZrO2层67可以具有结构稳定性。通过使用氮化ZrO2层作为电容器的介电层，可以获得足够的电容值和预期的漏电流。因此，根据第六实施方案制造的电容器可以应用于小于70nm的存储产品。
不将单一层的ZrO2层67用于电容器的介电结构，则可以制造包括氮化Al2O3层和氮化ZrO2层的双层介电结构、包括Al2O3层和氮化ZrO2层的另一双层介电结构、包括ZrO2层、Al2O3层、氮化ZrO2层的三层介电结构、包括氮化ZrO2层、Al2O3层和氮化ZrO2层的另一三层介电结构以及包括氮化ZrO2层、氮化Al2O3层和氮化ZrO2层的再一三层介电结构。这些包括氮化ZrO2层的双层或三层介电结构可以具有与使用单一层的氮化ZrO2层作为介电结构时相同的效果。
图9是说明根据本发明第七实施方案的电容器制造方法的顺序步骤的图。
在本发明第七实施方案中举例说明包括氮化ZrO2层和氮化Al2O3层的双层介电结构。如图所示，在包括多晶硅或TiN的存储节点上沉积Al2O3层，并在Al2O3层上进行NH3等离子体氮化处理。然后，在氮化Al2O3层上形成ZrO2层，并在ZrO2层上进行NH3等离子体氮化处理，从而形成双层介电结构。
图10是说明根据本发明第八实施方案的电容器制造方法的顺序步骤的图。
在本发明第八实施方案中举例说明包括氮化ZrO2层和Al2O3层的双层介电结构。如图所示，在存储节点上依次沉积Al2O3层和ZrO2层。在ZrO2层上进行NH3等离子体氮化处理，从而形成双层介电结构。
根据本发明第七实施方案和第八实施方案，由于Al2O3层具有比ZrO2层更好的热稳定性，因此预期包括氮化ZrO2层和Al2O3层或氮化ZrO2层和氮化Al2O3层的双层介电结构具有比包括单一层ZrO2层的介电结构更好的漏电流特性。具体而言，如果在约850℃以上进行随后的热处理，如图9所示，那么最好在沉积ZrO2层之前在Al2O3层表面进行NH3等离子体氮化处理。然而，如果在约850℃以下进行热处理，如图10所示，那么NH3等离子体氮化处理可以在ZrO2层沉积之后进行，而不在Al2O3层上进行NH3等离子体氮化处理。后一种形成双层介电结构的情况将足以对ZrO2层提供预期水平的热稳定性。
图11是说明根据本发明第九实施方案的电容器制造方法的顺序步骤的图。
在本发明第九实施方案中举例说明包括ZrO2层、Al2O3层和氮化ZrO2层的三层介电结构。如图所示，在存储节点上进行NH3等离子体氮化处理，并在氮化存储节点上依次沉积第一ZrO2层、Al2O3层和第二ZrO2层。然后，对第二ZrO2层进行NH3等离子体氮化处理。
类似于ZrO2层的形成，Al2O3层可以通过进行ALD法、MOCVD法和脉冲CVD法中的一种而形成。至于ALD法，Al2O3沉积包括以下单位循环：供应Al源气体；供应清洗气体；供应反应气体；和供应清洗气体。重复该单位循环，直至获得预期厚度的Al2O3层。在ALD法过程中，室中保持约0.1托-约1托的压力和约200℃-约500℃的较低衬底温度。
Al源气体选自Al(CH3)3、Al(C2H5)3和其他含Al的有机金属化合物，并由载气如Ar气传输。Ar气以约20sccm-约100sccm的流量流通约0.1秒-约5秒。
反应气体选自O3、O2和H2O蒸汽，清洗气体包括N2气或Ar气。所选择的O3气具有约200±20gcm-3的浓度。Al的源气体流入室中后，清洗气体以约50sccm-约300sccm的流量流通约0.1秒-约5秒。然而，反应气体流入室中后，清洗气体以约300sccm-约1,000sccm的流量流通约0.1秒-约10秒。Al的源气体以约50sccm-约500sccm的流量流过，反应气体以约0.1slm-约1slm的流量流通约3秒-约10秒。
尽管在本发明第九实施方案中举例说明了包括ZrO2层、Al2O3层和氮化ZrO2层的三层介电结构，但是也可以制得包括氮化ZrO2层、Al2O3层和氮化ZrO2层或包括氮化ZrO2层、氮化Al2O3层和氮化ZrO2层的三层介电结构。
根据本发明的第六至第九实施方案，沉积ZrO2层之后，对ZrO2层表面进行等离子体氮化处理，通过使氮与ZrO2层结合而形成Zr-O-N键。通过该过程，ZrO2层具有提高的结晶温度，并且可以阻止杂质从板状电极或存储节点向ZrO2层扩散的现象。
电容器介电结构可以形成为氮化ZrO2层的单层、氮化ZrO2层和Al2O3层的双层或者ZrO2层、Al2O3层和氮化ZrO2层的三层。因此，可以获得小于100nm的存储产品所需要的足够的电容值，并改善漏电流特性。
根据本发明的第一实施方案至第九实施方案，形成多层介电结构。多层介电结构包括ZrO2层和Al2O3层，其中ZrO2层具有约7.8eV的高带隙能量值和约20-约25的高介电常数，Al2O3层具有良好的热稳定性、约8.7eV的高带隙能量值和约9的介电常数。这种多层介电结构可以防止产生不希望的漏电流，并提高击穿电压。而且，可以获得高电容，并因此还可以制得具有小于70nm的存储产品所需的足够电容值并且漏电流和击穿电压特性得以改善的电容器。
就多层介电结构与包括HfO2层的传统介电结构相比具有更好的热稳定性这个事实来说，即使在随后的集成化工艺中进行高温处理也可以阻止电性能的下降。因此，可以提高甚至是具有小于约70nm的金属线的下一代半导体存储器件中电容器的耐久性和可靠性。
而且，用作电容器介电层的ZrO2层在ZrO2沉积前后经受等离子体氮化处理，以在ZrO2层上形成Zr-O-N键。Zr-O-N键的形成提高了ZrO2层的结晶温度，并防止杂质从板状电极或存储节点向ZrO2层扩散的发生，从而可以获得预期的电容值以及改善的漏电流和击穿电压特性。
而且，在约700℃以上进行的高温处理过程中，具有ZrO2层的电容器可以使产生漏电流的频率降低约二分之一。因此，可以提高高度集成半导体器件中电容器的耐久性和可靠性。
本申请包含与分别在2004年11月8日和2005年6月30日提交韩国专利局的韩国专利申请No.KR 2004-0090418和韩国专利申请No.KR 2005-0057692相关的主题，它们的整体内容通过引用并入本文。
虽然根据特定优选实施方案对本发明进行了描述，但是对于本领域的技术人员来说，显然可以在不背离所附权利要求所定义的本发明的实质和范围的情况下进行多种变化和更改。

Claims (78)

1.制造电容器的方法，包括：
形成存储节点；
在存储节点上形成多层介电结构，所述多层介电结构包括氧化锆(ZrO2)层和氧化铝(Al2O3)层；和
在多层介电结构上形成板状电极。
2.权利要求1的方法，其中多层介电结构具有Al2O3/ZrO2的双层结构，通过在存储节点上依次形成ZrO2层和Al2O3层而得到。
3.权利要求1的方法，其中多层介电结构具有ZrO2/Al2O3的双层结构，通过在存储节点上依次形成Al2O3层和ZrO2层而得到。
4.权利要求2的方法，其中ZrO2层具有约5-约100的厚度，Al2O3层具有约5-约30的厚度。
5.权利要求3的方法，其中ZrO2层具有约5-约100的厚度，Al2O3层具有约5-约30的厚度。
6.权利要求1的方法，其中多层介电结构具有ZrO2/Al2O3/ZrO2的三层结构，通过在存储节点上依次形成第一ZrO2层、Al2O3层和第二ZrO2层而得到。
7.权利要求6的方法，其中第一ZrO2层和第二ZrO2层均具有约5-约50的厚度，Al2O3层具有约5-约15的厚度。
8.权利要求1的方法，其中多层介电结构具有(ZrO2/Al2O3)n的多层结构，通过交替形成Al2O3层和ZrO2层至少两次以上而得到。
9.权利要求1的方法，其中多层介电结构具有(Al2O3/ZrO2)n的多层结构，通过交替形成ZrO2层和Al2O3层至少两次以上而得到。
10.权利要求8的方法，其中ZrO2层具有约5-约25的厚度，Al2O3层具有约5-约10的厚度。
11.权利要求9的方法，其中ZrO2层具有约5-约25的厚度，Al2O3层具有约5-约10的厚度。
12.权利要求8的方法，其中“n”是大于或等于约2且小于或等于约10的值。
13.权利要求9的方法，其中“n”是大于或等于约2且小于或等于约10的值。
14.权利要求1的方法，其中多层介电结构通过在约200℃-约500℃进行原子层沉积(ALD)法而得到。
15.权利要求14的方法，其中ZrO2层的形成包括：
吸附Zr源气体；
供应清洗气体，以将未被吸附部分的Zr源气体清洗出去；
供应反应气体，以引发反应气体和所吸附的Zr源气体之间的反应，从而获得ZrO2层；和
将未反应部分的反应气体清洗出去。
16.权利要求15的方法，其中Zr源气体选自ZrCl4、Zr(N(CH3)C2H5)4、Zr(O-tBu)4、Zr(N(CH3)2)4、Zr(N(C2H5)(CH3))4、Zr(N(C2H5)2)4、Zr(TMHD)4、Zr(OiC3H7)3(TMTD)和Zr(OrBu)4。
17.权利要求14的方法，其中Al2O3层的形成包括：
吸附Al源气体；
供应清洗气体，以将未被吸附部分的Al源气体清洗出去；
供应反应气体，以引发所吸附的Al源气体和反应气体之间的反应，从而获得Al2O3层；和
将未反应部分的反应气体清洗出去。
18.权利要求17的方法，其中Al源气体选自Al(CH3)3、Al(C2H5)3和其他含Al的有机金属化合物。
19.权利要求15的方法，其中反应气体选自臭氧(O3)、氧(O2)、O2等离子体、氧化氮(N2O)、N2O等离子体和H2O蒸汽，并以约0.1slm-约1slm的流量流过，其中O3的浓度为约100gcm-3-约500gcm-3，并且，清洗气体包括N2气和Ar气之一。
20.权利要求17的方法，其中反应气体选自臭氧(O3)、氧(O2)、O2等离子体、氧化氮(N2O)、N2O等离子体和H2O蒸汽，并以约0.1slm-约1slm的流量流过，其中O3的浓度为约100gcm-3-约500gcm-3，并且，清洗气体包括N2气和Ar气之一。
21.权利要求14的方法，ZrO2层和Al2O3层形成之后，还包括在包含存储节点和多层介电结构的衬底结构上进行低温退火处理。
22.权利要求21的方法，其中低温退火处理包括在使用射频(RF)功率为约50W-约300W的等离子体、在约0.1托-约1托的压力下、在下列特定条件下进行约30秒-约120秒的等离子体退火处理：温度为约300℃-约450℃；环境气体选自N2、氢(H2)、N2/H2、氨(NH3)、N2O、N2/O2、O2和O3，其中所选环境气体以约100sccm-约200sccm的流量流过。
23.权利要求21的方法，其中低温退火处理包括在约30mWcm-2的强度水平和约300℃-约400℃的温度下进行约2分钟-约10分钟的紫外(UV)/O3退火处理。
24.权利要求21的方法，低温退火处理之后，还包括在下列特定条件下进行约30秒-约120秒的快速热处理(RTP)：温度为约500℃-约800℃；约700托-约760托的递升压力和约1托-约100托的递减压力之一；环境气体选自N、Ar和He，其中所选环境气体以约5sccm-约5slm的流量流过。
25.权利要求21的方法，低温退火处理之后，还包括在下列特定条件下进行约10分钟-约30分钟的炉退火：温度为约600℃-约800℃；环境气体选自N、Ar和He，其中所选环境气体以约5sccm-约5slm的流量流过。
26.权利要求1的方法，其中存储节点和板状电极包括选自掺杂多晶硅、氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、钨(W)、氮化钨(WN)、钉(Ru)、氧化钉(RuO2)、铱(Ir)、氧化铱(IrO2)和铂(Pt)的材料。
27.权利要求1的方法，形成存储节点之后，还包括在选自N2、H2、N2/H2、O2、O3和NH3的环境气体中进行低温退火处理。
28.权利要求1的方法，形成板状电极之后，还包括通过ALD法形成保护层，其中保护层是氧化物层和金属层之一，并具有约50-约200的厚度，其中氧化物层包括选自Al2O3、氧化铪(HfO2)、氧化钽(Ta2O5)、ZrO2、氧化钛(TiO2)和氧化镧(La2O3)的材料，金属层包括TiN。
29.制造电容器的方法，包括：
形成存储节点；
在存储节点表面进行等离子体氮化处理；
在氮化存储节点上形成ZrO2层；
在ZrO2层表面进行等离子体氮化处理，从而获得氮化ZrO2层；和
在氮化ZrO2层上形成板状电极。
30.权利要求29的方法，其中等离子体氮化处理在下列特定条件下进行约5秒-约300秒：RF功率为约100W-约500W；室中产生辉光放电；温度为约200℃-约500℃；压力为约0.1托-约10托；环境气体选自NH3、N2和N2/H2。
31.权利要求29的方法，其中ZrO2层具有约30-约100的厚度。
32.权利要求29的方法，其中ZrO2层通过采用选自ALD法、金属有机化学气相沉积(MOCVD)法和脉冲CVD法中的一种方法而形成。
33.权利要求32的方法，其中通过ALD法形成ZrO2层采用：选自Zr(N(CH3)C2H5)4、ZrCl4和其他含Zr的有机金属化合物并以约50sccm-约500sccm的流量流过的Zr源气体；和选自H2O蒸汽和重水(D2O)并以约0.1slm-约1slm的流量流过的反应气体。
34.权利要求29的方法，在ZrO2层上进行等离子体氮化处理之后，还包括在约600℃-约900℃、递升压力状态或递减压力状态下进行退火处理，以控制积聚在ZrO2层表面的氮浓度，其中等离子体退火处理使用RTP和炉之一。
35.权利要求29的方法，其中存储节点和板状电极包括选自掺杂多晶硅、TiN、TaN、W、WN、Ru和Pt的材料。
36.权利要求35的方法，形成板状电极之后，还包括在板状电极上形成保护层，以获得对于湿度、温度和电击的结构稳定性，其中保护层包括氮化硅和掺杂多晶硅中的一种，并且具有约200-约1,000的厚度。
37.制造半导体器件的方法，包括：
形成存储节点；
在存储节点上形成Al2O3层；
在Al2O3层上形成ZrO2层；
在ZrO2层表面进行等离子体氮化，由此获得包括氮化ZrO2层和Al2O3层的介电结构；和
在介电结构上形成板状电极。
38.权利要求37的方法，形成Al2O3层之后和形成ZrO2层之前，还包括在Al2O3层表面进行等离子体氮化处理。
39.权利要求37的方法，其中等离子体氮化处理在下列特定条件下进行约5秒-约300秒：温度为约200℃-约500℃；压力为约0.1托-约10托；环境气体选自NH3、N2和N2/H2；RF功率为约l00W-约500W；并且室中产生辉光放电。
40.权利要求38的方法，其中等离子体氮化处理在下列特定条件下进行约5秒-约300秒：温度为约200℃-约500℃；压力为约0.1托-约10托；环境气体选自NH3、N2和N2/H2；RF功率为约100W-约500W；并且室中产生辉光放电。
41.权利要求37的方法，其中形成Al2O3层和ZrO2层的总厚度为约30-约100。
42.权利要求37的方法，其中Al2O3层和ZrO2层通过采用选自ALD法、MOCVD法和脉冲CVD法中的一种而形成。
43.权利要求42的方法，其中通过ALD法形成Al2O3层采用：选自Al(CH3)3和其他含Al的有机金属化合物并以约50sccm-约500sccm的流量流过的Al源气体；和选自O3、O2、H2O蒸汽和重水(D2O)并以约0.1slm-约1slm的流量流过的反应气体，其中O3的浓度为约200±20gcm-3。
44.权利要求42的方法，其中通过ALD法形成ZrO2层采用：选自Zr(N(CH3)C2H5)4、ZrCl4和其他含Zr的有机金属化合物并以约50sccm-约500sccm的流量流过的Zr源气体；和选自O3、O2、H2O蒸汽和重水(D2O)的反应气体，其中O3的浓度为约200±20gcm-3。
45.权利要求37的方法，在ZrO2层上进行等离子体氮化处理之后，还包括在约600℃-约900℃的温度下、在递升压力或递减压力的一种压力状态下进行RTP退火处理和炉退火处理中的一种，以控制积聚在ZrO2层表面的氮浓度。
46.权利要求37的方法，其中存储节点和板状电极包括选自掺杂多晶硅、TiN、TaN、W、WN、Ru和Pt的材料。
47.权利要求46的方法，形成板状电极之后，还包括形成保护层，以获得对于湿度、温度和电击的结构稳定性，其中保护层包括氮化硅和掺杂多晶硅中的一种，并且具有约200-约1,000的厚度。
48.制造半导体器件电容器的方法，包括：
形成存储节点；
在存储节点表面进行等离子体氮化处理；
在氮化存储节点上依次形成第一ZrO2层、Al2O3层和第二ZrO2层；
在第二ZrO2层表面进行等离子体氮化处理，由此获得包括第一ZrO2层、Al2O3层和氮化第二ZrO2层的三层介电结构；和
在三层介电结构上形成板状电极。
49.权利要求48的方法，其中依次形成第一ZrO2层、Al2O3层和第二ZrO2层包括：
形成第一ZrO2层；
在第一ZrO2层表面进行等离子体氮化处理；
在氮化的第一ZrO2层上形成Al2O3层；和
在Al2O3层上形成第二ZrO2层。
50.权利要求48的方法，其中依次形成第一ZrO2层、Al2O3层和第二ZrO2层包括：
形成第一ZrO2层；
在第一ZrO2层表面进行等离子体氮化处理；
在氮化的第一ZrO2层上形成Al2O3层；
在Al2O3层表面进行等离子体氮化处理；和
在氮化Al2O3层上形成第二ZrO2层。
51.权利要求48的方法，其中等离子体氮化处理在下列特定条件下进行约5秒-约300秒：在温度为约200℃-约500℃；压力为约0.1托-约10托；环境气体选自NH3、N2和N2/H2；RF功率为约100W-约500W；并且室中产生辉光放电。
52.权利要求48的方法，其中形成第一ZrO2层、Al2O3层和第二ZrO2层的总厚度为约30-约100。
53.权利要求48的方法，其中第一ZrO2层、Al2O3层和第二ZrO2层通过采用选自ALD法、MOCVD法和脉冲CVD法中的一种而形成。
54.权利要求53的方法，其中通过ALD法形成Al2O3层采用：选自Al(CH3)3和其他含Al的有机金属化合物并以约50sccm-约500sccm的流量流过的Al源气体；和选自O3、O2、H2O蒸汽和重水(D2O)并以约0.1slm-约1slm的流量流过的反应气体，其中O3的浓度为约200±20gcm-3。
55.权利要求53的方法，其中通过ALD法形成第一ZrO2层和第二ZrO2层采用：选自Zr(N(CH3)C2H5)4、ZrCl4和其他含Zr的有机金属化合物并以约50sccm-约500sccm的流量流过的Zr源气体；和选自O3、O2、H2O蒸汽和重水(D2O)并以约0.1slm-约1slm的流量流过的反应气体，其中O3的浓度为约200±20gcm-3。
56.权利要求48的方法，在第二ZrO2层上进行等离子体氮化处理之后，还包括在约600℃-约900℃的温度下、在递升压力或递减压力的一种压力状态下进行RTP退火处理和炉退火处理中的一种，以控制积聚在第二ZrO2层表面的氮浓度。
57.权利要求48的方法，其中存储节点和板状电极包括选自掺杂多晶硅、TiN、TaN、W、WN、Ru和Pt的材料。
58.权利要求48的方法，形成板状电极之后，还包括形成保护层，以获得对于湿度、温度和电击的结构稳定性，其中保护层包括氮化硅和掺杂多晶硅中的一种，并且具有约200-约1,000的厚度。
59.半导体器件电容器，包括：
存储节点；
多层介电结构，包括ZrO2层和Al2O3层并在存储节点上形成；和
多层介电结构上的板状电极。
60.权利要求59的电容器，其中多层介电结构具有Al2O3/ZrO2的双层结构，通过依次堆叠ZrO2层和Al2O3层而得到。
61.权利要求59的电容器，其中多层介电结构具有ZrO2/Al2O3的双层结构，通过依次堆叠Al2O3层和ZrO2层而得到。
62.权利要求60的电容器，其中ZrO2层具有约5-约100的厚度，Al2O3层具有约5-约30的厚度。
63.权利要求61的电容器，其中ZrO2层具有约5-约100的厚度，Al2O3层具有约5-约30的厚度。
64.权利要求59的电容器，其中多层介电结构具有ZrO2/Al2O3/ZrO2的三层结构，通过依次堆叠第一ZrO2层、Al2O3层和第二ZrO2层而得到。
65.权利要求64的电容器，其中第一ZrO2层和第二ZrO2层均具有约5-约50的厚度，Al2O3层具有约5-约15的厚度。
66.权利要求59的电容器，其中多层介电结构具有(ZrO2/Al2O3)n的多层结构，通过交替形成Al2O3层和ZrO2层至少两次以上而得到。
67.权利要求59的电容器，其中多层介电结构具有(Al2O3/ZrO2)n的多层结构，通过交替形成ZrO2层和Al2O3层至少两次以上而得到。
68.权利要求66的电容器，其中ZrO2层具有约5-约25的厚度，Al2O3层具有约5-约10的厚度。
69.权利要求67的电容器，其中ZrO2层具有约5-约25的厚度，Al2O3层具有约5-约10的厚度。
70.权利要求66的电容器，其中“n”是大于或等于约2且小于或等于约10的值。
71.权利要求67的电容器，其中“n”是大于或等于约2且小于或等于约10的值。
72.半导体器件电容器，包括：
存储节点；
ZrO2层，在存储节点上形成并包括等离子体氮化表面；和
在ZrO2层上形成的板状电极。
73.权利要求72的电容器，还包括在ZrO2层和存储节点之间形成的Al2O3层。
74.权利要求72的电容器，还包括Al2O3层，所述Al2O3层包括等离子体氮化表面并且在ZrO2层和存储节点之间形成。
75.权利要求72的电容器，还包括含有Al2O3层和ZrO2层并在ZrO2层和存储节点之间形成的双层结构，其中所述Al2O3层的表面经等离子体氮化，所述ZrO2层表面经等离子体氮化。
76.权利要求72的电容器，还包括含有Al2O3层和ZrO2层并在ZrO2层和存储节点之间形成的双层结构，其中所述ZrO2层表面经等离子体氮化。
77.权利要求72的电容器，还包括含有Al2O3层和ZrO2层并在ZrO2层和存储节点之间形成的双层结构，从而获得ZrO2/Al2O3/ZrO2的三层结构。
78.权利要求77的电容器，其中存储节点表面经等离子体氮化。
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