通过加工引发的单轴向应变控制介电薄膜内的铁电性制造技术

本发明专利技术涉及通过加工引发的单轴向应变控制介电薄膜内的铁电性。一种控制集成电路设备部件铁电特性的方法，包括在衬底上成形铁电性可控的介电层；并且紧靠铁电性可控的介电层成形应力施加结构，从而通过应力施加结构在铁电性可控的介电层内引发基本单轴向的应变；其中铁电性可控的介电层包括以下中的一个或多个：铁电性氧化物层以及在没有施加应力时不会表现出铁电性质的通常无铁电性的材料层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及半导体器件，并且尤其涉及通过其中加工引发的应变控制介电薄膜内的铁电性。
技术介绍
集成铁电性材料在微电子领域具有很多当前或未来潜在的用途，包括例如铁电性场效应晶体管(FET)存储器、铁电性金属-绝缘体-金属(MIM)电容存储器以及超低功率/电压的互补金属氧化物半导体(CMOS)逻辑电路等。目前由于要求很多(例如远高于室温的铁电迁移温度(T。)、高剩余极化强度、良好的保持性、低疲劳等)，因此只有很少几种很好的用于此类应用的备选铁电性材料。一种这样的值得生产的材料是锆钛酸铅(Pb[ZrxTi1J03，0〈χ〈1或者通过其化学式写为PZT)。PZT 是一种具有钙钛矿型晶体结构的陶瓷材料，其表现出明显的铁电性，即在存在电场时产生自发电极化强度(电偶极子)。但是，在微电子应用中使用PZT的一个缺点是向生产线内引入了铅(Pb)，这会造成环境问题。而且，PZT会在极化切换和累积切换循环中表现出很可观的损耗。另一种这样的铁电性材料是SrBi2Ta2O9或SBT。SBT的一种相关缺点(除了 SBT的组成具有三种金属离子的复杂性以外)涉及加工控制问题，例如高加工温度。其他可能的铁电性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.02 US 12/753,2701.一种控制集成电路设备部件铁电特性的方法，所述方法包括 在衬底上成形铁电性可控的介电层；并且 紧靠铁电性可控的介电层成形应力施加结构，从而通过应力施加结构在铁电性可控的介电层内弓I发基本单轴向的应变； 其中铁电性可控的介电层包括以下中的一个或多个铁电性氧化物层以及在没有施加应力时不会表现出铁电性质的通常无铁电性的材料层。2.如权利要求I所述的方法，其中所述铁电性可控的介电层包括以下的一种或多种材料BaTi03、Pb [ZrxTi1J O3 (PZT)、SrBi2Ta2O9 (SBT)、SrTiO3 (STO)、Ba1^xSrxTiO3 (BST)、PbTi03、CaMnO3 和 BiFeO3。3.如权利要求I所述的方法，其中所述应力施加结构包括相对于衬底不同的半导体材 料。4.如权利要求I所述的方法，其中所述应力施加结构包括成形在铁电性可控介电层上的氮化物层。5.如权利要求4所述的方法，其中所述氮化物层是压缩性氮化物层。6.如权利要求4所述的方法，其中所述氮化物层是拉伸性氮化物层。7.如权利要求I所述的方法，其中所述铁电性可控介电层被包括在场效应晶体管(FET)的栅极介电层内。8.如权利要求7所述的方法，其中所述衬底是硅衬底并且成形应力施加结构包括生长锗化硅的源极和漏极区域从而在铁电性可控介电层内引发压缩性单轴向应变。9.如权利要求7所述的方法，其中所述衬底是硅衬底并且成形应力施加结构包括生长掺杂碳的硅源极和漏极区域从而在铁电性可控介电层内引发拉伸性单轴向应变。10.如权利要求7所述的方法，其中成形应力施加结构包括在FET上成形压缩性氮化物层。11.如权利要求7所述的方法，其中成形应力施加结构包括在FET上成形拉伸性氮化物层。12.如权利要求7所述的方法，其中所述栅极介电层进一步包括一个或多个附加介电层。13.如权利要求I所述的方法，其中所述铁电性可控介电层包括金属-绝缘体-金属(MIM)电容器的介电层。14.一种铁电性场效应晶体管(FET)器件,包括 设置在栅电极和衬底之间的铁电性可控栅极介电层；以及 紧靠铁电性可控介电层成形的应力施加结构，从而通过应力施加结构在铁电性可控介电层内弓I发基本单轴向的应变...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·A·杜伯尔蒂欧，M·M·弗兰克，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，国家科研中心，
类型：
国别省市：