[发明专利]MIM电容器及其形成方法

权利要求书

1.一种金属-绝缘体-金属(MIM)电容器，包括：

底部电极，布置在半导体衬底上方；

顶部电极，位于所述底部电极上面；以及

电容器绝缘体结构，布置在所述底部电极与所述顶部电极之间，其中：

所述电容器绝缘体结构包括第一多个介电结构，所述第一多个介电结构包括第一介电材料；

所述电容器绝缘体结构包括第二多个介电结构，所述第二多个介电结构包括不同于所述第一介电材料的第二介电材料；

所述电容器绝缘体结构从所述底部电极到所述顶部电极在所述第一介电材料与所述第二介电材料之间周期性地交替；

所述第一多个介电结构包括第一介电结构、第二介电结构和第三介电结构；

所述第二介电结构布置在所述第一介电结构与所述第三介电结构之间；以及

所述第二介电结构具有比所述第一介电结构和所述第三介电结构低的重量百分比(wt％)的四方晶体。

2.根据权利要求1所述的金属-绝缘体-金属电容器，其中：

所述第一介电结构布置成比所述第一多个介电结构中的任何其他介电结构更靠近所述底部电极，并且比所述第二多个介电结构中的任一个更靠近所述底部电极；以及

所述第三介电结构布置成比所述第一多个介电结构中的任何其他介电结构更靠近所述顶部电极，并且比所述第二多个介电结构中的任一个更靠近所述顶部电极。

3.根据权利要求2所述的金属-绝缘体-金属电容器，其中，所述第一介电材料具有比所述第二介电材料大的电子亲和力。

4.根据权利要求3所述的金属-绝缘体-金属电容器，其中：

所述第二介电结构具有40wt％与80wt％之间的四方晶体、小于或等于20wt％的单斜晶体以及小于或等于20wt％的立方晶体。

5.根据权利要求4所述的金属-绝缘体-金属电容器，其中：

所述第一介电材料包括氧化锆；以及

所述第二介电材料包括氧化铝。

6.根据权利要求1所述的金属-绝缘体-金属电容器，其中：

所述第一多个介电结构的每个具有大于或等于约6埃的第一厚度；以及

所述第二多个介电结构的每个具有大于或等于约6埃的第二厚度。

7.根据权利要求6所述的金属-绝缘体-金属电容器，其中，所述第一厚度大于所述第二厚度。

8.根据权利要求1所述的金属-绝缘体-金属电容器，其中：

所述第一介电结构和所述第三介电结构的每个具有第一厚度。

所述第二介电结构具有第二厚度；以及

所述第二厚度小于所述第一厚度。

9.一种金属-绝缘体-金属(MIM)电容器，包括：

下电极，布置在半导体衬底上方；

上电极，位于所述下电极上面；以及

电容器绝缘体结构，布置在所述下电极与所述上电极之间，其中：

所述电容器绝缘体结构包括介电结构堆叠件，所述介电结构堆叠件包括彼此垂直堆叠的至少五个单个介电结构；

所述单个介电结构包括：包括第一介电材料的第一单个介电结构；以及包括第一介电材料的第二单个介电结构；

所述第一单个介电结构是所述介电结构堆叠件中的最上单个介电结构；

所述第二单个介电结构是所述介电结构堆叠件中的最下单个介电结构；

布置在所述第一单个介电结构与所述第二单个介电结构之间的单个介电结构包括第一介电材料、第二介电材料或第三介电材料；

所述第二介电材料不同于所述第一介电材料；

所述第三介电材料不同于所述第一介电材料和所述第二介电材料；以及

布置在所述第一单个介电结构与所述第二单个介电结构之间的单个介电结构从所述第二单个介电结构到所述第一单个介电结构在所述第一介电材料、所述第二介电材料和第三介电材料之间周期性地交替。

10.一种用于形成金属-绝缘体-金属(MIM)电容器的方法，所述方法包括：

在半导体衬底上方形成底部电极层；

在所述底部电极层上方形成包括第一介电材料的第一介电层，其中，所述第一介电层形成有第一重量百分比(wt％)的四方晶体；

在所述第一介电层上方形成包括不同于所述第一介电材料的第二介电材料的第二介电层，其中，所述第二介电层形成为非晶固体；

在所述第二介电层上方形成包括所述第一介电材料的第三介电层，其中，所述第三介电层形成有第二重量百分比的四方晶体；

在所述第三介电层上方形成包括所述第二介电材料的第四介电层，其中，所述第四介电层形成为非晶固体；

在第四介电层上方形成包括所述第一介电材料的第五介电层，其中，所述第五介电层形成有第三重量百分比的四方晶体，其中，所述第二重量百分比的四方晶体少于所述第一重量百分比的四方晶体和所述第三重量百分比的四方晶体；

在所述第五介电层上方形成顶部电极层；以及

将所述顶部电极层、所述第五介电层、所述第四介电层、所述第三介电层、所述第二介电层、所述第一介电层和所述底部电极层图案化，以形成所述金属-绝缘体-金属电容器。