本发明专利技术公开了一种制造镶嵌式自对准铁电随机存取存储器设备结构的方法。该方法采用减少的工艺步骤制造镶嵌式自对准铁电随机存取存储器（F-RAM）设备结构。
【技术实现步骤摘要】
相关专利申请的交叉引用 本申请要求于2011年8月12日提交的美国临时专利申请序列No. 61/522，953的优先权，该申请的全部公开内容通过引用明确地结合在本文中。本专利技术还与在以下申请中公开的主题相关均在同一日期提交并受让给瑞创国际公司(Ramtron InternationalCorporation) 的名称为“Method for Fabricating a Damascene Self-AlignedFerroelectric Random Access Memory (F-RAM) with Simultaneous Formation ofSidewall Ferroelectric Capacitors”的美国专利申请序列号和名称为“Method for Fabricating a Damascene Self-Aligned Ferroelectric Random AccessMemory(F-RAM)Having a Ferroelectric Capacitor Aligned with a Three DimensionalTransistor structure”的美国专利申请序列号,这些申请的全部公开内容也通过引用明确地结合在本文中。
技术介绍
本专利技术一般来说涉及集成电路(IC)存储设备领域。更具体地说，本专利技术涉及非易失性铁电随机存取存储器(F-RAM)设备和使用减少数量的掩模和蚀刻步骤在平坦表面上制造镶嵌式自对准F-RAM设备结构的方法的领域。根据世界半导体贸易统计组织(WSTS)，2010年半导体市场达到了重要里程碑，在行业历史上全世界收入首次突破$300，000，000，000 (美元)以上。具体而言，存储器芯片部分在2010年期间呈现了最高增长率，从2009年的$45，000，000，000增长到了 2010年的$71，000, 000, 000，同比增长率为57%。嵌入式存储器设备在2010年占据了整个半导体市场的23%以上。在这样的环境下，对更高处理能力的增长需求正推动半导体行业开发具有更高运行速度的存储设备，以支持现代电子设备的能力。F-RAM已成为行业有前景的选择，特别是在移动计算、智能仪表、无线射频识别(RFID)设备、办公室设备以及需要非易失性数据存储器的其他应用的市场领域中。标准的动态随机存取存储器(DRAM)和静态随机存取存储器(SRAM)设备虽然提供相对快速存取时间，但由于电源中断时存储在这种存储器中数据丢失而被认为是易失性存储设备。相比之下，非易失性存储器设备是具有尽管有任何功率损失也能保持数据的功能的存储设备。F-RAM设备本身是非易失的，意思是说这些存储设备在无供电时能够保持数据。与目前最流行类型的非易失性存储器一电可擦可编程只读存储器(EEPROM)闪存设备相比，F-RAM设备具有若干优点，包括较低功率要求(在读写操作过程中只需要5V的操作电压)、较高读写速度(低于70毫微秒)、几乎无限的写寿命容量(超过10，000, 000, 000个写周期)。F-RAM存储设备可以基于将锆钛酸铅(PZT)铁电存储电容器用作集成了互补性氧化金属半导体(CMOS)寻址、选择和控制逻辑的存储器元件而制造。PLZT是掺镧形式的PZT，其中一些铅以镧取代。同样已知的是PZT还可以掺锶和钙以改进其铁电介电特性。具有钽酸锶铋(SBT)、钛酸锶钡(BST)和氧化钛酸锶(STO)电介质的铁电存储电容器也是现有技术已知的。如在本申请中所使用的，“PZT”一词也应被认为是包含PLZT、SBT、BST、STO和其他可比的铁电介电材料。而且，应注意的是，本文所公开的本专利技术的技术可适用于所有已知的铁电电介质，包括包含PZT、PLZT、BST、SBT、STO及其他材料的钙钛矿和层状钙钛矿(无论是掺杂的还是无掺杂的)，同时允许具有可能更广的电极材料选择和在完成的IC结构上使用合成气体退火工序。无论使用哪种铁电介电材料，在操作中F-RAM设备都通过其在一个方向或另一个方向上极化的能力而发挥功能，以便存储代表逻辑级“I”或“O”的二进制值。由于介电材料中的钙钛矿晶体内的内偶极子对准，铁电效应允许在无施加电场的情况下保持稳定的极化状态。该对准可以通过施加超过材料的矫顽场的电场而选择性地实现。相反地，颠倒施加电场则颠倒内偶极子。 可以绘出磁滞曲线来表示铁电电容器对施加电压的极化响应，其中横坐标和纵坐标分别代表施加电压("V")和产生的极化(“Q”)。在例如转让给本专利技术的受让人RamtronInternational Corporation 的美国专利 No. 4, 914, 627 和 No. 4, 888, 733 中公开了对该特性磁滞曲线的更全面的说明，这些专利的全部公开内容通过引用明确地结合在本文中。在同样转让给Ramtron International Corporation的名称为“制造铁电电容器的部分或完全封装的上电极的方法”的美国专利No. 6，150，184中公开了 F-RAM设备制造领域目前状况的代表。在该专利中说明了一种铁电电容器的结构，其包括下电极、上电极和位于上电极与下电极之间铁电层，该结构进行延伸而完全封装上电极，除了为允许上电极的金属化而留出的一个接触孔。上电极的完全封装降低了铁电电容器对氢的敏感性，因此改进了电气开关的性能。该封装技术还可用于改进铁电集成电路和其他设备的性能。在同样转让给Ramtron International Corporation的名称为“结合非易失性集成电路存储设备的多层金属加工的用于控制铁电电容器的氢致降解的阻氢封装技术”的美国专利No. 6，613，586中公开了 F-RAM设备制造领域目前状况的其他代表。在该专利中说明了一种设备结构，其通过将电容器完全封装在适合的阻氢材料，例如化学气相沉积(“CVD”)或溅镀氮化硅(Si3N4)内而改进铁电电容器的氢致降解，因此确保与工业标准工序的工艺兼容性。虽然CVD Si3N4的沉积过程本身包含氢，但可以将沉积时间保持相对短，从而允许氮化钛(TiN)局部互连层起到“短期”氢阻挡层的作用。美国专利No. 6，150, 184和No. 6，613，586的全部公开内容通过引用明确地结合在本文中。尽管上述优于易失性存储设备和其他非易失性技术的优点，但F-RAM目前占据非易失性存储设备市场的相对较小的份额。竞争地，F-RAM技术的主要限制一直是与闪存设备相比较低的存储密度，以及较高的制造成本。这些限制主要来源于现有F-RAM设备的通常复杂的结构，这导致生产过程需要大量的加工掩模和蚀刻步骤。同样，为了在目前的存储设备市场中更具竞争力并可用于更广范围的现代电子设备，F-RAM设备需要更加高度集成，这意味着要提高存储密度并降低制造成本。因此，为了降低制造成本而在F-RAM制造过程中减少层数和蚀刻步骤将是非常有利的。另外，为了改善存储密度性能的目的而简化F-RAM设备的结构将是非常有利的。
技术实现思路
本文公开了一种在平坦表面上形成镶嵌式自对准铁电RAM(F-RAM)设备的方法，该方法包括以下步骤在半导体基片的平坦表面上形成厚氧化物层，该氧化物层是基于由非易蚀掩模建立的图案蚀刻而成的；形成用于F-RAM本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在基片上形成集成电路的方法，包括：在所述基片上形成第一绝缘层，移除所述第一绝缘层的一部分以在其中形成至所述基片的暴露表面的开口；在所述开口的侧壁上形成多个第一隔离层；在所述基片的所述暴露表面上形成第一导电层，该第一导电层与所述开口的所述侧壁上的所述第一隔离层被它们之间的间隔分开；在所述第一导电层上方和所述第一导电层的侧向的所述间隔中形成铁电电容器的下电极；与所述开口中的所述隔离层相邻地形成第二绝缘层；在所述开口中的所述第二绝缘层上形成多个第二隔离层；在所述第二隔离层之间的所述下电极上形成铁电介电层；在所述铁电电介质上形成上电极；穿过部分所述第二绝缘层形成至所述下电极的下电极接触开口，并且形成所述上电极的第一电触点，并通过所述下电极接触开口形成所述下电极的第二电触点。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：孙山，托马斯·E·达文波特，约翰·克罗宁，
申请(专利权)人：瑞创国际公司，
类型：发明
国别省市：
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