电容器及制造电容器和半导体器件的方法技术

电容器包括：彼此间隔开的第一电极和第二电极；电介质层，设置在第一电极和第二电极之间；以及籽晶层，设置在第一电极和电介质层之间。电介质层包括具有四方晶体结构的电介质材料。籽晶层包括满足晶格常数条件或键长条件中的至少一个的籽晶材料。

【技术实现步骤摘要】
电容器及制造电容器和半导体器件的方法相关申请的交叉引用本专利申请要求分别于2017年4月26日和2017年9月15日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0053872和No.10-2017-0118877的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文中。
本专利技术构思的实施例涉及电容器、半导体器件以及制造电容器和半导体器件的方法。例如，本公开涉及一种包括高k电介质层的电容器及其制造方法。例如，本公开涉及一种包括高k电介质层的半导体器件以及制造这种半导体器件的方法。
技术介绍
随着半导体器件高度集成化，要求在有限的区域内具有足够电容的电容器。电容器的电容可以与构成该电容器的电极的表面积和设置在构成该电容器的两个电极之间的电介质层的介电常数成正比，并且可以与电介质层的等效氧化物厚度(EOT)成反比。因此，为了增加有限区域中电容器的电容，可以形成具有三维结构的电容器以增加电极的表面积，可以减小电介质层的等效氧化物厚度，和/或可以使用具有高介电常数的材料作为电介质层。
技术实现思路
本专利技术构思的实施例可以提供具有增大电容的电容器。本专利技术构思的实施例还可以提供一种制造具有增大电容的电容器的方法，该方法能够简化制造工艺。本专利技术构思的实施例还可以包括具有改进可靠性的半导体器件。在一个方面中，电容器可以包括：彼此间隔开的第一电极和第二电极；电介质层，设置在第一电极和第二电极之间；以及第一籽晶层，设置在第一电极和电介质层之间。电介质层可以包括具有四方晶体结构的电介质材料。第一籽晶层可以包括第一籽晶材料。第一籽晶材料的晶格常数可以与电介质材料的水平晶格常数具有2％或更小的晶格失配。在一个方面中，电容器可以包括：彼此间隔开的第一电极和第二电极；电介质层，设置在第一电极和第二电极之间；以及金属籽晶层，设置在第一电极和电介质层之间。电介质层可以包括具有四方晶体结构的电介质材料。金属籽晶层可以包括籽晶材料。籽晶材料的金属原子之间的键长与电介质材料的氧原子之间的键长之间的失配可以为5％或更小。在一个方面中，电容器可以包括：彼此间隔开的第一电极和第二电极；电介质层，设置在第一电极和第二电极之间；以及籽晶层，设置在第一电极和电介质层之间。电介质层可以包括具有四方晶体结构的氧化铪或具有四方晶体结构的氧化锆。籽晶层可以包括钴层、镍层、铜层或CoxN层(其中3.5＜x＜4.5)。在一个方面中，一种制造电容器的方法可以包括：在衬底上依次形成第一电极、电介质层和第二电极；以及在第一电极和电介质层之间或者在电介质层和第二电极之间形成籽晶层。电介质层可以包括氧化铪或氧化锆。籽晶层可以包括籽晶材料。籽晶材料的晶格常数可以与电介质层中包括的氧化物的四方晶体结构的水平晶格常数具有2％或更小的晶格失配。在一个方面中，一种制造电容器的方法可以包括：在衬底上依次形成第一电极、电介质层和第二电极；以及在第一电极和电介质层之间或者在电介质层和第二电极之间形成金属籽晶层。电介质层可以包括氧化铪或氧化锆。金属籽晶层可以包括籽晶材料。籽晶材料的金属原子之间的键长与电介质层中包括的氧化物的四方晶体结构的氧原子之间的键长之间的失配可以为5％或更小。在一些实施例中，一种制造半导体器件的方法包括：在衬底上形成电介质层、第一金属层和第一电极，其中第一金属层介于电介质层和第一电极之间，其中第一金属层包括具有立方晶体结构的第一金属，其中电介质层包括具有四方晶体结构的材料。附图说明鉴于附图和所附具体实施方式，本专利技术构思将变得清楚。图1是示出了根据本专利技术构思的一些实施例的电容器的横截面图。图2A示出了根据本专利技术构思的一些实施例的电介质材料的四方晶体结构。图2B示出了根据本专利技术构思的一些实施例的籽晶材料的立方晶体结构。图3是示出了根据本专利技术构思的一些实施例的制造电容器的方法的流程图。图4A至图4C是示出了根据本专利技术构思的一些实施例的制造电容器的方法的横截面图。图5是示出了根据本专利技术构思的一些实施例的电容器的横截面图。图6是示出了根据本专利技术构思的一些实施例的制造电容器的方法的流程图。图7A至图7C是示出了根据本专利技术构思的一些实施例的制造电容器的方法的横截面图。图8是示出了根据本专利技术构思的一些实施例的电容器的横截面图。图9是示出了根据本专利技术构思的一些实施例的制造电容器的方法的流程图。图10A至图10C是示出了根据本专利技术构思的一些实施例的制造电容器的方法的横截面图。图11A是示出了在一般电极(例如，在氧化铪和电极之间没有籽晶层的电极)上形成的氧化铪的晶体结构的X射线衍射分析结果的曲线图。图11B是示出了根据本专利技术构思的一些实施例的在籽晶层上形成的氧化铪的晶体结构的X射线衍射分析结果的曲线图。图11C是示出了分别在一般电极(例如，在氧化铪和电极之间没有籽晶层的电极)上形成、并且具有彼此不同厚度的氧化锆层的晶体结构的X射线衍射分析结果的曲线图。图11D是示出了根据本专利技术构思的实施例的具有彼此不同厚度的氧化锆层的晶体结构的X射线衍射分析结果的曲线图。图11E是示出了根据本专利技术构思的实施例的具有彼此不同厚度的氧化锆层的晶体结构的X射线衍射分析结果的曲线图。图11F是示出了分别在彼此不同的温度下在一般电极(例如，在氧化铪和电极之间没有籽晶层的电极)上形成的氧化锆层的晶体结构的X射线衍射分析结果的曲线图。图11G是示出了分别在彼此不同的温度下在籽晶层上形成的氧化锆层的晶体结构的X射线衍射分析结果的曲线图。图11H是示出了分别在彼此不同的温度下在籽晶层上形成的氧化锆层的晶体结构的X射线衍射分析结果的曲线图。图12A至图12C是示出了根据本专利技术构思的一些实施例的半导体器件的电容器的形状的示例的横截面图。图13A是示出了根据本专利技术构思的一些实施例的半导体器件的横截面图。图13B是示出了根据本专利技术构思的一些实施例的半导体器件的横截面图。具体实施方式在下文中，将参考附图详细描述本专利技术构思的实施例。贯穿本公开，相同的附图标记或相同的附图指示符可以表示相同的元件。图1是示出了根据本专利技术构思的一些实施例的电容器的横截面图。图2A示出了根据本专利技术构思的一些实施例的电介质材料的四方晶体结构。图2B示出了根据本专利技术构思的一些实施例的籽晶材料的立方晶体结构。参考图1，可以提供衬底100。衬底100可以是半导体衬底。例如，衬底100可以是硅衬底、锗衬底或硅锗衬底。选择元件(未示出)可以设置在衬底100上。在一些实施例中，选择元件可以是晶体管。在这些实施例中，晶体管的一些部件(例如，源区和漏区)可以设置在衬底100中。层间绝缘层110可以设置在衬底100上。层间绝缘层110可以覆盖选择元件。例如，层间绝缘层110可以包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅中的至少一种。接触插塞112可以设置在层间绝缘层110中。接触插塞112可以电连接到选择元件。接触插塞112可以包括导电材料。例如，接触插塞112可以包括以下至少一项：掺杂有掺杂剂的半导体(例如，掺杂硅、掺杂锗、或掺杂硅锗)、金属(例如，钛、钽或钨)、导电金属氮化物(例如，氮化钛或氮化钽)、和/或金属半导体化合物(例如，金属硅化物)。电容器CA1可以设置在层间绝缘层110上。电容器CA1可以包括第一电极E1、第二电极E2、电介质层DL和籽晶层SL。第一电极E1可以设置在层间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容器，包括：彼此间隔开的第一电极和第二电极；电介质层，设置在所述第一电极和所述第二电极之间；以及第一籽晶层，设置在所述第一电极和所述电介质层之间，其中，所述电介质层包括具有四方晶体结构的电介质材料，其中，所述第一籽晶层包括第一籽晶材料，以及其中，所述第一籽晶材料的晶格常数与所述电介质材料的水平晶格常数具有2％或更小的晶格失配。

【技术特征摘要】
2017.04.26 KR 10-2017-0053872;2017.09.15 KR 10-2011.一种电容器，包括：彼此间隔开的第一电极和第二电极；电介质层，设置在所述第一电极和所述第二电极之间；以及第一籽晶层，设置在所述第一电极和所述电介质层之间，其中，所述电介质层包括具有四方晶体结构的电介质材料，其中，所述第一籽晶层包括第一籽晶材料，以及其中，所述第一籽晶材料的晶格常数与所述电介质材料的水平晶格常数具有2％或更小的晶格失配。2.根据权利要求1所述的电容器，其中，所述第一籽晶材料包括导体。3.根据权利要求1所述的电容器，其中，所述第一籽晶材料的氧化物的带隙为3eV或更小。4.根据权利要求1所述的电容器，其中，所述第一籽品材料的功函数为4.7eV或更大。5.根据权利要求1所述的电容器，其中，所述第一籽晶材料具有立方晶体结构。6.根据权利要求1所述的电容器，其中，所述第一籽晶材料包括钴、镍、铜或CoxN，其中3.5＜x＜4.5。7.根据权利要求1所述的电容器，其中，所述电介质层包括具有四方晶体结构的氧化铪或具有四方晶体结构的氧化锆。8.根据权利要求1所述的电容器，还包括：第二籽晶层，设置在所述第二电极和所述电介质层之间，其中，所述第二籽晶层包括第二籽晶材料，以及其中，所述第二籽晶材料的晶格常数与所述电介质材料的水平晶格常数具有2％或更小的晶格失配。9.根据权利要求1所述的电容器，还包括：副氧化物层，设置在所述电介质层和所述第一籽晶层之间，其中，所述副氧化物层包括与所述第一籽晶层中包括的金属元素相同的金属元素。10.根据权利要求9所述的电容器，其中，所述副氧化物层的厚度在从至的范围内。11.一种电容器，包括：彼此间隔开的第一电极和第二电极；电介质层，设置在所述第一电极和所述第二电极之间；以及金属籽晶层，设置在所述第一电极和所述电介质层之间，其中，所述电介质层包括具有四方晶体结构的氧化物的电介质材料，其中，所述金属籽晶层包括籽晶材料，以及其中，所述籽晶材料的金属原子之间的键长与所述电介质材料的氧原子之间的键长之间的失配为5％或更小。12.根据权利要求11所述的电容器，其中，所述籽晶材料的氧化物的带隙为3eV或更小。13.根据权利要求11所述的电容器，其中，所述籽晶材料的功函数为4.7eV或更大。14.根据权利要求11所述的电容器，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹圭镐，姜相列，金洙焕，文瑄敏，朴瑛琳，徐钟汎，全柱炫，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR