DE102004020157A1 - Kondensator mit legierter dielektrischer Hafnium-Oxid und Aluminium-Oxid-Schicht und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents

Kondensator mit legierter dielektrischer Hafnium-Oxid und Aluminium-Oxid-Schicht und Verfahren zur Herstellung desselben Download PDF

Info

Publication number
DE102004020157A1
DE102004020157A1 DE102004020157A DE102004020157A DE102004020157A1 DE 102004020157 A1 DE102004020157 A1 DE 102004020157A1 DE 102004020157 A DE102004020157 A DE 102004020157A DE 102004020157 A DE102004020157 A DE 102004020157A DE 102004020157 A1 DE102004020157 A1 DE 102004020157A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
hfo
dielectric layer
hafnium oxide
alumina
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102004020157A
Other languages
English (en)
Inventor
Deok-Sin Kil
Jae-Sung Roh
Hyun-Chul Sohn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SK Hynix Inc
Original Assignee
Hynix Semiconductor Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hynix Semiconductor Inc filed Critical Hynix Semiconductor Inc
Publication of DE102004020157A1 publication Critical patent/DE102004020157A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/10—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration
    • H01L27/105—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration including field-effect components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/40—Capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • H01L21/02178—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing aluminium, e.g. Al2O3
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • H01L21/02181—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing hafnium, e.g. HfO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • H01L21/02194—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing more than one metal element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/022—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being a laminate, i.e. composed of sublayers, e.g. stacks of alternating high-k metal oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/3141—Deposition using atomic layer deposition techniques [ALD]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
    • H01L21/31604—Deposition from a gas or vapour
    • H01L21/31616—Deposition of Al2O3
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
    • H01L21/31604—Deposition from a gas or vapour
    • H01L21/31645—Deposition of Hafnium oxides, e.g. HfO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • H01L21/02189—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing zirconium, e.g. ZrO2

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kondensator mit einer legierten dielektrischen Hafniumoxid- und Aluminiumoxid-Schicht und ein Verfahren zur Herstellung derselben. Der Kondensator schließt ein: eine untere Elektrode; eine auf der unteren Elektrode gebildete dielektrische Schicht und eine auf der dielektrischen Schicht gebildete obere Elektrode, wobei ein Abschnitt der dielektrischen Schicht, welcher die untere Elektrode oder die obere Elektrode kontaktiert, durch Legieren von Hafniumoxid und Aluminiumoxid gebildet ist.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement und weiter insbesondere auf einen Kondensator eines Halbleiterbauelements und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • In einem dynamischen Direktzugriffsspeicher-(DRAM)Bauelement hat ein derzeitiger Trend einer Minimierung der Design-Norm zu einer Abnahme einer Zellenfläche jedoch zu einer Zunahme eines Höhe/Breite-Verhältnisses eines Speicherknotens geführt. Aufgrund dieses erhöhten Höhe/Breite-Verhältnisses ist es wichtig, eine ausreichende für jede Einheitszelle notwendige Kapazität zur Verfügung zu stellen. Auch ist es wichtig, eine neue Technologie zum Bilden einer dielektrischen Schicht mit einer gleichförmigen Dicke innerhalb einer Struktur mit einem erhöhten Höhe/Breite-Verhältnis zu entwickeln.
  • Insbesondere wurde anstelle der Verwendung eines Oxid-Nitrid-Oxid-(ONO) Materials eine Verwendung eines hoch dielektrischen Materials, wie etwa Aluminium-Oxid (Al2O3) und Hafnium-Oxid (HfO2) oder einer gestapelten Struktur aus Al2O3 und HfO2 studiert, um die benötigte Kapazität sicherzustellen. Hier weist Al2O3 eine dielektrische Konstante von etwa 8 und HfO2 eine dielektrische Konstante auf, die zwischen etwa 20 bis etwa 25 liegt. Auch wird eine atomare Schichtabscheidungs-(ALD)Technik verwendet, um dieses hoch dielektrische Material statt mit einer chemischen Dampfabscheidungs-(CVD)Technik zu bilden, um eine Bedingung für ein erhöhtes Höhe/Breite-Verhältnis zu erfüllen.
  • Es wurde in letzter Zeit in Erwägung gezogen, dass die gestapelte Struktur aus HfO2 und Al2O3 eine sehr gut anwendbare dielektrische Struktur ist, da die gesta pelte Struktur aus HfO2 und Al2O3 eine kombinierte Eigenschaft aus einer von dem HfO2 zur Verfügung gestellten hervorragenden dielektrischen Eigenschaft und einer von dem Al2O3 zur Verfügung gestellten hervorragenden Leckstromeigenschaft ist.
  • 1 ist ein Diagramm, welches eine herkömmliche Kondensator-Struktur einschließlich einer aus HfO2 und Al2O3 bestehenden gestapelten dielektrischen Struktur darstellt.
  • Wie dargestellt, schließt der Kondensator eine untere Elektrode 11 aus Polysilizium, eine gestapelte dielektrische Schicht 12, und eine obere Elektrode 13 aus Polysilizium ein. Dabei wird die gestapelte dielektrische Schicht 12 durch sequenzielles Stapeln einer Al2O3-Schicht 12A und einer HfO2-Schicht 12B gebildet.
  • In der gestapelten dielektrischen Schicht 12 stellt die Al2O3-Schicht 12A einen Kontakt zu der unteren Elektrode 11 her, während die HfO2-Schicht 12B einen Kontakt zu der Al2O3-Schicht 12A herstellt. Dabei ist eine benötigte Dicke der Al2O3-Schicht 12A größer als 20A, um eine Leckstromeigenschaft zu verbessern.
  • Der Kondensator mit der wie oben gestapelten dielektrischen Schicht 12 zeigt eine hervorragende Leckstromeigenschaft bei einer niedrigen Spannung. Der Leckstrom steigt jedoch abrupt bei einer hohen Spannung an, was zu einer niedrigen Durchbruchsspannung führt. Als Ergebnis wird die Zuverlässigkeit des Kondensators weiter vermindert.
  • 2 ist ein Graph, der eine Leckstromeigenschaft eines herkömmlichen Kondensators mit einer gestapelten dielektrischen Schicht zeigt, die durch Stapeln einer HfO2-Schicht und einer Al2O3-Schicht gebildet wurde. In 2 zeigen eine horizontale Achse und eine vertikale Achse eine angelegte Vorspannung bzw. einen Leckstrom. Zum Messen des Leckstroms wird eine Kurve CI in dem Fall beobachtet, in dem eine obere Elektrode mit einer positiven Spannung versorgt wird, während entschieden wird, dass eine untere Elektrode geerdet ist. Auf der anderen Seite wird eine Kurve CII in dem Fall beobachtet, in dem eine obere Elektrode mit einer negativen Spannung versorgt wird, während entschieden wird, dass eine untere Elektrode geerdet ist.
  • Wie dargestellt zeigt die Leckstromeigenschaft eine allmählich abnehmende Steigung in einer Niederspannungszufuhr-VL-Bedingung. Auf der anderen Seite, in einer Hochspannungszufuhr-VH-Bedingung, zeigt die Leckstromeigenschaft eine scharf ansteigende Steigung. Aufgrund dieses scharfen Anstiegs in dem Leckstrom unter der Hochspannungszufuhr-VH-Bedingung zeigt sich eine niedere Zusammenbruchsspannung in einem Kondensator. Der Grund für dieses Ergebnis der niedrigen Zusammenbruchsspannung liegt in der Aluminiumoxidschicht, die einen Kontakt mit der unteren Elektrode herstellt.
  • Darüber hinaus wird die HfO2-Schicht auf der Al2O3-Schicht gebildet, um dielektrische Eigenschaft zu sichern. Die HfO2-Schicht ist jedoch thermisch instabil, so dass die Leckstrom und die dielektrischen Eigenschaften durch einen nach der Bildung der oberen Elektrode einsetzenden nachfolgenden thermischen Prozess verschlechtert werden.
  • 3A ist ein Graph, der eine Leckstromeigenschaft eines herkömmlichen Kondensators mit nur einer Al2O3-Schicht darstellt, wenn der oben erwähnte nachfolgende thermische Prozess ausgeführt wird. 3B ist ein Graph, der eine Leckstromeigenschaft eines herkömmlichen Kondensators mit einer gestapelten dielektrischen Schicht aus HfO2 und Al2O3 darstellt, wenn der oben erwähnte nachfolgende thermische Prozess ausgeführt wird. In den 3A und 3B drücken die horizontale Achse und die vertikale Achse eine angelegte Vorspannung bzw. einen Leckstrom aus. Die Kurven C1 und C3 zeigen die Leckstromeigenschaft vor dem sich nach der Bildung einer oberen Elektrode anschließenden nachfolgenden thermischen Prozess, während die Kurven C2 und C4 die Leckstromeigenschaft nach der Ausführung des nachfolgenden thermischen Prozesses zeigen. Hier schreitet der nachfolgende thermische Prozess bei einer Temperatur von etwa 750°C für etwa 20 Minuten und einer anderen Temperatur von etwa 675°C für etwa 70 Minuten voran.
  • Gemäß 3A zeigt der nur mit der Al2O3-Schicht versehene Kondensator eine Konsistenz in der Leckstromeigenschaft unabhängig von dem nachfolgenden thermischen Prozess. Der Kondensator mit der gestapelten dielektrischen Schicht aus HfO2 und Al2O3 zeigt jedoch einen Unterschied in den Leckstromeigenschaften vor und nach dem nachfolgenden thermischen Prozess. Weiter insbesondere ist unter dergleichen angelegten Vorspannung der nach dem nachfolgenden thermischen Prozess erhaltene Leckstrom größer als derjenige, der vor dem nachfolgenden thermischen Prozess erhalten wird. Wie in der 3B dargestellt ist, kann der Leckstrom plötzlich ansteigen, indem eine Korngrenze des HfO2 durch den nachfolgenden thermischen Prozess kristallisiert.
    •
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Kondensator zur Verfügung zu stellen, der in der Lage ist zu verhindern, dass eine Zusammenbruchsspannung bei einer hohen Zufuhrspannung, die auftritt, wenn eine Aluminiumoxid (Al2O3) Schicht einer gestapelten dielektrischen Schicht mit Hafniumoxid (HfO2) und Aluminiumoxid (Al2O3) eine untere Elektrode direkt kontaktiert, abgesenkt wird, und ein Verfahren zur Herstellung desselben zur Verfügung zu stellen.
  • Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Kondensator zur Verfügung zu stellen, der in der Lage ist zu verhindern, dass ein Leckstrom während eines anschließenden thermischen Prozesses ansteigt, was auftritt, wenn eine thermisch instabile Hafniumoxidschicht einer gestapelten dielektrischen Schicht mit Hafniumoxid und Aluminiumoxid eine obere Elektrode kontaktiert, und ein Verfahren zur Herstellung desselben zur Verfügung zu stellen.
  • In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zur Verfügung gestellt ein Kondensator, der aufweist: eine untere Elektrode; eine auf der unteren Elektrode gebildete dielektrische Schicht und eine auf der dielektrischen Schicht gebildete obere Elektrode, wobei ein Abschnitt der dielektrischen Schicht, der eine der unteren Elektrode und der oberen Elektrode kontaktiert, durch Legieren von Hafniumoxid und Aluminiumoxid gebildet wird.
  • In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch zur Verfügung gestellt, ein Kondensator, der aufweist: eine untere aus Polysilizium hergestellte Elektrode; eine obere aus Polysilizium hergestellte Elektro de; und eine zwischen der unteren Elektrode und der oberen Elektrode gebildete und mit Hafniumoxid und Aluminiumoxid in einer Region, die eine der unteren Elektrode und der oberen Elektrode kontaktiert, legierte dielektrische Schicht.
  • In Übereinstimmung mit noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch zur Verfügung gestellt, ein Verfahren zur Herstellung eines Kondensators, mit den Schritten: Bilden einer unteren Elektrode; Bilden einer mit Hafniumoxid und Aluminiumoxid auf der unteren Elektrode legierten dielektrischen Schicht; und Bilden einer oberen Elektrode auf der dielektrischen Schicht.
    •
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die obigen und andere Ziele und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich werden mit Bezug auf die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, die in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen zur Verfügung gestellt wird, in denen:
  • 1 ein Diagramm ist, welches eine herkömmliche Kondensatorstruktur einschließlich einer gestapelten dielektrischen Schicht mit Hafniumoxid (HfO2) und Aluminiumoxid (Al2O3) darstellt;
  • 2 ist ein Graph, welcher eine Leckstromeigenschaft eines herkömmlichen Kondensators mit einer gestapelten dielektrischen Schicht mit HfO2 und Al2O3 darstellt;
  • 3A ist ein Graph, welcher eine Leckstromeigenschaft eines herkömmlichen Kondensators, der nur eine dielektrische Al2O3 Schicht aufweist, während eines nachfolgenden nach der Bildung einer oberen Elektrode fortschreitenden thermischen Prozesses darstellt;
  • 3B ist eine Graph, der eine Leckstromeigenschaft eines herkömmlichen Kondensators, der eine gestapelte dielektrische Schicht mit HfO2 und Al2O3 aufweist, während eines nachfolgenden, nach Bildung einer oberen Elektrode fortschreitenden thermischen Prozesses darstellt;
  • 4 ist eine Diagramm, welches eine Kondensatorstruktur mit einer legierten dielektrischen Schicht mit HfO2 und Al2O3 in Überein stimmung mit einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 5 ist ein Zeitdiagramm, welches eine Gaszuführung zu einer Kammer darstellt, wenn die legierte dielektrische Schicht mit HfO2 und Al2O3 durch Verwenden einer atomaren Schichtabscheidungs-(ALD) Technik gebildet wurde, in Übereinstimmung mit der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6 ist ein Graph, der Leckstromeigenschaften einer gestapelten dielektrischen Schicht mit HfO2 und Al2O3, einer [A/H/A/H/A/H/A/H/A] laminierten dielektrischen Schicht und einer (HOAOAO] legierten dielektrischen Schicht, wobei „A", „H" und „0" Atome oder Moleküle darstellen, darstellt;
  • 7 ist ein Diagramm, welches eine Kondensatorstruktur einschließlich einer legierten dielektrischen Schicht mit HfO2 und Al2O3 in Übereinstimmung mit einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 8 ist ein Zeitdiagramm, welches eine Gaszuführung zu einer Kammer darstellt, wenn die legierte dielektrische Schicht mit HfO2 und Al2O3 durch Verwenden einer ALD Technik in Übereinstimmung mit der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet wird; und
  • 9 ist ein Diagramm, welches eine Kondensatorstruktur in Übereinstimmung mit einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Im Folgenden werden detaillierte Beschreibungen bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen zur Verfügung gestellt.
  • 4 ist ein Diagramm, welches eine Kondensatorstruktur mit einer legierten dielektrischen Schicht mit Hafniumoxid (HfO2) und Aluminiumoxid (Al2O3) in Übereinstimmung mit einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Wie dargestellt, schließt der Kondensator eine untere Elektrode 21, eine legierte dielektrische Schicht 22 mit HfO2 und Al2O3 und eine obere Elektrode 23 ein. Insbesondere wird die legierte dielektrische Schicht 22 mit HfO2 und Al2O3 durch gleichförmiges Legieren von Al2O3 22A und HfO2 22B gebildet. Im Folgenden weist die legierte dielektrische Schicht 22 mit HfO2 und Al2O3 eine molekulare Struktur gemäß (HfO2)1–x(Al2O3)x auf, wobei x das molekulare Zusammensetzungsverhältnis repräsentiert.
  • Weiter insbesondere werden die untere Elektrode 21 und die obere Elektrode 23 aus einem Material gebildet, welches aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche besteht aus mit Phosphor (P) oder Arsen (As) dotiertem Polysilizium, Titannitrid (TiN), Ruthenium (Ru), Rutheniumoxid (RuO2), Platin (Pt), Iridium (Ir) und Iridiumoxid (IrO2). Beispielsweise werden die untere Elektrode 21 und die obere Elektrode 23 aus Polysilizium hergestellt, wodurch eine Silizium-Isolator-Silizium (SIS) Kondensatorstruktur gebildet wird. Bei einem anderen Beispiel kann die untere Elektrode 21 aus Polysilizium hergestellt sein, während die obere Elektrode aus einem Metall oder einem Metalloxid hergestellt ist. Somit wird eine Metall-Isolator-Metall(MIM)-Kondensatorstruktur gebildet. Zusätzlich kann die untere Elektrode 21 als ein gestapelter Typ, als ein konkaver Typ und als ein Zylindertyp gebildet sein.
  • Die legierte dielektrische Schicht 22 mit HfO2 und Al2O3 wird abgeschieden durch Verwendung einer atomaren Schichtabscheidungs(ALD)-Technik. Detaillierter gesagt wird ein Zyklus des Abscheidens von Al2O3 22A in einer Einheit einer atomaren Schicht und eines Zyklus des Abscheidens von HfO2 22B in eine Einheit einer atomaren Schicht wiederholt ausgeführt, um die legierte dielektrische Schicht 22 mit HfO2 und Al2O3 mit einer gewünschten Dicke abzuscheiden.
  • In der legierten dielektrischen Schicht 22 mit HfO2 und Al2O3 ist es nicht das Al2O3 22A, welches einen direkten Kontakt zu der unteren Elektrode 21 herstellt. Es ist auch nicht das HfO2 22B, welches einen direkten Kontakt zu der oberen Elektrode 23 herstellt. Diese Ergebnisse sind aufgrund einer Eigenschaft der ALD-Technik möglich. Dies bedeutet, dass eine atomare Schicht durch Kontrollieren der Anzahl der Wiederholungen der Zyklen nicht aufeinanderfolgend abgeschieden werden kann. Daher stellen in der legierten dielektrischen Schicht 22 mit HfO2 und Al2O3 sowohl das Al2O3 22A als auch HfO2 22B Kontakte zu der unteren Elektrode 21 und der oberen Elektrode 23 her. Im Folgenden werden das Al2O3 22A und das HfO2 22B, jeweils gebildet in einer Einheit einer atomaren Schicht, als die Al2O3_-Schicht bzw. die HfO2-Schicht bezeichnet.
  • Im Folgenden wird ein Verfahren zum Bilden der legierten dielektrischen Schicht 22 mit HfO2 und Al2O3 detaillierter beschrieben.
  • Wie oben beschrieben wird die ALD-Technik ausgeführt, um eine legierte dielektrische Schicht 22 mit HfO2 und Al2O3 in einer molekularen Struktur gemäß (HfO2)1–x(Al2O3)x, zu bilden, wobei die Al2O3 Schicht 22A und die HfO2 Schicht 22B Kontakte zu der unteren Elektrode 21 und der oberen Elektrode 21 herstellen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Anzahl der Wiederholungen jedes jeweiligen Zyklusses des Abscheidens der Al2O3 Schicht 22A und die HfO2 Schicht 22B solange kontrolliert, bis die jeweilige Dicke der Al2O3 Schicht 22A und die HfO2 Schicht 22B zwischen etwa 1 Å und etwa 10 Å liegt. Dieser Bereich der Dicke führt dazu, dass jede atomare Schicht nicht aufeinander folgend gebildet wird. Wenn daher die Dicke größer ist als etwa 10 Å, dann wird jede atomare Schicht eher aufeinanderfolgen, wodurch sich eine gestapelte Struktur aus HfO2 und Al2O3 bildet.
  • 5 ist ein Zeitdiagramm, welches eine Gaszuführung zu einer Kammer zeigt, wenn die legierte dielektrische Schicht 22 mit HfO2 und Al2O3 durch Verwenden der ALD-Technik in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet wird.
  • Wie bekannt ist, wird zunächst ein Quellengas einer Kammer zugeführt, um die Moleküle des Quellengases auf einer Oberfläche eines Substrats chemisch zu adsorbieren. Anschließend werden die physikalisch adsorbierten Moleküle des Quellengases durch Anwenden eines Spülgases ausgespült. Ein Reaktionsgas wird dazu zugeführt, um die chemisch adsorbierten Moleküle des Quellengases dazu zu veranlassen, mit dem Reaktionsgas zu reagieren. Aus dieser chemi schen Reaktion heraus wird eine einzelne atomare Schicht abgeschieden. Anschließend wird das nicht reagierte Reaktionsgas durch die Verwendung eines Spülgases herausgespült. Die obige sequenziellen Schritte bilden einen Zyklus der Abscheidung einer einzelnen atomaren Schicht. Die obige ALD-Technik nimmt einen Oberflächenreaktionsmechanismus auf, um eine stabile und gleichförmige dünne Schicht zur Verfügung zu stellen. Verglichen mit einer chemischen mechanischen Abscheidungs(CVD)-Technik verhindert die ALD-Technik auch effektiv eine Erzeugung von Partikeln durch eine Gasphasenreaktion, da das Quellengas und das Reaktionsgas separat voneinander geordnet zur Verfügung gestellt und herausgespült werden.
  • Der oben erwähnte Einheitszyklus zum Abscheiden der dielektrischen Schicht 22 in einer Struktur von (HfO2)1–x(Al2O3)x wird detaillierter beschrieben.
  • Der Einheitszyklus kann wie folgt ausgedrückt werden. [(Hf/N2/O3/N2)y(Al/N2/O3/N2)z]n Einheitszyklus 1
  • Hier sind Hf und Al Quellengase zum Bilden der HfO2 Schicht 22B bzw. der Al2O3 Schicht 22A. Die tiefgestellten Buchstaben „y" und „z" repräsentieren die Anzahl der Wiederholungen eines entsprechenden Zyklus von (Hf/N2/O3/N2) und (Al/N2/O3/N2). Ein anderer tiefgestellter Buchstabe „n" repräsentiert die Anzahl der Wiederholungen des [(Hf/N2/O3/N2)y(Al/N2/O3/N2)z] Zyklus. Hier sind „y", „z" und „n" jeweils eine natürliche Zahl.
  • Spezifischer bezogen auf den Einheitszyklus 1: der (Hf/N2/O3/N2)y Zyklus drückt sequenzielle Schritte des Zurverfügungstellens eines Quellengases aus Hafnium (Hf), eines Spülgases aus Stickstoff (N2), eines aus Ozon bestehenden Oxidationsmittels (O3) und eines Spülgases aus Stickstoff (N2) aus, wobei dieser Zyklus y-Mal wiederholt ausgeführt wird. Weiterhin drückt der (Al/N2/O3/N2)2 Zyklus die sequenziellen Schritte des Zurverfügungstellens eines Quellengases aus Aluminium (Al), eines Spülgases aus N2, eines Oxidationsmittels aus O3 und eines Spülgases aus N2 aus, wobei dieser Zyklus z-Male wiederholt ausgeführt wird. Diese Zyklen werden y- und z-Male wiederholt, um jeweils eine einzelne Schicht aus HfO2, 22B und Al2O3 22A mit einer gewünschten Dicke aufzutragen.
  • Für die Abscheidung einer einzelnen atomaren Schicht aus Al2O3 22A, wird zunächst ein Quellengas aus Trimethylaluminium (Al(CH3)3) bei einer Raumtemperatur in eine Kammer für etwa 0.1 Sekunden bis etwa 3 Sekunden einfließen gelassen. Im Folgenden wird Trimethylaluminium als TMA bezeichnet. Zu diesem Zeitpunkt wird die Kammer mit einer Temperatur in einem Bereich von etwa 200°C bis etwa 350°C und einem Druck in einem Bereich von etwa 0.1 Torr bis etwa 10 Torr gehalten. Die Moleküle des TMA Quellengases werden auf der unteren Elektrode 21 adsorbiert. Anschließend wird ein Spülgas aus N2 in die Kammer für etwa 0.1 Sekunden bis etwa 5 Sekunden eingespült, um die nicht adsorbierten Moleküle des TMA Quellengases zu entfernen. Anschließend wird ein Oxidationsmittel aus 03, welches ein Reaktionsgas ist, in die Kammer für etwa 0.1 Sekunden bis etwa 3 Sekunden eingespült, um eine Reaktion zwischen den adsorbierten Molekülen des TMA Quellengases und den Molekülen des O3-Gases zu induzieren. Als Ergebnis der obigen Reaktion wird eine atomare Schicht des Al2O3 22A abgeschieden. Als nächstes wird ein Spülgas aus N2 in die Kammer für etwa 0.1 Sekunden bis etwa 5 Sekunden eingespült, um die nicht reagierten O3-Moleküle und die Nebenprodukte der obigen Reaktion herauszuspülen.
  • Die oben beschriebenen sequenziellen Schritte des Zurverfügungstellens des TMA Quellengases, des Spülgases aus N2, des Reaktionsgases aus O3, und des Spülgases aus N2 bilden einen Einheitszyklus, welcher z Male wiederholt ausgeführt wird, um die Al2O3 Schicht 22A mit einer gewünschten Dicke abzuscheiden. Hier kann zusätzlich zu dem TMA modifiziertes TMA (MTMA; Al(CH)3N(CH2)5CH3) als das Quellengas für Al verwendet werden. Zusätzlich zu dem O3-Gas, kann Wasser (H2O) und Sauerstoff-(O2)Plasma als das Reaktionsmittel verwendet werden. Es kann ein inertes Gas, wie etwa Argon (Ar), auch als das Spülgas verwendet werden.
  • Für die Abscheidung einer einzelnen atomaren Schicht des HfO2 22B wird ein aus einer Gruppe, welche aus HfCl4, Hf(NO3)4, Hf(NCH3C2H5)4, Hf[N(CH3)2]4, und Hf[N(C2H5)2]4 besteht, ausgewähltes Quellengas mit einem Verdampfer verdampft und in eine auf eine Temperatur in einem Bereich zwischen etwa 200°C bis 400°C und einen Druck in einem Bereich von 0.1 Torr bis etwa 10 Torr gehaltene Kammer eingespült, um somit die Hf-Quellengasmoleküle zu veranlassen, adsorbiert zu werden. Es wird dann ein Spülgas aus N2 in die Kammer für etwa 0.1 Sekunden bis etwa 5 Sekunden eingespült, um die nicht-adsorbierten Hf-Quellengasmoleküle auszuspülen. Ein Reaktionsgas aus O3 wird dann in die Kammer für etwa 0.1 Sekunden bis etwa 3 Sekunden eingespült, um eine Reaktion zwischen den adsorbierten Hf-Quellenmolekülen und den O3-Gasmolekülen zu induzieren. Aus dieser chemischen Reaktion scheidet sich eine einzelne atomare Schicht aus dem HfO2 22B ab. Als nächstes wird dann ein Spülgas aus N2 in die Kammer für etwa 0.1 Sekunden bis etwa 5 Sekunden gespült, um die nicht-reagierten O3 Gasmoleküle und Nebenprodukte der obigen Reaktion herauszuspülen.
  • Die sequenziellen Schritte des Zurverfügungstellens des Hf-Quellengases, des Spülgases aus N2, des Reaktionsgases aus 03 und des Spülgases aus N2 bilden einen Einheitszyklus, welcher y-Mal wiederholt ausgeführt wird, um die HfO2 Schicht 22B mit einer gewünschten Dicke abzuscheiden. Zusätzlich zu dem O3-Gas können H2O und Sauerstoffplasma als das Oxidationsmittel verwendet werden. Auch kann ein Inertgas, wie etwa Ar, ebenfalls als das Spülgas verwendet werden.
  • Es ist wohlbekannt, dass die obige ALD-Technik in einer pulsartigen Einheit voranschreitet. Der obige Einheitszyklus 1 wird wiederholt, um die dielektrische Schicht 22 mit einer molekularen Struktur von (HfO2)1–x(Al2O3)x zu bilden, wobei die HfO2 Schicht 22B und die Al2O3-Schicht 22A in einem vorbestimmten molekularen Zusammensetzungsverhältnis gleichförmig gebildet werden.
  • Es bestehen Bedingungen, um eine solche dielektrische Schicht 22 mit der molekularen Struktur von (HfO2)1–x(Al2O3)x zu bilden. Als erstes schließt der Einheitszyklus 1 den Zyklus des y-Male wiederholten Ausführens von (Hf/N2/O3/N2) und des z-Male wiederholten Ausführens des Zyklus aus (Al/N2/O3/N2) ein, der insgesamt n-Male wiederholt wird. Die Anzahl des Wiederholens jedes der beiden Zyklen, d.h. y und z, wird jedoch spezifisch derart kontrolliert, dass die Dicke der HfO2 Schicht 22B, die durch den Zyklus aus (Hf/N2/O3/N2) und der der Al2O3-Schicht 22A, die durch den Zyklus aus (Al/N2/O3/N2) gebildet wurde, zwischen etwa 1 Å und etwa 10 Å liegt, um einen Effekt des gleichförmigen Zusammenlegierens von HfO2 und Al2O3 zu maximieren. Wenn die Dicke jeder einzelnen atomaren Schicht größer ist als etwa 10 Å, dann zeigt jede einzelne atomare Schicht eine Eigenschaft, eines Aufeinanderfolgens, was in der gleichen herkömmlichen gestapelten dielektrischen Schicht mit HfO2 und Al2O3 resultiert, oder sogar mit einer weiter verschlechterten dielektrischen Eigenschaft.
  • Als zweites muss das Verhältnis des Wiederholens der Anzahl der beiden Zyklen, d.h. y und z, angemessen kontrolliert werden, um die Al2O3-Schicht 22A in einem Verhältnis von etwa 30% bis etwa 60% rangieren zu lassen, um eine hervorragende elektrische Eigenschaft zu erzielen, indem eine amorphe dünne dielektrische Schicht durch das Legieren der HfO2 und Al2O3 Schichten 22B und 22A gebildet wird.
  • 6 ist ein Graph, der Leckstromeigenschaften von gestapelten dielektrischen Schichten mit HfO2 und Al2O3, einer [A/H/A/H/A/H/A/H/A] laminierten Schicht und einer [HOAOAO] legierten Schicht zeigt. Die Leckstromeigenschaften werden erhalten, wenn die oben aufgeführten Schichten als eine dielektrische Schicht eines Kondensators angewendet werden. Hier repräsentieren „A", „N" und „0" Atome oder Moleküle, die verwendet werden, um eine spezifische Struktur der obigen gewünschten Schicht zu bilden.
  • Wie dargestellt, wird die gestapelte dielektrische Schicht aus HfO2 und Al2O3 gebildet durch Stapeln von HfO2 und Al2O3 mit einer entsprechenden Dicke von etwa 20 Å und von etwa 25 Å. Die [A/H/A/H/A/H/A/H/A] laminierte Schicht wird durch alternatives Stapeln von Al2O3 und HfO2 gebildet, jeweils mit einer Dicke von etwa 10 Å. Die [HOAOAO] legierte Schicht wird gebildet durch Ausführen des Einheitszyklus aus (Hf/N2/O3/N2)1(Al/N2/O3/N2)2 in Übereinstimmung mit der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Weiter insbesondere in Bezug auf die Leckstromeigenschaften der oben erwähnten Schichten der 6 zeigt die auf der Basis der ersten bevorzugten Ausführungsform gebildete legierte [HOAOAO] Schicht eine niedrige Leckstromeigenschaft bei einer niedrigen Spannungszuführungs-VL-Bedingung, wie etwa die gestapelte dielektrische Schicht mit HfO2 und Al2O3, aufgrund einer Kontakteigenschaft der Al2O3-Schicht. Auch zeigt die legierte [HOAOAO] Schicht eine hohe Abhebespannungseigenschaft unter der Bedingung einer niedrigen Span nungszufuhr VL. In diesem Zusammenhang ist die Abhebespannung eine Spannung, bei der ein Leckstrom scharf zunimmt, die legierte [HOAOAO] Schicht zeigt eine hohe Zusammenbruchspannungseigenschaft unter einer Bedingung einer hohen Spannungszufuhr VH, aufgrund einer prononcierten Kontakteigenschaft des HfO2 gegenüber der des Al2O3. Das bedeutet, dass unter der Bedingung einer hohen Spannungszufuhr VH, die Leckströme der legierten [HOAOAO] Schicht in einer kontinuierlichen Steigung zunehmen. Im Gegensatz zu der legierten [HOAOAO] Schicht steigen die Leckströme der gestapelten dielektrischen Schicht mit HfO2 und Al2O3 und der laminierten [A/H/A/H/A/H/A/H/A] Schicht scharf in einer steilen Steigung an. Die legierte [HOAOAO] Schicht weist auch unter der Bedingung einer identischen Hochspannungszufuhr VH eine niedrige Leckstromdichte im Vergleich mit den anderen Schicht auf.
  • Das obige typische Leckstromverhalten der legierten [HOAOAO] Schicht sogar unter der Bedingung der hohen Spannungszufuhr VH ist darin begründet, dass ein typischerweise in der Al2O3 Schicht existierender Defekt mit negativen Ladungen und ein typischerweise in der HfO2 Schicht existierender Defekt mit positiven Ladungen sich gegenseitig aufheben. Daher zeigt die legierte dielektrische [HOAOAO] Schicht im Vergleich mit der gestapelten dielektrischen Schicht mit HfO2 und Al2O3 eine hervorragende Leckstromeigenschaft sowohl unter der Bedingung der Niedrigspannungszufuhr VL als auch unter der Bedingung der Hochspannungszufuhr VH.
  • Auch wird in der legierten [HOAOAO] Schicht ein direkter Kontakt der HfO2 Schicht zu einer oberen Elektrode und einer unteren Elektrode minimiert, wodurch eine durch einen nach einer Bildung der oberen Elektrode ausgeführten thermischen Prozess verursachtes Verschlechterung der Leckstrom und der dielektrisches Eigenschaften unterdrückt wird.
  • 7 ist ein Diagramm, welches eine Kondensatorstruktur in Übereinstimmung mit einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Wie dargestellt, schließt der Kondensator eine untere Elektrode 31, eine dielektrische Hafniumoxid, (HfO2) und Aluminiumoxid (Al2O3) Schicht 32 und eine obere Elektrode 33 ein. Hier werden die untere Elektrode 31 und die obere Elektrode 33 aus Polysilizium hergestellt. Auch wird die dielektrische legierte HfO2 und Al2O3 Schicht 32 durch gleichförmiges Legieren einer Al2O3 Schicht 32A und einer HfO2 Schicht 32B gebildet. Im Folgenden werden die legierte dielektrische HfO2 und Al2O3 Schicht 32 in einer molekularen Struktur aus (HfO2)1–x(Al2O3)x gebildet, wobei x ein molekulares Zusammensetzungsverhältnis repräsentiert.
  • Insbesondere wird die dielektrische HfO2 und Al2O3 Schicht 32 durch Ausführen einer ALD-Technik gebildet. Weiter detailliert sei festgehalten, dass ein Einheitszyklus wiederholt ausgeführt wird, um die dielektrische legierte HfO2 und Al2O3 Schicht 32 mit einer gewünschten Dicke abzuscheiden. Dieser Einheitszyklus wird wie folgt ausgedrückt. [(Hf-Al)/N2/O3/N2]w Einheitszyklus 2
  • Hier repräsentiert Hf-Al ein einmolekulares Quellengas, wobei Hf und Al miteinander vermischt sind, um als einzelnes Molekül zu existieren. Eine Substanz, wie etwa HfAl(MMP)2(OiPr) 5 ist ein Beispiel eines einmolekularen Quellengases aus Hf und Al. Hier repräsentieren MMP und OiPr Methylthiopropionaldehyd bzw. Isopropoxide.
  • In der ersten bevorzugten Ausführungsform werden das Hf-Quellengas und das Al-Quellengas wie in dem Einheitszyklus 1 der 5 beschrieben, individuell zugeführt. In der zweiten bevorzugten Ausführungsform wird jedoch das in dem Einheitszyklus 2 dargestellte einzelmolekulare Quellengas aus Hf und Al verwendet. Diese Verwendung des einzelmolekularen Quellengases vereinfacht die Schritte des Zuführens des Quellengases und verkürzt weiterhin die Gesamtdauer des gesamten Zyklus. Es ist möglich, das Zusammensetzungsverhältnis von Hf und Al durch Kontrollieren eines Verhältnisses von jeweils Hf und Al zu kontrollieren, wenn Hf und Al miteinander vermischt werden, um ein einziges Molekül zu bilden.
  • 8 ist ein Zeitdiagramm, welches eine Gaszufuhr zu einer Kammer zeigt, wenn die dielektrische legierte HfO2 und Al2O3 Schicht 32 gebildet wird durch Verwendung der ALD-Technik in Übereinstimmung mit der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Wie dargestellt, bezieht sich der Einheitszyklus aus (Hf-Al/N2/O3/N2)w auf sequenzielle Schritte des Zurverfügungstellens eines einmolekularen Quellengases aus Hf-Al, eines Spülgases aus N2, aus Oxidationsmittels aus O3, welches das Reaktionsgas ist, und eines Spülgases aus N2. Dieser Zyklus wird w-Male wiederholt, bis eine benötigte Dicke der dielektrischen legierten HfO2 und Al2O3 Schicht 32 erzielt ist. Hier ist „w" eine natürliche Zahl.
  • Der oben erwähnte Einheitszyklus 2 der ALD-Technik wird detaillierter beschrieben. Als erstes wird das auf einer Raumtemperatur gehaltene Quellengas, z.B. HfAl(MMP)2(OiPr)5, in eine Kammer für etwa 0.1 Sekunden bis etwa 3 Sekunden eingeströmt, um die Quellengasmoleküle HfAl(MMP)2(OiPr)5 adsorbieren zu lassen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Kammer auf einer Temperatur von etwa 200°C bis etwa 350°C und einem Druck zwischen etwa 0.1 Torr und etwa 10 Torr gehalten. Als nächstes wird das Spülgas aus N2 in die Kammer für etwa 0.1 Sekunden bis etwa 5 Sekunden eingeströmt, um die nicht adsorbierten HfAl(MMP)2(OiPr)5 Moleküle zu eliminieren. Anschließend wird das Reaktionsgas aus O3 für etwa 0.1 Sekunden bis etwa 3 Sekunden eingeströmt, um eine Reaktion zwischen dem adsorbierten HfAl(MMP)2(OiPr)5 Molekülen und dem zugeführten O3 Gas zu induzieren. Aus dieser Reaktion wird eine atomare Schicht aus (HfO2)1–x(Al2O3)x gebildet, mit der HfO2 Schicht 32B und der Al2O3 Schicht 32A, abgeschieden. Das Spülgas aus N2 wird erneut in die Kammer für etwa 0.1 Sekunden bis etwa 5 Sekunden eingeströmt, um das nicht-reagierte O3-Gas und Nebenprodukte der Reaktion auszuspülen.
  • Der obige Einheitszyklus 2, der sequenzielle Schritte des Zurverfügungstellens des Quellengases aus HfAl(MMP)2(OiPr)5, des Spülgases aus N2, des Reaktionsgases aus O3 und des Spülgases aus N2 einschließt, wird w-Male wiederholt, bis eine gewünschte Dicke der legierten dielektrischen HfO2 Schicht und der Al2O3 Schicht 32 erreicht ist, Darüber hinaus können zusätzlich zu dem O3-Gas H2O und Sauerstoffplasma als das Oxidationsmittel verwendet werden. Ein Inertgas, wie etwa Ar, kann ebenfalls als das Spülgas verwendet werden.
  • 9 ist ein Diagramm, welches eine Kondensatorstruktur in Übereinstimmung mit einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Wie dargestellt, schließt der Kondensator eine untere Elektrode 41, eine erste dielektrische Hafniumoxid (HfO2) und Aluminiumoxid (Al2O3) Schicht 42A, eine dielektrische gestapelte Hafniumoxid (HfO2) und Aluminiumoxid (Al2O3) Schicht 43, eine zweite dielektrische legierte Hafniumoxid (HfO2) und Aluminiumoxid (Al2O3) Schicht 42B und eine obere Elektrode 44A ein.
  • Insbesondere die untere Elektrode 41 und die obere Elektrode 44 sind aus einem Material hergestellt, welches aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus P oder As dotiertem Polysilizium, TiN, Ru, RuO2, Pt, Ir und IrO2 besteht. Beispielsweise sind die untere Elektrode 41 und die obere Elektrode 44 aus Polysilizium gebildet, wodurch sich eine SIS Kondensatorstruktur bildet. In einem anderen Beispiel ist die untere Elektrode 41 aus Polysilizium hergestellt, während die obere Elektrode 44 aus einem Metall oder einem Metalloxid hergestellt ist. Diese Kondensatorstruktur wird MIS genannt. Sowohl die untere Elektrode 41 als auch die obere Elektrode 44 sind auch aus einem Metall oder einem Metalloxid hergestellt, wodurch sich eine Metall-Isolator-Metall (MIM) Kondensatorstruktur bildet. Zusätzlich kann die untere Elektrode 41 als ein Stapeltyp, ein konkaver Typ und als ein Zylindertyp ausgebildet sein.
  • Die erste und die zweite dielektrische legierte HfO2 und Al2O3 Schicht 42A bzw. 42B weisen eine Molekularstruktur gemäß (HfO2)1–x(Al2O3)x auf, die gebildet wird durch wiederholtes Ausführen des oben beschriebenen Einheitszyklus 1 und des Einheitszyklus 2 der ALD Technik. Aufgrund dieser durch die ALD Technik gebildeten legierten Struktur ist es nicht nur die Al2O3 Schicht, die einen direkten Kontakt zu der unteren Elektrode 41 herstellt und eine HfO2, die einen direkten Kontakt zu der oberen Elektrode 44 herstellt. Dies bedeutet, dass eine atomare Schicht in nicht aufeinander folgender Weise durch Kontrollieren der Anzahl der Wiederholungen des Einheitszyklus gebildet werden kann.
  • Tatsächlich ist es in der dritten bevorzugten Ausführungsform so, dass sowohl die Al2O3 als auch die HfO2 der ersten und der zweiten legierten dielektrischen HfO2 und Al2O3 Schichten 42A und 42B Kontakt mit der unteren Elektrode 41 und der oberen Elektrode 44 herstellen.
  • Darüber hinaus wird die zwischen der ersten legierten dielektrischen HfO2 und Al2O3 Schicht 42A und der zweiten legierten dielektrischen HfO2 und Al2O3 Schicht 42B angeordnete gestapelte dielektrische HfO2 und Al2O3 Schicht 43 durch sequenzielles Stapeln der HfO2 Schicht und der Al2O3 Schicht oder umgekehrt gebildet. Im Folgenden werden hier die sequenziell in der Reihenfolge HfO2 und Al2O3 gestapelten dielektrischen Schichten als dielektrische gestapelte Al2O3/HfO2 Schichten und die in der Reihenfolge Al2O3 und HfO2 gestapelten Schichten als dielektrische gestapelte Al2O3/HfO2 Schichten bezeichnet. Die dielektrische gestapelte HfO2 und Al2O3 Schicht 43 wird durch identisches Verwenden der ALD-Technik gebildet, angepasst zum Bilden der ersten und zweiten legierten dielektrischen HfO2 und Al2O3 Schichten 42A und 42B. Die Anzahl der Wiederholungen der Einheitszyklen nimmt jedoch zu, um die atomaren Schichten aufeinanderfolgend zu bilden. Beispielsweise wird, nachdem die erste legierte dielektrische HfO2 und Al2O3 Schicht 42A durch n-maliges Wiederholen des Einheitszyklus 1 aus [(Hf/N2/O3/N2)y(AL/N2/O3/N2)z] gebildet ist, der Zyklus aus (Al/N2/O3/N2) wiederholt ausgeführt, bis die Al2O3 Schicht mit einer Dicke in einem Bereich von etwa 6 Å bis etwa 10 Å abgeschieden ist. Anschließend wird dann der Zyklus des (Hf/N2/O3/N2) wiederholt ausgeführt, bis die HfO2 Schicht mit einer Dicke in einem Bereich von etwa 6 Å bis etwa 10 Å abgeschieden wurde.
  • Gemäß dem obigen wird, im Falle der Verwendung des obigen Einheitszyklus 1 zum Abscheiden der ersten und zweiten legierten HfO2 und Al2O3 Schichten 42A und 42B die Anzahl der Wiederholungen jedes korrespondierenden Zyklus, welcher durch die entsprechenden tiefgestellten Buchstaben y, z und n repräsentiert wird, kontrolliert, um die legierte dielektrische HfO2 und Al2O3 Schicht in einer Struktur gemäß (HfO2)1–x(Al2O3)x, zu bilden, wobei HfO2 und Al2O3 gleichförmig legiert werden. Auch wird die Anzahl der Wiederholungen jedes korrespondierenden Zyklus, welcher durch die entsprechenden tiefgestellten Buchstaben y und z repräsentiert wird, kontrolliert, um die gestapelte HfO2 und Al2O3 Schicht 43 zu bilden, wobei die HfO2 und die Al2O3 Schicht unabhängig voneinander abgeschieden werden.
  • In der dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellen die erste und die zweite legierte dielektrische HfO2 und Al2O3 Schicht 42A bzw. 42B Kontakte zu sowohl der unteren Elektrode 41 als auch zu der oberen Elektrode 44 her. Es ist jedoch weiterhin möglich, die legierte dielektrische HfO2 und Al2O3 Schicht zu bilden, die einen Kontakt nur mit der unteren Elektrode 41 oder nur mit der oberen Elektrode 44 herstellt.
  • In Übereinstimmung mit der ersten bis zu der dritten Ausführungsform werden HfO2, welches eine gute dielektrische Eigenschaft aufweist, und Al2O3, welches eine gute Leckstromeigenschaft aufweist miteinander in der gleichen dielektrischen Schicht legiert. Somit enthält eine Schicht, die einen direkten Kontakt mit der unteren Elektrode herstellt, HfO2, wodurch ein Effekt des Ansteigens der Zusammenbruchsspannung zur Verfügung gestellt wird. Auch wird durch Einlegieren von HfO2 und Al2O3 in die gleiche dielektrische Schicht einer Schicht erlaubt, die einen direkten Kontakt zu der oberen Elektrode enthält, Al2O3 zu enthalten. Es ist somit möglich, die Leckströme zu vermindern und weiterhin einen hochwertigen Kondensator mit hervorragenden dielektrischen Eigenschaften herzustellen.
  • Die vorliegende Erfindung enthält Gegenstände, die in Beziehung zu der koreanischen Patentanmeldung Nr. KR 2003-0083399 stehen, die bei dem Koreanischen Patentamt am 22. November 2003 eingereicht wurde, und dessen gesamter Inhalt hier durch Inbezugnahme inkorporiert wird.
  • Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es für den Durchschnittsfachmann klar, dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne dass der Schutzbereich der Erfindung, wie er in den anhängenden Ansprüchen definiert ist, verlassen wird.

Claims (23)

  1. Kondensator mit: einer unteren Elektrode; einer auf der unteren Elektrode gebildeten dielektrischen Schicht; und einer auf der dielektrischen Schicht gebildeten oberen Elektrode, wobei ein Teil der die obere oder die untere Elektrode kontaktierenden dielektrischen Schicht durch Legieren von Hafniumoxid und Aluminiumoxid gebildet ist.
  2. Kondensator nach Anspruch 1, wobei das Hafniumoxid und Aluminiumoxid der dielektrischen Schicht einatomare dünne Schichten sind, die durch eine atomare Schichtabscheidungs(ALD)-Technik abgeschieden sind.
  3. Kondensator nach Anspruch 2, wobei die Nomenklaturen des Hafniumoxids und des Aluminiumoxids HfO2 bzw. Al2O3 sind und die legierte dielektrische Hafniumoxid- und Aluminiumoxidschicht eine molekulare Struktur (HfO2)1–x(Al2O3)x aufweist, in welcher x ein molekulares Zusammensetzungsverhältnis repräsentiert.
  4. Kondensator nach Anspruch 3, wobei die HfO2 Schicht und die Al2O3 Schicht jeweils eine Dicke in einem Bereich von etwa 1 Å bis etwa 10 Å aufweisen.
  5. Kondensator nach Anspruch 3, wobei in der molekularen Struktur (HfO2)1–x(Al2O3)x das ein molekulares Zusammensetzungsverhältnis repräsentierende tiefgestellte x der Al2O3 Schicht in einem Bereich von etwa 0.3 bis etwa 0.6 liegt.
  6. Kondensator nach Anspruch 1, wobei die untere Elektrode und die obere Elektrode aus einem Material hergestellt sind, welches aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche Gruppe aus Polysilizium, Titannitrid (TiN), Ruthenium (Ru), Rutheniumoxid (RuO2), Platin (Pt), Iridium (Ir) und Iridumoxid (IrO2) besteht.
  7. Kondensator nach Anspruch 1, wobei die dielektrische Schicht einen Kontakt mit der unteren Elektrode herstellt, und eine durch sequenzielles Stapeln von Aluminiumoxid und Hafniumoxid gebildete Stapelschicht zwischen der dielektrischen Schicht und der oberen Elektrode angeordnet ist.
  8. Kondensator nach Anspruch 7, wobei die dielektrische Schicht erneut zwischen der oberen Elektrode und der Stapelschicht angeordnet ist.
  9. Kondensator mit: einer aus Polysilizium hergestellten unteren Elektrode; einer aus Polysilizium hergestellten oberen Elektrode; und einer zwischen der unteren Elektrode und der oberen Elektrode gebildeten und mit Hafniumoxid und Aluminiumoxid in einem Bereich legierten dielektrischen Schicht, welcher Bereich die untere Elektrode oder die obere Elektrode kontaktiert.
  10. Kondensator nach Anspruch 9, wobei das Hafniumoxid und das Aluminiumoxid der dielektrischen Schicht durch eine ALD-Technik abgeschiedene einatomare dünne Schichten sind.
  11. Kondensator nach Anspruch 10, wobei die Nomenklaturen des Hafniumoxids und des Aluminiumoxids HfO2 bzw. Al2O3 sind und die legierte dielektrische Hafniumoxid und Aluminiumoxidschicht eine molekulare Struktur (HfO2)1–x(Al2O3)x aufweist, in welcher x ein molekulares Zusammensetzungsverhältnis repräsentiert.
  12. Kondensator nach Anspruch 11, wobei die HfO2 Schicht und die Al2O3 Schicht eine Dicke in einem Bereich von etwa 1 Å bis etwa 10 Å aufweist.
  13. Kondensator nach Anspruch 11, wobei in der molekularen Struktur (HfO2)1–x(Al2O3)x das ein molekulares Zusammensetzungsverhältnis der Al2O3 Schicht repräsentierende tiefgestellte x in einem Bereich von etwa 0.3 bis etwa 0.6 liegt.
  14. Verfahren zum Herstellen eines Kondensators, mit den Schritten: Bilden einer unteren Elektrode; Bilden einer dielektrischen Schicht auf der unteren Elektrode, wobei die dielektrische Schicht mit Hafniumoxid und Aluminiumoxid legiert ist; und Bilden einer oberen Elektrode auf der dielektrischen Schicht.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei in dem Schritt des Bildens der legierten dielektrischen Hafniumoxid und Aluminiumoxid-Schicht das Hafniumoxid und das Aluminiumoxid durch die Verwendung einer ALD-Technik abgeschieden werden.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Bildens der legierten dielektrischen Hafniumoxid und Aluminiumoxid-Schicht die Schritte einschließt: Bilden einer Hafniumoxid-Schicht durch Wiederholen eines ersten Zyklus des Zurverfügungstellens eines Hafnium-Quellengases, eines Spülgases, eines Oxidationsmittels und eines Spülgases; Bilden einer Aluminiumoxidschicht durch Wiederholen eines zweiten Zyklus des Zurverfügungstellens eines Aluminium-Quellengases, eines Spülgases, eines Oxidationsmittels und eines Spülgases; und Bilden einer legierten Hafniumoxid- und einer Aluminiumoxid-Schicht mit einer molekularen Struktur gemäß (HfO2)1–x(Al2O3)x, in welcher x ein molekulares Zusammensetzungsverhältnis repräsentiert, durch Wiederholen eines durch Mischen der ersten und zweiten Zyklen erhaltenen dritten Zyklus.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei in dem ersten Zyklus das Hafnium-Quellengas aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche Gruppe aus HfCl4, Hf(NO3)4, Hf(NCH3C2H5)4, Hf[N(CH3)2]4 und Hf[N(C2H5)2]4; besteht; das Oxidationsmittel O3, H2O oder Sauerstoffplasma ist; und das Spülgas N2 oder Ar ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 16, wobei in dem zweiten Zyklus das Aluminiumquellengas Trimethylaluminium (TMA) oder modifiziertes TMA (MTMA) ist; das Oxidationsmittel O3, H2O oder Sauerstoffplasma ist; und das Spülgas N2 oder Ar ist.
  19. Verfahren nach Anspruch 16, wobei in der molekularen Struktur (HfO2)1–x(Al2O3)x das ein molekulares Zusammensetzungsverhältnis repräsentierende tiefgestellte x der Al2O3 Schicht in einem Bereich von etwa 0.3 bis etwa 0.6 liegt.
  20. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die HfO2 Schicht und die Al2O3 Schicht jeweils eine Dicke in einem Bereich von etwa 1 Å bis etwa 10 Å aufweisen.
  21. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Bildens der legierten dielektrischen Hafniumoxid- und Aluminiumoxid-Schicht den Schritt des Bildens einer legierten Hafniumoxid- und Aluminiumoxid-Schicht mit einer molekularen Struktur gemäß (HfO2)1–x(Al2O3)x umfasst, in welcher Struktur x ein molekulares Zusammensetzungsverhältnis repräsentiert, in dem ein Zyklus des Zurverfügungstellens eines Hafnium-Aluminium-Quellengases, gebunden in einem Einzelmolekül, eines Spülgases, eines Oxidationsmittels und eines Spülgases wiederholt wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Quellengas aus einmolekularem Hafnium und Aluminium HfAl(MMP)2(OiPr)5 ist; das Oxidationsmittel O2, H2O oder Sauerstoffplasma ist; und das Spülgas N2 oder Ar ist.
  23. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die untere Elektrode und die obere Elektrode aus einem Material hergestellt sind, welches aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche Gruppe aus Polysilizium, TiN, Ru, RuO2, Pt, Ir und IrO2 besteht.
DE102004020157A 2003-11-22 2004-04-24 Kondensator mit legierter dielektrischer Hafnium-Oxid und Aluminium-Oxid-Schicht und Verfahren zur Herstellung desselben Withdrawn DE102004020157A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030083399A KR100584996B1 (ko) 2003-11-22 2003-11-22 산화하프늄과 산화알루미늄이 혼합된 유전막을 갖는캐패시터 및 그 제조 방법
KR2003-0083399 2003-11-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102004020157A1 true DE102004020157A1 (de) 2005-06-23

Family

ID=34588000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102004020157A Withdrawn DE102004020157A1 (de) 2003-11-22 2004-04-24 Kondensator mit legierter dielektrischer Hafnium-Oxid und Aluminium-Oxid-Schicht und Verfahren zur Herstellung desselben

Country Status (6)

Country Link
US (2) US7229888B2 (de)
JP (1) JP5013662B2 (de)
KR (1) KR100584996B1 (de)
CN (2) CN1619819A (de)
DE (1) DE102004020157A1 (de)
TW (1) TWI250539B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007002962B3 (de) * 2007-01-19 2008-07-31 Qimonda Ag Verfahren zum Herstellen einer dielektrischen Schicht und zum Herstellen eines Kondensators

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100584996B1 (ko) * 2003-11-22 2006-05-29 주식회사 하이닉스반도체 산화하프늄과 산화알루미늄이 혼합된 유전막을 갖는캐패시터 및 그 제조 방법
JP2006060170A (ja) * 2004-08-24 2006-03-02 Nec Electronics Corp キャパシタおよび半導体装置の製造方法
TW200620472A (en) * 2004-09-09 2006-06-16 Tokyo Electron Ltd Thin film capacitor, method for forming same, and computer readable recording medium
KR20060072338A (ko) * 2004-12-23 2006-06-28 주식회사 하이닉스반도체 유전체막 형성방법 및 이를 이용한 반도체 소자의캐패시터 형성방법
KR100652420B1 (ko) * 2005-03-23 2006-12-01 삼성전자주식회사 유전막 제조방법, 그 유전막을 포함하는 ｍｉｍ 캐패시터의제조방법 및 그 유전막을 제조하기 위한 배치 타입 ａｌｄ장치
KR100691004B1 (ko) * 2005-04-15 2007-03-09 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 캐패시터 형성방법
KR100683489B1 (ko) * 2005-06-24 2007-02-15 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 캐패시터 형성방법
JP2007081265A (ja) * 2005-09-16 2007-03-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
KR100759215B1 (ko) * 2005-12-21 2007-09-14 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체소자의 커패시터 및 그 제조방법
JP2007201083A (ja) 2006-01-25 2007-08-09 Elpida Memory Inc キャパシタの製造方法
CN100395891C (zh) * 2006-03-30 2008-06-18 复旦大学 高性能金属/绝缘体/金属结构的电容器的制备方法
KR100829608B1 (ko) * 2006-08-30 2008-05-14 삼성전자주식회사 박막 제조 방법 및 이를 이용한 게이트 구조물 및커패시터의 제조 방법
KR100819002B1 (ko) * 2006-10-20 2008-04-02 삼성전자주식회사 비휘발성 메모리 소자 제조 방법
KR100805018B1 (ko) * 2007-03-23 2008-02-20 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 제조 방법
KR100829539B1 (ko) * 2007-04-13 2008-05-16 삼성전자주식회사 박막 제조 방법, 이를 이용한 게이트 구조물 및 커패시터의제조 방법
US20090066407A1 (en) * 2007-09-12 2009-03-12 Rochester Institute Of Technology Charge pump systems and methods thereof
JP2010103140A (ja) * 2008-10-21 2010-05-06 Seiko Epson Corp 容量素子及びその製造方法、並びに電気光学装置
US20100202099A1 (en) * 2009-02-12 2010-08-12 Lite-On Capital Inc. Thin film capacitor
JP5801632B2 (ja) * 2011-07-15 2015-10-28 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
CN102560419A (zh) * 2011-11-29 2012-07-11 华东师范大学 一种氧化铝超薄薄膜的制备方法
EP2695966B1 (de) * 2012-08-06 2018-10-03 IMEC vzw ALD-Verfahren
EP2891255B1 (de) * 2012-08-28 2018-05-30 Philips Lighting Holding B.V. Elektrischer ausfallschutz für ein kapazitives drahtloses speisungssystem
US9543375B2 (en) 2014-06-27 2017-01-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. MIM/RRAM structure with improved capacitance and reduced leakage current
CN105355539A (zh) * 2015-10-12 2016-02-24 华东师范大学 一种碲镉汞表面绝缘层的制备方法
JP6723116B2 (ja) * 2016-08-31 2020-07-15 株式会社日本製鋼所 原子層成長装置および原子層成長方法
US10840350B2 (en) * 2016-10-31 2020-11-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Nanolaminate structure, semiconductor device and method of forming nanolaminate structure
CN106653591A (zh) * 2016-12-12 2017-05-10 东莞市广信知识产权服务有限公司 一种在GaN表面生长高K介质的方法
CN106783976A (zh) * 2016-12-12 2017-05-31 东莞市广信知识产权服务有限公司 一种GaN沟道MOS界面结构
KR102470206B1 (ko) 2017-10-13 2022-11-23 삼성디스플레이 주식회사 금속 산화막의 제조 방법 및 금속 산화막을 포함하는 표시 소자
CN108511424A (zh) * 2018-05-30 2018-09-07 睿力集成电路有限公司 集成电路电容器及其制造方法、半导体器件
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
KR20210108736A (ko) * 2020-02-26 2021-09-03 삼성전자주식회사 커패시터, 이를 포함하는 반도체 장치. 및 커패시터 제조 방법
CN111668023B (zh) * 2020-05-13 2021-10-08 肇庆市华师大光电产业研究院 一种铪铝氧薄膜的制备方法及其应用
US11309383B1 (en) * 2020-12-15 2022-04-19 International Business Machines Corporation Quad-layer high-k for metal-insulator-metal capacitors

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5733661A (en) 1994-11-11 1998-03-31 Mitsubishi Chemical Corporation High-permittivity composite oxide film and uses thereof
US20020036313A1 (en) 2000-06-06 2002-03-28 Sam Yang Memory cell capacitor structure and method of formation
US6664186B1 (en) * 2000-09-29 2003-12-16 International Business Machines Corporation Method of film deposition, and fabrication of structures
US6660660B2 (en) 2000-10-10 2003-12-09 Asm International, Nv. Methods for making a dielectric stack in an integrated circuit
US6844604B2 (en) 2001-02-02 2005-01-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Dielectric layer for semiconductor device and method of manufacturing the same
US7026219B2 (en) * 2001-02-12 2006-04-11 Asm America, Inc. Integration of high k gate dielectric
JP2002314072A (ja) * 2001-04-19 2002-10-25 Nec Corp 高誘電体薄膜を備えた半導体装置及びその製造方法並びに誘電体膜の成膜装置
EP1256638B1 (de) * 2001-05-07 2008-03-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Verfahren zur Herstellung von einer Mehrkomponenten-Dünnschicht
JP2002343790A (ja) * 2001-05-21 2002-11-29 Nec Corp 金属化合物薄膜の気相堆積方法及び半導体装置の製造方法
US6713199B2 (en) * 2001-12-31 2004-03-30 Memscap Multilayer structure used especially as a material of high relative permittivity
FR2834242B1 (fr) * 2001-12-31 2004-07-02 Memscap Structure multicouche, utilisee notamment en tant que materiau de forte permittivite relative
KR100456554B1 (ko) 2002-01-04 2004-11-09 삼성전자주식회사 반도체 장치의 커패시터 및 그 제조 방법
TWI256688B (en) 2002-02-01 2006-06-11 Grand Plastic Technology Corp Method for wet etching of high k thin film at low temperature
KR100471164B1 (ko) 2002-03-26 2005-03-09 삼성전자주식회사 금속-절연체-금속 캐패시터를 갖는 반도체장치 및 그제조방법
US7135421B2 (en) * 2002-06-05 2006-11-14 Micron Technology, Inc. Atomic layer-deposited hafnium aluminum oxide
DE60321271D1 (de) * 2002-06-10 2008-07-10 Imec Inter Uni Micro Electr Transistoren und Speicherkondensatoren enthaltend eine HfO2-Zusammensetzung mit erhöhter Dielektrizitätskonstante
KR20040001902A (ko) 2002-06-29 2004-01-07 주식회사 하이닉스반도체 반도체장치의 캐패시터 제조방법
KR100450681B1 (ko) * 2002-08-16 2004-10-02 삼성전자주식회사 반도체 메모리 소자의 커패시터 및 그 제조 방법
KR100450685B1 (ko) * 2002-11-30 2004-10-01 삼성전자주식회사 유전막 공정을 단순화하여 반도체 소자의 커패시터를제조하는 방법과 그 유전막을 형성하는 장치
KR20040079685A (ko) 2003-03-10 2004-09-16 삼성전자주식회사 반도체 장치의 케패시터 제조 방법
KR101159070B1 (ko) * 2003-03-11 2012-06-25 삼성전자주식회사 고유전율 산화막 형성방법, 이 방법으로 형성된 유전막이구비된 커패시터 및 그 제조방법
KR20050007496A (ko) 2003-07-08 2005-01-19 삼성전자주식회사 원자층 적층 방식의 복합막 형성방법 및 이를 이용한반도체 소자의 커패시터 형성방법
KR100584996B1 (ko) * 2003-11-22 2006-05-29 주식회사 하이닉스반도체 산화하프늄과 산화알루미늄이 혼합된 유전막을 갖는캐패시터 및 그 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007002962B3 (de) * 2007-01-19 2008-07-31 Qimonda Ag Verfahren zum Herstellen einer dielektrischen Schicht und zum Herstellen eines Kondensators

Also Published As

Publication number Publication date
TW200518130A (en) 2005-06-01
CN1619819A (zh) 2005-05-25
US7229888B2 (en) 2007-06-12
CN101714506B (zh) 2013-08-21
US20070223176A1 (en) 2007-09-27
US20050110115A1 (en) 2005-05-26
TWI250539B (en) 2006-03-01
KR20050049701A (ko) 2005-05-27
KR100584996B1 (ko) 2006-05-29
JP2005159271A (ja) 2005-06-16
JP5013662B2 (ja) 2012-08-29
CN101714506A (zh) 2010-05-26
US7416936B2 (en) 2008-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102004020157A1 (de) Kondensator mit legierter dielektrischer Hafnium-Oxid und Aluminium-Oxid-Schicht und Verfahren zur Herstellung desselben
DE10123858B4 (de) Atomschicht-Abscheidungsverfahren zur Bildung einer Siliciumnitrid-haltigen Dünnschicht
DE60224379T2 (de) Methode, eine dielektrische Schicht abzuscheiden
DE102006000615B4 (de) Verfahren zum Bilden eines Halbleiterbauelements mit einer Dielektrikumschicht
DE102005062964A1 (de) Kondensator mit dielektrischer Nanokompositstruktur und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102006030707B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kondensators in einem Halbleiterbauelement
DE102005062965A1 (de) Kondensator mit dielektrischer Nanokomposit-Schicht und Verfahren zur Herstellung desselben
DE10163345B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kondensators in einem Halbleiterbauelement
DE60301834T2 (de) Vorläuferverbindung enthaltend eine an HfCl4 gebundene Stickstoffverbindung für die Ausbildung einer Hafniumoxidschicht und Verfahren zur Bildung der Hafniumoxidschicht unter Verwendung der Vorläuferverbindung
DE10137088A1 (de) Verfahren zum Ausbilden von siliziumhaltigen Dünnschichten mittels Atomschichtabscheidung (Atomic Layer Deposition) unter Verwendung von Trisdimethylaminosilan
DE102007006596A1 (de) Abscheideverfahren für ein Dielektrikum auf Übergangsmetalloxidbasis
DE10022425A1 (de) Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung desselben
DE60035311T2 (de) Ferroelektrische Struktur aus Bleigermanat mit mehrschichtiger Elektrode
DE102006000613A1 (de) DRAM mit High-K-Dielektrikum-Speicherkondensator und Verfahren zum Herstellen desselben
DE102006012772A1 (de) Halbleiterspeicherbauelement mit dielektrischer Struktur und Verfahren zur Herstellung desselben
DE112005002160T5 (de) Dünnfilmkondensator und Verfahren zum Bilden desselben sowie computerlesbares Speichermedium
DE10055431A1 (de) Verfahren zum Herstellen von Kondensatoren eines Halbleiterbauelements
DE10100695B4 (de) Halbleitervorrichtung
DE102004016162A1 (de) Verfahren zum Bilden eines Metalloxidfilmes
DE10032213B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kondensators für ein Halbleiterspeicherbauelement
DE10064067A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleitereinrichtungskondensatoren
DE10031056B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kondensators für eine Halbleiterspeichervorrichtung
DE10032209B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kondensators für ein Halbleiterspeicherbauelement
DE10032210B4 (de) Kondensator für Halbleiterspeicherbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE10064068B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Kondensatoren von Halbleitereinrichtungen

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: MAGNACHIP SEMICONDUCTOR, LTD., CHEONGJU, KR

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: HYNIX SEMICONDUCTOR INC., ICHON, KYONGGI, KR

8110 Request for examination paragraph 44
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20131101