本發明專利技術公開了一種制造鑲嵌式自對準鐵電隨機存取存儲器設備結構的方法。該方法采用減少的工藝步驟制造鑲嵌式自對準鐵電隨機存取存儲器（F-RAM）設備結構。
【技術實現步驟摘要】
相關專利申請的交叉引用 本申請要求于2011年8月12日提交的美國臨時專利申請序列No. 61/522，953的優先權，該申請的全部公開內容通過引用明確地結合在本文中。本專利技術還與在以下申請中公開的主題相關均在同一日期提交并受讓給瑞創國際公司(Ramtron InternationalCorporation) 的名稱為“Method for Fabricating a Damascene Self-AlignedFerroelectric Random Access Memory (F-RAM) with Simultaneous Formation ofSidewall Ferroelectric Capacitors”的美國專利申請序列號和名稱為“Method for Fabricating a Damascene Self-Aligned Ferroelectric Random AccessMemory(F-RAM)Having a Ferroelectric Capacitor Aligned with a Three DimensionalTransistor structure”的美國專利申請序列號,這些申請的全部公開內容也通過引用明確地結合在本文中。
技術介紹
本專利技術一般來說涉及集成電路(IC)存儲設備領域。更具體地說，本專利技術涉及非易失性鐵電隨機存取存儲器(F-RAM)設備和使用減少數量的掩模和蝕刻步驟在平坦表面上制造鑲嵌式自對準F-RAM設備結構的方法的領域。根據世界半導體貿易統計組織(WSTS)，2010年半導體市場達到了重要里程碑，在行業歷史上全世界收入首次突破$300，000，000，000 (美元)以上。具體而言，存儲器芯片部分在2010年期間呈現了最高增長率，從2009年的$45，000，000，000增長到了 2010年的$71，000, 000, 000，同比增長率為57%。嵌入式存儲器設備在2010年占據了整個半導體市場的23%以上。在這樣的環境下，對更高處理能力的增長需求正推動半導體行業開發具有更高運行速度的存儲設備，以支持現代電子設備的能力。F-RAM已成為行業有前景的選擇，特別是在移動計算、智能儀表、無線射頻識別(RFID)設備、辦公室設備以及需要非易失性數據存儲器的其他應用的市場領域中。標準的動態隨機存取存儲器(DRAM)和靜態隨機存取存儲器(SRAM)設備雖然提供相對快速存取時間，但由于電源中斷時存儲在這種存儲器中數據丟失而被認為是易失性存儲設備。相比之下，非易失性存儲器設備是具有盡管有任何功率損失也能保持數據的功能的存儲設備。F-RAM設備本身是非易失的，意思是說這些存儲設備在無供電時能夠保持數據。與目前最流行類型的非易失性存儲器一電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)閃存設備相比，F-RAM設備具有若干優點，包括較低功率要求(在讀寫操作過程中只需要5V的操作電壓)、較高讀寫速度(低于70毫微秒)、幾乎無限的寫壽命容量(超過10，000, 000, 000個寫周期)。F-RAM存儲設備可以基于將鋯鈦酸鉛(PZT)鐵電存儲電容器用作集成了互補性氧化金屬半導體(CMOS)尋址、選擇和控制邏輯的存儲器元件而制造。PLZT是摻鑭形式的PZT，其中一些鉛以鑭取代。同樣已知的是PZT還可以摻鍶和鈣以改進其鐵電介電特性。具有鉭酸鍶鉍(SBT)、鈦酸鍶鋇(BST)和氧化鈦酸鍶(STO)電介質的鐵電存儲電容器也是現有技術已知的。如在本申請中所使用的，“PZT”一詞也應被認為是包含PLZT、SBT、BST、STO和其他可比的鐵電介電材料。而且，應注意的是，本文所公開的本專利技術的技術可適用于所有已知的鐵電電介質，包括包含PZT、PLZT、BST、SBT、STO及其他材料的鈣鈦礦和層狀鈣鈦礦(無論是摻雜的還是無摻雜的)，同時允許具有可能更廣的電極材料選擇和在完成的IC結構上使用合成氣體退火工序。無論使用哪種鐵電介電材料，在操作中F-RAM設備都通過其在一個方向或另一個方向上極化的能力而發揮功能，以便存儲代表邏輯級“I”或“O”的二進制值。由于介電材料中的鈣鈦礦晶體內的內偶極子對準，鐵電效應允許在無施加電場的情況下保持穩定的極化狀態。該對準可以通過施加超過材料的矯頑場的電場而選擇性地實現。相反地，顛倒施加電場則顛倒內偶極子。 可以繪出磁滯曲線來表示鐵電電容器對施加電壓的極化響應，其中橫坐標和縱坐標分別代表施加電壓("V")和產生的極化(“Q”)。在例如轉讓給本專利技術的受讓人RamtronInternational Corporation 的美國專利 No. 4, 914, 627 和 No. 4, 888, 733 中公開了對該特性磁滯曲線的更全面的說明，這些專利的全部公開內容通過引用明確地結合在本文中。在同樣轉讓給Ramtron International Corporation的名稱為“制造鐵電電容器的部分或完全封裝的上電極的方法”的美國專利No. 6，150，184中公開了 F-RAM設備制造領域目前狀況的代表。在該專利中說明了一種鐵電電容器的結構，其包括下電極、上電極和位于上電極與下電極之間鐵電層，該結構進行延伸而完全封裝上電極，除了為允許上電極的金屬化而留出的一個接觸孔。上電極的完全封裝降低了鐵電電容器對氫的敏感性，因此改進了電氣開關的性能。該封裝技術還可用于改進鐵電集成電路和其他設備的性能。在同樣轉讓給Ramtron International Corporation的名稱為“結合非易失性集成電路存儲設備的多層金屬加工的用于控制鐵電電容器的氫致降解的阻氫封裝技術”的美國專利No. 6，613，586中公開了 F-RAM設備制造領域目前狀況的其他代表。在該專利中說明了一種設備結構，其通過將電容器完全封裝在適合的阻氫材料，例如化學氣相沉積(“CVD”)或濺鍍氮化硅(Si3N4)內而改進鐵電電容器的氫致降解，因此確保與工業標準工序的工藝兼容性。雖然CVD Si3N4的沉積過程本身包含氫，但可以將沉積時間保持相對短，從而允許氮化鈦(TiN)局部互連層起到“短期”氫阻擋層的作用。美國專利No. 6，150, 184和No. 6，613，586的全部公開內容通過引用明確地結合在本文中。盡管上述優于易失性存儲設備和其他非易失性技術的優點，但F-RAM目前占據非易失性存儲設備市場的相對較小的份額。競爭地，F-RAM技術的主要限制一直是與閃存設備相比較低的存儲密度，以及較高的制造成本。這些限制主要來源于現有F-RAM設備的通常復雜的結構，這導致生產過程需要大量的加工掩模和蝕刻步驟。同樣，為了在目前的存儲設備市場中更具競爭力并可用于更廣范圍的現代電子設備，F-RAM設備需要更加高度集成，這意味著要提高存儲密度并降低制造成本。因此，為了降低制造成本而在F-RAM制造過程中減少層數和蝕刻步驟將是非常有利的。另外，為了改善存儲密度性能的目的而簡化F-RAM設備的結構將是非常有利的。
技術實現思路
本文公開了一種在平坦表面上形成鑲嵌式自對準鐵電RAM(F-RAM)設備的方法，該方法包括以下步驟在半導體基片的平坦表面上形成厚氧化物層，該氧化物層是基于由非易蝕掩模建立的圖案蝕刻而成的；形成用于F-RAM本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種在基片上形成集成電路的方法，包括：在所述基片上形成第一絕緣層，移除所述第一絕緣層的一部分以在其中形成至所述基片的暴露表面的開口；在所述開口的側壁上形成多個第一隔離層；在所述基片的所述暴露表面上形成第一導電層，該第一導電層與所述開口的所述側壁上的所述第一隔離層被它們之間的間隔分開；在所述第一導電層上方和所述第一導電層的側向的所述間隔中形成鐵電電容器的下電極；與所述開口中的所述隔離層相鄰地形成第二絕緣層；在所述開口中的所述第二絕緣層上形成多個第二隔離層；在所述第二隔離層之間的所述下電極上形成鐵電介電層；在所述鐵電電介質上形成上電極；穿過部分所述第二絕緣層形成至所述下電極的下電極接觸開口，并且形成所述上電極的第一電觸點，并通過所述下電極接觸開口形成所述下電極的第二電觸點。
【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：孫山，托馬斯·E·達文波特，約翰·克羅寧，
申請(專利權)人：瑞創國際公司，
類型：發明
國別省市：
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