[发明专利]对铁电集成电路进行低温钝化以增强极化性能

权利要求书

1.一种制造集成电路的方法，所述方法包括：

在主体的半导电表面附近形成包含一层铁电材料的至少一个电路元件；

接着，形成上覆于所述元件上的至少一个导体层级，每一层级包含经图案化金属导体及介电层；

在所述表面上方形成保护性外覆层，且所述保护性外覆层上覆于所述至少一个电路元件及所述至少一个导体层级上；

接着，在所述保护性外覆层上方沉积钝化层；及

将所述钝化层加热到低于所述铁电材料的居里温度的温度达足以将所述钝化层的材料固化成拉伸应力状态且少于大约二十分钟的持续时间，

其中所述钝化层的所述拉伸应力状态对所述铁电材料赋予压缩应力。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述铁电材料为钛酸铅锆。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述加热步骤将所述钝化层加热到处于或低于大约390℃的固化温度。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个电路元件包含多个铁电电容器，且所述方法进一步包括：在所述加热步骤之前，将所述铁电电容器极化。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述至少一个电路元件进一步包含多个金属氧化物半导体MOS晶体管，每一MOS晶体管与多个存储器单元中的所述铁电电容器中的一者相关联；其中所述多个铁电电容器中的每一者包含安置于所述铁电材料的任一侧上的第一平行导电板及第二平行导电板，所述第一平行导电板耦合到所述集成电路中的板线导体，且所述第二平行导电板耦合到其相关联MOS晶体管的源极/漏极区域；且其中所述极化步骤包含：跨越所述铁电电容器中的每一者在所述第一平行导电板处相对于所述第二平行导电板以正极性施加处于或高于矫顽电压的电压。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述钝化层包含与SiO₂相比具有低弹性模数的含聚合物的软应力释放材料。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述含聚合物的软应力释放材料选自由以下组成的群组：聚酰亚胺、聚苯并恶唑PBO、基于苯并环丁烯的聚合物BCB及含氟聚合物。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述钝化层包含聚酰亚胺，且其中所述加热步骤包含：将所述钝化层暴露于可变频率微波能量。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述加热步骤将所述钝化层以至少0.40℃/秒的斜变速率从环境温度加热到至少340℃且低于所述铁电材料的所述居里温度的固化温度。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述加热步骤将所述钝化层维持在所述固化温度下达大约十分钟的最大持续时间。

11.根据权利要求8所述的方法，其中在暴露所述钝化层之后，所述钝化层以至少大约0.40℃/秒的斜变速率从所述固化温度冷却。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述形成至少一个导体层级的步骤包含：沉积包含氮化硅的势垒层；接着沉积包含铜的金属化层；及接着移除所述金属化层的选定部分以界定所述导体。

13.一种集成电路，其包括：

至少一个电路元件，其包含一层铁电材料且安置于主体的半导电表面附近；

至少一个绝缘材料层，其安置于所述表面上方且上覆于所述至少一个电路元件上；

至少一个导体层级，其安置于所述表面附近；

保护性外覆层，其包含绝缘材料，安置于所述铁电电路元件、所述至少一个绝缘材料层及所述至少一个导体层级上方；及

钝化层，其上覆于所述保护性外覆层上，所述钝化层具有拉伸应力状态且是通过包含以下操作的过程而形成：将所述钝化层加热到低于所述铁电材料的居里温度的温度达足以将所述钝化层的材料固化成拉伸应力状态且少于大约二十分钟的持续时间，

其中所述钝化层的所述拉伸应力状态对所述铁电材料赋予压缩应力。