[发明专利]包含氮化钼、氮氧化钼或基于钼的合金材料的半导体结构以及其制造方法

说明书

本发明揭示一种半导体结构，其可包含在衬底上的第一电极、在所述第一电极上的高K电介质材料，及在所述高K电介质材料上的第二电极，其中所述第一电极及所述第二电极中的至少一者可包含选自由以下各者组成的群组的材料：氮化钼Mo_aN_b材料、氮氧化钼MoO_xN_y材料、氧化钼MoO_x材料，及包括钼及氮的基于钼的合金材料。

优先权主张

本申请案主张2013年10月16日申请的标题为“包含氮化钼、氮氧化钼或基于钼的合金材料的半导体结构以及其制造方法(SEMICONDUCTOR STRUCTURES INCLUDINGMOLYBDENUM NITRIDE,MOLYBDENUM OXYNITRIDE OR MOLYBDENUM-BASED ALLOY MATERIAL,AND METHOD OF MAKING SUCH STRUCTURES)”的第14/055,620号美国专利申请案的申请日期的权益。

技术领域

在各个实施例中，本发明大体上涉及包含氮化钼材料、氮氧化钼材料或基于钼的合金材料的半导体结构、制造此类结构的方法及包含此类结构的装置。更特定来说，本发明涉及包含电极的半导体结构、制造此类电极的方法及包含此类电极的装置，其中电极包括氮化钼材料、氮氧化钼材料或基于钼的合金材料。

背景技术

存储器装置，例如动态随机存取存储器(DRAM)，利用电容器以将信息存储于集成电路内。通过将电介质材料放置于由导电材料形成的两个电极之间来形成电容器。对于存储器装置的持续目标为减小所述装置的尺寸，同时维持或增加所述装置的存储容量。

电容(C)为电容器保持电荷的能力。电容(C)为电容器的表面积(A)、电容器之间的距离(d)(即，电介质材料的物理厚度)及电介质材料的相对介电常数(即，k值)的函数，如以下方程式中所展示，其中ε_o表示真空电容率：

为在不增加电极尺寸(例如，面积A)的情况下提高电容值，有必要减小电介质材料的厚度(d)或使用具有高介电常数(k)的电介质材料。减小电介质材料的厚度(d)可导致电流泄漏，所述电流泄漏随着电介质材料的厚度减小而以指数方式增加。因此，期望使用具有高k值的电介质材料以实现高电容。

对于给定的所要电容，如果增加电介质材料的k值，那么可减小电容器的尺寸同时维持相同单元电容。相比于具有约为4的介电常数的二氧化硅(SiO₂)，高K电介质材料为具有约为20的高介电常数(k)的电介质材料。因此，通过使用高K电介质材料来代替SiO₂作为电容器的两个电极之间的电介质材料，可获得具有相同电容或经增加的电容的电容器。高K电介质材料的实例为二氧化锆(ZrO₂)、二氧化铪(HfO₂)、SrTiO₃、硅酸铪或硅酸锆等。

然而，相比于SiO₂，高K电介质材料相对于金属电极还具有较小的能带间隙及较小的传导能带偏移。因此，具有高K电介质材料的电容器通常比将SiO₂作为电介质材料的电容器遭受更多的电流泄漏。

因此，需要具有高电容及功函数但具有低电流泄漏的电极及包含此电极的半导体结构。

附图说明

图1到8各自以示意视图说明根据本发明的实施例的半导体结构的非限制性实例。

具体实施方式

以下描述提供特定细节，例如材料类型、材料厚度及处理条件，以提供本发明的实施例的透彻描述。然而，所属领域的一般技术人员将理解，可在不采用这些特定细节的情况下实践本发明的实施例。实际上，可结合行业中所采用的常规制造技术来实践本发明的实施例。