电子器件和包括其的半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电子器件和包括其的半导体装置。半导体器件包括：下部电极；设置成与所述下部电极间隔开的上部电极；以及设置在所述下部电极和所述上部电极之间的介电层，所述介电层包括：第一金属氧化物区域，其包括以下的一种或多种：Hf、Zr、Nb、Ta、Pr、Nd、Gd、Dy、Yb、Pb、Zn、Si、Ti、Sr或Lu；第二金属氧化物区域，其包括以下的一种或多种：Y、Sc或Ce；和第三金属氧化物区域，其包括以下的一种或多种：Al、Mg或Be。Mg或Be。Mg或Be。

【技术实现步骤摘要】
电子器件和包括其的半导体装置
[0001]对相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于在韩国知识产权局于2020年11月3日提交的韩国专利申请No.10
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2020
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0145525和于2021年1月5日提交的韩国专利申请No.10
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2021
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0001061并要求其优先权，将其公开内容全部通过引用引入本文中。


[0003]本公开内容涉及半导体器件和包括其的半导体装置。

技术介绍

[0004]随着电子装置正在小型化，电子装置中的半导体器件所占的空间也在减小。因此，同时还需要半导体器件例如电容器的尺寸的减小、和/或半导体器件的介电层的厚度的减小。然而，在这种情况下，大的漏电流可产生通过半导体器件的介电层，这可使驱动该器件是困难的。

技术实现思路

[0005]提供具有高的电容和低的漏电流值的电子器件及包括其的半导体装置。
[0006]提供电子器件，其包括介电层，所述介电层包括三个或更多个金属氧化物层。
[0007]另外的方面将在下面的描述中部分地阐述，并且部分地将从所述描述明晰，或者可通过所呈现的本公开内容的实施方式的实践来获悉。
[0008]根据本公开内容的一个方面，半导体器件包括：下部电极；与所述下部电极间隔开的上部电极；以及在所述下部电极和所述上部电极之间的介电层。所述介电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。
[0009]第一金属氧化物区域可包括以下的一种或多种：Hf、Zr、Nb、Ta、Pr、Nd、Gd、Dy、Yb、Pb、Zn、Si、Ti、Sr、或Lu，第二金属氧化物区域可包括以下的一种或多种：Y、Sc或Ce，并且第三金属氧化物区域可包括以下的一种或多种：Al、Mg或Be。
[0010]第一金属氧化物区域可包括第一金属氧化物层；第二金属氧化物区域可包括第二金属氧化物层；并且第三金属氧化物区域可包括第三金属氧化物层。第一金属氧化物层、第二金属氧化物层和第三金属氧化物层可在厚度方向上顺序地堆叠在下部电极和上部电极之间。
[0011]第二金属氧化物区域可进一步包括以下的一种或多种：Hf、Zr、Nb、Ta、Pr、Nd、Gd、Dy、Yb、Pb、Zn、Si、Ti、Sr或Lu。
[0012]第二金属氧化物区域可包括表示为AxByOz的化合物，其中A为以下的一种或多种：Y、Sc或Ce，B为以下的一种或多种：Hf、Zr、Nb、Ta、Pr、Nd、Gd、Dy、Yb、Pb、Zn、Si、Ti、Sr或Lu，O为氧，并且x+y+z＝1。
[0013]在第二金属氧化物区域中，A与B的比率可大于或等于0.01并且小于或等于1.0。
[0014]x可大于0.0且小于或等于0.2。x可大于0.0且小于或等于0.15。
[0015]y可大于0.0且小于或等于0.5。
[0016]第一金属氧化物区域可与下部电极相邻，并且第一金属氧化物区域的厚度可大于或等于介电层的总厚度的40％。
[0017]第二金属氧化物区域的厚度可大于或等于且小于或等于
[0018]介电层的厚度可大于或等于且小于或等于
[0019]下部电极或上部电极的至少一个可包括金属、金属氮化物、金属氧化物或其组合。
[0020]下部电极或上部电极的至少一个可包括表示为MM'N的金属氮化物，其中M为以下的一种或多种：Be、B、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、Cs、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi、Po、Fr、Ra、Ac、Th、Pa或U，M'与M不同并且为以下的一种或多种：H、Li、As、Se、N、O、P、S、Be、B、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、Cs、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi、Po、Fr、Ra、Ac、Th、Pa或U，以及N为氮。
[0021]根据本公开内容的另一方面，电子器件包括：下部电极；与所述下部电极间隔开的上部电极；以及在所述下部电极与所述上部电极之间的介电层。所述介电层可包括金属氧化物区域，所述所述金属氧化物区域包括表示为AxByOz的化合物，其中A为以下的一种或多种：Y、Sc和Ce，B为以下的一种或多种：Hf、Zr、Nb、Ta、Pr、Nd、Gd、Dy、Yb、Pb、Zn、Si、Ti、Sr和Lu，x+y+z＝1，和0<x≤0.2,0<y≤0.5。
[0022]介电层的厚度可大于或等于且小于或等于
[0023]x可大于0.0且小于或等于0.15。
[0024]y可大于或等于0.2且小于或等于0.5。
[0025]根据本公开内容的另一方面，半导体器件包括：下部电极；与所述下部电极间隔开的上部电极；以及在所述下部电极与所述上部电极之间的介电层。所述介电层可包括选自以下的一种或多种第一元素：Hf、Zr、Nb、Ta、Pr、Nd、Gd、Dy、Yb、Pb、Zn、Si、Ti和Lu；选自以下的一种或多种第二元素：Y、Sc和Ce；和选自以下的一种或多种第三元素：Al、Mg和Be，并且第二元素和第三元素可在所述介电层的厚度方向上具有浓度梯度，并且各自在所述介电层中的不同位置处具有最大浓度。
[0026]第二金属元素可在离开下部电极的所述介电层的厚度的大于或等于40％且小于或等于90％的位置处具有最大浓度。
[0027]所述介电层中第二金属元素的含量相对于总金属元素的比例可为大于0.0原子％且小于或等于5.0原子％。
[0028]第三金属元素可在离开上部电极的所述介电层的厚度的大于0％且小于或等于20％的位置处具有最大浓度。
[0029]所述介电层中的第三金属元素的含量相对于全部金属元素的比例可为大于0.0原子％且小于或等于5.0原子％。
[0030]在所述介电层中，第二金属元素的含量与第三金属元素的含量的比例可为大于或等于10％且小于或等于200％。
[0031]根据本公开内容的另一方面，半导体装置包括：场效应晶体管和电连接到所述场
效应晶体管的上述电子器件。
[0032]场效应晶体管可包括：包括源极和漏极的半导体层；在所述半导体层上的栅极绝缘层；和所述栅极绝缘层上的栅极。
附图说明
[0033]本公开内容的一些实施方式的上述和其他方面、特征和优点将从结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电子器件，包括：下部电极；与所述下部电极间隔开的上部电极；以及在所述下部电极和所述上部电极之间的介电层，所述介电层包括第一金属氧化物区域，其包括以下的一种或多种：Hf、Zr、Nb、Ta、Pr、Nd、Gd、Dy、Yb、Pb、Zn、Si、Ti、Sr或Lu，第二金属氧化物区域，其包括以下的一种或多种：Y、Sc或Ce，和第三金属氧化物区域，其包括以下的一种或多种：Al、Mg或Be。2.如权利要求1所述的电子器件，其中所述第一金属氧化物区域包括第一金属氧化物层，所述第二金属氧化物区域包括第二金属氧化物层，所述第三金属氧化物区域包括第三金属氧化物层，所述第一金属氧化物层、所述第二金属氧化物层和所述第三金属氧化物层在厚度方向上顺序地堆叠在所述下部电极和所述上部电极之间。3.如权利要求1所述的电子器件，其中所述第二金属氧化物区域进一步包括以下的一种或多种：Hf、Zr、Nb、Ta、Pr、Nd、Gd、Dy、Yb、Pb、Zn、Si、Ti、Sr或Lu。4.如权利要求1所述的电子器件，其中所述第二金属氧化物区域包括表示为AxByOz的化合物，其中A为以下的一种或多种：Y、Sc或Ce，B为以下的一种或多种：Hf、Zr、Nb、Ta、Pr、Nd、Gd、Dy、Yb、Pb、Zn、Si、Ti、Sr或Lu，O为氧，并且x+y+z＝1。5.如权利要求4所述的电子器件，其中，在所述第二金属氧化物区域中，A与B的比率大于或等于0.01且小于或等于1.0。6.如权利要求4所述的电子器件，其中x大于0.0且小于或等于0.2。7.如权利要求4所述的电子器件，其中x大于0.0且小于或等于0.15。8.如权利要求4所述的电子器件，其中y大于0.0且小于或等于0.5。9.如权利要求4所述的电子器件，其中y大于或等于0.2且小于或等于0.5。10.如权利要求1所述的电子器件，其中所述第一金属氧化物区域与所述下部电极相邻，并且所述第一金属氧化物区域的厚度为所述介电层总厚度的大于或等于40％。11.如权利要求1所述的电子器件，其中所述第二金属氧化物区域的厚度大于或等于且小于或等于12.如权利要求1所述的电子器件，其中所述介电层的厚度大于或等于且小于或等于13.如权利要求1所述的电子器件，其中所述下部电极或所述上部电极的至少一个包括金属、金属氮化物、金属氧化物或其组合。14.如权利要求1所述的电子器件，其中
所述下部电极或所述上部电极的至少一个包括表示为MM'N的金属氮化物，其中M为以下的一种或多种：Be、B、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、Cs、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi、Po、Fr、Ra、Ac、Th、Pa或U，M'与M不同并且为以下的一种或多种：H、Li、As、Se、N、O、P、S、Be、B、N...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋政奎，金润洙，金海龙，朴报恩，李银河，李周浩，李香淑，赵龙僖，曹恩爱，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：