电子器件以及包括其的半导体装置的制作方法

1.本公开涉及一种电子器件以及包括该电子器件的半导体装置。


背景技术：

2.随着电子装置的按比例缩小，由电子装置中的电子器件占据的空间也减小。因此，随着诸如电容器的电子器件的尺寸的减小，也需要减小电子器件中包括的电介质层的厚度。然而，在这种情况下，由于一些泄漏电流穿过电容器的电介质层而极大地产生，所以器件的驱动可能变得困难。


技术实现要素：

3.提供一种具有高电容和低泄漏电流值的电子器件以及包括该电子器件的半导体装置。
4.提供一种具有包括三个或更多个金属氧化物区域的电介质层的电子器件。
5.提供一种具有包括金属氧化物层的电介质层的电子器件，该金属氧化物层包括三种或更多种类型的金属元素。
6.另外的方面将在下面的描述中被部分地阐述，并且部分地将从描述变得明显，或者可以通过实践本公开的所提出的实施方式而获知。
7.根据一示例实施方式，一种电子器件包括下电极、与下电极隔开而不与下电极直接接触的上电极以及在下电极和上电极之间的电介质层，该电介质层包括第一金属氧化物区域、第二金属氧化物区域和第三金属氧化物区域。
8.第一金属氧化物区域和第二金属氧化物区域可以每个独立地具有20或更大且70或更小的介电常数。
9.第三金属氧化物区域可以在第一金属氧化物区域和第二金属氧化物区域之间并可以包括硼(b)以及从铝(al)、镁(mg)、硅(si)或铍(be)选择的一种或更多种金属元素。
10.电介质层可以包括在第一金属氧化物区域中的第一金属氧化物层、在第二金属氧化物区域中的第二金属氧化物层、或在第三金属氧化物区域中的第三金属氧化物层中的至少一个。
11.第一金属氧化物区域、第二金属氧化物区域和第三金属氧化物区域在电介质层的厚度方向上依次布置。在第三金属氧化物区域中，b的含量可以小于或等于诸如al、mg、si和/或be的金属元素的含量。
12.第三金属氧化物区域还可以包括从ca、sr、ba、sc、y、la、ti、hf、zr、nb、ta、ce、pr、nd、gd、dy、yb、pb、zn或lu选择的一种或更多种金属元素。
13.第三金属氧化物区域可以包括由abac
1-a
o表示的金属氧化物。a可以是从ca、sr、ba、sc、y、la、ti、hf、zr、nb、ta、ce、pr、nd、gd、dy、yb、pb、zn或lu中的一种或更多种元素，b可以是硼(b)，c可以是从al、mg、si和be选择的一种或多种元素，“a”可以大于0.00且等于或小于0.50。
14.第一金属氧化物区域可以与下电极相邻，并且第一金属氧化物层的厚度可以是电介质层的总厚度的40％或更大。
15.第一金属氧化物区域的厚度可以为或更大且或更小；第二金属氧化物区域的厚度可以为或更大且或更小；和/或第三金属氧化物区域的厚度可以为或更大且或更小。电介质层的厚度可以为或更大且或更小。第三金属氧化物区域的厚度相对于第一金属氧化物区域的厚度的比率可以为0.3或更大且小于1.0。
16.电介质层可以包括在上电极和第二金属氧化物区域之间的第四金属氧化物区域，第四金属氧化物区域包括从al、mg、si和be选择的一种或更多种金属元素。第四金属氧化物区域可以包括比第三金属氧化物的硼含量小的硼(b)含量。第四金属氧化物区域可以例如不包括硼。第四金属氧化物层的厚度为或更大且或更小。
17.电介质层可以配置为使得当施加1.0v的电压时泄漏电流值为1.0
×
10-4
a/cm2或更小。
18.上电极和下电极中的至少一个可以包括由mm'n表示的金属氮化物，其中m是金属元素，m'是掺杂元素，n是氮。
19.电子器件还可以包括在上电极和下电极中的至少一个与电介质层之间的界面层。界面层可以包括过渡金属氧化物。
20.一种半导体装置可以包括：所述电子器件；和场效应晶体管，电连接到电子器件。场效应晶体管可以包括：半导体层，包括源极和漏极；在半导体层上的栅极电介质层；以及在栅极电介质层上的栅电极。
21.根据另一实施方式，一种电子器件包括：下电极；上电极，与下电极隔开而不与下电极直接接触；以及电介质层，在下电极和上电极之间，并包括从ca、sr、ba、sc、y、la、ti、hf、zr、nb、ta、ce、pr、nd、gd、dy、yb、pb、zn或lu选择的一种或更多种第一金属元素、从al、mg、si或be和硼(b)选择的一种或更多种第二金属元素。
22.电介质层中的硼(b)的含量可以小于或等于所述一种或更多种第二金属元素的含量。电介质层可以包括由abac
1-a
o表示的金属氧化物，其中a表示所述一种或更多种第一金属元素，b表示硼(b)，c表示所述一种或更多种第二金属元素，a小于或等于0.50。
23.相对于电介质层的金属元素的总含量，硼(b)的含量可以大于0.0at％且等于或小于3.0at％。相对于电介质层的金属元素的总含量，所述一种或更多种第一金属元素的含量可以为92at％或更大且小于100at％。相对于电介质层的金属元素的总含量，第二金属元素的含量可以大于0.0at％且等于或小于5.0at％。
24.硼(b)可以具有在电介质层的厚度方向上的浓度梯度。电介质层可以在厚度方向上依次包括面对下电极的下表面、在下表面之上的内部区域以及在内部区域之上并面对上电极的上表面。硼(b)可以在以电介质层的厚度的40％或更大且90％或更小远离下电极的位置具有最大浓度。电介质层的厚度为或更大且或更小。
25.电介质层可以配置为使得当施加1.0v的电压时泄漏电流值可以是1.0
×
10-4
a/cm2或更小。
26.一种半导体装置可以包括：所述电子器件；和场效应晶体管，电连接到电子器件。场效应晶体管可以包括：半导体层，包括源极和漏极；在半导体层上的栅极电介质层；以及
在栅极电介质层上的栅电极。
附图说明
27.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、特征和优点将变得更加明显，附图中：
28.图1、图2和图3是根据一些示例实施方式的电子器件的示意图；
29.图4a示出包括半导体器件和电容器的存储器件的存储单元的电路配置；
30.图4b是根据一示例实施方式的半导体装置的示意图；
31.图5是根据一示例实施方式的半导体装置的布局图；
32.图6和图7是图5的半导体装置沿着线a-a'截取的截面图；
33.图8和图9是示意性示出根据一些实施方式的可应用于电子装置的器件架构的概念图；
34.图10a至图10h是概念性地示出根据一些示例实施方式的制造金属氮化物膜的方法的各个操作的视图；以及
35.图11是根据一示例实施方式的沟槽电容器型动态随机存取存储器(dram)的结构。
具体实施方式
36.现在将详细参照一些示例实施方式，其示例在附图中示出，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。就这点而言，当前的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了这些实施方式以解释各方面。如这里使用的，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。当诸如
“……
中的至少一个”的表述在一列元件之后时修饰整个元件列表而不是修饰该列表的单个元件。
37.在说明书中使用的术语仅用于描述特定的实施方式，而不旨在限制本公开。当一组成元件设置在另一组成元件“之上”或“上”时，该组成元件不仅可以包括在另一组成元件的上侧/下侧/左侧/右侧直接接触的元件，还可以包括以非接触方式设置在另一组成元件之上/之下/左边/右边的元件。
38.除非另外明确说明，否则本说明书中以单数形式使用的表述也包括其复数形式。此外，诸如“包括”或“包含”的术语也可以被解释为表示某种特征、数量、步骤、操作、组成元件或其组合，但是可以不被解释为排除一个或更多个其它特征、数量、步骤、操作、组成元件或其组合的存在或添加的可能性。
39.诸如“第一”和“第二”的术语在这里仅用于描述各种组成元件，但是这些组成元件不受这些术语限制。这样的术语仅用于将一个组成元件与另一组成元件区分开的目的。此外，说明书中所述的诸如“～部分”、“～单元”、“～模块”和“～块”的术语可以表示用于处理至少一个功能或操作的单元，并且该单元可以由硬件、软件、或硬件和软件的组合来实现。
40.在下文，将通过参照附图解释本公开的一些示例实施方式来详细描述本公开。如上所述，附图中的相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中，为了清楚和便于描述，每个组成元件的尺寸(层、区域等的宽度、厚度等)可以被夸大。以下描述的实施方式仅是示例，并且从这些实施方式可以有各种修改。
41.根据一个方面，可以提供一种具有低泄漏电流和高电容的电子器件。该电子器件可以是电容器。
42.图1是根据一示例实施方式的电容器1的示意图。参照图1，电容器1可以包括下电极100、与下电极100间隔开布置的上电极200以及布置在下电极100和上电极200之间的电介质层300。
43.下电极100可以设置在基板(未示出)上。基板可以是用于支撑电容器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。基板可以例如包括下面在图6和图7中示出的基板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，基板可以包括例如半导体材料(诸如硅(si)、锗(ge)、硅锗(sige)、碳化硅(sic)、砷化镓(gaas)、铟砷(inas)、磷化铟(inp)等)、绝缘材料(诸如硅氧化物、硅氮化物、硅氮氧化物等)、和/或导电材料诸如金属。
44.上电极200可以与下电极100间隔开布置，使得上电极200和下电极100彼此面对。下电极100和/或上电极200可以每个独立地包括金属、金属氮化物、金属氧化物或其组合。例如，下电极100和/或上电极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)、铂(pt)等)、导电金属氮化物(诸如钛氮化物(tin)、钽氮化物(tan)、铌氮化物(nbn)、钼氮化物(mon)、钴氮化物(con)、钨氮化物(wn)等)和/或导电金属氧化物(诸如铂氧化物(pto)、铱氧化物(iro2)、钌氧化物(ruo2)、锶钌氧化物(srruo3)、钡锶钌氧化物((ba,sr)ruo3)、钙钌氧化物(caruo3)、镧锶钴氧化物((la,sr)coo3)、铟锡氧化物(ito)等)。
45.例如，下电极100和/或上电极200可以每个独立地包括由mm'n表示的金属氮化物。在这种情况下，m可以表示金属元素，m'可以表示与m不同的元素，n可以表示氮。例如，金属氮化物可以包括掺有元素m'的mn金属氮化物。m可以是从be、b、na、mg、al、si、k、ca、sc、ti、v、cr、mn、fe、co、ni、cu、zn、ga、ge、rb、sr、y、zr、nb、mo、tc、ru、rh、pd、ag、cd、in、sn、sb、te、cs、ba、la、ce、pr、nd、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu、hf、ta、w、re、os、ir、pt、au、hg、tl、pb、bi、po、fr、ra、ac、th、pa和u当中选择的一种、两种和/或更多种元素。m'可以是从h、li、be、b、n、o、na、mg、al、si、p、s、k、ca、sc、ti、v、cr、mn、fe、co、ni、cu、zn、ga、ge、as、se、rb、sr、y、zr、nb、mo、tc、ru、rh、pd、ag、cd、in、sn、sb、te、cs、ba、la、ce、pr、nd、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu、hf、ta、w、re、os、ir、pt、au、hg、tl、pb、bi、po、fr、ra、ac、th、pa和u当中选择的一种、两种和/或更多种元素。当金属氮化物mm'n的m、m'和n的组成比为x：y：z(例如m
x
m'ynz)时，0≤x≤2、0≤y≤2和0《z≤4，其中x和y中的至少一个不为0。在m'是氮(n)(例如，其中m'和n相同)的情况下，下电极100和/或上电极200的成分可以由m
x
nz表示，0＜x≤2和0《z≤6。
46.下电极100和/或上电极200可以每个独立地是单个材料层和/或多个材料层的堆叠结构。例如，下电极100和/或上电极200可以每个独立地是tin的单层和/或nbn的单层。可选地，下电极100和/或上电极200可以具有包括包含tin的第一电极层和包含nbn的第二电极层的堆叠结构。
47.电介质层300可以包括第一金属氧化物层310、第二金属氧化物层330和第三金属氧化物层320。第一金属氧化物层310可以靠近下电极100布置，第二金属氧化物层330可以与第一金属氧化物层310间隔开布置，使得第一金属氧化物层310和第二金属氧化物层330
彼此面对，并且第三金属氧化物层320可以布置在第一金属氧化物层310和第二金属氧化物层330之间。例如，第一金属氧化物层310、第三金属氧化物层320和第二金属氧化物层330可以在电介质层300的厚度方向上(例如，当在截面中观看时在垂直方向上)依次布置。
48.第一金属氧化物层310和/或第二金属氧化物层330可以具有高介电常数。例如，第一金属氧化物层310和/或第二金属氧化物层330可以每个独立地具有20或更大和/或70或更小的介电常数。第一金属氧化物层310和/或第二金属氧化物层330可以具有顺电特性。第一金属氧化物层310和/或第二金属氧化物层330可以每个独立地包括从ca、sr、ba、sc、y、la、ti、hf、zr、nb、ta、ce、pr、nd、gd、dy、yb、pb、zn和lu当中选择的一种、两种和/或更多种金属。例如，第一金属氧化物层310和/或第二金属氧化物层330可以每个独立地包括铪氧化物(hfo2)、铪硅氧化物(hfsio4)、镧氧化物(la2o3)、镧铝氧化物(laalo3)、锆氧化物(zro2)、铪锆氧化物(hfzro2)、锆硅氧化物(zrsio4)、钽氧化物(ta2o5)、钛氧化物(tio2)、锶钛氧化物(srtio3)、钇氧化物(y2o3)、铝氧化物(al2o3)、铈氧化物(ceo2)、铅钪钽氧化物(pbsctao3)、铌酸铅锌(pbznnbo3)等。此外，第一金属氧化物层310和/或第二金属氧化物层330可以每个独立地包括金属氮氧化物(诸如铝氮氧化物(alon)、锆氮氧化物(zron)、铪氮氧化物(hfon)、镧氮氧化物(laon)、钇氮氧化物(yon)等)、硅酸盐(诸如zrsion、hfsion、ysion、lasion等)和/或铝酸盐(诸如zralon、hfalon等)。
49.第三金属氧化物层320可以包括硼(b)以及从铝(al)、镁(mg)、硅(si)和/或铍(b)选择的至少一种、两种和/或更多种金属元素。第三金属氧化物层320可以是减小和/或阻挡在电容器1中流动的泄漏电流的泄漏电流减小层。例如，包括第一金属氧化物层310和/或第二金属氧化物层330而没有第三金属氧化物层320的电容器可能难以操作，因为过多的泄漏电流在电容器中流动。当在第一金属氧化物层310和第二金属氧化物层330之间提供包括al、mg、si和be中的一种、两种和/或更多种但不包括b的金属氧化物层时，电容器中的泄漏电流可以减小，但是电容器的电容可能降低。相反，当在第一金属氧化物层310和第二金属氧化物层330之间提供包括al、mg、si和/或be中的一种、两种和/或更多种以及硼(b)的金属氧化物层时，可以减小电容器中的泄漏电流，并且同时可以保持电容器的电容和/或可以减少电容器的宽度。不受特定理论的限制，电容器中较低的泄漏电流可以是由于与包括al、mg、si和/或be而没有硼的金属氧化物层相比包括硼的第三金属氧化物层320中的更高的结晶度，因为与al、mg、si、be等相比硼不太可能抑制金属氧化物层中的晶体生长。例如，第三金属氧化物层320可以具有比第一金属氧化物层310和/或第二金属氧化物层330更高的结晶度。
50.此外，第三金属氧化物层320还可以包括从ca、sr、ba、sc、y、la、ti、hf、zr、nb、ta、ce、pr、nd、gd、dy、yb、pb、zn和/或lu选择的一种、两种和/或更多种金属元素。
51.在第三金属氧化物层320中，硼(b)的含量可以小于或等于al、mg、si和/或be中的所述一种、两种和/或更多种的含量。例如，与从al、mg、si和/或be选择的所述一种、两种和/或更多种金属元素的含量相比，第三金属氧化物层320中的b的含量可以为0.95或更小、0.90或更小、0.80或更小、0.75或更小和/或0.70或更小，和/或0.01或更大、0.05或更大、0.10或更大、0.15或更大、0.20或更大、0.25或更大、和/或0.30或更大。
52.例如，第三金属氧化物层320可以包括由abac
1-a
o表示的金属氧化物，其中a可以表示从ca、sr、ba、sc、y、la、ti、hf、zr、nb、ta、ce、pr、nd、gd、dy、yb、pb、zn和lu选择的所述一
种、两种和/或更多种金属元素，b表示硼，c可以表示从al、mg、si和/或be选择的所述一种、两种和/或更多种金属元素。b与金属元素c的比率(a)可以大于0.00，例如0.10或更大、0.15或更大、0.20或更大和/或0.50或更小、和/或0.45或更小。此外，第三金属氧化物层320中的金属元素a、金属元素c和/或b可以根据电介质层的期望介电常数、电容器的期望泄漏电流值和/或类似条件而以适当的量被包括。例如，相对于第三金属氧化物层320中的金属元素的总含量，第三金属氧化物层320中的b的含量可以大于0.0at％、0.3at％或更大、0.5at％或更大、0.7at％或更大、1.0at％或更大、1.5at％或更大、和/或2.0at％或更大、和/或10.0at％或更小、7.0at％或更小、5.0at％或更小、4.0at％或更小、3.0at％或更小、2.5at％或更小、2.0at％或更小、和/或1.5at％或更小。相对于第三金属氧化物层320中的金属元素的总含量，第三金属氧化物层320中的金属元素a的含量可以例如为80at％或更大、85at％或更大、和/或90at％或更大、和/或小于100at％、98at％或更小和/或96at％或更小。此外，在由abac
1-a
o表示的金属氧化物中，金属元素a、b和金属元素c之间的元素比率可以根据第三金属氧化物中每种金属元素的含量确定，氧o的含量可以根据金属元素a、c和b的含量以及化学计量确定。例如，在一些示例实施方式中，硼与第二金属元素c的比率可以小于或等于一(1)。
53.电介质层300的厚度可以为或更大和/或或更小。例如，电介质层300可以具有或更大、或更大、和/或或更大、和/或或更小、或更小、或更小和/或或更小的厚度。
54.第一金属氧化物层310可以靠近下电极100布置，并可以具有相对于电介质层300的总厚度的40％或更大的厚度。例如，相对于电介质层300的总厚度，第一金属氧化物层310的厚度可以为45％或更大、50％或更大、55％或更大、60％或更大、65％或更大、和/或90％或更小、和/或85％或更小、80％或更小、和/或75％或更小。例如，第一金属氧化物层310的厚度可以为或更大、或更大、和/或或更大、和/或或更小、或更小、或更小、和/或或更小。
55.此外，第二金属氧化物层330的厚度可以为或更大、或更大、和/或或更大、和/或或更小、或更小、或更小、和/或或更小。
56.第三金属氧化物层320的厚度可以为或更大、或更大、或更大、和/或或更大、和/或或更小、或更小、或更小、和/或或更小。例如，相对于第一金属氧化物层310的厚度，第三金属氧化物层320的厚度可以为0.1或更大、0.2或更大和/或0.3或更大、和/或小于1.0、0.9或更小、0.8或更小、0.7或更小、和/或0.5或更小。
57.第一金属氧化物层310、第二金属氧化物层330和第三金属氧化物层320之间的边界可能是不清楚的。例如，在第一金属氧化物层310和第三金属氧化物层320之间、在第二金属氧化物层330和第三金属氧化物层320之间和/或在第一至第三金属氧化物层310、320和330的全部之间的边界可能是不清楚的。例如，当第一金属氧化物层310、第二金属氧化物层330和第三金属氧化物层320被制造为具有相似的成分和/或具有小的厚度时，与相邻层的边界可能没有被清楚地区分，由于例如它们之间的材料扩散。
58.电介质层300还可以包括第四金属氧化物层(未示出)，该第四金属氧化物层包括
从al、mg、si和/或be选择的一种、两种和/或更多种金属元素。第四金属氧化物层可以包括或可以不包括硼(b)。在第四金属氧化物层包括b的情况下，第四金属氧化物层中的b的含量可以小于第三金属氧化物层320中的b的含量。第四金属氧化物层可以在上电极200和第二金属氧化物层330之间。第四金属氧化物层的厚度可以为或更大、或更大、或更大、和/或或更大、和/或或更小、或更小、或更小、和/或或更小。
59.电容器1还可以包括在下电极100和电介质层300之间和/或在上电极200和电介质层300之间的界面层(未示出)。界面层可以用作防止杂质在下电极100和电介质层300之间和/或上电极200和电介质层300之间扩散和/或移动的阻挡层。例如，界面层可以防止包括在上/下电极100和200中的一些原子(例如氮原子)侵入电介质层300中，并可以防止包括在电介质层300中的一些原子(例如氧原子)扩散到上/下电极100和200中。界面层可以包括具有导电性的过渡金属氧化物，并可以包括例如金属氧化物(诸如钛氧化物(tio)、钽氧化物(tao)、铌氧化物(nbo)、钼氧化物(moo)、铱氧化物(iro)等)和/或金属氮氧化物(例如钛氮氧化物(tion)、钽氮氧化物(taon)、铌氮氧化物(nbon)、钼氮氧化物(moon)等)。界面层可以包括下电极100和/或上电极200中包括的金属的氧化物。例如，下电极100可以包括由mm'n表示的金属氮化物，并且下电极100和电介质层300之间的界面层可以包括由mm'on表示的金属氮氧化物。界面层可以具有一厚度从而不用作电介质层和/或作为电介质层起到可忽略不计的作用，并可以具有例如约至的厚度。
60.尽管被示出为包括下电极100和上电极200，但是在一些示例实施方式中，电容器1可以包括多个内部电极(未示出)，并且电介质层300可以可选地设置在内部电极之间。在这种情况下，电容器可以是多层电容器，并可以具有其中所述多个内部电极和电介质层300交替堆叠的结构。相邻的内部电极可以通过设置在它们之间的电介质层而彼此电分离。在该多层电容器中，由于内部电极和电介质层300交替地堆叠，所以该多层电容器可以用作单个单元电容器。
61.根据一些实施方式的电容器可以包括电介质层，该电介质层包括从ca、sr、ba、sc、y、la、ti、hf、zr、nb、ta、ce、pr、nd、gd、dy、yb、pb、zn和/或lu选择的一种、两种和/或更多种元素的第一金属元素、从al、mg、si和/或be选择的一种、两种和/或更多种元素的第二金属元素、以及b。图2是根据一些示例实施方式的电容器2的示意图。参照图2，电容器2可以包括下电极100、与下电极100间隔开布置的上电极200以及布置在下电极100和上电极200之间的电介质层301。电介质层301可以包括第一金属元素、第二金属元素和硼(b)，并且b的含量可以小于或等于第二金属元素的含量。
62.第一金属元素、第二金属元素和/或b可以根据电介质层的期望介电常数、电容器的泄漏电流值等而以适当的含量被包括在电介质层301中。例如，相对于电介质层301中的金属元素的总含量，电介质层301中的b的含量可以大于0.0at％、0.2at％或更大、0.3at％或更大、和/或0.5at％或更大、和/或3.0at％或更小、2.5at％或更小、2.0at％或更小、和/或1.5at％或更小。此外，相对于电介质层301中的金属元素的总含量，电介质层301中的第一金属元素的含量可以为92at％或更大、94at％或更大、和/或95at％或更大、和/或小于100at％、98at％或更小、和/或96at％或更小。相对于电介质层301中的金属元素的总含量，电介质层301中的第二金属元素的含量可以大于0.0at％、0.3at％或更大、0.5at％或更大、
1.0at％或更大、1.5at％或更大、和/或2.0at％或更大、和/或5.0at％或更小、4.5at％或更小、4.0at％或更小、3.5at％或更小、3.0at％或更小、和/或1.5at％或更小。电介质层301可以包括第一金属元素的金属氧化物、第二金属元素的金属氧化物和/或硼氧化物。例如，电介质层301可以包括由abac
1-a
o表示的金属氧化物，其中a可以表示第一金属元素，b表示硼，c可以表示第二金属元素。“a”可以大于0.00、0.10或更大、0.15或更大、和/或0.20或更大、和/或0.50或更小、和/或0.45或更小。此外，在由abac
1-a
o表示的金属氧化物中，第一金属元素a、b和第二金属元素c之间的元素比率可以根据电介质层301中的每种金属元素的含量来确定，氧元素的含量可以根据第一金属元素a、第二金属元素c和b的含量和化学计量来确定。例如，在一些示例实施方式中，硼与第二金属元素c的比率可以小于或等于一(1)。
63.b可以在电介质层301的厚度方向上具有浓度梯度。例如，电介质层301可以在厚度方向上依次包括面对下电极100的下表面311、设置在下表面311之上的内部区域321以及设置在内部区域321之上并面对上电极200的上表面331。内部区域321中的硼含量可以大于下表面311和/或上表面331中的硼含量。在另一示例中，如图3所示，电介质层302可以包括在内部区域322之下的下部区域312以及在内部区域322之上的上部区域332，其中电介质层302具有特定厚度。内部区域322中的硼含量可以大于下部区域312和/或上部区域332中的硼含量。例如，内部区域321和322中的硼含量可以是下表面/下部区域311和312、上表面/上部区域331和332、或其全部的硼含量的5倍或更多、10倍或更多、15倍或更多、20倍或更多、50倍或更多、和/或100倍或更多。此外，b的含量可以在电介质层301和302的厚度的40％或更大的位置(如例如从下电极100起测量时)处具有最大浓度(含量)。b的含量具有最大浓度(含量)的位置可以与下电极100间隔开，例如以相对于电介质层301和302的每个的厚度的45％或更大、50％或更大、55％或更大、和/或60％或更大、和/或90％或更小、85％或更小、80％或更小、和/或75％或更小。
64.以上关于下电极100、上电极200、界面层等给出的描述以及电介质层300的描述可以在电容器2和3的描述中被参考。
65.上述电容器1、2和3可以具有低泄漏电流值。例如，当向电容器1、2和3施加1.0v的电压时，泄漏电流值可以为1.0
×
10-4
a/cm2或更小、5.0
×
10-5
a/cm2或更小、或1.0
×
10-5
a/cm2或更小。
66.根据一些示例实施方式的电子器件(例如电容器)可以通过在基板上形成下电极100、在下电极100上形成电介质层300(该电介质层300包括如上所述的具有期望成分和厚度的金属氧化物层310、320和330)、然后在电介质层300上形成上电极200来制造。下电极100、电介质层300和上电极200可以通过本领域已知的方法形成。例如，下电极100、电介质层300和上电极200可以每个独立地通过诸如原子层沉积(ald)、化学气相沉积(cvd)、物理气相沉积(pvd)、溅射等的沉积方法形成。在这些方法当中，ald方法具有如下优点：均匀的层可以以原子为单元形成，并且该方法可以在相对低的温度进行。
67.例如，下电极100、电介质层300和上电极200可以每个独立地通过重复一个或更多个沉积循环而形成，所述沉积循环包括供应反应物前体、吹扫反应物前体、供应反应气体(例如硝化剂或氧气供应源)以及吹扫反应气体。
68.例如，当下电极100和/或上电极200包括金属氮化物时，包括金属氮化物的下电极100和/或上电极200可以通过供应反应物前体(例如金属前体)和硝化剂到基板和/或电介
质层上并使反应物前体和硝化剂在适当的温度相互反应来制造。工艺温度可以根据金属前体和/或硝化剂的热稳定性而被适当地调节，并可以为100℃或更大和/或700℃或更小。
69.反应物前体可以是由mr
x
表示的金属有机化合物和/或由m'r
x
表示的元素有机化合物。m或m'可以与以上描述的相同，r可以是c1至c
10
烷基、c2至c
10
烯基、羰基(c＝o)、卤化物、c6至c
10
芳基、c6至c
10
环烷基、c6至c
10
环烯基、(c＝o)r(r是氢或c1至c
10
烷基)、c1至c
10
烷氧基、c1至c
10
脒基、c1至c
10
烷基酰胺、c1至c
10
烷基酰亚胺、-n(q)(q')(q和q'独立地为c1至c
10
烷基或氢)、q(c＝o)cn(q为氢或c1至c
10
烷基)以及c1至c
10
β-二酮酸酯中的一种或两种或更多种，并且x可以大于0且等于或小于6。
70.反应物前体可以是由mhy或m'hy表示的卤化物。m或m'可以与如上所述的相同，h可以包括f、cl、br和i中的一种或两种或更多种。y可以大于0且等于或小于6。
71.硝化剂可以是包括氮元素的反应气体，包括nh3、n2h2、n3h和/或n2h4。
72.在反应之后，在被供应到基板或电介质层300之后没有反应的反应物前体、未反应的反应气体(例如硝化剂)和/或其副产物可以通过吹扫去除。惰性气体诸如ar、he、n2、ne等可以用于吹扫。
73.例如，如图10a所示，可以将反应物前体(例如金属前体mr
x
)供应到基板su上。金属前体可以是由mrx表示的金属有机化合物。
74.如图10b所示，金属有机配体可以被吸附到基板su上。
75.图10a和图10b的工艺可以由下面的式1和2表示：
76.xmr4
→
xmr4-a+x*ar(1)
77.xmr4-a+x*ar
→
xmr4-a(2)。
78.式(2)表明，残留的配体成分x*ar通过吹扫去除。
79.接下来，确定是否需要和/或另外地希望附加的mrx。当需要(和/或希望)附加的mrx时，可以重复供应和吹扫操作。
80.可以供应包括第二反应物前体(例如元素前体m'rx)的第二源，其中m'和rx可以与如上所述的相同。在其中原子层沉积(ald)工艺在供应第二源的工艺中使用的情况下，可以在约100℃至约500℃的温度进行ald工艺，并且工艺温度可以考虑到金属有机配体的热稳定性来设定。考虑到金属有机配体可能具有低的热稳定性，因此可能在高温分解，ald工艺可以在约400℃或更低的温度进行。
81.在提供给反应室的金属前体当中，没有被吸附到基板su上的有机配体可以通过吹扫去除。吹扫是将不参与反应的有机配体或作为在参与反应之后的副产物的有机配体排出到外部的工艺。惰性气体诸如ar、he、ne或n2气可以用于吹扫。
82.供应包括卤素化合物的第二源以及吹扫残留卤素化合物和副产物在图10c至图10e中示出，并可以由下面的式3-5表示：
83.ym’cl4
→
ym’cl4-b+y*bcl(3)
84.xmr4-a+ym’cl4-b+y*bcl
→
xmcl4-a+ym’cl4-b+x*(4-a)r+((y*b-x*(4-a))/2)cl2(4)
85.xmcl4-a+ym’cl4-b+x*(4-a)r+((y*b-x*(4-a))/2)cl2
→
xmcl4-a+ym’cl4-b(5)。
86.在以上式3-5中，cl是作为卤素元素a的非限制性示例，式(5)表示残留的配体成分和反应副产物通过吹扫去除。如图10e所示，由第一源供应的m和由第二源供应的m'在结合
到卤素元素a的状态下被吸附到基板su上。
87.接着，确定是否需要(和/或另外地希望)附加的m'ay供应，并且如果需要(和/或希望)，则可以重复供应和吹扫操作。
88.接着，如图10f所示，可以供应硝化剂。ald工艺可以用作供应硝化剂的工艺，并可以在约100℃至约500℃的温度进行。
89.硝化剂可以是包括氮元素的反应气体，包括nh3、n2h2、n3h和/或n2h4。
90.硝化剂跟与卤素元素a结合的m以及与卤素元素a结合的m'反应，并且在基板su上形成金属氮化物膜mm'n。包括卤素元素的反应副产物大部分由于该工艺温度而蒸发。
91.硝化剂的供应和与硝化剂的反应在图10f至图10h中示出，并可以由下面的式6表示：
92.xmcl4-a+ym’cl4-b+znhc
→
mxm’ynz+(z*c)hcl+((x*(4-a)+y*(4-b)-z*c)/2)cl2(6)。
93.在反应之后，在被供应到基板或电介质层300之后没有反应的金属前体、未反应的反应气体(例如硝化剂)和/或其副产物可以通过吹扫去除。惰性气体诸如ar、he、n2、ne等可以用于吹扫。
94.界面层可以在形成下电极100之后形成在下电极100上和/或在形成电介质层300之后形成在电介质层300上。界面层可以通过从第三前体源向下电极100和/或电介质层300提供构成界面层的元素的前体和/或供应源来形成。可选地，界面层可以通过将氧供应源供应到下电极100以氧化下电极100的表面的一部分来形成。
95.电介质层300、301和302可以通过将第一金属前体、第二金属前体、硼前体和氧供应源提供到下电极100并调节供应顺序、供应时间、供应量等来制造，使得电介质层300、301和302可以具有期望的成分、浓度和/或厚度，例如如上所述。例如，电介质层300、301和302可以通过如下形成：通过将第一金属前体(例如锆前体)和氧供应源提供到下电极而形成第一金属氧化物层310；通过将第一金属前体(例如锆前体)、第二金属前体(例如铝前体)、硼前体和氧供应源提供到第一金属氧化物层310而形成第三金属氧化物层320；以及通过将第一金属前体(例如锆前体)和氧供应源提供到第三金属氧化物层320而形成第二金属氧化物层330。第一金属前体、第二金属前体、硼前体和/或氧供应源可以被同时或间歇地/交替地提供到下电极100。例如，通过两个或更多个注入孔，第一金属前体、第二金属前体、硼前体和氧供应源中的两个或更多个可以被同时提供到下电极100，或者第一金属前体、第二金属前体、硼前体和氧供应源可以被分别依次提供到下电极100。
96.在电介质层300、301和302中，每层中的金属元素的成分、浓度和/或厚度可以根据材料扩散而改变。例如，由于第一金属氧化物层310和/或与其相邻的第二金属氧化物层330的材料扩散，第三金属氧化物层320还可以包括从ca、sr、ba、sc、y、la、ti、hf、zr、nb、ta、ce、pr、nd、gd、dy、yb、pb、zn和/或lu选择的一种、两种和/或更多种金属元素，al、mg、si和be和/或b在电介质层中的含量、浓度和/或位置可以变化。
97.金属前体诸如第一金属前体、第二金属前体和硼(b)前体可以分别是金属有机化合物，并可以独立地由ar
x
、cr
x
或br
x
表示。a可以表示第一金属元素，c可以表示第二金属元素，b可以表示硼，r可以是c1至c
10
烷基、c2至c
10
烯基、羰基(c＝o)、卤化物、c6至c
10
芳基、c6至c
10
环烷基、c6至c
10
环烯基、(c＝o)r(r是氢或c1至c
10
烷基)、c1至c
10
烷氧基、c1至c
10
脒基、c1至c10
烷基酰胺、c1至c
10
烷基酰亚胺、-n(q)(q')(q和q'独立地为c1至c
10
烷基或氢)、q(c＝o)cn(q为氢或c1至c
10
烷基)以及c1至c
10
β-二酮酸酯中的一种或两种或更多种，并且x可以大于0且等于或小于6。例如，a和c可以与如上所述的相同。
98.臭氧(o3)、水(h2o)、氧(o2)、一氧化二氮(n2o)和/或等离子体可以用作氧供应源。电介质层300、301和302或金属氧化物层310、320和330可以被热处理。例如，可以在形成电介质层300、301和/或302之后进行热处理；和/或在形成上电极200之后进行热处理。可以在形成第一金属氧化物层310、第三金属氧化物层320和/或第二金属氧化物层330之后进行热处理。在热处理工艺期间，电介质层300、301和302中的金属元素可能扩散；电介质层300、301和302和/或金属氧化物层310、320和330中的金属氧化物的一部分或全部可以结晶；和/或晶粒的尺寸可以增大。
99.热处理可以在400℃至1100℃之间的温度进行，但是本公开不限于此。热处理可以进行达1纳秒或更大、1微秒或更大、0.001秒或更大、0.01秒或更大、0.05秒或更大、0.1秒或更大、0.5秒或更大、1秒或更大、3秒或更大、和/或5秒或更大、和/或10分钟或更小、5分钟或更小、1分钟或更小、和/或30秒或更小，但是本公开不限于此。
100.根据另一方面，可以提供一种半导体装置。半导体装置可以具有存储特性，并可以是例如dram。此外，半导体装置可以包括彼此电连接的场效应晶体管和电容器。电容器可以是例如上述电子器件。
101.图4a示出包括半导体器件和电容器的存储器件的存储单元的电路配置。图4b是根据一些示例实施方式的半导体装置d1的示意图。
102.参照图4a，半导体装置d1可以作为存储单元被包括在存储器件中，并可以包括晶体管10和电连接到例如晶体管10的源极区11b的电容器1。存储器件可以包括多条位线和多条字线，并且还可以包括多个所述存储单元。每条字线可以电连接到晶体管10的栅电极12b，每条位线可以电连接到晶体管10的漏极区11a。电容器1的电极可以连接到例如电压控制器(未示出)。
103.参照图4b，半导体装置d1可以包括通过接触20电连接的电容器1和场效应晶体管10。例如，电容器1的电极100和200之一以及场效应晶体管10的源极11a和漏极11b之一可以通过接触20电连接。尽管图4b示出包括图1的电容器1的半导体装置d1的示例，但是图2和图3的电容器2和3可以被包括在半导体装置d1中。此外，尽管图4b示出半导体装置d1的示例(其中接触20被示出为与漏极11b和电极100区别开的元件)，但是半导体装置d1不限于此。例如，接触20、漏极11b和电极100可以包括共用的导电材料层和/或一系列电连接的导电部件。
104.场效应晶体管10可以包括基板11和面对沟道11c的栅电极12b。栅极绝缘层12a可以进一步提供在基板11和栅电极12b之间。
105.基板11可以包括半导体材料。基板11可以包括半导体材料，例如si、ge、sige、sic、gaas、inas、inp等，并可以以诸如绝缘体上硅(soi)等的各种形式施加。
106.基板11可以包括电连接到源极11a以及漏极11b的沟道11c。源极11a可以电连接到沟道11c的一侧的端部和/或与沟道11c的一侧的端部接触，漏极11b可以电连接到沟道11c的另一侧的端部和/或与沟道11c的另一侧的端部接触。例如，沟道11c可以是基板11中的在源极11a和漏极11b之间的基板区域，其配置为当电荷被施加到栅电极12b时在源极11a和漏
极11b之间形成沟道连接。
107.源极11a、漏极11b和沟道11c可以每个独立地通过在基板11的不同区域中注入杂质来形成。在这种情况下，源极11a、沟道11c和漏极11b可以包括基板材料作为基础材料。
108.此外，源极11a和漏极11b可以由导电材料形成，例如，源极11a和漏极11b中的每个可以独立地包括金属、金属化合物和/或导电聚合物。
109.沟道11c可以包括单独的材料层(薄膜)(未示出)。在这种情况下，例如，沟道11c可以包括诸如si、ge、sige、iii-v族半导体等的半导体材料、氧化物半导体、氮化物半导体、氮氧化物半导体、二维材料(2d材料)、量子点(qd)和/或有机半导体。例如，氧化物半导体可以包括ingazno等，2d材料可以包括过渡金属硫族化合物(tmd)和/或石墨烯，qd可以包括胶体qd或纳米晶体结构。
110.栅电极12b可以设置在基板11上，并与基板11间隔开且面对沟道11c。栅电极12b可以具有1兆欧/平方或更小的表面电阻率。栅电极12b可以包括金属、金属氮化物、金属碳化物和/或多晶硅。例如，金属可以包括al、w、mo、ti和/或ta，金属氮化物膜可以包括钛氮化物膜(tin膜)和/或钽氮化物膜(tan膜)。作为详细示例，金属碳化物可以包括掺有(或含有)铝和/或硅的金属碳化物，并可以包括tialc、taalc、tisic或tasic。栅电极12b可以包括阻挡材料和/或多种堆叠的材料，例如金属氮化物层/金属层的堆叠结构诸如tin/al等和/或金属氮化物层/金属碳化物层/金属层的堆叠结构诸如tin/tialc/w。栅电极12b可以以其中以上示例被各种变型的形式包括tin和/或mo。
111.栅极绝缘层12a可以进一步提供在基板11和栅电极12b之间。栅极绝缘层12a可以包括顺电材料和/或高介电材料，并可以具有20至70的介电常数。栅极绝缘层12a可以包括硅氧化物、硅氮化物、铝氧化物、铪氧化物、锆氧化物等，或者可以包括2d绝缘体诸如六方氮化硼(h-bn)。例如，栅极绝缘层12a可以包括sio2、sin
x
等以及hfo2、hfsio4、la2o3、laalo3、zro2、hfzro2、zrsio4、ta2o5、tio2、srtio3、y2o3、al2o3、pbsc
0.5
ta
0.5
o3、pbznnbo3等。此外，栅极绝缘层12a可以包括金属氮氧化物(诸如alon、zron、hfon、laon、yon等)、硅酸盐(诸如zrsion、hfsion、ysion、lasion等)或铝酸盐(诸如zralon、hfalon等)。此外，栅极绝缘层12a可以包括上述电介质层300、301和302。栅极绝缘层12a可以与栅电极12b一起构成栅极堆叠。
112.接触20可以包括导电材料，例如w、cu、al、多晶硅等。
113.电容器1和场效应晶体管10的布置可以被不同地改变。例如，电容器1可以设置在基板11上，和/或可以包括嵌入在基板11中的结构。
114.例如，参照图11，在半导体基板1100上，器件隔离区可以用场氧化物膜821限定，并且栅电极110和源极/漏极杂质区130和120可以形成在器件隔离区中。电介质层410可以形成在栅电极110和半导体基板1100之间。可以形成氧化物膜作为层间绝缘膜824。将不成为沟槽的区域可以用沟槽缓冲层覆盖，并且源极区130的一部分可以敞开以形成接触部分。
115.沟槽可以形成在层间绝缘膜824的侧壁中，并且侧壁氧化物膜825可以形成在沟槽的整个侧壁之上。侧壁氧化物膜825可以补偿由用于形成沟槽的蚀刻引起的半导体基板中的损伤，并可以用作半导体基板1100与第一电极600之间的电介质膜。除了源极区的靠近栅电极110的另一部分之外，源极区130的一部分的侧壁部分可以被完全暴露。
116.可以通过杂质注入在源极区的侧壁部分中形成pn结(未示出)。沟槽可以形成在源
极区130中。沟槽的靠近栅极的侧壁可以直接接触源极区130，并且pn结可以通过到源极区中的额外杂质注入来形成。
117.第一电极600可以形成在层间绝缘膜824的部分、暴露的源极区130以及在沟槽中的侧壁氧化物膜825的表面上。除了源极区130的靠近栅电极110的部分之外，第一电极600可以接触与沟槽的上侧壁接触的整个源极区130。接下来，可以沿着第一电极600的上表面形成电介质层300作为电容电介质膜，并且可以在其上形成第二电极700，从而完成沟槽电容器型dram。尽管被示出为仅在电容电介质膜中包括电介质层300，但是例如栅极绝缘膜410、电容电介质膜和/或层间绝缘膜824中的任何一个可以包括如上所述的电介质层300、301和/或302的实施方式。
118.尽管图4a和图4b示意性地示出具有一个电容器1和一个场效应晶体管10的半导体装置d1，但是如图5所示，半导体装置d10可以具有其中多个电容器和多个场效应晶体管被重复地布置的结构。参照图5，半导体装置d10可以包括：场效应晶体管，包括具有源极、漏极和沟道的基板11'和栅极堆叠12；接触结构20'，布置在基板11'上不与栅极堆叠12重叠；以及设置在接触结构20'上的电容器1'，并且还可以包括电连接场效应晶体管的位线结构13。尽管图5示出其中接触结构20'和电容器1'两者在x方向和y方向上重复地布置的半导体装置d10的示例，但是本公开不限于此。例如，接触结构20'可以布置在x方向和y方向上，并且电容器1'可以布置为诸如蜂窝结构的六边形形状。
119.图6是图5的半导体装置d10沿着线a-a'截取的截面图。参照图6，基板11'可以具有包括器件分隔膜14的浅沟槽隔离(sti)结构。器件分隔膜14可以是包括一种类型的绝缘膜的单层或包括两种类型或更多类型的绝缘膜的组合的多层。器件分隔膜14可以包括在基板11'中的器件分隔沟槽14t，并且器件分隔沟槽14t可以用绝缘材料填充。该绝缘材料可以包括低介电常数的材料，并且可以是例如氟化硅酸盐玻璃(fsg)、未掺杂的硅酸盐玻璃(usg)、硼磷硅酸盐玻璃(bpsg)、磷硅酸盐玻璃(psg)、硅酮电介质(例如，可流动的氧化物(fox))、等离子体增强的原硅酸四乙酯(pe-teos)和/或聚硅烷(例如东燃硅氮烷(tosz))，但是本公开不限于此。
120.此外，基板11'还可以包括由器件分隔膜14限定的有源区ac以及与基板11'的上表面平行并在x方向上延伸的栅线沟槽12t。有源区ac可以具有相对长的岛形状，其具有短轴和长轴。如图5所示，有源区ac的长轴可以在平行于基板11'的上表面的方向d3上布置。栅线沟槽12t可以设置到从基板11'的上表面起的特定深度以与有源区ac交叉或在有源区ac中。栅线沟槽12t可以设置在器件分隔沟槽14t中，并且器件分隔沟槽14t中的栅线沟槽12t可以具有比有源区ac的栅线沟槽12t低的底表面。
121.第一源极/漏极11'ab和第二源极/漏极11”ab可以设置在位于栅线沟槽12t的两侧的有源区ac的上部中。
122.栅极堆叠12可以设置在栅线沟槽12t中。例如，栅极绝缘层12a、栅电极12b和栅极覆盖层12c可以依次设置在栅线沟槽12t中。栅极绝缘层12a和栅电极12b可以参考以上描述的内容，栅极覆盖层12c可以包括硅氧化物、硅氮氧化物和/或硅氮化物。栅极覆盖层12c可以设置在栅电极12b上以填充栅线沟槽12t的剩余部分。
123.此外，位线结构13可以设置在第一源极/漏极11'ab上。位线结构13可以平行于基板11'的上表面设置并在y方向上延伸。位线结构13可以电连接到第一源极/漏极11'ab，并
可以依次包括在基板11'上的位线接触13a、位线13b和位线覆盖层13c。例如，位线接触13a可以包括多晶硅，位线13b可以包括金属材料，位线覆盖层13c可以包括绝缘材料诸如硅氮化物、硅氮氧化物等。尽管图6示出其中位线接触13a具有在与基板11'的上表面相同的水平面处的底表面的示例，但是位线接触13a可以延伸到形成为从基板11'的上表面起的特定深度的凹陷(未示出)的内部，使得位线接触13a的底表面可以低于基板11'的上表面。
124.可选地，位线结构13可以包括在位线接触13a和位线13b之间的位线中间层(未示出)。位线中间层可以包括金属硅化物诸如钨硅化物和/或金属氮化物诸如钨氮化物。此外，位线间隔物(未示出)可以进一步形成在位线结构13的侧壁上。位线间隔物可以具有单层结构或多层结构，并可以包括绝缘材料诸如硅氧化物、硅氮氧化物或硅氮化物。此外，位线间隔物还可以包括空气间隔(未示出)。
125.接触结构20'可以设置在第二源极/漏极11”ab上。接触结构20'和位线结构13可以设置在基板11'上的不同的源极/漏极上。接触结构20'可以是其中下接触图案(未示出)、金属硅化物层(未示出)和上接触图案(未示出)依次堆叠在第二源极/漏极11”ab上的结构。此外，接触结构20'还可以包括围绕上接触图案的侧表面和底表面的阻挡层(未示出)。例如，下接触图案可以包括多晶硅，上接触图案可以包括金属材料，阻挡层可以包括具有导电性的金属氮化物。
126.电容器1'可以电连接到接触结构20'并设置在基板11'上。具体地，电容器1'可以包括电连接到接触结构20'的下电极100、设置在下电极100上的电介质层300以及设置在电介质层300上的上电极200。电介质层300可以设置在下电极100上以平行于下电极100的表面。
127.层间绝缘层15可以进一步设置在电容器1'和基板11'之间。层间绝缘层15可以设置在电容器1'与基板11'之间的没有设置其它结构的空间中。具体地，层间绝缘层15可以设置为覆盖基板11'上的位线结构13、接触结构20'、栅极堆叠12等的布线和/或电极结构。例如，层间绝缘层15可以围绕接触结构20'的壁。层间绝缘层15可以包括围绕位线接触13a的第一层间绝缘层15a和覆盖位线13b和位线覆盖层13c的侧表面和/或上表面的第二层间绝缘层15b。
128.电容器1'的下电极100可以设置在层间绝缘层15上，具体地，在第二层间绝缘层15b上。此外，当设置多个电容器1'时，多个下电极100的底表面可以通过蚀刻停止层16分隔开。蚀刻停止层16可以包括开口部分16t，电容器1'的下电极100的底表面可以设置在开口部分16t中。
129.下电极100可以具有圆筒形状和/或杯形，其具有封闭的底表面，如图6所示。在另一示例中，下电极100可以具有在垂直方向(z方向)上延伸的柱形状诸如圆形柱、矩形柱和/或多边形柱，如图6和图7所示。
130.此外，电容器1'还可以包括支撑物(未示出)以防止下电极100的倾斜和/或塌陷，并且支撑物可以设置在下电极100的侧壁上。
131.半导体装置d20和d30可以通过参考本领域中已知的典型方法来制造。例如，半导体装置d20和d30可以被制造，包括下面的操作i)至xvi)。
132.i)在基板11'中形成器件分隔沟槽14t，并在器件分隔沟槽14t中形成器件分隔膜14(通过器件分隔膜14和/或器件分隔沟槽14t限定基板11'的有源区ac)，
133.ii)用绝缘材料填充器件分隔沟槽14t的内部，
134.iii)通过将杂质离子注入到基板11'中，在有源区ac的上部区域中形成第一源极/漏极11'ab和第二源极/漏极11”ab，
135.iv)在基板11'中形成栅线沟槽12t，
136.v)在栅线沟槽12t中形成栅极绝缘层12a、栅电极12b和栅极覆盖层12c，
137.vi)在基板11'上形成第一层间绝缘层15a，并形成暴露第一源极/漏极11'ab的上表面的开口部分(未示出)，
138.vii)在vi)的开口部分上形成电连接到第一源极/漏极11'ab的位线结构13，
139.viii)形成覆盖位线结构13的上表面和侧表面的第二层间绝缘层15b，
140.ix)在第一层间绝缘层15a和第二层间绝缘层15b中形成开口部分(未示出)以暴露第二源极/漏极11”ab的上表面，
141.x)在ix)的开口部分上形成电连接到第二源极/漏极11”ab的接触结构20'，
142.xi)在第二层间绝缘层15b和接触结构20'上形成蚀刻停止层16和模制层(未示出)，
143.xii)在蚀刻停止层16和模制层(未示出)中形成开口部分(未示出)以暴露接触结构20'的上表面，
144.xiii)形成下电极100以覆盖xii)的开口部分的内壁(以覆盖xii)的开口部分的底表面和侧表面)。
145.xiv)去除模制层，
146.xv)在下电极100上形成电介质层300，以及
147.xvi)在电介质层300上形成上电极200。
148.然而，上述操作的类型和/或次序不限于此，并可以被适当地调整和/或可以省略和/或增加一些操作。此外，在每个操作中，本领域已知的沉积工艺、图案化工艺、蚀刻工艺等可以用来形成组成元件。例如，在电极的形成期间，可以采用回蚀刻工艺。在操作v)中，栅电极12b可以通过在栅极绝缘层12a上形成导电层、然后通过回蚀刻工艺将导电层的上部去除至特定高度来形成。此外，在操作xiii)中，下电极100可以通过形成电极以覆盖模制层的上表面和开口部分的底表面和侧表面的全部、然后通过回蚀刻工艺去除电极在模制层的上表面上的部分来制造，从而制造具有多个下电极100的结构。在另一示例中，可以采用平坦化工艺。例如，在操作v)中，栅极覆盖层12c可以通过用绝缘材料填充栅线沟槽12t的剩余部分、然后使绝缘材料平坦化直到暴露出基板11'的上表面来形成。
149.电子器件和半导体装置可以应用于各种电子装置。例如，上述电子器件和/或半导体装置可以作为逻辑器件和/或存储器件应用于各种电子装置。例如，在诸如移动设备、计算机、笔记本计算机、传感器、网络装置、神经形态装置等的电子装置中，电子器件和半导体装置可以用于算术运算、程序执行、临时数据维护等。根据一些实施方式的电子器件和半导体装置可以对于其中数据传输量大并且连续进行数据传输的电子装置是有用的。
150.图8和图9是示意性地示出根据一些实施方式的可应用于电子装置的器件架构1000的概念图。
151.参照图8，电子器件架构1000可以包括存储单元1010、算术逻辑单元(alu)1020和控制单元1030。存储单元1010、alu 1020和控制单元1030可以彼此电连接。例如，电子器件
架构1000可以被实现为包括存储单元1010、alu 1020和控制单元1030的一个芯片。存储单元1010、alu 1020和控制单元1030可以配置为通过例如与片上金属线的相互连接而直接彼此通信。存储单元1010、alu 1020和控制单元1030可以单片地集成在一个基板上，从而形成一个芯片。输入/输出装置2000可以连接到电子器件架构(芯片)1000。此外，存储单元1010可以包括主存储器和高速缓冲存储器两者。电子器件架构(芯片)1000可以是片上存储器处理单元。
152.存储单元1010、alu 1020和/或控制单元1030可以每个独立地包括上述电子器件。参照图9，高速缓冲存储器1510、alu 1520和控制单元1530可以构成中央处理单元(cpu)1500，高速缓冲存储器1510可以包括静态随机存取存储器(sram)。除了cpu 1500之外，还可以提供主存储器1600和辅助存储器1700。主存储器1600可以包括动态随机存取存储器(dram)，并可以包括上述电子器件。
153.在某些情况下，电子器件架构可以被实现为使得在不区分子单元的情况下，计算单元器件和存储单元器件在一个芯片中彼此相邻。
154.下面可以通过以下实施方式详细描述电子器件的技术内容。然而，以下实施方式仅是为了说明的目的，不应限制权利的范围。
155.实施方式1
156.通过dc溅射或ald方法形成下电极。
157.通过ald方法在下电极上形成电介质层。例如，在形成包括zro2的第一金属氧化物层之后，在第一金属氧化物层上形成包括zr、al和b的第三金属氧化物层，并且在第三金属氧化物层上形成包括zro2的第二金属氧化物层。因此，电介质层可以具有内部区域的硼含量大于上表面和下表面的硼含量的浓度梯度。此外，在电介质层的形成期间调整zr前体、al前体和b前体的量，使得第三金属氧化物层中的b元素与al元素的含量比率为1.0，第三金属氧化物层中的b元素与金属元素的总量的含量比率为5.0at％，或者电介质层中的b元素与金属元素的总量的含量比率为2.0at％。
158.通过dc溅射或ald方法在电介质层上形成上电极。
159.如上形成的层和电极在400℃至1000℃之间的温度经历快速热退火(rta)，从而制造电容器。
160.实施方式2和3
161.以与实施方式1的方法相同的方法制造电容器，除了在形成第三金属氧化物层期间，通过如表1所示改变zr前体、al前体和b前体的量来调节第三金属氧化物层中的金属元素之间的含量比率和/或电介质中的金属元素之间的含量比率。
162.比较例1
163.以与实施方式1的方法相同的方法制造电容器，除了在形成第三金属氧化物层期间，不使用b前体而形成包括zr和al的第三金属氧化物层。
164.比较例2
165.以与实施方式1的方法相同的方法制造电容器，除了在形成第三金属氧化物层期间，不使用al前体而形成包括zr和b的第三金属氧化物层。
166.电性能评估1
167.电容通过对经由实施方式1至3以及比较例1和2的方法制造的电容器施加1.0v来
测量，并相对于比较例1的电容器的电容进行归一化。电容器的每个电容记录在表1中。
168.此外，通过向实施方式1至3以及比较例1和2的电容器施加1.0v来测量泄漏电流值，测量值记录在表1中。
169.参照表1，在电介质层中包括al和b的实施方式1至3的电容器表现出比不包括包含硼(b)的氧化物层的比较例1的电容器高15％或更大的电容。此外，尽管实施方式1至3的电容器表现出为1.0
×
10-5
a/cm2或更小的泄漏电流值，但是比较例2的电容器表现出大于1.0
×
10-4
a/cm2的泄漏电流值。换句话说，可以确认实施方式1至3的电容器具有高电容并同时具有低泄漏电流值。
170.[表1]
[0171][0172][0173]
实施方式4和5
[0174]
以与实施方式1的方法相同的方法制造电容器，除了通过调节第一金属氧化物层和第二金属氧化物层的厚度，第三金属氧化物层定位在从下电极起的电介质层的总厚度的40％或更大的位置(实施方式4)，或者在从下电极起的小于电介质层的总厚度的40％的位置(实施方式5)。因此，在实施方式4的电介质层中，b可以在电介质层的厚度的40％或更大的位置(如从下电极测量的)具有最大浓度，并且在实施方式5的电介质层中，b可以在从下电极起小于电介质层的厚度的40％的位置具有最大浓度。
[0175]
电性能评估2
[0176]
通过向实施方式4和5的电容器施加1.0v获得的电容以及当施加1.0v时的泄漏电流值被测量并记录在表2中。电容基于实施方式4的电容器的电容进行归一化。
[0177]
参照表2，尽管实施方式4和5的电容器都具有低水平的泄漏电流值，但是实施方式5的电容器(其中第三金属氧化物层位于小于电介质层的总厚度的40％的位置)表现出比实施方式4更低的电容。
[0178]
[表2]
[0179] 第三金属氧化物层的位置电容泄漏电流值(a/cm2)实施方式4电介质层的总厚度的40％或更大100％1.7x 10-6
实施方式5小于电介质层的总厚度的40％68％1.7x 10-7
[0180]
根据以上实施方式，可以提供具有高电容和优异的泄漏电流阻挡/减小特性的电子器件以及包括该电子器件的半导体装置。电子器件可以实现提高的集成度，并可以有助于电子装置的小型化。
[0181]
应当理解，这里描述的实施方案应仅以描述性的含义来考虑，而不是为了限制的目的。对每个实施方式内的特征或方面的描述通常应当被认为可用于其它实施方式中的其它类似特征或方面。尽管已经参照附图描述了一个或更多个实施方式，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求限定的精神和范围的情况下可以在其中进行形式和细节上的各种改变。
[0182]
本技术基于2020年9月2日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0111687号并要求其优先权，其公开内容通过引用整体地结合于此。