[發明專利]存儲器結構及其形成方法

在審

• 申請號: 202210955726.5
• 申請日: 2022-08-10
• 公開（公告）號: CN116437794A
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 黃建達;范家齊;蔡竣揚;黃國欽;莊學理
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H10N70/20
• 分類號: H10N70/20;H10B63/00
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

根據本發明的存儲器結構包括設置在第一介電層中的導電部件、設置在導電部件上方的鐵電隧道結(FTJ)堆疊件、沿著FTJ堆疊件的側壁設置的間隔件、設置在間隔件和FTJ堆疊件上方的第二介電層以及延伸穿過第二介電層并且與頂部電極層的頂面接觸的接觸通孔。FTJ堆疊件包括電耦接至導電部件的底部電極層、位于底部電極層上方的鐵電層和位于鐵電層上的頂部電極層。頂部電極層由導電金屬氧化物形成。本發明的實施例還涉及形成存儲器結構的方法。

技術領域

本發明的實施例涉及存儲器結構及其形成方法。

背景技術

集成電路(IC)工業經歷了指數增長。IC材料和設計的技術進步已經產生了多代IC，其中每一代都具有比上一代更小和更復雜的電路。在IC演化過程中，功能密度(即每芯片面積的互連器件的數量)通常增大，而幾何尺寸(即可以使用制造工藝創建的最小組件(或線))減小。這種按比例縮小工藝通常通過提高生產效率和降低相關成本來提供益處。

按比例縮小工藝已經促使電路設計者將器件從前段制程(FEOL)層級移動到互連結構所在的后段制程(BEOL)層級。例如，可以在BEOL層級處形成鐵電基存儲器器件。在BEOL層級處形成電介質基存儲器器件并非沒有挑戰。雖然電介質基存儲器器件的現有工藝和結構對于它們的預期目的通常足夠，但是它們不是在所有方面都令人滿意。

發明內容

本發明的實施例提供了一種存儲器結構，包括：導電部件，設置在第一介電層中；鐵電隧道結(FTJ)堆疊件，設置在導電部件上方，鐵電隧道結堆疊件包括：底部電極層，電耦接至導電部件；鐵電層，位于底部電極層上方；和頂部電極層，位于鐵電層上；間隔件，沿著鐵電隧道結堆疊件的側壁設置；第二介電層，設置在間隔件和鐵電隧道結堆疊件上方；以及接觸通孔，延伸穿過第二介電層并且與頂部電極層的頂面接觸，其中，頂部電極層由導電金屬氧化物形成。

本發明的另一實施例提供了一種存儲器結構，包括：導電部件，設置在第一介電層中；蝕刻停止層，位于導電部件和第一介電層上方；底部接觸通孔，延伸穿過蝕刻停止層以接觸導電部件；以及存儲器堆疊件，設置在蝕刻停止層和底部接觸通孔上，存儲器堆疊件包括：底部電極層，與底部接觸通孔接觸，鐵電層，位于底部電極層上方，和頂部電極層，位于鐵電層上，其中，頂部電極層由允許來自氦-氖(He-Ne)激光源、釹:釔-鋁-石榴石(Nd:YAG)激光源、氬離子(Ar⁺)激光源、連續波(CW)氬激光源、氪離子(Kr⁺)激光源、GaAs二極管激光源或氦-鎘(He-Cd)激光源的輻射透射穿過頂部電極層的整個深度的導電材料形成。

本發明的又一實施例提供了一種形成存儲器結構的方法，包括：提供工件，工件包括設置在第一介電層中的導電部件；在工件上方沉積蝕刻停止層；穿過蝕刻停止層形成接觸通孔以接觸導電部件；在蝕刻停止層和接觸通孔上方沉積底部電極層；在底部電極層上方沉積鐵電層；在鐵電層上方沉積頂部電極層；在沉積頂部電極層之后，使用激光源執行激光退火工藝以促進鐵電層的結晶；以及在激光退火工藝之后，圖案化底部電極層、鐵電層和頂部電極層以形成存儲器堆疊件，其中，頂部電極層由允許來自激光源的輻射透射的導電材料形成。

附圖說明

當結合附圖閱讀時，從以下詳細描述最佳理解本發明。應該強調，根據工業中的標準實踐，各種部件未按比例繪制并且僅用于說明的目的。實際上，為了討論的清楚起見，可以任意地增大或減小各種部件的尺寸。

圖1是根據本發明的各個方面的示出形成器件結構的示例方法100的流程圖。

圖2至圖13是根據本發明的各個方面的經歷圖1中的方法100的操作的工件的局部截面圖。

圖14是根據本發明的各個方面的示出形成器件結構的示例方法400的流程圖。

圖15至圖22是根據本發明的各個方面的經歷圖14中的方法400的操作的工件的局部截面圖。

具體實施方式