專(zhuān)利名稱(chēng)：具有突出底部電極的鐵電存儲(chǔ)器件及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及鐵電存儲(chǔ) 器件及其形成方法。
背景技術(shù)：
通常，可以將半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件劃分為易失性存儲(chǔ)器件和非易失性 存儲(chǔ)器件。切斷電源，易失性存儲(chǔ)器件丟失數(shù)據(jù)，而非易失性存儲(chǔ)器 件即使切斷電源仍可以保持存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。鐵電存儲(chǔ)器件或者鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)(FRAM)器件是一種非易 失性存儲(chǔ)器件，而且不丟失存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，因?yàn)殍F電材料具有自發(fā)極化特 性。因此，該FRAM器件可以具有突出的數(shù)據(jù)保存特性。此外，與其 他非易失性存儲(chǔ)器件相比，F(xiàn)RAM器件可以以較低功率工作，而且可 以顯著提高輸入該FRAM和從該FRAM輸出的數(shù)據(jù)量。鐵電存儲(chǔ)器件可以具有包括底部電極、鐵電圖形和上部電極的電 容器。為了形成該電容器，形成底部電極層、鐵電層、上部電極層以 及掩模層，然后，利用該掩模層作為蝕刻掩模對(duì)上部電極層、鐵電層 以及底部電極層進(jìn)行蝕刻處理。然而，當(dāng)在形成了上部電極層和鐵電 層后蝕刻該底部電極層時(shí)，該上部電極和鐵電圖形的側(cè)壁可能逐漸塌 陷，以致該電容器的側(cè)壁傾角可能從約80度下降到約60度。在以高溫蝕刻該鐵電層時(shí)，在高溫蝕刻處理期間，不能完全保護(hù)該鐵電層， 以致該鐵電圖形的側(cè)壁傾角可能顯著減小，而且在該鐵電圖形上可能 發(fā)生蝕刻破壞。在該鐵電電容器具有小側(cè)壁傾角時(shí)，具有該鐵電圖形 的鐵電電容器的有效面積被減小。這樣可能導(dǎo)致該鐵電電容器的電容 減小。此外，該鐵電圖形的數(shù)據(jù)保存特性可能因?yàn)槲g刻破壞而降低。然而，如果為了縮短該底部電極層的蝕刻時(shí)間，而減小底部電極 層的厚度，則可能產(chǎn)生其他問(wèn)題，例如，電容器的工作特性降低。發(fā)明內(nèi)容在本發(fā)明的一些實(shí)施例中， 一種鐵電存儲(chǔ)器件包括具有導(dǎo)電區(qū) 的襯底；位于該襯底上的絕緣層；底部電極，電連接到該導(dǎo)電區(qū)，突 出在該絕緣層之上，而且該底部電極的下表面低于該絕緣層的上表面； 以及鐵電層和上部電極，覆蓋該突出底部電極的上表面和側(cè)壁。該鐵電存儲(chǔ)器件可以進(jìn)一步包括底部電極接觸，其被插在該導(dǎo) 電區(qū)與該底部電極之間，而且該底部電極的寬度與該底部電極接觸的 寬度基本相同。該底部電極可以具有固定寬度。該底部電極包括釕或 者銥。該絕緣層可以包括層間介質(zhì)層和位于該層間介質(zhì)層上的阻擋層， 而且該底部電極的下表面可以低于或者約等于該阻擋層的下表面的高 度。該阻擋層可以包括氧化鈦、氧化鉭和/或者氮化硅。該鐵電層可以 包括籽晶層。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種形成鐵電存儲(chǔ)器件的方法，該方法包括 在具有導(dǎo)電區(qū)的襯底上形成絕緣層；在該絕緣層上形成電連接到該導(dǎo) 電區(qū)的底部電極；對(duì)該絕緣層進(jìn)行挖槽；以及在該挖槽的絕緣層上形 成用于覆蓋該底部電極的鐵電層和上部電極層。該底部電極突出在該^ 挖槽的絕緣層的上表面之上。形成該絕緣層可以包括在該襯底上形成層間介質(zhì)層；以及在該 層間介質(zhì)層上形成阻擋層。形成該底部電極可以包括構(gòu)圖該層間介 質(zhì)層和該阻擋層，以形成露出該導(dǎo)電區(qū)的開(kāi)口；形成接觸該開(kāi)口的下 部區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)電區(qū)的的底部電極接觸；以及利用導(dǎo)電材料填充該底部 電極接觸上的開(kāi)口。在其他實(shí)施例中，形成該底部電極可以包括構(gòu) 圖該層間介質(zhì)層，以形成露出該導(dǎo)電區(qū)的第一開(kāi)口；形成接觸該第一 開(kāi)口內(nèi)的導(dǎo)電區(qū)的底部電極接觸；在形成有該底部電極接觸的層間介 質(zhì)層上形成阻擋層；構(gòu)圖該阻擋層，以形成露出該底部電極接觸的第 二開(kāi)口；以及利用導(dǎo)電材料填充該第二開(kāi)口。該第二開(kāi)口的寬度可以 大于該第一開(kāi)口的寬度。對(duì)該絕緣層進(jìn)行挖槽包括對(duì)該阻擋層進(jìn)行挖槽。形成該絕緣層可以包括在該襯底上形成層間介質(zhì)層；在該層間 介質(zhì)層上形成阻擋層；以及在該阻擋層上形成犧牲絕緣層。形成該底 部電極可以包括構(gòu)圖該層間介質(zhì)層、該阻擋層以及該犧牲絕緣層， 以形成露出該導(dǎo)電區(qū)的開(kāi)口；形成接觸該開(kāi)口內(nèi)的下部區(qū)域上的導(dǎo)電 區(qū)的底部電極接觸；以及利用導(dǎo)電材料填充該底部電極接觸上的開(kāi)口 。 在其他實(shí)施例中，形成該底部電極可以包括構(gòu)圖該層間介質(zhì)層，以 形成露出該導(dǎo)電區(qū)的第一開(kāi)口；在該第一開(kāi)口內(nèi)形成底部電極接觸； 在形成有該底部電極接觸的層間介質(zhì)層上形成該阻擋層和該犧牲絕緣 層；構(gòu)圖該阻擋層和該犧牲絕緣層，以形成露出該底部電極接觸的第 二開(kāi)口；以及利用導(dǎo)電材料填充該第二開(kāi)口。該第二開(kāi)口的寬度可以 大于該第一開(kāi)口的寬度。挖槽該絕緣層包括挖槽該犧牲絕緣層。在其 他實(shí)施例中，挖槽該絕緣層可以包括去除該犧牲絕緣層?？梢栽谛纬稍撹F電層之前，形成用于生長(zhǎng)該鐵電層的籽晶層。


所包括的附圖有助于進(jìn)一步理解本發(fā)明，而且附圖引入本說(shuō)明書(shū)、構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分，它們示出本發(fā)明的(各)實(shí)施例，而且它們 與說(shuō)明一起用于解釋本發(fā)明原理。附圖中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的鐵電存儲(chǔ)器件的剖視圖；圖2至5是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例形成鐵電存儲(chǔ)器件的方 法的剖視圖；圖6至8是示出根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例形成鐵電存儲(chǔ)器件的 方法的剖視圖；圖9至11是示出根據(jù)本發(fā)明的又一些實(shí)施例形成鐵電存儲(chǔ)器件的 方法的剖視圖；以及圖12和13是示出根據(jù)本發(fā)明的又一些實(shí)施例形成鐵電存儲(chǔ)器件 的方法的剖視圖。
具體實(shí)施方式
下面將參考附圖更全面描述本發(fā)明，該附圖示出本發(fā)明實(shí)施例。 然而，可以以許多方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，而且不應(yīng)該認(rèn)為本發(fā)明局限于在 此描述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例是為了使該公開(kāi)徹底和完整， 而且向本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員全面表述本發(fā)明的范圍。在對(duì)附圖所 做的描述中，相同的參考編號(hào)表述相同的單元。應(yīng)該明白，在稱(chēng)一個(gè)單元位于另一個(gè)單元"上"時(shí)，它可以直接 位于該另一個(gè)單元上，也可以存在中間單元。相反，在稱(chēng)一個(gè)單元"直 接"位于另一個(gè)單元"上"時(shí)，則不存在中間單元。應(yīng)該明白，在稱(chēng) 一個(gè)單元"連接"或者"耦合"到另一個(gè)單元時(shí)，它可以直接連接到 或者耦合到該另一個(gè)單元，也可以存在中間單元。相反，在稱(chēng)一個(gè)單 元"直接連接到或者耦合到"另一個(gè)單元時(shí)，則不存在中間單元。此 外，在此采用的"連接"或者"耦合"可以包括無(wú)線連接或者耦合。 在此使用的術(shù)語(yǔ)"和/或者"包括一個(gè)或者多個(gè)所列相關(guān)項(xiàng)目的組合之 一或者全部組合。應(yīng)該明白，盡管在此可以利用術(shù)語(yǔ)第一、第二等描述各種單元，但是這些單元并不受這些術(shù)語(yǔ)的限制。這些術(shù)語(yǔ)僅用于將單元互相區(qū) 別開(kāi)。例如，可以將第一層稱(chēng)為第二層，同樣，可以將第二層稱(chēng)為第 一層，而不脫離本公開(kāi)講述的內(nèi)容。在此使用的專(zhuān)門(mén)名詞僅用于描述特定實(shí)施例，而無(wú)意限制本發(fā)明。 在此采用的單數(shù)形式"一"意在也包括多數(shù)形式，除非在上下文中明確指出。此外，應(yīng)該明白，本說(shuō)明書(shū)中采用的術(shù)語(yǔ)"包括(comprise)" 和/或者"包括有(comprising)"和/或者"包含(include)"和/或者 "包含有(including)"表示存在所述的特征、區(qū)域、整數(shù)、步驟、操 作、單元和/或者部件，但是并不排除附加一個(gè)或者多個(gè)其他特征、區(qū) 域、整數(shù)、步驟、操作、單元、部件和/或者它們的組。此外，在此可以利用諸如"下部"或者"底部"和"上部"或者 "頂部"的相對(duì)術(shù)語(yǔ)描述一個(gè)單元與其他單元的關(guān)系，如圖所示。應(yīng) 該明白，除了附圖所示的定位，相對(duì)術(shù)語(yǔ)用于包括該器件的不同定位。 例如，如果附圖之一中的器件被反轉(zhuǎn)，則被描述位于其他單元"下" 側(cè)的單元位于該其他單元的"上"側(cè)。因此，根據(jù)該附圖的特定定位， 說(shuō)明性術(shù)語(yǔ)"下部"可以包括"下"定位和"上"定位。同樣，如果 附圖之一中的器件被反轉(zhuǎn)，則被描述位于其他單元"下方"或者"下 面"的單元位于該其他單元"上方"。因此，說(shuō)明性術(shù)語(yǔ)"下方"或 者"下面"可以包括上方和下方的定位。除非另有說(shuō)明，在此采用的所有術(shù)語(yǔ)(包括科技術(shù)語(yǔ))與本發(fā)明 所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員通常理解的意義相同。此外，應(yīng)該明 白，應(yīng)該認(rèn)為諸如通常使用的字典中定義的術(shù)語(yǔ)的術(shù)語(yǔ)的意義符合相 關(guān)技術(shù)和本公開(kāi)背景下的意義，而不以理想化的或者過(guò)于形式化的意義來(lái)理解它們。在此，參考作為本發(fā)明的理想實(shí)施例的原理圖的剖視圖說(shuō)明本發(fā) 明實(shí)施例。就這一點(diǎn)而論，預(yù)期例如因?yàn)橹圃旒夹g(shù)和/或者公差該視圖的限制存在偏差。因此，不應(yīng)該認(rèn)為本發(fā)明實(shí)施例局限于在此所示特 定形狀的區(qū)域，而且包括例如因?yàn)橹圃爝^(guò)程引起的形狀偏差。例如， 被示為或者被描述為平坦的區(qū)域通?？赡芫哂写植诤?或者非線性特 征。此外，所示的銳角可能是圓滑的。因此，從性質(zhì)上說(shuō)，附圖所示 的區(qū)域是原理圖，而其形狀也無(wú)意示出區(qū)域的精確形狀，而且其形狀 也無(wú)意限制本發(fā)明范圍。在該說(shuō)明中，在此采用的術(shù)語(yǔ)"襯底"可以包括基于半導(dǎo)體、具 有外露半導(dǎo)體面的結(jié)構(gòu)。應(yīng)該明白，這種結(jié)構(gòu)可以含有硅、絕緣體上 硅、藍(lán)寶石上硅、摻雜或者非摻雜硅、半導(dǎo)體襯底支承的外延層或者 半導(dǎo)體的另一種結(jié)構(gòu)。此外，該半導(dǎo)體可以是硅鍺、鍺或者砷化鍺， 而不局限于硅。此外，下面描述的襯底可以是在其上形成區(qū)域、導(dǎo)電 層、絕緣層、它們的圖形和/或者結(jié)的襯底。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的鐵電存儲(chǔ)器件的剖視圖。參考圖1,通過(guò)形成在該半導(dǎo)體襯底110上的器件隔離區(qū)112來(lái)限定有源區(qū)。通過(guò)在半導(dǎo)體襯底110與柵電極123之間插入柵極絕緣 層121，將柵電極123定位于該有源區(qū)的上方。在該柵電極123的兩側(cè)， 摻雜區(qū)125定位于該有源區(qū)內(nèi)。摻雜區(qū)125可以用作源極區(qū)/漏極區(qū)。 覆蓋層127位于柵電極123上面，而間隔層129位于覆蓋層127的和 柵電極123的側(cè)壁上。柵電極123位于第一絕緣層130內(nèi)。接觸襯墊131和132位于摻雜區(qū)125上。通過(guò)第一絕緣層130， 接觸襯墊131和132接觸該摻雜區(qū)125。利用間隔層129，可以使接觸 襯墊131和132自對(duì)準(zhǔn)。第二絕緣層140、第三絕緣層150、第四絕緣 層160以及阻擋層170順序位于接觸襯墊131和132上。例如，第一 至第四絕緣層130、 140、 150和160可以包括氧化硅，而阻擋層170 可以包括氧化鈦、氧化鉭或者氮化硅。導(dǎo)電線路152位于第三絕緣層 150上，而將接觸襯墊131電連接到導(dǎo)電線路152的接觸栓塞142位于第二絕緣層140內(nèi)。可以將導(dǎo)電線路152稱(chēng)為位線或者數(shù)據(jù)線。底部電極接觸162位于接觸襯墊132上。通過(guò)第二至第四絕緣層 140、 150和160，底部電極接觸162可以接觸接觸襯墊132。底部電極 接觸162的上表面可以低于或者約等于第四絕緣層160的上表面的高 度。底部電極接觸162可以包括鎢或者摻雜多晶硅。電容器180位于底部電極接觸162上。電容器180可以包括底部 電極182、籽晶圖形184、鐵電圖形186以及上部電極188。通過(guò)阻擋 層170,底部電極182接觸底部電極接觸162。底部電極182突出在阻 擋層170之上，因此，其上表面比阻擋層170的上表面高。此外，還 可以露出底部電極182的側(cè)壁。底部電極182的下表面可以低于或者 約等于阻擋層170的下表面的高度。底部電極182的寬度可以約等于 底部電極接觸162的寬度。底部電極182可以包括諸如釕或者銥的貴 金屬。籽晶圖形184、鐵電圖形186以及上部電極188覆蓋從阻擋層170 突出的底部電極182的上表面和側(cè)壁。鐵電圖形186可以包括諸如PZT (PbZrTiO)的鐵電材料。籽晶圖形184可以包括可以生長(zhǎng)或者結(jié)晶鐵 電材料的材料。例如，籽晶圖形184可以包括銥。上部電極188可以 包括諸如銥的貴金屬。布置保護(hù)層l卯，以覆蓋襯底110上的電容器180。保護(hù)層190可 以防止和/或者避免諸如氧氣或者氫氣的氣體滲入鐵電層186，而且防 止和/或者避免鐵電特性降低。保護(hù)層190可以包括氧化鋁和/或者氮氧 化硅。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，因?yàn)榈撞侩姌O182突出在阻擋層170 之上，所以可以提高用于存儲(chǔ)電荷的有效面積。因此，可以實(shí)施辱有 增加的電容的高度集成鐵電電容器180。圖2至5是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例形成鐵電存儲(chǔ)器件的方 法的剖視圖。參考圖2，在半導(dǎo)體襯底110上形成器件隔離區(qū)112，以限定有源 區(qū)。在該有源區(qū)上形成柵級(jí)絕緣層121、柵電極123以及覆蓋層127。 在柵電極123的兩側(cè)，在該有源區(qū)內(nèi)形成摻雜區(qū)125?？梢詫诫s區(qū) 125稱(chēng)為源極區(qū)/漏極區(qū)。在柵電極123的兩個(gè)側(cè)壁上形成間隔層129。在半導(dǎo)體襯底110上形成第一絕緣層130。形成接觸襯墊131和 132，以通過(guò)第一絕緣層130接觸摻雜區(qū)125。接觸襯墊131和132可 以由導(dǎo)電材料形成，而且可以形成為與間隔層129自對(duì)準(zhǔn)?？梢栽诰?有接觸襯墊131和132的半導(dǎo)體襯底110上形成第二絕緣層140和第 三絕緣層150。在第二絕緣層140內(nèi)形成接觸栓塞142，而在第三絕緣 層150內(nèi)形成導(dǎo)電線路152。通過(guò)接觸栓塞142，導(dǎo)電線路152可以電 連接到接觸襯墊131。例如，可以利用雙鑲嵌工藝同時(shí)形成導(dǎo)電線路 152和接觸栓塞142。在具有導(dǎo)電線路152的第三絕緣層150上形成第 四絕緣層160和阻擋層170。例如，絕緣層130、 140、 150和160可以 由氧化硅形成，而阻擋層170可以由氧化鈦、氧化鉭和/或者氮化硅形 成。構(gòu)圖絕緣層140、 150和160以及阻擋層170，以形成露出接觸襯 墊132的開(kāi)口 161。參考圖3，形成底部電極接觸162，以接觸開(kāi)口 161內(nèi)的接觸襯墊 132。為了形成底部電極接觸162，形成諸如鎢或者摻雜多晶硅的導(dǎo)電 材料以填充開(kāi)口 161，然后，形成凹槽。底部電極接觸162的上表面可 以低于或者約等于阻擋層170的下表面的高度。在底部電極接觸162上形成底部電極182。為了形成底部電極182， 形成諸如釕或者銥的貴金屬材料，以填充底部電極接觸162上的開(kāi)口 161，然后，對(duì)該貴金屬執(zhí)行平面化處理，以露出阻擋層170的上表面。參考圖4和5，執(zhí)行蝕刻處理，以使阻擋層170形成凹槽。底部 電極182突出在凹槽阻擋層170的上表面之上，因此，露出底部電極 182的側(cè)壁。形成籽晶層183，以覆蓋上表面，而底部電極182的側(cè)壁突出在 凹槽阻擋層170之上。籽晶層170可以由可以生長(zhǎng)并結(jié)晶鐵電材料的 諸如銥的材料形成。在籽晶層183上形成鐵電層185。可以由諸如PZT的鐵電材料形 成鐵電層185，而由諸如銥的貴金屬材料形成上部電極層187。在形成 鐵電層185時(shí)，阻擋層170用于保護(hù)阻擋層170下面的層。例如，當(dāng) 利用金屬有機(jī)物氣相沉積(MOCVD)工藝，在籽晶層183上形成PZT 層時(shí)，諸如鉛(Pb)和/或者氧的工藝源和/或者工藝氣體與阻擋層170 下面的層發(fā)生反應(yīng)，從而使該層升高或者氧化。然而，阻擋層170可 以防止和/或者避免工藝源和/或者工藝氣體與阻擋層170下面的層發(fā)生 反應(yīng)，因此，不發(fā)生諸如發(fā)生升高或者氧化的問(wèn)題。在鐵電層185上 形成上部電極層187。上部電極層187可以由諸如銥的貴金屬形成。參考圖l，對(duì)于上部電極188、鐵電圖形186以及籽晶圖形184， 構(gòu)圖上部電極層187、鐵電層185以及籽晶層183。因此，形成電容器 180，以包括底部電極182、籽晶圖形184、鐵電圖形186以及上部電 極188。在具有電容器180的半導(dǎo)體襯底IIO上形成保護(hù)層190。保護(hù) 層190可以由氧化鋁和/或者氮氧化硅形成。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，因?yàn)樵谖g刻鐵電層185和上部電極層 187之前形成底部電極，所以可以顯著縮短鐵電圖形186的蝕刻時(shí)間。 因此，鐵電圖形186幾乎不受到蝕刻破壞，因此，提高鐵電特性。圖6至8是示出根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例形成鐵電存儲(chǔ)器件的方法的剖視圖。參考圖6，與上述實(shí)施例不同，在第四絕緣層160上形成阻擋層170和犧牲絕緣層175。例如，可以由氧化硅形成犧牲絕緣層175。構(gòu) 圖犧牲絕緣層175、阻擋層170以及絕緣層140、 150和160,以形成 露出接觸襯墊132的開(kāi)口 161。參考圖7，形成底部電極接觸162，以接觸開(kāi)口 161內(nèi)的接觸襯墊 132。為了形成底部電極接觸162，形成諸如鎢或者摻雜多晶硅的導(dǎo)電 材料，以填充開(kāi)口 161，然后，對(duì)其形成凹槽。底部電極接觸162的上 表面可以低于或者約等于阻擋層170的下表面的高度。在底部電極接觸162上形成底部電極182。為了形成底部電極182, 可以形成諸如釕或者銥的貴金屬，以填充底部電極接觸162上的開(kāi)口 161，然后，對(duì)該貴金屬執(zhí)行平面化處理，以露出犧牲絕緣層175的上 表面。參考圖8，利用蝕刻處理去除犧牲絕緣層175。底部電極182突出 在阻擋層170的上表面之上，露出底部電極182的側(cè)壁。作為一種選 擇，可以不完全去除犧牲絕緣層175，而至少保留其一部分。后續(xù)處理 與上述實(shí)施例中描述的相同。圖9至11是示出根據(jù)本發(fā)明的又一些實(shí)施例形成鐵電存儲(chǔ)器件的 方法的剖視圖。參考圖9，與上述實(shí)施例不同，在形成了第四絕緣層160后，在 形成阻擋層170之前，形成第一開(kāi)口 161。目卩，構(gòu)圖絕緣層140、 150 和160，以形成露出接觸襯墊132的第一開(kāi)口 161。參考圖10，形成底部電極接觸162，以接觸第一開(kāi)口 161內(nèi)的接觸襯墊132。為了形成底部電極接觸162，可以形成諸如鎢或者摻雜多 晶硅的導(dǎo)電材料，以填充第一開(kāi)口 161，然后，對(duì)該導(dǎo)電材料執(zhí)行平面 化處理，以露出第四絕緣層160。此外，還可以執(zhí)行對(duì)底部電極接觸 162形成凹槽的處理。因此，底部電極接觸162的上表面可以低于或者 約等于第四絕緣層160的高度。在第四絕緣層160上形成阻擋層170。阻擋層170可以由氧化鈦、 氧化鉭和/或者氮氧化硅形成。然后，構(gòu)圖阻擋層170，以形成露出底 部電極接觸162的第二開(kāi)口 171。第二開(kāi)口 171的寬度可以大于或者約 等于第一開(kāi)口 161的寬度，第一開(kāi)口 161的寬度與底部電極接觸162 的寬度相同。參考圖11，形成底部電極182，以接觸第二開(kāi)口 171內(nèi)的底部電 極接觸162。為了形成底部電極182，可以形成諸如釕或者銥的貴金屬， 以填充第二開(kāi)口 171，然后，對(duì)該貴金屬執(zhí)行平面化處理，以露出阻擋 層170的上表面。后續(xù)處理與上述實(shí)施例中描述的相同。在圖9至11所示的本實(shí)施例中，底部電極182的寬度可以大于底 部電極162的寬度，以增大底部電極182的表面積。因此，提高電容。圖12和13是示出根據(jù)本發(fā)明的又一些實(shí)施例形成鐵電存儲(chǔ)器件 的方法的剖視圖。參考圖12，與圖9和10所示的實(shí)施例不同，在第四絕緣層160 上形成阻擋層170和犧牲絕緣層175。犧牲絕緣層175可以由氧化硅形 成。構(gòu)圖犧牲絕緣層175和阻擋層170，以形成第二開(kāi)口171，從而露 出底部電極接觸162。第二開(kāi)口 171的寬度可以大于或者約等于第一開(kāi) 口 161的寬度，第一開(kāi)口 161的寬度等于底部電極接觸162的寬度。參考圖13，形成底部電極182，以接觸第二開(kāi)口 171內(nèi)的底部電極接觸162。為了形成底部電極182，可以形成諸如釕或者銥的貴金屬， 以填充第二開(kāi)口 171，然后，對(duì)該貴金屬執(zhí)行平面化處理，以露出犧牲 絕緣層175的上表面。后續(xù)處理與上述實(shí)施例中描述的相同。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，可以形成通過(guò)突出于阻擋層和/或者絕緣層的 上方的、成為三維結(jié)構(gòu)的鐵電電容器。因此，可以增大用于存儲(chǔ)電荷 的電容器的有效面積，從而增大電容，因此，可以高度集成鐵電存儲(chǔ) 器件。此外，該鐵電電容器可以具有良好特性的鐵電圖形。因此，可 以改善該鐵電存儲(chǔ)器件的可靠性和工作特性。
概括該詳細(xì)描述，應(yīng)該注意，在基本上不脫離本發(fā)明原理的情況 下，可以對(duì)該實(shí)施例進(jìn)行許多變型和修改。所有這些變型和修改均包 括在所附權(quán)利要求書(shū)所述的本發(fā)明范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于形成鐵電存儲(chǔ)器件的方法，包括在具有導(dǎo)電區(qū)的襯底上形成絕緣層；在所述絕緣層內(nèi)形成電連接到所述導(dǎo)電區(qū)的底部電極；對(duì)所述絕緣層進(jìn)行挖槽；以及在所述挖槽的絕緣層上形成用于覆蓋所述底部電極的鐵電層和上部電極層；其中，所述底部電極突出在所述挖槽的絕緣層的上表面之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，形成所述絕緣層包括: 在所述襯底上形成層間介質(zhì)層；以及 在所述層間介質(zhì)層上形成阻擋層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，形成所述底部電極包括 構(gòu)圖所述層間介質(zhì)層和所述阻擋層，以形成露出所述導(dǎo)電區(qū)的開(kāi)卩；形成與所述開(kāi)口的下部區(qū)域內(nèi)的所述導(dǎo)電區(qū)相接觸的底部電極接 觸；以及利用導(dǎo)電材料填充所述底部電極接觸上的所述開(kāi)口 。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，形成所述底部電極包括 構(gòu)圖所述層間介質(zhì)層，以形成露出所述導(dǎo)電區(qū)的第一開(kāi)口； 形成與所述第一開(kāi)口內(nèi)的導(dǎo)電區(qū)相接觸的底部電極接觸； 在形成有所述底部電極接觸的層間介質(zhì)層上形成阻擋層； 構(gòu)圖所述阻擋層，以形成露出所述底部電極接觸的第二開(kāi)口；以及利用導(dǎo)電材料填充所述第二開(kāi)口 。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第二開(kāi)口的寬度大于所述第一開(kāi)口的寬度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，對(duì)所述絕緣層挖槽包括對(duì) 所述阻擋層進(jìn)行挖槽。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，形成所述絕緣層包括 在所述襯底上形成層間介質(zhì)層； 在所述層間介質(zhì)層上形成阻擋層；以及 在所述阻擋層上形成犧牲絕緣層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中形成所述底部電極包括-構(gòu)圖所述層間介質(zhì)層、所述阻擋層以及所述犧牲絕緣層，以形成露出所述導(dǎo)電區(qū)的開(kāi)口；形成與所述開(kāi)口的下部區(qū)域內(nèi)的所述導(dǎo)電區(qū)相接觸的底部電極接 觸；以及利用導(dǎo)電材料填充所述底部電極接觸上的開(kāi)口 。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，形成所述底部電極包括 構(gòu)圖所述層間介質(zhì)層，以形成露出所述導(dǎo)電區(qū)的第一開(kāi)口； 在所述第一開(kāi)口內(nèi)形成底部電極接觸；在形成有所述底部電極接觸的層間介質(zhì)層上形成所述阻擋層和所 述犧牲絕緣層；構(gòu)圖所述阻擋層和所述犧牲絕緣層，以形成露出所述底部電極接 觸的第二開(kāi)口；以及利用導(dǎo)電材料填充所述第二開(kāi)口。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述第二開(kāi)口的寬度大 于所述第一開(kāi)口的寬度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，對(duì)所述絕緣層進(jìn)行挖槽包括對(duì)所述犧牲絕緣層進(jìn)行挖槽。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，對(duì)所述絕緣層進(jìn)行挖槽包括去除所述犧牲絕緣層。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括 在形成所述鐵電層之前，形成用于生長(zhǎng)所述鐵電層的籽晶層。
14. 一種鐵電存儲(chǔ)器件，包括 具有導(dǎo)電區(qū)的襯底； 位于所述襯底上的絕緣層；底部電極，其電連接到所述導(dǎo)電區(qū)，而且突出在所述絕緣層之上， 所述底部電極的下表面低于所述絕緣層的上表面；以及鐵電層和上部電極，該鐵電層和上部電極覆蓋所述底部電極的上 表面和側(cè)壁。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的鐵電存儲(chǔ)器件，進(jìn)一步包括 底部電極接觸，其被插在所述導(dǎo)電區(qū)與所述底部電極之間，其中，所述底部電極的寬度與所述底部電極接觸的寬度大約相同。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的鐵電存儲(chǔ)器件，其中，所述底部電極 具有固定寬度。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的鐵電存儲(chǔ)器件，其中，所述底部電極 包括釕或者銥。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的鐵電存儲(chǔ)器件，其中，所述絕緣層包 括層間介質(zhì)層和位于所述層間介質(zhì)層上的阻擋層，而且所述底部電極 的下表面低于或者約等于所述阻擋層的下表面的高度。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的鐵電存儲(chǔ)器件，其中，所述阻擋層包 括氧化鈦、氧化鉭和/或者氮化硅。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的鐵電存儲(chǔ)器件，其中，所述鐵電層包 括籽晶層。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鐵電存儲(chǔ)器件及其形成方法。該鐵電存儲(chǔ)器件的形成包括在具有導(dǎo)電區(qū)的襯底上形成絕緣層；在該絕緣層上形成電連接到該導(dǎo)電區(qū)的底部電極；對(duì)該絕緣層進(jìn)行挖槽；以及在該挖槽的絕緣層上形成用于覆蓋該底部電極的鐵電層和上部電極層。該底部電極突出在該挖槽的絕緣層的上表面之上。
文檔編號(hào)H01L21/8247GK101221924SQ20081000260
公開(kāi)日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2008年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月8日
發(fā)明者尹煋圭, 崔錫憲, 李埈泳, 林鐘欣, 洪昌基, 金重鉉 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社