一种存储单元，它包括： 晶体管，具有形成于衬底上的第一及第二扩散区和栅极； 电容器，具有在第一和第二电极之间的介电层； 第一插头，与第一电极和第一扩散区相连；以及 第二插头，它包含第一和第二部分，其中，所述第二部分至少在一侧与所述第一部分交迭，形成缝隙，用作氢扩散到晶体管的路径。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及存储器集成电路(IC)，特别涉及一种铁电存储器集成电路。
技术介绍
图1表示铁电存储单元101的截面图。该存储单元包括形成于衬底105上的晶体管130。所述晶体管包括栅极133和第一及第二扩散区131和132。电容器140经一导电的下电容器插头151与晶体管的一个扩散区相连。所述电容器包括设于第一和第二电极143和145之间的铁电层144。通常，在所述插头与电容器的电极之间设有阻挡层142，以抑制可使所述插头氧化的氧气扩散。所述电容器上方设有密封层167。该密封层用于防止氢气渗透所述铁电层。与另一扩散区相连的是一个插头。这个插头比如可与位线相连。有些应用(如系列体系结构)中，把所述另一个扩散区与上部电容器电极145相连。比如在Takashima等人的IEEE JOURNAL.SOLID-STATE CIRCUIT，VOL.33，pp787-792，May 1998和“A Sub-40ns Chain FRAM Architecturewith 7ns Cell-Plate-Line Drive”，IEEE JOURNAL OF SOLID-STATECIRCUITS.VOL.34.NO.11，都述及系列体系结构，本文意在将它们引为参考文献。第一过程形成下面的部分174。所述插头下部的上方是阻挡层176，以保护栅极堆栈(gate stack)和接点在氧气恢复退火(oxygenrecovery anneal)期间不被氧化。在处理期间，由于充电到多种界面状态之故，晶体管的栅极氧化物会受到递降。为了恢复栅极氧化物，实行含氢退火。在在线后端(BEOL-back-end-of-line)处理期间，实行退火。然而，密封层和下部阻挡层阻止氢渗透到晶体管去退火栅极氧化物的损伤。从前面的讨论，需要提供氢的扩散途径，以改善栅极氧化物的性质。
技术实现思路
一般地说，本专利技术涉及一种存储器集成电路。具体地说，本专利技术涉及铁电集成电路。按照一种实施例，一种存储单元包括晶体管，它具有形成于衬底上的栅极和第一及第二扩散区。电容器经第一插头与一个扩散区相连。第二插头与第二扩散区相连。按照本专利技术的一种实施例，所述第二插头包括第一和第二部分。第二部分与第一部分交迭，形成一个缝隙，用于氢到晶体管的扩散，以退火栅极氧化物的耗损。附图说明图1表示铁电存储单元的截面图；图2表示本专利技术一种实施例铁电存储单元的截面图；图3-7表示专利技术一种实施例形成存储单元的过程。具体实施例方式图2表示本专利技术一种实施例铁电存储单元201的截面图。该存储单元包括形成于半导体衬底205上的晶体管130。所述晶体管比如是n-FET。其它类型的晶体管也是常用的。晶体管的第一扩散区131经一导电的下部电容器插头251与电容器140相连。所述插头比如是钨或聚硅(Poly-Si)的。介电层228给存储单元不同层之间提供绝缘。可由比如氧化硅形成该介电层。也可使用其它类型的介电材料。在一则实施例中，所述电容器为铁电电容器。其它类型的电容器也常用。铁电电容器包括铁电层，如PZT，该层位于第一和第二导电电极之间。也可以使用其它类型的铁电材料(如锶铋钽或SBT)。在制作过程中，需要在氧环境下的各种退火，以便比如恢复蚀刻的损伤或者恢复铁电层的性质。但氧气能使插头氧化。为了防止这种负面影响，在所述插头与电容器的电极之间设置阻挡层142。所述阻挡层比如诸如铱等导电材料。也可以使用其它类型的阻挡层材料。另外在电容器上面设置密封层267。按照一种实施例，该密封层为氧化铝(Al2O3)。也可以使用其它类型的非导电阻挡层材料。在电容器上方设置上部电容器插头256。本实施例中该插头是由铝制成的。也可使用其它类型的导电材料，如钨。所述插头使电容器比如与导线连接，所述导线可以是比如存储器IC的阳极线(plate line)。对于系列体系结构而言，所述插头连到晶体管的另一个扩散区。为防止所述插头与顶部电极相互作用，可设置衬垫层257。接触插头274连到晶体管的第二扩散区132。所述接触插头比如被连到存储器IC的位线。按照本专利技术的一种实施例，所述接触插头包括第一(下面)和第二(上面)部分274a和274b。按照一种实施例，设置阻止氢的阻挡层(氢阻挡层)，以便在氢退火期间防止氢向电容器扩散。这是因为氢能够对铁电电容器的性能产生不利的影响。按照一种实施例，将所述氢阻挡层设在介电层278的表面上、接触部分279的上部侧壁上，以及设在晶体管与电容器276之间。最好使所述插头251的侧壁也被衬以氢阻挡层254。按照一种实施例，所述阻挡层为氧化铝或氮化硅。其它种类能够防止氢扩散的材料也是常用的。有如前面所述者，各阻挡层防止氢侵入到晶体管，而所述晶体管是必须要退火栅极氧化物之损伤的。按照本专利技术的一种实施例，所述上面部分比下面部分大很多，形成缝隙296，以提供氢到晶体管的扩散路径。按照一种实施例，所述上面部分至少在一侧远大于下面部分。最好使上面部分至少两侧都远大于下面部分。所述上面部分最好为矩形形状，以远大于下面部分。所述上面和下面部分都为矩形并呈跨越结构则尤好。这除了为氢提供扩散路径外，还有利地增大了上下接触部分之间相差的幅度。作为选择，为了能够使氢扩散到晶体管，所述上下接触部分之间能够形成一个或多个缝隙的其它形状或结构，也都是常用的。图3-7表示本专利技术一种实施例形成存储器单元的过程。参照图3，提供半导体衬底305。该衬底被制备有晶体管130，所述晶体管具有栅极133和第一及第二扩散区131和132。晶体管上形成第一介电层328a。按照一种实施例，介电层中形成一个接触开口。这种开口是由常规掩膜和蚀刻工艺形成的。该接触开口露出晶体管的第二扩散区。继而，将导电材料淀积在衬底上，填满所述接触开口。所述导电材料比如包括钨。其它材料，比如聚硅也能用。按照一种实施例，通过金属有机物CVD淀积钨。通过比如化学机械抛光，清除介电层表面上的过量导电材料，以形成接触插头374a。也可以采用其它清除所述过量导电材料的技术。可以提供衬层(liner)，比如可给所述接触插头提供钛/氮化钛衬层。按照一种实施例，在第一介电层上面以及钨填充插头的顶部上面淀积一层氧阻挡层376，以防止它们在后来的电容器氧退火期间被氧化。所述氢阻挡层包括氮化硅。作为选择，由氧化铝或其它足以防止氧扩散的材料形成所述阻挡层。通过比如化学汽相淀积(CVD)工艺，如低压CVD淀积所述阻挡层。其它用以淀积所述阻挡层的工艺，如等离子体增强CVD或溅射也常被采用。附带地，这种氧阻挡层也用作氢阻挡层，只要与Al2O3或Si3N4有关即可。对照图4，在衬底上方淀积第二介电层328b。按照一种实施例，所述第二介电层包括通过比如LPCVD淀积的氧化硅。其它淀积工艺也常用。形成下部电容插头451，使与晶体管的第一扩散区相连。利用常规的蚀刻、掩膜及填充工艺，实现形成所述插头。例如，在介电层上淀积光敏抗蚀层，继而印刷，以形成开口，同时露出其下的部分介电层。然后通过比如反应离子蚀刻(RIE)，除去所述介电层的露出部分。这种RIE在介电层中形成接触开口，以露出晶体管的第一扩散区。按照本专利技术的一种实施例，在衬底上方淀积氧阻挡层462，以防止在后来的氧退火期间接触部分的表面氧化。所述氧阻挡层比本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种存储单元，它包括晶体管，具有形成于衬底上的第一及第二扩散区和栅极；电容器，具有在第一和第二电极之间的介电层；第一插头，与第一电极和第一扩散区相连；以及第二插头，它包含第一和第二部分，其中，所述第二部分至少在一侧与所述第一部分交迭，形成缝隙，用作氢扩散到晶体管的路径。2.如权利要求1所述的存储单元，其中，所述介电层包含铁电材料，形成铁电电容器。3.如权利要求2所述的存储单元，其中，还包括第一氢阻挡层，衬在第二插头的第二部分的侧壁和覆盖电容器的介电层的表面；以及在电容器与晶体管之间的第二氢阻挡层，该第二阻挡层毗连所述第二部分的侧壁，形成阻止来自电容器下面的氢的扩散的阻挡层。4.如权利要求3所述的存储单元，其中，还包括第三氢阻挡层，衬在所述第一插头的侧壁上。5.如权利要求1所述的存储单元，其中，还包括第一氢阻挡层，衬在第二插头的...
【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈斯·希利格，
申请(专利权)人：印芬龙科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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