專利名稱：形成方法以及包含釕和包含鎢層的集成電路結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體設備和它的制造，尤其涉及包含釕和鎢的電性導電涂層以及它的形成和使用。
集成電路的制造包括形成用作各種電路元件的電導電層，包括用作的電容器板極。存儲器電路，比如DRAM等等，使用電導電層來形成存儲單元電容器的相對板極。
高性能，低成本集成電路的驅動要求總是減小各個電路特性的面積，包括存儲電容。由于一個電容器的電容(電荷量能被存儲作為供電電壓的一個函數)通常隨電容器板極的面積而改變，當通過存儲電容器占有的電路面積減小時，期望采取步驟以保持或增加電容而不管較小的占用面積，以不損害電路功能。
可以采取各種步驟來增加或保持電容而不用增加占用面積。例如，在電容器板極之間可以使用具有較高電介質常數的材料。此外，將板極表面可以變得粗糙以增加板極的有效表面積而不增加電容器占有的面積。
對于一個存儲單元電容器的一個板極的用于提供一個粗糙表面的一種方法是形成半球狀的晶粒多晶硅(HSG)的板極，可能帶有一個覆蓋的金屬層。HSG的半球狀的晶粒增強了板極的表面而不增加它的占有面積。
然而，HSG制造困難，因為要在HSG上和附近形成二氧化硅。在HSG上可以形成一種二氧化硅層，特別是在電容器層的介質層的沉淀過程中。即使使用一種插入的現存的金屬層，來自電介質層沉淀的氧能擴散到金屬層中，在多晶硅表面上形成二氧化硅。硅擴散通過金屬層還可以在金屬和電介質層之間產生一個二氧化硅層。
在金屬層和HSG之間的二氧化硅能降低到金屬電容器板極表面的電接觸。在金屬層和電介質層之間的二氧化硅能減少所導致的電容器的電容。
為了試圖避免由二氧化硅所引起的這些負面效應，在HSG和金屬層之間可以使用一個擴散阻擋層。然而，在典型的電容器幾何結構中，層的總數越多，所需要的電容器占有的最小面積越大。而且，每個沉淀的附加層的上表面趨于比下表面更為平滑，減少了由一個下部粗糙層提供的所增加的表面面積。
盡管高電介質常數材料是已知的，但形成的許多這些優良材料的處理與需要形成電容器的其它的材料是不兼容的。例如，形成一個特殊電介質層的處理能氧化或另外損害電極層的特性，在其上將要形成有電介質層。這些處理是不兼容的，因為需要處理的溫度或處理環境是不同的。
出于這些原因，需要改進的材料和方法來形成導電層，絕緣層，和使用這些層的電容器。
發明概述本發明提供改進的導電層，電介質層，電容器，用于形成這種層，和使用該層的電容器的方法。
在一個所示的實施例中，提供包含電導電層的增強的表面區(粗糙表面)釕。這些層與高電介質常數材料是兼容的并在集成電路的形成中是有用的，特別是對于存儲器單元的存儲電容器的板極。
在一種方法中，通過首先形成包含一個釕氧化物的薄膜或層來形成增強的表面區電導電層。該層可以是化學計量的或非化學計量的，并可以是非晶體的的或可以具有釕(Ru)和釕氧化物(RuO2).相位和可以包括其它的材料。可以形成薄膜，例如，通過化學氣相沉積技術或通過濺射或任何適當的技術。可以在一個下層上形成薄膜，該下層可以是導電的。
可以在低壓和高溫上處理釕氧化物薄膜—通常在至少大約75托或更低的壓力上，期望的大約20托或更低，最大期望大約5托或更低一并且在大約500到900℃的溫度范圍中，期望大約750到大約850℃---以便至少把一些釕氧化物轉換成釕并產生一個粗糙的包含釕的具有一個均勻晶粒大小的層，該層的平均晶粒尺寸期望在大約100埃或更大的范圍中。
期望在一個非氧化環境中執行加熱處理，或退火。在一個實施例中，在整個退火過程中可以使用一個氮提供環境或氮提供還原環境。可以使用一個氮提供還原環境鈍化釕以便改善與高電介質常數電介質材料的兼容性。在另一個替換中，可以在退火后使用一個氮提供還原環境以鈍化一個已經粗糙的層。在又一種替換中，一個氧化環境可以在退火后被執行，跟著執行所期望的粗糙退火或者氮鈍化退火。這種退火后的氧化把氧提供到粗糙層以減少釕的趨勢，從而在后面的處理過程中清除氧。
用或不用一個預退火可以形成增強的表面面積，在一個較高壓力上進行(比如大約600托)，在低壓，高溫退火之前。
釕的粗糙的層可以用于提供一個增強表面面積的導電層。
在一個實施例中，可以在一個下導電層上形成釕的粗糙層，用粗糙層和該下層共同當作增強表面面積的導電層。
在另一個實施例中，可以在粗糙層或其上形成一個導電層，用疊加的導電層和粗糙層構成一個增強表面面積的導電層。
在兩種情況下，在用于一個集成電路的電容器的實施例中，導致增強表面面積的導電層可以用于在集成電路中形成一個存儲電容器的板極，比如在DRAM的存儲器單元中等等。
包含釕的增強表面面積的電導電層，特別是在一個退火的情況下，在用一個氧化退火后的氮提供還原環境中，已經有還原氧化的趨勢并因此與高電介質常數的電解質材料更為兼容，盡管始終提供增強的表面面積。此外，即使釕包含層氧化，它仍然保持導電。這樣可以潛在的從電容器結構中省略一個附加的金屬層，允許帶有相同的甚至更大電容量的電容器具有較小的尺寸。
在一個替換的實施例中，一個鎢氮化物層被提供作為第一電極層。一個電介質層和第二電極層被一致地施加到第一電極層以形成一個電容器。該電容器，或至少該鎢氮化物層，在退火溫度上被退火以增加電容器的電容。在一個特別的實施例中，退火溫度是至少500℃和電容器(或鎢氮化物層)在退火溫度上至少保持30秒。
這些方法，導電和電介質層，以及使用這些層的結構允許設計和制造較高速度，較高密度，和較低成本的集成電路。
簡述附1是按照一個實施例的在一個處理中使用的層的一個局部截面圖，該層包括一個釕氧化物包含層；圖2是在一個低壓，高溫退火之后
圖1所示層的一個截面圖，包括一個粗糙的層；圖3是圖2所示層的一個局部平面圖；圖4是與圖2類似的一個截面圖，但在粗糙的層下面具有一個附加的層；圖5是圖2的層的一個截面圖，在覆蓋粗糙層的一個附加層形成之后。
圖6是按照一個實施例的在其上形成有電介質層的一個增強表面面積導電層的截面圖。
圖7是圖6的層的一個截面圖，具有在電介質層上形成的一個導電層。
圖8A-8B是包括一個粗糙層的兩個電容器結構的實施例的截面圖。
圖9A-9C是包括一個鎢氮化物電極層的電容器結構的截面圖。
詳細描述本發明允許生成一個表面面積增強的釕導電層，與半球狀晶粒多晶硅(HSG)相比，它具有改進的與高電介質常數(“高-K”)的兼容性。
通過加熱包括釕氧化物的一個薄膜或層生成表面面積增強的導電層，比如圖1的層12。加熱處理，可以退火薄膜或層，典型的在少于大約75托的低壓上進行的，期望的少于大約20托，并最好少于大約5托，和在大約500-900℃的高溫范圍中，期望大約750-850℃。該處理期望在一種非氧化環境中執行。可以在一個惰性氣體環境中執行加熱處理，如在氮環境中等等，或者在一個還原環境中，這樣可以減小所需的溫度。也可以在一個電中性環境中執行加熱處理，或用等離子體或者輝光放電輔助等等，這還可以減小所需的溫度。在相對低的壓力下的加熱把至少一部分釕氧化物轉換成釕和在層上產生一個粗糙的表面。最好選擇溫度和壓力以至于增強釕氧化物到釕的轉換。
可以在一個支持結構10上形成表面面積增強的導電層，如圖1的局部截面圖所示。支持結構10在整個制造過程中可以是出現在集成電路中或上的任何結構。在一個典型的示例應用中，支持結構可以是一個導電材料，它將與由表面面積增強的導電層形成的一個電容器板極電接觸。
通過任何適當的方法可以形成釕氧化物層12。這些方法的具體例子包括化學汽相沉積(CVD)或有關的處理，或者濺射或有關的處理等等。釕氧化物層可以是化學計量的釕氧化物(RuO2)或非化學計量的釕氧化物(RuOx)。
如果經CVD形成了層12，可以在例如在1-20托的壓力上，期望大約5托執行沉積。可以以O2的形式提供氧或其他的氧化氣體，比如N2O，NO，或臭氧(O3)。氧化氣體和一種釕初級粒子，以及如果需要的話，適當的稀釋氣體，可以以適當的流速來提供，比如在大約100-2000sccm的范圍中。可替換的，通過直接汽化能夠運送釕初級粒子。在大約10-500秒的一個時間范圍中可以執行沉積，最好有足夠的時間和根據足夠的條件沉積RuOx或RuO2到大約100-600埃的一個厚度范圍中。
產生的釕氧化物層12可以可選的被預退火，比如通過在氫中的或其他適當的退火環境，在500-700托的壓力范圍中和在500-900°的溫度范圍中的快速熱量退火(RTA)。預退火穩定薄膜，促使釕和釕氧化物相位的晶體化。
具有或沒有一個預退火的釕氧化物12接著在上述的低壓和高溫上被處理。處理可以減少層中釕氧化物的比例和增加釕的比例。在釕氧化物層12中的釕氧化物通過退火被部分地或全部的轉換成釕，留下一個增強的表面面積層16，如圖2的截面圖中所示。在此出于方便，盡管增強的表面面積層16涉及單獨的參考字符，但應該注意的是，從層12形成層16，并在此意義上是相同的層。圖3顯示了圖2的粗糙的釕層16的一個部分平面圖。盡管在圖中顯示的示例的粗糙的釕層16是不連續的，但這只是示例的方式，而且可以產生連續的薄膜。初始層12的增加的厚度趨于產生更連續的薄膜，更可以在退火過程中減小溫度和增加壓力以及減少退火時間來實現。
可以在一種惰性氣體，氮，或還原環境等等中執行退火。作為一個附加的實施例，可以在一個氮提供還原環境中執行一個退火，比如氨，氮，氮和氫混合物等等。退火參數可以被選擇以便在層16中形成RuNx形式的氮鈍化的釕，至少在靠近它的最外表面，進行鈍化層16。
作為另一個替換的例子，在氮提供還原環境中，可以以退火后的形式使用氮鈍化。
還有另一種變化，可以在已經粗糙的層16上執行在諸如氧或臭氧的一個氧化環境中的期望的簡短的后退火，以在層16(RuOxNy或RuOx)的最外部分中形成“氧鈍化”的釕，為了減少或防止隨后的在清除電介質材料附近氧的過程中出現的釕。氧化后退火過程后可選擇的跟隨一個氮化鈍化后退火。
如圖2所示，粗糙的釕層16連同如果導電的支持結構10可以共同的構成與高電介質常數電介質材料兼容的增強的表面面積導電層26。
此外，如上述產生的層16還可以被用于與其他的層合并。這在支持結構10不是導電的或者與高電介質常數電介質材料不兼容的情況下可能是有用的。在這里的討論和權利要求中，使用“在上面(on)”針對兩層，一個“在其他的上面”意味著層之間的至少一些接觸，同時“在上方(over)”意味著很接近的層，但可能有一個或多個附加的插入層以至于不需要接觸。在此使用的“在上面”和“在上方”都不隱含任何方向性。
例如，如圖4所示，可以在支持結構10的上方形成一個材料層22，接著在層22上面形成粗糙的釕層16該層22可以是一個導電層以便電連接層16的所有部分。該層22還可以作為一個阻擋層以防止為了用于電容器形成的高電介質常數電介質和支持結構10之間的接觸。如果層22是一個導電層，層22連同層16構成一個增強的表面面積導電層26。可以使用任何兼容的導電材料，比如Pt，Ir，IrOx，Rlr，RuSix和SrRuOx和它們的合金以及例如RuSiOx和RuSiNx。
可替換的，如圖5的例子所示，導電材料的層24可以在層16和支持結構10上方一致的形成。該層24連同層16則構成一個增強的表面面積的導電層26。如同層22一樣，層24可以起到電連接層16的所有部分的作用，并還可以起到一個阻擋層的作用以防止高電介質常數電介質和支持結構10之間的接觸。這種導電材料的例子包括在先前段落中列出的材料。釕氧化物是一種期望的材料，因為與釕層16根本的相兼容。
如上面結合參考圖3-6的示例方式所述，支持結構10和/或在層16的上或下(或兩種)的一個或多個層可以是導電的，并可以根據需要采用以獲得導電性和其他期望的特性。所述產生的增強表面面積的導電層26，如圖3，5和6所示例的，一般被表示成圖6的層26。為了用增強表面面積的導電層26形成一個電容器，電介質材料層28，最好所期望的高電介質常數電介質材料(通常是具有至少9的電介質常數的任何電介質)，比如五氧化二鉭(Ta2O5)，可以在增強表面面積導電層上方一致的形成，如圖6所示。也可以使用其他的高常數電介質，比如鋇鍶鈦氧化物(BaSr)TiO3，鉛鋯鈦氧化物Pb(ZrTi)O3，和例如鍶鉍鈦氧化物(SrBi2Ta2O9)。期望該層28足夠薄和均勻以便在遠離層26的表面上提供至少某些增強的表面面積。
然后，將一個導電層30均勻形成在電介質層28上方，如圖7所示。在圖最上面的層30的表面未顯示，因為層通常可以是任何厚度，足夠厚以確保層的連續性，以及足夠薄以滿足分配到電容器的整個容量內。如圖7所示，次于電介質層28的層30的表面期望與電介質層28的增強表面面積一致，以及對導電層30提供一個增強的表面面積。兩個導電層層26和30形成一個電容器的兩個板極。相對于電容器占用的面積，兩個板極期望具有增強的表面面積。
應用到一個存儲器電容器的圖7所示的板極結構被示例在圖8A所示的一個存儲器電容器的截面圖中。支持結構10可以是一個多晶硅的導電插塞或其它的在一個電介質材料32中的一個開口底部上形成的導電材料，比如硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)。插塞的下端典型的電接觸一個電路元件，比如一個晶體管門電路(未示出)。在圓柱形容器的邊上，BPSG本身起到用于電容器板極結構的一個支持結構的作用。通過圖7的層結構提供的相當薄的電容器結構最大化了圖8A的存儲器電容器中的電容器板極表面面積，特別對于內部(上部)電極，它的表面面積隨層結構厚度的增加減少最快。因此，使用增強表面面積釕導電層提供了在一個給定面積中的改進的電容。
應用到一個紐扣電容器的圖7所示的板極結構被示例在圖8B所示的一個紐扣電容器的截面圖中。支持結構10包括一個插塞25，它從一個表面27延伸，并且在插塞25上均勻形成層26，28，30。
在一個具體例子中，通過CVD在BPSG的襯底上沉積釕氧化物到大約600埃的一個厚度。在800℃和600托上在氮中預退火釕氧化物一分鐘層，接著在變化的時間和在變化的壓力上在氮中在800℃上退火。這樣能省略預退火。
在SEM實驗上，對于八分鐘在4.5托上的退火的層顯示出明顯的表面粗糙，帶有大約100埃或更大的平均的晶粒尺寸，且在襯底表面上帶有良好的均勻性。對于八分鐘在60托上的退火的層顯示一些表面粗糙，帶有一個接近100埃的平均晶粒，但通常粗糙小于4.5托的。對于八分鐘在600托上的退火的層通常總是顯示粗糙和晶粒尺寸少于和小于60托的。對于二分鐘在4.5托上的退火的層也顯示明顯的表面粗糙，可能在襯底表面上帶有比八分鐘稍微少的均勻性。退火層的X射線衍射研究顯示釕作為主要成分，但Ru/RuO2的比列隨處理條件而改變。
使用一個鎢氮化物層作為電極能夠獲得包括金屬絕緣金屬(MIM)電容器的優良的電容器。通過在一個包含氮的環境中一個鎢目標的反應濺射能夠形成鎢氮化物層，或通過一個化學汽相沉淀處理(CVD)，比如一個等離子體增強的CVD(PECVD)，一個有機金屬處理CVD(MOCVD)，原子層沉積(ALD)，或其它的處理來獲得。使用一個采用鎢氟化物(WF6)和氨(NH3)作為初級粒子的熱CVD處理，可以方便的形成鎢氮化物層，并且在1-3分鐘內使用這樣一種處理可以形成一個300埃厚度層。鎢氮化物層的厚度能被改變，但典型的厚度是在100-1000埃的范圍中。
當沉積時，鎢氮化物能包含一個穩態的鎢氮化物化合物W2N和一個亞穩態的鎢氮化物化合物WN的混合物。在一個快速熱處理(RTP)中亞穩態的化合物WN能被轉換成穩態的鎢氮化合物W2N，其中鎢氮化物層的溫度被快速升到600-800℃范圍中的一個退火溫度并保持在退火溫度上大約60秒。典型的，鎢氮化物層的溫度在少于大約30秒中被傾斜上升到700℃然后從700℃的退火溫度下降。這樣一個退火處理典型的在鎢氮化物層上形成一個電介質層和第二電極之前執行，以便使一個電容器結構不同地完成。亞穩態的化合物WN可能包括缺陷和可以在整個電介質材料比如Ta2O5的沉積過程中擇優的被氧化，并隨后退火處理。因此，不用退火處理形成的電容器的電容趨于低。此外，缺陷的出現趨于增加漏電流。在一個完成的電容器中，相對于沒有退火的電容器來說，退火處理趨于增加大約20％的電容并減少了當電壓施加到電極上而出現的漏電流。
由任何各種電介質材料組成的一個電介質層在鎢氮化物層上被形成。適當的電介質材料包括高電介質常數材料，比如五氧化二鉭(Ta2O5)，摻雜的Ta2O5比如Ti摻雜的Ta2O5，鋇鍶鈦氧化物(BaSr)TiO3，鉛鋯鈦氧化物Pb(Zr，Ti)O3，和鍶鉍鈦氧化物(SrBi2Ta2O9)，BaTiO3，SrTiO3，Pb(Zr，Tj)O3，SrBi2Ta2O9，SrBi2Nb2O9，SrBi2(Nb，Ta)2O9，(Pb，La)(Zr，Ti)O3，Al2O3，ZrO2，HfO2，和SiOxNy。對于Ta2O5，形成的一個化學計量的化合物是最好的，以便Ta2O5層不是一個富鉭的層，因為富鉭的Ta2O5層趨于導電，不絕緣。五氧化二鉭電介質層最適合在一些因為大的電介質常數和它的穩定性的應用中，。然而，一般是在一個氧化環境中使用一個MOCVD形成五氧化二鉭，比如一個氧氣，臭氧，或N2O環境。盡管許多電極層材料不能暴露到氧化環境，但鎢氮化物通過該環境相對不受影響，并因此便于使用五氧化二鉭電介質層。
在電介質層上形成鎢氮化物或其他導電材料的一個電極層，并作為電容器的一個頂部電極。其他適當的導電材料包括TiN，TiON，WNx，TaN，Ta，Pt，Rh，Pt-Rh，Pt-RhOx，Ru，RuOx，Ir，IrOx，Pt-Ru，Pt-RuOx，Pt-Ir，Pt-IrOx，SrRuO3，Au，Pd，Al，Mo，Ag，多晶硅，和它們的合金。通過各種處理能夠形成這些電極材料。例如，使用一個CVD處理就方便的形成釕和鉑/銠。在形成電介質層和電極層之后，如上所述，電容器被退火。
圖9A-9C示例了包括鎢氮化物電極的電容器幾何結構的幾個例子。參考圖9A，在一個襯底53的表面上形成一個平行板電容器51。襯底53可以是任何各種襯底材料，包括GaAs，硅，或BPSG。電容器51包括第一電極55，第二電極57，和一個電介質層59。在一個所示的例子中，第一電極55是一個鎢氮化合物層，電介質層59是一個Ta2O5層，第二電極55是一個TiN層，和襯底是BPSG。
當電壓被施加到比如電容器51的一個電容器的電極時，在電極之間流動一些電流。該電流通常是不期望的并被稱作是“漏”電流。具有鎢氮化物的電極的平行板電容器具有只不過大約20nA/cm2的漏電流，或者低到大約5nA/cm2，對于具有電介質層100埃厚度和提供1V電壓的電容器。
參考圖9B，在襯底63的蝕刻的凹槽62中形成一個存儲器電容器61。一個鎢氮化物電極層65覆蓋凹槽62的底部表面66和側表面67。一個Ta2O5電介質層69覆蓋電極層65，充分的填充凹槽62和一個鎢氮化物電極層71(或其他的導電層)覆蓋電介質層69。選擇凹槽62的尺寸以提供一個期望的電容，并可以結合在襯底63上形成的其它的電路元件的一個最小特性尺寸來選擇。在一個所示的例子中，凹槽62具有200nm的直徑D和1000nm的一個深度Z。對于這些尺寸，鎢氮化物層最好是大約300埃(30nm)厚度。薄于大約100埃(10nm)的鎢氮化物層趨于具有空隙。因為這些空隙，這些層不會作為連續的電極，減少了電容器61的電容。厚于大約1000埃(100nm)的鎢氮化物層趨于占用更多的凹槽62的容量，也限制了電容器61的電容。對于在較大凹槽中形成的存儲器電容器，能夠使用較厚的鎢氮化物層而不會犧牲很多電容。
通常用一種蝕刻處理在襯底63中形成凹槽62。如果襯底63是BPSG，用干蝕刻處理可以形成凹槽62，比如等離子體蝕刻。同時其他的蝕刻是可能的，因為凹槽62的深度比寬深，一種可選擇的蝕刻處理最好是各向異性的。
參考圖9C，在一個從襯底77的表面75延伸的插塞73上形成紐扣電容器71。在插塞73上形成鎢氮化物電極層79，并用一個電介質層81和一個電極層83被覆蓋。電介質層81和電極層能以上述任何材料形成。對于電介質層81和電極層83代表性的材料是Ta2O5和TiN。插塞73可以是一種多晶硅的導電插塞，或在襯底77的一個凹槽中形成的其它的導電材料，比如硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)。插塞的低端一般地電接觸一個電路元件，比如一個晶體管門電路(未示出)。
在上面的例子中，直接在諸如BPSG之類的襯底上沉積鎢氮化物層。可替換的，可以在一個鈦氮化物(TiN)粘附層上形成或沉積鎢氮化物層，或其他的粘附層，以提高鎢氮化物層到襯底的接合。
顯而易見，對于本領域普通技術人員來說，在上述公開內容的范圍和精神內可以進行變化。例如，增強的表面面積層能被用于鐵電體的存儲器以提高存儲容量。因此，覆蓋的范圍并不限于特殊的實施例和上述明顯的變化，而在于以下的權利要求書。
權利要求
1.一種形成增強表面面積導電結構的方法，該方法包括提供包含釕氧化物的一個層；在層中把至少一部分釕氧化物轉換成釕以便產生一個具有粗糙表面的包含釕的層。
2.權利要求1的方法，其中轉換的行動包括加熱層。
3.權利要求1的方法，其中轉換的行動包括把層暴露到還原環境。
4.權利要求1的方法，其中轉換的行動包括把層暴露到還原壓力的環境。
5.權利要求1的方法，其中轉換的步驟包括把在層中的至少一部分釕氧化物轉換成釕以至于產生具有一個織紋表面的一個層，其帶有至少大約100埃的平均特性尺寸。
6.一種形成一個增強表面面積導電結構的方法，該方法包括提供包含釕氧化物的一個層；用大約75托或更少的壓力在一個還原的壓力環境中通過加熱該層把至少一部分釕氧化物轉換成釕，以便產生具有一個粗糙表面的層。
7.權利要求6的方法，其中轉換的步驟是在大約20托或更小的壓力的還原的壓力環境中執行的。
8.權利要求6的方法，其中轉換的步驟是在具有大約5托或更少的一個壓力的還原的壓力環境中執行的。
9.一種形成一個增強表面面積導電結構的方法，該方法包括提供一個包含釕氧化物的層；用一個足夠的時間在大約75托或更少的一個壓力在還原的壓力環境中通過加熱層到至少大約500℃來把至少一部分釕氧化物轉換成釕，以便產生具有一個粗糙表面的層。
10.權利要求9的方法，其中轉換的行動通過把層加熱到至少大約750℃而被執行。
11.權利要求9的方法，其中轉化的行動通過把層加熱到至少大約800℃而被執行。
12.權利要求9的方法，其中轉換的行動通過在至少大約2分鐘把層加熱到至少大約500℃而被執行。
13.權利要求9的方法，其中轉換的行動通過在至少大約2-大約20分鐘的一個時間范圍中把層加熱到至少大約500℃而被執行。
14.一種形成一個增強表面面積導電結構的方法，該方法包括提供包含釕氧化物的一個層；和轉換層中的釕氧化物到釕以至于產生具有一個粗糙表面的包含釕的層。
15.一種形成一個增強表面面積導電結構的方法，該方法包括提供包含釕氧化物的一個層；轉換層中的釕氧化物到釕以至于產生具有一個粗糙表面的包含釕的層；和暴露具有一個粗糙表面的層到一個適當的環境以降低層與周圍材料反應的趨勢。
16.權利要求15的方法，其中暴露的行動包括暴露具有粗糙表面的層到一個氧化的環境的步驟。
17.權利要求15的方法，其中暴露的行動包括暴露具有粗糙表面的層到一個氮化環境的步驟。
18.權利要求15的方法，其中暴露的行動包括暴露具有粗糙表面的層到一個氮提供還原環境的步驟。
19.權利要求15的方法，其中暴露的行動包括首先暴露具有粗糙表面的層到一個氮提供還原環境，接著暴露到一個氧化環境的步驟。
20.一種形成一個增強表面面積導電結構的方法，該方法包括提供包含釕氧化物的一個層；和在一個非氧化環境中通過在還原的壓力環境中加熱層來把層中的一些釕氧化物轉換到釕，以至于產生具有粗糙表面的包含釕的層。
21.權利要求20的方法，其中轉換的行動在氮環境中被執行。
22.權利要求20的方法，其中轉換的行動在還原環境中被執行。
23.權利要求20的方法，其中轉換的行動在氮提供還原環境中被執行。
24.權利要求20的方法，其中轉換的行動在包含氨的環境中被執行。
25.權利要求20的方法，其中轉換的行動在包含氫的環境中被執行。
26.權利要求20的方法，其中轉換的行動在包含氦的環境中被執行。
27.權利要求20的方法，其中轉換的行動在包含氖的環境中被執行。
28.權利要求20的方法，其中轉換的行動在包含氬的環境中被執行。
29.權利要求20的方法，進一步包括暴露具有粗糙表面的層到一個氧化環境的步驟。
30.一種形成一個增強表面面積導電層的方法，該方法包括提供包含釕氧化物的一個層；選擇適于轉換至少一部分釕氧化物到釕的退火條件；和在所述條件下退火層以便產生具有粗糙表面的一個層。
31.一種形成一個包含釕的增強表面面積導電層的方法，該方法包括在一個支持結構上沉積實質上包括釕氧化物的層；和在一個非氧化環境中在還原的壓力環境中退火該層以至于充分轉換釕氧化物到釕，在所述支持結構上留下實質上包括釕的一個粗糙的層。
32.一種形成一個增強表面面積導電層的方法，該方法包括形成導電材料的一個層；在導電材料的層上形成包括釕氧化物的層；和退火包括釕氧化物的層以至于把至少一些釕氧化物轉換到釕，以便產生具有一個織紋表面的一個層，該層具有至少大約100埃或更大的平均特性尺寸。
33.一種形成一個增強表面面積導電層的方法，該方法包括提供包含釕氧化物的一個層；退火包括釕氧化物的層以至于轉換至少一些釕氧化物到釕，以便產生具有一個織紋表面的一個所產生的層，該層具有至少大約100埃或更大的平均特性尺寸；和在所產生的層上方均勻地形成導電材料的層以至于遠離所產生層的導電材料的表面具有通常相應于所產生層的一個織紋表面。
34.一種形成一個電容器的方法，該方法包括提供包含釕氧化物的一個層；轉換至少一些釕氧化物到釕以便產生具有粗糙表面的一個所產生的層；在所產生的層上方形成電介質材料的一個層；和在電介質材料層的上方形成導電材料的一個層。
35.權利要求34的方法，其中形成電介質材料層的行動包括形成高介電常數的電介質材料層的步驟。
36.權利要求34的方法，其中至少一些釕氧化物在75托或更小的壓力上通過退火轉換到釕。
37.權利要求34的方法，進一步包括處理包含釕氧化物的層以定義第一電極。
38.權利要求37的方法，其中所述第一電極是通過一個蝕刻處理來定義的。
39.權利要求37的方法，其中所述第一電極是通過一個化學機械的拋光處理來定義的。
40.權利要求37的方法，其中第一電極是在轉換至少一些釕氧化物到釕之前來定義的。
41.一種形成一個電容器的方法，該方法包括提供導電材料的第一層；在導電材料的層上形成包含釕氧化物的層；退火包括釕氧化物的層以至于轉換至少一些釕氧化物到釕，以便產生具有至少大約100埃或更大的平均晶粒尺寸的粗糙的結果表面層；在具有一個粗糙表面的層上方形成電介質材料層；和在電介質材料層上方形成導電材料的第二層。
42.權利要求41的方法，其中形成電介質材料層的行動包括形成高介電常數電介質材料的層。
43.一種形成電容器的方法，該方法包括形成包含鎢氮化物的第一導電層；在第一導電層上形成電介質材料層；和在電介質材料層上形成第二導電層。
44.權利要求43的方法，進一步包括在退火溫度上退火至少第一導電層以便足以把鎢氮化合物WN轉換成鎢氮化合物W2N。
45.權利要求44的方法，其中退火溫度是至少500℃并且所述第一導電層被保持在該退火溫度上至少30秒。
46.權利要求44的方法，其中在一個接線柱上均勻地形成第一導電層。
47.權利要求44的方法，其中在襯底的凹槽中均勻地形成第一導電層。
48.權利要求44的方法，其中所述電介質層包含鉭氧化物。
49.一種提高包括鎢氮化物電極的電容器的電容的方法，該方法包括在足以轉換WN到W2N的退火溫度上退火鎢氮化物層。
50.權利要求49的方法，其中退火溫度是至少500℃。
51.一種集成電路，其包括具有織紋表面的增強表面面積的包含釕的導電層，該導電層具有至少大約100埃的平均特性尺寸。
52.一種集成電路，包括具有織紋表面的增強表面面積的導電的氮鈍化的包含釕的層，它具有至少大約100埃的平均特性尺寸。
53.一種集成電路，包括具有織紋表面的增強表面面積的導電的氮鈍化和氧鈍化的包含釕的層，它具有至少大約100埃的平均特性尺寸。
54.一種集成電路，它包括一個氮鈍化的包含釕的層。
55.一種集成電路，它包括一個氮鈍化和氧鈍化的包含釕的層。
56.一種集成電路，它包括退火的鎢氮化物電極層。
57.權利要求56的集成電路，其中退火的鎢氮化物電極層實質上包括W2N。
58.權利要求56的集成電路，進一步包括五氧化二鉭的電介質層，它覆蓋退火的鎢氮化物層。
59.一種在制造電子設備中形成釕或釕氧化物的鈍化層的方法，該方法包括提供釕或釕氧化物的一個層；和在一個氮提供或氮提供和還原環境中退火層以便鈍化所述層。
60.權利要求59的方法，進一步包括在氧化環境中退火所述層。
61.權利要求59的方法，其中退火的行動包括在氨環境中退火。
62.權利要求59的方法，其中退火的行動包括在包括氫和氮的一個混合物中退火。
63.權利要求59的方法，其中退火的行動包括在氮中退火。
64.一種應用導電薄膜的方法，該方法包括提供鎢氮化物的一個層；和退火所述鎢氮化物層。
65.權利要求64的方法，其中所述鎢氮化物層包括一個亞穩態鎢氮化物化合物并且在一個溫度上退火鎢氮化物，足以把至少一些亞穩態化合物轉換成穩態的化合物。
66.一種形成電容器陣列的方法，該方法包括提供包含釕氧化物的一個層；轉換至少一些釕氧化物到釕以至于產生具有粗糙表面的結果層；在結果層上方形成電介質材料的一個層；在電介質材料的層上形成導電層；和通過構圖至少一個釕氧化物或結果層之一來定義電極的陣列。
67.權利要求66的方法，其中電極的陣列是在形成電介質材料的層之前被定義的。
68.權利要求66的方法，其中電極的陣列是在電介質層上形成導電層之后定義的。
69.權利要求65的方法，其中電極的陣列通過蝕刻來定義。
70.權利要求65的方法，其中電極的陣列是通過化學機械的拋光來定義的。
71.一種DRAM，包括電容器陣列，該電容器包括在具有織紋表面的增強表面面積導電層中定義的電極，該帶有大約100埃的一個平均表面面積。
全文摘要
具有增加電容的電容器，包括一個增強表面面積(粗糙表面的)導電層或與高電介質常數材料兼容的其他的層。在一種方法中，形成對于該電容器的一個增強表面面積的導電層，通過在500℃以上的高溫和75托或以下的低壓來處理一個釕氧化物層，最好在5托或以下，以產生具有織紋表面的粗糙的釕層，其具有至少大約100埃的平均特性尺寸。通過化學汽相沉積技術或濺射技術等等可以提供初始釕氧化物層，可以在一個下導電層的上方形成層。該處理可以在一個惰性環境中或在一個還原環境中執行。整個處理過程中或之后可以使用一個氮提供環境或者氮提供還原環境來鈍化釕以便提高與高電介質常數電介質材料的兼容性。也可以執行一個氧化環境中的處理以鈍化粗糙的層。釕的粗糙的層可以被用于形成一個增強表面面積的導電層。所產生的增強表面面積的導電層可以形成集成電路中存儲電容器的一個板極，比如在個DRAM的存儲器單元中等等。在另一個方法中，提供鎢氮化物層作為電容器的第一電極。該電容器，或至少鎢氮化物層被退火以增加電容器的電容。
文檔編號H01L21/822GK1436364SQ01810919
公開日2003年8月13日 申請日期2001年6月7日 優先權日2000年6月8日
發明者維什努K·阿加瓦爾, 加羅·戴德里安, 居爾吉S·桑德赫, 李衛民, 馬克·維索凱, 杰姆·巴斯卡里, 薩姆·揚 申請人:美光科技公司