專利名稱：多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),形成該結(jié)構(gòu)的方法,和使用該結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含有多晶存儲(chǔ)材料例如鈣鈦礦或者鐵電體，和薄膜的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，形成該結(jié)構(gòu)的方法，和半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，例如使用該結(jié)構(gòu)的，具有抗變性的永久存儲(chǔ)單元。
背景技術(shù)：
通常，多晶薄膜被用于幾種已知的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，例如鐵電體存儲(chǔ)裝置和其它鈣鈦礦存儲(chǔ)裝置中。已經(jīng)研究并研制了作為半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的金屬/鐵電體/金屬(MFM)電容器，用于單管存儲(chǔ)器的金屬/鐵電體/絕緣體/半導(dǎo)體(MFIS)的柵層疊(gate stacks)和金屬/鐵電體/金屬/絕緣體/半導(dǎo)體(MFMIS)柵層疊存儲(chǔ)晶體管。同樣可以用多晶存儲(chǔ)材料，例如大型磁阻(colossal magneto-resistive)(CMR)材料和高溫超導(dǎo)(HTSC)材料來(lái)制作二終端存儲(chǔ)器(two terminal memory)。在過(guò)去的10年，已經(jīng)對(duì)一些這些存儲(chǔ)材料進(jìn)行了廣泛地論證和研究，生產(chǎn)了具有許多卓越特性的存儲(chǔ)單元。
但是，用于存儲(chǔ)單元的常規(guī)多晶存儲(chǔ)材料，在臨近的微晶之間具有晶粒間界。這些晶粒間界在微晶之間形成至少一個(gè)間隙。此多晶存儲(chǔ)材料還具有一個(gè)粗糙的上表面。當(dāng)將頂部金屬電極覆蓋沉積到多晶存儲(chǔ)材料上的時(shí)候，該金屬可能被沉積到微晶之間的間隙中。這些間隙中的金屬會(huì)引起頂部電極和任何底部電極之間的距離小于微晶頂部的金屬與底部電極之間的距離。在隨后的處理過(guò)程中，被沉積的金屬可能繼續(xù)沿著晶粒間界進(jìn)一步擴(kuò)散到間隙中。微晶之間的間隙中的金屬可能在頂部電極和底部電極之間產(chǎn)生短路。即使短路沒(méi)有形成，由間隙中金屬引起的電場(chǎng)強(qiáng)度也會(huì)基本上大于微晶頂面的電場(chǎng)強(qiáng)度。增加的電場(chǎng)強(qiáng)度是增加泄漏電流的和低擊穿電壓的一個(gè)可能隱患。在一些情況下，泄漏電流可以足夠大，以至于嚴(yán)重影響半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置中的電荷滯留。在微晶之間的間隙中的金屬的存在，帶來(lái)了對(duì)個(gè)體存儲(chǔ)單元的一個(gè)嚴(yán)重的制作生產(chǎn)和裝置依賴性的問(wèn)題。僅僅幾個(gè)單元的故障，都會(huì)引起整個(gè)存儲(chǔ)器陣列的損失。
如上所述，存在這種可能性具有大泄漏電流的存儲(chǔ)單元可能會(huì)出現(xiàn)在整個(gè)存儲(chǔ)器陣列中。即使少數(shù)漏的存儲(chǔ)單元的出現(xiàn)也可以如此顯著地降低功能性和產(chǎn)量，以至于損害了這些存儲(chǔ)器材料在大存儲(chǔ)器陣列中的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的可成立性，因此這些存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的大陣列還沒(méi)有被成功地制作出來(lái)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，多晶存儲(chǔ)層是至少一種選自鈣鈦礦材料，鐵電體材料，大磁阻(CMR)材料，和高溫超導(dǎo)(HTSC)材料的材料。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，多晶存儲(chǔ)層是至少一種選自PZT，PLZT，PLT，SBT，SBTN，BST，BSTO，PGO，和PSGO的材料。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，第一絕緣材料是至少一種選自二氧化硅，氮化硅，二氧化鉿，氧化鋯，氧化鋁，氮化鋁，氧化鉭，摻鋁二氧化鉿，和摻鋁氧化鋯的材料。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)還包含放置于多晶存儲(chǔ)層和基質(zhì)之間的底部電極。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，底部電極是至少一種選自銥、鉑、氧化釕、和銥鉭氧化物的材料。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)還包括放置在底部電極和基質(zhì)之間的第二絕緣材料。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，第二絕緣材料是至少一種選自二氧化硅，氮化硅，二氧化鉿，氧化鋯，氧化鋁，氮化鋁，氧化鉭，摻鋁二氧化鉿，和摻鋁氧化鋯的材料。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)還包括被置于多晶存儲(chǔ)層和基質(zhì)之間的二氧化鉿層和氧化鋯層中的至少一種。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)還包含覆蓋多晶存儲(chǔ)層的頂部電極。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，頂部電極是至少一種選自鉑、銥、氧化銥、氧化釕、和銥鉭氧化物的材料。
依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種形成多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的方法，其包含下列的步驟提供覆蓋基質(zhì)的存儲(chǔ)材料；將該存儲(chǔ)材料退火以產(chǎn)生多晶存儲(chǔ)材料，該多晶存儲(chǔ)材料具有在不同的晶粒間界形成的間隙；和在該多晶存儲(chǔ)材料上提供絕緣材料，其中的絕緣材料至少部分地填充所述的間隙。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，多晶存儲(chǔ)材料是鈣鈦礦材料，鐵電體材料，大磁阻(CMR)材料，或者高溫超導(dǎo)(HTSC)材料。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，多晶存儲(chǔ)材料是PZT，PLZT，PLT，SBT，SBTN，BST，BSTO，PGO，或者PSGO。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，絕緣材料是二氧化硅，氮化硅，二氧化鉿，氧化鋯，氧化鋁，氮化鋁，氧化鉭，摻鋁二氧化鉿，或者摻鋁氧化鋯。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，使用化學(xué)氣相淀積(CVD)方法或者濺射方法來(lái)沉積絕緣材料。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，形成多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的方法還包括將絕緣材料平面化以部分地暴露多晶存儲(chǔ)材料這一步驟。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)使用CMP方法來(lái)完成平面化絕緣材料的步驟。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，形成多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的方法還包含在沉積所述的絕緣材料之前，將所述的多晶存儲(chǔ)材料平面化。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，形成多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的方法還包括這一步驟在沉積所述的絕緣材料之前，形成覆蓋基質(zhì)的底部電極。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，底部電極是至少一種選自銥、鉑、氧化銥、氧化釕、和銥鉭氧化物的材料。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，形成多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的方法還包括這一步驟在形成底部電極之前，形成覆蓋基質(zhì)的絕緣體。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，絕緣體是二氧化硅，氮化硅，二氧化鉿，氧化鋯，氧化鋁，氮化鋁，氧化鉭，摻鋁二氧化鉿，或者摻鋁氧化鋯。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，形成多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的方法還包括這一步驟在沉積多晶存儲(chǔ)材料之前，形成覆蓋基質(zhì)的絕緣體。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，絕緣體是二氧化鉿或者氧化鋯。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，形成多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的方法還包括這一步驟在多晶存儲(chǔ)材料上形成頂部電極。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，頂部電極是鉑、銥、氧化銥、氧化釕、或者銥鉭氧化物。
依照本發(fā)明的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，該裝置使用本發(fā)明第一方面中的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。
以下，將對(duì)上述構(gòu)造的功能進(jìn)行描述。
依照本發(fā)明，在包含多晶存儲(chǔ)層的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中(所述的存儲(chǔ)層具有結(jié)晶晶粒間界，其在覆蓋基質(zhì)的鄰接微晶之間形成間隙)，將一種絕緣材料至少部分地置于這些間隙中，以至少部分地阻塞間隙入口，因此減少或者消除了隨后沉積的金屬進(jìn)入間隙中的數(shù)量。
此外，依照本發(fā)明的形成多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的方法，多晶存儲(chǔ)材料被沉積在基質(zhì)上并且將沉積的材料進(jìn)行退火，以在基質(zhì)上形成一個(gè)在臨近微晶之間具有間隙的多晶存儲(chǔ)層。在多晶存儲(chǔ)層上沉積一個(gè)絕緣層以至少部分地填充所述的間隙，從而阻塞每個(gè)間隙的一部分。
這樣，在用于存儲(chǔ)器單元的多晶存儲(chǔ)層的薄膜中，因間隙的存在所引起的泄漏電流被減少，從而提高了裝置的產(chǎn)量和可靠性。
注意這種泄漏部分地歸因于所使用的多晶存儲(chǔ)材料的多晶形狀。為了使鐵電體材料具有良好的鐵電體性質(zhì)，多晶存儲(chǔ)材料優(yōu)選為結(jié)晶形狀，包括多晶形狀。
因此，本發(fā)明使得提供下列3項(xiàng)的優(yōu)點(diǎn)成為可能(1)一種多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，其能夠降低用于存儲(chǔ)器單元的多晶存儲(chǔ)層薄膜的泄漏電流，從而提高裝置的可靠性和產(chǎn)量；(2)形成該結(jié)構(gòu)的方法；和(3)使用該結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置。
在閱讀并理解了下面關(guān)于附圖的詳細(xì)描述以后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明白本發(fā)明這種或者其它的優(yōu)點(diǎn)。
圖2是一幅依照形成本發(fā)明多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)方法的一個(gè)實(shí)施方案，在加工過(guò)程中裝置結(jié)構(gòu)11B的橫截面視圖。
圖3是一幅依照形成本發(fā)明多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)方法的一個(gè)實(shí)施方案，在加工過(guò)程中裝置結(jié)構(gòu)11C的橫截面視圖。
圖4是一幅依照形成本發(fā)明多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)方法的一個(gè)實(shí)施方案，在加工過(guò)程中裝置結(jié)構(gòu)11D的橫截面視圖。
圖5是一幅依照形成本發(fā)明多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)方法的一個(gè)實(shí)施方案，在加工過(guò)程完成后裝置結(jié)構(gòu)11E的橫截面視圖。
圖6是一幅依照形成本發(fā)明多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)方法的另一個(gè)實(shí)施方案，在加工過(guò)程中裝置結(jié)構(gòu)11F的橫截面視圖。
圖7是一幅依照形成本發(fā)明多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)方法的另一個(gè)實(shí)施方案，在加工過(guò)程中裝置結(jié)構(gòu)11G的橫截面視圖。
圖8是一幅依照形成本發(fā)明多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)方法的另一個(gè)實(shí)施方案，在加工過(guò)程中裝置結(jié)構(gòu)11H的橫截面視圖。
圖9是一幅依照形成本發(fā)明多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)方法的另一個(gè)實(shí)施方案，在加工過(guò)程中裝置結(jié)構(gòu)11I的橫截面視圖。


圖10是一幅依照形成本發(fā)明多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)方法的另一個(gè)實(shí)施方案，在加工完成后裝置結(jié)構(gòu)11J的橫截面視圖。
圖1是一幅依照形成本發(fā)明多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)方法的一個(gè)實(shí)施方案，在加工過(guò)程中裝置結(jié)構(gòu)11A的橫截面視圖。
注意本發(fā)明的用于半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置(例如具有抗變性或者其它類似性質(zhì)的永久存儲(chǔ)元件)的多晶存儲(chǔ)材料涉及這樣的材料，該材料在沉積，或者沉積并且退火以后是多晶的，其適合于永久存儲(chǔ)器的應(yīng)用。
本發(fā)明克服了微晶之間間隙的問(wèn)題和填充那些間隙的金屬的影響。本發(fā)明將多種材料用作多晶存儲(chǔ)材料，包括鈣鈦礦材料，鐵電體材料，大磁阻(CMR)材料，或者高溫超導(dǎo)(HTSC)材料。
如圖1所示，底部電極12覆蓋形成在基質(zhì)14上?；|(zhì)14是硅基質(zhì)，或者其它合適的基質(zhì)材料，包括其它絕緣體基質(zhì)上的半導(dǎo)體材料或者半導(dǎo)體。在一個(gè)實(shí)施方案中，氧化物層16被覆蓋沉積在基質(zhì)14上并且在底部電極12將要被形成的氧化層16部分蝕刻出一個(gè)溝道。金屬被覆蓋沉積在氧化層16和基質(zhì)14上的溝道中以填充溝道。
隨后，使用例如CMP方法，將金屬的頂面平面化，以形成底部電極12。底部電極12優(yōu)選是貴金屬或者導(dǎo)電的貴金屬氧化物，例如鉑，銥，氧化銥，氧化鋯，或者銥鉭氧化物。
在形成底部電極12以后，多晶存儲(chǔ)層18的一種材料被覆蓋沉積在底部電極12和氧化層16上，并且退火該被沉積的材料。該多晶存儲(chǔ)層18具有晶粒間界，該晶粒間界在多晶存儲(chǔ)層18的表面形成間隙20。間隙20在大小和深度上可以變化，而且一些間隙20可以完全地通過(guò)多晶存儲(chǔ)層18延伸到底部電極12。多晶存儲(chǔ)材料是鈣鈦礦材料，鐵電體材料，大磁阻(CMR)材料，或者高溫超導(dǎo)(HTSC)材料。這些多晶存儲(chǔ)材料可以選自PbZrxTi1-xO3(PZT)，(Pb，La)(ZrTi)O3(PLZT)，(PbLa)TiO3(PLT)，SrBi2Ta2O9(SBT)，SrBi2(Ta1-xNbx)2O9(SBTN)，(Ba，Sr)TiO3(稱為BST或者BSTO)，Pb5Ge3O11(PGO)，(Pb1-xSnx)5Ge3O11(PSGO)，或者其它鈣鈦礦材料，鐵電體材料，或者合適的多晶存儲(chǔ)材料。
圖2是一幅依照形成本發(fā)明多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)方法的一個(gè)實(shí)施方案，在加工過(guò)程中裝置結(jié)構(gòu)11B的橫截面視圖。
如圖2所示，絕緣層24被覆蓋沉積在多晶存儲(chǔ)層18上。該絕緣層24至少部分地填充多晶存儲(chǔ)層18表面的間隙20以塞住間隙20，并且降低或消除隨后沉積的金屬進(jìn)入間隙20的量。
盡管在本發(fā)明的一些情況下，絕緣層24完全地填充一個(gè)或者多個(gè)間隙20，但是絕緣層24完全地填充間隙20并不是必需的。絕緣層24可以部分地阻塞間隙20的開(kāi)口，或者完全地阻塞間隙20的開(kāi)口，以降低或者消除隨后沉積的金屬進(jìn)入間隙20的量。該絕緣層24可以包含二氧化硅，氮化硅，或者高-k絕緣材料(高介電常數(shù)材料)例如二氧化鉿，氧化鋯，氧化鋁，氮化鋁，氧化鉭，摻鋁二氧化鉿，或者摻鋁氧化鋯的材料。使用用于沉積所需材料的化學(xué)氣相淀積(CVD)，噴濺，或者其它合適的方法，來(lái)沉積絕緣層24。此處用到的CVD涉及任何CVD方法，例如等離子體增強(qiáng)CVD，原子層CVD，金屬氧化物CVD，或者其它CVD方法。
圖3是一幅依照形成本發(fā)明多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)方法的一個(gè)實(shí)施方案，在加工過(guò)程中裝置結(jié)構(gòu)11C的橫截面視圖。
如圖3所示，使用例如CMP方法，從絕緣層24的頂面將其平面化。通過(guò)平面化絕緣層24，多晶存儲(chǔ)層18可以被暴露出來(lái)。即，在絕緣層24的平面化過(guò)程中，多晶存儲(chǔ)層18的一部分也可以被平面化。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，絕緣層24的一部分可以保持在多晶存儲(chǔ)層18之上。盡管，這可能會(huì)降低存儲(chǔ)窗并且需要在較高電壓下進(jìn)行排出操作，但是存儲(chǔ)裝置仍然是運(yùn)轉(zhuǎn)的而可靠性沒(méi)有降低。
圖4是一幅依照形成本發(fā)明多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)方法的一個(gè)實(shí)施方案，在加工過(guò)程中裝置結(jié)構(gòu)11D的橫截面視圖。
如圖4所示，頂部電極層26被沉積在絕緣層24和多晶存儲(chǔ)層18上。底部電極層26可以是貴金屬，或者導(dǎo)電的貴金屬氧化物例如鉑，銥，氧化銥，氧化釕，或者銥鉭氧化物。
圖5是一幅依照形成本發(fā)明多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)方法的一個(gè)實(shí)施方案，在加工完成之后裝置結(jié)構(gòu)11E的橫截面視圖。
如圖5所示，通過(guò)蝕刻和圖飾頂部電極層來(lái)形成頂部電極26A以使其具有規(guī)定的形狀。此時(shí)，同時(shí)圖飾多晶存儲(chǔ)層18以完成多晶存儲(chǔ)柵層疊30，該柵層疊30包括多晶存儲(chǔ)層18的保留部分、絕緣層24的保留部分、和頂部電極26A。
而后，在所得到的裝置結(jié)構(gòu)11E中執(zhí)行另外的已知方法，以形成多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。圖6-10中顯示了使用溝道結(jié)構(gòu)的、裝置結(jié)構(gòu)11E的一個(gè)備選實(shí)施方案。
圖6是一幅依照形成本發(fā)明多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)方法的一個(gè)實(shí)施方案，在加工過(guò)程中裝置結(jié)構(gòu)11F的橫截面視圖。
如圖6所示，底部電極層40被覆蓋沉積到基質(zhì)14上。氮化硅層或者其它合適的犧牲材料被覆蓋沉積到底部電極層40上。圖飾此沉積層以使其具有規(guī)定的形狀，從而形成犧牲柵結(jié)構(gòu)42。
隨后，可能將犧牲柵結(jié)構(gòu)用作掩蔽膜，蝕刻底部電極層40。或者，可以使用與用來(lái)圖飾犧牲柵結(jié)構(gòu)相同的掩蔽膜來(lái)蝕刻底部電極層40。
圖7是一幅依照形成本發(fā)明多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)方法的另一個(gè)實(shí)施方案，在加工過(guò)程中裝置結(jié)構(gòu)11G的橫截面視圖。
如圖7所示，在結(jié)合圖6所描述的蝕刻(圖飾)之后，圖飾的底部電極層40的一部分被保留為底部電極44。
而后，氧化物層46，或者其它合適的絕緣材料被覆蓋沉積到基質(zhì)和犧牲柵結(jié)構(gòu)上。隨后，使用例如CMP方法，從氧化物層46的頂面將其平面化。
圖8是一幅依照形成本發(fā)明多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)方法的另一個(gè)實(shí)施方案，在加工過(guò)程中裝置結(jié)構(gòu)11H的橫截面視圖。
如圖8所示，犧牲柵結(jié)構(gòu)42隨后被去除，剩下了溝道48。例如，如果犧牲柵結(jié)構(gòu)42是由氮化硅組成的，那么可以使用熱的磷酸蝕刻來(lái)去除犧牲柵結(jié)構(gòu)42。
圖9是一幅依照形成本發(fā)明多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)方法的另一個(gè)實(shí)施方案，在加工過(guò)程中裝置結(jié)構(gòu)11I的橫截面視圖。
如圖9所示，多晶存儲(chǔ)層50隨后被覆蓋沉積到氧化物層46和溝道48中的底部電極44上。
圖10是一幅依照形成本發(fā)明多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)方法的另一個(gè)實(shí)施方案，在加工完成之后裝置結(jié)構(gòu)11J的橫截面視圖。
如圖10所示，隨后，使用例如CMP方法，從多晶存儲(chǔ)層50的頂面將其平面化，以形成多晶存儲(chǔ)柵結(jié)構(gòu)52。多晶存儲(chǔ)柵結(jié)構(gòu)52具有形成在臨近微晶邊界的間隙20。
而后將絕緣層24沉積在多晶存儲(chǔ)層50上，以阻塞或者填充間隙20。
如上所述，依照每一種上述的實(shí)施方案，在使用多晶存儲(chǔ)材料的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中(所述的結(jié)構(gòu)包含多晶存儲(chǔ)層18或者50，其具有覆蓋基質(zhì)14的、在臨近的微晶之間形成間隙20的結(jié)晶晶粒間界)，將絕緣層24至少部分地置于這些間隙20中，以至少部分地阻塞間隙20的入口，從而提高由間隙20引起的低擊穿電壓并降低因低擊穿電壓引起的泄漏電流，所述的間隙20形成在用于存儲(chǔ)單元的多晶存儲(chǔ)器的薄膜中。這樣，可以提高裝置的可靠性和產(chǎn)量。
注意在一個(gè)實(shí)施方案中，絕緣層24被平面化，并且通過(guò)沉積一個(gè)覆蓋絕緣層24的頂部金屬層24和圖飾該頂部金屬層以使其具有規(guī)定的形狀，來(lái)形成頂部電極28。
上面闡述的實(shí)施方案，闡明了一個(gè)簡(jiǎn)單的MFM電容器。本發(fā)明還適用于MFIS裝置，在MFIS裝置中，一個(gè)絕緣材料附加層例如二氧化鉿或者氧化鋯，替代了底部電極被沉積在基質(zhì)上并被圖飾。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，在形成底部電極之前，將附加的絕緣層材料沉積在基質(zhì)上，使得絕緣材料的附加層被置于基質(zhì)和底部電極之間。這形成了MFMIS結(jié)構(gòu)。這個(gè)絕緣材料附加層可以是二氧化硅，氮化硅，或者高-k絕緣材料例如，二氧化鉿，氧化鋯，氧化鋁，氮化鋁，氧化鉭，摻鋁二氧化鉿，或者摻鋁氧化鋯。
上面的實(shí)例被提供以闡明本發(fā)明的一些方面。本領(lǐng)域的一個(gè)普通技術(shù)人員可以將本發(fā)明應(yīng)用于除了上面那些被確定的結(jié)構(gòu)之外的結(jié)構(gòu)。相應(yīng)地，下面的權(quán)利要求將對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行確定。
如上所述，依照本發(fā)明，一個(gè)絕緣層被至少部分地被置于間隙中，以至少部分地阻斷這些間隙的入口，從而提高了由間隙引起的低擊穿電壓并降低了流過(guò)間隙的泄漏電流，所述的間隙形成在用于存儲(chǔ)單元的多晶存儲(chǔ)器的薄膜中。這樣，可以提高裝置的可靠性和產(chǎn)量。
權(quán)利要求
1.一種多晶存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，其包含被覆蓋提供在基質(zhì)上的多晶存儲(chǔ)層，該多晶存儲(chǔ)層具有在臨近的微晶之間形成間隙的結(jié)晶晶粒間界；和至少部分地位于間隙中的第一絕緣材料。
2.權(quán)利要求1的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，其中的多晶存儲(chǔ)層是至少一種選自鈣鈦礦材料，鐵電體材料，大磁阻(CMR)材料，和高溫超導(dǎo)(HTSC)材料的材料。
3.權(quán)利要求1的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，其中的多晶存儲(chǔ)層是至少一種選自PZT，PLZT，PLT，SBT，SBTN，BST，BSTO，PGO，和PSGO的材料。
4.權(quán)利要求1的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，其中的第一絕緣材料是至少一種選自二氧化硅，氮化硅，二氧化鉿，氧化鋯，氧化鋁，氮化鋁，氧化鉭，摻鋁二氧化鉿，和摻鋁氧化鋯的材料。
5.權(quán)利要求1的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，其還包含放置于多晶存儲(chǔ)層和基質(zhì)之間的底部電極。
6.權(quán)利要求5的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，其中的底部電極是至少一種選自銥、鉑、氧化釕、和銥鉭氧化物的材料。
7.權(quán)利要求5的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，其還包含放置在底部電極和基質(zhì)之間的第二絕緣材料。
8.權(quán)利要求7的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，其中的第二絕緣材料是至少一種選自二氧化硅，氮化硅，二氧化鉿，氧化鋯，氧化鋁，氮化鋁，氧化鉭，摻鋁二氧化鉿，和摻鋁氧化鋯的材料。
9.權(quán)利要求1的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，其還包含被置于多晶存儲(chǔ)層和基質(zhì)之間的氧化鉿層和氧化鋯層中的至少一種。
10.權(quán)利要求1的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，其還包含覆蓋多晶存儲(chǔ)層的頂部電極。
11.權(quán)利要求10的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，其中的頂部電極是至少一種選自鉑、銥、氧化銥、氧化釕、和銥鉭氧化物的材料。
12.一種形成多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的方法，其包含下列的步驟提供覆蓋基質(zhì)的存儲(chǔ)材料；將該存儲(chǔ)材料退火以產(chǎn)生多晶存儲(chǔ)材料，該多晶存儲(chǔ)材料在不同的晶粒間界具有間隙；和在該多晶存儲(chǔ)材料上提供絕緣材料，其中的絕緣材料至少部分地填充所述的間隙。
13.形成權(quán)利要求12的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的方法，其中的多晶存儲(chǔ)材料是鈣鈦礦材料，鐵電體材料，大磁阻(CMR)材料，或者高溫超導(dǎo)(HTSC)材料。
14.形成權(quán)利要求12的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的方法，其中的多晶存儲(chǔ)材料是PZT，PLZT，PLT，SBT，SBTN，BST，BSTO，PGO，或者PSGO。
15.形成權(quán)利要求12的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的方法，其中的絕緣材料是二氧化硅，氮化硅，二氧化鉿，氧化鋯，氧化鋁，氮化鋁，氧化鉭，摻鋁氧化鉿，或者摻鋁氧化鋯。
16.形成權(quán)利要求12的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的方法，其中的絕緣材料通過(guò)使用化學(xué)氣相淀積(CVD)方法或者濺射方法來(lái)沉積。
17.形成權(quán)利要求12的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的方法，其還包含將絕緣材料平面化以部分地暴露所述的多晶存儲(chǔ)材料這一步驟。
18.形成權(quán)利要求17的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的方法，其中的平面化絕緣材料這一步驟是通過(guò)使用CMP方法來(lái)完成的。
19.形成權(quán)利要求12的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的方法，其還包含在沉積所述的絕緣材料之前，將所述的多晶存儲(chǔ)材料平面化。
20.形成權(quán)利要求12的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的方法，其還包含這一步驟在沉積所述的多晶存儲(chǔ)材料之前，形成覆蓋基質(zhì)的底部電極。
21.形成權(quán)利要求20的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的方法，其中的底部電極是至少一種選自銥、鉑、氧化銥、氧化釕、和銥鉭氧化物的材料。
22.形成權(quán)利要求20的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的方法，其還包含這一步驟在形成底部電極之前，形成覆蓋基質(zhì)的絕緣體。
23.形成權(quán)利要求22的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的方法，其中的絕緣體是二氧化硅，氮化硅，二氧化鉿，氧化鋯，氧化鋁，氮化鋁，氧化鉭，摻鋁二氧化鉿，或者摻鋁氧化鋯。
24.形成權(quán)利要求12的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的方法，其還包含這一步驟在沉積多晶存儲(chǔ)材料之前，形成覆蓋基質(zhì)的絕緣體。
25.形成權(quán)利要求12的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的方法，其中的絕緣體是二氧化鉿或者氧化鋯。
26.形成權(quán)利要求12的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的方法，其還包含這一步驟在多晶存儲(chǔ)材料上形成頂部電極。
27.形成權(quán)利要求26的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的方法，其中的頂部電極是鉑、銥、氧化銥、氧化釕、或者銥鉭氧化物。
28.一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，其使用權(quán)利要求1-11中任何一項(xiàng)的多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多晶存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，其包含被覆蓋提供在基質(zhì)上的多晶存儲(chǔ)層，該多晶存儲(chǔ)層具有在臨近的微晶之間形成間隙的結(jié)晶晶粒間界；和至少部分地位于間隙中的第一絕緣材料。
文檔編號(hào)H01L21/8246GK1444282SQ0310609
公開(kāi)日2003年9月24日 申請(qǐng)日期2003年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月13日
發(fā)明者許勝籘, 李廷凱, 張風(fēng)燕, 莊維佛 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社