[发明专利]电容器和包括该电容器的半导体器件

说明书

一种电容器和包括该电容器的半导体器件，该电容器包括：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；在第一电极上的第二电极；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。

技术领域

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

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。

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。

发明内容

提供了保持稳定的钙钛矿晶体结构的电极。

提供了保持稳定的钙钛矿晶体结构的电介质层。

提供了具有高电容率的电介质层。

提供了具有改善的电容特性的电容器。

提供了包括具有改善的电容特性的电容器的半导体器件。

然而，要解决的对象不限于上述公开。

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。

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。

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。

第一增强材料可以具有介电性质。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

第一电介质材料可以具有铁电性或顺电性。

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。

第二增强材料可以具有介电性质。