[发明专利]半导体器件及其制造方法有效
| 申请号： | 201810765977.0 | 申请日： | 2018-07-12 |
| 公开（公告）号： | CN109427877B | 公开（公告）日： | 2022-08-09 |
| 发明（设计）人： | 蔡惠铭;叶凌彦 | 申请（专利权）人： | 台湾积体电路制造股份有限公司 |
| 主分类号： | H01L29/51 | 分类号： | H01L29/51;H01L29/78;H01L21/336 |
| 代理公司： | 北京德恒律治知识产权代理有限公司 11409 | 代理人： | 章社杲;李伟 |
| 地址： | 中国台*** | 国省代码： | 台湾;71 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 半导体器件 及其 制造 方法 | ||
1.一种制造负电容结构的方法，所述方法包括：
在设置在衬底上方的第一导电层上方形成铁电介电层，其中，所述铁电介电层呈U形；以及
在所述铁电介电层上方形成第二导电层，
其中，所述铁电介电层包括非晶层和晶体，并且通过以下方法形成：
在所述第一导电层上方形成非晶氧化物层；
在所述非晶氧化物层上方形成金属层；和
退火所述衬底，使得所述金属层的金属元素扩散至所述非晶氧化物层内。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述非晶层和所述晶体由包括HfO2和金属元素的氧化物的相同材料制成，其中，所述金属元素选自由Zr、Al、La、Y、Gd和Sr组成的组的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在从100℃至300℃的范围内的衬底温度下通过原子层沉积(ALD)方法形成铁电介电层。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在通过原子层沉积方法形成所述铁电介电层之后，实施退火操作。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述晶体是分散在所述非晶层中的纳米晶体。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述纳米晶体的平均尺寸在从0.5nm至5nm的范围内。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述退火在氧化气体的环境下进行。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述氧化气体包括臭氧和/或氧气。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，通过原子层沉积方法在所述第一导电层上方堆叠交替形成一个或多个所述非晶氧化物层和一个或多个所述金属层。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述非晶氧化物层是单原子层或多原子层。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述金属层是单原子层或多原子层。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，退火温度在400℃至800℃的范围内。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述非晶氧化物层是缺氧氧化铪HfO2-x(0x≤0.8)。
14.一种制造负电容结构的方法，所述方法包括：
在衬底上方形成绝缘的一个或多个间隔件对；
在所述一个或多个间隔件对的每个间隔件对之间的间隙内形成第一导电层，其中，所述第一导电层的顶面低于所述间隔件对的顶面；
在所述第一导电层上方形成铁电介电层，其中，所述铁电介电层呈U形；以及
在所述铁电介电层的底面和侧壁上方形成第二导电层以填充所述间隙，
其中，所述铁电介电层通过以下方法形成：
在所述第一导电层的顶面上方以及沿所述间隔件对的相对侧壁中高出所述第一导电层的顶面的部分形成U形的非晶氧化物层；
在所述非晶氧化物层的底面和侧壁上方形成U形的金属层；以及
退火所述衬底，使得所述金属层的金属元素扩散至所述非晶氧化物层内。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述非晶氧化物层包括HfO2，并且所述金属元素包括选自由Zr、Al、La、Y、Gd和Sr组成的组的一种或多种。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，在从300至600℃的范围内的衬底温度下实施所述退火。
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