TWI842174B - 半導體裝置 - Google Patents

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TWI842174B
TWI842174B TW111141811A TW111141811A TWI842174B TW I842174 B TWI842174 B TW I842174B TW 111141811 A TW111141811 A TW 111141811A TW 111141811 A TW111141811 A TW 111141811A TW I842174 B TWI842174 B TW I842174B
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朴正敏
林漢鎭
丁炯碩
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南韓商三星電子股份有限公司
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Abstract

一種半導體裝置包括電容器結構。所述電容器結構包括在第一方向上依序堆疊的底部電極、介電層及頂部電極。所述介電層包括第一介電層及第二介電層,所述第一介電層與所述第二介電層夾置於底部電極與頂部電極之間且在第一方向上交替堆疊。第一介電層包含鐵電材料且第二介電層包含反鐵電材料。最下部第二介電層夾置於最下部第一介電層與底部電極之間,且最上部第二介電層夾置於最上部第一介電層與頂部電極之間。

Description

半導體裝置 [相關申請案的交叉參考]
本專利申請案主張於2022年3月11日在韓國智慧財產局提出申請的韓國專利申請案第10-2022-0030547號的優先權,所述韓國專利申請案的內容全文併入本案供參考。
本揭露的實施例是有關於一種半導體裝置,且具體而言是有關於一種半導體記憶體裝置。
半導體裝置被分類成儲存資料的半導體記憶體裝置、對資料進行處理的半導體邏輯裝置以及包括記憶體元件及邏輯元件二者的混合半導體裝置。
隨著半導體裝置的積體密度增大,需要在有限面積內具有足夠高的電容的電容器。電容器的靜電電容(electrostatic capacitance)與電極的表面積及介電層的介電常數成正比,且與介電層的等效氧化物厚度成反比。
本發明概念的實施例提供一種具有提高的電性特性及可靠性特性的半導體裝置。
根據本發明概念的實施例,一種半導體裝置包括電容器結構。所述電容器結構包括在第一方向上依序堆疊的底部電極、介電層及頂部電極。所述介電層包括第一介電層及第二介電層,所述第一介電層與所述第二介電層夾置於所述底部電極與所述頂部電極之間且在所述第一方向上交替堆疊。所述第一介電層包含鐵電材料且所述第二介電層包含反鐵電材料。最下部第二介電層夾置於最下部第一介電層與所述底部電極之間,且最上部第二介電層夾置於最上部第一介電層與所述頂部電極之間。
根據本發明概念的實施例,一種半導體裝置包括電容器結構。所述電容器結構包括在第一方向上依序堆疊的底部電極、介電層及頂部電極。所述介電層包括第一介電層及第二介電層,所述第一介電層與所述第二介電層夾置於所述底部電極與所述頂部電極之間且在所述第一方向上交替堆疊。所述第一介電層包含鐵電材料且所述第二介電層包含反鐵電材料。最下部第二介電層與所述底部電極接觸,且最上部第二介電層與所述頂部電極接觸。所述第一介電層夾置於所述最上部第二介電層與所述最下部第二介電層之間。
根據本發明概念的實施例,一種半導體裝置包括:基板;底部電極,設置於所述基板上且水平地彼此間隔開;頂部電極,覆蓋所述底部電極;以及介電層,夾置於所述底部電極中的 每一者與所述頂部電極之間。所述介電層包括第一介電層及第二介電層,所述第一介電層與所述第二介電層在和所述底部電極中的每一者與所述頂部電極之間的介面垂直的方向上交替堆疊。所述第一介電層包含鐵電材料且所述第二介電層包含反鐵電材料。最下部第二介電層夾置於最下部第一介電層與所述底部電極中的每一者之間,且最上部第二介電層夾置於最上部第一介電層與所述頂部電極之間。
100:基板
102:層間絕緣層
104:導電接觸件
110a:第一雜質區/雜質區
110b:第二雜質區/雜質區
120:裝置隔離層
200:介電層
210:第一介電層/最上部第一介電層/最下部第一介電層
220:第二介電層/最上部第二介電層/最下部第二介電層
230:雜質
240:第三介電層
306:緩衝圖案
310:複晶矽圖案
314:第一間隙填充絕緣圖案
315:第二間隙填充絕緣圖案
321:第一子間隔件
325:第二子間隔件
330:含金屬圖案
331:第一歐姆圖案
341:第二歐姆圖案
342:防擴散圖案
350:位元線頂蓋圖案
360:上部間隔件
400:填充圖案
420:蝕刻停止圖案
A-A'、B-B':線
ACT:主動圖案
AG:空氣隙
BC:儲存節點接觸件
BE:底部電極
BL:位元線
CAP:電容器結構
CB:胞元區塊
D1:第一方向
D2:第二方向
D3:協力廠商向
D4:第四方向
DC:位元線接觸件
LP:搭接墊
P1、P2、P3:部分
PB:周邊區塊
PH:穿透孔洞
RE:凹槽區
SA:感測放大器電路
SP:位元線間隔件
SS:支撐圖案/最上部支撐圖案/最下部支撐圖案
SWD:子字元線驅動器電路
T1、T2:厚度
Td:總厚度
TE:頂部電極
VD:方向
WL:字元線
圖1至圖3是根據本發明概念實施例的半導體裝置的電容器結構的剖視圖。
圖4及圖5是根據本發明概念實施例的半導體裝置的電容器結構的剖視圖。
圖6是根據本發明概念實施例的半導體裝置的平面圖。
圖7是沿著圖6所示線A-A'截取的剖視圖。
圖8及圖9分別是圖7所示部分P1及P2的放大圖。
圖10是根據本發明概念實施例的半導體裝置的方塊圖。
圖11是圖10所示部分P3的放大圖。
圖12是沿著圖11所示線B-B'截取的剖視圖。
圖1至圖3是根據本發明概念實施例的半導體裝置的電容器結構的剖視圖。
參照圖1至圖3,在一些實施例中,半導體裝置包括電 容器結構CAP,且電容器結構CAP包括在方向VD上依序堆疊的底部電極BE、介電層200及頂部電極TE。方向VD垂直於底部電極BE與頂部電極TE之間的介面,且介電層200夾置於底部電極BE與頂部電極TE之間。
介電層200包括第一介電層210及第二介電層220,所述第一介電層210與所述第二介電層220設置於底部電極BE與頂部電極TE之間且在方向VD上交替堆疊。最下部第二介電層220與底部電極BE接觸且夾置於最下部第一介電層210與底部電極BE之間。最下部第一介電層210藉由最下部第二介電層220而與底部電極BE間隔開。最上部第二介電層220與頂部電極TE接觸且夾置於最上部第一介電層210與頂部電極TE之間。最上部第一介電層210藉由最上部第二介電層220而與頂部電極TE間隔開。第一介電層210夾置於最上部第二介電層220與最下部第二介電層220之間。
第一介電層210的層的數目及第二介電層220的層的數目可發生變化,且在實施例中,第二介電層220的層的數目大於第一介電層210的層數目的數目。舉例而言,如圖1中所示,第一介電層210包括兩個層,且第二介電層220包括三個層。在實施例中,如圖2中所示,第一介電層210包括三個層,且第二介電層220包括四個層。在實施例中,如圖3中所示,第一介電層210包括四個層,且第二介電層220包括五個層。然而,本發明概念的實施例未必僅限於該些實例。
第一介電層210中的每一者包含鐵電材料。在實施例中,第一介電層210中的每一者包含氧化鉿(例如,HfO2)或氧化鉿鋯(例如,Hf0.5Zr0.5O2)中的至少一者,但本發明概念的實施例未必僅限於此類材料。第二介電層220包含反鐵電材料或具有電場誘導相變性質的材料。舉例而言,第二介電層220中的每一者包含氧化鋯(例如,ZrO2)或氧化鉿鋯(例如,HfZrO2)中的至少一者,但本發明概念的實施例未必僅限於此類材料。介電層200包含氧化鉿(例如,HfO2)、氧化鋯(例如,ZrO2)、氧化鈦(例如,TiO2)、氧化鉭(例如,Ta2O3)、氧化釩(例如,VO2)、氧化鋁(例如,AlO2)、氧化矽(例如,SiO2)或氧化鉿鋯(例如,HfZrO2)中的至少一者,但本發明概念的實施例未必僅限於此類材料。
第一介電層210中的每一者在方向VD上具有厚度T1,且第二介電層220中的每一者在方向VD上具有厚度T2。第一介電層210的厚度T1可彼此相等或彼此不同,且第二介電層220的厚度T2可彼此相等或彼此不同。第一介電層210的厚度T1之和小於第二介電層220的厚度T2之和。在實施例中,第一介電層210的厚度T1之和具有小於介電層200的總厚度Td的30%的非零值,且第二介電層220的厚度T2之和大於總厚度Td的70%且小於總厚度Td。在實施例中,介電層200的總厚度Td大於0埃且小於60埃。在實施例中,第一介電層210中的至少一者的厚度T1大於0埃且小於10埃。第二介電層220中的至少一者的厚度T2大於0埃且小於10埃。
底部電極BE包含至少一種導電材料。在實施例中,底部電極BE包含以下中的至少一者:矽(Si);金屬,例如鈷、鈦、鎳、鎢或鉬;金屬氮化物,例如氮化鈦(例如,TiN)、氮化鈦矽(例如,TiSiN)、氮化鈦鋁(例如,TiAlN)、氮化鉭(例如,TaN、TaAlN)或氮化鎢(例如,WN);貴金屬,例如鉑(Pt)、釕(Ru)或銥(Ir);導電氧化物,例如PtO、RuO2、IrO2、SRO(SrRuO3)、BSRO((Ba,Sr)RuO3)、CRO(CaRuO3)或LSCo;或者金屬矽化物。頂部電極TE包含氮化鈦、經摻雜複晶矽或經摻雜矽鍺中的至少一者。頂部電極TE可具有單層式結構或多層式結構。
在實施例中,可藉由化學氣相沈積方法或物理氣相沈積方法來沈積底部電極BE、介電層200及頂部電極TE。在實施例中,底部電極BE及頂部電極TE的沈積溫度介於自450℃至700℃的範圍內,且介電層200(例如第一介電層210及第二介電層220)的沈積溫度低於約400℃。對介電層200執行退火製程,且退火製程的溫度介於自200℃至700℃的範圍內。
根據本發明概念的實施例,介電層200包括在方向VD上交替堆疊的第一介電層210與第二介電層220。第一介電層210中的每一者與第二介電層220中的每一者分別具有彼此不同的厚度T1與厚度T2,且藉由對厚度T1與厚度T2進行組合來對介電層200的有效介電常數進行調整。因此,可增加電容器結構CAP的靜電電容,此會提高半導體裝置的電性特性及可靠性特性。
圖4及圖5是根據本發明概念實施例的半導體裝置的電 容器結構的剖視圖。為使說明簡潔起見,可藉由相同的參考編號來標識前面闡述的元件,而不再對其予以贅述。
參照圖4,在實施例中,介電層200包括雜質230。雜質230摻雜於介電層200的第二介電層220中的至少一者中。執行對雜質230的摻雜,使得雜質230在方向VD上位於第二介電層220中的特定高度附近。舉例而言,當在方向VD上量測時,第二介電層220中的雜質230位於與介電層200的總高度的一半對應的高度附近,但本發明概念的實施例未必僅限於此實例。雜質230包含能帶間隙大於5電子伏特的至少一種材料。舉例而言,雜質230是氧化鋁(例如,Al2O3)、氧化矽(例如,SiO2)、氧化鈹(例如,BeO2)或氧化鉬(例如,MoO2)中的至少一者。
參照圖5,介電層200包括第三介電層240。第三介電層240夾置於在方向VD上彼此相鄰的第二介電層220之間。第三介電層240包含能帶間隙大於5電子伏特的至少一種材料。在實施例中,第三介電層240包含氧化鋁(例如,Al2O3)、氧化矽(例如,SiO2)、氧化鈹(例如,BeO2)或氧化鉬(例如,MoO2)中的至少一者。
圖6是根據本發明概念實施例的半導體裝置的平面圖。圖7是沿著圖6所示線A-A'截取的剖視圖。圖8及圖9分別是圖7所示部分P1及P2的放大圖。為使說明簡潔起見,可藉由相同的參考編號來標識前面闡述的元件,而不再對其予以贅述。
參照圖6至圖9,在實施例中,提供基板100。基板100 是半導體基板。舉例而言,基板100是矽基板、鍺基板或矽-鍺基板中的一者。
在基板100上設置有層間絕緣層102。層間絕緣層102覆蓋基板100的頂表面的至少一部分。在實施例中,層間絕緣層102包含氮化矽、氧化矽或氮氧化矽中的至少一者。在實施例中,層間絕緣層102包括空區(empty region)。
在層間絕緣層102中設置有導電接觸件104。在實施例中,導電接觸件104設置於層間絕緣層102的空區中。在實施例中,提供多個導電接觸件104,所述多個導電接觸件104在與基板100的頂表面平行但彼此不平行(例如,正交)的第一方向D1與第二方向D2上彼此間隔開。導電接觸件104包含經摻雜半導體材料(例如複晶矽)、金屬半導體化合物(例如矽化鎢)、導電金屬氮化物(例如氮化鈦、氮化鉭或氮化鎢)或金屬(例如鈦、鎢或鉭)中的至少一者。導電接觸件104電性連接至形成於基板100中的雜質區(例如源極/汲極端子)。
在層間絕緣層102上設置有蝕刻停止圖案420。蝕刻停止圖案420覆蓋層間絕緣層102且暴露出導電接觸件104。蝕刻停止圖案420包含氧化矽、SiCN或SiBN中的至少一者。
底部電極BE設置於導電接觸件104上。底部電極BE穿透蝕刻停止圖案420且電性連接至導電接觸件104。在實施例中,如圖12中所示,底部電極BE具有支柱形狀。另外,在實施例中,底部電極BE具有帶有一個封閉端部的中空圓柱形狀(例如 杯形狀)。在另一實施例中,底部電極BE的下部部分具有支柱形狀,且底部電極BE的上部部分具有中空圓柱形狀。
提供多個底部電極BE,且在實施例中,底部電極BE在第一方向D1及第二方向D2上彼此間隔開。舉例而言,當在平面圖中觀察時,底部電極BE以蜂巢圖案進行排列。詳言之,底部電極BE中的每一者放置於由六個其他底部電極BE界定的六邊形的中心處。
底部電極BE包含至少一種導電材料。在實施例中,底部電極BE包含以下中的至少一者:矽(Si);金屬,例如鈷、鈦、鎳、鎢或鉬;金屬氮化物,例如氮化鈦(例如,TiN)、氮化鈦矽(例如,TiSiN)、氮化鈦鋁(例如,TiAlN)、氮化鉭(例如,TaN、TaAlN)或氮化鎢(例如,WN);貴金屬,例如鉑(Pt)、釕(Ru)或銥(Ir);導電氧化物,例如PtO、RuO2、IrO2、SRO(SrRuO3)、BSRO((Ba,Sr)RuO3)、CRO(CaRuO3)或LSCo;或者金屬矽化物。
在基板100上設置有支撐圖案SS。支撐圖案SS設置於相鄰的底部電極BE之間。支撐圖案SS與底部電極BE的側表面接觸且包圍底部電極BE的側表面。支撐圖案SS在實體上支撐底部電極BE。
在實施例中,提供多個支撐圖案SS,且支撐圖案SS在與基板100的頂表面垂直的第三方向D3上彼此間隔開。第三方向D3與由第一方向D1和第二方向D2界定的平面正交。支撐圖案 SS在第三方向D3上具有彼此不同的厚度。支撐圖案SS中的最上部支撐圖案SS的頂表面可位於與底部電極BE的頂表面的高度不同的高度處或實質上相同的高度處。在實施例中,如圖7中所示,最上部支撐圖案SS的頂表面位於較底部電極BE的頂表面高的高度處,但本發明概念的實施例未必僅限於此實例。在實施例中,支撐圖案SS包含氮化矽、SiBN或SiCN中的至少一者。
在相鄰的底部電極BE之間形成有穿透孔洞PH。舉例而言,穿透孔洞PH中的每一者具有圓形形狀且形成於三個相鄰的底部電極BE之間,並且暴露出所述三個底部電極BE中的每一者的側表面的一部分。然而,本發明概念的實施例未必僅限於此實例,且在實施例中,穿透孔洞PH具有各種其他形狀。穿透孔洞PH穿透支撐圖案SS。穿透孔洞PH暴露出蝕刻停止圖案420。在實施例中,提供在第一方向D1及第二方向D2上彼此間隔開的多個穿透孔洞PH。
頂部電極TE設置於底部電極BE上。頂部電極TE覆蓋底部電極BE及支撐圖案SS。頂部電極TE對穿透孔洞PH進行填充且對底部電極BE之間的空間、支撐圖案SS之間的空間以及最下部支撐圖案SS與蝕刻停止圖案420之間的空間進行填充。頂部電極TE包含氮化鈦、經摻雜複晶矽或經摻雜矽鍺中的至少一者。頂部電極TE可具有單層式結構或多層式結構。
介電層200夾置於底部電極BE中的每一者與頂部電極TE之間且延伸至支撐圖案SS與頂部電極TE之間的區中。介電層 200共形地覆蓋支撐圖案SS、底部電極BE及蝕刻停止圖案420。介電層200與頂部電極TE一起對穿透孔洞PH進行填充。
介電層200包括第一介電層210及第二介電層220。第一介電層210與第二介電層220在和底部電極BE中的每一者與頂部電極TE之間的介面垂直的方向上交替堆疊。第一介電層210包含鐵電材料且第二介電層220包含反鐵電材料。
介電層200具有與參照圖1至圖5闡述的介電層200實質上相同的特徵。舉例而言,如圖1至圖5及圖8中所示,最下部第二介電層220與底部電極BE中的每一者接觸且夾置於最下部第一介電層210與底部電極BE中的每一者之間。最下部第一介電層210藉由最下部第二介電層220而與底部電極BE中的每一者間隔開。最上部第二介電層220與頂部電極TE接觸且夾置於最上部第一介電層210與頂部電極TE之間。最上部第一介電層210藉由最上部第二介電層220而與頂部電極TE間隔開。第一介電層210夾置於最上部第二介電層220與最下部第二介電層220之間。第一介電層210的層的數目及第二介電層220的層的數目可發生變化,且第二介電層220的層的數目大於第一介電層210的層的數目。
介電層200的第一介電層210及第二介電層220延伸至支撐圖案SS與頂部電極TE之間的區中。在支撐圖案SS與頂部電極TE之間,第一介電層210與第二介電層220在和支撐圖案SS與頂部電極TE之間的介面垂直的方向上交替堆疊。
位於支撐圖案SS與頂部電極TE之間的介電層200實質上具有參照圖1至圖5闡述的介電層200的特徵,不同的是底部電極BE被支撐圖案SS代替。舉例而言,最下部第二介電層220延伸至支撐圖案SS與頂部電極TE之間的區中且與支撐圖案SS接觸。最上部第二介電層220延伸至支撐圖案SS與頂部電極TE之間的區中且與頂部電極TE接觸。
設置於底部電極BE中的每一者與頂部電極TE之間的第一介電層210的層的數目等於設置於支撐圖案SS與頂部電極TE之間的第一介電層210的層的數目。設置於底部電極BE中的每一者與頂部電極TE之間的第二介電層220的層的數目等於設置於支撐圖案SS與頂部電極TE之間的第二介電層220的層的數目。
底部電極BE、介電層200及頂部電極TE構成電容器結構CAP。舉例而言,根據本發明概念的實施例,電容器結構CAP是半導體裝置中的資料儲存元件。
圖10是根據本發明概念實施例的半導體裝置的方塊圖。圖11是圖10所示部分P3的放大圖。圖12是沿著圖11所示線B-B'截取的剖視圖。為使說明簡潔起見,可藉由相同的參考編號來標識前面闡述的元件,而不再對其予以贅述。
參照圖10,在實施例中,半導體裝置包括胞元區塊CB及包圍胞元區塊CB中的每一者的周邊區塊PB。半導體裝置是記憶體裝置,且胞元區塊CB中的每一者包括胞元電路(例如記憶體積體電路)。胞元區塊CB在第一方向D1及第二方向D2上彼此間 隔開。
周邊區塊PB包括用於對胞元電路進行操作的各種周邊電路,且周邊電路電性連接至胞元電路。周邊區塊PB包括感測放大器電路SA及子字元線驅動器電路SWD。在實施例中,感測放大器電路SA彼此面對,胞元區塊CB夾置於所述感測放大器電路SA之間,且子字元線驅動器電路SWD彼此面對,胞元區塊CB夾置於所述子字元線驅動器電路SWD之間。周邊區塊PB更包括對感測放大器進行驅動的電源及接地電路,但本發明概念的實施例未必僅限於此實例。
參照圖11及圖12,在實施例中,提供包括胞元區的基板100。胞元區是基板100的其中設置有圖10所示每一胞元區塊CB的區。基板100是矽基板、鍺基板或矽-鍺基板中的一者。
在基板100的胞元區上設置有主動圖案ACT。當在平面圖中觀察時,主動圖案ACT在第一方向D1及第二方向D2上彼此間隔開。在實施例中,主動圖案ACT具有在第四方向D4上延伸的條形狀,所述第四方向D4平行於基板100的頂表面但不平行於第一方向D1及第二方向D2。主動圖案ACT中的一者的端部部分位於在第二方向D2上與其相鄰的另一主動圖案ACT的中心附近。主動圖案ACT中的一者是基板100的在第三方向D3上自基板100延伸的突出部分。
在主動圖案ACT之間設置有裝置隔離層120。裝置隔離層120對主動圖案ACT進行界定。在實施例中,裝置隔離層120 包含氧化矽、氮化矽及/或氮氧化矽中的至少一者。
在基板100中設置有字元線WL且字元線WL與主動圖案ACT及裝置隔離層120交叉。字元線WL設置於在主動圖案ACT及裝置隔離層120中形成的槽中。字元線WL在第二方向D2上延伸且在第一方向D1上彼此間隔開。字元線WL隱埋於基板100中。
在主動圖案ACT中設置有雜質區110a及110b。雜質區110a及110b包括第一雜質區110a及第二雜質區110b。第二雜質區110b分別設置於主動圖案ACT中的每一者的相對的端部中。第一雜質區110a中的每一者形成於主動圖案ACT的位於第二雜質區110b之間的一部分中。第一雜質區110a與第二雜質區110b包含相同導電類型(例如n型)的雜質。
在基板100的胞元區上設置有緩衝圖案306。緩衝圖案306覆蓋主動圖案ACT、裝置隔離層120及字元線WL。在實施例中,緩衝圖案306包含氧化矽、氮化矽及/或氮氧化矽中的至少一者。
在基板100上設置有位元線BL。位元線BL在第一方向D1上延伸且在第二方向D2上彼此間隔開。位元線BL中的每一者包括依序堆疊的第一歐姆圖案331與含金屬圖案330。在實施例中,第一歐姆圖案331包含金屬矽化物。在實施例中,含金屬圖案330包含至少一種金屬(例如鎢、鈦或鉭)。
在位元線BL與緩衝圖案306之間夾置有複晶矽圖案 310。
在位元線BL與第一雜質區110a之間分別夾置有位元線接觸件DC。位元線BL藉由位元線接觸件DC電性連接至第一雜質區110a。位元線接觸件DC包含經摻雜或未經摻雜的複晶矽。
位元線接觸件DC設置於凹槽區RE中。凹槽區RE形成於彼此相鄰的第一雜質區110a的上部部分與裝置隔離層120的上部部分中。第一間隙填充絕緣圖案314及第二間隙填充絕緣圖案315對凹槽區RE的其餘部分進行填充。
在位元線BL中的每一者上設置有在第一方向D1上延伸的位元線頂蓋圖案350。在實施例中,位元線頂蓋圖案350包含氮化矽。
位元線間隔件SP被設置成覆蓋複晶矽圖案310中的每一者的側表面、位元線接觸件DC中的每一者的上側表面、位元線BL中的每一者的側表面及位元線頂蓋圖案350的側表面。位元線間隔件SP沿著位元線BL中的每一者延伸且在第一方向D1上延伸。
位元線間隔件SP包括彼此間隔開的第一子間隔件321與第二子間隔件325。在實施例中,第一子間隔件321與第二子間隔件325藉由空氣隙AG而彼此間隔開。第一子間隔件321與位元線BL中的每一者的側表面接觸且覆蓋位元線頂蓋圖案350的側表面。第二子間隔件325沿著第一子間隔件321的側表面設置。第一子間隔件321及第二子間隔件325包含氮化矽、氧化矽或氮 氧化矽中的至少一者且可具有單層式結構或多層式結構。第一子間隔件321與第二子間隔件325包含相同的材料。
上部間隔件360覆蓋第一子間隔件321的側表面且延伸至第二子間隔件325的頂表面上的區。上部間隔件360覆蓋或阻擋空氣隙AG。
在基板100上設置有儲存節點接觸件BC且儲存節點接觸件BC夾置於相鄰的位元線BL之間。位元線間隔件SP夾置於儲存節點接觸件BC與和其相鄰的位元線BL之間。儲存節點接觸件BC在第一方向D1及第二方向D2上彼此間隔開。儲存節點接觸件BC中的每一者電性連接至對應的第二雜質區110b。儲存節點接觸件BC包含經摻雜或未經摻雜的複晶矽。
在儲存節點接觸件BC上設置有第二歐姆圖案341。第二歐姆圖案341包含至少一種金屬矽化物。
防擴散圖案342被設置成共形地覆蓋第二歐姆圖案341、位元線間隔件SP及位元線頂蓋圖案350。防擴散圖案342包含至少一種金屬氮化物(例如氮化鈦或氮化鉭)。第二歐姆圖案341夾置於防擴散圖案342與儲存節點接觸件BC中的每一者之間。
在儲存節點接觸件BC上設置有搭接墊LP。搭接墊LP中的每一者電性連接至對應的儲存節點接觸件BC。搭接墊LP包含至少一種含金屬材料(例如鎢)。搭接墊LP的上部部分在第二方向D2上自儲存節點接觸件BC移位。當在平面圖中觀察時,搭 接墊LP在第一方向D1及第二方向D2上彼此間隔開。舉例而言,搭接墊LP在第一方向D1及第二方向D2上彼此間隔開或者以鋸齒狀圖案進行排列。搭接墊LP中的每一者對應於圖7所示導電接觸件104。
填充圖案400包圍搭接墊LP中的每一者。填充圖案400夾置於相鄰的搭接墊LP之間。在實施例中,填充圖案400包含氮化矽、氧化矽或氮氧化矽中的至少一者。在實施例中,填充圖案400包括空區。填充圖案400對應於圖7所示層間絕緣層102。
在填充圖案400上設置有蝕刻停止圖案420。蝕刻停止圖案420暴露出搭接墊LP的頂表面。
底部電極BE設置於搭接墊LP上。在實施例中,提供多個底部電極BE,且每一底部電極BE設置於對應的搭接墊LP上。底部電極BE電性連接至對應的搭接墊LP。
支撐圖案SS設置於基板100上。支撐圖案SS夾置於相鄰的底部電極BE之間。支撐圖案SS對應於參照圖6至圖9闡述的支撐圖案SS。
頂部電極TE覆蓋底部電極BE及支撐圖案SS。介電層200夾置於底部電極BE與頂部電極TE之間且延伸至支撐圖案SS與頂部電極TE之間的區中。底部電極BE、介電層200及頂部電極TE構成電容器結構CAP。電容器結構CAP對應於上述半導體裝置的電容器結構CAP。舉例而言,底部電極BE、介電層200及頂部電極TE具有與前面的實施例中的特徵相同的特徵。
根據本發明概念的實施例,半導體裝置的電容器結構的介電層包括在第一方向上交替堆疊的第一介電層與第二介電層。第一介電層中的每一者與第二介電層中的每一者具有彼此不同的厚度,且藉由對第一介電層的厚度與第二介電層的厚度進行組合來對介電層的有效介電常數進行調整。因此,可增加電容器結構的靜電電容,此會提高半導體裝置的電性特性及可靠性特性。
儘管已具體示出並闡述了本發明概念的實施例,然而此項技術中具有通常知識者將理解,可在不背離所附申請專利範圍的精神及範圍的條件下對本文作出形式及細節上的變化。
200:介電層
210:第一介電層/最上部第一介電層/最下部第一介電層
220:第二介電層/最上部第二介電層/最下部第二介電層
BE:底部電極
CAP:電容器結構
T1、T2:厚度
Td:總厚度
TE:頂部電極
VD:方向

Claims (9)

  1. 一種半導體裝置,包括:電容器結構,其中所述電容器結構包括在第一方向上依序堆疊的底部電極、介電層及頂部電極,其中所述介電層包括第一介電層、第二介電層以及雜質,所述第一介電層與所述第二介電層夾置於所述底部電極與所述頂部電極之間且在所述第一方向上交替堆疊,所述雜質摻雜於所述第二介電層中的至少一者中,其中所述第一介電層包含鐵電材料,所述第二介電層包含反鐵電材料,最下部第二介電層夾置於最下部第一介電層與所述底部電極之間,且最上部第二介電層夾置於最上部第一介電層與所述頂部電極之間。
  2. 如請求項1所述的半導體裝置,其中所述介電層在所述第一方向上的總厚度為60埃以下。
  3. 如請求項1所述的半導體裝置,其中所述第一介電層在所述第一方向上的厚度彼此相等或彼此不同。
  4. 如請求項1所述的半導體裝置,其中所述第一介電層中的每一者在所述第一方向上的厚度為10埃以下。
  5. 如請求項1所述的半導體裝置,其中所述第一介電 層在所述第一方向上的厚度之和小於或等於所述介電層在所述第一方向上的總厚度的30%。
  6. 如請求項1所述的半導體裝置,其中所述最下部第二介電層與所述底部電極接觸,且所述最上部第二介電層與所述頂部電極接觸。
  7. 一種半導體裝置,包括:基板;底部電極,設置於所述基板上且水平地彼此間隔開;頂部電極,覆蓋所述底部電極;以及介電層,夾置於所述底部電極中的每一者與所述頂部電極之間,其中所述介電層包括第一介電層、第二介電層以及雜質,所述第一介電層與所述第二介電層在和所述底部電極中的每一者與所述頂部電極之間的介面垂直的方向上交替堆疊,所述雜質摻雜於所述第二介電層中的至少一者中,其中所述第一介電層包含鐵電材料,所述第二介電層包含反鐵電材料,最下部第二介電層夾置於最下部第一介電層與所述底部電極中的每一者之間,且最上部第二介電層夾置於最上部第一介電層與所述頂部電極之間。
  8. 如請求項7所述的半導體裝置,更包括夾置於所述 底部電極之間的支撐圖案,其中所述介電層中的所述第一介電層及所述第二介電層延伸至所述支撐圖案與所述頂部電極之間的區中,且位於所述支撐圖案與所述頂部電極之間的所述第一介電層與所述第二介電層在和所述支撐圖案與所述頂部電極之間的介面垂直的方向上交替堆疊。
  9. 如請求項8所述的半導體裝置,其中所述最下部第二介電層延伸至所述支撐圖案與所述頂部電極之間的區中且與所述支撐圖案接觸。
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