[发明专利]包括含碳电极的半导体器件及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求在2009年11月30日提交的韩国专利申请10-2009-0117394的优先权，该申请的全文以引用方式并入本文。

技术领域

本发明的示例性实施方案涉及半导体制造技术，更具体而言涉及包括含碳电极的半导体器件及所述半导体器件的制造方法。

背景技术

在半导体动态随机存取存储器(DRAM)的制造过程中结构尺寸按比例缩小以增加每个晶片的半导体芯片数目，因此，由于DRAM电容器的结构缩小，造成器件的电容也减少。

为了克服该缺陷，换言之，为了增加电容，使用具有高电容率的介电层。但是，具有高电容率的介电层的问题在于：窄带隙造成漏电流高。因此，需要具有高功函数的电极来解决所述问题。

发明内容

本发明的实施方案涉及具有高功函数的含碳电极的半导体器件和所述半导体器件的制造方法。

根据本发明的一个实施方案，半导体器件的电极包括含碳元素的氮化钛(TiN)层。

碳元素在含碳元素的氮化钛层中可具有约3％至约50％的含量，或更优选在含碳元素的氮化钛层内具有约20％至约50％的含量。

含碳元素的氮化钛层可包括选自TiCN、TiSiCN、TiAlCN及TiSiAlCN中的至少一种化合物，且可包括选自栅电极、位线电极、电容器的下电极和电容器的上电极中的至少一个电极。

根据本发明的另一实施方案，用以形成氮化钛层的方法包括提供衬底和在衬底上沉积含碳元素的氮化钛层。

含碳元素的氮化钛层可通过原子层沉积(ALD)方法形成，ALD方法可重复单元循环，该单元循环包括流动钛有机源和吹扫、流动硅或铝源和吹扫、以及流动等离子体与吹扫的组合，ALD方法可以在约150℃至约500℃的温度下进行。

ALD方法通过控制钛有机源的流动或等离子体的流动可控制在含碳元素的氮化钛层中的碳元素含量。通过控制钛有机源流动时间或钛有机源流量，可实施钛有机源的流动的控制。通过控制流动等离子体的处理时间或流动等离子体的功率可实施等离子体的流动的控制。

钛有机源可包括选自TDMAT[四(二甲基氨基)钛]、TEMAT[四(乙基甲基氨基)钛]、TDEAT[四[二乙基氨基]钛]、Ti(OiPr)₂(tmhd)₂[二(异丙氧基)二(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酮氧)钛]、Ti(OiBu)₂(tmhd)₂[二(叔丁氧基)二(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酮)钛]、Ti(OiBu)₄[叔丁醇钛(VI)]、TTIP[异丙醇钛(IV)]及TiCl₄[四氯化钛]中的至少一种化合物。

等离子体的流动可使用选自N₂、Ar、H₂及NH₃中的处理气体来进行。

根据本发明的又另一个实施方案，一种电容器包括第一电极、介电层、和第二电极，其中第一电极与第二电极中的至少之一包括含碳元素的氮化钛层。

根据本发明的又另一个具体实施方案，一种制造电容器的方法包括形成第一电极、在第一电极上形成介电层和在介电层上形成第二电极，其中第一电极与第二电极中的至少之一包括含碳元素的氮化钛层。

附图说明

图1为剖面图，显示根据本发明的一个具体实施方案的含碳元素的氮化钛层。

图2为用以形成含碳元素的氮化钛层的原子层沉积方法的时序图。

图3A至图3C显示根据本发明一些实施方案的具有由氮化钛层所形成的电极的电容器的剖面图。

图4A及图4B显示根据本发明的一个实施方案的制造电容器的方法。

具体实施方式

结合附图更详细地说明本发明的具体实施方案。但本发明可以不同形式具体实施，但不应该解译为限于此处所述的实施方案。相反，提供实施方案使得本文公开内容彻底且完整，且更完整地将本发明的实施方案的范围传予本领域技术人员。本文中，类似的附图标记表示在本发明的附图和实施方案中的类似的部件。

附图并非必然照比例绘制，在一些情况下，可放大比例以清楚地说明实施方案的特征。当第一层被称作为在第二层“上”或在衬底“上”时，其不仅是指第一层直接形成在所述第二层或衬底上的情况，同时也表示第三层存在于第一层与第二层之间或第一层与衬底之间的情况。