(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャパシタであって、
第１のキャパシタ電極と、
第２のキャパシタ電極と、
前記第１および第２のキャパシタ電極間のキャパシタ誘電体材料であって、前記キャパシタ誘電体材料は金属酸化物混合体を含み、前記金属酸化物混合体は第１の成分に対する第２の成分の連続的な濃度勾配を含み、前記第１の成分は酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、およびそれらの混合物からなるグループから選択され、前記第２の成分は酸化ニオブ、酸化チタン、酸化ストロンチウム、およびそれらの混合物からなるグループから選択される、キャパシタ誘電体材料と、
を備え、
前記連続的な濃度勾配は、前記第１および第２のキャパシタ電極のうちの一方からの距離が減少するに従って前記第２の成分の濃度が増加することを含む、ことを特徴とするキャパシタ。
【請求項２】
前記キャパシタ誘電体材料と前記第１のキャパシタ電極の間に酸化アルミニウムからなる層をさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載のキャパシタ。
【請求項３】
前記キャパシタ誘電体材料は第１のキャパシタ誘電体材料であり、前記第１および第２のキャパシタ電極のうちの前記一方は前記第１のキャパシタ電極であり、前記第１のキャパシタ誘電体材料と前記第２のキャパシタ電極の間に第２のキャパシタ誘電体材料をさらに備え、前記第２のキャパシタ誘電体材料は酸化ハフニウムおよび酸化ジルコニウムのうちの一つまたは両方からなる、ことを特徴とする請求項１に記載のキャパシタ。
【請求項４】
前記第２のキャパシタ誘電体材料と前記第２のキャパシタ電極の間に第３のキャパシタ誘電体材料をさらに備え、前記第３のキャパシタ誘電体材料は酸化ハフニウムおよび酸化ジルコニウムのうちの一つまたは両方と結合された酸化アルミニウムからなる、ことを特徴とする請求項３に記載のキャパシタ。
【請求項５】
前記第２のキャパシタ誘電体材料と前記第３のキャパシタ誘電体材料の間に酸化アルミニウムからなる層をさらに備える、ことを特徴とする請求項４に記載のキャパシタ。
【請求項６】
キャパシタであって、
第１のキャパシタ電極と、
第２のキャパシタ電極と、
前記第１および第２のキャパシタ電極間の一対のキャパシタ誘電体材料であって、前記一対のキャパシタ誘電体材料のうちの一方が前記第１のキャパシタ電極に隣接して第１のキャパシタ誘電体材料となり、前記一対のキャパシタ誘電体材料のうちの他方が前記第２のキャパシタ電極に隣接して第２のキャパシタ誘電体材料となる、一対のキャパシタ誘電体材料と、
を備え、
前記第１のキャパシタ誘電体材料が第１の金属酸化物混合体を含み、前記第１の金属酸化物混合体は第１の成分に対する第２の成分の第１の連続的な濃度勾配を含み、前記第１の成分は酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、およびそれらの混合物からなるグループから選択され、前記第２の成分は酸化ニオブ、酸化チタン、酸化ストロンチウム、およびそれらの混合物からなるグループから選択され、前記第１の連続的な濃度勾配は、前記第１のキャパシタ電極からの距離が減少するに従って前記第２の成分の濃度が増加することを含み、
前記第２のキャパシタ誘電体材料が第２の金属酸化物混合体を含み、前記第２の金属酸化物混合体は第３の成分に対する第４の成分の第２の連続的な濃度勾配を含み、前記第３の成分は酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、およびそれらの混合物からなるグループから選択され、前記第４の成分は酸化ニオブ、酸化チタン、酸化ストロンチウム、およびそれらの混合物からなるグループから選択され、前記第２の連続的な濃度勾配は、前記第２のキャパシタ電極からの距離が減少するに従って前記第４の成分の濃度が増加することを含む、ことを特徴とするキャパシタ。
【請求項７】
前記第３の成分は前記第１の成分と同一の組成であり、前記第４の成分は前記第２の成分と同一の組成である、ことを特徴とする請求項６に記載のキャパシタ。
【請求項８】
前記第１および第２のキャパシタ誘電体材料間に酸化アルミニウムからなる層をさらに備える、ことを特徴とする請求項６に記載のキャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
キャパシタおよびキャパシタを形成する方法
【背景技術】
【０００２】
キャパシタは、集積回路構成において多くの応用例を有する。例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）ユニットセルは、トランジスタと組み合わされたキャパシタを含んでよい。ＤＲＡＭユニットセルのキャパシタ上に蓄積された電荷は、メモリビットに対応してよい。
【０００３】
集積回路製造の引き続いているゴールは、個々の回路構成要素によって費やされる領域を削減すること、およびそれによって単一チップ上で提供されてよい構成要素の密度を増加させること（言い換えれば、集積度を増加させること）である。
【０００４】
キャパシタの小型化の間に起こり得る問題は、より小さなキャパシタは、それに相応してより大きなキャパシタよりも小さなキャパシタンスを有するであろうということである。個々のキャパシタ上に蓄積されるであろう電荷の量は、キャパシタンスに比例してよい。そして、信頼できるメモリ動作に対して要求されるセルあたりの最小キャパシタンスがあってよい。従って、集積回路構成の未来世代のために適切なキャパシタを作り上げるために、現在あるキャパシタのサイズを単純にスケールダウンすることは、しばしば実際的であるわけではない。むしろ、小型化されたキャパシタ内でのキャパシタンスを改善する新材料が開発されなければ、小型化されたキャパシタは望ましい性能パラメータを満たさないであろう。
【０００５】
キャパシタンスを増加させる一つの方法は、キャパシタにおける誘電体の厚さを削減することである。しかしながら、誘電体厚を削減するとともに、電流漏れが問題となる。
【０００６】
望ましいキャパシタンスを有し、そして問題となる漏れを有さない改善された集積回路キャパシタを開発することが望まれる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ＤＲＡＭユニットセルの組を示す半導体構造の図示された断側面図である。
【図２】キャパシタ実施形態例の図示された断側面図である。
【図３】他のキャパシタ実施形態例の図示された断側面図である。
【図４】他のキャパシタ実施形態例の図示された断側面図である。
【図５】キャパシタを形成する方法の実施形態例の様々な工程段階で示される構造の図示された断側面図である。
【図６】キャパシタを形成する方法の実施形態例の様々な工程段階で示される構造の図示された断側面図である。
【図７】キャパシタを形成する方法実施形態例の様々な工程段階で示される構造の図示された断側面図である。
【図８】キャパシタを形成する他の方法実施形態例の様々な工程段階で示される構造の図示された断側面図である。
【図９】キャパシタを形成する他の方法実施形態例の様々な工程段階で示される構造の図示された断側面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、半導体基板１２によって支持されるＤＲＡＭユニットセル６および８の組を成す構造１０の部分を示す。
【０００９】
基板１２は、例えば、ｐ型ドーパントを用いて少量ドーピングされた単結晶シリコンを含み、実質的にそれから成り、またはそれのみから成っていてよい。用語「半導電基板」および「半導体基板」は、半導電ウェーハ（それだけでまたはその上に他の材料を備える集積体におけるもののいずれか）および半導電材料層（それだけでまたは他の材料を備える集積体におけるもののいずれか）のようなバルク半導電材料を含む、しかしそれに制限されない、半導電材料からなる任意の構造を意味する。用語「基板」は、上述の半導電基板を含む、しかしそれに制限されない、任意の支持構造を意味する。
【００１０】
ＤＲＡＭユニットセルは、トランジスタと組み合わされたキャパシタを含む。特に、ユニットセル６は、トランジスタ１６と組み合わされたキャパシタ１４を含み、そして、ユニットセル８は、トランジスタ２０と組み合わされたキャパシタ１８を含む。
【００１１】
トランジスタ１６および２０は、それぞれゲート１７および２１を備える。そのゲートは、ゲート誘電体材料２４、電気的導電性材料２６、および電気的絶縁性キャッピング材料２８を含むスタック（積層物）を含む。材料２４、２６、および２８は、従来の材料を含んでもよい。例えば、ゲート誘電体材料２４は二酸化ケイ素を含んでもよく、導電性材料２６は様々な金属、金属含有化合物、および導電的にドーピングされた半導体材料のうちの一つ以上を含んでもよく、電気的絶縁性キャッピング材料２８は二酸化ケイ素、窒化ケイ素、およびオキシ窒化ケイ素のうちの一つ以上を含んでもよい。いくつかの実施形態において、ゲートは、図１の断面図に関連するページ内に入ってまたはページから出て伸びるワード線の一部であってよい。
【００１２】
側壁スペーサ２２は、ゲート１７および２１の側壁に沿っている。その側壁スペーサは、従来の材料を含んでもよく、そして例えば、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、およびオキシ窒化ケイ素の一つ以上を含んでもよい。
【００１３】
トランジスタ１６は、ゲート１７を挟んで相対する側にある一対のソース／ドレイン領域３０および３２を含んでいる。そして同様に、トランジスタ２０は、ゲート２１を挟んで相対する側にある一対のソース／ドレイン領域３２および３４を含んでいる。示されている実施形態において、ソース／ドレイン領域３２は、隣接するトランジスタ１６および２０によって共有されている。そのソース／ドレイン領域は、基板１２の半導体材料内に伸びて導電的にドーピングされた拡散領域に相当してよい。
【００１４】
示されている実施形態において、導電性台座３６は、ソース／ドレイン領域３０を覆ってそしてソース／ドレイン領域３０に電気的に接続して設けられている。そして同様に、導電性台座３７は、ソース／ドレイン領域３４を覆ってそしてソース／ドレイン領域３４に電気的に接続して設けられている。台座３６および３７は、任意の適切な導電性組成物または導電性組成物の化合物を含んでもよい。例えば、台座３６および３７は、様々な金属、金属含有化合物、および導電的にドーピングされた半導体材料のうちの一つ以上を含んでもよい。
【００１５】
キャパシタ１４は、台座３６と電気的に接続されるストレージノード電極３８を備える。そのストレージノード電極は、単一の材料４０を均質的に備えるように示されている。他の実施形態（図示せず）においては、そのストレージノード電極は、複数の異種材料からなってよい。示されている材料４０は、任意の適切な導電性組成物または組成物の化合物からなってよく、そして、例えば、様々な金属、金属含有化合物、および／または導電的にドーピングされた半導体材料のうちの一つ以上を含んでもよい。いくつかの実施形態において、材料４０は、窒化チタンを含み、実質的にそれから成り、またはそれのみから成ってよい。
【００１６】
キャパシタ１４はまた、プレート電極４２を備える。そのプレート電極は、単一の材料４４を均質的に備えるように示されている。他の実施形態（図示せず）においては、そのプレート電極は、複数の異種材料を含んでもよい。示されている材料４４は、任意の適切な導電性組成物または組成物の化合物を含んでもよく、そして、例えば、様々な金属、金属含有化合物、および／または導電的にドーピングされた半導体材料のうちの一つ以上を含んでもよい。いくつかの実施形態において、材料４４は、窒化チタンを含み、実質的にそれから成り、またはそれのみから成ってよい。
【００１７】
ストレージノード電極３８およびプレート電極４２は、総称的には、キャパシタ電極と呼ばれる。
【００１８】
キャパシタ１４は、キャパシタ電極３８および４２間にキャパシタ誘電体４６を備える。キャパシタ誘電体４６は、２つの異なる材料４８および５０からなるように示されている。他の実施形態においては、キャパシタ誘電体は単一の材料のみを含んでよく、または２つ以上の材料を含んでもよい。
【００１９】
いくつかの実施形態において、キャパシタ誘電体は、一つの成分が他の成分に対して連続的な濃度勾配を有する金属酸化物混合体を含むであろう。特に、高い誘電率を有する誘電成分（例えば、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化ストロンチウム、およびそれらの混合物からなるグループから選択された誘電成分）が、より低い誘電率を有する誘電成分（例えば、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、およびそれらの混合物からなるグループから選択された誘電成分）と混合されて、高誘電率成分が低誘電率成分に対して連続的な濃度勾配を形成する。
【００２０】
その高誘電率成分は、望ましい高い誘電率を有するであろうが、望ましくない小さなバンドギャップとそれに対応する高い漏れ特性を有する傾向もまたあるであろう。対照的に、低誘電率成分は、望ましいワイドバンドギャップとそれに対応する低い漏れ特性を有する傾向があるであろうが、望ましくない低い誘電率もまた有する傾向があるであろう。金属酸化物の混合においてその高誘電率成分をその低誘電率成分と結合させることにより、それぞれの望ましい特質が金属酸化物が混合された層厚にわたって得られる。
【００２１】
高誘電率成分の最も高い濃度はキャパシタ電極の近くにあり、それでキャパシタ電極からの距離が増加するとその高誘電率成分の濃度が下がることが利点かもしれない。キャパシタ誘電体４６が２つ以上の異なる材料からなる実施形態においては、金属酸化物混合体が、そのキャパシタ誘電体の材料の一つとして、あるいはそのキャパシタ誘電体の複数の材料として使用されてよい。例えば、キャパシタ誘電体４６の誘電体材料４８および５０のいずれかまたは両方が、金属酸化物混合体であってよい。
【００２２】
示されている実施形態においては、誘電体材料４８は、ストレージノード電極３８に隣接している。もし材料４８が高誘電率成分と低誘電率成分の混合物であるなら、隣接する材料４８に与えられる矢印４９によって示されるように、高誘電率成分の濃度は、材料４８の高い方の表面から材料４８の低いほうの表面に伸びる連続した濃度勾配に沿って増加してよい。同様に、もし誘電体材料５０が高誘電率成分と低誘電率成分の混合物であるなら、隣接する材料５０に与えられる矢印５１によって示されるように、高誘電率成分の濃度は、材料５０の低いほうの表面から材料５０の高い方の表面に伸びる連続した濃度勾配に沿って増加してよい。
【００２３】
キャパシタ１８は、上述のキャパシタ１４と同様であり、台座３７と電気的に接続するストレージノード電極５２を備える。ストレージノード電極５２は、ストレージノード電極３８に関して述べた任意の材料を含んでもよく、単一の材料４０を均質的に備えるように示されている。
【００２４】
キャパシタ１８は、上述したプレート電極４２を備え、そして、上述したキャパシタ誘電体４６もまた備える。
【００２５】
図１の図解は、キャパシタプレート電極４２（特に図１の電極４２）は多くのキャパシタにわたって共有されるがストレージノード電極（特に図１の電極３８および５２）は個々のキャパシタに固有であるという点で、キャパシタプレート電極４２はＤＲＡＭのストレージノード電極とは区別されてよい。
【００２６】
キャパシタの各々は、トランジスタのソース／ドレイン領域の一つに電気的に接続される（例えば、示されている実施形態において、トランジスタ１６および２０のソース／ドレイン領域３０および３４のそれぞれは、キャパシタ１４および１８にそれぞれ電気的に接続される）。トランジスタの残りのソース／ドレイン領域は、ビット線に電気的に接続されてよい。図１において、トランジスタ１６および２０の共有されたソース／ドレイン領域３２は、ビット線５４に電気的に接続されているように図示されている。動作において、ビット線およびワード線は、メモリアレイのローとカラムに対応してよく、個々のキャパシタはそのローとカラムの交点において、一意にアドレス指定されてよい。
【００２７】
図１の構造１０は、ＤＲＡＭアレイの一部の一般的な表現である。そして、そのような構造の多くの態様が、具体的な実施形態（図示せず）において変更されてよい。示されている実施形態においては、電気的絶縁性材料５６のブロックが、キャパシタ１８および１４の間に与えられて、キャパシタのストレージノード電極を互いに電気的に隔離している。キャパシタは、積層されたプレートの単純な幾何学的形状を有するように示されている。そして、間に介在している絶縁性材料５６は、隣接するブロックの単純な幾何学的形状を有するように示されている。他の実施形態においては、キャパシタは、より複雑な幾何学的形状を有してよい（例えば、キャパシタはコンテナ型キャパシタまたはペデスタル型キャパシタであってよい）。そして同様に、材料５６は、より複雑な形状を有して形成されてもよい。また、ストレージノード３８および５２がソース／ドレイン領域３０および３４と直接に物理的に接触して形成されるように、台座３６および３７は省略されてもよい。
【００２８】
図１の構造１０に関連してなされてよい追加的な変形として、キャパシタ誘電体４６は特定の実施形態に合うように適合させられてよい。図２から図９は、キャパシタの例に関連するキャパシタ誘電体４６の特定の形状およびキャパシタを形成する方法を示している。
【００２９】
図２を参照すると、キャパシタ６０は、一対のキャパシタ電極６２および６４と、これらキャパシタ電極間の誘電体材料４６とを備えるように示されている。キャパシタ電極６２および６４のうちの一方は、図１の電極３８に類似するストレージノード電極に対応してよく、キャパシタ電極６２および６４のうちの他方は、図１の電極４２に類似するキャパシタプレート電極に対応してよい。電極６２および６４のいずれかはストレージノード電極であってよく、従って電極６２および６４のいずれかはキャパシタプレート電極４２であってよい。電極６２および６４は、それぞれ、第１のキャパシタ電極および第２のキャパシタ電極と呼んでよい。
【００３０】
キャパシタ６０の誘電体材料４６は、材料６６，６８，７０，７２および７４を含む。材料６６，７０および７４は、薄い層であるように示されているが、材料６８および７２はより厚い層であるように示されている。誘電体材料４６は、任意の適切な全体的な厚さを有してよく、いくつかの実施形態においては、約８０Åから約１５０Åの厚さを有してよい。
【００３１】
材料６８は、一つの成分が他の成分に対して連続的な濃度勾配を有する金属酸化物混合体であってよい。いくつかの実施形態においては、材料６８は、隣接する材料６８に与えられる矢印６９によって示されるように、高誘電率金属酸化物の濃度が材料６８の高い方の表面から材料６８の低い方の表面に伸びる連続した濃度勾配に沿って増加するように、高い誘電率を有する金属酸化物と低い誘電率を有する金属酸化物の混合物であってよい。その高い誘電率の金属酸化物は、酸化ニオブ（すなわち、ＮｂＯa、「ａ」はゼロより大きい）、酸化チタン（すなわち、ＴｉＯｂ、「ｂ」はゼロより大きい）、酸化ストロンチウム（すなわち、ＳｒＯｃ、「ｃ」はゼロより大きい）、およびそれらの混合物からなるグループから選択されてよい。その低い誘電率の金属酸化物は、酸化ジルコニウム（すなわち、ＺｒＯｄ、「ｄ」はゼロより大きい）、酸化ハフニウム（すなわち、ＨｆＯｅ、「ｅ」はゼロより大きい）、およびそれらの混合物からなるグループから選択された誘電成分であってよい。従って、いくつかの実施形態においては、材料６８は、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、およびそれらの混合物からなるグループから選択された第１の成分と、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化ストロンチウム、およびそれらの混合物からなるグループから選択された第２の成分の混合物を含み、実質的にそれらから成り、またはそれらのみから成ってよい。
【００３２】
材料６８内の連続的な濃度勾配は、以下のように説明されてよい。材料６８の高い方の表面は、高誘電率金属酸化物の第１の原子パーセントから成るように考えられてよい（いくつかの実施形態においては０原子パーセントであってよく、他の実施形態においては０原子パーセントより大きくてよい）。材料６８の低い方の表面は、高誘電率金属酸化物の第２の原子パーセントから成るように考えられてよい。第２の原子パーセントは、第１の原子パーセントよりも大きい。そして、高誘電率金属酸化物の原子パーセントは、材料６８の厚さを介して、連続的に増加する。
【００３３】
いくつかの実施形態において、高誘電率金属酸化物は酸化ニオブからなり、低誘電率金属酸化物は酸化ジルコニウムおよび酸化ハフニウムのうちの一つまたは両方からなる。そのような実施形態において、酸化ニオブの第１の原子パーセントは５０パーセント以下であってよく、酸化ニオブの第２の原子パーセントは１００パーセント以下であってよい。示されている実施形態において、材料６８内の酸化ニオブの連続的な濃度勾配（矢印６９によって示されている）は、キャパシタ電極６２からの距離が減少すると酸化ニオブの濃度が増加する結果となる。
【００３４】
材料６８内の高誘電率金属酸化物の連続的な濃度勾配の利用は、（ステップ勾配のような）非連続的濃度勾配を使って達成されるものよりも、より多くの高誘電率金属酸化物を効果的に材料６８に組み入れることを可能にできる。
【００３５】
材料６８は、任意の適切な厚さに形成されてよい。いくつかの実施形態において、材料６８は、約１０Åから約７０Åの厚さを有し、いくつかの実施形態は約３０Åの厚さを有する。
【００３６】
材料４６の誘電体特性を材料４６の特定の望ましいパラメータを達成するのに適合させるために、材料７２は材料６８に加えて与えられる誘電体材料を備えてよい。いくつかの実施形態において、材料７２は、酸化ハフニウムおよび酸化ジルコニウムのうちの一つまたは両方を含み、実質的にそれらからなり、またはそれらのみからなってよい。いくつかの実施形態において、材料６８および７２はそれぞれ、第１および第２の誘電体材料と呼ばれてよい。
【００３７】
いくつかの実施形態において、材料６６，７０および７４は、酸化アルミニウムを含み、実質的にそれからなり、またはそれのみからなってよく、そして材料６８からのニオブ、チタン、および／またはストロンチウムの移動を妨げるための障壁として使用されてよい。そのような実施形態において、材料６６，７０および７４は、１０Åより小さい厚さとなり、５Åより小さい厚さとなり、あるいは、４Åより小さい厚さとなるように形成されてよい。材料６６，７０および７４のうちの一つ以上は、いくつかの実施形態において省略されてよい。
【００３８】
図３を参照すると、キャパシタ８０は、図２を参照して上述したように、一対のキャパシタ電極６２および６４を備え、そしてそれらのキャパシタ電極間に誘電体材料４６を備えるように示されている。キャパシタ８０のキャパシタ誘電体４６は、材料８２，８４，８６および８８を含む。キャパシタ８０の材料４６の全体的な厚さは、約８０Åから約１５０Åであってよい。
【００３９】
材料８２は、アルミニウムと、ハフニウムおよびジルコニウムのうちの一つまたは両方と、酸素との混合物を含み、実質的にそれらからなり、またはそれらのみからなってよく、特に、酸化アルミニウムと、酸化ハフニウムおよび酸化ジルコニウムのうちの一つまたは両方との混合物を含み、実質的にそれらからなり、またはそれらのみからなってよい。材料８２は、結晶よりも非結晶であってよい。材料８２は底部電極６２に直接接触して示されているが、他の実施形態においては、材料８２とその底部電極との間に与えられる酸化アルミニウムの介在する薄い層があってもよい。
【００４０】
材料８４は、酸化アルミニウムを含み、実質的にそれからなり、またはそれのみからなってよく、そして、いくつかの実施形態において、１０Åより小さい、５Åより小さい、あるいは、４Åより小さい厚さを有してよい。材料８４は、いくつかの実施形態において、省略されてもよい。
【００４１】
材料８６は、酸化ジルコニウムおよび酸化ハフニウムのうちの一つまたは両方を含み、実質的にそれらからなり、またはそれらのみからなってよく、そして結晶であってよい。
【００４２】
材料８８は、一つの成分が他の成分に対して連続的な濃度勾配を成す金属酸化物混合体であってよく、そして、図２を参照して上述した材料６８と同一であってよい。矢印８９は、材料８８に隣接して与えられて、材料８８内の高誘電率成分の濃度勾配を図示している。材料８８は、結晶、非結晶、または結晶と非結晶の組合せであってよい。
【００４３】
キャパシタ電極６２および６４のいずれかは、キャパシタのストレージノード電極であってよいが、いくつかの実施形態においては、図３に示される形状においては、電極６２がストレージノード電極であるのが都合がよいかもしれない。
【００４４】
図２および図３のキャパシタは、キャパシタ電極間のキャパシタ誘電体の配置に関して非対称である。図４は、キャパシタ電極６２および６４間のキャパシタ誘電体の対称的な配置を有する他のキャパシタ９０を図示している。
【００４５】
キャパシタ９０のキャパシタ誘電体４６は、材料９２，９４，９６，９８および１００を含む。
【００４６】
材料９４および９８は、一つの成分が他の成分に対して連続的な濃度勾配を備える金属酸化物混合体であってよく、そして、図２を参照して上述した材料６８と同一であってよい。いくつかの実施形態においては、材料９４および９８は、組成的に相互に同一であってよく、そして、相互にミラー像であってよい。矢印９５は、材料９４に隣接して与えられて、材料９４内の高誘電率成分の濃度勾配を図示し、矢印９９は、材料９８に隣接して与えられて、材料９８内の高誘電率成分の濃度勾配を図示する。矢印９５は、図示されている底部（下部）電極６２に向かう方向で増加する材料９４内の高誘電率成分の濃度を示している。対照的に、矢印９９は、図示されている頭部（上部）電極６４に向かう方向で増加する材料９８内の高誘電率成分の濃度を示している。
【００４７】
いくつかの実施形態においては、材料９４の混合物金属酸化物の成分は、第１の成分および第２の成分として呼ばれてよく、第１の成分は一つ以上の低誘電率成分（酸化ハフニウムおよび酸化ジルコニウムのうちの一つまたは両方のような成分）であり、第２の成分は一つ以上の高誘電率成分（酸化ニオブ、酸化チタンおよび酸化ストロンチウムのうちの一つ以上のような成分）である。そのような実施形態において、混合物金属酸化物９８の成分は、第３の成分および第４の成分として呼ばれてよく、第３の成分は一つ以上の低誘電率成分であり、第４の成分は一つ以上の高誘電率成分である。第１および第３の成分は、いくつかの実施形態においては相互に同じであってよく、あるいはいくつかの実施形態においては相互に異なってよい。同様に、第２および第４の成分は、いくつかの実施形態においては相互に同じであってよく、あるいはいくつかの実施形態においては相互に異なってよい。
【００４８】
材料９２，９６および１００は、酸化アルミニウムを含み、実質的にそれからなり、またはそれのみからなってよく、いくつかの実施形態において、１０Åより小さい、５Åより小さい、あるいは、４Å以下の厚さを有してよい。材料９２，９６および１００のうちの一つ以上は、いくつかの実施形態において省略されてよい。
【００４９】
図１から図４のキャパシタは、任意の適切な方法論で形成されてよい。図２のキャパシタ６０を形成するための方法例は、図５から図７を参照して説明されている。
【００５０】
図５を参照すると、図示されている底部電極６２の全面にわたって材料６６が形成された後の工程段階での構造６０が示されている。底部電極は、物理気相成長（ＰＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、および化学気相成長（ＣＶＤ）のうちの一つ以上を用いて、支持基板上に形成されてよい。
【００５１】
材料６６は、ＡＬＤおよびＣＶＤのうちの一つまたは両方を用いて、電極６２を覆って堆積されてよい。例えば、もし材料６６が酸化アルミニウムからなっているならば、そのようなものは、アルミニウム含有前駆体および酸素含有前駆体の順次パルスを用いてＡＬＤによって形成されてよい。示されている実施形態においては、材料６６は、電極６２に直接に面している（すなわち、接触している）。
【００５２】
図６を参照すると、材料６８の金属酸化物混合体は、材料６６を覆って形成される。示されている実施形態においては、材料６８は材料６６に直接接している。
【００５３】
材料６８の金属酸化物混合体は、図２を参照して上述したように、２つの成分を有している。その成分のうちの一つは、第１の成分として呼ばれてよく、酸化ジルコニウムおよび酸化ハフニウムのうちの一つまたは両方からなってよい。そして、その成分のうちのもう一つは、第２の成分と呼ばれてよく、酸化ニオブ、酸化チタン、および酸化ストロンチウムのうちの一つ以上からなってよい。第２の成分の濃度は、材料６８に隣接して与えられる矢印６９によって示されるように、材料６８の高い方の表面からその材料の低いほうの表面に進むに従って連続的に増加する。
【００５４】
材料６８の金属酸化物混合体は、ＡＬＤおよびＣＶＤのうちの一つまたは両方を用いて掲載されてよい。例えば、もしＣＶＤが使用されるならば、前駆体の混合物が、反応チャンバ（反応室）内で供給される。その前駆体のうちの一つは材料６８の金属酸化物混合体の第１の成分の形成に導いてよく、その前駆体のうちの第２のものは材料６８の金属酸化物混合体の第２の成分の形成に導いてよい。その金属酸化物混合体の第２の成分のその金属酸化物混合体の第１の成分に対する相対量は、堆積チャンバ（堆積室）内で第１の前駆体に対する第２の前駆体の比率を連続的に変更することにより、連続的に変化させられてよい。
【００５５】
もしＡＬＤが材料６８を形成するために使用されるならば、その材料は、続くアニーリングでお互いへ拡散される複数の別々の層として形成されるであろう。そのようにして、材料６８は、ＡＬＤを用いて堆積される薄い層の積み重ねとして形成されてよい。いくつかの層は、金属酸化物混合体材料６８の第１の成分からなってよいが、他の層はそのような金属酸化物混合体の第２の成分からなってよい。第１の成分に対する第２の成分の相対量は、第２の成分に対応する層の数に相対する第１の成分に対応する層の数を変更することにより、その積層内で変化させられてよい。堆積層のアニーリングに先立って、材料６８の底部（下部）は金属酸化物の第２の成分を含む材料６８の頭部（上部）よりも高いパーセントの層からなるであろう。そして、金属酸化物混合体の第２の成分を含む層のパーセントは、その積層の各所で変化するであろう。その積層のアニーリングおよびそれに伴って起こる互いへの層の拡散の後、材料６８は、その金属酸化物混合体の第１の成分に相対するその金属酸化物混合体の第２の成分の濃度に対応して、連続的に変化する勾配を有するであろう。
【００５６】
いくつかの実施形態においては、ＡＬＤは、金属含有前駆体（プリカーソル）および酸素含有前駆体の順次パルスを備えて、金属酸化物層の積層を形成してよい。他の実施形態においては、ＡＬＤは、第１の金属含有前駆体、第２の金属含有前駆体、および酸素含有前駆体の順次パルス（いわゆる“ＭＭＯ”パルス）を用いて、酸素と結合した２つ以上の金属を含む積層内の少なくともいくつかの層を形成してよい。もしＡＬＤがＭＭＯパルスを使用するならば、ＡＬＤによって形成される個々の層は、その金属酸化物混合体の第２の成分とその金属酸化物混合体の第１の成分の両方を含んでよい。そのような実施形態において、その金属酸化物混合体の第２の成分の濃度は、個々の層内で、その金属酸化物混合体の第１の成分に対するその金属酸化物混合体の第２の成分の相対量を変更することにより、変化させられてよい。
【００５７】
図７を参照すると、材料７０，７２および７４は材料６８を覆って形成され、そして頭部電極６４は材料７４を覆って形成される。様々な材料７０，７２，７４が、例えば、ＡＬＤおよびＣＶＤのうちの一つまたは両方を含む任意の適切な工程を用いて形成されてよい。そして、頭部電極６４は、ＡＬＤ、ＣＶＤおよびＰＶＤのうちの一つ以上を用いて形成されてよい。
【００５８】
図４のキャパシタ９０を形成するための方法例が、図８および図９を参照して説明されている。
【００５９】
図８を参照すると、図示されている底部電極６２にわたって構造９２が形成された後であって且つ材料９２を覆って材料９４が形成された後の工程段階での構造９０が示されている。
【００６０】
底部電極６２は、物理気相成長（ＰＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、および化学気相成長（ＣＶＤ）のうちの一つ以上を用いて、支持基板（図示せず）を覆って形成されてよい。
【００６１】
材料９２は、ＡＬＤおよびＣＶＤのうちの一つまたは両方を用いて、電極６２を覆って堆積されてよい。例えば、もし材料９２が酸化アルミニウムからなっているならば、そのようなものは、アルミニウム含有前駆体および酸素含有前駆体の順次パルスを用いてＡＬＤによって形成されてよい。
【００６２】
材料９４の金属酸化物混合体は、材料６８の形成に関連して図６を参照して上述したものに類似する工程を用いて形成されてよい。
【００６３】
図９を参照すると、材料９６，９８および１００は、材料９４を覆って形成され、そして電極６４は材料１００を覆って形成される。材料９８は、材料６８の形成に関連して図６を参照して上述したものに類似する工程を用いて形成されてよい。材料９６および１００は、例えば、ＡＬＤおよびＣＶＤのうちの一つまたは両方を含む任意の適切な工程を用いて形成されてよい。そして、頭部電極６４は、ＡＬＤ、ＣＶＤおよびＰＶＤのうちの一つ以上を用いて形成されてよい。
【００６４】
図５から図９の工程は、図２を参照して説明したキャパシタ６０と、図４を参照して説明したキャパシタ９０を形成する。図５から図９のものに類似の工程が、図３のキャパシタ８０を形成するために使用されてよい。特に、図３の材料８２，８４および８６は、例えばＡＬＤおよびＣＶＤのうちの一つまたは両方のような任意の適切な工程を用いて形成されてよい。そして、図３の材料８８は、材料６８の形成に関連して図６を参照して上述したものに類似する工程を用いて形成されてよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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