电容器及其制备方法技术

本申请涉及半导体技术领域，具体涉及一种电容器及其制备方法，包括：下电极；HfO

【技术实现步骤摘要】
电容器及其制备方法
本申请涉及半导体
，具体涉及一种电容器及其制备方法。
技术介绍
最近半导体装置(Device)的电容器(Capacitor)是具有非常高的深宽比(AspectRatio)的柱形(Cylinder)，深宽比(AspectRatio)之所以变如此高是为了增加电容器(Capacitor)的表面积。电容器(Capacitor)的表面积变大，介电质的厚度(Thickness)变小，电容值(Capacity)就会变大，因此电容器结构(CapacitorStructure)的深宽比(AspectRatio)已高于40:1，介电质的厚度(Thickness)也持续下降，目前通用的介电质的厚度(Thickness)已经到了不能再降低的极限。因此,目前正在积极开展研究，以改变目前可使用的介电质结晶结构，提高介电常数。半导体器件的电容器(Capacitor)由正极板和高K(High-K)介电质组成。随着半导体装置(Device)的器件集成度不断增加，需要介电常数更高的电容器(Capacitor)介电质创造更高的电容值(Capacity)。但是,使用介电常数较高的高K(High-K)介电质会使金属(Metal)阳电极板及电容器结构(CapacitorStructure)发生改变,进而产生很大变化,并产生相应的费用问题。目前广泛用作半导体高K(High-K)介电质的ZrO2、HfO2具有单斜晶相(Monoclinic),立方四方晶相(Cubic)和四方晶相(Tetragonal)三种晶体结构。但是单斜晶相(Monoclinic)的晶体结构的介电常数略低，导致电容值(Capacity)不能提高。
技术实现思路
本申请至少在一定程度上解决相关技术中的上述技术问题。为此，本申请提出一种电容器及其制备方法，以提高现有电容器的电容值。为了实现上述目的，本申请第一方面提供了一种电容器，包括：下电极；HfO2层，位于所述下电极上；上电极，位于所述HfO2层上；所述HfO2层的材质选自四方晶相的HfO2。本申请第二方面提供了一种电容器的制备方法，包括以下步骤：形成下电极；于所述下电极上形成介电层，所述介电层中包含HfO2；对所述介电层进行激光退火处理；于所述介电层上形成上电极。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1示出了本申请一些实施例的电容器的剖面示意图；图2示出了图1下电极、HfO2层、上电极层叠后的局部放大图；图3示出了本申请一些实施例的下电极、第一ZrO2层、HfO2层、上电极层叠后的局部放大图；图4示出了本申请一些实施例的下电极、HfO2层、第二ZrO2层、上电极层叠后的局部放大图；图5示出了本申请一些实施例的下电极、第一HfO2层、第一ZrO2层、HfO2层、上电极层叠后的局部放大图；图6示出了本申请一些实施例的激光退火处理的温度调控曲线。具体实施方式以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。请参照图1-2，本申请的第一方面提供了一种电容器100，该电容器100包括：半导体衬底10，例如可以是体硅半导体衬底、绝缘体上硅(SOI)半导体衬底、锗半导体衬底、绝缘体上锗(GOI)半导体衬底、硅锗半导体衬底、III-V族化合物半导体半导体衬底或通过执行选择性外延生长(SEG)获得的外延薄膜半导体衬底。当半导体衬底10是硅基半导体衬底时，半导体衬底10可以包括例如与氧离子不结合的悬挂键合硅原子。晶体管的工作特性可以通过氢退火工艺来稳定，通过氢退火工艺，氢原子与半导体衬底10的悬挂键合硅原子结合。在这种情况下，氢原子可以容易地与硅原子分离，但是硼可以增加硅原子和氢原子之间的结合能。因此，可以改善半导体结构中的存储单元(例如，电容器CP)的可变保持时间或电荷保持时间。层间电介质11，形成在半导体衬底10的上表面，半导体衬底10内形成存储节点接触区(图内未标号)，去除层间电介质11与存储节点接触区对应的部分，以形成使半导体衬底10的一部分露出的接触孔。用多晶硅填充接触孔来形成存储节点接触插塞12。下电极13，与存储节点接触插塞12的上表面接触，下电极13的截面形状为U型。下电极13的材质可以选自金属氮化物及金属硅化物中的一种或两种所形成的化合物，如氮化钛(TitaniumNitride)，硅化钛(TitaniumSilicide)，硅化镍(TitaniumSilicide)，硅氮化钛(TiSixNy)。具体地，在本实施例中，下电极13的材质选自氮化钛(TitaniumNitride)。HfO2层14，覆盖于下电极13的内表面及外表面。HfO2层14为高k介质层，以提高单位面积电容器的电容值，HfO2层14的材质选自四方晶相的HfO2。值得一提的是，目前现有的电容器使用的HfO2材质的介电层的晶体结构均为单斜晶相(Monoclinic)，而单斜晶相(Monoclinic)的介电常数通常为19-24，而本申请中的介电层的材质为四方晶相(Tetragonal)的HfO2，四方晶相的HfO2的介电常数通常为24-57，大大提高了介电层的介电常数，进而提高了电容器的电容值。上电极15，覆盖于HfO2层14的外表面，上电极15的材料可以选自TiN、TaN、W/WN、WN、Pt、Ru、AlN中的任一种或上述材料所组成群组中的两种以上所形成的叠层，或者上电极15由如下膜形成：该膜由与Si、C、Al、Ge等结合的上述材料(即TiN、TaN、WN、Pt、Ru、或AlN)制成，或者上电极15优选地为TiN膜。在本申请的一些实施例中，如图3所示，该电容器100还包括：位于下电极13与HfO2层14之间的第一ZrO2层16。在本申请的一些实施例中，如图4所示，该电容器100还包括：位于HfO2层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容器，其特征在于，包括：/n下电极；/nHfO

【技术特征摘要】
1.一种电容器，其特征在于，包括：
下电极；
HfO2层，位于所述下电极上；
上电极，位于所述HfO2层上；
所述HfO2层的材质选自四方晶相的HfO2。


2.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，还包括：
第一ZrO2层，位于所述下电极与所述HfO2层之间。


3.根据权利要求2所述的电容器，其特征在于，还包括：
第二ZrO2层，位于HfO2层与所述上电极之间。


4.根据权利要求2所述的电容器，其特征在于，还包括：
第一HfO2层，位于所述下电极与所述第一ZrO2层之间。


5.一种电容器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
形成下电极；
于所述下电极上形成介电层，所述介电层中包含HfO2；
对所述介电层进行激光退火处理；
于所述介电层上形成上电极。


6.根据权利要求5所述的电容器的制备方法，其特征在于，形成由HfO2组成的介电层。


7.根据权利要求5所述的电容器的制备方法，其特征在于，形成由HfO2和ZrO2组成的介电...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔基雄，项金娟，刘金彪，李亭亭，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，真芯北京半导体有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11