高K介质膜层结构及其应用与制造方法技术

本发明专利技术提供一种高K介质膜层结构及应用与制造方法，所述高K介质膜层结构包括至少两组高K介质循环结构，每组高K介质循环结构均包括至少两个高K介质循环单元；相邻两组高K介质循环结构之间通过一漏电流阻挡层隔离。本发明专利技术的高K介质膜层结构采用高K介质循环结构‑漏电流阻挡层‑高K介质循环结构的复合结构，不仅可以利用多组高K介质循环结构获得更大的电荷储存容量，还可以有效降低漏电流。采用所述高K介质膜层结构的电容器具有更高的电容及更小的漏电流，有利于动态随机存取存储器刷新频率的降低，并提高动态随机存取存储器的数据保存能力。本发明专利技术的高K介质膜层结构的制造方法可以提高氧化效率，并且反应腔中的氧化副产物更容易被清除。

【技术实现步骤摘要】
高K介质膜层结构及其应用与制造方法
本专利技术属于集成电路
，涉及一种电容器介质层结构，特别是涉及一种高K介质膜层结构及其应用与制造方法。
技术介绍
电容器是一种以静电场形式储存能量的无源电子元件。在最简单的形式，电容器包括两个导电极板，且两个导电板之间通过称之为电介质的绝缘材料隔离。电容器的电容与极板的表面面积成正比，与极板间的距离成反比。电容器的电容还取决于分离极板的物质的介电常数。电容的标准单位是法(farad，简称为F)，这是一个大单位，更常见的单位是微法(microfarad，简称μF)和皮法(picofarac，简称PF)，其中，1μF＝10-6F，1pF＝10-12F。电容器可以制造于集成电路(IC)芯片上。在动态随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory，简称DRAM)中，电容通常用于与晶体管连接。电容器有助于保持存储器的内容。由于其微小的物理尺寸，这些组件具有低电容。他们必须以每秒数千次的频率再充电，否则，DRAM将丢失数据。电容器的基本结构是三明治结构，包含下极板、高K介质及上极板。对于DRAM电容器，高K介质为关键因素。如何设计高K介质的膜层结构，以在提高电容器的电容的同时减少电容器上下极板之间的漏电，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种高K介质膜层结构及其应用与制造方法，用于解决现有技术中电容器的电容量小、漏电流高的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种高K介质膜层结构，所述高K介质膜层结构包括至少两组高K介质循环结构，每组高K介质循环结构均包括至少两个高K介质循环单元；相邻两组高K介质循环结构之间通过一漏电流阻挡层隔离。可选地，所述高K介质循环单元包括ZrxO1-x层及AlyO1-y层，其中，0<x<1，0<y<1，且所述ZrxO1-x层的K值为20-30，所述AlyO1-y层的K值为5-10，所述高K介质循环结构包括10-200个所述高K介质循环单元。可选地，所述高K介质循环单元选自ZrxO1-x/AlyO1-y/ZrxO1-x叠层结构、AlyO1-y/ZrxO1-x/AlyO1-y/ZrxO1-x/AlyO1-y叠层结构、ZrxO1-x/AlyO1-y/ZrxO1-x/AlyO1-y叠层结构及AlyO1-y/ZrxO1-x/AlyO1-y/ZrxO1-x叠层结构中的任意一种或任意两种以上的组合。可选地，所述叠层结构中，每一层ZrxO1-x层的厚度范围是1-10nm，每一层AlyO1-y层的厚度范围是1-10nm。可选地，所述漏电流阻挡层的材质包括氧化硅，所述漏电流阻挡层的厚度范围是0.1-3nm，并且所述漏电流阻挡层的厚度小于所述高K介质循环单元中单层ZrxO1-x层及单层AlyO1-y层的厚度。可选地，所述高K循环介质单元中掺杂有氮化硅及氮氧化硅中的至少一种。可选地，所述高K介质膜层结构更包括一第一粘附层及一第二粘附层，所述第一粘附层连接于位于顶层的高K介质循环结构上方，用于与电容器的上极板连接；所述第二粘附层连接于位于底层的高K介质循环结构下方，用于与电容器的下极板连接。可选地，所述第一粘附层包括氧化硅层、氧化铝层及氧化钛层中的任意一种或任意两种以上的组合；所述第二粘附层包括氧化硅层、氧化铝层及氧化钛层中的任意一种或任意两种以上的组合。可选地，所述漏电流阻挡层更形成于所述第一粘附层与位于顶层的高K介质循环结构之间，同时也形成于所述第二粘附层与位于底层的高K介质循环结构之间；或者所述漏电流阻挡层更形成于所述第一粘附层与位于顶层的高K介质循环结构之间，但未形成于所述第二粘附层与位于底层的高K介质循环结构之间；或者所述漏电流阻挡层更形成于所述第二粘附层与位于底层的高K介质循环结构之间，但未形成于所述第一粘附层与位于顶层的高K介质循环结构之间。本专利技术还提供一种电容器，所述电容器包括上述任意一项所述的高K介质膜层结构。可选地，所述电容器用于动态随机存取存储器中，与所述动态随机存取存储器中的晶体管连接，以存储电荷；所述电容器包括上极板、下极板以及形成于所述上极板与下极板之间的所述高K介质膜层结构，其中，所述上极板上连接有上电极，所述下极板下连接有下电极。可选地，所述下极板至少有一个剖面为U型，所述高K介质膜层结构及所述上极板的相应剖面均为M型，构成双面电容器结构。本专利技术还提供一种高K介质膜层结构的制造方法，所述高K介质膜层结构包括至少两组高K介质循环结构，每组高K介质循环结构均包括至少两个高K介质循环单元；相邻两组高K介质循环结构之间通过一漏电流阻挡层隔离；所述高K介质循环单元包括ZrxO1-x层及AlyO1-y层，其中，0<x<1，0<y<1，且所述ZrxO1-x层的K值为20-30，所述AlyO1-y层的K值为5-10；其中，在所述ZrxO1-x层或AlyO1-y层的形成过程中，采用包含O3的氧源，且O3的浓度为100-1000g/Nm3(克每标准立方米)，O3处理时间为5-400s(秒)。如上所述，本专利技术的高K介质膜层结构及其应用与制造方法，具有以下有益效果：(1)本专利技术的高K介质膜层结构采用高K介质循环结构-漏电流阻挡层-高K介质循环结构的复合结构，不仅可以利用多组高K介质循环结构获得更大的电荷储存容量，还可以有效降低漏电流。(2)采用所述高K介质膜层结构的电容器具有更高的电容及更小的漏电流，有利于动态随机存取存储器刷新频率的降低，并提高动态随机存取存储器的数据保存能力。(3)本专利技术的高K介质膜层结构的制造方法在所述ZrxO1-x层或AlyO1-y层的形成过程中，采用包含O3的氧源，可以提高氧化效率，并且反应腔室中的氧化副产物更容易被清除。附图说明图1显示为本专利技术的高K介质膜层结构于一种实施例中的结构示意图。图2显示为本专利技术的高K介质膜层结构于另一种实施例中的结构示意图。图3显示为ZrxO1-x/AlyO1-y/ZrxO1-x叠层结构的示意图。图4显示为AlyO1-y/ZrxO1-x/AlyO1-y/ZrxO1-x/AlyO1-y叠层结构的示意图。图5显示为ZrxO1-x/AlyO1-y/ZrxO1-x/AlyO1-y叠层结构的示意图。图6显示为AlyO1-y/ZrxO1-x/AlyO1-y/ZrxO1-x叠层结构的示意图。图7显示为一种包括本专利技术的高K介质膜层结构的电容器的结构示意图。元件标号说明1高K介质膜层机构10a、10b、10c高K介质循环结构10-1、10-2～10-9、10-10高K介质循环单元101ZrxO1-x层102AlyO1-y层20漏电流阻挡层30第一粘附层40第二粘附层2电容器201上极板202下极板203上电极204下电极205绝缘层具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1至图7。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高K介质膜层结构，其特征在于：所述高K介质膜层结构包括至少两组高K介质循环结构，每组高K介质循环结构均包括至少两个高K介质循环单元；相邻两组高K介质循环结构之间通过一漏电流阻挡层隔离。

【技术特征摘要】
1.一种高K介质膜层结构，其特征在于：所述高K介质膜层结构包括至少两组高K介质循环结构，每组高K介质循环结构均包括至少两个高K介质循环单元；相邻两组高K介质循环结构之间通过一漏电流阻挡层隔离。2.根据权利要求1所述的高K介质膜层结构，其特征在于：所述高K介质循环单元包括ZrxO1-x层及AlyO1-y层，其中，0<x<1，0<y<1，且所述ZrxO1-x层的K值为20-30，所述AlyO1-y层的K值为5-10，所述高K介质循环结构包括10-200个所述高K介质循环单元。3.根据权利要求2所述的高K介质膜层结构，其特征在于：所述高K介质循环单元选自ZrxO1-x/AlyO1-y/ZrxO1-x叠层结构、AlyO1-y/ZrxO1-x/AlyO1-y/ZrxO1-x/AlyO1-y叠层结构、ZrxO1-x/AlyO1-y/ZrxO1-x/AlyO1-y叠层结构及AlyO1-y/ZrxO1-x/AlyO1-y/ZrxO1-x叠层结构中的任意一种或任意两种以上的组合。4.根据权利要求3所述的高K介质膜层结构，其特征在于：所述叠层结构中，每一层ZrxO1-x层的厚度范围是1-10nm，每一层AlyO1-y层的厚度范围是1-10nm。5.根据权利要求2所述的高K介质膜层结构，其特征在于：所述漏电流阻挡层的材质包括氧化硅，所述漏电流阻挡层的厚度范围是0.1-3nm，并且所述漏电流阻挡层的厚度小于所述高K介质循环单元中单层ZrxO1-x层及单层AlyO1-y层的厚度。6.根据权利要求1所述的高K介质膜层结构，其特征在于：所述高K循环介质单元中掺杂有氮化硅及氮氧化硅中的至少一种。7.根据权利要求1所述的高K介质膜层结构，其特征在于：所述高K介质膜层结构更包括一第一粘附层及一第二粘附层，所述第一粘附层连接于位于顶层的高K介质循环结构上方，用于与电容器的上极板连接；所述第二粘附层连接于位于底层的高K介质循环结构下方，用于与电容器的下极板连接。8.根据权利要求7所述的高K介质...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：合肥智聚集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34