專利名稱：鉭基電極疊層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括電極疊層的電子器件。
背景技術(shù)：
集成電路(IC)工業(yè)中的一般趨勢是部件的小型化。已經(jīng)開發(fā)了新的技術(shù)來將具有高電容密度的薄膜電容器集成到硅芯片上。兩種相關(guān)的技術(shù)路線包括3D溝槽電容器或者諸如鐵電MIM電容器之類的平面復(fù)雜氧化物電容器。這兩種電容器類型均適用于RF去耦。在形成鐵電電容器時，通常需要高的退火溫度以產(chǎn)生具有合適結(jié)果相和高介電常數(shù)的絕緣體。對于3D電容器也存在這樣的一種趨勢使得具有大于100的介電常數(shù)的電介質(zhì)材料。諸如SrTi03、BaTiO3和BST之類的電介質(zhì)材料通常在低溫下沉積為非晶態(tài)。所述薄膜要求較高的退火溫度，以將薄膜轉(zhuǎn)換為具有高介電常數(shù)的結(jié)晶態(tài)(在氧環(huán)境下典型地為> 600 0C )。在過去，已經(jīng)探索了將鐵電薄膜沉積到活性襯底或活性金屬膜上的幾種底部電極系統(tǒng)的化學(xué)阻擋性質(zhì)和接觸電阻率。一般來說，這種系統(tǒng)的金屬電極疊層包括諸如Pt之類的抗氧化貴金屬頂部層下面的Ti02/Ti粘附層。粘附層用于減輕金屬層與下面的電介質(zhì)的粘附問題。由于Ti朝著Pt表面的遷移以及隨后的氧化，Ti層的厚度影響金屬電極的氧化水平。Ti遷移到Pt層的表面使得有效介電常數(shù)退化，并且引起泄露電流和電擊穿。這些和其他問題對于電極疊層的實現(xiàn)提出了挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本申請公開的特定實施例涉及金屬電極疊層，所述金屬電極疊層在高溫退火期間抵抗氧化。在特定的實施例中，金屬電極疊層具有低活性，并且高k和/或含鋰材料。在其他實施例中，金屬電極疊層具有較低的電阻率和與下面的電介質(zhì)層良好的粘附性(例如， 示出了在退火之后幾乎沒有或者沒有分層(delamination)或小丘(hillocking))。本申請公開的特定實施例涉及一種電子器件，包括襯底，具有高縱橫比三維結(jié)構(gòu)，在具有高縱橫比側(cè)壁的襯底中刻蝕所述高縱橫比三維結(jié)構(gòu)。在所述三維結(jié)構(gòu)中形成金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器。所述電容器包括第一電容器電極，包括鉬族金屬(PGM) 基層和Ta基層。所述Ta基層位于PGM基層和側(cè)壁之一之間。所述電容器還包括第二電容器電極，以及所述第一和第二電極之間的絕緣材料。在各種實施例中，所述PGM基層是鉬。 在特定的實施例中，Ta基層是在固溶體中存在較小百分比的氮的鉭。在特定的實施例中， 將氮用于促進低電阻率結(jié)晶Ta^相的沉積。在各種實施例中，將根據(jù)本申請公開的Ta/Pt疊層的MIM電容器可以用于RF去耦。在其他實施例中，MIM電容器可以用于EST保護應(yīng)用中。所述Ta/Pt電極疊層也可以用于電化學(xué)電容器和固態(tài)鋰離子電池。


5
考慮下面結(jié)合附圖的本申請公開的各種實施例的詳細描述，可以更加全面地理解本申請公開，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的MIM溝槽電容器；以及圖2A-2G示出了根據(jù)本發(fā)明的附加示例實施例形成3D電容器的不同階段。
具體實施例方式盡管本申請公開可以修改為各種修改和替代形式，在附圖中作為示例示出了其中的一些示例，并且將詳細描述。然而應(yīng)該理解的是，本發(fā)明并非將本申請公開的范圍局限于所示和/或所述的具體實施例。相反，本發(fā)明意欲覆蓋落在本申請公開的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等價物和替代。在特定的實施例中，三維(3D)金屬電極疊層包括具有高縱橫比特征的三維結(jié)構(gòu)， 所述三維結(jié)構(gòu)包括沿高縱橫比特征的多層，用于形成所述疊層，其中包括粘附層?；谟糜谛纬蛇@些層的材料的臺階覆蓋和三維結(jié)構(gòu)的形狀(例如，相對于各種材料的提供充分覆蓋的能力來適應(yīng)具體的應(yīng)用)來設(shè)置這些層的相對厚度。所得到的三維金屬電極疊層(或者是實現(xiàn)了幾個疊層的疊層)可以促進可用面積中特征的所需聯(lián)合，例如對于金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器的面積提高，所述MIM電容器具有根據(jù)上述方式設(shè)置的厚度的各個粘附層和金屬層。取決于不同的應(yīng)用，按照多種方式形成所述三維結(jié)構(gòu)。在一些實現(xiàn)中，例如通過使用掩模和刻蝕工藝形成溝槽來將所述三維結(jié)構(gòu)刻蝕到襯底中。在其他實現(xiàn)中，將所述三維結(jié)構(gòu)構(gòu)建到襯底之上，例如通過生長或者沉積高縱橫比特征、或者在襯底上沉積材料、并且刻蝕或者另外地處理材料以形成高縱橫比開口。然后在開口中形成三維電極疊層的各種層。三維結(jié)構(gòu)的示例包括溝槽、顛倒的柱子(inverted pillars)、蜂窩結(jié)構(gòu)和具有波紋表面的結(jié)構(gòu)。在特定的實施例中，三維結(jié)構(gòu)疊層包括粘附層和金屬層，所述金屬層包括鉬族金屬(PGM)，用作蓋層以減輕或者避免下面的金屬電極疊層的氧化。例如，在PGM層中使用的鉬族金屬可以包括Ru、Rh、Pd、Os、Ir和Pt。在一些實施例中，選擇粘附層的材料，使得限制通過PGM層的擴散，所述PGM層可以進一步地用于促進使用相對較厚的粘附層。例如在特定的實施例中，粘附層厚度的設(shè)置量(例如最小量)需要確保在溝槽底部處形成粘附材料。如果不使用最小厚度，所述膜可以在溝槽內(nèi)部分層。然而，如果粘附層的膜厚度太大，粘附層材料可能擴散通過金屬外部層。 合適的粘附層和PGM層組合的使用可以允許較厚的粘附層和相對較薄的PGM層，而不會引起擴散。這實現(xiàn)了成本節(jié)省，因為通常更昂貴的PGM層在粘附層和金屬層的組合厚度中占較小百分比。在本申請公開的特定實施例中，這里所討論的粘附層包括Ta基材料，例如Ta、 TaN^Ta2N或Ta(N)(例如在固溶體中存在較小百分比N的Ta)。結(jié)合這些實施例，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有Ta基材料的粘附層在高退火溫度下表現(xiàn)出較低的遷移率，并且不會擴散通過Pt族基材料的上部金屬層。因此，各種實施例涉及使用Ta基材料形成三維結(jié)構(gòu)，用于其中對所得到的結(jié)構(gòu)進行退火和/或其他直接包含退火的應(yīng)用。在一些實現(xiàn)中，濺射期間在物理氣相沉積(PVD)腔室中使用少量的氮，以實現(xiàn)低電阻率結(jié)晶相Ta β相材料的沉積，用于所述粘附層。在較高的氮濃度下，在形成TaN或Ta2N 相時將氮結(jié)合到晶格中。將氮結(jié)合到粘附層中以減緩其他元素通過晶格或者沿粘附層的晶界的擴散速率，以改善粘附層的抗氧化性。在本發(fā)明的特定實施例中，金屬電極疊層應(yīng)用于2D和3D電容性結(jié)構(gòu)，例如 MIM(金屬-絕緣體-金屬)電容器，并且配置為承受高溫退火。沿所述結(jié)構(gòu)的高縱橫比特征形成Ta基粘附層，并且在Ta基粘附層上形成PGM電極層。在PGM基電極層上形成電介質(zhì)層，并且在所述電介質(zhì)層上形成第二電極，以形成具有PGM基電極層的MIM結(jié)構(gòu)。在產(chǎn)生這里所述的電容性結(jié)構(gòu)時使用的各種電介質(zhì)可以包括鈦酸鉛鋯(PZT)、鈦酸鍶(STO)和鈦酸鋇鍶(BST)。在一些實現(xiàn)中，沉積高k電介質(zhì)材料，所述高k電介質(zhì)材料要求至少約500°C的退火溫度，以獲取其高介電常數(shù)相。在特定的應(yīng)用中，沉積包括PZT層的高k電介質(zhì)，可以在700°C以上的溫度下進行所述沉積。在相對較低的溫度下沉積諸如 STO和BST之類的其他電介質(zhì)材料，并且在較高的溫度(例如大于600°C)退火以實現(xiàn)所需的晶體結(jié)構(gòu)和材料的介電常數(shù)。在更具體的實施例中，將Ta/Pt疊層直接應(yīng)用到諸如二氧化硅(SiO2)之類的電介質(zhì)上，相應(yīng)的層厚度和成分減輕或者消除在富氧環(huán)境下高溫退火之后的分層、小丘或電極粗糙化。Pt電極界面用于承受氧氣氛下的高溫退火，并且用于相對Pt的高功函數(shù)來設(shè)置所需的泄露電流和擊穿行為特性。鉭用作Pt金屬的粘附層，使用鉭在高溫下相對較低的遷移率來減輕粘附層材料擴散通過Pt層，并且促進使用相對較大的Ta基粘附層厚度。在特定的實施例中，PVD用于在中等縱橫比結(jié)構(gòu)中沉積Ta和/或TaN膜。對于較高的縱橫比溝槽，可以使用類似化學(xué)氣相沉積(CVD)、金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)JS 壓CVD (LPCVD)、等離子增強CVD (PECVD)、原子層沉積(ALD)、等離子增強ALD (PE-ALD)和等離子輔助ADL(PA-ALD)的其他沉積技術(shù)。例如，ALD可以用于實現(xiàn)良好的臺階覆蓋。使用 ALD，可以將Pt、Ru、Ir、PtO2, RuO2, IrO2或其他PGM的薄層沉積到粘附層的頂部上，以便改善抗氧化性，并且產(chǎn)生高功函數(shù)電極性質(zhì)。可以通過不同沉積技術(shù)的組合來沉積粘附層。根據(jù)本申請公開的另一個示例，電子器件具有襯底和位于襯底中的三維(3D)MIM 電容器。所述3D MIM電容器包括襯底上的粘附層、粘附層上的第一金屬層、第一金屬層上的絕緣層以及絕緣層上的第二金屬層。第一金屬層、絕緣層和第二金屬層分別形成MIM電容器的金屬、絕緣體和金屬部分，其中第一金屬層包括PGM材料，以及第二金屬層包括類似或者不同的導(dǎo)電材料。粘附層用于解決PGM相對于電子器件的下面襯底(例如電介質(zhì)材料)的粘附性特性。在一些實現(xiàn)中，粘附層包括Ta基材料，所述Ta基材料用于減輕PGM電極在高溫退火之后的分層和小丘，以解決PGM和下面的襯底之間的粘附特性。Ta基粘附層可以通過形成 Ta-O鍵來解決粘附性問題，并且也可以用于促進使用相對較薄的PGM層。在特定的實施例中，粘附層包括相對較厚的Ta基粘附層(例如大于lOOnm)，可以用于減小粘附層的氧化。 這種較厚的粘附層的使用還可以通過在第一金屬層中使用PGM(例如，具有相應(yīng)地選擇的粘附材料)來有利地進行，以抑制這種較厚的h基層的擴散趨勢?，F(xiàn)在回到附圖，圖1示出了根據(jù)另一個示例實施例的具有MIM溝槽電容器120的電子器件100的一部分。所述MIM電容器120包括溝槽區(qū)域中的相應(yīng)金屬、絕緣體和金屬部分110、112和114，所述溝槽區(qū)域具有分別示出為“H”和“W”的高度和寬度部分。這種溝槽區(qū)域表現(xiàn)出高的縱橫比(H W)，例如2 1、3 1、4 1、5 1或更大。所述溝槽區(qū)域位于襯底102的絕緣區(qū)域104中，可以是襯底102的氧化部分，或者可以另外(例如通過沉積)利用絕緣型材料形成。如圖1的插入部分所示的金屬層110形成于絕緣區(qū)域104上，并且包括Ta基粘附層106，可以使用諸如PVD或ALD之類的各種沉積技術(shù)來沉淀所述Ta基粘附層。取決于應(yīng)用和可用的材料，所述Ta基粘附層106可以包括多種類型材料的一種或多種。在特定的實施例中，所述iTa基粘附層106是鉭。在其他實施例中，所述Ta基粘附層106包括TaN、Ta2N 和Ta (N)的一種或多種。例如，可以基于如上所述的溝槽的縱橫比來設(shè)置粘附層106的厚度，將MIM溝槽電容器120的各個層設(shè)置為促進對于溝槽的粘附性、深度覆蓋(cbpth coverage)以及 MIM特性。對于更高縱橫比的溝槽，將較厚的膜用于促進Ta基材料的所需臺階覆蓋(step coverage)，其涉及溝槽的縱橫比。例如，使用15%的臺階覆蓋，可以確定器件100的上表面處的材料厚度大小，需要這種厚度來在溝槽的較低區(qū)域中實現(xiàn)所選擇的厚度。在上下文中， 臺階覆蓋通常指的是相對于沿高縱橫比溝槽的下部側(cè)壁沉積的材料的厚度，在襯底的上表面沉積的材料厚度。金屬層110還包括諸如鉬層之類的PGM基層108，將其沉積到粘附層106上。將絕緣層112 (例如包括PZT、BST和/或ST0)沉積到所述PGM層上。在沉積絕緣層112之后， 將可以包括PGM層108中所使用的相同和/或不同金屬的第二金屬層114形成于溝槽的中心，并且所述第二金屬層114與PGM層和絕緣層形成了 MIM電容器。粘附層106形成MIM 電容器120的金屬電極功能的一部分的程度可以依賴于應(yīng)用、所使用材料的厚度和類型而變化。在一些應(yīng)用中，將氮和Ta基粘附層106 —起使用以改善粘附層的抗氧化性。在具有少量氮的實施例中，如果使用PVD濺射，沉積低電阻率結(jié)晶Tai3相層。在較高的氮濃度下，將氮結(jié)合到粘附層的晶格中。在將氮結(jié)合到晶格中的實施例中，減緩了其他元素通過晶格或者沿晶界的擴散速率?？梢栽O(shè)置Ta基粘附層106的厚度以適應(yīng)各種應(yīng)用。在特定的實施例中，Ta基粘附層106可以具有促進高縱橫比3D溝槽結(jié)構(gòu)中的覆蓋和良好粘附性的厚度。在一些實現(xiàn)中，所述Ta基粘附層106形成于4 1縱橫比的溝槽(例如，如所示出的高度(H)對寬度 (W)比)中，具有約15%的臺階覆蓋。在特定的實施例中，電子器件100配置為在沉積(或者其他形成)絕緣層108之后暴露于高溫退火。在特定的實施例中，所述高溫退火大于約600°C。在特定的實施例中， 在頂部金屬電極114的沉積之后執(zhí)行退火，以減輕或者避免高k材料112的小丘形成。在特定的實施例中，Ta/Pt疊層直接形成于二氧化硅襯底上，并且所述粘附層用于減輕在氧環(huán)境下的高溫退火之后的擴散以及分層、小丘或者電極粗糙化的效應(yīng)。圖2A-2G示出了根據(jù)本申請公開的一個或多個實施例的、在實現(xiàn)的各個階段的具有電容器的電子器件。分別在圖2A-2G中示出的每一個實施例可以與這里其他地方所述的另一個或多個實施例單獨地或者組合地實現(xiàn)。 從圖2A開始，器件200包括襯底202，所述襯底包括具有高縱橫比側(cè)壁的三維結(jié)構(gòu) 204，用于形成三維電極。所述襯底202包括諸如硅之類的材料或者其他半導(dǎo)體材料，氮化鎵、砷化鎵或者其他III/V族半導(dǎo)體化合物?？梢园凑斩喾N形式形成所述三維結(jié)構(gòu)204，并且除了此處所示之外和/或取代此處所示，還可以包括多種表面區(qū)域和/或形狀。在一些實現(xiàn)中，所述三維結(jié)構(gòu)204形成為襯底202中的溝槽。在其他實現(xiàn)中，襯底202形成于下面材料之上，經(jīng)由分層(layering)或其他方法建立所述結(jié)構(gòu)204。在特定的實施例中，所述三維結(jié)構(gòu)204具有蜂窩形狀、或者波紋表面。在其他實施例中，在不同的相對位置處形成所述三維結(jié)構(gòu)204，例如顛倒的柱子或孔。所述三維結(jié)構(gòu)204及其所限定的空間也可以包括上述結(jié)構(gòu)的一種或多種的組合，例如具有波紋側(cè)壁的溝槽。圖2B示出了例如如圖2A所示的具有襯底202和刻蝕結(jié)構(gòu)204的電子器件200，在刻蝕結(jié)構(gòu)的側(cè)壁和下部部分上具有隔離層206。在特定的實施例中，通過在升高的溫度下將襯底202暴露到氧或者水中以形成諸如二氧化硅之類的氧化物來形成隔離層206。圖2C示出了諸如圖2B所示的電子器件200，具有在隔離層206上沉積的Ta基粘附層208。與上述討論相一致，Ta基粘附層208可以包括Ta、TaN, Ta2N或Ta(N)膜的一種或多種，也可以利用氮處理所述Ta基粘附層以改善所述粘附層的抗氧化性。在圖2D中，根據(jù)本申請公開的另一個示例實施例，已經(jīng)在Ta基粘附層208上形成了 Pt基層210，并且已經(jīng)對各層進行了構(gòu)圖。在一些實施例中，在不斷開空氣的情形下執(zhí)行 Ta/Pt疊層Q08/210)的沉積，以避免在Ta基粘附層208和Pt基層210之間界面的氧化。 在其他實施例中，在隨后的步驟中對Ta/Pt疊層進行構(gòu)圖。Ta基粘附層208和Pt基層210 的組合提供了直接位于絕緣層206上的Ta基/Pt基疊層。所述Pt基電極界面允許使用氧氣氛中的高溫退火，例如用于電介質(zhì)材料的后續(xù)沉積以形成諸如MIM電容器之類的器件。在圖2E，已經(jīng)在下面的Pt基層210上形成了電介質(zhì)層212，以形成電容性結(jié)構(gòu)的絕緣部分，并且示出了利用下面的Ta/Pt疊層進行構(gòu)圖。在一些實施例中，按照以下方式對電介質(zhì)層212進行構(gòu)圖和刻蝕，使得所述電介質(zhì)區(qū)域在底部電極上延伸，以避免電容器區(qū)域的邊緣周圍的泄露(例如213和215處所示)。與上述討論相一致的，電介質(zhì)層212可以包括高K電介質(zhì)，例如PZT，或者諸如SrTi03、BaTiO3或BivxSrxTiO3 (BST)之類的材料。在一些實現(xiàn)中，使用金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、原子氣相沉積(AVD)、原子層沉積(ALD) 或等離子輔助ALD(PE-ALD)的一種或多種在低溫下沉積這些電介質(zhì)材料，并且可以將所述材料形成為是非晶態(tài)。將高退火溫度(例如大于約600°C )用于將所述膜轉(zhuǎn)換為具有高介電常數(shù)的結(jié)晶態(tài)。根據(jù)結(jié)合圖2D和2E所述的以上實施例，基于電介質(zhì)的性質(zhì)和所得到的電容器結(jié)構(gòu)的應(yīng)用來選擇所述金屬層210。例如，Pt可以用于MIM電容器中的高K PZT。Ir或IrOx 也可以用作具有高功函數(shù)的抗氧化電極材料。Ru和RuO2可以用作DRAM應(yīng)用的電極，以減小SrTi03基MIM電容器的泄露電流。Ta粘附層208和Pt金屬層210的組合用于實現(xiàn)相對于層212中的電介質(zhì)材料的所需擴散性質(zhì)。例如，Ta/Pt/PZT疊層示出了幾乎沒有由于PZT 中的1 擴散而導(dǎo)致的變形。圖2F示出了根據(jù)本申請公開的另一個示例實施例的完成的MIM電容器疊層200， 內(nèi)金屬層214位于電介質(zhì)層212上，并且形成電容性結(jié)構(gòu)的一部分。內(nèi)金屬層214可以如圖2E所示沉積到電介質(zhì)層212上。在特定的實施例中，金屬層214由與金屬層210相同的材料構(gòu)成。在其他實施例中，金屬層214由與金屬層210不同的材料構(gòu)成。在一些實現(xiàn)中，層214不會填滿整個溝槽。在其他實現(xiàn)中，底部電極的表面面積大于頂部電極，以促進電極的接觸。圖2G示出了根據(jù)本發(fā)明另一個示例實施例的包括MIM電容器的電子器件200。所述器件200可以根據(jù)圖2F所示的MIM電容器器件20而形成，具有用于電路應(yīng)用的附加連接。導(dǎo)電互連216以用作連接焊盤，以促進與MIM電容器的內(nèi)金屬層214的連接。類似地， 互連218允許MIM電容器的金屬層210的連接。諸如SiN之類的鈍化層保護并且隔離MIM 電容器。在層214沒有完全填滿溝槽的實施例中，鈍化層220允許實現(xiàn)三維表面的拓撲。各個連接器216和218提供MIM電容器的每一個相應(yīng)電極010/214)的連接性， 并且可以由多種材料的一種或多種來形成。在特定的實施例中，互連216和218之一或兩者包括鋁基材料。在其他實施例中，金屬互連之一或兩者包括銅基材料。在其他實施例中， 連接器216和218之一或兩者包括半導(dǎo)體材料或改性/摻雜的半導(dǎo)體材料。如上所述并且如附圖所示的各種實施例可以一起實現(xiàn)和/或按照其他方式實現(xiàn)。 在附圖中所示的一個或多個項目也可以按照分立或者集成的方式實現(xiàn)，或者如在特定的情況下不起作用時去除和/或放棄，如根據(jù)具體應(yīng)用是否有用。例如，Ta/Pt疊層對于除了 MIM 電容器的應(yīng)用也是有用的?？紤]到這里的描述，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到在不脫離本申請公開的精神和范圍的情況下可以進行許多變化。
權(quán)利要求
1.一種電子器件，包括襯底，具有表面和三維結(jié)構(gòu)，所述三維結(jié)構(gòu)具有高縱橫比的側(cè)壁；以及金屬-絕緣體-金屬電容器，包括第一電容器電極，包括鉬族金屬基層和Ta基層，所述Ta基層位于鉬族金屬基層和側(cè)壁之一之間；第二電容器電極；以及所述第一和第二電容器電極之間的絕緣材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子器件，其中所述三維結(jié)構(gòu)的側(cè)壁從襯底表面附近的暴露區(qū)域延伸到所述襯底內(nèi)的掩埋區(qū)域，并且所述三維結(jié)構(gòu)的側(cè)壁相對于掩埋區(qū)域附近的側(cè)壁之間的間距具有至少約31的縱橫比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子器件，其中所述三維結(jié)構(gòu)的側(cè)壁從襯底表面附近的暴露區(qū)域延伸到所述襯底內(nèi)的掩埋區(qū)域，并且所述三維結(jié)構(gòu)的側(cè)壁相對于掩埋區(qū)域附近的側(cè)壁之間的間距具有至少約3. 5 1的縱橫比；以及所述掩埋區(qū)域處的側(cè)壁之間的間距影響Ta基層的沉積臺階覆蓋，所述Ta基層小于與暴露區(qū)域相鄰的那部分襯底表面上的Ta基層的沉積厚度的約20%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子器件，其中所述Ta基層配置為利用Ta-O鍵結(jié)合到襯底。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子器件，其中所述Ta基層比所述鉬族金屬基層更厚。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子器件，其中所述鉬族金屬基層由鉬組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子器件，其中所述Ta基層包括鉭和氮。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子器件，其中所述襯底包括氧化物；以及所述第一電容器電極配置為使用Ta基層結(jié)合到襯底中的氧化物，以抵抗響應(yīng)于高溫退火的分層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子器件，其中所述Ta基層包括β相Ta。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子器件，其中所述Ta基層包括結(jié)合到Ta基層的晶格結(jié)構(gòu)中的氮。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子器件，其中所述三維結(jié)構(gòu)的側(cè)壁從襯底表面附近的暴露區(qū)域延伸到襯底內(nèi)的掩埋區(qū)域；以及所述第一電容器電極延伸到與暴露區(qū)域處的側(cè)壁相鄰的襯底表面上。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子器件，其中所述絕緣材料由高k電介質(zhì)材料組成，所述高k電介質(zhì)材料要求至少500°C的退火溫度，以獲取高介電常數(shù)相。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子器件，其中所述絕緣材料由從以下組中選擇的材料組成，所述組包括鈦酸鉛鋯、鈦酸鍶和鈦酸鋇鍶。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子器件，其中所述底部電極疊層由Ta基層和鉬族金屬基層組成。
15.一種電子器件，包括具有高縱橫比溝槽的襯底，所述溝槽具有從襯底表面的上表面延伸到襯底中的溝槽底部的側(cè)壁；所述溝槽中的側(cè)壁上的電介質(zhì)絕緣襯墊；沿所述側(cè)壁沿電介質(zhì)絕緣襯墊的粘附層，所述粘附層包括Ta基材料，所述Ta基材料配置為與所述電介質(zhì)絕緣襯墊結(jié)合；沿所述側(cè)壁位于所述粘附層上的鉬族金屬基層； 沿所述側(cè)壁位于所述鉬族金屬基層上的絕緣層；所述絕緣層上的第二電容器電極，并且用所述鉬族金屬基層和所述絕緣層在溝槽中形成金屬-絕緣體-金屬電容器的金屬、絕緣體和金屬部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電子器件，其中所述高縱橫比溝槽具有沿側(cè)壁的高度與溝槽底部處的寬度的至少為4 1的縱橫比。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電子器件，其中所述Ta基層和所述鉬族金屬基層形成所述金屬-絕緣體-金屬電容器的第一電極，延伸到所述溝槽外，并且沿襯底的上表面，所述Ta 基層與所述襯底的上表面接觸。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電子器件，其中所述Ta基層具有晶格結(jié)構(gòu)，氮結(jié)合到Ta晶格中以減小其他元素通過所述晶格的擴散速率。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電子器件，其中 所述側(cè)壁彼此面對；所述電介質(zhì)絕緣層、粘附層、鉬族金屬基層和絕緣層沿所述側(cè)壁和所述溝槽底部延伸；以及第二電容器電極是溝槽中間部分中的單一電極，并且配置為與彼此面對的側(cè)壁和溝槽底部上的鉬族金屬基層部分電容性地耦合。
20.一種形成電子器件的方法，所述方法包括在襯底中，形成具有側(cè)壁的高縱橫比溝槽，所述側(cè)壁從襯底表面的上表面延伸到襯底中的溝槽底部；在溝槽中的側(cè)壁上形成電介質(zhì)絕緣襯墊；沿所述側(cè)壁沿電介質(zhì)絕緣襯墊形成粘附層，所述粘附層包括Ta基材料，并且使用所述 Ta基材料結(jié)合到所述電介質(zhì)絕緣襯墊；沿所述側(cè)壁在所述粘附層上形成鉬族金屬基層； 沿所述側(cè)壁在所述鉬族金屬基層上形成絕緣層；以及在絕緣層上形成第二電容器電極，以利用所述鉬族金屬基層和所述絕緣層在溝槽中形成金屬-絕緣體-金屬電容器的金屬、絕緣體和金屬部分。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中形成高縱橫比溝槽包括形成具有沿側(cè)壁的高度與溝槽底部處的寬度的至少為41的縱橫比的溝槽。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中形成高縱橫比溝槽包括形成具有沿側(cè)壁的高度與溝槽底部處的寬度的至少為3. 5 1 的縱橫比的溝槽；以及形成粘附層包括沿所述溝槽的側(cè)壁以及在所述襯底的上表面上形成粘附層，溝槽底部附近的粘附層的厚度小于襯底的上表面上的粘附層厚度的約20%，通過溝槽的縱橫比和粘附層的臺階覆蓋來設(shè)置所述縱橫比。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中形成高縱橫比溝槽包括形成具有相對的側(cè)壁的高縱橫比溝槽，所述相對的側(cè)壁彼此面對，并且從所述襯底表面的上表面延伸到襯底中的溝槽底部；形成電介質(zhì)絕緣層、粘附層、鉬族金屬基層和絕緣層包括沿所述相對的側(cè)壁和所述溝槽底部形成這些層；以及形成第二電容器電極包括在溝槽的中間部分形成單一電極，用于與相對側(cè)壁和所述溝槽底部上的鉬族金屬基層電容性地耦合。
全文摘要
一種電子器件，包括金屬一絕緣體一金屬電容性器件。結(jié)合示例實施例，金屬一絕緣體一金屬(MIM)電容器器件位于襯底中，所述襯底包括表面和具有高縱橫比側(cè)壁的三維結(jié)構(gòu)。所述MIM電容器器件包括第一電容器電極，包括鉑族金屬(PGM)基層和位于所述PGM基層和所述側(cè)壁之一之間的Ta基層。所述MIM電容器還包括第二電容器電極以及位于所述第一和第二電極之間的絕緣材料。
文檔編號H01L29/92GK102376755SQ20111024183
公開日2012年3月14日 申請日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月23日
發(fā)明者克勞斯·萊曼, 威廉姆·F·A·貝斯林, 琳達·范魯肯-彼德斯, 阿爾諾德·L·魯斯特 申請人:Nxp股份有限公司