具氢阻障层的微电子结构制造技术

本发明专利技术涉及一微电子结构，其提供已获得改善的对氢敏感介电层的保护，以抵抗氢的污染。根据本发明专利技术，该氢敏感介电层（１４）至少被厚度至少为该氢敏感介电层五倍厚的一中间氧化层（１８）所覆盖，而该中间氧化层（１８）同时作用为一金属间介电层以及其表面为此目的而加以金属化，此具有足够厚度的中间氧化层（１８）乃是因为会吸收于沉积一氢阻障层（２２、２６）期间可能会释放出的氢，而能保护该氢敏感介电层（１４）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体技术的领域，且亦涉及具有被氢阻障层所覆盖之氢敏感介电层(hydrogen-sensitive dielectric)的微电子结构，此外，本专利技术涉及制造此型态微电子结构的方法。
技术介绍
于许多微电子结构中会使用与氢反应敏感的介电或铁电(ferroelectric)层，举例而言，在含金属氧化物(metal-oxide-containing)的铁电层的例子中，极化率(polarizability)可能会降低，而使得铁电层的功能受限。然而，在制造微电子结构的半导体产品的过程中却几乎不可能避免氢的使用，举例而言，金属化层与晶体管的调节(conditioning)需要于形成气体(95％N2及5％H2)存在下执行回火步骤(annealing)，而且，许多层都是必须在含氢的大气中沉积，举例而言，钨及氮化硅。在铁电层的例子中，氢的作用已被证实会对电特性造成不利的影响，特别是会造成漏电流的增加，短路及较低的极化(polarization)。若铁电层系作为一储存电容中的电容介电层时，氢的作用亦会导致铁电层间结合的降低，也因此降低储存电容在基板上的结合。为了能在接续于含氢大气中施行之加工步骤期间保护该氢敏感介电层，已有建议施加已知为氢阻障层者于该氢敏感层之上，以减少氢对氢敏感层的影响，而在储存电容的例子中，电容模块习惯上会被一氢阻障层(概括阻障层encapsulation barrier layer，EBL)所覆盖。举例而言，从DE 199 04 379 A1的内容可知，可以一惰性层(passivation layer)覆盖一储存电容的上部电极，而该惰性层系倾向于藉由沉积该惰性层所需之含金属上部电极而避免氨发生催化性裂解，氨之催化裂解将导致直接释放出氢，而氢在该上部电极未覆盖的情形下可扩散进入其中。然而，已经发现虽然此惰性层实质上会避免氨的催化性裂解，但是其并没有相同地对原本即会因沉积反应而释放之氢提供足够的保护。而从EP 0 513 894 A2的内容亦可知，其可于该电容模块上直接施加一氢阻障层，特别是对该电容电极未被该铁电层所覆盖之边缘区域，若该氢阻障层包含一导电材质时，根据EP 0 513 894 A2则必须要有一绝缘层提供于该氢阻障层及该电容模块之间。相比之下，根据US 6,027,947，氢扩散的问题应可藉由以该铁电层将该上部电极封住而获得减缓。再者，亦已发现，于该氢阻障层沉积期间，不仅该铁电层有被氢污染的危险，而且更有于沉积接下来各层(如氢扩散阻障层、氧化层)期间所使用之电浆所带来的问题。而此些困难则可能会特别影响到电容电极之静电起电，也因此会损害该铁电层。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供实质上避免如此的伤害的微电子结构。此目的系于先前所介绍的微电子结构中，藉由配置至少一该氢敏感介电层五倍厚之中间氧化层于该氢敏感介电层及该氢阻障层间之事实之优点而达成。根据本专利技术，该中间层的最小厚度为五倍，而较佳地甚至是大于该氢敏感介电层的十倍厚，因此，该氢阻障层并没有被直接置于该氢敏感介电层之上或紧邻其附近，而是与其分开至少该中间氧化层。此一相对而言较大的中间层厚度可以确定任何形成于该氢阻障层沉积期间的氢无法扩散远至该氢敏感介电层。该中间氧化层会吸收相当高比例的扩散进来的氢，而该中间氧化层的吸收能力则是随着其厚度的增加而增加。因此，其较佳的是，该中间氧化层的厚度大于该氢敏感介电层的五倍厚度许多。较佳地是，该中间氧化层能同时实现已知作为一金属间介电层(intermetal dielectric)的功能，换言之，作为将配置于该中间氧化层上之一金属化层，以及连接该金属化层至该中间氧化层下的功能性组件之将形成于该中间氧化层中的接触孔，在这个例子中，该接触孔较佳地是填充以一导电材质，因此，该氢阻障层于该中间氧化层上的区域中被移至于该氢敏感介电层的区域之外。而既然该中间氧化层要同时实现一金属间介电层的功能，则在这个例子中，若一金属间介电层基本上出现于该微电子结构中时，则其有可能排除沉积一额外层的需要，正如先前所述的习知技术所需的一样。而这将会于之后以一半导体构件的一内存胞元之一铁电电容作为例子中有更详细描述。此种型态的铁电电容一般而言位于实际上将其与半导体基板分开之一绝缘层之上，该电容包括一下部电极、一上部电极以及一铁电层位于此两者之间，该下部电极经由一形成于该绝缘层内之一导电连接而连接至该半导体基板，相比之下，该上部电极则是导电连接至配置于以一平坦化方式覆盖该电容之一金属间介电层上之一金属化层，而于该金属化层及该上部电极间的该连接的产生乃是藉由于接触孔中充填导电材质而达成。根据本专利技术，该氢阻障层系施加于同时作为一中间氧化层之此种型态金属间介电层上，因此，正如习知技术一样，该氢阻障层将不再配置于该金属间介电层之下，而是配置于其上。而此种配置之优点是，首先，氢吸收度获得改善，再者，对电浆所导致之损害之保护亦获得改善。特别的是，该金属间介电层或该中间氧化层足够的厚度提供了对氢足够的保护，另外，该金属间介电层或该中间氧化层系于该氢阻障层电浆沉积其间保护该电容电极免于静电起电。更进一步之优点是，根据本案，在微电子结构中，为了消除任何于该氢阻障层沉积之前形成于该氢敏感层中损害，已知为一复原回火步骤(recovery anneal)可以于该中间氧化层沉积之后才实行。而已经以此方式回火之氢阻障层，其于该氢阻障层之接续沉积期间可藉由该相对而言较厚的中间氧化层而受到保护。该中间氧化层较佳的是一藉由TEOS法或使用SOG(spin-on glass)法所施加之二氧化硅层。这些方法的优点来自于其可以在没有氨的大气中施行的事实，举例而言，该TESO法可简单的以臭氧之活化作用而实施。一更进一步的优点在于，该微电子结构的表面因该中间氧化层而平坦化，而该平坦化则有利于接续的加工步骤，因此，该中间氧化层较佳的为一平坦层。而为了避免侧向的氢渗透进入该中间氧化层，其较佳的是该氢阻障层亦作为该接触孔侧壁之衬里。而该氢阻障层可包含一绝缘材质或一导电材质，若使用一导电材质时，为了避免该金属化层的任何短路，其较佳地应是藉由一绝缘层加以覆盖。而为了更进一步改善有关于产生自一导电材质之电绝缘性，其有可能让该氢阻障层自该接触孔的边缘退回。该氢敏感介电层较佳的为会形成顺电性或铁电性之含金属氧化物层，在这个例子中，该含金属氧化物层较佳地系为一般ABOx的形式，其中A系代表选自钡(Ba，Barium)、锶(Sr，Strontium)、铋(Bi，Bismuth)、铅(Pb，lead)、锆(Zr，Zirconium)、镧(La，lanthanum)、铌(Nb，Niobium)、钾(K，Ptassium)及钙(Ca，calcium)至少其中之一的金属，B系代表钛(Ti，titanium)、钽(Ta，tantalum)、铌(Nb，Niobium)、或钌(Ru，ruthenium)，而O系代表氧(O，oxygen)。更进一步，该氢敏感介电层较佳者系作为一电容介电层，并且配置于两含金属电极之间，在上述例子中，该两电极其中之一系配置于该氢敏感介电层及该中间氧化层之间。在这个例子中，该电容电极较佳的是由铂(Pt，platinum)、钌(Ru，ruthenium)、铼(R本文档来自技高网...

【技术保护点】
一具有一氢敏感介电层（ｈｙｄｒｏｇｅｎ－ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）（１４）的微电子结构，该氢敏感介电层是由一氢阻障层（２２、２６）所覆盖，其特征在于，至少一中间氧化层（１８），其至少为该氢敏感介电层（１４）的五倍厚，且是配置于该氢敏感介电层（１４）与该氢阻障层（２２、２６）之间。

【技术特征摘要】
DE 2001-5-3 10121657.21.一具有一氢敏感介电层(hydrogen-sensitive dielectric)(14)的微电子结构，该氢敏感介电层是由一氢阻障层(22、26)所覆盖，其特征在于，至少一中间氧化层(18)，其至少为该氢敏感介电层(14)的五倍厚，且是配置于该氢敏感介电层(14)与该氢阻障层(22、26)之间。2.如权利要求1所述的微电子结构，其特征在于，藉由导电材质(24)填满的接触孔(20)配置于该中间氧化层(18)之中。3.如权利要求1或2所述的微电子结构，其特征在于，该中间氧化层(18)为一旋涂式玻璃(spin-on glass)或TEOS层。4.如权利要求1至2其中之一所述的微电子结构，其特征在于，该氢阻障层(22、26)由一电绝缘材质所构成。5.如权利要求4所述的微电子结构，其特征在于，该氢阻障层(22、26)是由氮化矽所构成。6.如权利要求4至5项其中之一所述的微电子结构，其特征在于，该氢阻障层(22)是作为该接触孔(20)的侧壁的衬里。7.如权利要求1至3项其中之一所述的微电子结构，其特征在于，该氢阻障层(26)是由一导电材质所构成。8.如权利要求7所述的微电子结构，其特征在于，该氢阻障层(26)是自接触孔的边缘退回。9.如权利要求7或8项其中之一所述的微电子结构，其特征在于，该氢阻障层(26)是由作为该接触孔的该侧壁的该衬理得一绝缘层(22、28、30)所覆盖。10.如前述权利要求之一所述的微电子结构，其特征在于，该氢敏感介电层(14)是为一含金属氧化物层(14)。11.如权利要求10所述的微电子结构，其特征在于，该含金属氧化物层(14)是为一铁电层或一顺电性(paraelectric)层。12.如权利要求10或11项所述的微电子结构，其特征在于，该含金属氧化物层(14)具有一般式ABOx，其中A系代表选自钡(Ba，Barium)、锶(Sr，Strontium)、铋(Bi，Bismuth)、铅(Pb，lead)、锆(Zr，Zirconium)、镧(La，lanthanum)、铌(Nb，Niobium)、钾(K，Ptassium)及钙(Ca，calcium)至少其中之一的金属，B系代表钛(Ti，titanium)、钽(Ta，tantalum)、铌(Nb，Niobium)、或钌(Ru，ruthenium)，而O代表氧(O，oxygen)。13.如前述权利要求之一所述的微电子结构，其特征在于，该氢敏感介电层(14)作为电容介电层，且配置于二含金属电极(8、16)之间，而该二含金属层(8、16)其中之一配置于该氢敏感介电层(14)与该中间氧化层(18)之间。14.如权利要求13所述的微电子结构，其特征在于，该含金属电极(8、16)由铂(Pt，platinum)、钌(Ru，ruthenium)、铼(Re，rhenium)、铑(Rh，rhodium)、钯(Pa，palladium)、铱(Ir，Iridium)、氧化铱、氧化钌、氧化锶钌(strontium ruthenium oxide)...

【专利技术属性】
技术研发人员：W哈特纳，Z加布里，M克罗恩科，G欣德勒，
申请(专利权)人：因芬尼昂技术股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]