电容器和包括该电容器的半导体器件的制作方法

1.本公开涉及电容器和包括该电容器的半导体器件。


背景技术：

2.具有钙钛矿晶体结构的氧化物具有高电容率(permittivity)，因此作为用于下一代电容器的电介质层的材料而受到关注。为了使具有钙钛矿晶体结构的电介质层保持高电容率，钙钛矿晶体结构需要保持稳定。电介质层的结晶度受电容器的电极的影响。
3.作为电容器的电极材料，正在研究诸如ru、ir、pt和au的贵金属以及具有钙钛矿晶体结构和金属性质的材料。当由贵金属或具有钙钛矿晶体结构和金属性质的材料形成的电极用作电容器的电极时，电介质层的钙钛矿晶体结构可能没有保持稳定。


技术实现要素：

4.提供了保持稳定的钙钛矿晶体结构的电极。
5.提供了保持稳定的钙钛矿晶体结构的电介质层。
6.提供了具有高电容率的电介质层。
7.提供了具有改善的电容特性的电容器。
8.提供了包括具有改善的电容特性的电容器的半导体器件。
9.然而，要解决的对象不限于上述公开。
10.另外的方面将在下面的描述中部分阐述，并且部分地将从描述中变得明显，或者可以通过实践本公开的所呈现的实施方式来习之。
11.根据实施方式的一方面，电容器包括：第一电极；在第一电极上的第二电极，包括具有钙钛矿晶体结构的第一增强材料和具有钙钛矿晶体结构的第一金属性材料；和在第一电极和第二电极之间的电介质层，其中第一金属性材料具有大于第一增强材料的电负性的电负性。
12.第一金属性材料的电负性可以比第一增强材料的电负性大至少约0.6。
13.第一增强材料可以具有介电性质。
14.第一增强材料可以包括abo3的成分，和/或第一金属性材料可以包括a'b'o3的成分，其中a和a'各自独立地包括k、sr、ba、ca、pb和la中的至少一种，b包括ti、hf、zr、sn和al中的至少一种，b'包括ru、mo、ir、v、hf、zr、sn和al中的至少一种，并且o代表氧。
15.第一电极可以具有包括交替堆叠的第一单元层和第二单元层的超晶格结构，其中第一单元层可以包括第一增强材料，第二单元层可以包括第一金属性材料。
16.第一电极的最下层和最上层中的至少一个可以是第一单元层。
17.第一电极可以包括第一增强材料和第一金属性材料的合金，并且该合金可以具有钙钛矿晶体结构。
18.电介质层可以包括具有钙钛矿晶体结构的第一电介质材料。
19.电介质层可以进一步包括具有钙钛矿晶体结构的第二电介质材料，其中第二电介
质材料和第一电介质材料可以具有不同的介电特性。
20.电介质层可以具有超晶格结构，该超晶格结构包括交替堆叠的第一电介质层和第二电介质层，其中第二电介质层可以包括第二电介质材料，第一电介质层可以包括第一电介质材料。
21.第一电介质材料可以具有铁电性或顺电性。
22.第二电极可以包括具有钙钛矿晶体结构的第二增强材料和具有钙钛矿晶体结构的第二金属性材料，其中第二金属性材料可以具有比第二增强材料的电负性大的电负性。
23.第二增强材料可以具有介电性质。
24.第二金属性材料的电负性可以比第二增强材料的电负性大至少0.6。
25.第二电极可以具有包括交替堆叠的第三单元层和第四单元层的超晶格结构，其中第三单元层可以包括第二增强材料，第四单元层可以包括第二金属性材料。
26.第二电极的最下层或最上层中的至少一个可以是第三单元层。
27.第二电极可以包括第二增强材料和第二金属性材料的合金，并且该合金可以具有钙钛矿晶体结构。
28.第二增强材料可以与第一增强材料相同。
29.第二金属性材料可以与第一金属性材料相同。
30.电容器可以进一步包括相对于第一电极在电介质层的相反侧上的籽晶层。
31.根据另一实施方式的一方面，一种半导体器件包括：电容器，该电容器包括第一电极、在第一电极上的第二电极以及在第一电极和第二电极之间的电介质层，该第一电极包括具有钙钛矿晶体结构的第一增强材料和具有钙钛矿晶体结构的第一金属性材料；以及晶体管，包括电连接到第一电极的第一源极/漏极区、第二源极/漏极区以及在第一源极/漏极区和第二源极/漏极区之间的栅极结构，其中第一金属性材料可以具有比第一增强材料的电负性大的电负性。
32.第一金属性材料的电负性可以比第一增强材料的电负性大至少0.6。
33.第一电极可以具有包括交替堆叠的第一单元层和第二单元层的超晶格结构，其中第一单元层可以包括第一增强材料，第二单元层可以包括第一金属性材料。
34.第一电极可以包括第一增强材料和第一金属性材料的合金。
35.第二电极可以包括具有钙钛矿晶体结构的第二增强材料和具有钙钛矿晶体结构的第二金属性材料，其中第二金属性材料可以具有比第二增强材料的电负性大的电负性。
36.第二金属性材料的电负性可以比第二增强材料的电负性大至少0.6。
37.第二电极可以具有包括交替堆叠的第三单元层和第四单元层的超晶格结构，其中第三单元层可以包括第二增强材料，第四单元层可以包括第二金属性材料。
38.第二电极可以包括第二增强材料和第二金属性材料的合金。
39.第二增强材料可以与第一增强材料相同。
40.第二金属性材料可以与第一金属性材料相同。
附图说明
41.从以下结合附图的描述中，本公开的某些实施方式的上述和其他方面、特征和优点将变得更加明显，其中：
42.图1是根据一些示例实施方式的电容器的截面图；
43.图2是根据一些示例实施方式的电容器的截面图；
44.图3是根据一些示例实施方式的电容器的截面图；
45.图4是根据一些示例实施方式的电容器的截面图；
46.图5是根据一些示例实施方式的电容器的截面图；
47.图6是根据一些示例实施方式的电容器的截面图；
48.图7是根据一些示例实施方式的半导体器件的截面图；
49.图8是根据一些示例实施方式的存储元件的截面图；
50.图9a-9h是示出根据一些实施方式的制造电容器的方法的视图；
51.图10是根据一些实施方式的包括电容器的电子设备的示意图；
52.图11是示出存储系统的示意框图；
53.图12是根据一些实施方式的多层陶瓷电容器(mlcc)的示意图。
具体实施方式
54.现在将详细参考实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中相同的附图标记始终指代相同的元件。在这点上，本实施方式可以具有不同的形式，并且不应该被解释为限于这里阐述的描述。因此，下面仅通过参考附图来描述实施方式，以解释各方面。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。当诸如
“……
中的至少一个”的表述在一列元素之后时，修饰整列的元素，而不会修饰该列中的单个元素。
55.在下文中，将参考附图详细描述实施方式。附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中，为了清楚和便于解释，元件的尺寸可被放大。本实施方式可以具有不同的形式，并且不应该被解释为限于这里阐述的描述。
56.为了便于描述，这里可以使用诸如“上方”等空间相对术语来描述一个元件或特征与另一元件或特征如图所示的关系。将理解的是，除了附图中所示的取向之外，空间相对术语还旨在包括器件在使用或操作中的不同取向。例如，该器件可以以其他方式定向(旋转90度或在其他取向)，并且这里使用的空间相对描述符被相应地解释。此外，将理解的是，当一层被称为“在”另一层或衬底“上”时，它可以直接在另一层或衬底上，或者也可以存在中间层。
57.单数形式的表达包括复数形式的表达，除非在上下文中有明显不同的含义。同样，当部件“包括”一元件时，除非有另一相反的描述，否则应该理解该部件不排除另一元件，而是可以进一步包括另一元件。
58.当术语“大约”或“基本上”在本说明书中结合数值使用时，其意图是相关数值包括围绕所述数值的制造公差(例如，
±
10％)。此外，当词语“大体上”和“基本上”与几何形状结合使用时，意图是不要求几何形状的精度，但是该形状的范围在本公开的范围内。此外，不管数值或形状是被修饰为“大约”还是“基本上”，将理解的是，这些数值和形状应该被解释为包括围绕所述数值或形状的制造或操作公差(例如，
±
10％)。
59.图1是根据一些示例实施方式的电容器10的截面图。
60.参考图1，可以提供电容器10。电容器10可以包括籽晶层sl、第一a电极100、第一电介质层200和第二a电极300。籽晶层sl可以是用于形成具有钙钛矿晶体结构的层的籽晶层
sl。籽晶层sl可以包括导电材料。例如，籽晶层sl可以包括tio2或sro2。
61.第一a电极100可以提供在籽晶层sl上。第一a电极100可以具有钙钛矿晶体结构。第一a电极100可以包括具有钙钛矿晶体结构的第一增强材料和具有钙钛矿晶体结构的第一金属性材料。在一些实施方式中，第一增强材料可以具有介电性质，和/或第一金属性材料可以具有导电性质。例如，带隙可以存在于第一增强材料的价带和导带之间。
62.第一金属性材料的电负性可以大于第一增强材料的电负性。例如，第一金属性材料的电负性可以比第一增强材料的电负性大至少约0.6。第一增强材料可以用abo3(其中o是氧)表示，并且可以具有介电性质。abo3可以代表钙钛矿氧化物，并且可以代表1:2钙钛矿、2:4钙钛矿、3:3钙钛矿和/或1:5钙钛矿中的至少一种。a可以代表较大的阳离子，并且可以是例如k、ca、pb、la、ba和/或sr中的至少一种。b可以代表较小的阳离子(例如，与a相比)，并且可以是例如hf、zr、sn、al和/或ti中的至少一种。例如，第一增强材料可以包括batio3和/或srtio3。
63.第一金属性材料可以由a'b'o3(其中o是氧)表示，并且可以具有金属性质。例如，第一金属性材料的电子状态可以类似于金属电子状态，因此第一金属性材料也可以被称为第一“导电材料”。在一些实施方式中，a'b'o3可以代表钙钛矿氧化物，并且可以代表1:2钙钛矿、2:4钙钛矿、3:3钙钛矿和/或1:5钙钛矿中的至少一种。a'可以代表较大的阳离子，并且可以是例如k、ca、pb、la、ba和/或sr中的至少一种。b'可以代表较小的阳离子(例如，与a'相比)，并且可以是例如hf、zr、sn、al、ru、mo、ir和/或v中的至少一种。例如，第一金属性材料可以包括baruo3、bamoo3、bairo3、bavo3、srruo3、srmoo3、sriro3和/或srvo3。在一些实施方式中，a和a'可以是相同或不同的元素；和/或b和b'可以被选择使得b和/或abo3的电负性分别大于b'和/或a'b'o3。
64.第一电介质层200可以提供在第一a电极100上。第一电介质层200可以具有钙钛矿晶体结构和介电性质。例如，第一电介质层200可以由a”b”o3(其中o是氧)表示。a”b”o3可以代表钙钛矿氧化物，并且可以代表1:2钙钛矿、2:4钙钛矿、3:3钙钛矿和/或1:5钙钛矿中的至少一种。在一些实施方式中，第一电介质层200可以具有铁电特性和/或顺电特性。当第一电介质层200具有铁电特性时，例如，第一电介质层200可以包括batio3、knbo3、ktao3、pbtio3和/或pbzro。例如，当第一电介质层200具有顺电特性时，第一电介质层200可以包括srtio3、catio3、srhfo3和/或srzro3。
65.第二a电极300可以提供在第一电介质层200上。第二a电极300可以具有钙钛矿晶体结构。第二a电极300可以包括具有钙钛矿晶体结构的第二增强材料和具有钙钛矿晶体结构的第二金属性材料。第二金属性材料的电负性可以大于第二增强材料的电负性。例如，第二金属性材料的电负性可以比第二增强材料的电负性大至少约0.6。第二增强材料可以用abo3(其中o是氧)表示，并且可以具有介电性质。例如，abo3可以代表钙钛矿氧化物，并且可以代表1:2钙钛矿、2:4钙钛矿、3:3钙钛矿和/或1:5钙钛矿中的至少一种。a可以代表较大的阳离子，并且可以是例如ca、pb、la、ba和/或sr中的至少一种。b可以代表较小的阳离子(例如，与a相比)，并且可以是例如hf、zr、sn、al和/或ti中的至少一种。第二增强材料可以包括batio3和/或srtio3。例如，第二增强材料可以与第一增强材料基本相同。
66.第二金属性材料可以由a'b'o3(其中o是氧)表示，并且可以具有金属性质。a'b'o3可以代表钙钛矿氧化物，并且可以代表1:2钙钛矿、2:4钙钛矿、3:3钙钛矿和/或1:5钙钛矿
中的至少一种。a'可以代表较大的阳离子，并且可以是例如ca、pb、la、ba和/或sr中的至少一种。b'可以代表较小的阳离子(例如，与a'相比)，并且可以是例如hf、zr、sn、al、ru、mo、ir和/或v中的至少一种。例如，第二金属性材料可以包括baruo3、bamoo3、bairo3、bavo3、srruo3、srmoo3、sriro3和/或srvo3。例如，第二金属性材料可以与第一金属性材料基本相同。
67.具有钙钛矿晶体结构的第一电介质层200的介电特性可以根据第一电介质层200的结晶度而变化。例如，当第一电介质层200的结晶度低时，介电特性可以退化，而当第一电介质层200的结晶度高时，介电特性可以被保持。第一电介质层200的结晶度可以受到具有钙钛矿晶体结构的第一a电极100和/或具有钙钛矿晶体结构的第二a电极300的结晶度的影响。例如，当第一a电极100和/或第二a电极300的结晶度低时，第一电介质层200的结晶度可以降低，而当第一a电极100和/或第二a电极300的结晶度高时，第一电介质层200的结晶度也可以增加。因此，为了保持第一电介质层200的高电容率，当第一a电极100和第二a电极300的结晶度高时可以是有益的。
68.由于具有金属性质的钙钛矿晶体结构的材料(例如，srruo3)具有低电阻和高功函数，该材料可以具有适当的电特性以用作电容器的电极。然而，在具有金属性质的钙钛矿晶体结构的材料中，钙钛矿晶体结构可能被外部环境破坏。例如，由于具有金属性质的钙钛矿晶体结构的材料的高氧化/还原反应性，钙钛矿晶体结构可以容易地改变为钙钛矿晶体结构之外的晶体结构。
69.根据一些实施方式，第一a电极100可以包括具有钙钛矿晶体结构的第一增强材料和具有钙钛矿晶体结构并且电负性大于第一增强材料(例如，比第一增强材料的电负性大至少约0.6)的第一金属性材料。第二a电极300可以包括具有钙钛矿晶体结构的第二增强材料和具有钙钛矿晶体结构并且电负性大于第二增强材料(例如，比第二增强材料的电负性大至少约0.6)的第二金属性材料。在一些实施方式中，电容器10的厚度可以大于和/或等于(埃)。第一增强材料和第二增强材料本身可以具有高结晶度。第一增强材料和第二增强材料可以增强第一金属性材料和第二金属性材料(其每个由a'b'o3表示)中的o-b'-o八面体键合。
70.由于o-b'-o八面体键合的增强，第一金属性材料和第二金属性材料可以具有高结晶度。例如，不限于特定的理论，由于第一增强材料和第二增强材料，第一金属性材料和第二金属性材料中的每个的结晶度可以提高。由于第一增强材料和第一金属性材料都具有高结晶度，所以第一a电极100可以具有高结晶度。由于第二增强材料和第二金属性材料都具有高结晶度，所以第二a电极300可以具有高结晶度。因此，第一电介质层200可以具有高结晶度和高电容率。根据一实施方式的电容器10可以具有改善的电容特性。例如，改善的电容特性可以包括介电常数、耗散因数和/或泄漏电流密度(泄漏电流)。例如，在一些示例实施方式中，在不降低电介质层200的介电常数的情况下，耗散因数可以降低20％或更多，并且泄漏电流密度被改善。
71.在一些实施方式中，可以调节第一a电极100或第二a电极300中的至少一个中的第一金属性材料(和/或第二金属性材料)与第一增强材料(和/或第二增强材料)的比例，使得第一a电极100或第二a电极300可以具有半导体性质。在这些示例实施方式中，例如，第一a电极100和/或第二a电极300中的至少一个可以是晶体管中的栅电极，而另一个可以是沟道
层。因此，电容器10可以被包括在场效应晶体管中，作为栅极电容器。第一源极/漏极区和第二源极/漏极区(未示出)可以被包括在栅极电容器的相对侧上和/或在平行于电容器10的顶表面的方向上彼此分离。
72.图2是根据一些示例实施方式的电容器11的截面图。为了简化描述，将省略与参考图1描述的那些基本相同的描述。
73.参考图2，可以提供电容器11。电容器11可以包括籽晶层sl、第一b电极110、第一电介质层200和第二a电极300。籽晶层sl、第一电介质层200和第二a电极300可以分别与参考图1描述的籽晶层sl、第一电介质层200和第二a电极300基本相同。
74.第一b电极110可以包括参考图1描述的第一增强材料和第一金属性材料。第一b电极110可以具有包括交替堆叠的第一单元层和第二单元层的超晶格结构。例如，超晶格结构可以是其中具有几纳米厚度的异质层交替堆叠的结构。在一些实施方式中，每个单元层可以是一个或更多个晶胞厚，和/或第一b电极110可以包括两个或更多个循环。第一单元层可以是第一增强材料层。第二单元层可以是第一金属性材料层。
75.由于交替的单元层的重叠密度状态，超晶格结构可以具有导电性能。例如，不限于特定的理论，在一些实施方式中，b'阳离子的4d状态可以位于增强材料的带隙的中间，从而促进电荷载流子越过带隙传输。
76.在一个实施方式中，超晶格结构的最下层和最上层中的至少一个可以是第一单元层。例如，超晶格结构的最下层和最上层中的每个都可以是第一单元层。第二单元层可以设置在与第二单元层相邻的一对第一单元层之间。在一些实施方式中，超晶格结构的最下层和最上层都可以是第二单元层。
77.在第二单元层中与氧元素的键合可以不稳定，因此氧可以具有离开钙钛矿晶体结构的趋势。当氧元素离开该结构时，钙钛矿晶体结构可能破坏。第一单元层可以具有电稳定特性。当第一单元层邻近第二单元层设置时，第二单元层中的氧元素可以不流入电稳定的第一单元层。第二单元层中的氧元素可以保留在钙钛矿晶体结构中。
78.根据另一实施方式的第一单元层可以提高第二单元层的结晶度。在这点上，第一b电极110可以具有高结晶度。第一电介质层200可以具有高结晶度和高电容率。本实施方式的电容器11可以具有改善的电容特性。
79.图3是根据一些示例实施方式的电容器12的截面图。为了简化描述，将省略与参照图1和图2描述的那些基本相同的描述。
80.参考图3，可以提供电容器12。电容器12可以包括籽晶层sl、第一b电极110、第一电介质层200和第二b电极310。籽晶层sl和第一电介质层200可以分别与参考图1描述的籽晶层sl和第一电介质层200基本相同。第一b电极110可以与参考图2描述的第一b电极110基本相同。
81.第二b电极310可以包括参考图1描述的第一增强材料和第一金属性材料。第二b电极310可以包括超晶格结构，该超晶格结构包括交替堆叠的第一单元层和第二单元层。第一单元层可以是第一增强材料层。第二单元层可以是第一金属性材料层。
82.在一些实施方式中，超晶格结构的最下层和最上层中的至少一个可以是第一单元层。例如，超晶格结构的最下层和最上层中的每个可以是第一单元层。例如，第二单元层可以设置在与第二单元层相邻的一对第一单元层之间。在一些实施方式中，超晶格结构的最
下层和最上层都可以是第二单元层。
83.根据另一实施方式的第一单元层可以提高第二单元层的结晶度。在这点上，第二b电极310可以具有高结晶度。第一电介质层200可以具有高结晶度和高电容率。本实施方式的电容器12可以具有改善的电容特性。
84.图4是根据一些示例实施方式的电容器13的截面图。为了简化描述，将省略与参考图1描述的那些基本相同的描述。
85.参考图4，可以提供电容器13。电容器13可以包括籽晶层sl、第一c电极120、第一电介质层200和第二a电极300。籽晶层sl、第一电介质层200和第二a电极300可以分别与参考图1描述的籽晶层sl、第一电介质层200和第二a电极300基本相同。
86.第一c电极120可以包括参考图1描述的第一增强材料和第一金属性材料。第一c电极120可以包括第一增强材料和第一金属性材料的合金。第一c电极120可以具有钙钛矿晶体结构。第一c电极120可以由a
x
a'
(1-x)
bo3、abyb'
(1-y)
o3和/或a
x
a'
(1-x)by
b'
(1-y)
o3(其中o是氧原子)表示。例如，第一c电极120可以包括钙钛矿结构，其中a周期性地被a'取代(和/或反之亦然)，和/或b周期性地被b'取代(和/或反之亦然)。在一些实施方式中，在a
x
a'
(1-x)
bo3、abyb'
(1-y)
o3和/或a
x
a'
(1-x)by
b'
(1-y)
o3中，x和/或y可以各自独立地为0.5或更小。
87.由于第一c电极120中的第一增强材料，可以提高第一金属性材料的结晶度。由于第一增强材料和第一金属性材料都具有高结晶度，所以第一c电极120也可以具有高结晶度。在这点上，第一电介质层200可以具有高结晶度和高电容率。本实施方式的电容器13可以具有改善的电容特性。
88.图5是根据一些示例实施方式的电容器14的截面图。为了简化描述，将省略与参考图1和图4描述的那些基本相同的描述。
89.参考图5，可以提供电容器14。电容器14可以包括籽晶层sl、第一c电极120、第一电介质层200和第二c电极320。籽晶层sl和第一电介质层200可以分别与参考图1描述的籽晶层sl和第一电介质层200基本相同。第一c电极120可以与参考图4描述的第一c电极120基本相同。
90.第二c电极320可以包括参考图1描述的第二增强材料和第二金属性材料。第二c电极320可以包括第二增强材料和第二金属性材料的合金。第二c电极320可以具有钙钛矿晶体结构。第二c电极320可以由a
x
a'
(1-x)
bo3、abyb'
(1-y)
o3和/或a
x
a'
(1-x)by
b'
(1-y)
o3(其中o是氧原子)表示。在一些实施方式中，在a
x
a'
(1-x)
bo3、abyb'
(1-y)
o3和/或a
x
a'
(1-x)by
b'
(1-y)
o3中，x和/或y可以各自独立地为0.5或更小。
91.由于第二c电极320中的第二增强材料，可以提高第二金属性材料的结晶度。因为第二增强材料和第二金属性材料都具有高结晶度，所以第二c电极320也可以具有高结晶度。在这点上，第二电介质层210可以具有高结晶度和高电容率。本实施方式的电容器14可以具有改善的电容特性。
92.图6是根据一些示例实施方式的电容器15的截面图。为了简化描述，将省略与参考图1描述的那些基本相同的描述。
93.参考图6，可以提供电容器15。电容器15可以包括籽晶层sl、第一a电极100、第二电介质层210和第二a电极300。籽晶层sl、第一a电极100和第二a电极300可以分别与参考图1至图5描述的籽晶层sl、第一a电极100、和第二a电极300基本相同。
94.第二电介质层210可以具有包括交替堆叠的第一单元层和第二单元层的超晶格结构。第一单元层和第二单元层可以具有彼此不同的介电特性。例如，第一单元层可以包括具有钙钛矿晶体结构的铁电材料。例如，第二单元层可以包括包含钙钛矿晶体结构的顺电材料。
95.由于例如第一a电极100中的第一增强材料，可以提高第一金属性材料的结晶度。由于第一增强材料和第一金属性材料都具有高结晶度，所以第一a电极100也可以具有高结晶度。由于例如第二a电极300中的第二增强材料，可以提高第二金属性材料的结晶度。由于第二增强材料和第二金属性材料都具有高结晶度，所以第二a电极300也可以具有高结晶度。在这点上，第二电介质层210可以具有高结晶度和高电容率。本实施方式的电容器15可以具有改善的电容特性。
96.图7是根据一些示例实施方式的半导体器件20的截面图。为了简化描述，将省略与参考图1至图6描述的那些基本相同的描述。
97.参考图7，可以提供包括衬底1000、栅电极ge、栅极绝缘层gi、层间绝缘层2000、接触ct和电容器ce的半导体器件20。衬底1000可以包括半导体衬底。例如，衬底1000可以包括硅衬底、锗衬底或硅锗衬底。
98.第一源极/漏极区sd1和第二源极/漏极区sd2可以提供在衬底1000上。第一和第二源极/漏极区sd1和sd2可以在平行于衬底1000的顶表面的方向上彼此分离。在一些实施方式中，第一和第二源极/漏极区sd1和sd2可以通过向衬底1000注入杂质来形成。
99.栅电极ge可以提供在衬底1000上。栅电极ge可以提供在第一源极/漏极区sd1和第二源极/漏极区sd2之间。栅电极ge可以包括导电材料。例如，栅电极ge可以包括金属或多晶硅。
100.栅极绝缘层gi可以提供在栅电极ge和衬底1000之间。栅极绝缘层gi可以包括绝缘材料。例如，栅极绝缘层gi可以包括si氧化物(例如，sio2)、al氧化物(例如，al2o3)或高介电常数材料(例如，hfo2)。
101.层间绝缘层2000可以提供在基板1000上。层间绝缘层2000可以覆盖栅电极ge和栅极绝缘层gi。层间绝缘层2000可以包括绝缘材料。例如，层间绝缘层2000可以包括si氧化物(例如，sio2)、al氧化物(例如，al2o3)或高介电常数材料(例如，hfo2)。
102.电容器ce可以提供在层间绝缘层2000上。电容器ce可以包括参考图1至图6描述的电容器10、11、12、13、14和15中的一个。然而，电容器ce的形状不限于图1至图6所示的那些。例如，在包括参考图1至图6描述的技术构思的范围内，可以根据需要选择电容器ce的形状。
103.接触ct可以提供在电容器ce和第一源极/漏极区sd1之间，以穿透层间绝缘层2000。接触ct可以电连接电容器ce和第一源极/漏极区sd1。
104.根据一个或更多个实施方式的电容器ce可以包括具有钙钛矿和高结晶度的电极。在这点上，电容器ce的电介质层可以在具有钙钛矿晶体结构的同时具有高结晶度和高电容率。电容器ce可以具有改善的电容特性。结果，根据一个或更多个实施方式，可以提供包括具有改善的电容特性的电容器ce的半导体器件20。
105.图8是根据另一示例性实施方式的存储元件的截面图。为了简化描述，将省略与参照图1至图6描述的那些基本相同的描述。
106.参考图8，可以提供存储元件21。存储元件21可以是在例如电阻随机存取存储器
(rram)中存储信息的元件。存储元件21可以包括衬底1000、下电极le、电阻变化层rc和上电极ue。下电极le、电阻变化层rc和/或上电极ue可以是存储信息的存储元件。衬底1000可以与参考图7描述的衬底1000基本相同。在一些实施方式中，可以在衬底1000上提供布线、无源元件和/或有源元件。下电极le可以与上述第一a电极100、第一b电极110或第一c电极120基本相同。上电极ue可以与上述第二a电极300、第二b电极310或第二c电极320基本相同。
107.电阻变化层rc可以提供在下电极le上。电阻变化层rc可以包括可变电阻材料。可变电阻材料可以指其电阻根据施加的电压而变化的材料。例如，电阻变化层rc可以是具有钙钛矿晶体结构的绝缘层。例如，电阻变化层rc可以包括pbzrtio3、prcamno3和/或钙掺杂的(ba,sr)tio3。
108.具有钙钛矿晶体结构的电阻变化层rc的电阻变化特性可以根据电阻变化层rc的结晶度而变化。例如，当电阻变化层rc的结晶度低时，电阻变化特性可以退化，而当电阻变化层rc的结晶度高时，电阻变化特性可以被保持。电阻变化层rc的结晶度可以受到具有钙钛矿晶体结构的下电极le和/或上电极ue的结晶度的影响。因此，可以要求下电极le和上电极ue的结晶度高，以保持电阻变化层rc的电阻变化特性稳定。
109.根据一个或更多个实施方式的下电极le(例如，第一a电极100、第一b电极110和/或第一c电极120)可以包括具有钙钛矿晶体结构的第一增强材料和具有钙钛矿晶体结构并且电负性大于第一增强材料的电负性(例如，比第一增强材料的电负性大至少约0.6)的第一金属性材料。因为第一电介质材料和第一金属性材料都具有高结晶度，所以下电极le也可以具有高结晶度。上电极ue(例如，第二a电极300、第二b电极310和/或第二c电极320)可以包括具有钙钛矿晶体结构的第二增强材料和具有钙钛矿晶体结构并且电负性大于第二增强材料的电负性(例如，比第二增强材料的电负性大至少约0.6)的第二金属性材料。由于第二增强材料和第二金属性材料都具有高结晶度，所以上电极ue也可以具有高结晶度。在这点上，电阻变化层rc可以具有高结晶度。
110.如上所述，根据一个或更多个实施方式，可以提供包括具有高结晶度的电阻变化层rc的存储元件21。
111.电容器10、11、12、13、14和/或15可以通过将金属前体和氧化剂供应到衬底、电极和/或电介质层上，并允许金属前体和氧化剂在合适的温度下彼此反应来制造。工艺温度可以根据金属前体和/或氧化剂的热稳定性来适当调节。
112.图9a-9h是示出根据一些实施方式的制造电容器的方法的视图。
113.例如，如图9a所示，包括第一金属前体的第一源可以被供应到衬底su上。衬底su可以是和/或包括籽晶层(未示出)。第一金属前体可以是由ar1表示的金属-配体化合物。a可以与以上描述相同，r1可以是c1至c10烷基、c2至c10烯基、羰基(c＝o)、卤素/卤化物、c6至c10芳基、c6至c10环烷基、c6至c10环烯基、(c＝o)r(r是氢或c1至c10烷基)、c1至c10烷氧基、c1至c10酰胺基、c1至c10烷基酰胺、c1至c10烷基酰亚胺，-n(q)(q
′
)(q和q
′
独立地是c1至c10烷基或氢)、q(c＝o)cn(q是氢或c1至c10烷基)和/或c1至c10β-二酮盐中的一种或两种或更多种。
114.原子层沉积(ald)工艺可以用作供应金属前体的工艺。工艺温度可以考虑金属-配体化合物的热稳定性来设定。
115.如图9b所示，金属-配体被吸附到衬底su上。然后，通过吹扫去除残留的配体和/或
反应副产物。为了吹扫，可以使用惰性气体，诸如n2、ar、he和/或ne气体。
116.接下来，确定附加的ar1是否是必要的或者期望的。当附加的ar1供应是必要的(和/或期望的)时，可以重复供应和吹扫操作。
117.可以供应包括第二金属前体br2的第二源。b可以与以上描述相同，r2可以是c1至c10烷基、c2至c10烯基、羰基(c＝o)、卤化物、c6至c10芳基、c6至c10环烷基、c6至c10环烯基、(c＝o)r(r是氢或c1至c10烷基)、c1至c10烷氧基、c1至c10酰胺基、c1至c10烷基酰胺、c1至c10烷基酰亚胺，-n(q)(q
′
)(q和q
′
独立地是c1至c10烷基或氢)、q(c＝o)cn(q是氢或c1至c10烷基)和/或c1至c10β-二酮盐中的一种或两种或更多种。例如，r1和r2可以代表相同和/或不同的配体。
118.原子层沉积(ald)工艺可以用作供应第二源的工艺。工艺温度可以考虑金属-配体化合物的热稳定性来设定。
119.在提供给反应室的金属前体当中的未吸附到衬底su上的配体可以通过吹扫被去除。吹扫可以是和/或包括将不参与反应的配体和/或作为参与反应后的副产物的配体排放到外部的工艺。惰性气体诸如ar、he、ne或n2气体可用于吹扫。
120.图9c至图9e示出了供应包括配体的第二源以及吹扫残留的配体和副产物。如图9e所示，由第一源供应的a和由第二源供应的b被吸附到衬底su上。
121.接下来，确定附加的br2是否是必要的(和/或期望)，并且如果必要(和/或期望)，可以重复供应和吹扫操作。
122.接下来，如图9f所示，供应氧化剂。ald工艺可以用作供应氧化剂的工艺。o3、h2o、o2、n2o和/或等离子体可以用作氧化剂。
123.在一些实施方式中，例如，其中r2充当临时稳定剂(例如，键合a和b)，氧化剂可以与键合有稳定剂r2的a和/或b反应，并且由abo3表示的氧化物可以形成在衬底su上。反应副产物大部分被工艺温度蒸发。
124.反应后，在被供应到衬底后不发生反应的副产物、金属前体、配体和/或氧化剂可以通过吹扫被去除。惰性气体诸如ar、he、n2、ne和/或类似物可用于吹扫。
125.可以重复该工艺，直到氧化物层达到期望的厚度。可以分别通过周期性地用a'代替a和/或用b'代替b，和/或通过分别以1:1-x和1:1-y的比例供应a和a'和/或b和b'来产生超晶格结构和/或包括a
x
a'
(1-x)
bo3、abyb'
(1-y)
o3和/或a
x
a'
(1-x)by
b'
(1-y)
o3的合金。
126.虽然以上描述大体针对在衬底su上形成电极，但是类似的工艺可以用于在电极上形成电介质层和/或在电介质层上形成第二电极。例如，不同的金属前体可用于形成电介质层和/或第二电极。
127.图10是根据一些实施方式的包括电容器的电子设备的示意图。
128.参考图10，根据一些示例实施方式的电子设备900可以是个人数字助理(pda)、膝上型计算机、便携式计算机、网络平板、无线电话、移动电话、数字音乐播放器、有线/无线电子设备等，但不限于此。电子设备900可以包括通过数据总线950彼此结合的控制器910、输入/输出(i/o)设备920(例如，小键盘、键盘和/或显示器)、存储设备930和无线接口单元940。例如，控制器910可以包括微处理器、数字信号处理器、微控制器和/或其他逻辑设备中的至少一个。其他逻辑设备可以具有与微处理器、数字信号处理器和微控制器中的任何一个类似的功能。存储设备930可以存储例如由控制器910执行的命令。另外，存储设备930也
可以用于存储用户数据。
129.存储设备930包括多个存储单元mc。每个存储单元mc可以包括连接到晶体管tr的电容器c。字线wl可以连接到晶体管tr的栅极。位线bl可以连接到晶体管tr的一个源极/漏极区，并且电容器c可以连接到晶体管tr的另一个源极/漏极区。电容器c的另一端可以连接到电源电压vdd。电容器c可以包括本技术的图1至图6中描述的电容器10、11、12、13、14和/或15中的任何一个。
130.电子设备900可以使用无线接口单元940，以便向利用射频(rf)信号通信的无线通信网络发送数据，或者从网络接收数据。例如，无线接口单元940可以包括天线或无线收发器。
131.图11是示出存储系统的示意框图。参考图11，存储系统3000可以包括用于存储大量数据的存储设备3010和存储控制器3020。响应于主机3030的读/写请求，存储控制器3020可以从存储设备3010读取数据或向存储设备3010写入数据。存储控制器1020可以制作地址映射表，用于将从主机3030(例如，移动设备或计算机系统)提供的地址映射到存储设备3010的物理地址。存储设备3010可以包括多个存储单元mc。每个存储单元mc可以包括连接到晶体管tr的电容器c，并且可以具有与图10中描述的存储单元mc相同的结构。例如，电容器c可以是和/或包括本技术的图1至图6中描述的电容器10、11、12、13、14和/或15中的任何一个。
132.上面讨论的功能单元，例如控制器910、存储控制器3020和/或主机3030，可以包括处理电路，诸如包括逻辑电路的硬件；硬件/软件组合，诸如执行软件的处理器；或其组合。例如，更具体地，处理电路可以包括但不限于中央处理单元(cpu)、算术逻辑单元(alu)、数字信号处理器、微型计算机、现场可编程门阵列(fpga)和可编程逻辑单元、微处理器、专用集成电路(asic)等。
133.图12是根据一些实施方式的多层陶瓷电容器(mlcc)的示意图。
134.参考图12，根据一些示例实施方式的多层电容器4000可以包括：多个内部电极130；和交替设置在多个内部电极130之间的电介质材料层220。多层电容器4000可以具有其中多个内部电极130和电介质材料层220交替堆叠的结构。多个内部电极130可以与上述的第一a电极100、第一b电极110或第一c电极120基本相同。电介质材料层220可以与上述的第一电介质层200和/或第二电介质层210基本相同。
135.相邻的内部电极130可以通过其间的电介质材料层220彼此电分离。多层电容器4000可以充当单个单元电容器。在多层电容器4000中，交替堆叠的内部电极130的数量和电介质材料层220的数量可以各自独立地为例如2或更多、5或更多、10或更多、20或更多、50或更多、100或更多、200或更多、500或更多、1000或更多、2000或更多、5000或更多、或10000或更多。随着堆叠的内部电极130和电介质材料层220的数量增加，其接触面积可以增加，由此提高电容。
136.交替堆叠以在多层电容器4000的相反侧表面的方向上部分地突出的多个内部电极130可以电连接到外部电极140。外部电极140可以包括例如接触多层结构和内部电极130并由ni组成的电极层，以及在电极层上的镀层。
137.根据一个或更多个实施方式的多层电容器4000可以包括具有钙钛矿晶体结构和高结晶度的内部电极。在这点上，多层电容器4000的电介质层可以在具有钙钛矿晶体结构
的同时具有高结晶度和高电容率。多层电容器4000可以具有改善的电容特性。
138.本公开的技术构思的实施方式的上述描述提供了用于描述本公开的技术构思的示例。因此，本公开的技术构思不限于上述实施方式，但是很明显，本领域普通技术人员可以在本公开的技术构思的范围内进行各种修改和改变，诸如组合上述实施方式。
139.根据一个或更多个实施方式，可以提供保持钙钛矿晶体结构稳定的电极。
140.根据一个或更多个实施方式，可以提供保持钙钛矿晶体结构稳定的电介质层。
141.根据一个或更多个实施方式，可以提供具有高电容率的电介质层。
142.根据一个或更多个实施方式，可以提供具有改善的电容特性的电容器。
143.根据一个或更多个实施方式，可以提供包括具有改善的电容特性的电容器的半导体器件。
144.然而，一个或更多个实施方式的效果不限于此。
145.应该理解，这里描述的实施方式应该仅被认为是描述性的，而不是为了限制的目的。每个实施方式中的特征或方面的描述通常应被认为可用于其他实施方式中的其他类似特征或方面。虽然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，可以在形式和细节上进行各种改变。
146.本技术基于2021年1月26日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2021-0011037号并要求其优先权，该申请的公开内容通过引用整体结合于此。