薄膜电介质叠层的制作方法
【专利摘要】一种包含本公开的教导的系统可包括例如通过如下操作形成的制造的薄膜电容器：利用在第一温度执行的第一工艺将第一电介质层沉积在第一电极层上；利用第二工艺将第二电介质层沉积在第一电介质层上，其中，第二工艺针对第二电介质层形成随机取向的晶粒结构；利用在第二温度执行的第三工艺将第三电介质层沉积在第二电介质层上，其中，第三工艺针对第三电介质层形成列式取向的晶粒结构，其中，第二温度高于第一温度；以及将第二电极层沉积在第三电介质层上以形成薄膜电容器。还公开了其他实施例。
【专利说明】
薄膜电介质叠层
技术领域
[0001 ]本发明总体上涉及一种薄膜电介质叠层，更具体地讲，涉及用于制造薄膜多层可 调谐电介质叠层的系统和方法。
【背景技术】
[0002] 铁电电容器在RF系统中具有各种用途，包括作为电压可调谐器件。铁电电容器的 一些好处是尺寸小，电容的不同值和功能相集成以及成本低。铁电电容器的应用可包括可 调谐滤波器、压控振荡器、可调谐移相器、可调谐匹配网络、低阻抗电源、在1C键合焊盘处对 高频信号进行去耦等。包括铁电电容器的集成电路可例如用在用于低功率无线通信的便携 式电子设备(例如，蜂窝电话、寻呼机、PDA等）、定向天线系统、高时钟速率麦克风、小型DC至 DC转换器等设备中。
[0003] 可调谐铁电电容器的制造有时可导致不期望的状况。例如，如图1中所示，形成在 底部电极上的突起(hillock)可引起缺陷和形变，从而导致电介质膜的击穿电压减小。作为 图2中示出的另一示例，竖直枝晶生长(vertical dendrite growth)可在使用期间引起现 场的电容器故障。
【发明内容】
[0004] 根据本公开的一个方面，一种用于制造薄膜电容器的方法包括:利用在第一温度 执行的第一工艺将第一电介质层沉积在第一电极层上;利用第二工艺将第二电介质层沉积 在第一电介质层上，其中，第二工艺针对第二电介质层形成随机取向的晶粒结构;利用在第 二温度执行的第三工艺将第三电介质层沉积在第二电介质层上，其中，第三工艺针对第三 电介质层形成列式取向的晶粒结构，其中，第二温度高于第一温度；以及将第二电极层沉积 在第三电介质层上以形成薄膜电容器。
[0005] 根据本公开的另一方面，一种薄膜电容器包括:衬底;在衬底上的第一电极层;在 第一电极层上的第一电介质层，其中，第一电介质层具有列式取向的晶粒结构;在第一电介 质层上的第二电介质层，其中，第二电介质层具有随机取向的晶粒结构;在第二电介质层上 的第三电介质层，其中，第三电介质层具有列式取向的晶粒结构；以及在第三电介质层上的 第二电极层，其中，第一电介质层的平均晶粒大小小于第三电介质层的平均晶粒大小。
【附图说明】
[0006] 现在将参照附图，附图不必按比例绘制，其中：
[0007] 图1示出了具有突起形成的现有技术铁电电容器的图像。
[0008] 图2示出了具有枝晶形成的现有技术铁电电容器的图像。
[0009] 图3示出了具有多个电介质层的薄膜电容器的示例性实施例。
[0010] 图4示出了具有多个电介质层的薄膜电容器的另一示例性实施例。
[0011] 图5示出了制造薄膜电容器以减少或消除突起形成和/或枝晶形成和/或改善随时 间的电介质击穿性能的方法的示例性实施例。
[0012] 图6示出了具有多个电介质层的薄膜电容器的另一示例性实施例。
【具体实施方式】
[0013] 本公开并非排他性地描述了薄膜电容器和制造具有多个堆叠的电介质层的薄膜 电容器的方法的说明性实施例。堆叠的电介质层提供不同电介质层中晶粒结构的变化以减 少或消除枝晶形成，同时在电极界面处保持相同或相似的组成和晶粒结构以减少或消除电 荷俘获。在一个或多个实施例中，电介质层中某一层或某些层的低温沉积可减少或消除会 导致低击穿电压的突起在电极上形成。本文所描述的系统和方法提供了一种复合高k薄膜 叠层，该复合高k薄膜叠层改善了薄膜电容器随时间的电介质击穿性能。通过本公开来描述 其他实施例。代替本文所描述的针对示例性实施例的一个或多个特征和/或处理步骤，或者 除了本文所描述的针对示例性实施例的一个或多个特征和/或处理步骤之外，可利用在美 国专利No. 8，154，850中描述的一个或多个特征和/或处理步骤。该美国专利No. 8，154，850 的公开通过引用完整地合并于此。
[0014] 本公开的一个实施例包括一种用于制造薄膜电容器的方法。该方法包括:利用在 第一温度执行的第一工艺将第一电介质层沉积在第一电极层上，并利用第二工艺将第二电 介质层沉积在第一电介质层上，其中，第二工艺针对第二电介质层形成随机取向的晶粒结 构。该方法包括:利用在第二温度执行的第三工艺将第三电介质层沉积在第二电介质层上， 其中，第三工艺针对第三电介质层形成列式取向（columnar-oriented)的晶粒结构，其中， 第二温度高于第一温度。该方法包括:将第二电极层沉积在第三电介质层上以形成薄膜电 容器。
[0015] 本公开的一个实施例包括一种方法，该方法包括:经由第一工艺，在第一温度将第 一电介质层沉积在第一电极层上，其中，第一温度被选择为在突起温度之下，其中，确定在 突起温度之上突起形成在第一电极层上。该方法可包括:经由第二工艺，将第二电介质层沉 积在第一电介质层上以针对第二电介质层形成随机取向的晶粒结构。该方法可包括:经由 第三工艺，将第三电介质层沉积在第二电介质层上以针对第三电介质层形成列式取向的晶 粒结构。该方法可包括:将第二电极层沉积在第三电介质层上以形成薄膜电容器。
[0016] 本公开的一个实施例包括一种薄膜电容器，该薄膜电容器包括衬底、位于衬底上 的第一电极层以及位于第一电极层上的第一电介质层，其中，第一电介质层具有列式取向 的晶粒结构。该薄膜电容器可包括位于第一电介质层上的第二电介质层，其中，第二电介质 层具有随机取向的晶粒结构。该薄膜电容器可包括位于第二电介质层上的第三电介质层， 其中，第三电介质层具有列式取向的晶粒结构。该薄膜电容器可包括位于第三电介质层上 的第二电极层，其中，第一电介质层的平均晶粒大小小于第三电介质层的平均晶粒大小。
[0017] 参照图3,示出了铁电电容器300,铁电电容器300可减少或消除枝晶形成并改善随 时间的电介质击穿性能，同时还减少或消除沿电极的突起形成并且减少或消除电荷俘获。 电容器300可包括第一电介质层312、第二电介质层313和第三电介质层316。电介质层312、 313、316可彼此直接叠置形成。电介质层312、313、316可在电极层314和电极层318之间形 成。
[0018] 第一电介质层312可由各种材料形成，其中包括钛酸锶钡(BST)、钽酸锶铋（SBT)、 锆钛酸铅(PZT)、锆钛酸镧铅(PLZT)、任何其他钙钛矿或烧绿石相铁电薄膜或者它们的组 合。第一电介质层312可通过这样的工艺和/或材料来形成，其中，所述工艺和/或材料使第 一电介质层能够抑制沿电极层314的表面形成突起。第一电介质层312可通过这样的工艺 和/或材料来形成，其中，所述工艺和/或材料在第一电介质层中提供特定晶粒习性，诸如竖 直取向的列式晶粒结构。
[0019]第二电介质层313可由各种材料形成，其中包括851\581'、？21'、？1^1'、任何其他钙钛 矿或烧绿石相铁电薄膜或者它们的组合。第二电介质层313可通过这样的工艺和/或材料来 形成，其中，所述工艺和/或材料抑制枝晶形成和/或扭曲第一层的结晶柱状的方向，同时在 电容器的竖直取向的晶粒边界提供中断，从而导致电容器随时间的电介质击穿行为的改 善。在一个实施例中，第二电介质层313可通过在第二电介质层中提供随机取向的晶粒结构 的工艺和/或材料来形成。
[0020] 第三电介质层316可由各种材料形成，其中包括851\581'、？21'、？1^1'、任何其他钙钛 矿或烧绿石相铁电薄膜或者它们的组合。第三电介质层316可通过这样的工艺和/或材料来 形成，其中，所述工艺和/或材料在第三电介质层中提供列式竖直取向的晶粒结构。第三电 介质层316可通过能够实现电容器300的期望介电特性的工艺和/或材料来形成。
[0021] 电极314、318可由各种材料形成，其中包括铂、铂合金、与氧化铱结合的或单独的 铱、氧化钌或者氧化锶钌（SR0)、任何金属或导电氧化物或者这些材料的任何组合。电极 314、318可由其他导电材料形成，其中包括非金属导电材料。电极314、318可由相同材料形 成或者可由不同材料形成。
[0022] 具有多个电介质层312、313、316的电容器结构可形成在衬底320上。衬底320可由 各种材料形成，其中包括硅、氧化铝(包括釉面的和氧化锆增韧氧化铝(ZTA))、蓝宝石、蓝宝 石上硅(S0S )、碳化硅、硅酸镁(包括镁橄榄石）以及任何其他类型的绝缘、半绝缘或半传导 材料或者它们的任何组合。还可在电容器300中包括其他层，诸如绝缘层(例如，Si0 2)和/或 密封绝缘层(Si3N4)。
[0023] 在一个实施例中，第一电介质层312和第三电介质层316可具有相同或相似的晶粒 结构和/或相同或相似的电介质组成。电介质材料中的空间电荷效应可在产品生命周期期 间在偏置下造成电容失控以及在高频应用中造成损耗。当电介质组成和/或晶体结构特性 在与电容器的上电极和下电极的界面上不同时，电荷俘获可更加明显。在电容器300的电极 界面处使用相同或相似的电介质组成和/或相同或相似的晶体特性(例如，列式竖直取向的 晶粒结构)可减少或消除电荷俘获，从而为调谐周期的充电部分和放电部分提供相同的路 径。
[0024]在一个实施例中，第一层312、第二层313和第三层316可利用非掺杂的BST和掺杂 的BST配方的组合或者不同铁电材料的组合以便于减小空间电荷效应和/或改善电容器300 的介电特性的温度依赖性。例如，第一层312和第三层316可使用掺杂的或非掺杂的BST材料 中的一种，而第二电介质层313使用掺杂的或非掺杂的BST材料中的另一种。
[0025]在一个实施例中，第一电介质层312和/或第二电介质层313的厚度可被选择为使 得其足够薄而不会不利地影响电容器300的操作，但是足够厚而能够如本文所述抑制突起 形成、抑制枝晶形成和/或避免或减少电荷俘获。例如，第一电介质层312和第二电介质层 313的组合的整体厚度可小于300/\。在一个实施例中，第一电介质层312的厚度可不同于第 二电介质层313的厚度。在另一实施例中，第一电介质层312和第二电介质层313的厚度可以 相同。在又一实施例中，第三电介质层316的厚度可以是第一电介质层312和第二电介质层 313的组合的厚度的至少两倍。为第一电介质层、第二电介质层和第三电介质层选择的厚度 可以基于各种因素，包括:所使用的电介质材料、所使用的电极材料、电容器的期望特性、电 容器的期望大小和/或形状、电容器的操作环境等。
[0026] 参照图4,示出了铁电电容器400,其中，铁电电容器400包括第一电介质层312、第 二电介质层313和第三电介质层316。如上所述的电介质层312、313、316的形成工艺、形成材 料和/或所具有的特定晶粒结构向电容器400提供期望特性，其中包括抑制枝晶形成、抑制 突起形成和/或改善随时间的电介质击穿性能。电容器400示出了堆叠在一起共享中间电极 318并进一步具有顶部电极418的第一电容器450和第二电容器475。
[0027]电容器400可具有任意数量的堆叠的均由电介质层312、313、316形成的电容器。可 使用堆叠电介质层312、313、316的任意数量的组，并且可实现多种其他连接。在一个实施例 中，分别形成电容器450、475的电介质层的组可以相同或相似(例如，具有相同数量的层，其 中，不同组中的相应层具有相同的厚度、材料和/或晶粒结构）。在另一实施例中，电介质层 的组可具有相同数量的层，但是不同组中的相应层可具有相同或不同的厚度、材料和/或晶 粒结构。例如，堆叠在一起的不同电容器可具有不同的期望特性，使得形成不同组中的相应 层的厚度和/或材料可以不同。在该示例中，每个堆叠的电容器中的第一电介质层312和第 三电介质层316可具有相同的晶粒结构。在另一实施例中，电介质层的组可具有不同数量的 层，诸如底部电容器具有三个电介质层(例如，电介质层316沉积在电介质层313上，电介质 层313沉积在电介质层312上），中间电容器具有五个电介质层(例如，电介质层312沉积在电 介质层313上，电介质层313沉积在电介质层316上，电介质层316沉积在电介质层313上，电 介质层313沉积在电介质层312上），顶部电容器具有三个电介质层(例如，电介质层316沉积 在电介质层313上，电介质层313沉积在电介质层312上）。
[0028] 在一个实施例中，电容器组(例如，电容器450、475)中的每个电容器的制造可以相 同或相似(例如，对于不同组中的各个相应层使用相同的工艺）。在另一实施例中，电容器组 中的每个电容器的制造可以不同（例如，对于不同组中的相应层使用不同的工艺，诸如在第 一低温下溅射底部电容器中的第一电介质层312,在第二低温下溅射中间电容器中的第一 电介质层312)。使用不同的工艺来制造不同电容器组中的相应层可以基于各种因素，包括： 堆叠的不同电容器(例如，电容器450、475)的期望特性。
[0029]图5示出了用于制造多层电容器结构的示例性方法500。在502,可沉积或以其他方 式形成导电材料的第一电极层314。例如，可将第一电极层314直接沉积到衬底320上，或者 可将第一电极层314沉积到已预先沉积有绝缘层的衬底上。第一电极层314可由各种材料形 成，其中包括铂、铂合金、与氧化铱结合的或单独的铱、氧化钌或者SR0、任何金属或导电氧 化物或者这些材料的任何组合。
[0030]在504,可在第一电极层314上沉积或以其他方式形成铁电材料的第一电介质层 312。在一个实施例中，可将第一电介质层312直接沉积到第一电极层314上。在另一实施例 中，可沉积第一电介质层312以覆盖第一电极层314的整个顶部表面。第一电介质层312可由 各种材料形成，其中包括BST、SBT、BZN、PZT、PLZT、任何其他钙钛矿或烧绿石相铁电薄膜或 者它们的组合。
[0031 ]第一电介质层312可具有50人和200人之间以及200A和700A之间的厚度。然 而，诸如基于电介质材料的类型、所形成电容器的参数等，对于第一电介质层312可利用其 他厚度。在一个实施例中，第一电介质层312的厚度可被选择为使得其足够薄而不会不利地 影响电容器的操作，但是足够厚而能够如本文所述抑制突起形成和/或避免或减少电荷俘 获。
[0032] 第一电介质层312可以是抑制沿第一电极层314的表面形成突起的层。例如，可在 足够低以防止或减少突起形成的温度下沉积第一电介质层312。在一个实施例中，可针对第 一电极层314确定突起温度，其中，突起温度对应于在其以上会形成突起(例如，在测试期间 已观察到突起形成）的温度。在该实施例中，于是可选择第一电介质层312的沉积温度在突 起温度以下。
[0033] 在一个实施例中，可使用能够形成列式取向的晶粒结构的工艺(诸如经由溅射工 艺)来沉积第一电介质层312。在沉积第一电介质层312的另一实施例中，与高温溅射工艺相 比，可在突起温度以下执行溅射处理，从而防止或减少突起形成，同时还减少晶粒生长。在 一个实施例中，第一电介质层312可在被直接应用到第一电极层时消除并平整第一电极层 314中可能的缺陷和粗糙。
[0034]在506,可在第一电介质层312上沉积或以其他方式形成铁电材料的第二电介质层 313。在一个实施例中，可将第二电介质层313直接沉积到第一电介质层312上。在另一实施 例中，可沉积第二电介质层313以覆盖第一电介质层312的整个顶部表面。第二电介质层313 可由各种材料形成，其中包括831\581'、821?21'、？1^1'、任何其他钙钛矿或烧绿石相铁电薄 膜或者它们的组合。
[0035] 第二电介质层313可具有300A和500人之间以及50:〇A和800A之间的厚度。然 而，诸如基于电介质材料的类型、所形成电容器的参数等，对于第二电介质层313可利用其 他厚度。在一个实施例中，第二电介质层313的厚度可被选择为使得其足够薄而不会不利地 影响电容器的操作，但是足够厚而能够抑制枝晶形成和/或改善电容器随时间的电介质击 穿性能。
[0036] 第二电介质层313可以是如下层，该层扭曲电容器的结晶柱状的方向，同时在电容 器的竖直取向的晶粒边界提供中断，从而导致电容器随时间的电介质击穿行为的改善。例 如，第二电介质层313可利用如下工艺来沉积，所述工艺在第二电介质层中形成随机取向的 晶粒结构。例如，可利用金属有机沉积(MOD)或化学溶液沉积(CSD)工艺如旋涂沉积或雾化 沉积来沉积第二电介质层313。在一个实施例中，可在诸如400°C或更低的低温下执行第二 电介质层313的沉积。在另一实施例中，可使用沉积温度在突起温度以下的沉积工艺来沉积 第二电介质层313,从而防止或减少突起形成，同时还允许第二电介质层中随机取向的晶粒 结构。
[0037]在一个实施例中，可在沉积第二电介质层313之后应用热处理，诸如热板烘烤、烤 箱烘烤、快速热处理、真空烘烤(例如，溅射同时原位烘烤)和/或高温退火。在一个实施例 中，可使用能够形成随机取向的晶粒结构的其他工艺来沉积第二电介质层313。
[0038]在508,可在第二电介质层313上沉积或以其他方式形成铁电材料的第三电介质层 316。在一个实施例中，可将第三电介质层316直接沉积到第二电介质层313上。在另一实施 例中，可沉积第三电介质层316以覆盖第二电介质层313的整个顶部表面。第三电介质层316 可由各种材料形成，其中包括BST、SBT、PZT、PLZT、任何其他钙钛矿或烧绿石相铁电薄膜或 者它们的组合。
[0039] 第三电介质层316可具有300A和600A之间以及600A和2000A之间的厚度。然 而，诸如基于电介质材料的类型、所形成电容器的参数等，对于第三电介质层316可利用其 他厚度。在一个实施例中，第三电介质层316的厚度可被选择为使得其为电容器提供期望参 数，其中包括可调谐性、传导性、电荷保持、晶粒大小等。
[0040] 在一个实施例中，可使用能够形成列式取向的晶粒结构的工艺(诸如经由溅射工 艺，诸如使用用于等离子体约束的磁控型阴极、利用RF、DC或RF/DC电源进行的溅射)来沉积 第三电介质层316。沉积工艺可以是化学气相沉积(CVD)或脉冲激光沉积(PLD)工艺。溅射工 艺可以是诸如400°C或更高温度的高温溅射。可在反应环境中（诸如在存在包括0 2、N20或氟 离子在内的氧化剂时)执行溅射。
[0041] 在510,可在第三电介质层316上沉积或以其他方式形成导电材料的第二电极层 318。例如，可将第二电极层318直接沉积到第三电介质层316上。第二电极层318可由各种材 料形成，其中包括铂、铂合金、与氧化铱结合的或单独的铱、氧化钌或者SR0、任何金属或导 电氧化物或者这些材料的任何组合。
[0042]在一个实施例中，第一电介质层312和第三电介质层316可具有相同或相似的晶粒 结构和/或相同或相似的电介质组成。方法500可通过提供具有相同或相似晶粒结构和/或 相同或相似电介质组成的第一电介质层312和第三电介质层316来克服或减少电荷俘获。在 一个实施例中，可使用相同工艺(例如，相同的溅射工艺)来执行第一电介质层312和第三电 介质层316的沉积，或者可使用针对两个介质层实现相同或相似晶体结构(例如，列式竖直 取向的晶粒结构）的不同工艺（例如，CVD和PLD)来执行第一电介质层312和第三电介质层 316的沉积。
[0043]在一个实施例中，第一电介质层312、第二电介质层313和第三电介质层316可利用 非掺杂的BST和掺杂的BST配方的组合或者不同铁电材料的组合以便于减小空间电荷效应 和/或改善电容器的介电特性的温度依赖性。例如，第一层312和第三层316可使用掺杂的或 非掺杂的BST材料中的一种，而第二电介质层313使用掺杂的或非掺杂的BST材料中的另一 种。
[0044] 在一个实施例中，与第一电介质层312的沉积相比，可在更高的温度下执行第三电 介质层316的沉积。例如，可在会形成突起的突起温度之下的第一温度下溅射第一电介质层 312,而在促进第三电介质层中晶粒生长的第二温度下溅射第三电介质层316。例如，在第一 电极层314是铂的情况下，针对铂电极层的突起温度可被选择为600 °C，并且可在600 °C或低 于600°C的第一温度下溅射第一电介质层312。可根据所使用的材料的类型和所采用的沉积 工艺来选择其他温度以减少或消除突起形成。
[0045] 在一个实施例中，第一电介质层312的晶粒大小可小于第三电介质层316的晶粒大 小，比如第一电介质层的平均晶粒大小小于第三电介质层的平均晶粒大小。例如，第一电介 质层312和第三电介质层316之间的晶粒大小的差别可以是所使用的不同沉积温度的结果。
[0046] 在512,可重复之前的电介质沉积和电极沉积的步骤以形成任意数量的堆叠电容 器。
[0047] 在一个实施例中，沉积的电容器层可被构图为台式结构(mesa structure)。将电 容器层构图为台式结构可提供对所有电极层和电容器层的访问以在之后进行互连。
[0048] 在一个实施例中，可将平坦化和/或绝缘层沉积到之前沉积的层的顶部上，比如第 二电极层318之上或者第三电介质层316之上。平坦化和/或绝缘层可被蚀刻以在电容器结 构中形成一组通道或过孔。这些蚀刻的过孔可为将要沉积的金属互连材料提供管道。
[0049] 在一个实施例中，诸如在平坦化和/或绝缘层(如果沉积这些层的话）的沉积和蚀 刻之后，可沉积一个或多个金属互连层。金属互连层可创建用于薄膜电容器的电连接。
[0050] 在一个实施例中，电极可以是图案化电极，并且第一电介质层312、第二电介质层 313和第三电介质层316形成在图案化电极上。例如，由于衬底上的电极层的构图，电极层 314可仅部分地覆盖衬底320。在一个实施例中，电介质层电极层314仍可完全覆盖图案化电 极层。
[00511在一个实施例中，在沉积金属互连层之后，可在金属互连层的顶部上沉积保护材 料的附加层(诸如氮化硅涂层），和/或可将金隆起焊盘(gold bump)附接到金属连接以帮助 保护之前沉积的结构。
[0052]图6示出了包括两组堆叠的电介质层的结构600,在该示例中，堆叠的电介质层是 电介质层312、313、316。可使用堆叠电介质层312、313、316的任意数量的组，并且可实现多 种其他连接。在一个实施例中，将具有随机取向的晶粒结构的电介质层313沉积在具有列式 取向的晶粒结构的电介质层312、316之间。电介质层312和电介质层316的沉积工艺可以不 同，比如在低于发生突起形成的温度的低温下沉积电介质层312,而在高温下沉积电介质层 316。与图4的电容器400类似，图6中的堆叠电容器共享中间电极318。
[0053] 在一个实施例中，将一个或多个绝缘层660沉积在衬底320上。绝缘层660可由Si02 和/或Si3N4形成。电介质层312、313、316的组和电极层314、318、418被构图以形成台式结构， 从而便于提供到每个电极层的电连接。
[0054]在一个实施例中，平坦化和绝缘层672 (例如，ILD玻璃层)可被沉积、构图并蚀刻， 以形成过孔674。金属互连层676可被沉积在平坦化和绝缘层672之上并被沉积到过孔674 中，以提供到电极314、318、418的电连接。在一个实施例中，可沉积氮化物涂层678以保护金 属互连层676,并且可沉积金隆起焊盘680以提供用于最终封装的电接触。
[0055] 在阅读上述实施例时，本领域普通技术人员将清楚，在不脱离所描述的权利要求 的范围的情况下，可以对所述实施例进行修改、简化或增强。例如，可将附加电介质层添加 到叠层，同时配置叠层使得在与电极的界面处存在相同或相似的晶粒结构和/或相同或相 似的电介质组成。例如，可形成如下配置的叠层:第一电介质层313沉积在第二电介质层314 上，第二电介质层314沉积在第三电介质层316上，第三电介质层316沉积在第二电介质层 314上，第二电介质层314沉积在第一电介质层313上。在该示例中，由于相同的第一电介质 层313与相对的电极进行接触，因此在电极界面处存在相同的晶粒结构（列式)和相同的电 介质组成(例如，BST)。
[0056] 对于电介质层可使用各种沉积工艺，以实现期望晶粒结构、期望突起抑制、期望枝 晶抑制和/或期望电容器特性。例如，沉积技术可以是溅射、CVD、原子层沉积(ALD)、燃烧化 学气相沉积(CCVD)、PLD、物理气相沉积(PVD)等。在一个实施例中，可根据美国专利公开 No. 20140216921的特征或处理步骤中的一个或多个来选择或制造（以及在一个或多个示例 性实施例中使用)溅射靶，该美国专利公开No.20140216921的公开内容通过引用合并于此。
[0057] 针对示例性实施例描述的薄膜电容器中的一个或多个可用在各种组件中，其中包 括:可调谐滤波器、压控振荡器、可调谐移相器、可调谐匹配网络、低阻抗电源、在1C键合焊 盘处对高频信号进行去耦、移动电话组件(在移动电话包括天线和收发器的情况下）等。包 括针对示例性实施例描述的铁电电容器的集成电路可例如用在用于低功率无线通信的便 携式电子设备(例如，蜂窝电话、寻呼机、PDA等）、定向天线系统、高时钟速率麦克风、小型DC 至DC转换器等设备中。
[0058] 在不脱离所描述的权利要求的范围的情况下，其他实施例可应用于本公开。
[0059] 这里所描述的实施例的说明意在提供对各种实施例的结构的一般性理解，并不意 在用作对于可以利用这里所描述的结构的设备和系统的所有元件和特征的完整描述。本领 域技术人员在阅读以上描述时将清楚很多其他实施例。可以利用并得出其它实施例，从而 可以在不偏离本公开的范围的情况下做出结构和逻辑上的替换和改变。附图也仅是代表性 的，并且可能未按比例绘制。其中的一些部分可放大，而其他部分可最小化。因此，说明书和 附图应当被看做说明性的而不是限制意义的。
[0060] 尽管这里示出并描述了具体实施例，但是应当理解，旨在实现相同目的的任何设 置都可以用于替换所示出的具体实施例。本公开意在覆盖各种实施例的任意和所有改编和 变体。以上实施例的组合以及这里未具体描述的其他实施例在本公开的构思内。
[0061] 本公开的摘要应当被理解为并非用于解释或限制权利要求的范围或含义。此外， 在上文的"【具体实施方式】"中，可以看出，出于简化本公开的目的，将各种特征组合在一起形 成单个实施例。这种公开方式不应被解释为体现了所声明的实施例需要比各权利要求中明 确列举的特征更多特征的意图。事实上，如以下权利要求所反映的那样，发明主题具有比所 公开的单个实施例的所有特征少的特征。因此，所附权利要求被并入【具体实施方式】中，每个 权利要求作为单独要求保护的主题独立存在。
【主权项】
1. 一种用于制造薄膜电容器的方法，所述方法包括： 利用在第一温度执行的第一工艺将第一电介质层沉积在第一电极层上； 利用第二工艺将第二电介质层沉积在第一电介质层上，其中，第二工艺针对第二电介 质层形成随机取向的晶粒结构； 利用在第二温度执行的第三工艺将第三电介质层沉积在第二电介质层上，其中，第三 工艺针对第三电介质层形成列式取向的晶粒结构，其中，第二温度高于第一温度；以及 将第二电极层沉积在第三电介质层上以形成薄膜电容器。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，第一工艺针对第一电介质层形成列式取向的晶粒 结构。3. 根据权利要求1所述的方法，其中，第一电介质层和第三电介质层由相同材料形成。4. 根据权利要求1所述的方法，其中，第一电介质层的平均晶粒大小小于第三电介质层 的平均晶粒大小。5. 根据权利要求1所述的方法，其中，第二温度大于400°C，所述方法还包括： 根据第一电极层的材料并根据对突起温度的确定，来确定第一温度，其中，在所述突起 温度以上在所述材料上形成突起，第一温度在突起温度以下。6. 根据权利要求1所述的方法，其中，第一工艺和第三工艺是溅射工艺。7. 根据权利要求1所述的方法，其中，第二工艺是金属有机沉积工艺或化学溶液沉积工 艺之一。8. 根据权利要求1所述的方法，其中，第一电极层是仅部分地覆盖衬底的图案化电极。9. 根据权利要求1所述的方法，还包括:重复第一电介质层、第二电介质层和第三电介 质层的沉积，并重复第二电极层的沉积，以形成多堆叠电容器。10. 根据权利要求1所述的方法，还包括： 将第一电极层沉积在衬底上；以及 沉积金属互连层以提供用于薄膜电容器的电连接。11. 根据权利要求1所述的方法，其中，第一电介质层、第二电介质层和第三电介质层包 括钛酸锶钡。12. 根据权利要求1所述的方法，还包括： 在对第一层、第二层和第三层构图之后，沉积平坦化和绝缘层；以及 对平坦化和绝缘层进行蚀刻以形成过孔。13. 根据权利要求1所述的方法，其中，第一温度被选择为在突起温度之下，其中确定在 所述突起温度以上突起形成在第一电极层上。14. 一种薄膜电容器，包括： 衬底； 在衬底上的第一电极层； 在第一电极层上的第一电介质层，其中，第一电介质层具有列式取向的晶粒结构； 在第一电介质层上的第二电介质层，其中，第二电介质层具有随机取向的晶粒结构； 在第二电介质层上的第三电介质层，其中，第三电介质层具有列式取向的晶粒结构；以 及 在第三电介质层上的第二电极层，其中，第一电介质层的平均晶粒大小小于第三电介 质层的平均晶粒大小。15.根据权利要求14所述的薄膜电容器，还包括： 在第二电极层上的第四电介质层，其中，第四电介质层具有列式取向的晶粒结构； 在第四电介质层上的第五电介质层，其中，第五电介质层具有随机取向的晶粒结构； 在第五电介质层上的第六电介质层，其中，第六电介质层具有列式取向的晶粒结构；以 及 在第六电介质层上的第三电极层， 其中，第一电介质层、第二电介质层、第三电介质层、第四电介质层、第五电介质层和第 六电介质层包括钛酸锶钡。
【文档编号】H01G4/33GK105957714SQ201610133072
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年3月9日
【发明人】玛丽娜·泽尔纳, 苏珊·纳吉, 安德鲁·弗拉基米尔·克劳德·塞尔温
【申请人】黑莓有限公司