发明名称 结晶钙钛铁电单元之退火及具改良障壁特性之单元
摘要 一种制造一可用作一整合在一矽基板上之非挥发性积体电路记忆体中之一记忆单元之铁电电容器之方法,且其最好包括一金属间之障壁层。该记忆单元包含一被夹于两金属氧化电极,例如镧锶辉钴(LSCO),之间的铁电层,例如铅铑锆钛酸盐(PNZT),且其具结晶定向地形成,并提供一作为该铁电之结晶成形的生长样板。该金属层间防止氧由底部LSCO电极向下扩散至该底层矽。至少该底部电极会受到一方于生长温度之退火温度下的快速高热注入。藉此,铁电单元之极化与疲乏特性受到改进。又,亦可在该铁电单元上放置一类似之金属层间,一较佳之金属层间,组成为耐热矽化物,尤其是一耐热二矽化物。
申请公布号 TW455953 申请公布日期 2001.09.21
申请号 TW087120338 申请日期 1998.12.08
申请人 泰克迪亚科技公司;马里兰大学 发明人 圣吉甫艾卡威尔;艾恩尔德哈特;罗马默尔斯雷马奇
分类号 H01L21/324 主分类号 H01L21/324
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 1.一种制造一钙钛单元之方法,包含以下步骤:于第一温度下沉积一金属氧化层于一基板上然后再以一高于该第一温度之第二温度对该基板进行退火之第一步骤;以及将一包含钙钛材质之钙钛层沉积于该金属氧化层之第二步骤。2.如申请专利范围第1项之方法,其中该钙钛材质为铁电。3.如申请专利范围第1项之方法,其中该第二沉积步骤系在该退火步骤之后执行。4.如申请专利范围第3项之方法,其中该第二温度够高,且该退火所执行之时间长到足以使该金属氧化层结晶性地定向。5.如申请专利范围第4项之方法,其中该第二温度至少750℃。6.如申请专利范围第1项之方法,其中该基板包含一半导板材料,且还包含一第三步骤,其执行于该第一步骤之前,用以在该基板上形成一金属层间层。7.如申请专利范围第6项之方法,其中该第三步骤包含:在该基板上沉积一包含有一该金属层间层有包含之金属的金属层,以及对该金属层进行热处理,以从该金属层与该基板形成该金属层间层。8.如申请专利范围第7项之方法,其中该钙钛材质为铁电且其中该金属氧化层具电导性,以形成一对该钙钛层之下电极,此外,还包含一第三步骤,其在该钙钛层上沉积一导电层,以形成一对于该钙钛层之上电极。9.如申请专利范围第8项之方法,其中该第二沉积步骤系在该退火步骤之后执行。10.如申请专利范围第8项之方法,其中该退火步骤系在该第二沉积步骤之后,该第三沉积步骤之前执行。11.如申请专利范围第8项之方法,其中该退火步骤系在该第三沉积步骤之后进行。12.如申请专利范围第8项之方法,其中该形成于该钙钛层上之导电层包含一金属层间层。13.如申请专利范围第8项之方法,其中该半导体材料包含矽,且其中该金属层间层包含一耐热金属之矽化物。14.如申请专利范围第13项之方法,其中该矽化物包含该耐热金属之二矽化物。15.如申请专利范围第13项之方法,其中该金属层间层系直接形成于该矽之上。16.如申请专利范围第15项之方法,其中该形成该金属层间层之第三步骤包含沉积一包含该耐热金属之金属层于该矽上,然后对该金属层以及该矽之至少一表面进行退火,藉此,该矽化物将因该耐热金属与该矽间之反应而形成。17.如申请专利范围第16项之方法,其中该矽化物包含该耐热金属之一二矽化物。18.一种钙钛单元,包含:一具有一矽表面部之基板;一包含矽与一耐热金属且形成于该矽表面部之矽化物层;一形成于该矽化物层上之金属氧化层;以及一形成于该金属氧化层上之钙钛层。19.如申请专利范围第18项之钙钛单元,其中该钙钛层包含一铁电材,且该金属氧化层具导电性,此外还包含一第二导电金属氧化层于该钙钛层之上。20.如申请专利范围第18项之钙钛单元,其中该矽化物包含该耐热金属之一二矽化物。21.如申请专利范围第18项之钙钛单元,还包含一形成于该第二导电金属氧化层上之金属层间层。22.一种钙钛单元,包含:一基板;一形成于于该基板上之钙钛层;一形成于该钙钛层上之上金属氧化电极层;以及一形成于该上金属氧化电极层上之上金属层间层。23.如申请专利范围第22项之钙钛单元,还包含:一形成于该基板上之下金属层间层;一形成于该金属层间层上之下金属氧化电极层,且该钙钛层并形成于该下金属氧化电极层之上。24.如申请专利范围第22项之钙钛单元,其中该下金属层间层直接形成于该基板之矽表面部上。25.如申请专利范围第22项之钙钛单元,其中该下金属层间层包含一耐热金属二矽化物。26.如申请专利范围第22项之钙状单元,其中该钙钛层包含一铁电材。27.如申请专利范围第22项之钙状单元,其中该上金属层包含一铝金属层间,且还包含一形成于该包含铝化金属之上金属层间层上的导电层。图式简单说明:第一图为一利用一金属层间障壁之铁电之记忆体单元之横截面图。第二图为一作为第一图所示记忆体单元之原型之测试结构之横截面图。第三图为本发明之铁电电容器之一系列迟滞曲线图。第四图为一铁电电容器有与没有经本发明之退火之残余极化比较图。第五图为本发明所揭铁电电容器之极化特性图。第六图为本发明之铁电电容器在两种不同温度下之疲乏特性图。第七图为铁电电容器有与没有经本发明之退火下的疲乏特性图。第八图为本发明之残留极化依退火量不同而成之图。第九图为残留极化与表面阻抗性依本发明之退火量不同而成之图示。第十图为一不具一钛氮化物障壁之铁电电容器有或没有退火下之极化特性图。第十一图为第十图之铁电电容器之疲乏特性图。第十二图为本发明之记忆体单元之另一具有一金属层间上接触层之实施例的横截面图。第十三图为一选择性地使用一金属层间或一铂上接触层之两单元的滞后曲线图。第十四图为一使用矽化物障壁之铁电记忆体单元之横截面图。第十五图为一具有矽化物障壁之测试结构之两滞后曲线图。
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