发明名称 铁电记忆单元之非晶形阻挡层
摘要 本发明系关于铁电单元,尤其是经积成在矽基片上之铁电单元,包括经插置在铁电堆与矽间之非晶形阻挡层。该铁电堆较佳包括夹置在铁电层间之导电金属氧化物电极。金属氧化物可充作模板层而使铁电层结晶学上定向。另种方式,电极和铁电层可为多晶形。非晶形阻挡层可以由金属间合金例Ti3Al,金属-非金属例如Pd-Si,较早和较晚过渡金属之联合体例如Ti-Ni,及形成非晶形金属之其他相关化合物金属系统例如(Ti,Zr)-Be所组成。
申请公布号 TW464861 申请公布日期 2001.11.21
申请号 TW089103877 申请日期 2000.03.21
申请人 泰克迪亚科技公司;马里兰大学 发明人 商吉维 阿卡瓦;拉马模昔 拉米希
分类号 G11C11/22 主分类号 G11C11/22
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种与矽成整体之铁电单元,包括:一基片,包括一个矽表面部份;经沈积在该矽表面部份上之导电性非晶形阻挡层;经形成在阻挡层上之较低导电金属氧化物层;及经形成在金属氧化物层上之铁电层。2.如申请专利范围第1项之铁电单元,另外包括经插置在矽表面部份与非晶形阻挡层间之氮化钛层。3.如申请专利范围第1项之铁电单元,其中非晶形阻挡层包含一种金属间合金。4.如申请专利范围第3项之铁电单元,其中金属间合金主要系由AB,A2B,A3B,AB2和AB3之一所组成,其中A和B是金属元素。5.如申请专利范围第4项之铁电单元,其中金属间合金并不与来自AB,A2B,A3B,AB2和AB3之一的化学计量学偏差超过5原子百分数。6.如申请专利范围第4项之铁电单元,其中A系由下列元素中选出:Fe,Cr,Co,Ni,Mn,Mo和Nb,而B系由下列元素中选出:Al,Ti,Cr,Si,Ru,Re和W。7.如申请专利范围第3项之铁电单元,其中金属间合金主要系由TiB,Ti2B,Ti3B,TiB2和TiB3所组成,其中B系由下列元素中选出:Al,Cr,Si,Ru,Re和W。8.如申请专利范围第7项之铁电单元,其中B是Al。9.如申请专利范围第1项之铁电单元,另外包括经形成在铁电层上之较高导电金属氧化物层。10.如申请专利范围第9项之铁电单元,其中非晶形阻挡层包含一种金属间合金,且另外包含一个上部阻挡层(其包含经形成在较高导电性金属氧化物层上之金属间合金)。11.如申请专利范围第1项之铁电单元,其中非晶形阻挡层具有平均结晶次序延伸遍于不超过五晶格常数。12.一种与半导体成整体之钙钛矿单元,包括:一基片,包括一个半导电之表面部份;经沈积在该半导电表面部份上之导电性非晶形阻挡层;经形成在阻挡层上之较低导电金属氧化物层;及经形成在金属氧化物层上之钙钛矿层。13.如申请专利范围第12项之钙钛矿单元,其中非晶形阻挡层具有平均结晶次序延伸遍于不超过五晶格常数。14.如申请专利范围第12项之钙钛矿单元,其中非晶形阻挡层包含一种金属间合金。15.如申请专利范围第14项之钙钛矿单元,其中金属间合金系由AB,AB2,A2B,AB3和A3B所构成,其中A系由下列元素选出:Fe,Cr,Co,Ni,Mn和Mo,而B系由下列元素中选出:Al,Ti,Cr,Si,Ru,Re和W。16.如申请专利范围第14项之钙钛矿单元,其中金属间合金包含AA',A2A'和A3A',其中A和A'系不同,每一者系由下列元素中选出:Fe,Cr, Co,Ni,Mn和Mo。17.如申请专利范围第14项之钙钛矿单元,其中金属间合金包含BB',B2B'和B3B',其中B和B'系不同,每一者系由下列元素中选出:Al,Ti,Cr,Si,Ru,Re和W。18.如申请专利范围第14项之钙钛矿单元,其中金属间合金包含TiB,Ti2B,Ti2B,TiB3和TiB3之一,其中B系由下列元素中选出:Al,Cr,Si,Ru,Re和W。19.如申请专利范围第18项之钙钛矿单元,其中B是Al。20.如申请专利范围第12项之钙钛矿单元,其中非晶形阻挡层包含金属和非金属,其中金属系由下列元素中选出:钯,铁,镍和钴,而非金属系由下列元素中选出:碳,磷和硼,及其中阻挡层中非金属之合金百分数是在15与25重量%间。21.如申请专利范围第12项之钙钛矿单元,其中非晶形阻挡层包含较早过渡金属和较晚过渡金属,其中较早过渡金属系由下列元素中选出:Y,Zr,Nb,Ta和Ti,而较晚过渡金属系由Cu和Ni中选出,及其中,较晚过渡金属的合金百分数是在30与65原子%间。22.如申请专利范围第12项之钙钛矿单元,其中非晶形阻挡层包含镁和25至35重量%之锌。23.如申请专利范围第12项之钙钛矿单元,其中非晶形阻挡层包含钛,锆,和20至60重量%之铍。24.一种铁电电容器,包括:一基片;经形成在该基片上之非晶形阻挡层;经形成在阻挡层上之较低电极层;经形成在较低电极层上之铁电层;及经形成在铁电层上之较高电极层。25.如申请专利范围第24项之铁电电容器,其中非晶形阻挡层具有平均结晶次序延伸遍于不超过五晶格常数。26.如申请专利范围第24项之铁电电容器,其中较高及较低电极层包含各自之导电金属氧化物。27.如申请专利范围第24项之铁电电容器,其中两种金属氧化物包含由下列化合物中选出之氧化锶:辉钴矿锶镧和钌酸锶。28.如申请专利范围第24项之铁电电容器,其中铁电层包含钛酸锶钡。29.一种经集成在矽上之钙钛矿电容器,包括:矽基片,其具有活性矽装置形成在其中;经形成在矽晶圆上之介电层;通过介电层所形成之导电塞并与矽基片呈电接触;经形成在该塞上之非晶形阻挡层;及经形成在非晶形阻挡层上之钙钛矿堆,其并包括一较低金属氧化物电极,一铁电层,及一较高金属氧化物层。30.如申请专利范围第29项之电容器单元,其中非晶形阻挡层包含非晶形金属间合金。31.如申请专利范围第30项之电容器单元,另外包含经形成在较高电极层上之一个结晶性上部金属间合金层。32.如申请专利范围第29项之电容器单元,其中该塞包含聚矽。33.如申请专利范围第32项之电容器单元,另外包含经形成在部份的介电层上和在聚矽塞上之聚矽层。34.如申请专利范围第29项之电容器单元,其中该塞包含钨。35.如申请专利范围第29项之电容器单元,其中铁电层包含钛酸锶钡。36.一种形成铁电堆在基片上之方法,包括:沈积非晶形阻挡层在基片的可氧化表面上之第一步骤;沈积导电金属氧化物层在阻挡层上之第二步骤;及沈积铁电层在金属氧化物层上之第三步骤。37.如申请专利范围第36项之方法,其中第一步骤包括在不超过9.2W/cm2的靶功率密度时之DC喷溅沈积。38.如申请专利范围第36项之方法,其中第一步骤包括维持基片在充分低温度下以便将阻挡层沈积成非晶形。图式简单说明:第一图是经并合在矽基片上之铁电记忆单元的截面图。第二图是本发明的铁电记忆单元具体实施例之截面图。第三图和第四图是X射线绕射数据(绕射角)乃结晶金属间下层(每秒之计数)所绘之图表。第五图是X射线绕射数据乃非晶形金属间下层所绘之图表。第六图是经制造在非晶形金属间阻挡层上之铁电电容器之迟滞曲线。第七图是本发明的铁电电容器之疲乏行为。第八图是相图举例说明:形成玻璃之金属间体的特性。
地址 美国
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