CN1194060A - 具有极化兼容缓冲层的金属绝缘体半导体结构 - Google Patents

具有极化兼容缓冲层的金属绝缘体半导体结构 Download PDF

Info

Publication number
CN1194060A
CN1194060A CN96196432A CN96196432A CN1194060A CN 1194060 A CN1194060 A CN 1194060A CN 96196432 A CN96196432 A CN 96196432A CN 96196432 A CN96196432 A CN 96196432A CN 1194060 A CN1194060 A CN 1194060A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layered superlattice
superlattice material
metal
ferroelectric
buffer layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN96196432A
Other languages
English (en)
Inventor
吾妻正道
卡洛斯·帕斯·德阿劳约
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Symetrix Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Symetrix Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp, Symetrix Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
Publication of CN1194060A publication Critical patent/CN1194060A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/62227—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products obtaining fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45561—Gas plumbing upstream of the reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/1204—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material inorganic material, e.g. non-oxide and non-metallic such as sulfides, nitrides based compounds
    • C23C18/1208—Oxides, e.g. ceramics
    • C23C18/1216—Metal oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/1225—Deposition of multilayers of inorganic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/125—Process of deposition of the inorganic material
    • C23C18/1295—Process of deposition of the inorganic material with after-treatment of the deposited inorganic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/14—Decomposition by irradiation, e.g. photolysis, particle radiation or by mixed irradiation sources
    • C23C18/143—Radiation by light, e.g. photolysis or pyrolysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/60—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape characterised by shape
    • C30B29/68—Crystals with laminate structure, e.g. "superlattices"
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B7/00—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B7/00—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions
    • C30B7/005—Epitaxial layer growth
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
    • H01L21/31691—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass with perovskite structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/40—Capacitors
    • H01L28/55—Capacitors with a dielectric comprising a perovskite structure material
    • H01L28/56—Capacitors with a dielectric comprising a perovskite structure material the dielectric comprising two or more layers, e.g. comprising buffer layers, seed layers, gradient layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/40—Capacitors
    • H01L28/60—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/78391—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate the gate comprising a layer which is used for its ferroelectric properties
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B53/00—Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • H01L21/02178—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing aluminium, e.g. Al2O3
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02197—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides the material having a perovskite structure, e.g. BaTiO3
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/022—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being a laminate, i.e. composed of sublayers, e.g. stacks of alternating high-k metal oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02282—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process liquid deposition, e.g. spin-coating, sol-gel techniques, spray coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02345—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to radiation, e.g. visible light
    • H01L21/02348—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to radiation, e.g. visible light treatment by exposure to UV light
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/40—Capacitors
    • H01L28/55—Capacitors with a dielectric comprising a perovskite structure material

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

一种MIS器件(20)包括半导体基板(22)、氮化硅缓冲层(24)、铁电体金属氧化物超晶格材料(26)、和贵金属顶电极(28)。该层状的超晶格材料(26)优选是锶铋钽酸盐、锶铋铌酸盐或锶铋铌钽酸盐。该器件按照一种优选的方法构成,该方法包括在层状超晶格材料沉积之前在该半导体基板上形成氮化硅。该层状超晶格材料优选采用在该前体溶液被加热时自发生成层状超晶格的液体聚烷氧化金属有机前体来沉积。在干燥前体液体期间的UV曝露使最终的晶体具有C－轴取向,并导致改进的薄膜电性能。

Description

具有极化兼容缓冲层的金属绝缘体半导体结构 发明的背景
1、发明的领域
本发明涉及薄膜集成电路元件的领域，特别是金属绝缘体半导体(MIS)器件。该MIS器件进一步含有用作绝缘体的铁电材料。
2、要说明的问题
铁电材料可以用作金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件的门绝缘体。在该应用中，经自发极化调节门式通道的导电作用。例如，通道导电状态可以用作一种存贮状态的指示器。硅基板是这些应用中最常用的基板类型。当铁电材料直接沉积在硅表面时，就出现了因为铁电极化强度大大降低或甚至完全耗散而出现的问题。这种铁电极化强度的降低可以从电容对偏压的滞后图中正负方向切换曲线间的距离而被观察到。正负方向切换曲线间的分离越小表明相应的铁电极化强度越少，相反，分离越大表明相应的极化强度越大。
金属氧化物铁电材料常规上要求在很高的温度下烧制或退火以提供一种能显示铁电极化作用的晶格结构。这种高的烧制温度导致了邻近薄膜层之间化合物的扩散。这种扩散的一个方面被认为是产生形成在铁电材料与硅基板之间的弱介电层。这种弱介电层起到寄生电容器的作用，同时通过产生表面电荷屏蔽了外电场，该表面电荷削弱了外电场作用于铁电材料的能力。这种屏蔽效应大幅度地降低了来自于铁电材料的极化作用。寄生铁电电容器效应随外电场而变化，随之发生的屏蔽程度或通过铁电电容器的有效电场降随外电场而改变。
以前尝试用铁电材料作为绝缘体生产MIS器件，所生产的具有电容-电压曲线的器件存在许多问题。如上所述，一个主要问题是铁电极化现象的减少，这种现象可能完全耗散。另一个问题是电容-电压曲线以小角度升高而不是突然升高。这种小角度说明材料的切换分布在很宽的电压范围之内。这种小角度升高就有可能由于噪声的累积效应使铁电材料的极化状态部分地切换。因此，含有小角度升高铁电材料的电子存贮器易发生噪声导致的读取错误。当然，在极化状态控制门电流的无破坏性读出MOSFET铁电存贮器中使用完全没有极化作用的材料是不可能的。
发明的概述
本发明通过提供一种改进的有可能用于电子存贮器的铁电MIS器件(MFS或MFIS器件)，来克服上述问题。这种改进包括基于铁电材料的极化状态和切换方向使电容-电压曲线具有较宽的分离。此外，电容-电压曲线的突然升高使MIS器件对噪声的敏感较小。
MIS器件包括一块半导体基板，该半导体基板沉积有类似钙钛矿的金属氧化物的层状超晶格材料，和形成在该层状超晶格材料上面的电极。此外，在层状超晶格材料和半导体基板之间插入一缓冲层，该缓冲层可能用二氧化硅层覆盖。
本发明优选的实施形式包括由n型掺杂或p型掺杂的硅形成的半导体基板。该层状超晶格材料优选为由锶铋钽酸盐、锶铋铌酸盐或锶铋铌钽酸盐制成的一种室温铁电组合物。其他优选的铁电组合物包括与钒或钨组分组合的上述物质。层状超晶格材料优选具有一种可以用干燥方法获得的C轴取向，为了得到一种层状超晶格材料，提供一种含有有效量许多金属组分的液体前体，将该前体涂于基板上，然后在紫外(UV)辐射下使前体干燥并使干燥后的前体退火。
本器件显示出一种极高水平的铁电性电容-电压特性。结果表明，厚度小于3000或甚至2000的薄膜，其陡然上升的正向切换电容曲线和负向切换电容曲线之间的分离窗超过5伏特。
通过阅读下面的公开内容以及参考有关的附图，本发明的其他显著特征、目的和优点将会昭示于本领域的熟练人员。
附图简要说明
图1描绘了具有由铁电层状超晶格材料构成的门或沉积在半导体基板上的缓冲层的一种MIS器件；
图2更详细地描绘了图1中的门器件；
图3描述了用于制造图1中MIS器件的方法的工艺流程图；
图4是描述生产用于生产图1的MIS器件中的层状超晶格材料的液体金属有机前体的工艺流程图；
图5描绘了电容对偏压的关系图，包括如从类似于图1的MIS器件中获得的数据；
图6是电容对电压的关系图，与图4相类似，但包括从没有如图1中描绘的缓冲层的MIS器件中获得的数据；
图7描绘了X光衍射测定的数据，这些数据比较了非取向结晶结构和UV取向层状超晶格材料薄膜。
发明的详细描述
图1描绘了发明的第一个实施方案，即铁电MOSFET器件20。器件20包括基板22，该基板优选由p型掺杂硅形成，或者，更优选由n型掺杂硅形成。常规的硅技术p型掺杂剂包括硼、铝、镓和铟。常规的n型掺杂剂包括磷、砷和锑。源/漏区域24和26是n型掺杂硅或p型掺杂硅。当基板22是p型掺杂时，区域24和26为n型掺杂。相反，当基板22为n型掺杂时，区域24和26为p型掺杂。基板22也可能由其他已知的基板材料来形成，如砷化镓、蓝宝石和石英。这里将集中讨论硅技术器件，但本领域的熟练人员会明白其他类型基板的适用性。
隔离层28优选地在基板22上形成，该层由二氧化硅形成，可能是一种热生成氧化物也可能是各种可商购的自旋玻璃(spin-on glass)。去除在分别与孔30、32和34相接触区域的层28。
在基板22顶部有缓冲层36其中心与孔30相接触。缓冲层36的优选材料包括氮化硅和氮化钛，氮化硅最为优选。层36用于补偿基板22表面的不规则性。这些不规则性可能包括热诱导的特征，例如开裂或粗糙，以及基板晶格中的点电荷缺陷。基板22的表面电荷缺陷特别对于铁电器件会带来许多问题，因为这些缺陷产生的场屏蔽效应大幅度降低了穿过基板22的外电场。优选使用硅或钛的氮化物，因为这些氮化物还起到防止邻近薄膜间杂质跨层扩散的作用。特别是层36防止了掺杂的硅组分从基板22向上的扩散，这类扩散可以产生大量的电荷阱，在没有层36时，这些电荷阱会显著损害门区域的电稳定性。
铁电性门层38位于缓冲层36的顶部，优选为一种铁电金属氧化物层状超晶格材料。这里使用术语“层状超晶格材料”是因为本领域中没有合适的术语来描述这类材料。层状超晶格材料至少包括分别具有如下平均经验分子式的三种Smolenskii类铁电层状超晶格材料：
(1)Am-1S2BmO3m+3；
(2)Am+1BmO3m+1；以及
(3)AmBmO3m+2，其中A表示类似钙钛矿的超晶格中A位金属，B表示类似钙钛矿的超晶格材料中B位金属，S表示生成超晶格的三价金属，例如铋或铊，而m是足以平衡整个分子式电荷的数。其中m在整个分子式中是一个分数，该分子式典型地给出具有许多不同的或混合的类似钙钛矿的层，每个层具有不同的整数值。这些混合的层状超晶格材料实际上包含许多类似钙钛矿的层的混合物，这些层依据下面的分子式(4)具有整数的m值。分离层从溶液中自发产生而不需要分离沉淀的步骤。A位金属和B位金属可能包括具有相近离子半径的阳离子混合物。
在如分子式(1)所示的层状超晶格材料中，根据下式，定义了热力学有利于在厚度为m个八面体的层中氧八面体结构的形成是热力学有利的：
(4)(Am-1BmO3m+1)2-，其中m是大于1的整数，其他变量如上定义。这些层被有如下分子式的氧化铋所分隔：
(5)(Bi2O2)2+，其中Bi即为分子式(1)中的S。
生成超晶格的层，S，包括铋(III)的氧化物，也可能包括其他相近尺寸的三价金属阳离子，例如铊(III)。如果铋的存在超过化学计量要求的产生如式(1)所示的层状超晶格材料的量，则它还在类似钙钛矿的晶格中起着A位金属的作用。最优选的层状超晶格材料包括锶铋钽酸盐、锶铋铌酸盐和锶铋铌钽酸盐。此外，提供这些包括钒和钨的混合B位元素的材料是有利的。
顶电极40优选由贵重金属形成，铂即为最优选的金属。顶部绝缘体涂层42覆盖电极40，其优选为二氧化硅。金属源/漏引线44和46分别被容纳在相应的接触孔32和34内并与源/漏区域24和26相接触。引线44和46最优选由铂金属制成。第二种氧化物涂层48形成在氧化物层42和引线44和46之上。接触孔50通过氧化物涂层48而构成并使线路层52与层40相接触。层52优选由铂或铝制成。
器件20按一种具有无破坏性读出(anondestructive readout)能力的MOSFET存贮元件操作。铁电性门层38或具有正向或具有负向切换极化状态，它与相应的电场有关。例如，当引线46和44之间的电压或电热差低于最大切断值时，该电场阻止电流从例如引线46向引线44的穿行通过门层38。最大切断值优选为6伏特或更低，优选为3-5伏特。一旦完成层38的切换，所有金属化层(40、44、46和52)的电压就可以松弛而并不改变晶体管20的门调节状态。特别是，门层38的极化状态会无限期地保持直到穿过层38的另一个外电场诱导切换时为止。在其他极化状态，如负向切换状态，当电压差低于最大切断值时，铁电性门层38缺少足够的电场以阻止电流从例如引线46向引线44的穿行。因此，作为存贮元件操作的器件20当电流从引线46向引线44穿行时其值表示为“0”，而当电流被阻断通行时，其值表示为“1”。铁电极化状态的切换可以消耗或释放电荷。用作铁电层38的层状超晶格材料允许给定的极化状态长期驻留许多天、许多星期或更长的时间。因此，存贮状态并不需要连续地短间隔更新(例如在动态随机存取存贮器(RAM)中的微秒级间隔)。
铁电性门层38中的材料的极化切换可以通过建立层38两边的电压差以提供一种能够切换薄膜层状超晶格材料的极化状态的相应的外电场来完成。可以通过使相对于引线44或46的线路层52的电压升高到足以切换层38的值来产生电压差。切换也可以通过提高相对于线路层52的引线44和46的电压来完成。如果在层38两边加上外电场，则在各自的金属化层就会有足够大的电压产生切换，切换还可以通过使层38两边加上矫顽切换场从而降低各个金属化层(40、44、46和52)的电压来完成。
图2描绘了本发明的第二个实施方案，即金属铁电半导体(“MFS”)器件60。器件60与图1中的位于接触孔30内发现晶体管门层60基本相似，并且，其结果是，图2中的各层保留与图1的各层相一致的编号。除了器件20的实施方案外，器件60还可以应用于其他电路中。优选缓冲层36，其原因是它为铁电层38的极化特性提供了极大的改进。器件60最优选的应用是作为MOSFET的门(见图1)，不过，器件60的重要单元可以在其他领域中得以应用。
在器件60的制造过程中会产生氧化现象，即在干燥后的锶铋钽酸盐前体溶液的氧退火过程中，最接近铁电层38的氮化硅层36的一侧被氧化。薄的二氧化硅氧化层62的形成是不希望的，但有时是不可避免的。以这种方式形成的层62可以起到寄生电容器(parasitic capacitor)的作用，不过，实际上寄生效应可以忽略不计。当要求使铁电层38在制造过程中使之通过曝露辐射而取向时，这种薄膜的效应就显得更有影响。因此，当铁电层38的形成通过辐射曝露而取向时，通过形成一硅层62来提高层62均匀性是优选的。层62优选是通过使氮化硅表面层在850℃的氧气环境中退火30分钟进行氧化而形成。
图3描绘了制造MF S器件60的工艺流程图。该方法将根据图1和图2的实施方案来讨论，但对熟知本技术的人员会明白它在其他实施方案中的可应用性。
在步骤P 70中，制备了用于容纳其他层的基板22的硅片。通常水或溶剂清洗可以满足对基板22的清洁。基板22优选含有n型掺杂或p型掺杂硅，并可以根据为本领域的熟练人员所知的常规方法的要求来掺杂。
大部分情况下，基板22有一层隔离层的涂层，例如氧化层28，它优选用常规的方法来形成，包括在约500-1100℃的温度范围内在扩散炉中氧气氛下焙烤硅片。接触孔，如孔30，可以通过最接近器件60的安装区域的层28来刻蚀。接触孔30的刻蚀及源/漏区域24和26的进一步掺杂可以根据本领域的熟练技术人员公知的常规方法来实现。接触孔30的刻蚀和氧化层28的使用已在优选的实施方案中被描述了，只是器件60的构成并不要求作为重要元件的特征。
步骤P 72是一个经过高度优选的仅仅包括形成缓冲层36的步骤。氮化硅通过随着基板加热到700℃-1000℃的温度范围使低压化学蒸汽沉积而形成。可选择的还有，氮化硅可以经喷射得到优选100-200的厚度，随后基质可以在N2气中加热或退火。优选退火曲线包括在最高退火温度约600℃下维持2小时到30分钟，在5分钟内升温至最高温度以及5分钟退温。另一个可选择的方案为用一定的原材料喷射成缓冲层。基板冷却后，如果以后还要求使铁电层38通过曝露辐射而取向，则步骤P 72包括用一种二氧化硅层或自旋玻璃(spin-on glass)覆盖。
步骤P 74包括含有在对溶液进行热处理时生成层状超晶格材料的有效量的多种金属组分的液体前体溶液的制备。这些溶液的设计目的在于得到各种类似钙钛矿的由氧化铋层隔离的金属氧化物层，并具有如上分子式(1)所示的平均经验分子式。这些溶液由与相容的溶剂混合的基本上无水的聚烷氧基化金属复合物所形成。前体更优选地包含至少三种金属。层38的极化性能在很大程度上取决于所选择前体溶液的类型、所选择试剂的纯度以及溶液的后处理过程。涉及到这些前体的生产过程的其他详细情况将在下面给出。
在步骤P 76中，来自步骤P 74的前体溶液被涂敷于来自步骤P 72的基板上。在环境温度和压力下将液体前体溶液倾倒在基板22的上表面，然后使基板在约1500RPM-2000RPM下旋转约30秒以除去过量溶液并留下一薄层液体来进行自旋涂布(spin-on application)。最优选的旋转速率为1500RPM。此外，液体前体也可能用雾化沉积技术来涂敷。
步骤P 78包括使步骤P 76中的液体前体膜在约200℃-500℃的干空气中的热板上干燥。干燥时间和温度应该足以去除或充分焙烧液体薄膜中所有有机材料并剩下干燥后的金属氧化物。干燥时间约为1-30分钟。对于单级干燥，在空气中400℃干燥温度下持续约2-10分钟是最优选的。然而，更优选的是以多步间隔来干燥该液体膜。例如，薄膜可以在260℃下干燥5分钟接着在400℃下再干燥5分钟。此外，还有在大于700℃的温度下短暂加热，如用钨镍灯在725℃使基板加热30秒。干燥步骤P 78在最终金属氧化物结晶组合物中对得到可预见的或可重复的电子特性是很重要的。同时也可以将前体膜曝露于U V辐射下完成干燥。UV干燥会产生具有改进电性能的带C-轴取向的层状超晶格材料。这种C-轴取向可以提高介电常数和源于相关层状超晶格材料薄膜的漏电流值。
在步骤P 80中，如果步骤P 78中的干燥膜厚度不合要求，则重复进行步骤P 76、P 78和P 80直到得到所要求的厚度。约1800-2000的厚度通常要求根据这里公开的参数涂上两层0.130M-0.200M的前体溶液。
在步骤P 82中，使步骤P 80中干燥后的前体残留物退火形成层38的层状超晶格材料。这一退火步骤是指第一退火以便与其他退火步骤相去别，然而，应该明白的是在这种“第一退火”之前可以进行其他退火步骤。例如，步骤P 70和P 72每一步都可能包括许多退火步骤。在步骤P 82中，包括步骤P 80中干燥后残留物的基板22在450℃-1000℃氧气氛下的扩散炉中加热30分钟到2小时。步骤P 82更优选地杂600℃-800℃、最优选的退火温度约为600℃进行8分钟。步骤P 82的第一退火步骤优选具有推入/拉出过程，包括5分钟“推入”炉子和5分钟“拉出”炉子。所指的退火时间包括出入炉子时的升降温时间。
在工业生产过程中，退火温度和时间的精确控制对于得到一致且可重复的结果是非常有益的。
在步骤P 84中，通过使铂喷射在铁电层状超晶格层28顶部沉积了使顶电极40。
在步骤P 86中，该器件用一种常规的照相平版印刷技术来形成布线图案，如包括在步骤P 84的离子刻蚀平版印刷品之后应用光致抗蚀剂的技术。这种布线图案的形成在步骤P 88的第二退火之前进行，以便使第四退火能从最终的集成电路(如器件20和60)中除去布线图案的形成的应力并校正由形成布线图案的过程产生的缺陷。
第二退火步骤，P 88，与第一退火步骤P 82以类似的方式进行。
最后的步骤P 90完成器件并进行评价。完成过程可能需要有其他层的沉积、接触孔的离子刻蚀和其他步骤，这会使本领域的熟练人员所理解的。例如，这些步骤可以包括接触孔32和34的形成、引线44和46的沉积和层42、48和50的提供来完成器件20。最终产品可能被锯成独立的单元以分隔许多已在这里同时生产的集成电路器件。
制备步骤P 74中的聚烷氧基化金属前体的优选的一般方法包括使金属与一种醇(alkoxied)(如2-甲氧基乙醇)反应生成一种金属醇盐以及使金属醇盐与一种羧酸(如2-乙基己酸)反应形成一种如下分子式之一的金属烷氧基羧酸盐：
(6)(R′-COO)aM(-O-R)n，或
(7)(R′-C-O)aM(-O-M′(-O-C-R″)b-1)n，其中M是具有外层价态为(a+n)的一种金属阳离子，而M′是具有外层价态为b的一种金属阳离子，M和M′优选独立地选自由钽、钙、铋、铅、钇、钪、镧、锑、铬、铊、铪、钨、铌、钒、锆、锰、铁、钴、镍、镁、钼、锶、钡、钛和锌组成的组；R和R′为各自具有4-9个碳原子的烷基而R″为具有3-8个碳原子的烷基。后一种具有-O-M-O-M′-O-中心结构的分子式是特别优选的，这是因为在溶液中形成了至少50％的存在于最终固体金属氧化物产品中的金属-氧键。
液体前体优选为金属醇盐或金属羧酸盐，最优选为用二甲苯或己烷溶剂稀释到要求浓度的金属烷氧基羧酸盐。特别优选使用基本无水的金属烷氧基羧酸盐，因为避免了相关的能明显缩短含有醇盐配位体的溶液的贮存期限的水引发聚合反应或凝胶。应优选避免或减少溶液中任何诱导水解组分的存在。水解后的前体，如常规的溶胶-凝胶也可能得以应用，只是溶液粘度的增加会导致对旋转涂布方法中形成的厚度的均匀性的损害，以及水解后溶液的质量随时间很快地下降。结果，水解后的溶胶经过一段时间就愈加产生质量不均匀的低质量金属氧化物膜。优选方法是在需要时再制备这种前体溶液。
如果氧八面体结构的形成在可能的情况下是热力学有利的话，前体溶液可能被设计成得到相关的层状超晶格材料或钙钛矿。一般地，无论是类似钙钛矿的八面体结构还是钙钛矿的八面体结构，具有基本上相近的离子半径的金属阳离子之间可以进行等价取代，即在各自的晶格位上不大于20％的半径变化。这些取代通过在前体溶液中添加可替代金属组分来进行。
前体溶液的优选成分包括优选的所需的钙钛矿的金属或根据经验分子式中具有化学计量平衡组合物的层状超晶格材料。A位部分优选通过使醇或羧酸与至少一种A位元素反应而形成，A位元素选自由Ba、Bi、Sr、Pb、La、Ca组成的A位元素组及其混合物。B位部分优选通过使醇或羧酸与至少一种B位元素反应而得到，B位元素选自由Zr、Ta、Mo、W、V、Nb组成的B位元素组及其混合物。使用作为等价半径的B位元素钛，尽管是可能的，但是实际上因为有些问题而不是优选的，即，钛会扩散进入其他集成电路元件中以及钛离子中不同的价态会引起点电荷缺陷。即使如此，由于BST材料特殊的介电性能和长寿命，便使得接纳这种钛扩散的可能性是值得的。对于层状超晶格材料还添加一种三价生成超晶格的金属，优选为铋。通过加热，会在层状超晶格材料中自发生成氧化铋层，而过量的铋还能为类似钙钛矿的晶格提供A位元素。
图4描述了基于本发明的在步骤P 74中所采用的提供一种液体前体溶液的概括性的工艺流程图。术语“前体”在本领域中的使用经常是模糊的。它可能是指一种含有一种金属的溶液，这种金属与其他材料混合形成一种最终溶液；也可能是指一种含有几种金属并用于涂敷于基板作好准备的溶液。在这里的讨论中我们是指准备型作为“前体”的前体，除非文章中有清楚的不同含意。在中间阶段，该溶液可能被称为“预前体”。
优选的用于生产初始金属前体组分的金属醇盐、金属羧酸盐和金属烷氧基羧酸盐的液体溶液的生成过程的化学反应概括如下：(8) (9) (10) 其中M是一种电荷为n的金属阳离子；b为羧酸的摩尔数，在0-n的范围内；R′是有4-15个碳原子的烷基，而R是有3-9个碳原子的烷基。
在步骤P 92中，在上面方程式中以M表示的第一种金属与醇和羧酸反应生成一种金属烷氧基羧酸盐预前体。这一方法包括金属与醇(如2-甲氧基乙醇)反应生成如方程式(8)所示的金属醇盐，以及金属醇盐与羧酸(如2-乙基己酸)反应生成如方程式(10)所示的金属烷氧基羧酸盐。在优选的模式下，当未反应的金属同时与醇和羧酸化合时还可以发现如方程式(9)所示的反应。这种同时反应是在一个回流冷凝器中进行的，该回流冷凝器通过热板加热，热板的温度约为120℃-200℃，加热时间为1-2天，完成醇盐被羧酸盐配位体的取代反应。初始1-2天反应的未期，回流冷凝器与大气相通，监测溶液的温度观察到一个分馏平顶，这就说明了溶液中的水和醇成分已经基本消失，即平顶至少超过100℃，此时将溶液从热源中移开。常压蒸馏的温度优选为至少115℃，最优选为约123-127℃。
上面方程式中的金属优选选自由钽、钙、铋、铅、钇、钪、镧、锑、铬、铊、铪、钨、钒、铌、锆、锰、铁、钴、镍、镁、钼、锶、钡、钛、钒和锌组成的组。可能使用的醇包括：2-甲氧基乙醇、1-丁醇、1-戊醇、2-戊醇、1-己醇、2-己醇、3-己醇、2-乙基-1-丁醇、2-乙氧基乙醇和2-甲基-1-戊醇。最优选的醇为2-甲氧基乙醇。可能使用的羧酸包括2-乙基己酸、辛酸和新癸酸。最优选的羧酸为2-乙基己酸。
通过使用一种相容的溶剂可以促进步骤P 92及其后续步骤中的反应。可能使用的溶剂包括二甲苯、2-甲氧基乙醇、正丁基乙酸酯、正二甲基甲酰胺、2-甲氧乙基乙酸酯、甲基异丁基酮、甲基异戊基酮、异戊醇、环己酮、2-乙氧基乙醇、2-甲氧基乙基醚、甲基丁基酮、己醇、2-戊醇、丁酸乙酯、硝基乙烷、嘧啶、1，3，5-三噁烷、异丁基异丁酸酯、异丁基丙酸酯、丙酸丙酯、乳酸乙酯、正丁醇、正戊醇、3-戊醇、甲苯、乙苯、辛烷以及其他许多溶剂。这些溶剂的沸点大于水的沸点，目的是在使前体在涂敷于基板之前使前体中的水可以蒸除。共溶剂之间应该互溶并可以以不同比例互相混溶，特别是极性和非极性溶剂之间更是如此以使前体成分充分溶解。二甲苯和辛烷是特别优选的非极性溶剂，正丁基乙酸酯是特别选的极性共溶剂。
当研究级纯度(research grade purity)中的中间金属试剂可以得到时，步骤P 92的部分可以被省略。例如对于异丁醇钽来说，唯一优选的情况是，通过使金属醇盐与羧酸如2-乙基己酸根据方程式(10)反应，用一种可接受的羧酸配位体取代异丁醇盐组分。
在典型的第二个步骤P 94中，在金属烷氧基羧酸盐中可以加入有效量的金属羧酸盐、金属醇盐或二者以获得一种具有化学计量平衡的超晶格金属组分混合物的中间前体，这种超晶格金属组分能够制得用于层26的固体金属氧化物。此时，混合物中优选不包括铋的化合物，如有必要应在后续步骤中加入，因为铋的化合物具有相对的热不稳定性。上述任何一种金属都可以与上述任何一种羧酸反应生成金属羧酸盐，同时上述任何一种金属也可能与上述任何一种醇反应生成醇盐。这些反应的进行过程中特别优选有少许过量的羧酸存在，目的是用羧酸配位体部分取·代醇盐配位体。
在步骤P 96中，金属烷氧基羧酸盐、金属羧酸盐和/或金属醇盐的混合物经过必要的加热和搅拌形成金属-氧-金属键，同时使反应过程中生成的低沸点有机物蒸发掉。根据一般化反应理论，如果一种金属醇盐添加到金属烷氧基羧酸盐中，同时使溶液受热，则发生如下反应：(11) (12) 其中M和M′为金属；R和R′如上述定义；R″优选为具有约0-16个碳原子的烷基；a、b和x为整数，表示与M和M′的各种价态相对应的相关取代基的相对量。一般地，方程式(11)的反应会首先发生，因为金属醇盐比金属羧酸盐更容易发生反应。如此，通常就形成具有低沸点的醚。这些醚从预前体中蒸发出去，留下具有降低的有机物含量的最终产物，并且部分地形成了最终所需的金属氧化物的金属-氧-金属键。如果受热充分，部分反应式(12)也会发生生成金属-氧-金属键和酯。酯的沸点通常较高便会留在溶液中。当最终前体涂敷到基板上以后，这些高沸点的有机物减缓了干燥过程，这可以减少开裂和缺陷；由此，在每种情况下，形成金属-氧-金属键提高了最终前体的性能。
步骤P 96大体上是一个蒸镏过程，以随反应(11)和(12)进行从溶液中除去挥发性物质。溶液中挥发性物质的去除驱动了反应的完成，即高的反应效率。溶液中挥发性物质的去除也起到了防止薄膜开裂和其他缺陷的作用，否则，这种缺陷可以与溶液中挥发性物质的存在有关。因此，反应(11)和(12)的进行程度可通过溶液的加热速率以及排出溶液的流体体积来监测。溶液优选加热到至少115℃的沸点平顶，更优选120℃，最优选为123℃-127℃。
若将金属羧酸盐加入金属烷氧基羧酸盐中并使混合物加热，则有如下反应发生：
(13) 其中R-COOOC-R′是一种酸酐，符号含义如上所定义。这一反应要求比上述反应(11)和(12)有更可观的热量，并且反应速率也低得多。
除了上述生成金属烷氧基羧酸盐的反应之外，还发生如下反应：(14) 其中符号含义如上所定义。在过量羧酸存在下加热，该反应取代中间金属烷氧基羧酸盐部分，形成基本上完全的羧酸盐；不过，目前认为，在本发明的条件下，醇盐被羧酸盐所完全取代是不会发生的。羧酸的完全取代要求有足够的热量，即使如此可能也不会发生。
步骤P 96的最后，优选在溶液中已经形成金属氧化物层26中的至少50％的金属-氧键。反应在一个敞口容器中进行并由约120℃-约200℃的热板加热，直到监测到溶液温度出现一个分馏平顶，说明大部分水、醇、醚和其他反应副产物已从溶液中除去，平顶至少超过100℃。此时，进一步回流可以产生一定量的不希望出现的酯或酸酐副产物，这些副产物经常难以用分馏的方法从溶液中除去。可以通过在步骤P 94中添加金属羧酸盐的方法来彻底避免过量酸酐浓度的潜在复杂性，从而不需要再对溶液进行可能需要的回流。
步骤P 98是一个可选择的溶剂交换步骤，由于流体参数如粘度和粘合张力的可预计性，便有利于在各种各样的前体溶液中使用一种通用溶剂，所述的这些流体参数在涂敷于基板后影响液体前体膜的厚度。经过干燥的前体残留物退火后，这些流体参数还影响相关的金属氧化物膜的质量和电性能。在步骤P 98中，加入一定量的标准溶剂(如二甲苯或正辛烷)适于调整中间前体到超晶格成分所要求摩尔浓度。依据金属氧化物材料的经验分子式，这种摩尔浓度优选范围为约0.100M-约0.400M，并且，依据金属氧化物材料可能在1升溶液中形成的摩尔数，最优选为约0.130M-约0.200M。加入标准溶剂以后，使溶液加热至足以蒸发出任何非标准溶剂的温度，并使溶液达到所需的摩尔浓度。
步骤P 100优选仅在包括铋的层状超晶格材料的前体中使用。铋(Bi3+)是最优选的产生超晶格的元素，铋的预前体最优选是三-2-乙基己酸铋。由于铋的预前体的相对不稳定性，即大量的热量能够破坏配位键，从而对溶液制备卓越的薄膜金属氧化物具有潜在的有害影响，因此优选在继步骤P 96的加热之后添加铋的预前体。应当明白的是，铋预前体经常毫无问题地在步骤P 92和P 96的任何步骤中加入，在此意义上，步骤P 100是可选择的。
在对前体溶液加热过程中，存在有潜在的铋挥发的问题，特别是对形成所要求的化学计量比例的层状超晶格材料的干燥前体残余物的高温退火过程中更是如此。因此，在步骤P 100中优选添加约5％-约15％过量的铋以补偿前体溶液中铋的损失。在600℃-850℃左右温度下退火约1小时，前体溶液中过量的铋组分通常为化学计量平衡的层状超晶格产品所需要量的5％-15％。由于金属氧化物产品形成期间过量的铋并不完全挥发，残余的过量的铋组分可以起到A位材料的作用，从而导致了层状超晶格晶体的点缺陷。
在步骤P 102中，将溶液充分混合均匀，如果最终溶液在几天或几星期内不使用的话优选在于燥的氮气或氩气的惰性环境中贮存。这种预防性的贮存起到保证溶液中基本无水并避免了水引发聚合反应和凝胶化的有害影响，以及由水引发醇配位体引的金属组分的沉淀。即使如此，当经过优选后的前体主要由与羧酸配位体和烷氧基羧酸盐键合的金属组成时，并不需要严格的干燥又惰性贮存的措施。
对于反应过程的典型性的讨论已在上面给出，上述讨论是概括性的，不受到局限。具体所发生的反应与所使用的金属、醇和羧酸有关，还有与加热程度有关，这在下面将给出详细的实施例。
下面的非限定性实施例给出了本发明优选的材料和实施方法。
实施例1
一种层状超晶格前体溶液的制备
表1中的前体成分来源于所注的供应商，分装成表中所示各种含量。
                    表1
成分 分子量(g/mol) 克 摩尔 摩尔当量 供应商
五丁醇钽Ta(OC4H9)5   546.52   43.722   80.001   2.0000   Vnipim
 2-乙基己酸   144.21   72.684   504.01   12.600   Aldrich
  锶   87.62   3.5048   40.000   1.0000   Strem
  三-2-乙基己酸铋(innaptha)Bi(O2C6H11)5   (765.50)   66.752   87.201   2.1800   Strem
将五丁醇钽和252.85mmol的2-乙基己酸放入250ml的盛有40ml二甲苯的锥形烧瓶中，即每100mmol钽约用50ml二甲苯。用50ml烧杯盖住烧瓶促进回流并使其内容物与空气中的水分隔离。使混合物在160℃的热板上电磁搅拌并回流48小时形成基本上均匀的含有丁醇和2-乙基己酸钽的溶液。应该明白的是溶液中的丁醇盐组分几乎完全被2-乙基己酸取代，但在本实施例的加热条件下没有发生完全取代。在48小时以后，撤去50ml的烧杯，并使热板温度升高至200℃用于蒸镏丁醇部分和水以去除溶液中的这些组分。溶液温度一达到124℃就使烧瓶从热板上移开，这个温度表明所有的丁醇和水已从溶液中完全除去。使烧瓶和烧瓶的内容物冷却到室温。
锶和50ml 2-甲氧基乙醇溶剂加入冷却后的混合物中反应形成二-2-乙基乙酸锶。在锶的混合物中加入100ml二甲苯，然后将烧瓶及其内容物一起再放回200℃的热板上回流5小时，烧瓶上再盖上50m1的烧杯，使之反应主要生成如分子式(6)所示的钽锶烷氧基羧酸盐的产物。移去烧杯并使溶液温度升高到125℃以除去溶液中的2-甲氧基乙醇溶剂和醚、醇或水。从热源移开后的烧瓶被冷却到室温。在冷却后的溶液中加入三-2-乙基己酸铋，并用200ml二甲苯进一步稀释形成前体溶液，在没有铋挥发的情况下，前体溶液可以形成0.200mol的SrB2.18Ta2O9.27。
由此，本实施例表明，步骤P 92，即金属锶、一种醇和一种羧酸的反应可以在由五丁醇钽和2-乙基己酸形成的烷氧基羧酸钽溶液中发生。因此，步骤P 92和P 94可以在一种单一溶液中进行，与图4的顺序相反。
前体的配方被设计成在液体前体制备固体金属氧化物的过程中用于补偿铋的挥发。特别地，Bi2.18组分包括约有9％过量(0.18)的铋成分。经过计算前面退火步骤时预期的铋挥发，根据分子式(3)，前体溶液预期可以得到化学计量m＝2的材料，即每1升溶液中含0.2mol的SrBi2Ta2O9。
实施例2
具有氮化硅缓冲层的MFIS器件的形成
用根据实施例1制备的前体溶液制成了器件60。一种常规的4英寸直径的多晶P型掺杂硅片用水清洗后再用典型的RCA水清洗工艺干燥。在790℃下使用SiH2Cl3和NH3源低压化学蒸汽沉积法形成了氮化硅层。包括氮化硅36的基板冷却到室温并插入一种旋转涂机中。
来自实施例1中的2ml等分0.2M SrBi2Ta2O9前体中加入1.08ml正丁基乙酸酯使浓度调节到0.13M，并使之经过0.2μm的过滤器。使基板以1500rpm的转速在常规的旋涂机中旋转。在旋转的同时用一个滴眼器将前体溶液在30秒内涂敷于基板上。涂有前体的基板从旋涂机上移开并在140℃的热板上的空气中干燥2分钟。再在260℃的第二热板上的空气中干燥4分钟。基板还可以用一种HEATPULSE410型钨一卤素灯装置在氧气中以725℃温度下继续干燥30秒，这一装置可以从AG Associates Inc.购买用作热源。该钨-卤素灯泡包括8个J 208V的灯泡(购自日本Ushio)，总功率1200W。灯的加热程序为从室温开始以100℃/秒升温至725℃。旋涂和干燥程序再重量一次以增加如步骤P 78所要求的层38的总厚度。
基板(包括层38处干燥后的前体材料)位于扩散炉内在800℃的氧气环境中退火80分钟，它包括5分钟的推入和5分钟的拉出炉子的时间在内。
用一种直流磁控管使铂金属喷射成2200的厚度。基板用一种常规的阴性抗蚀罩和氩离子刻蚀形成布线图案。除去抗蚀剂以后，使器件在800℃的氧气下退火40分钟，包括5分钟的推入和5分钟的拉出扩散炉的时间。这种方法可能用其他前体再次重复。
实施例3
没有氮化硅缓冲层的MFS器件的形成
除了步骤P 72，即氮化硅层的沉积过程被省略外，进行与实施例2相同的方法。因此，没有氮化硅层36的器件60就这样形成了。
实施例4
电容对电压的测量结果
对于实施例2和3中生产的样品进行了电子测量。用惠普4275A LCR仪测定并比较了电容电压曲线。每个用于测试的方型单元的面积是16296μm2。测试条件为：大气压下，17℃温度，电压振幅0.05V、频率10000Hz。逆向测量之间的等待时间为2秒。
图5描绘了用实施例2中的方法制造的有氮化硅缓冲层的锶铋钽酸盐器件的电容电压曲线。垂线110(沿着正向切换曲线)和112(沿着负向切换曲线)与对应电容曲线的中点相交。位于正向切换曲线和负向切换曲线之间的区域即为铁电现象，也就是分离窗(separation window)。线110和112表明分离窗中两条曲线中点之间有6.6V的幅宽。各曲线还证实了每条曲线最高和最平顶之间有1.8×10-n法拉第的垂直升幅。各条曲线突然上升的特点以及曲线间的宽分离说明了在图1实施方案中，样品具有一种优异的存贮单元或门。
图6描述了根据实施例3的方法制造的样品的电容-电压曲线。曲线中用114表示的区域显示出图5曲线中所没有的“鹅颈”的特征。这种颈状特征使要求的切换范围拓宽至13V的间隔，这使得该器件在要求较低电压下进行充分切换的应用中没有多大的使用价值。与图5相比，图6的这种变形曲线是由于铋、钽和锶组分扩散进入硅基板的缘故。这样，在铁电层和硅层之间的最终边界中有许多阱势从而缺少电稳定性。因此，从图5和6中可以明确氮化硅层36的加入稳定了器件60的电结构。
实施例5
层状超晶格材料的UV取向
实施例2中的制造方法可以改变为在前体干燥过程中(图3的步骤P 78)使用曝露在UV辐射中的方法。UV曝露起到改变最终层状超晶格材料的结晶取向的作用。UV光源优选为丹尼尔逊灯。测得灯的光谱输出范围为180nm-约300nm，220nm时光强约9mW/cm2，260nm时光强15mW/cm2。这些波长选择性将目标对准了前体溶液中的C-O键，使其易于离解。基板在曝露于钨-卤素灯的光线下之前优选先置于UV辐射下同时用140℃的热板焙烤。
根据实施例2中的方法，经步骤P 82制造了器件60，只是该方法中的步骤P 78还包括干燥期间使前体曝露在丹尼尔逊灯的UV辐射中。制造过程提供了一种未形成布线图案的不含铂层40、却具有UV取向的层状超晶格材料的器件60。
上面段落中的方法在丹尼尔逊灯关闭时再重复一次。在没有UV辐射下制备了第二个样品，并生产了非取向的层状超晶格材料。
分别对取向样品和非取向样品进行X光衍射测量，证实了UV工艺制造的样品具有C轴取向。每个样品电容-电压测量结果与图5相似，指示具有宽的分离和陡切换率。取向样品中漏电流较低，介电常数也较低。因此，与非取向样品相比，取向样品具有一种改进的存贮寿命和较高操作速度。
实施例6
不同基板上的UV取向
对其他形成在不同基板上的锶铋钽酸盐样品进行了实施例5比较性研究。这些测量结果确定了锶铋钽酸盐是否能够在除氮化硅以外的其他基板上进行取向。根据实施例1制备的前体溶液用于不同的基板并涂敷使之直接与各种包括n-Si，p-Si和Si/SiO2的基板层相接触。
图7描绘了各种样品的X光衍射测量结果。上部两条曲线表示非取向样品的结果，下部三条曲线表示取向样品的结果。Y轴表示均匀吸收量定标，它已专门调整到0-1000范围内的任意值，用来比较取向样品和非取向样品的数值。每一条曲线用其上形成有SrBi2Ta2O9材料的基板的类型来标识。UV曝露样品的C轴取向是很明显的，例如在UV曝露样品中，峰(0，0，10)实质上的高强度水平。这个峰仅反映了C轴10位置上的强度值。图7证明了UV辐射会使铁电层38在各种基板上以同样的方式取向。

Claims (13)

1、一种用于集成电路的、包括半导体基板和形成在所述基板上的缓冲层的铁电器件，所述铁电器件的特征在于：
在所述缓冲层上形成的一种铁电材料；和
一个顶电极。
2、如权利要求1中所述的器件，其中，所述器件被可操作地配置以调节作为一种晶体管电路的一对源/漏区域。
3、如权利要求1中所述的器件，其中，所述缓冲层包括一种氮化物。
4、如权利要求1中所述的器件，其中，所述铁电材料是一种层状超晶格材料。
5、如权利要求4中所述的器件，其中，所述层状超晶格材料有一种辐射诱导的C轴取向。
6、如权利要求5中所述的器件，其中，所述层状超晶格材料选自由锶铋钽酸盐和锶铋铌钽酸盐组成的组。
7、如权利要求1中所述的器件，其中，所述铁电材料的电容对偏压的正向和负向切换曲线之间至少有5伏特的分离窗。
8、一种制备用于集成电路的器件的方法，包括提供具有曝露表面的半导电基板和使一种缓冲层直接沉积在所述曝露表面的步骤，所述方法的特征在于：
在所述缓冲层上形成一层状超晶格材料；和
完成所述器件。
9、如权利要求8中所述的方法，其中，所述形成一种层状超晶格材料的步骤包括混合含有许多有效量金属组分的液体前体溶液用来通过加热所述薄膜以获得一种层状超晶格材料的步骤。
10、如权利要求8中所述的方法，其中，所述形成一种层状超晶格材料的步骤包括涂敷一种液体前体溶液以在所述基板上形成所述溶液的薄膜。
11、如权利要求10中所述的方法，其中，所述形成一种层状超晶格材料的步骤包括在所述基板上沉积所述液体前体溶液而形成一种薄的前体膜，以及在曝露于紫外辐射下干燥所述膜得到一种干燥的薄膜。
12、如权利要求8中所述的方法，其中，所述沉积一种缓冲层的步骤包括氮化硅层的化学蒸汽沉积。
13、如权利要求8中所述的方法，其进一步的特征在于，在所述形成层状超晶格材料的步骤之前，在所述缓冲层上形成氧化层的步骤。
CN96196432A 1995-08-21 1996-08-19 具有极化兼容缓冲层的金属绝缘体半导体结构 Pending CN1194060A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/517,036 1995-08-21
US08/517,036 US6310373B1 (en) 1992-10-23 1995-08-21 Metal insulator semiconductor structure with polarization-compatible buffer layer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1194060A true CN1194060A (zh) 1998-09-23

Family

ID=24058120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN96196432A Pending CN1194060A (zh) 1995-08-21 1996-08-19 具有极化兼容缓冲层的金属绝缘体半导体结构

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6310373B1 (zh)
EP (1) EP0846341A1 (zh)
JP (1) JP3941837B2 (zh)
KR (1) KR19990044056A (zh)
CN (1) CN1194060A (zh)
CA (1) CA2228608A1 (zh)
TW (1) TW328172B (zh)
WO (1) WO1997007546A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110943128A (zh) * 2018-09-21 2020-03-31 中国科学院半导体研究所 二维mosfet/mfis多功能开关存储器件及其制备方法

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19652547C2 (de) * 1996-12-17 2002-04-25 Infineon Technologies Ag Speicherzellenanordnung mit Grabenstruktur und einem Gatedielektrikum, das ein Material mit Ladungsträger-Haftstellen enthält, und Verfahren zu deren Herstellung
US6498362B1 (en) * 1999-08-26 2002-12-24 Micron Technology, Inc. Weak ferroelectric transistor
WO2002082510A1 (en) * 2000-08-24 2002-10-17 Cova Technologies Incorporated Single transistor rare earth manganite ferroelectric nonvolatile memory cell
JP3627640B2 (ja) * 2000-09-22 2005-03-09 松下電器産業株式会社 半導体メモリ素子
CN100388420C (zh) * 2000-10-31 2008-05-14 塞姆特里克斯公司 具有改进微型结构的层状超晶格材料的制造方法
US20020164850A1 (en) 2001-03-02 2002-11-07 Gnadinger Alfred P. Single transistor rare earth manganite ferroelectric nonvolatile memory cell
US6586792B2 (en) * 2001-03-15 2003-07-01 Micron Technology, Inc. Structures, methods, and systems for ferroelectric memory transistors
US6531324B2 (en) * 2001-03-28 2003-03-11 Sharp Laboratories Of America, Inc. MFOS memory transistor & method of fabricating same
US6824814B2 (en) * 2002-05-21 2004-11-30 Sharp Laboratories Of America, Inc. Preparation of LCPMO thin films which have reversible resistance change properties
US7066088B2 (en) * 2002-07-31 2006-06-27 Day International, Inc. Variable cut-off offset press system and method of operation
US6825517B2 (en) * 2002-08-28 2004-11-30 Cova Technologies, Inc. Ferroelectric transistor with enhanced data retention
US6714435B1 (en) * 2002-09-19 2004-03-30 Cova Technologies, Inc. Ferroelectric transistor for storing two data bits
US6888736B2 (en) 2002-09-19 2005-05-03 Cova Technologies, Inc. Ferroelectric transistor for storing two data bits
US7112507B2 (en) * 2003-11-24 2006-09-26 Infineon Technologies Ag MIM capacitor structure and method of fabrication
DE102005018029A1 (de) * 2005-04-14 2006-10-26 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Bauelements
TWI316294B (en) * 2005-12-22 2009-10-21 Mears Technologies Inc Method for making an electronic device including a selectively polable superlattice
KR101228649B1 (ko) * 2011-06-20 2013-01-31 성균관대학교산학협력단 열전소자의 자발적 초격자구조 다성분계 금속산화물 박막제조방법
KR101362291B1 (ko) * 2012-10-19 2014-02-13 성균관대학교산학협력단 용액공정에 의한 열전소자의 나노입자형태 초격자 박막 성장방법
US10060033B2 (en) * 2013-09-03 2018-08-28 Merck Patent Gmbh Precursors for the production of thin oxide layers and the use thereof
CN111162120A (zh) * 2019-12-27 2020-05-15 中国科学院微电子研究所 一种存储器件、存储器及其制作方法、电子设备和芯片

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4707897A (en) * 1976-02-17 1987-11-24 Ramtron Corporation Monolithic semiconductor integrated circuit ferroelectric memory device, and methods of fabricating and utilizing same
US4908678A (en) * 1986-10-08 1990-03-13 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. FET with a super lattice channel
US5519234A (en) * 1991-02-25 1996-05-21 Symetrix Corporation Ferroelectric dielectric memory cell can switch at least giga cycles and has low fatigue - has high dielectric constant and low leakage current
JPH05503609A (ja) 1990-02-26 1993-06-10 シンメトリックス・コーポレーション 電子デバイス、それらの製造法および利用法
US5128316A (en) * 1990-06-04 1992-07-07 Eastman Kodak Company Articles containing a cubic perovskite crystal structure
US5514822A (en) 1991-12-13 1996-05-07 Symetrix Corporation Precursors and processes for making metal oxides
US5151810A (en) * 1991-10-31 1992-09-29 Eastman Kodak Company Method for alignment of scan line optics with target medium
EP0540993A1 (en) 1991-11-06 1993-05-12 Ramtron International Corporation Structure and fabrication of high transconductance MOS field effect transistor using a buffer layer/ferroelectric/buffer layer stack as the gate dielectric
WO1993012542A1 (en) 1991-12-13 1993-06-24 Symetrix Corporation Layered superlattice material applications
US5514484A (en) * 1992-11-05 1996-05-07 Fuji Xerox Co., Ltd. Oriented ferroelectric thin film
US5426075A (en) 1994-06-15 1995-06-20 Ramtron International Corporation Method of manufacturing ferroelectric bismuth layered oxides

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110943128A (zh) * 2018-09-21 2020-03-31 中国科学院半导体研究所 二维mosfet/mfis多功能开关存储器件及其制备方法
CN110943128B (zh) * 2018-09-21 2021-02-09 中国科学院半导体研究所 二维mosfet/mfis多功能开关存储器件及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CA2228608A1 (en) 1997-02-27
TW328172B (en) 1998-03-11
EP0846341A1 (en) 1998-06-10
US6310373B1 (en) 2001-10-30
WO1997007546A1 (en) 1997-02-27
JP3941837B2 (ja) 2007-07-04
KR19990044056A (ko) 1999-06-25
JP2000505238A (ja) 2000-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1194060A (zh) 具有极化兼容缓冲层的金属绝缘体半导体结构
US5708302A (en) Bottom electrode structure for dielectric capacitors
JP3747325B2 (ja) 薄膜電子素子、電子素子を作成する方法、薄膜強誘電容量素子の作成に使用する液状前駆体溶液、薄膜強誘電材料の製造に使用する前駆体溶液を作成する方法
US6236076B1 (en) Ferroelectric field effect transistors for nonvolatile memory applications having functional gradient material
CN1174473C (zh) 层状超晶格材料和abo3型金属氧化物材料的制备方法
KR100433819B1 (ko) 초격자재료층및이를포함하는전자소자제조방법
US6404003B1 (en) Thin film capacitors on silicon germanium substrate
CN1179231A (zh) 一种制备具有低漏电流和低极化疲劳性能的电器件的方法
KR100442543B1 (ko) 층진초격자재료의박막층제조방법및이박막층을갖는전자소자
JP3803583B2 (ja) 超格子材料を製造する高速ランプアニール法
US6537830B1 (en) Method of making ferroelectric FET with polycrystalline crystallographically oriented ferroelectric material
US6174564B1 (en) Method of making metal polyoxyalkylated precursor solutions
CN1199506A (zh) 包含基材和线路层、且在基材和线路层之间带有缓冲层的集成电路
US6664115B2 (en) Metal insulator structure with polarization-compatible buffer layer
US5788757A (en) Composition and process using ester solvents for fabricating metal oxide films and electronic devices including the same
WO2001071816A1 (en) Ferroelectric fet with polycrystalline crystallographically oriented ferroelectric material
KR100346900B1 (ko) 옥탄용매내에분산되어있는금속폴리옥시알킬화전구물질용액,전구물질용액의제조방법및이전구물질용액을이용한집적회로용박막의제조방법
JPH10506227A (ja) 過剰なａ部位およびｂ部位修飾因子を含むａｂｏ▲下３▼薄膜およびこれを備えた集積回路を製造する方法
CN1620719A (zh) 制造具有超薄顶层的层状超点阵材料的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication