电子器件以及包括其的半导体装置制造方法及图纸

提供一种电子器件，其包括：下电极；上电极，与下电极隔开而不与下电极直接接触；以及在下电极和上电极之间的电介质层，该电介质层包括第一金属氧化物区域、第二金属氧化物区域以及第三金属氧化物区域。第三金属氧化物区域在第一金属氧化物区域和第二金属氧化物区域之间，并包括硼和从铝(Al)、镁(Mg)、硅(Si)或铍(Be)选择的一种或更多种金属元素。在第三金属氧化物区域中，硼(B)的含量小于或等于Al、Mg、Si和/或Be的金属元素的含量。Si和/或Be的金属元素的含量。Si和/或Be的金属元素的含量。

【技术实现步骤摘要】
电子器件以及包括其的半导体装置


[0001]本公开涉及一种电子器件以及包括该电子器件的半导体装置。

技术介绍

[0002]随着电子装置的按比例缩小，由电子装置中的电子器件占据的空间也减小。因此，随着诸如电容器的电子器件的尺寸的减小，也需要减小电子器件中包括的电介质层的厚度。然而，在这种情况下，由于一些泄漏电流穿过电容器的电介质层而极大地产生，所以器件的驱动可能变得困难。

技术实现思路

[0003]提供一种具有高电容和低泄漏电流值的电子器件以及包括该电子器件的半导体装置。
[0004]提供一种具有包括三个或更多个金属氧化物区域的电介质层的电子器件。
[0005]提供一种具有包括金属氧化物层的电介质层的电子器件，该金属氧化物层包括三种或更多种类型的金属元素。
[0006]另外的方面将在下面的描述中被部分地阐述，并且部分地将从描述变得明显，或者可以通过实践本公开的所提出的实施方式而获知。
[0007]根据一示例实施方式，一种电子器件包括下电极、与下电极隔开而不与下电极直接接触的上电极以及在下电极和上电极之间的电介质层，该电介质层包括第一金属氧化物区域、第二金属氧化物区域和第三金属氧化物区域。
[0008]第一金属氧化物区域和第二金属氧化物区域可以每个独立地具有20或更大且70或更小的介电常数。
[0009]第三金属氧化物区域可以在第一金属氧化物区域和第二金属氧化物区域之间并可以包括硼(B)以及从铝(Al)、镁(Mg)、硅(Si)或铍(Be)选择的一种或更多种金属元素。
[0010]电介质层可以包括在第一金属氧化物区域中的第一金属氧化物层、在第二金属氧化物区域中的第二金属氧化物层、或在第三金属氧化物区域中的第三金属氧化物层中的至少一个。
[0011]第一金属氧化物区域、第二金属氧化物区域和第三金属氧化物区域在电介质层的厚度方向上依次布置。在第三金属氧化物区域中，B的含量可以小于或等于诸如Al、Mg、Si和/或Be的金属元素的含量。
[0012]第三金属氧化物区域还可以包括从Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ti、Hf、Zr、Nb、Ta、Ce、Pr、Nd、Gd、Dy、Yb、Pb、Zn或Lu选择的一种或更多种金属元素。
[0013]第三金属氧化物区域可以包括由AB
a
C1‑
a
O表示的金属氧化物。A可以是从Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ti、Hf、Zr、Nb、Ta、Ce、Pr、Nd、Gd、Dy、Yb、Pb、Zn或Lu中的一种或更多种元素，B可以是硼(B)，C可以是从Al、Mg、Si和Be选择的一种或多种元素，“a”可以大于0.00且等于或小于0.50。
[0014]第一金属氧化物区域可以与下电极相邻，并且第一金属氧化物层的厚度可以是电介质层的总厚度的40％或更大。
[0015]第一金属氧化物区域的厚度可以为或更大且或更小；第二金属氧化物区域的厚度可以为或更大且或更小；和/或第三金属氧化物区域的厚度可以为或更大且或更小。电介质层的厚度可以为或更大且或更小。第三金属氧化物区域的厚度相对于第一金属氧化物区域的厚度的比率可以为0.3或更大且小于1.0。
[0016]电介质层可以包括在上电极和第二金属氧化物区域之间的第四金属氧化物区域，第四金属氧化物区域包括从Al、Mg、Si和Be选择的一种或更多种金属元素。第四金属氧化物区域可以包括比第三金属氧化物的硼含量小的硼(B)含量。第四金属氧化物区域可以例如不包括硼。第四金属氧化物层的厚度为或更大且或更小。
[0017]电介质层可以配置为使得当施加1.0V的电压时泄漏电流值为1.0
×
10
‑4A/cm2或更小。
[0018]上电极和下电极中的至少一个可以包括由MM'N表示的金属氮化物，其中M是金属元素，M'是掺杂元素，N是氮。
[0019]电子器件还可以包括在上电极和下电极中的至少一个与电介质层之间的界面层。界面层可以包括过渡金属氧化物。
[0020]一种半导体装置可以包括：所述电子器件；和场效应晶体管，电连接到电子器件。场效应晶体管可以包括：半导体层，包括源极和漏极；在半导体层上的栅极电介质层；以及在栅极电介质层上的栅电极。
[0021]根据另一实施方式，一种电子器件包括：下电极；上电极，与下电极隔开而不与下电极直接接触；以及电介质层，在下电极和上电极之间，并包括从Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ti、Hf、Zr、Nb、Ta、Ce、Pr、Nd、Gd、Dy、Yb、Pb、Zn或Lu选择的一种或更多种第一金属元素、从Al、Mg、Si或Be和硼(B)选择的一种或更多种第二金属元素。
[0022]电介质层中的硼(B)的含量可以小于或等于所述一种或更多种第二金属元素的含量。电介质层可以包括由AB
a
C1‑
a
O表示的金属氧化物，其中A表示所述一种或更多种第一金属元素，B表示硼(B)，C表示所述一种或更多种第二金属元素，a小于或等于0.50。
[0023]相对于电介质层的金属元素的总含量，硼(B)的含量可以大于0.0at％且等于或小于3.0at％。相对于电介质层的金属元素的总含量，所述一种或更多种第一金属元素的含量可以为92at％或更大且小于100at％。相对于电介质层的金属元素的总含量，第二金属元素的含量可以大于0.0at％且等于或小于5.0at％。
[0024]硼(B)可以具有在电介质层的厚度方向上的浓度梯度。电介质层可以在厚度方向上依次包括面对下电极的下表面、在下表面之上的内部区域以及在内部区域之上并面对上电极的上表面。硼(B)可以在以电介质层的厚度的40％或更大且90％或更小远离下电极的位置具有最大浓度。电介质层的厚度为或更大且或更小。
[0025]电介质层可以配置为使得当施加1.0V的电压时泄漏电流值可以是1.0
×
10
‑4A/cm2或更小。
[0026]一种半导体装置可以包括：所述电子器件；和场效应晶体管，电连接到电子器件。场效应晶体管可以包括：半导体层，包括源极和漏极；在半导体层上的栅极电介质层；以及
在栅极电介质层上的栅电极。
附图说明
[0027]从以下结合附图的描述，本公开的某些实施方式的以上和其它的方面、特征和优点将变得更加明显，附图中：
[0028]图1、图2和图3是根据一些示例实施方式的电子器件的示意图；
[0029]图4A示出包括半导体器件和电容器的存储器件的存储单元的电路配置；
[0030]图4B是根据一示例实施方式的半导体装置的示意图；
[0031]图5是根据一示例实施方式的半导体装置的布局图；
[0032]图6和图7是图5的半导体装置沿着线A
‑
A'截取的截面图；
[0033]图8和图9是示意性示出根据一些实施方式的可应用于电子装置的器件架构的概念图；
[0034]图10A至图10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子器件，包括：下电极；上电极，与所述下电极隔开而不与所述下电极直接接触；以及在所述下电极和所述上电极之间的电介质层，其中所述电介质层包括第一金属氧化物区域和第二金属氧化物区域，每个具有20或更大且70或更小的介电常数；以及在所述第一金属氧化物区域和所述第二金属氧化物区域之间的第三金属氧化物区域，所述第三金属氧化物区域包括Al、Mg、Si和Be中的至少一种以及硼(B)。2.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述电介质层包括所述第一金属氧化物区域中的第一金属氧化物层、所述第二金属氧化物区域中的第二金属氧化物层以及所述第三金属氧化物区域中的第三金属氧化物层中的至少一个。3.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述第一金属氧化物区域、所述第三金属氧化物区域和所述第二金属氧化物区域在所述电介质层的厚度方向上依次布置。4.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述第一金属氧化物区域和所述第二金属氧化物区域中的每个独立地包括包含Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ti、Hf、Zr、Nb、Ta、Ce、Pr、Nd、Gd、Dy、Yb、Pb、Zn和Lu中的至少一种的氧化物。5.根据权利要求4所述的电子器件，其中所述第三金属氧化物区域还包括从Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ti、Hf、Zr、Nb、Ta、Ce、Pr、Nd、Gd、Dy、Yb、Pb、Zn和Lu中选择的一种或更多种金属元素。6.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述硼(B)的含量小于或等于所述第三金属氧化物区域中包括的金属元素的含量。7.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述第三金属氧化物区域还包括Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ti、Hf、Zr、Nb、Ta、Ce、Pr、Nd、Gd、Dy、Yb、Pb、Zn和Lu中的至少一种。8.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述第三金属氧化物区域包括由AB
a
C1‑
a
O表示的金属氧化物，其中A是Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ti、Hf、Zr、Nb、Ta、Ce、Pr、Nd、Gd、Dy、Yb、Pb、Zn和Lu中的至少一种，B是硼(B)，C是Al、Mg、Si和Be中的至少一种，以及a大于0.00且等于或小于0.50。9.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述第一金属氧化物区域邻近所述下电极，并且所述第一金属氧化物区域的厚度为所述电介质层的总厚度的40％或更大。10.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述第一金属氧化物区域的厚度为或更大且或更小。11.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述第二金属氧化物区域的厚度为或更大且或更小。12.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述第三金属氧化物区域的厚度为或更
大且或更小。13.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述第三金属氧化物区域的厚度相对于所述第一金属氧化物区域的厚度的比率为0.3或更大且小于1.0。14.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述电介质层的厚度为或更大且或更小。15.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述电介质层包括在所述上电极和所述第二金属氧化物区域之间的第四金属氧化物区域，所述第四金属氧化物区域包括Al、Mg、Si和Be中的至少一种。16.根据权利要求15所述的电子器件，其中所述第四金属氧化物区域包括比所述第三金属氧化物的硼(B)含量小的硼含量。17.根据权利要求16所述的电子器件，其中所述第四金属氧化物区域不包括硼(B)。18.根据权利要求15所述的电子器件，其中所述第四金属氧化物层的厚度为或更大且或更小。19.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述电介质层...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋政奎，金润洙，李周浩，N韩，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：