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    Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kondensator mit einer legierten dielektrischen Hafniumoxid- und Aluminiumoxid-Schicht und ein Verfahren zur Herstellung derselben. Der Kondensator schließt ein: eine untere Elektrode; eine auf der unteren Elektrode gebildete dielektrische Schicht und eine auf der dielektrischen Schicht gebildete obere Elektrode, wobei ein Abschnitt der dielektrischen Schicht, welcher die untere Elektrode oder die obere Elektrode kontaktiert, durch Legieren von Hafniumoxid und Aluminiumoxid gebildet ist.
    公开号:DE102004020157A1
    申请号:DE102004020157
    申请日:2004-04-24
    公开日:2005-06-23
    发明作者:Deok-Sin Kil；Jae-Sung Roh；Hyun-Chul Sohn
    申请人:SK Hynix Inc；
    IPC主号:C23C16-40
    专利说明:
    [0001] Dievorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelementund weiter insbesondere auf einen Kondensator eines Halbleiterbauelements undein Verfahren zur Herstellung desselben.
    [0002] Ineinem dynamischen Direktzugriffsspeicher-(DRAM)Bauelement hat einderzeitiger Trend einer Minimierung der Design-Norm zu einer Abnahmeeiner Zellenflächejedoch zu einer Zunahme eines Höhe/Breite-Verhältnisseseines Speicherknotens geführt.Aufgrund dieses erhöhtenHöhe/Breite-Verhältnissesist es wichtig, eine ausreichende für jede Einheitszelle notwendigeKapazitätzur Verfügungzu stellen. Auch ist es wichtig, eine neue Technologie zum Bildeneiner dielektrischen Schicht mit einer gleichförmigen Dicke innerhalb einerStruktur mit einem erhöhtenHöhe/Breite-Verhältnis zuentwickeln.
    [0003] Insbesonderewurde anstelle der Verwendung eines Oxid-Nitrid-Oxid-(ONO) Materialseine Verwendung eines hoch dielektrischen Materials, wie etwa Aluminium-Oxid(Al2O3) und Hafnium-Oxid (HfO2) oder einer gestapelten Struktur aus Al2O3 und HfO2 studiert, um die benötigte Kapazität sicherzustellen.Hier weist Al2O3 einedielektrische Konstante von etwa 8 und HfO2 einedielektrische Konstante auf, die zwischen etwa 20 bis etwa 25 liegt.Auch wird eine atomare Schichtabscheidungs-(ALD)Technik verwendet,um dieses hoch dielektrische Material statt mit einer chemischenDampfabscheidungs-(CVD)Technik zu bilden, um eine Bedingung für ein erhöhtes Höhe/Breite-Verhältnis zuerfüllen.
    [0004] Eswurde in letzter Zeit in Erwägunggezogen, dass die gestapelte Struktur aus HfO2 undAl2O3 eine sehrgut anwendbare dielektrische Struktur ist, da die gesta pelte Strukturaus HfO2 und Al2O3 eine kombinierte Eigenschaft aus einervon dem HfO2 zur Verfügung gestellten hervorragendendielektrischen Eigenschaft und einer von dem Al2O3 zur Verfügung gestellten hervorragendenLeckstromeigenschaft ist.
    [0005] 1 ist ein Diagramm, welcheseine herkömmlicheKondensator-Struktur einschließlicheiner aus HfO2 und Al2O3 bestehenden gestapelten dielektrischenStruktur darstellt.
    [0006] Wiedargestellt, schließtder Kondensator eine untere Elektrode 11 aus Polysilizium,eine gestapelte dielektrische Schicht 12, und eine obereElektrode 13 aus Polysilizium ein. Dabei wird die gestapeltedielektrische Schicht 12 durch sequenzielles Stapeln einerAl2O3-Schicht 12A undeiner HfO2-Schicht 12B gebildet.
    [0007] Inder gestapelten dielektrischen Schicht 12 stellt die Al2O3-Schicht 12A einenKontakt zu der unteren Elektrode 11 her, während dieHfO2-Schicht 12B einen Kontaktzu der Al2O3-Schicht 12A herstellt. Dabeiist eine benötigteDicke der Al2O3-Schicht 12A größer als 20A,um eine Leckstromeigenschaft zu verbessern.
    [0008] DerKondensator mit der wie oben gestapelten dielektrischen Schicht 12 zeigteine hervorragende Leckstromeigenschaft bei einer niedrigen Spannung.Der Leckstrom steigt jedoch abrupt bei einer hohen Spannung an,was zu einer niedrigen Durchbruchsspannung führt. Als Ergebnis wird dieZuverlässigkeitdes Kondensators weiter vermindert.
    [0009] 2 ist ein Graph, der eineLeckstromeigenschaft eines herkömmlichenKondensators mit einer gestapelten dielektrischen Schicht zeigt,die durch Stapeln einer HfO2-Schicht undeiner Al2O3-Schichtgebildet wurde. In 2 zeigeneine horizontale Achse und eine vertikale Achse eine angelegte Vorspannungbzw. einen Leckstrom. Zum Messen des Leckstroms wird eine KurveCI in dem Fall beobachtet, in dem eine obere Elektrode mit einerpositiven Spannung versorgt wird, während entschieden wird, dasseine untere Elektrode geerdet ist. Auf der anderen Seite wird eineKurve CII in dem Fall beobachtet, in dem eine obere Elektrode miteiner negativen Spannung versorgt wird, während entschieden wird, dasseine untere Elektrode geerdet ist.
    [0010] Wiedargestellt zeigt die Leckstromeigenschaft eine allmählich abnehmendeSteigung in einer Niederspannungszufuhr-VL-Bedingung.Auf der anderen Seite, in einer Hochspannungszufuhr-VH-Bedingung,zeigt die Leckstromeigenschaft eine scharf ansteigende Steigung.Aufgrund dieses scharfen Anstiegs in dem Leckstrom unter der Hochspannungszufuhr-VH-Bedingung zeigt sich eine niedere Zusammenbruchsspannungin einem Kondensator. Der Grund für dieses Ergebnis der niedrigenZusammenbruchsspannung liegt in der Aluminiumoxidschicht, die einenKontakt mit der unteren Elektrode herstellt.
    [0011] Darüber hinauswird die HfO2-Schicht auf der Al2O3-Schicht gebildet,um dielektrische Eigenschaft zu sichern. Die HfO2-Schichtist jedoch thermisch instabil, so dass die Leckstrom und die dielektrischen Eigenschaftendurch einen nach der Bildung der oberen Elektrode einsetzenden nachfolgendenthermischen Prozess verschlechtert werden.
    [0012] 3A ist ein Graph, der eineLeckstromeigenschaft eines herkömmlichenKondensators mit nur einer Al2O3-Schichtdarstellt, wenn der oben erwähntenachfolgende thermische Prozess ausgeführt wird. 3B ist ein Graph, der eine Leckstromeigenschafteines herkömmlichenKondensators mit einer gestapelten dielektrischen Schicht aus HfO2 und Al2O3 darstellt, wenn der oben erwähnte nachfolgendethermische Prozess ausgeführtwird. In den 3A und 3B drücken die horizontale Achseund die vertikale Achse eine angelegte Vorspannung bzw. einen Leckstromaus. Die Kurven C1 und C3 zeigen die Leckstromeigenschaft vor demsich nach der Bildung einer oberen Elektrode anschließenden nachfolgendenthermischen Prozess, währenddie Kurven C2 und C4 die Leckstromeigenschaft nach der Ausführung desnachfolgenden thermischen Prozesses zeigen. Hier schreitet der nachfolgendethermische Prozess bei einer Temperatur von etwa 750°C für etwa 20Minuten und einer anderen Temperatur von etwa 675°C für etwa 70Minuten voran.
    [0013] Gemäß 3A zeigt der nur mit der Al2O3-Schicht verseheneKondensator eine Konsistenz in der Leckstromeigenschaft unabhängig von demnachfolgenden thermischen Prozess. Der Kondensator mit der gestapeltendielektrischen Schicht aus HfO2 und Al2O3 zeigt jedocheinen Unterschied in den Leckstromeigenschaften vor und nach dem nachfolgendenthermischen Prozess. Weiter insbesondere ist unter dergleichen angelegtenVorspannung der nach dem nachfolgenden thermischen Prozess erhalteneLeckstrom größer alsderjenige, der vor dem nachfolgenden thermischen Prozess erhaltenwird. Wie in der 3B dargestelltist, kann der Leckstrom plötzlichansteigen, indem eine Korngrenze des HfO2 durchden nachfolgenden thermischen Prozess kristallisiert.
    [0014] Esist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Kondensatorzur Verfügungzu stellen, der in der Lage ist zu verhindern, dass eine Zusammenbruchsspannungbei einer hohen Zufuhrspannung, die auftritt, wenn eine Aluminiumoxid(Al2O3) Schichteiner gestapelten dielektrischen Schicht mit Hafniumoxid (HfO2) und Aluminiumoxid (Al2O3) eine untere Elektrode direkt kontaktiert,abgesenkt wird, und ein Verfahren zur Herstellung desselben zurVerfügungzu stellen.
    [0015] Esist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Kondensatorzur Verfügungzu stellen, der in der Lage ist zu verhindern, dass ein Leckstrom während einesanschließendenthermischen Prozesses ansteigt, was auftritt, wenn eine thermischinstabile Hafniumoxidschicht einer gestapelten dielektrischen Schichtmit Hafniumoxid und Aluminiumoxid eine obere Elektrode kontaktiert,und ein Verfahren zur Herstellung desselben zur Verfügung zustellen.
    [0016] In Übereinstimmungmit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zur Verfügung gestellt einKondensator, der aufweist: eine untere Elektrode; eine auf der unterenElektrode gebildete dielektrische Schicht und eine auf der dielektrischenSchicht gebildete obere Elektrode, wobei ein Abschnitt der dielektrischenSchicht, der eine der unteren Elektrode und der oberen Elektrodekontaktiert, durch Legieren von Hafniumoxid und Aluminiumoxid gebildetwird.
    [0017] In Übereinstimmungmit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch zurVerfügunggestellt, ein Kondensator, der aufweist: eine untere aus Polysiliziumhergestellte Elektrode; eine obere aus Polysilizium hergestellteElektro de; und eine zwischen der unteren Elektrode und der oberen Elektrodegebildete und mit Hafniumoxid und Aluminiumoxid in einer Region,die eine der unteren Elektrode und der oberen Elektrode kontaktiert,legierte dielektrische Schicht.
    [0018] In Übereinstimmungmit noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auchzur Verfügunggestellt, ein Verfahren zur Herstellung eines Kondensators, mitden Schritten: Bilden einer unteren Elektrode; Bilden einer mitHafniumoxid und Aluminiumoxid auf der unteren Elektrode legiertendielektrischen Schicht; und Bilden einer oberen Elektrode auf derdielektrischen Schicht.
    [0019] Dieobigen und andere Ziele und Eigenschaften der vorliegenden Erfindungwerden besser verständlichwerden mit Bezug auf die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen,die in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen zur Verfügung gestelltwird, in denen:
    [0020] 1 einDiagramm ist, welches eine herkömmlicheKondensatorstruktur einschließlicheiner gestapelten dielektrischen Schicht mit Hafniumoxid (HfO2) und Aluminiumoxid (Al2O3) darstellt;
    [0021] 2 istein Graph, welcher eine Leckstromeigenschaft eines herkömmlichenKondensators mit einer gestapelten dielektrischen Schicht mit HfO2 und Al2O3 darstellt;
    [0022] 3A istein Graph, welcher eine Leckstromeigenschaft eines herkömmlichenKondensators, der nur eine dielektrische Al2O3 Schicht aufweist, während eines nachfolgenden nachder Bildung einer oberen Elektrode fortschreitenden thermischenProzesses darstellt;
    [0023] 3B isteine Graph, der eine Leckstromeigenschaft eines herkömmlichenKondensators, der eine gestapelte dielektrische Schicht mit HfO2 und Al2O3 aufweist, während eines nachfolgenden,nach Bildung einer oberen Elektrode fortschreitenden thermischenProzesses darstellt;
    [0024] 4 isteine Diagramm, welches eine Kondensatorstruktur mit einer legiertendielektrischen Schicht mit HfO2 und Al2O3 in Überein stimmungmit einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegendenErfindung darstellt;
    [0025] 5 istein Zeitdiagramm, welches eine Gaszuführung zu einer Kammer darstellt,wenn die legierte dielektrische Schicht mit HfO2 undAl2O3 durch Verwendeneiner atomaren Schichtabscheidungs-(ALD) Technik gebildet wurde,in Übereinstimmungmit der ersten bevorzugten Ausführungsform dervorliegenden Erfindung;
    [0026] 6 istein Graph, der Leckstromeigenschaften einer gestapelten dielektrischenSchicht mit HfO2 und Al2O3, einer [A/H/A/H/A/H/A/H/A] laminiertendielektrischen Schicht und einer (HOAOAO] legierten dielektrischenSchicht, wobei „A", „H" und „0" Atome oder Moleküle darstellen,darstellt;
    [0027] 7 istein Diagramm, welches eine Kondensatorstruktur einschließlich einerlegierten dielektrischen Schicht mit HfO2 undAl2O3 in Übereinstimmungmit einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegendenErfindung darstellt;
    [0028] 8 istein Zeitdiagramm, welches eine Gaszuführung zu einer Kammer darstellt,wenn die legierte dielektrische Schicht mit HfO2 undAl2O3 durch Verwendeneiner ALD Technik in Übereinstimmungmit der zweiten bevorzugten Ausführungsform dervorliegenden Erfindung gebildet wird; und
    [0029] 9 istein Diagramm, welches eine Kondensatorstruktur in Übereinstimmungmit einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegendenErfindung darstellt.
    [0030] ImFolgenden werden detaillierte Beschreibungen bevorzugter Ausführungsformender vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungenzur Verfügunggestellt.
    [0031] 4 istein Diagramm, welches eine Kondensatorstruktur mit einer legiertendielektrischen Schicht mit Hafniumoxid (HfO2)und Aluminiumoxid (Al2O3)in Übereinstimmungmit einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegendenErfindung darstellt.
    [0032] Wiedargestellt, schließtder Kondensator eine untere Elektrode 21, eine legiertedielektrische Schicht 22 mit HfO2 undAl2O3 und eine obereElektrode 23 ein. Insbesondere wird die legierte dielektrischeSchicht 22 mit HfO2 und Al2O3 durch gleichförmiges Legierenvon Al2O3 22A undHfO2 22B gebildet. Im Folgendenweist die legierte dielektrische Schicht 22 mit HfO2 und Al2O3 eine molekulare Struktur gemäß (HfO2)1–x(Al2O3)x auf, wobei xdas molekulare Zusammensetzungsverhältnis repräsentiert.
    [0033] Weiterinsbesondere werden die untere Elektrode 21 und die obereElektrode 23 aus einem Material gebildet, welches aus einerGruppe ausgewählt ist,welche besteht aus mit Phosphor (P) oder Arsen (As) dotiertem Polysilizium,Titannitrid (TiN), Ruthenium (Ru), Rutheniumoxid (RuO2),Platin (Pt), Iridium (Ir) und Iridiumoxid (IrO2).Beispielsweise werden die untere Elektrode 21 und die obereElektrode 23 aus Polysilizium hergestellt, wodurch eineSilizium-Isolator-Silizium (SIS) Kondensatorstruktur gebildet wird. Beieinem anderen Beispiel kann die untere Elektrode 21 ausPolysilizium hergestellt sein, währenddie obere Elektrode aus einem Metall oder einem Metalloxid hergestelltist. Somit wird eine Metall-Isolator-Metall(MIM)-Kondensatorstrukturgebildet. Zusätzlichkann die untere Elektrode 21 als ein gestapelter Typ, alsein konkaver Typ und als ein Zylindertyp gebildet sein.
    [0034] Dielegierte dielektrische Schicht 22 mit HfO2 undAl2O3 wird abgeschiedendurch Verwendung einer atomaren Schichtabscheidungs(ALD)-Technik. Detailliertergesagt wird ein Zyklus des Abscheidens von Al2O3 22A in einer Einheit einer atomarenSchicht und eines Zyklus des Abscheidens von HfO2 22B in eineEinheit einer atomaren Schicht wiederholt ausgeführt, um die legierte dielektrischeSchicht 22 mit HfO2 und Al2O3 mit einer gewünschtenDicke abzuscheiden.
    [0035] Inder legierten dielektrischen Schicht 22 mit HfO2 und Al2O3 ist es nicht das Al2O3 22A, welches einen direkten Kontaktzu der unteren Elektrode 21 herstellt. Es ist auch nichtdas HfO2 22B, welches einen direktenKontakt zu der oberen Elektrode 23 herstellt. Diese Ergebnissesind aufgrund einer Eigenschaft der ALD-Technik möglich. Diesbedeutet, dass eine atomare Schicht durch Kontrollieren der Anzahl derWiederholungen der Zyklen nicht aufeinanderfolgend abgeschiedenwerden kann. Daher stellen in der legierten dielektrischen Schicht 22 mitHfO2 und Al2O3 sowohl das Al2O3 22A als auch HfO2 22B Kontaktezu der unteren Elektrode 21 und der oberen Elektrode 23 her.Im Folgenden werden das Al2O3 22A unddas HfO2 22B, jeweils gebildetin einer Einheit einer atomaren Schicht, als die Al2O3_-Schicht bzw. die HfO2-Schichtbezeichnet.
    [0036] ImFolgenden wird ein Verfahren zum Bilden der legierten dielektrischenSchicht 22 mit HfO2 und Al2O3 detaillierterbeschrieben.
    [0037] Wieoben beschrieben wird die ALD-Technik ausgeführt, um eine legierte dielektrischeSchicht 22 mit HfO2 und Al2O3 in einer molekularenStruktur gemäß (HfO2)1–x(Al2O3)x, zu bilden, wobeidie Al2O3 Schicht 22A unddie HfO2 Schicht 22B Kontakte zu derunteren Elektrode 21 und der oberen Elektrode 21 herstellen.Zu diesem Zeitpunkt wird die Anzahl der Wiederholungen jedes jeweiligenZyklusses des Abscheidens der Al2O3 Schicht 22A und die HfO2 Schicht 22B solange kontrolliert,bis die jeweilige Dicke der Al2O3 Schicht 22A und die HfO2 Schicht 22B zwischen etwa 1 Å und etwa10 Å liegt.Dieser Bereich der Dicke führtdazu, dass jede atomare Schicht nicht aufeinander folgend gebildetwird. Wenn daher die Dicke größer istals etwa 10 Å,dann wird jede atomare Schicht eher aufeinanderfolgen, wodurch sich einegestapelte Struktur aus HfO2 und Al2O3 bildet.
    [0038] 5 istein Zeitdiagramm, welches eine Gaszuführung zu einer Kammer zeigt,wenn die legierte dielektrische Schicht 22 mit HfO2 und Al2O3 durch Verwenden der ALD-Technik in Übereinstimmungmit der ersten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung gebildet wird.
    [0039] Wiebekannt ist, wird zunächstein Quellengas einer Kammer zugeführt, um die Moleküle des Quellengasesauf einer Oberflächeeines Substrats chemisch zu adsorbieren. Anschließend werdendie physikalisch adsorbierten Moleküle des Quellengases durch Anwendeneines Spülgasesausgespült. EinReaktionsgas wird dazu zugeführt,um die chemisch adsorbierten Moleküle des Quellengases dazu zuveranlassen, mit dem Reaktionsgas zu reagieren. Aus dieser chemi schenReaktion heraus wird eine einzelne atomare Schicht abgeschieden.Anschließendwird das nicht reagierte Reaktionsgas durch die Verwendung einesSpülgasesherausgespült.Die obige sequenziellen Schritte bilden einen Zyklus der Abscheidungeiner einzelnen atomaren Schicht. Die obige ALD-Technik nimmt einenOberflächenreaktionsmechanismusauf, um eine stabile und gleichförmigedünne Schichtzur Verfügungzu stellen. Verglichen mit einer chemischen mechanischen Abscheidungs(CVD)-Technikverhindert die ALD-Technik auch effektiv eine Erzeugung von Partikelndurch eine Gasphasenreaktion, da das Quellengas und das Reaktionsgasseparat voneinander geordnet zur Verfügung gestellt und herausgespült werden.
    [0040] Deroben erwähnteEinheitszyklus zum Abscheiden der dielektrischen Schicht 22 ineiner Struktur von (HfO2)1–x(Al2O3)x wirddetaillierter beschrieben.
    [0041] DerEinheitszyklus kann wie folgt ausgedrückt werden. [(Hf/N2/O3/N2)y(Al/N2/O3/N2)z]n Einheitszyklus1
    [0042] Hiersind Hf und Al Quellengase zum Bilden der HfO2 Schicht 22B bzw.der Al2O3 Schicht 22A.Die tiefgestellten Buchstaben „y" und „z" repräsentieren dieAnzahl der Wiederholungen eines entsprechenden Zyklus von (Hf/N2/O3/N2)und (Al/N2/O3/N2). Ein anderer tiefgestellter Buchstabe „n" repräsentiertdie Anzahl der Wiederholungen des [(Hf/N2/O3/N2)y(Al/N2/O3/N2)z] Zyklus. Hier sind „y", „z" und „n" jeweils eine natürliche Zahl.
    [0043] Spezifischerbezogen auf den Einheitszyklus 1: der (Hf/N2/O3/N2)y Zyklusdrücktsequenzielle Schritte des Zurverfügungstellens eines Quellengasesaus Hafnium (Hf), eines Spülgasesaus Stickstoff (N2), eines aus Ozon bestehendenOxidationsmittels (O3) und eines Spülgases ausStickstoff (N2) aus, wobei dieser Zyklusy-Mal wiederholt ausgeführtwird. Weiterhin drücktder (Al/N2/O3/N2)2 Zyklus die sequenziellenSchritte des Zurverfügungstellenseines Quellengases aus Aluminium (Al), eines Spülgases aus N2,eines Oxidationsmittels aus O3 und eines Spülgases ausN2 aus, wobei dieser Zyklus z-Male wiederholtausgeführtwird. Diese Zyklen werden y- und z-Male wiederholt, um jeweils eineeinzelne Schicht aus HfO2, 22B undAl2O3 22A miteiner gewünschtenDicke aufzutragen.
    [0044] Für die Abscheidungeiner einzelnen atomaren Schicht aus Al2O3 22A, wird zunächst ein Quellengas aus Trimethylaluminium(Al(CH3)3) bei einer Raumtemperaturin eine Kammer füretwa 0.1 Sekunden bis etwa 3 Sekunden einfließen gelassen. Im Folgendenwird Trimethylaluminium als TMA bezeichnet. Zu diesem Zeitpunktwird die Kammer mit einer Temperatur in einem Bereich von etwa 200°C bis etwa350°C undeinem Druck in einem Bereich von etwa 0.1 Torr bis etwa 10 Torrgehalten. Die Moleküle desTMA Quellengases werden auf der unteren Elektrode 21 adsorbiert.Anschließendwird ein Spülgas ausN2 in die Kammer für etwa 0.1 Sekunden bis etwa 5Sekunden eingespült,um die nicht adsorbierten Moleküledes TMA Quellengases zu entfernen. Anschließend wird ein Oxidationsmittelaus 03, welches ein Reaktionsgas ist, indie Kammer füretwa 0.1 Sekunden bis etwa 3 Sekunden eingespült, um eine Reaktion zwischenden adsorbierten Molekülendes TMA Quellengases und den Molekülen des O3-Gases zu induzieren.Als Ergebnis der obigen Reaktion wird eine atomare Schicht des Al2O3 22A abgeschieden.Als nächsteswird ein Spülgasaus N2 in die Kammer für etwa 0.1 Sekunden bis etwa5 Sekunden eingespült,um die nicht reagierten O3-Moleküle und dieNebenprodukte der obigen Reaktion herauszuspülen.
    [0045] Dieoben beschriebenen sequenziellen Schritte des Zurverfügungstellensdes TMA Quellengases, des Spülgasesaus N2, des Reaktionsgases aus O3, und des Spülgases aus N2 bildeneinen Einheitszyklus, welcher z Male wiederholt ausgeführt wird,um die Al2O3 Schicht 22A miteiner gewünschtenDicke abzuscheiden. Hier kann zusätzlich zu dem TMA modifiziertesTMA (MTMA; Al(CH)3N(CH2)5CH3) als das Quellengasfür Alverwendet werden. Zusätzlichzu dem O3-Gas, kann Wasser (H2O)und Sauerstoff-(O2)Plasma als das Reaktionsmittelverwendet werden. Es kann ein inertes Gas, wie etwa Argon (Ar),auch als das Spülgasverwendet werden.
    [0046] Für die Abscheidungeiner einzelnen atomaren Schicht des HfO2 22B wirdein aus einer Gruppe, welche aus HfCl4,Hf(NO3)4, Hf(NCH3C2H5)4, Hf[N(CH3)2]4, und Hf[N(C2H5)2]4 besteht, ausgewähltes Quellengas mit einemVerdampfer verdampft und in eine auf eine Temperatur in einem Bereichzwischen etwa 200°Cbis 400°Cund einen Druck in einem Bereich von 0.1 Torr bis etwa 10 Torr gehaltene Kammereingespült,um somit die Hf-Quellengasmolekülezu veranlassen, adsorbiert zu werden. Es wird dann ein Spülgas ausN2 in die Kammer füretwa 0.1 Sekunden bis etwa 5 Sekunden eingespült, um die nicht-adsorbiertenHf-Quellengasmoleküle auszuspülen. EinReaktionsgas aus O3 wird dann in die Kammerfür etwa0.1 Sekunden bis etwa 3 Sekunden eingespült, um eine Reaktion zwischenden adsorbierten Hf-Quellenmolekülenund den O3-Gasmolekülen zu induzieren. Aus dieserchemischen Reaktion scheidet sich eine einzelne atomare Schichtaus dem HfO2 22B ab. Als nächstes wirddann ein Spülgasaus N2 in die Kammer für etwa 0.1 Sekunden bis etwa5 Sekunden gespült,um die nicht-reagierten O3 Gasmoleküle und Nebenprodukteder obigen Reaktion herauszuspülen.
    [0047] Diesequenziellen Schritte des Zurverfügungstellens des Hf-Quellengases,des Spülgases ausN2, des Reaktionsgases aus 03 unddes Spülgasesaus N2 bilden einen Einheitszyklus, welcher y-Malwiederholt ausgeführtwird, um die HfO2 Schicht 22B miteiner gewünschtenDicke abzuscheiden. Zusätzlichzu dem O3-Gas können H2Ound Sauerstoffplasma als das Oxidationsmittel verwendet werden.Auch kann ein Inertgas, wie etwa Ar, ebenfalls als das Spülgas verwendetwerden.
    [0048] Esist wohlbekannt, dass die obige ALD-Technik in einer pulsartigenEinheit voranschreitet. Der obige Einheitszyklus 1 wirdwiederholt, um die dielektrische Schicht 22 mit einer molekularen Strukturvon (HfO2)1–x(Al2O3)x zubilden, wobei die HfO2 Schicht 22B unddie Al2O3-Schicht 22A ineinem vorbestimmten molekularen Zusammensetzungsverhältnis gleichförmig gebildetwerden.
    [0049] Esbestehen Bedingungen, um eine solche dielektrische Schicht 22 mitder molekularen Struktur von (HfO2)1–x(Al2O3)x zubilden. Als erstes schließtder Einheitszyklus 1 den Zyklus des y-Male wiederholten Ausführens von(Hf/N2/O3/N2) und des z-Male wiederholten Ausführens desZyklus aus (Al/N2/O3/N2) ein, der insgesamt n-Male wiederholt wird.Die Anzahl des Wiederholens jedes der beiden Zyklen, d.h. y undz, wird jedoch spezifisch derart kontrolliert, dass die Dicke derHfO2 Schicht 22B, die durch denZyklus aus (Hf/N2/O3/N2) und der der Al2O3-Schicht 22A,die durch den Zyklus aus (Al/N2/O3/N2) gebildet wurde, zwischenetwa 1 Å undetwa 10 Å liegt,um einen Effekt des gleichförmigenZusammenlegierens von HfO2 und Al2O3 zu maximieren.Wenn die Dicke jeder einzelnen atomaren Schicht größer istals etwa 10 Å, dannzeigt jede einzelne atomare Schicht eine Eigenschaft, eines Aufeinanderfolgens,was in der gleichen herkömmlichengestapelten dielektrischen Schicht mit HfO2 undAl2O3 resultiert,oder sogar mit einer weiter verschlechterten dielektrischen Eigenschaft.
    [0050] Alszweites muss das Verhältnisdes Wiederholens der Anzahl der beiden Zyklen, d.h. y und z, angemessenkontrolliert werden, um die Al2O3-Schicht 22A in einem Verhältnis vonetwa 30% bis etwa 60% rangieren zu lassen, um eine hervorragendeelektrische Eigenschaft zu erzielen, indem eine amorphe dünne dielektrischeSchicht durch das Legieren der HfO2 undAl2O3 Schichten 22B und 22A gebildetwird.
    [0051] 6 istein Graph, der Leckstromeigenschaften von gestapelten dielektrischenSchichten mit HfO2 und Al2O3, einer [A/H/A/H/A/H/A/H/A] laminiertenSchicht und einer [HOAOAO] legierten Schicht zeigt. Die Leckstromeigenschaftenwerden erhalten, wenn die oben aufgeführten Schichten als eine dielektrischeSchicht eines Kondensators angewendet werden. Hier repräsentieren „A", „N" und „0" Atome oder Moleküle, dieverwendet werden, um eine spezifische Struktur der obigen gewünschten Schichtzu bilden.
    [0052] Wiedargestellt, wird die gestapelte dielektrische Schicht aus HfO2 und Al2O3 gebildet durch Stapeln von HfO2 undAl2O3 mit einerentsprechenden Dicke von etwa 20 Å und von etwa 25 Å. Die [A/H/A/H/A/H/A/H/A]laminierte Schicht wird durch alternatives Stapeln von Al2O3 und HfO2 gebildet, jeweils mit einer Dicke von etwa10 Å.Die [HOAOAO] legierte Schicht wird gebildet durch Ausführen des Einheitszyklusaus (Hf/N2/O3/N2)1(Al/N2/O3/N2)2 in Übereinstimmungmit der ersten bevorzugten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung.
    [0053] Weiterinsbesondere in Bezug auf die Leckstromeigenschaften der oben erwähnten Schichten der 6 zeigtdie auf der Basis der ersten bevorzugten Ausführungsform gebildete legierte[HOAOAO] Schicht eine niedrige Leckstromeigenschaft bei einer niedrigenSpannungszuführungs-VL-Bedingung, wie etwa die gestapelte dielektrischeSchicht mit HfO2 und Al2O3, aufgrund einer Kontakteigenschaft derAl2O3-Schicht. Auchzeigt die legierte [HOAOAO] Schicht eine hohe Abhebespannungseigenschaftunter der Bedingung einer niedrigen Span nungszufuhr VL.In diesem Zusammenhang ist die Abhebespannung eine Spannung, beider ein Leckstrom scharf zunimmt, die legierte [HOAOAO] Schichtzeigt eine hohe Zusammenbruchspannungseigenschaft unter einer Bedingungeiner hohen Spannungszufuhr VH, aufgrundeiner prononcierten Kontakteigenschaft des HfO2 gegenüber derdes Al2O3. Das bedeutet,dass unter der Bedingung einer hohen Spannungszufuhr VH,die Leckströmeder legierten [HOAOAO] Schicht in einer kontinuierlichen Steigungzunehmen. Im Gegensatz zu der legierten [HOAOAO] Schicht steigendie Leckströmeder gestapelten dielektrischen Schicht mit HfO2 undAl2O3 und der laminierten[A/H/A/H/A/H/A/H/A] Schicht scharf in einer steilen Steigung an.Die legierte [HOAOAO] Schicht weist auch unter der Bedingung einer identischenHochspannungszufuhr VH eine niedrige Leckstromdichteim Vergleich mit den anderen Schicht auf.
    [0054] Dasobige typische Leckstromverhalten der legierten [HOAOAO] Schichtsogar unter der Bedingung der hohen Spannungszufuhr VH istdarin begründet,dass ein typischerweise in der Al2O3 Schicht existierender Defekt mit negativenLadungen und ein typischerweise in der HfO2 Schichtexistierender Defekt mit positiven Ladungen sich gegenseitig aufheben.Daher zeigt die legierte dielektrische [HOAOAO] Schicht im Vergleichmit der gestapelten dielektrischen Schicht mit HfO2 undAl2O3 eine hervorragende Leckstromeigenschaftsowohl unter der Bedingung der Niedrigspannungszufuhr VL alsauch unter der Bedingung der Hochspannungszufuhr VH.
    [0055] Auchwird in der legierten [HOAOAO] Schicht ein direkter Kontakt derHfO2 Schicht zu einer oberen Elektrode undeiner unteren Elektrode minimiert, wodurch eine durch einen nacheiner Bildung der oberen Elektrode ausgeführten thermischen Prozess verursachtesVerschlechterung der Leckstrom und der dielektrisches Eigenschaftenunterdrücktwird.
    [0056] 7 istein Diagramm, welches eine Kondensatorstruktur in Übereinstimmungmit einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindungdarstellt.
    [0057] Wiedargestellt, schließtder Kondensator eine untere Elektrode 31, eine dielektrischeHafniumoxid, (HfO2) und Aluminiumoxid (Al2O3) Schicht 32 undeine obere Elektrode 33 ein. Hier werden die untere Elektrode 31 unddie obere Elektrode 33 aus Polysilizium hergestellt. Auchwird die dielektrische legierte HfO2 undAl2O3 Schicht 32 durchgleichförmigesLegieren einer Al2O3 Schicht 32A undeiner HfO2 Schicht 32B gebildet.Im Folgenden werden die legierte dielektrische HfO2 undAl2O3 Schicht 32 ineiner molekularen Struktur aus (HfO2)1–x(Al2O3)x gebildet, wobeix ein molekulares Zusammensetzungsverhältnis repräsentiert.
    [0058] Insbesonderewird die dielektrische HfO2 und Al2O3 Schicht 32 durchAusführeneiner ALD-Technik gebildet. Weiter detailliert sei festgehalten,dass ein Einheitszyklus wiederholt ausgeführt wird, um die dielektrischelegierte HfO2 und Al2O3 Schicht 32 miteiner gewünschtenDicke abzuscheiden. Dieser Einheitszyklus wird wie folgt ausgedrückt. [(Hf-Al)/N2/O3/N2]w Einheitszyklus 2
    [0059] HierrepräsentiertHf-Al ein einmolekulares Quellengas, wobei Hf und Al miteinandervermischt sind, um als einzelnes Molekül zu existieren. Eine Substanz,wie etwa HfAl(MMP)2(OiPr) 5 istein Beispiel eines einmolekularen Quellengases aus Hf und Al. HierrepräsentierenMMP und OiPr Methylthiopropionaldehyd bzw. Isopropoxide.
    [0060] Inder ersten bevorzugten Ausführungsform werdendas Hf-Quellengas und das Al-Quellengas wie in dem Einheitszyklus 1 der 5 beschrieben, individuellzugeführt.In der zweiten bevorzugten Ausführungsformwird jedoch das in dem Einheitszyklus 2 dargestellte einzelmolekulareQuellengas aus Hf und Al verwendet. Diese Verwendung des einzelmolekularenQuellengases vereinfacht die Schritte des Zuführens des Quellengases undverkürztweiterhin die Gesamtdauer des gesamten Zyklus. Es ist möglich, dasZusammensetzungsverhältnisvon Hf und Al durch Kontrollieren eines Verhältnisses von jeweils Hf undAl zu kontrollieren, wenn Hf und Al miteinander vermischt werden,um ein einziges Molekül zubilden.
    [0061] 8 istein Zeitdiagramm, welches eine Gaszufuhr zu einer Kammer zeigt,wenn die dielektrische legierte HfO2 undAl2O3 Schicht 32 gebildetwird durch Verwendung der ALD-Technik in Übereinstimmung mit der zweitenbevorzugten Ausführungsform dervorliegenden Erfindung.
    [0062] Wiedargestellt, bezieht sich der Einheitszyklus aus (Hf-Al/N2/O3/N2)w auf sequenzielle Schritte des Zurverfügungstellenseines einmolekularen Quellengases aus Hf-Al, eines Spülgases ausN2, aus Oxidationsmittels aus O3,welches das Reaktionsgas ist, und eines Spülgases aus N2.Dieser Zyklus wird w-Male wiederholt, bis eine benötigte Dicke derdielektrischen legierten HfO2 und Al2O3 Schicht 32 erzieltist. Hier ist „w" eine natürliche Zahl.
    [0063] Deroben erwähnteEinheitszyklus 2 der ALD-Technik wird detaillierter beschrieben.Als erstes wird das auf einer Raumtemperatur gehaltene Quellengas,z.B. HfAl(MMP)2(OiPr)5,in eine Kammer füretwa 0.1 Sekunden bis etwa 3 Sekunden eingeströmt, um die Quellengasmoleküle HfAl(MMP)2(OiPr)5 adsorbierenzu lassen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Kammer auf einer Temperaturvon etwa 200°Cbis etwa 350°Cund einem Druck zwischen etwa 0.1 Torr und etwa 10 Torr gehalten.Als nächsteswird das Spülgasaus N2 in die Kammer für etwa 0.1 Sekunden bis etwa5 Sekunden eingeströmt,um die nicht adsorbierten HfAl(MMP)2(OiPr)5 Molekülezu eliminieren. Anschließendwird das Reaktionsgas aus O3 für etwa 0.1Sekunden bis etwa 3 Sekunden eingeströmt, um eine Reaktion zwischendem adsorbierten HfAl(MMP)2(OiPr)5 Molekülenund dem zugeführten O3 Gas zu induzieren. Aus dieser Reaktionwird eine atomare Schicht aus (HfO2)1–x(Al2O3)x gebildet,mit der HfO2 Schicht 32B und derAl2O3 Schicht 32A,abgeschieden. Das Spülgasaus N2 wird erneut in die Kammer für etwa 0.1Sekunden bis etwa 5 Sekunden eingeströmt, um das nicht-reagierteO3-Gas und Nebenprodukte der Reaktion auszuspülen.
    [0064] Derobige Einheitszyklus 2, der sequenzielle Schritte des Zurverfügungstellensdes Quellengases aus HfAl(MMP)2(OiPr)5, des Spülgasesaus N2, des Reaktionsgases aus O3 und des Spülgases aus N2 einschließt, wirdw-Male wiederholt, bis eine gewünschteDicke der legierten dielektrischen HfO2 Schichtund der Al2O3 Schicht 32 erreichtist, Darüber hinauskönnenzusätzlichzu dem O3-Gas H2Ound Sauerstoffplasma als das Oxidationsmittel verwendet werden.Ein Inertgas, wie etwa Ar, kann ebenfalls als das Spülgas verwendetwerden.
    [0065] 9 istein Diagramm, welches eine Kondensatorstruktur in Übereinstimmungmit einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegendenErfindung darstellt.
    [0066] Wiedargestellt, schließtder Kondensator eine untere Elektrode 41, eine erste dielektrische Hafniumoxid(HfO2) und Aluminiumoxid (Al2O3) Schicht 42A, eine dielektrischegestapelte Hafniumoxid (HfO2) und Aluminiumoxid(Al2O3) Schicht 43,eine zweite dielektrische legierte Hafniumoxid (HfO2)und Aluminiumoxid (Al2O3)Schicht 42B und eine obere Elektrode 44A ein.
    [0067] Insbesonderedie untere Elektrode 41 und die obere Elektrode 44 sindaus einem Material hergestellt, welches aus einer Gruppe ausgewählt ist, dieaus P oder As dotiertem Polysilizium, TiN, Ru, RuO2,Pt, Ir und IrO2 besteht. Beispielsweisesind die untere Elektrode 41 und die obere Elektrode 44 aus Polysiliziumgebildet, wodurch sich eine SIS Kondensatorstruktur bildet. In einemanderen Beispiel ist die untere Elektrode 41 aus Polysiliziumhergestellt, währenddie obere Elektrode 44 aus einem Metall oder einem Metalloxidhergestellt ist. Diese Kondensatorstruktur wird MIS genannt. Sowohldie untere Elektrode 41 als auch die obere Elektrode 44 sind auchaus einem Metall oder einem Metalloxid hergestellt, wodurch sicheine Metall-Isolator-Metall (MIM) Kondensatorstruktur bildet. Zusätzlich kanndie untere Elektrode 41 als ein Stapeltyp, ein konkaverTyp und als ein Zylindertyp ausgebildet sein.
    [0068] Dieerste und die zweite dielektrische legierte HfO2 undAl2O3 Schicht 42A bzw. 42B weiseneine Molekularstruktur gemäß (HfO2)1–x(Al2O3)x auf, die gebildetwird durch wiederholtes Ausführendes oben beschriebenen Einheitszyklus 1 und des Einheitszyklus 2 derALD Technik. Aufgrund dieser durch die ALD Technik gebildeten legiertenStruktur ist es nicht nur die Al2O3 Schicht, die einen direkten Kontakt zu derunteren Elektrode 41 herstellt und eine HfO2,die einen direkten Kontakt zu der oberen Elektrode 44 herstellt.Dies bedeutet, dass eine atomare Schicht in nicht aufeinander folgenderWeise durch Kontrollieren der Anzahl der Wiederholungen des Einheitszyklusgebildet werden kann.
    [0069] Tatsächlich istes in der dritten bevorzugten Ausführungsform so, dass sowohldie Al2O3 als auch dieHfO2 der ersten und der zweiten legiertendielektrischen HfO2 und Al2O3 Schichten 42A und 42B Kontaktmit der unteren Elektrode 41 und der oberen Elektrode 44 herstellen.
    [0070] Darüber hinauswird die zwischen der ersten legierten dielektrischen HfO2 und Al2O3 Schicht 42A und der zweiten legiertendielektrischen HfO2 und Al2O3 Schicht 42B angeordnete gestapeltedielektrische HfO2 und Al2O3 Schicht 43 durch sequenzielles Stapelnder HfO2 Schicht und der Al2O3 Schicht oder umgekehrt gebildet. Im Folgendenwerden hier die sequenziell in der Reihenfolge HfO2 undAl2O3 gestapeltendielektrischen Schichten als dielektrische gestapelte Al2O3/HfO2 Schichtenund die in der Reihenfolge Al2O3 undHfO2 gestapelten Schichten als dielektrischegestapelte Al2O3/HfO2 Schichten bezeichnet. Die dielektrischegestapelte HfO2 und Al2O3 Schicht 43 wird durch identischesVerwenden der ALD-Technik gebildet, angepasst zum Bilden der erstenund zweiten legierten dielektrischen HfO2 und Al2O3 Schichten 42A und 42B.Die Anzahl der Wiederholungen der Einheitszyklen nimmt jedoch zu,um die atomaren Schichten aufeinanderfolgend zu bilden. Beispielsweisewird, nachdem die erste legierte dielektrische HfO2 undAl2O3 Schicht 42A durch n-maligesWiederholen des Einheitszyklus 1 aus [(Hf/N2/O3/N2)y(AL/N2/O3/N2)z] gebildet ist, der Zyklus aus (Al/N2/O3/N2)wiederholt ausgeführt,bis die Al2O3 Schicht mit einer Dicke ineinem Bereich von etwa 6 Å bisetwa 10 Å abgeschiedenist. Anschließendwird dann der Zyklus des (Hf/N2/O3/N2) wiederholtausgeführt,bis die HfO2 Schicht mit einer Dicke ineinem Bereich von etwa 6 Å bisetwa 10 Å abgeschieden wurde.
    [0071] Gemäß dem obigenwird, im Falle der Verwendung des obigen Einheitszyklus 1 zumAbscheiden der ersten und zweiten legierten HfO2 undAl2O3 Schichten 42A und 42B dieAnzahl der Wiederholungen jedes korrespondierenden Zyklus, welcherdurch die entsprechenden tiefgestellten Buchstaben y, z und n repräsentiertwird, kontrolliert, um die legierte dielektrische HfO2 undAl2O3 Schicht ineiner Struktur gemäß (HfO2)1–x(Al2O3)x, zu bilden, wobeiHfO2 und Al2O3 gleichförmiglegiert werden. Auch wird die Anzahl der Wiederholungen jedes korrespondierenden Zyklus,welcher durch die entsprechenden tiefgestellten Buchstaben y undz repräsentiertwird, kontrolliert, um die gestapelte HfO2 undAl2O3 Schicht 43 zu bilden,wobei die HfO2 und die Al2O3 Schicht unabhängig voneinander abgeschiedenwerden.
    [0072] Inder dritten bevorzugten Ausführungsform dervorliegenden Erfindung stellen die erste und die zweite legiertedielektrische HfO2 und Al2O3 Schicht 42A bzw. 42B Kontaktezu sowohl der unteren Elektrode 41 als auch zu der oberenElektrode 44 her. Es ist jedoch weiterhin möglich, dielegierte dielektrische HfO2 und Al2O3 Schicht zu bilden,die einen Kontakt nur mit der unteren Elektrode 41 odernur mit der oberen Elektrode 44 herstellt.
    [0073] In Übereinstimmungmit der ersten bis zu der dritten Ausführungsform werden HfO2, welches eine gute dielektrische Eigenschaftaufweist, und Al2O3, welcheseine gute Leckstromeigenschaft aufweist miteinander in der gleichendielektrischen Schicht legiert. Somit enthält eine Schicht, die einendirekten Kontakt mit der unteren Elektrode herstellt, HfO2, wodurch ein Effekt des Ansteigens derZusammenbruchsspannung zur Verfügunggestellt wird. Auch wird durch Einlegieren von HfO2 undAl2O3 in die gleichedielektrische Schicht einer Schicht erlaubt, die einen direktenKontakt zu der oberen Elektrode enthält, Al2O3 zu enthalten. Es ist somit möglich, dieLeckströmezu vermindern und weiterhin einen hochwertigen Kondensator mit hervorragendendielektrischen Eigenschaften herzustellen.
    [0074] Dievorliegende Erfindung enthältGegenstände,die in Beziehung zu der koreanischen Patentanmeldung Nr. KR 2003-0083399stehen, die bei dem Koreanischen Patentamt am 22. November 2003eingereicht wurde, und dessen gesamter Inhalt hier durch Inbezugnahmeinkorporiert wird.
    [0075] Während dievorliegende Erfindung mit Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen beschriebenwurde, ist es fürden Durchschnittsfachmann klar, dass verschiedene Veränderungenund Modifikationen vorgenommen werden können, ohne dass der Schutzbereichder Erfindung, wie er in den anhängendenAnsprüchendefiniert ist, verlassen wird.
    权利要求:
    Claims (23)
    [1] Kondensator mit: einer unteren Elektrode; einerauf der unteren Elektrode gebildeten dielektrischen Schicht; und einerauf der dielektrischen Schicht gebildeten oberen Elektrode, wobeiein Teil der die obere oder die untere Elektrode kontaktierendendielektrischen Schicht durch Legieren von Hafniumoxid und Aluminiumoxidgebildet ist.
    [2] Kondensator nach Anspruch 1, wobei das Hafniumoxidund Aluminiumoxid der dielektrischen Schicht einatomare dünne Schichtensind, die durch eine atomare Schichtabscheidungs(ALD)-Technik abgeschiedensind.
    [3] Kondensator nach Anspruch 2, wobei die Nomenklaturendes Hafniumoxids und des Aluminiumoxids HfO2 bzw.Al2O3 sind und dielegierte dielektrische Hafniumoxid- und Aluminiumoxidschicht eine molekulareStruktur (HfO2)1–x(Al2O3)x aufweist,in welcher x ein molekulares Zusammensetzungsverhältnis repräsentiert.
    [4] Kondensator nach Anspruch 3, wobei die HfO2 Schicht und die Al2O3 Schicht jeweils eine Dicke in einem Bereichvon etwa 1 Å bisetwa 10 Å aufweisen.
    [5] Kondensator nach Anspruch 3, wobei in der molekularenStruktur (HfO2)1–x(Al2O3)x dasein molekulares Zusammensetzungsverhältnis repräsentierende tiefgestellte xder Al2O3 Schichtin einem Bereich von etwa 0.3 bis etwa 0.6 liegt.
    [6] Kondensator nach Anspruch 1, wobei die untere Elektrodeund die obere Elektrode aus einem Material hergestellt sind, welchesaus einer Gruppe ausgewähltist, welche Gruppe aus Polysilizium, Titannitrid (TiN), Ruthenium(Ru), Rutheniumoxid (RuO2), Platin (Pt),Iridium (Ir) und Iridumoxid (IrO2) besteht.
    [7] Kondensator nach Anspruch 1, wobei die dielektrischeSchicht einen Kontakt mit der unteren Elektrode herstellt, und einedurch sequenzielles Stapeln von Aluminiumoxid und Hafniumoxid gebildeteStapelschicht zwischen der dielektrischen Schicht und der oberenElektrode angeordnet ist.
    [8] Kondensator nach Anspruch 7, wobei die dielektrischeSchicht erneut zwischen der oberen Elektrode und der Stapelschichtangeordnet ist.
    [9] Kondensator mit: einer aus Polysilizium hergestelltenunteren Elektrode; einer aus Polysilizium hergestellten oberenElektrode; und einer zwischen der unteren Elektrode und deroberen Elektrode gebildeten und mit Hafniumoxid und Aluminiumoxidin einem Bereich legierten dielektrischen Schicht, welcher Bereichdie untere Elektrode oder die obere Elektrode kontaktiert.
    [10] Kondensator nach Anspruch 9, wobei das Hafniumoxidund das Aluminiumoxid der dielektrischen Schicht durch eine ALD-Technikabgeschiedene einatomare dünneSchichten sind.
    [11] Kondensator nach Anspruch 10, wobei die Nomenklaturendes Hafniumoxids und des Aluminiumoxids HfO2 bzw.Al2O3 sind und dielegierte dielektrische Hafniumoxid und Aluminiumoxidschicht eine molekulareStruktur (HfO2)1–x(Al2O3)x aufweist,in welcher x ein molekulares Zusammensetzungsverhältnis repräsentiert.
    [12] Kondensator nach Anspruch 11, wobei die HfO2 Schicht und die Al2O3 Schicht eine Dicke in einem Bereich vonetwa 1 Å bisetwa 10 Å aufweist.
    [13] Kondensator nach Anspruch 11, wobei in der molekularenStruktur (HfO2)1–x(Al2O3)x dasein molekulares Zusammensetzungsverhältnis der Al2O3 Schicht repräsentierende tiefgestellte xin einem Bereich von etwa 0.3 bis etwa 0.6 liegt.
    [14] Verfahren zum Herstellen eines Kondensators, mitden Schritten: Bilden einer unteren Elektrode; Bildeneiner dielektrischen Schicht auf der unteren Elektrode, wobei diedielektrische Schicht mit Hafniumoxid und Aluminiumoxid legiertist; und Bilden einer oberen Elektrode auf der dielektrischen Schicht.
    [15] Verfahren nach Anspruch 14, wobei in dem Schrittdes Bildens der legierten dielektrischen Hafniumoxid und Aluminiumoxid-Schichtdas Hafniumoxid und das Aluminiumoxid durch die Verwendung einer ALD-Technikabgeschieden werden.
    [16] Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt desBildens der legierten dielektrischen Hafniumoxid und Aluminiumoxid-Schichtdie Schritte einschließt: Bildeneiner Hafniumoxid-Schicht durch Wiederholen eines ersten Zyklusdes Zurverfügungstellenseines Hafnium-Quellengases, eines Spülgases, eines Oxidationsmittelsund eines Spülgases; Bildeneiner Aluminiumoxidschicht durch Wiederholen eines zweiten Zyklusdes Zurverfügungstellens einesAluminium-Quellengases, eines Spülgases,eines Oxidationsmittels und eines Spülgases; und Bilden einerlegierten Hafniumoxid- und einer Aluminiumoxid-Schicht mit einermolekularen Struktur gemäß (HfO2)1–x(Al2O3)x, in welcher xein molekulares Zusammensetzungsverhältnis repräsentiert, durch Wiederholeneines durch Mischen der ersten und zweiten Zyklen erhaltenen drittenZyklus.
    [17] Verfahren nach Anspruch 16, wobei in dem erstenZyklus das Hafnium-Quellengas aus einer Gruppe ausgewählt wird,welche Gruppe aus HfCl4, Hf(NO3)4, Hf(NCH3C2H5)4,Hf[N(CH3)2]4 und Hf[N(C2H5)2]4;besteht; das Oxidationsmittel O3, H2O oder Sauerstoffplasma ist; und das Spülgas N2 oder Ar ist.
    [18] Verfahren nach Anspruch 16, wobei in dem zweitenZyklus das Aluminiumquellengas Trimethylaluminium (TMA) oder modifiziertesTMA (MTMA) ist; das Oxidationsmittel O3,H2O oder Sauerstoffplasma ist; und das Spülgas N2 oder Ar ist.
    [19] Verfahren nach Anspruch 16, wobei in der molekularenStruktur (HfO2)1–x(Al2O3)x dasein molekulares Zusammensetzungsverhältnis repräsentierende tiefgestellte xder Al2O3 Schichtin einem Bereich von etwa 0.3 bis etwa 0.6 liegt.
    [20] Verfahren nach Anspruch 16, wobei die HfO2 Schicht und die Al2O3 Schicht jeweils eine Dicke in einem Bereichvon etwa 1 Å bisetwa 10 Å aufweisen.
    [21] Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt desBildens der legierten dielektrischen Hafniumoxid- und Aluminiumoxid-Schichtden Schritt des Bildens einer legierten Hafniumoxid- und Aluminiumoxid-Schichtmit einer molekularen Struktur gemäß (HfO2)1–x(Al2O3)x umfasst,in welcher Struktur x ein molekulares Zusammensetzungsverhältnis repräsentiert,in dem ein Zyklus des Zurverfügungstellens einesHafnium-Aluminium-Quellengases,gebunden in einem Einzelmolekül,eines Spülgases,eines Oxidationsmittels und eines Spülgases wiederholt wird.
    [22] Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Quellengasaus einmolekularem Hafnium und Aluminium HfAl(MMP)2(OiPr)5 ist; das Oxidationsmittel O2, H2O oder Sauerstoffplasma ist; und das Spülgas N2 oder Ar ist.
    [23] Verfahren nach Anspruch 15, wobei die untere Elektrodeund die obere Elektrode aus einem Material hergestellt sind, welchesaus einer Gruppe ausgewähltist, welche Gruppe aus Polysilizium, TiN, Ru, RuO2,Pt, Ir und IrO2 besteht.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    CN101714506B|2013-08-21|
    US7229888B2|2007-06-12|
    KR100584996B1|2006-05-29|
    US20050110115A1|2005-05-26|
    JP2005159271A|2005-06-16|
    KR20050049701A|2005-05-27|
    JP5013662B2|2012-08-29|
    TWI250539B|2006-03-01|
    CN1619819A|2005-05-25|
    US20070223176A1|2007-09-27|
    TW200518130A|2005-06-01|
    US7416936B2|2008-08-26|
    CN101714506A|2010-05-26|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-10-27| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: MAGNACHIP SEMICONDUCTOR, LTD., CHEONGJU, KR |
    2006-01-12| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: HYNIX SEMICONDUCTOR INC., ICHON, KYONGGI, KR |
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