发明名称 具90奈米或更小厚度铁电薄膜之铁电记忆体及其制造方法
摘要 一种包含金属的液态预制体涂布施加于一第一电极(122),在加热板上于不超过300℃温度的氧气气氛中烘烤5分钟,接着在675℃RTP退火30秒。该涂布接着在700℃的氧气或氮气中退火一小时,而形成厚度不超过9Onm之叠层超晶格材料(124)薄膜。一第二电极(126)施加以形成一电容器(128),且一后退火系于不超过700℃温度的氧气或氮气中进行。若该预制体为锶铋钽酸盐,则该预制体包含u莫耳当量的锶,v莫耳当量的铋以及w莫耳当量的钽,其中0.8≧1.0,2.0≧2.3以及l.9≧w≧2.1。
申请公布号 TW461110 申请公布日期 2001.10.21
申请号 TW089100282 申请日期 2000.01.11
申请人 西门特克斯公司;松下电子工业股份有限公司 日本 发明人 那拉晏所拉亚朋;维克雷裘奇;卡洛斯A.佩斯得黑洛裘;拉瑞D 马米兰;林慎一郎;大槻 达男
分类号 H01L29/76;H01L29/94 主分类号 H01L29/76
代理机构 代理人 何金涂 台北巿大安区敦化南路二段七十七号八楼
主权项 1.一种铁电积体电路记忆胞100,包含:一具有铁电薄 膜(124)及一电极(126)(用于施加电场于该铁电薄膜) 的铁电记忆体元件(128),该记忆体胞的特征在于该 铁电薄膜具有90nm(奈米)或更小厚度。2.如申请专 利范围第1项之记忆胞,尚包含该厚度为500nm或更小 厚度。3.如申请专利范围第1或2项之记忆胞,尚包 含该铁电薄膜具有大于7C/cm2的极化率。4.如申 请专利范围第1或2项之记忆胞,尚包含该铁电薄膜 含有一叠层超晶格材料。5.如申请专利范围第4项 之记忆胞,其中该叠层超晶格材料包含有锶、铋及 钽。6.如申请专利范围第4项之记忆胞,尚包含该叠 层超晶格材料含有u莫耳当量的锶,v莫耳当量的铋 以及w莫耳当量的钽,其中0.8≦u≦1.0,2.0≦v≦2.3以 及1.9≦w≦2.1。7.如申请专利范围第4项之记忆胞, 其中该叠层超晶格材料含有锶、铋、钽及铌。8. 如申请专利范围第7项之记忆胞,尚包含该叠层超 晶格材料含有u莫耳当量的锶,v莫耳当量的铋,w莫 耳当量的钽以及x莫耳的铌,其中0.8≦u≦ 1.2,2.0≦v≦2.3,1.9≦w≦2.1,1.9≦x≦2.1以及1.9≦(w+y) ≦2.1。9.一种铁电积体电路记体胞100,包含:一具有 一铁电薄膜(124)及一电极(126)(用于施加电场于该 铁电薄膜)的铁电记忆体元件(128),该记忆胞的特征 在于该铁电薄膜含具有90nm(奈米)或更小厚度的叠 层超晶格材料。10.如申请专利范围第9项之记忆胞 ,尚包含该厚度为500nm或更小厚度。11.如申请专利 范围第9或10项之记忆胞,尚包含该铁电膜具有大于 7C/cm2的极化率。12.一种用于制造铁电积体电路 记忆胞(100)的方法,包含:提供(212)一基板(122),提供( 222)一预制体,其中该预制体包含用于在该预制体 加热时,自发性形成一铁电材料(124)之有效数量的 金属部分,将该预制体施加(224)于该基板上,而形成 一涂布;该方法之特征在于: 在不超过700℃的温度将该涂布加热(226,230),而形成 一铁电材料薄膜(124)于该基板上,该薄膜具有90nm或 更小的厚度;以及 完成(236)该积体电,而将该薄膜包含于该积体电路 记忆体的主动元件(128)中。13.如申请专利范围第12 项之方法,尚包含该加热步骤的总时间不超过二小 时。14.如申请专利范围第12项之方法,其中该加热 含有一将该涂布快速加热处理的步骤,且该快速加 热处理的步骤系于不超过675℃的温度进行。15.如 申请专利范围第14项之方法,其中该快速加热处理 步骤系以每秒100℃的升温速率进行30秒。16.如申 请专利范围第12,13,14或15项之方法,其中该施加的 步骤包含喷雾沈积法。17.如申请专利范围第12,13, 14或15项之方法,其中该薄膜具有不超过50nm的厚度 。18.如申请专利范围第12,13,14或15项之方法,其中 该铁电薄膜具有大于7C/cm2的极化率。19.如申请 专利范围第12,13,14或15项之方法,其中该铁电材料 含有一叠层超晶格材料。20.如申请专利范围第19 项之方法,其中该叠层超晶格材料含有一由锶铋钽 酸盐及锶铋钽铌酸盐组成之族群中选择的材料。 图式简单说明: 第一图系为具有根据本发明之非挥发性铁电记忆 胞之部分积体电路的示意横剖面图,其中该铁电容 器系安置于开关上; 第二图系为表示一种用于制造根据本发明之非挥 发性铁电记忆体装置之方法的较佳实施例的流程 图; 第三图系为根据本发明所制造之薄膜电容器被放 大地表示于其上之示范晶圆的上视图; 第四图系为穿经线段4-4之第三图的部分横剖面,其 举例说明根据本发明所制造之薄膜电容器装置; 第五图表示在1.2伏特所测量之具代表性样本电容 器的迟滞曲线,其被绘制成为外加电场(单位为Kv/cm )之函数的极化率値(单位为C/cm2)的图式一,其中 该叠层超晶格材料薄膜具有90nm的厚度。 第六图为自第五图之样本电容器中所测量之被绘 制成外加电压之函数的漏电流(单位为A/cm2)的图式 ; 第七图为在疲劳循环前以及在280Kv/cm电场中之1010 次方形波循环后,在第五图与第六图之电容器中所 测量之为外加电场(单位为Kv/cm)之函数的极化率( 单位为C/cm2)的图式; 第八图表示在1伏特所测量之具代表性样本电容器 的迟滞曲线,其被绘制成为外加电场单位为(Kv/cm) 之函数的极化率値(单位为C/cm2)的图式上,其中 该叠层超晶格材料薄膜具有47.5nm的厚度; 第九图表示在3伏特所测量之电容器的迟滞曲线, 其被绘制成为外加电场(单位为Kv/cm)之函数的极化 率値(单位为C/cm2); 第十图为被绘制成外加电压之函数的漏电流(单位 为A/cm2)的图式; 第十一图为在疲劳循环前以及在280Kv/cm电场中之 1010次的方形波循环后,被绘制为外加电场(单位为 Kv/cm)之函数的极化率(单位为C/cm2)。
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