电容器以及包括该电容器的半导体装置制造方法及图纸

本公开提供了电容器以及包括该电容器的半导体装置。一种电容器包括：第一电极；与第一电极间隔开的第二电极；以及在第一电极和第二电极之间的电介质层。电介质层可以包括：基底材料，其包括基底金属的氧化物，该基底材料具有约2至约70的介电常数；和共掺杂剂，包括3族元素和5族元素。3族元素可以包括Sc、Y、B、Al、Ga、In和/或Tl，5族元素可以包括V、Nb、Ta、N、P、As、Sb和/或Bi。Sb和/或Bi。Sb和/或Bi。

【技术实现步骤摘要】
电容器以及包括该电容器的半导体装置


[0001]本公开涉及半导体器件(例如电容器)以及包括该半导体器件的半导体装置。

技术介绍

[0002]随着电子设备的按比例缩小，在电子设备中用于半导体器件的空间也正减小。因此，要求诸如电容器的半导体器件具有小尺寸并具有薄的电介质层。然而，在这种情况下，大量泄漏电流可能流过电容器的电介质层，因此可能难以驱动器件。

技术实现思路

[0003]提供了具有高电容率和低泄漏电流的电介质层、包括该电介质层的半导体器件以及包括该半导体器件的半导体装置。
[0004]额外的方面将在以下的描述中被部分地阐述，并将部分地从该描述变得明显，或者可以通过本公开的所呈现的实施方式的实践而获知。
[0005]根据一实施方式的一方面，一种电容器可以包括：第一电极；与第一电极间隔开的第二电极；以及在第一电极和第二电极之间的电介质层，该电介质层包括：基底材料，包括基底金属的氧化物，该基底材料可以具有约20至约70的介电常数；以及包含3族元素和5族元素的共掺杂剂。
[0006]基底材料可以包括Hf、Zr、Pr、Nd、Gd、Dy、Yb、Pb、Zn、Ti和Lu中的至少一种。
[0007]3族元素可以包括Sc、Y、B、Al、Ga、In和Tl中的至少一种，和/或5族元素可以包括V、Nb、Ta、N、P、As、Sb和Bi中的至少一种。3族元素和/或5族元素可以包括d轨道。例如，3族元素可以包括Sc和/或Y，和/或5族元素可以包括V、Nb和/或Ta。
[0008]在电介质层中，3族元素和5族元素可以作为掺杂剂对(dopant pair)存在，使得3族元素和5族元素共用氧原子。此外，电介质层可以包括两个或更多个这样的掺杂剂对，并且两个掺杂剂对之间的距离可以小于或等于基底金属的离子半径的约6倍。
[0009]包括3族元素和5族元素的掺杂剂(共掺杂剂)可以对于基底材料具有小于约0的替位形成能。
[0010]根据一实施方式的一方面，一种半导体装置包括上述电容器。
附图说明
[0011]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、特征和优点将更加明显，附图中：
[0012]图1是示出根据一些示例实施方式的半导体器件的示意图；
[0013]图2A和图2B是示出根据一些示例实施方式的电介质层的原子排列结构的示意图；
[0014]图3是示出根据一些示例实施方式的半导体装置的示意图；
[0015]图4是示出根据一些示例实施方式的半导体装置的布局图；
[0016]图5和图6是图4所示的半导体装置的沿着图4的线A
‑
A'截取的截面图；
[0017]图7和图8是示意性地示出根据一些示例实施方式的适用于电子设备的设备架构的概念图；
[0018]图9是根据一些实施方式的多层陶瓷电容器(MLCC)的示意图；以及
[0019]图10是根据一些实施方式的包括电容器的电子设备的示意图。
具体实施方式
[0020]现在将详细参照实施方式，其示例在附图中示出，其中相同的附图标记始终指代相同的元件。就此而言，实施方式可以具有不同的形式并且不应被解释为限于这里阐述的描述。因此，下面通过参照附图仅描述实施方式以说明各方面。如这里所用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关所列项目的任何和所有组合。诸如
“……
中的至少一个”的表述，当在一列元件之后时，修饰整列元件而不是修饰该列中的个别元件。
[0021]在以下描述中，术语仅用于在不限制本公开的范围的同时说明具体实施方式。当一元件被称为“在”另一元件的“上方”或“在”另一元件“上”时，它可以在与该另一元件接触的同时直接在该另一元件的上侧、下侧、左侧或右侧，或者可以在不与该另一元件接触的情况下在该另一元件的上侧、下侧、左侧或右侧。
[0022]单数形式的术语可以包括复数形式，除非另外提及。除非另外提及，否则这里使用的术语“包括”和/或“包含”指明所陈述的特征、数量、步骤、过程、元件、部件、材料或其组合的存在，但不排除一个或更多个其他特征、数量、步骤、过程、元件、部件、材料或其组合的存在或添加。
[0023]尽管使用诸如“第一”、“第二”和“第三”等的术语来描述各种元件，但是这些术语仅用于将一个元件与其他元件区分开，并且元件的特征(诸如顺序和类型)不应受到这些术语的限制。此外，诸如“单元”、“机构”、“模块”、“部分”的术语可以用于表示具有一定功能或操作的综合结构的单元，并且可以用硬件、软件、和/或硬件和软件的组合来实现。
[0024]当在本说明书中结合数值使用术语“约”或“基本上”时，意思是相关数值包括围绕所述及数值的制造公差(例如，
±
10％)。此外，当“大体上”和“基本上”与几何形状结合使用时，意思是不要求几何形状的精确度，而是形状的宽容度在本公开的范围内。此外，无论数值或形状是否被修改为“约”或“基本上”，将理解，这些值和形状应被解释为包括围绕所述及数值或形状的制造公差或操作公差(例如，
±
10％)。
[0025]在下文中，将参照附图描述实施方式。在附图中，相同的附图标记指代相同的元件，并且为了图示的清楚，元件的尺寸(诸如层或区域的宽度和厚度)可以被夸大。这里描述的实施方式仅出于说明的目的，并且可以在其中进行各种修改。
[0026]根据一方面，可以提供具有低电流泄漏和改善的电容(electric capacity)的半导体器件。该半导体器件可以是电容器。
[0027]图1是示出根据一实施方式的电容器1的示意图。参照图1，电容器1可以包括第一电极100、与第一电极100间隔开的第二电极200、以及在第一电极100和第二电极200之间的电介质层300。
[0028]第一电极100可以布置在基板(未示出)上。基板可以是支撑电容器1的结构的一部分和/或连接到电容器1的器件的一部分。基板可以包括半导体材料图案、绝缘材料图案和/或导电材料图案。例如，如随后参照图5和图6所述，基板可以包括基板11'、栅极堆叠12、层
间绝缘层15、接触结构20'和/或位线结构13。此外，例如，基板可以包括半导体材料(诸如硅(Si)、锗(Ge)、硅锗(SiGe)、硅碳化物(SiC)、砷化镓(GaAs)、砷化铟(InAs)和/或磷化铟(InP))，和/或可以包括绝缘材料(诸如硅氧化物、硅氮化物和/或硅氮氧化物)。
[0029]第二电极200可以与第一电极100间隔开同时面对第一电极100。第一电极100和/或第二电极200可以每个独立地包括导电材料，诸如金属、金属氮化物、金属氧化物和/或其组合。例如，第一电极100和/或第二电极200可以每个独立地包括：金属，诸如钌(Ru)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、铱(Ir)、钼(Mo)、钨(W)和/或铂(Pt)；导电的金属氮化物，诸如钛氮化物(TiN)、钽氮化物(TaN)、铌氮化物(NbN)、钼氮化物(MoN)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电容器，包括：第一电极；第二电极，与所述第一电极间隔开；以及电介质层，在所述第一电极和所述第二电极之间，所述电介质层包括基底材料，包括基底金属的氧化物，所述基底材料具有20至70的介电常数，和共掺杂剂，包含3族元素和5族元素。2.根据权利要求1所述的电容器，其中所述3族元素包括Sc、Y、B、Al、Ga、In和Tl中的至少一种。3.根据权利要求1所述的电容器，其中所述5族元素包括V、Nb、Ta、N、P、As、Sb和Bi中的至少一种。4.根据权利要求1所述的电容器，其中所述基底金属包括Hf、Zr、Pr、Nd、Gd、Dy、Yb、Pb、Zn、Ti和Lu中的至少一种。5.根据权利要求1所述的电容器，其中所述电介质层包括由(A,B)
x
C
y
O
z
表示的化合物，其中A是指所述3族元素，B是所述5族元素，C是指所述基底金属，并且所述基底金属包括Hf、Zr、Pr、Nd、Gd、Dy、Yb、Pb、Zn、Ti和Lu中的至少一种，以及x+y+z＝1，0<x≤0.2，0<y≤0.5。6.根据权利要求1所述的电容器，其中所述3族元素和所述5族元素中的至少一种包括d轨道。7.根据权利要求1所述的电容器，其中所述3族元素包括Sc、Y以及其组合中的至少一种。8.根据权利要求1所述的电容器，其中所述5族元素包括V、Nb、Ta以及其组合中的至少一种。9.根据权利要求1所述的电容器，其中基于所述电介质层的所有的所述共掺杂剂和金属，所述3族元素以大于0.0at％至20.0at％的量被包括，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：李载昊，赵龙僖，张胜愚，朴影根，李周浩，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：