半导体器件及其制造方法技术

一种用于制造半导体器件的方法包括：形成高宽高比的底电极；通过在底电极的表面上顺序地执行第一等离子体工艺和第二等离子体工艺来形成界面层；在界面层之上形成电介质层；以及在电介质层之上形成顶电极。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其制造方法相关申请的交叉引用本申请要求2017年3月17日提交的申请号为10-2017-0033829的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
本专利技术的示例性实施例涉及一种半导体器件及其制造方法，更具体而言，涉及一种包括电容器的半导体器件以及制造所述半导体器件的方法。
技术介绍
例如动态随机存取存储器(DRAM)的存储器件可以包括电容器。每个电容器可以包括底电极、电介质层和顶电极。底电极的高表面能可以造成电介质层的氧损失。电介质层的氧损失可以降低电容器的电容，并增加电容器内的泄漏电流。
技术实现思路
本专利技术的实施例涉及一种包括改进的电容器的改进的半导体器件以及一种制造该具有改进的电容器的半导体器件的方法。改进的电容器呈现出低的泄漏电流、提高的电容和优异的可靠性。根据本专利技术的一个实施例，一种用于制造半导体器件的方法包括：形成具有高宽高比的底电极；通过在底电极的表面上顺序地执行第一等离子体工艺和第二等离子体工艺来形成界面层；在界面层之上形成电介质层；以及在电介质层之上形成顶电极。形成界面层的步骤可以包括：在低压下在离子等离子体主导的氛围中执行第一等离子体工艺，以及在高压下在自由基等离子体主导的氛围中执行第二等离子体工艺。第二等离子体工艺可以在比执行第一等离子体工艺的压力更高的压力下执行。第二等离子体工艺可以是在比大约1托更高的压力下执行，以及第一等离子体工艺可以在比大约100毫托更低的压力下执行。形成界面层的步骤可以包括：在低压下在氮离子等离子体主导的氛围中执行第一等离子体工艺，以及在高压下在氧自由基等离子体主导的氛围中执行第二等离子体工艺。第一等离子体工艺可以包括低压等离子体氮化，以及第二等离子体工艺可以包括高压等离子体氧化。底电极可以包括具有至少大约1:10或更高的宽高比的圆筒形。底电极可以包括具有至少大约1:10或更高的宽高比的柱形。底电极可以包括下底电极和上底电极，并且第一等离子体工艺可以局部氮化上底电极的表面，以及第二等离子体工艺可以氧化下底电极和上底电极的氮化表面。底电极可以包括金属氮化物。底电极可以包括氮化钛或者氮化钽。界面层可以包括金属氧化物。界面层可以包括氧化钛或氧化钽。电介质层可以包括ZAZ(ZrO2/Al2O3/ZrO2)或者HAH(HfO2/Al2O3/HfO2)。根据本专利技术的另一个实施例，一种用于制造半导体器件的方法包括：在下结构之上形成模具层；通过刻蚀模具层来形成开口；在开口内部形成包括金属氮化物的底电极；通过去除模具层来暴露出底电极；通过顺序地将底电极暴露于低压等离子体氮化工艺和高压等离子体氧化工艺而在底电极之上形成界面层；在界面层之上形成电介质层；以及在电介质层之上形成顶电极。低压等离子体氮化工艺可以在低压下在氮离子等离子体主导的氛围中执行，以及高压等离子体氧化工艺可以在高压下在氧自由基等离子体主导的氛围中执行。高压等离子体氧化工艺可以在比大约1托更高的压力下执行，并且低压等离子体氮化工艺可以在比大约100毫托更低的压力下执行。底电极可以包括具有至少大约1:10或更高的宽高比的圆筒形或柱形。底电极可以包括氮化钛或者氮化钽。界面层可以包括氧化钛或氧化钽。附图说明图1A是示出根据本专利技术的一个实施例的半导体器件的示意性截面图。图1B和图1C是示出根据本专利技术的一个实施例的一个改进示例的半导体器件的示意性截面图。图1D和图1E示出了根据本专利技术的一个实施例的另一个改进示例的半导体器件。图2A至图2E是描述根据本专利技术的一个实施例的用于形成在图1A中所示的界面层的方法的示意性截面图。图3A和图3B是示出表面氮化的TiN表面和表面氧化的TiN表面的化学状态的X-射线光电子光谱(XPS)分析结果的曲线图。图3C是示出沿着线A-A’截取的图2E所示的电容器的透射电子显微镜(TEM)照片的图。图4A至图4C是示出独立地执行等离子氧化的比较示例的图。图5是示出用于在氮化钽底电极的表面上形成氧化钽的方法的图。图6是示出根据本专利技术的一个实施例的半导体器件的截面图。图7A至图7D是示出用于形成图6中所示的界面层的方法的示例的截面图。图8A至图8C是示出根据本专利技术的一个实施例的半导体器件的图。图9A至图9H是示出根据本专利技术的一个实施例的用于制造半导体器件的方法的第一示例的截面图。图10A至图10F是示出根据本专利技术的一个实施例的用于制造半导体器件的方法的第二示例的截面图。图11A至图11G是示出根据本专利技术的一个实施例的用于制造半导体器件的方法的第三示例的截面图。图12A至图12G示出了根据本专利技术的一个实施例的用于制造半导体器件的方法的第四示例。具体实施方式下面将通过参照附图来更详细地描述本专利技术的示例性实施例。然而，本专利技术可以采用不同的形式实施，并且不应被解释为限制于本文中所阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将本专利技术的范围充分地传达给本领域的技术人员。在整个公开中，贯穿本专利技术的各个附图和实施例，相同的附图标记指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，在某些情况下，为了清楚地示出实施例的特征，比例可能被夸大。当第一层被称为在第二层“上”或在衬底“上”时，其不仅指第一层直接形成在第二层或衬底上的情况，而且还指在第一层和第二层或衬底之间存在第三层的情况。参照附图，在下文中详细地描述本专利技术的实施例。为了简化描述，以动态随机存取存储器(DRAM)作为示例来描述本专利技术的实施例，但是本专利技术的构思和精神不仅仅限于DRAM，而且本专利技术的技术可以应用于其它的存储器件或半导体器件。图1A是示出根据本专利技术的一个实施例的半导体器件100的简化截面图。参见图1A，半导体器件100可以包括下结构110和形成在下结构110上的电容器120。电容器120可以包括：底电极111、界面层112、电介质层113和顶电极114。界面层112、电介质层113和顶电极114可以顺序地层叠在底电极111之上。底电极111可以具有高宽高比。这里，宽高比可以指宽度与高度之比。高宽高比可以指大于大约1:1的宽高比。例如，底电极111可以具有大约1:10或更高的宽高比。在一个示例中，底电极111可以是圆筒形的。在另一个示例中，底电极111可以是除了圆筒形以外的柱形。底电极111可以被称为储存节点。底电极111可以由包括至少一种金属元素的金属材料组成。例如，适合用于底电极111的金属材料包括氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)或其组合。如上所述，底电极111可以包括金属氮化物，该金属氮化物包括至少一种金属元素和氮。金属元素可以优选地为过渡金属。底电极111可以是具有化学计量组成比的金属氮化物。例如，金属元素和氮的组成比可以为大约1:1。例如，底电极111可以由氮化钛(TiN)或氮化钽(TaN)组成。底电极111可以通过原子层沉积工艺形成(ALD-TiN)。底电极111可以包括下部111L和上部111U。这里，下部111L和上部111U是为了方便描述而给出的，并且下部111L高度和上部111U的高度可以是彼此相同的或不同的。在下文中，下部111L可以称为下底电极111L，而上部111U可以称为上底电极111U。底电极具有U形。界面层112可以共形地形成在底电极111之上。界面层112可以由包括被包括在底电极111中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造半导体器件的方法，其包括：形成具有高宽高比的底电极；通过在底电极的表面上顺序地执行第一等离子体工艺和第二等离子体工艺来形成界面层；在界面层之上形成电介质层；以及在电介质层之上形成顶电极。

【技术特征摘要】
2017.03.17 KR 10-2017-00338291.一种制造半导体器件的方法，其包括：形成具有高宽高比的底电极；通过在底电极的表面上顺序地执行第一等离子体工艺和第二等离子体工艺来形成界面层；在界面层之上形成电介质层；以及在电介质层之上形成顶电极。2.根据权利要求1所述的方法，其中，形成界面层的步骤包括：在低压下在离子等离子体主导的氛围中执行第一等离子体工艺，以及在高压下在自由基等离子体主导的氛围中执行第二等离子体工艺。3.根据权利要求1所述的方法，其中，在比执行第一等离子体工艺的压力更高的压力下执行第二等离子体工艺。4.根据权利要求1所述的方法，其中，第二等离子体工艺在比大约1托更高的压力下执行，以及第一等离子体工艺在比大约100毫托更低的压力下执行。5.根据权利要求1所述的方法，其中，形成界面层的步骤包括：在低压下在氮离子等离子体主导的氛围中执行第一等离子体工艺，以及在高压下在氧自由基等离子体主导的氛围中执行第二等离子体工艺。6.根据权利要求1所述的方法，其中，第一等离子体工艺包括低压等离子体氮化，以及第二等离子体工艺包括高压等离子体氧化。7.根据权利要求1所述的方法，其中，底电极包括具有至少大约1:10或更高的宽高比的圆筒形。8.根据权利要求1所述的方法，其中，底电极包括具有至少大约1:10或更高的宽高比的柱形。9.根据权利要求1所述的方法，其中，底电极包括下底电极和上底电极，以及第一等离子体工艺局部氮化上底电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：金范庸，李勋，吉德信，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR