DE102020119304B4

DE102020119304B4 - System-on-chip mit ferroelektrischem direktzugriffsspeicher und abstimmbarem kondensator und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE102020119304B4
Application number: DE102020119304.1A
Authority: DE
Inventors: Sai-Hooi Yeong; Chi On Chui; Chenchen Wang
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2020-07-22
Publication date: 2023-05-17
Anticipated expiration: 2040-07-23
Also published as: KR20230006610A; US20220359550A1; DE102020119304A1

Abstract

Halbleitervorrichtung (100, 100A-C) mit:einem Substrat (101);einer ersten dielektrischen Schicht (120) über dem Substrat (101);einer Speicherzelle über dem Substrat (101) in einem ersten Bereich (200) der Halbleitervorrichtung (100, 100A-C), wobei die Speicherzelle eine erste ferroelektrische Struktur (126) in der ersten dielektrischen Schicht (120) aufweist, wobei die erste ferroelektrische Struktur (126) eine erste Bodenelektrode (121), eine erste Dachelektrode (125) und dazwischen eine erste ferroelektrische Schicht (123) aufweist; undeinem abstimmbaren Kondensator (122A, 122B, 122C) über dem Substrat (101) in einem zweiten Bereich (300) der Halbleitervorrichtung (100, 100A-C), wobei der abstimmbare Kondensator (122A, 122B, 122C) eine zweite ferroelektrische Struktur (122A, 122B, 122C) aufweist, wobei die zweite ferroelektrische Struktur (122A, 122B, 122C) eine zweite Bodenelektrode (121), eine zweite Dachelektrode (125) und dazwischen eine zweite ferroelektrische Schicht (123) aufweist, wobei mindestens ein Teil der zweiten ferroelektrischen Struktur (122A, 122B, 122C) in der ersten dielektrischen Schicht (120) ist, wobei der erste Bereich (200) ein Speichervorrichtungsbereich ist, der eine Speichervorrichtung aufweist, und der zweite Bereich (300) ein RF-Schaltungsbereich, ist, der eine RF-Schaltung (143) aufweist.

Description

BEREICH DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Halbleitervorrichtungen und in speziellen Ausführungsformen Halbleitervorrichtungen (z.B. System-On-Chip-Vorrichtungen) mit ferroelektrischen Direktzugriffsspeichern (FRAM oder FeRAM) in einem Speichervorrichtungsbereich der Vorrichtung und mit abstimmbaren Kondensatoren (z.B. Kondensatoren, die einen ferroelektrischen Film zwischen den Dach- und Bodenelektroden der Kondensatoren aufweisen) in einem Funkfrequenzschaltungsbereich (RF-Schaltungsbereich) der Vorrichtung.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Halbleitervorrichtungen werden in einer Vielzahl von elektronischen Anwendungen, wie z.B. Personal-Computern, Mobiltelefonen, Digitalkameras und anderen elektronischen Ausrüstungen, verwendet. Halbleitervorrichtungen werden üblicherweise hergestellt, indem isolierende oder dielektrische Schichten, leitfähige Schichten und Halbleitermaterialschichten über einem Halbleitersubstrat abgeschieden und die verschiedenen Materialienschichten unter Verwendung von lithografischen und Ätztechniken strukturiert werden, um Schaltungskomponenten und Elemente darauf auszubilden.
In der Halbleiterindustrie schreitet die Verbesserung der Integrationsdichte der verschiedenen elektronischen Komponenten (z.B. Transistoren, Dioden, Widerstände, Kondensatoren usw.) durch ein kontinuierliches Verkleinern der minimalen Strukturabmessungen voran, wodurch es ermöglicht wird, mehr Komponenten in einen vorgegebenen Bereich zu integrieren. Werden die minimalen Strukturabmessungen verkleinert, dann entstehen jedoch zusätzliche Probleme, die gelöst werden sollten.
Die Veröffentlichungsschrift US 2017 / 0 179 140 A1 offenbart eine nichtflüchtige Logikzelle mit ferroelektrischen Kondensatoren und MOSFETs. In einer Peripherie der nichtflüchtigen Logikzelle sind mehrere ferroelektrische Dummy-Kondensatoren gebildet.
Die Veröffentlichungsschrift US 2015 / 0 221 657 A1 offenbart eine Halbleitervorrichtung mit ferroelektrischen Kondensatoren als Teil einer Speichervorrichtung.
Die Veröffentlichungsschrift US 2019 / 0 148 390 A1 offenbart ein Verfahren zum Bilden einer variablen Kapazität mit einer dielektrischen ferroelektrischen/antiferroelektrischen (FE/AFE) Schicht.
Figurenliste
Ausbildungen der vorliegenden Offenbarung lassen sich am besten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verstehen. Es ist zu beachten, dass gemäß der branchenüblichen Praxis verschiedene Merkmale nicht maßstabsgetreu dargestellt sind. Tatsächlich können die Abmessungen der verschiedenen Merkmale zugunsten einer klaren Erläuterung willkürlich vergrößert oder verkleinert sein.

1 zeigt in einer Ausführungsform eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung, die eine ferroelektrische Direktzugriffsspeicherzelle (FRAM- oder FeRAM-Zelle) und einen abstimmbaren Kondensator aufweist.
Die 2-9 zeigen in einer Ausführungsform Querschnittsansichten eines Teils der Halbleitervorrichtung von 1 in den verschiedenen Fertigungsstufen.
10 zeigt in einer Ausführungsform verschiedene Betriebszustände eines abstimmbaren Kondensators.
11 zeigt eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung, die in einer Ausführungsform eine FRAM-Speicherzelle und einen abstimmbaren Kondensator aufweist.
12 zeigt eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung, die in einer Ausführungsform eine FRAM-Speicherzelle und zwei unterschiedliche abstimmbare Kondensatoren aufweist.
Die 13A - 13C zeigen in einer Ausführungsform verschiedene Ansichten eines abstimmbaren Kondensators.
14 zeigt eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung, die in einer Ausführungsform eine FeRAM-Speicherzelle und den abstimmbaren Kondensator aus den 13A - 13C aufweist.
Die 15-19 zeigen in einer Ausführungsform Querschnittsansichten eines Teils der Halbleitervorrichtung von 14 in den verschiedenen Fertigungsstufen.
20 zeigt in einer Ausführungsform eine perspektivische Ansicht eines Wafers, der mehrere Halbleiter-Dies aufweist.
21 zeigt in einer Ausführungsform ein Blockdiagramm von einem Halbleiter-Die in 20.
22 ist ein Ablaufplan eines Verfahrens zum Ausbilden einer Halbleitervorrichtung in einer Ausführungsform.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VERANSCHAULICHENDER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Verbesserte Halbleitervorrichtungen und ein Verfahren werden nach den unabhängigen Ansprüchen 1, 11 und 16 bereitgestellt. Die nachfolgende Offenbarung liefert viele unterschiedliche Ausführungsformen oder Beispiele für die Realisierung unterschiedlicher Merkmale der Erfindung. Um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen, werden nachstehend spezielle Beispiele für Komponenten und Anordnungen oder dergleichen beschrieben. Zum Beispiel kann das Ausbilden eines ersten Merkmals über oder auf einem zweiten Merkmal in der nachfolgenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, bei denen das erste und das zweite Merkmal in einem direkten Kontakt ausgebildet sind, und es kann auch Ausführungsformen umfassen, bei denen zwischen dem ersten und dem zweiten Merkmal zusätzliche Merkmale derart ausgebildet sein können, dass das erste und das zweite Merkmal nicht unmittelbar kontaktieren können. In der Beschreibung hier bezieht sich die gleiche Bezugsziffer in den verschiedenen Figuren durchgängig auf die gleiche oder ähnliche Komponente, welche durch ein gleiches oder ähnliches Verfahren unter Verwendung des(der) gleichen oder ähnlichen Materials(Materialien) ausgebildet wurde.
Ferner können hier räumliche Relationsbegriffe, wie z.B. „darunter liegend“, „unter“, „unterer“, „darüber liegend“, „oberer“ und dergleichen, der Einfachheit der Beschreibung wegen verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem anderen Element oder Merkmal (anderen Elementen oder Merkmalen) zu beschreiben, wie in den Figuren dargestellt ist. Die räumlichen Relationsbegriffe sind dazu gedacht, verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung im Einsatz oder beim Betrieb zusätzlich zu der Ausrichtung zu umfassen, die in den Figuren dargestellt ist. Die Vorrichtung kann auf eine andere Weise ausgerichtet (90 Grad oder in andere Richtungen gedreht) werden, und die hier verwendeten räumlichen Kennzeichnungen können ebenso dementsprechend interpretiert werden.
Der ferroelektrische Direktzugriffsspeicher (FRAM oder FeRAM), wie z.B. der eingebettete FeRAM, ist wegen seiner hohen Schreib/Lesegeschwindigkeit und geringen Größe ein Kandidat für die nächste Generation eines nichtflüchtigen Speichers. Üblicherweise werden eine FeRAM-Anwendung und eine RF/Mikrowellenanwendung in der Halbleiterfertigung als unterschiedliche Anwendungen behandelt, und die Vorrichtungen für die FeRAM-Speicher-Anwendung und die RF/Mikrowellen-Anwendung werden getrennt hergestellt. Die Anwendungsbereiche (z.B. Speicheranwendungen und Hochfrequenzanwendungen, wie z.B. RF-Filter und Oszillatoren) werden entkoppelt, wenn ferroelektrische Materialien verwendet werden. Infolgedessen werden Produkte, die beide Anwendungen (z.B. Speicher- und Hochfrequenzanwendungen) und Merkmale umfassen, gewöhnlich in unterschiedlichen Chips (z.B. einem Speicherchip und einem RF-Schaltungschip) implementiert, die in unterschiedlichen Prozessen hergestellt werden.
In der vorliegenden Offenbarung wird der FeRAM-Prozess zur Herstellung abstimmbarer Kondensatoren verwendet, um Speicher- und Hochfrequenzfunktionen auf einem gleichen Chip (z.B. einem System-on-Chip (SoC)) für diverse Anwendungen zu ermöglichen. In einer Ausführungsform wird ein ferroelektrischer abstimmbarer Kondensator auf einer gleichen Ebene (z.B. in einer gleichen dielektrischen Schicht über dem Substrat) wie eine ferroelektrische Struktur des FeRAM, aber in unterschiedlichen Bereichen eines gleichen Chips, hergestellt. Zum Beispiel wird der FeRAM in einem Speichervorrichtungsbereich des Chips ausgebildet, und der abstimmbare Kondensator wird in einem RF-Schaltungsbereich (z.B. für Hochfrequenzanwendungen) des Chips ausgebildet.
1 zeigt in einer Ausführungsform eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 100, die eine ferroelektrische Direktzugriffsspeicherzelle (FRAM- oder FeRAM-Zelle) und einen abstimmbaren Kondensator aufweist. Die Halbleitervorrichtung 100 kann ein Halbleiter-Die (der auch als ein Die oder ein Chip bezeichnet werden kann) sein, der Speichervorrichtungen (z.B. FeRAM) und Funkfrequenzschaltungen (RF-Schaltungen) aufweist, die zum Beispiel auf einem gleichen Halbleitersubstrat integriert sind. Der Einfachheit halber zeigt die 1 nur einen Teil der Halbleitervorrichtung, und nicht alle Merkmale der Halbleitervorrichtung 100 sind in 1 dargestellt.
Mit Bezugnahme auf 1 weist die Halbleitervorrichtung 100 mehrere elektrische Komponenten (z.B. 103, 104), die in/auf einem Substrat 101 ausgebildet sind. Die elektrischen Komponenten 103/104 können z.B. Transistoren sein, obwohl auch andere geeignete elektrische Komponenten, wie z.B. Widerstände, Kondensatoren oder Induktoren, ausgebildet sein können. Das Substrat 101 kann ein Halbleitersubstrat, wie z.B. Silizium, dotiert oder undotiert, oder eine aktive Schicht eines Halbleiter-auf-Isolator-Substrats (SOI-Substrat) sein. Das Substrat 101 kann andere Halbleitermaterialien, wie z.B. Germanium; einen Verbindungshalbleiter einschließlich Siliziumcarbid, Galliumarsen, Galliumphosphid, Galliumnitrid, Indiumphosphid, Indiumarsenid und/oder Indiumantimonid; einen Legierungshalbleiter einschließlich SiGe, GaAsP, AlInAs, AlGaAs, GaInAs, GaInP und/oder GaInAsP; oder Kombinationen davon, aufweisen. Andere Substrate, wie z.B. mehrschichtige oder Gradientensubstrate, können auch verwendet werden.
Über dem Substrat 101 und den elektrischen Komponenten 103/104 können Interconnect-Strukturen ausgebildet sein, um die elektrischen Komponenten 103/104 zu verbinden, um Funktionsschaltungen auszubilden. Die Interconnect-Strukturen können z.B. durch Ausbilden von Metallisierungsstrukturen in einer oder mehreren dielektrischen Schichten über dem Substrat 101 ausgebildet werden. Die 1 zeigt z.B. die dielektrischen Schichten 107/110 und die Leitungselemente 105/111/113 (z.B. Durchkontaktierungen und Leiterbahnen) in den dielektrischen Schichten 107/110 als ein Teil der Interconnect-Strukturen. Die Leitungselemente 105/111/113 koppeln die elektrischen Komponenten 103/104 elektrisch an die Strukturen/Schaltungen, die anschließend über der dielektrischen Schicht 110 ausgebildet werden.
1 zeigt eine ferroelektrische Struktur 126 in einem ersten Bereich 200 (der auch als ein erster Vorrichtungsbereich bezeichnet werden kann) der Halbleitervorrichtung 100 und eine ferroelektrische Struktur 122A in einem zweiten Bereich 300 (der auch als ein zweiter Vorrichtungsbereich bezeichnet werden kann) der Halbleitervorrichtung 100. In der dargestellten Ausführungsform ist der erste Bereich 200 ein Speichervorrichtungsbereich zum Ausbilden von Speichervorrichtungen (z.B. FRAM-Vorrichtungen), und der zweite Bereich 300 ist ein Funkfrequenz-Schaltungsbereich (RF-Schaltungsbereich) zum Ausbilden von RF-Schaltungen (z.B. Oszillatoren, RF-Filter). Hierbei bezeichnet RF-Schaltungen die Schaltungen, die für Hochfrequenzanwendungen, wie z.B. RF-Anwendung, und/oder Mikrowellenanwendungen ausgelegt sind. In der nachfolgenden Darlegung können die ferroelektrischen Strukturen (z.B. 126, 122A) auch als ferroelektrische Vorrichtungen bezeichnet werden.
Wie in 1 dargestellt ist, weist jede der ferroelektrischen Strukturen 126/122A eine Bodenelektrode 121, eine ferroelektrische Schicht 123 und eine Dachelektrode 125 auf. In dem Beispiel von 1 sind die ferroelektrischen Strukturen 126/122A in einer dielektrischen Schicht 120 über dem Substrat 101 ausgebildet, wobei die obere Fläche der Dachelektroden 125 auf einer Höhe mit der oberen Fläche der dielektrischen Schicht 120 liegt und die untere Fläche der Bodenelektroden 121 auf einer Höhe mit der unteren Fläche der dielektrischen Schicht 120 liegt. Details bezüglich der Materialien und des Herstellungsverfahrens der Halbleitervorrichtung 100 werden nachfolgend dargelegt.
Die Bodenelektrode 121, die ferroelektrische Schicht 123 und die Dachelektrode 125 der ferroelektrischen Struktur 126 weisen eine gleiche Größe auf (wobei sie z.B. in einer Draufsicht eine gleiche Abmessung oder Flächenausdehnung aufweisen), derart dass die jeweiligen Seitenwände der Bodenelektrode 121, die jeweiligen Seitenwände der ferroelektrischen Schicht 123 und die jeweiligen Seitenwände der Dachelektrode 125 in der Querschnittsansicht von 1 in einer Fluchtlinie liegen. Demgegenüber weisen die Dachelektrode 125 und die ferroelektrische Schicht 123 der ferroelektrischen Struktur 122A eine gleiche Größe auf, aber die Bodenelektrode 121 der ferroelektrischen Struktur 122A ist größer als die Dachelektrode 125 der ferroelektrischen Struktur 122A. Insbesondere liegen in der 1 die linken Seitenwände der Bodenelektrode 121, der ferroelektrischen Schicht 123 und der Dachelektrode 125 in einer Fluchtlinie, die rechten Seitenwände der Bodenelektrode 121 erstrecken sich aber über die seitlichen Ausdehnungen der Dachelektrode 125 (oder die seitlichen Ausdehnungen der ferroelektrischen Schicht 123) hinaus.
1 zeigt ferner eine dielektrische Schicht 130, die über der dielektrischen Schicht 120 ausgebildet ist, und Leitungselemente 131/133/135/137 (z.B. Durchkontaktierungen oder Leiterbahnen), die in der dielektrischen Schicht 130 ausgebildet sind. In dem Beispiel von 1 ist die Dachelektrode 125 der ferroelektrischen Struktur 126 über das Leitungselement 133 (z.B. eine Durchkontaktierung) elektrisch an die Leitungselemente 135 (z.B. eine Leiterbahn) gekoppelt, und die Bodenelektrode 121 der ferroelektrischen Struktur 126 ist über die Leitungselemente 113/111/105 elektrisch z.B. an einen Source/Drain-Bereich eines Transistors 104 gekoppelt, wodurch eine 1T-1C-Speicherzelle ausgebildet wird, wobei T Transistor und C Kondensator bedeutet. In der 1T-1C-Speicherzelle, wird die elektrische Polarisationsrichtung der ferroelektrischen Schicht 123 durch ein äußeres elektrisches Feld eingestellt, z.B. in eine von zwei Polarisationsrichtungen, um eine „0“ oder eine „1“ anzuzeigen, die in der Speicherzelle gespeichert ist. Das äußere elektrische Feld kann erzeugt werden, indem eine positive oder eine negative Spannung quer über die Dachelektrode 125 und die Bodenelektrode 121 hinweg angelegt wird. Folglich wird die ferroelektrische Struktur 126 in der 1T-1C Speicherzelle als ein Speicherelement zur Informationsspeicherung verwendet, so z.B. zum Speichern eines Bits „0“ oder eines Bits „1“, indem die elektrische Polarisationsrichtung der ferroelektrischen Schicht 123 verändert wird. Die ferroelektrische elektrische Struktur 126 funktioniert nicht als ein abstimmbarer Kondensator (z.B. ein Kondensator mit einer Kapazität, die anpassbar ist) in der Speicherzelle.
Noch mit Bezugnahme auf 1 ist die Dachelektrode 125 der ferroelektrischen Struktur 122A über das Leitungselement 133 (z.B. eine Durchkontaktierung) elektrisch an das Leitungselement 135 (z.B. eine Leiterbahn) gekoppelt. Eine obere Fläche der Bodenelektrode 121 ist in Kontakt (z.B. in einem physischen Kontakt) mit dem Leitungselement 131 (z.B. eine Durchkontaktierung) und ist über das Leitungselement 131 elektrisch an das Leitungselement 137 (z.B. eine Leiterbahn) gekoppelt. Eine untere Fläche der Bodenelektrode ist in Kontakt (z.B. in einem physischen Kontakt) mit dem Leitungselement 113 (z.B. eine Durchkontaktierung) und ist über das Leitungselement 113/111/105 elektrisch an die elektrische Komponente 103 (z.B. ein Transistor, ein Widerstand oder ein Induktor) gekoppelt. Es ist zu beachten, dass die Bodenelektrode 121 der ferroelektrischen Struktur 122A zwei elektrische Pfade aufweist, wie z.B. einen oberen Pfad, der an das Leitungselement 137 angeschlossen ist, und einen unteren Pfad, der an die elektrische Komponente 103 angeschlossen ist. Wie nachfolgend ausführlicher dargelegt wird, wird der obere Pfad für die Feinabstimmung (z.B. Anpassen) der Kapazität der ferroelektrischen Struktur 122A verwendet, und der untere Pfad wird verwendet, um eine RF-Schaltung auszubilden, welche die ferroelektrische Struktur 122A aufweist. Somit funktioniert die ferroelektrische Struktur 122A in dem zweiten Bereich 300 als ein abstimmbarer Kondensator in einer RF-Schaltung, und sie kann als ein abstimmbarer Kondensator 122A bezeichnet werden.
In einigen Ausführungsformen weist die Dielektrizitätskonstante der ferroelektrischen Schicht 123 eine Abhängigkeit von einer an die ferroelektrische Schicht 123 angelegten Spannung und/oder einer Frequenz auf, bei der die ferroelektrische Schicht 123 betrieben wird. Deshalb kann die ferroelektrische Struktur 122A als ein abstimmbarer Kondensator für RF/Mikrowellen-Anwendungen eingesetzt werden. Zum Beispiel kann die ferroelektrische Struktur 122A als ein abstimmbarer Kondensator in einer spannungsgesteuerten Oszillatorschaltung (VCO-Schaltung) oder in einer RF-Filterschaltung verwendet werden, die eine anpassbare Filterbandbreite aufweist. In einigen Ausführungsformen wird die ferroelektrische Struktur 122A als ein abstimmbarer Kondensator in einer RF-Schaltung verwendet, wobei die RF-Schaltung die elektrische Komponente 103, die ferroelektrische Struktur 122A und andere Teile der RF-Schaltung aufweist (siehe z.B. 143 in 10). Mit anderen Worten, die ferroelektrische Struktur 122A, die elektrischen Komponenten 103 und andere Teile der RF-Schaltung (z.B. 143 in 10) bilden eine vollständige RF-Schaltung, die eine vorgesehene RF-Funktionalität (z.B. als eine Oszillatorschaltung oder ein RF-Filter) zur Verfügung stellt.
In einigen Ausführungsformen werden die ferroelektrische Struktur 126 und die ferroelektrische Struktur 122A in einer gleichen dielektrischen Schicht (z.B. 120) der Halbleitervorrichtung 100 ausgebildet, und sie werden in einem gleichen Bearbeitungsschritt (in gleichen Bearbeitungsschritten) ausgebildet. In einigen Ausführungsformen werden die entsprechenden Schichten (z.B. 121, 123 und 125) der ferroelektrischen Struktur 126 und der ferroelektrischen Struktur 122A aus einem gleichen Material (gleichen Materialien) in einem gleichen Bearbeitungsschritt ausgebildet.
Die 2-9 zeigen in einer Ausführungsform Querschnittsansichten eines Teils der Halbleitervorrichtung 100 von 1 in den verschiedenen Fertigungsstufen. Insbesondere zeigen die 2-9 nur den zweiten Bereich 300 von 1, der die ferroelektrische Struktur 122A aufweist, und der erste Bereich 200 in 1 wird nicht dargestellt. Eine Fachperson würde beim Lesen der vorliegenden Offenbarung schnell zu der Erkenntnis gelangen, dass in dem ersten Bereich 200 entsprechende Merkmale, wie z.B. die ferroelektrische Struktur 126, in (einem) gleichen oder ähnlichen Bearbeitungsschritt(en) unter Verwendung eines gleichen oder ähnlichen Materials (gleicher oder ähnlicher Materialien) ausgebildet werden.
Mit Bezugnahme auf 2 wird eine elektrische Komponente 103, wie z.B. ein Transistor, ein Widerstand, ein Induktor oder dergleichen, in/auf dem Substrat 101 ausgebildet. Über dem Substrat 101 werden dielektrische Schichten 107 und 110 ausgebildet, die Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder dergleichen aufweisen können, wobei ein geeignetes Herstellungsverfahren, wie z.B. die chemische Gasphasenabscheidung (CVD), die physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) oder dergleichen, eingesetzt werden kann. In den dielektrischen Schichten 107/110 werden Leitungselemente 105, 111 und 113 (z.B. Durchkontaktierungen oder Leiterbahnen) ausgebildet, die ein elektrisch leitfähiges Material, wie z.B. Kupfer, Aluminium oder dergleichen, aufweisen, indem die dielektrischen Schichten 107/110 strukturiert und in den Strukturen der dielektrischen Schichten 107/110 das elektrisch leitfähige Material ausgebildet wird, wobei geeignete Herstellungsverfahren, wie z.B. Plattieren, Damascene-Prozess, Dual-Damascene-Prozess oder dergleichen, verwendet werden.
Nächstfolgend wird in 3 die dielektrische Schicht 120 über der dielektrischen Schicht 110 ausgebildet. Die dielektrische Schicht 120 kann ein gleiches oder ähnliches Material wie die dielektrische Schicht 110 aufweisen und kann unter Verwendung eines gleichen oder ähnlichen Herstellungsverfahrens ausgebildet werden, dementsprechend werden Details nicht wiederholt. Nächstfolgend wird in der dielektrischen Schicht 120 eine Öffnung ausgebildet, wobei z.B. Fotolithografie- und Strukturierungstechniken verwendet werden. Nächstfolgend werden in der Öffnung nacheinander eine Bodenelektrodenschicht 121, eine ferroelektrische Schicht 123 und eine Dachelektrodenschicht 125 ausgebildet. Die Bodenelektrodenschicht 121 ist elektrisch an das darunterliegende Leitungselement 113 gekoppelt und kontaktiert es (kontaktiert z.B. physisch).
In einigen Ausführungsformen weist die Bodenelektrodenschicht 121 ein elektrisch leitfähiges Material, wie z.B. TiN, TaN, W, Ru, Co, Cu oder dergleichen, auf und wird durch ein geeignetes Abscheidungsverfahren, wie z.B. PVD, CVD, plasmaverstärktes CVD (PECVD) oder dergleichen, ausgebildet. Eine Dicke der Bodenelektrodenschicht 121 liegt in einigen Ausführungsformen zwischen circa 20 nm und circa 50 nm.
Nächstfolgend wird die ferroelektrische Schicht 123 über der Bodenelektrodenschicht 121 ausgebildet. In den dargestellten Ausführungsformen weist die ferroelektrische Schicht 123 ein ferroelektrisches Material auf. In einigen Ausführungsformen ist das ferroelektrische Material ein Material auf der Basis von Hafnium (Hf) (das auch als Hafniumbasismaterial bezeichnet wird), wie z.B. HfZrO, HfAlO, HfLaO, HfON oder Hf02. Eine Dicke des Hafniumbasismaterials kann beispielsweise zwischen circa 5 nm und circa 50 nm liegen. In einigen Ausführungsformen weist die ferroelektrische Schicht 123 ein Material auf der Basis von Blei (das auch als Bleibasismaterial bezeichnet wird), wie z.B. Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) oder Strontium-Wismut-Tantalat (SBT), auf. Eine Dicke des Bleibasismaterials kann zwischen circa 100 nm und circa 5 µm liegen. Zum Ausbilden der ferroelektrischen Schicht 123 kann ein geeignetes Abscheidungsverfahren, wie z.B. Atomlagenabscheidung (ALD), plasmaverstärkte ALD (PEALD), CVD oder dergleichen, verwendet werden.
Nächstfolgend wird die Dachelektrodenschicht 125 über der ferroelektrischen Schicht 123 ausgebildet. Die Dachelektrodenschicht 125 kann aus einem gleichen oder ähnlichen Material wie die Bodenelektrodenschicht 121 ausgebildet werden, wobei ein gleiches oder ähnliches Herstellungsverfahren verwendet wird, dementsprechend werden Details nicht wiederholt. Eine Dicke der Dachelektrodenschicht 125 kann beispielsweise zwischen circa 20 nm und circa 500 nm liegen. Nach dem Ausbilden der Dachelektrodenschicht 125 kann ein Planarisierungsprozess, wie z.B. eine chemisch-mechanische Planarisierung (CMP), ausgeführt werden, um überschüssige Teile der Materialien (z.B. 121, 123, 125) von der oberen Fläche der dielektrischen Schicht 120 zu entfernen und eine koplanare obere Fläche zwischen der Dachelektrodenschicht 125 und der dielektrischen Schicht 120 zu erreichen.
Nächstfolgend werden in 4 ein Teil der Dachelektrodenschicht 125 und ein Teil der ferroelektrischen Schicht 123 beseitigt, um eine Öffnung 117 in der dielektrischen Schicht 120 auszubilden, welche die Bodenelektrodenschicht 121 freilegt. Zum Beispiel wird eine strukturierte Maskenschicht, wie z.B. ein strukturierter Fotoresist, über der dielektrischen Schicht 120 ausgebildet und in einem anisotropen Ätzprozess als eine Ätzmaske verwendet, um die Öffnung 117 auszubilden. Nach dem Ätzprozess zum Ausbilden der Öffnung 117 bildet der verbleibende Teil der Dachelektrodenschicht 125 die Dachelektrode 125 der ferroelektrischen Struktur 122A, der verbleibende Teil der ferroelektrischen Schicht 123 bildet die ferroelektrische Schicht 123 der ferroelektrischen Struktur 122A, und die Bodenelektrodenschicht 121 wird als die Bodenelektrode 121 der ferroelektrischen Struktur 122A bezeichnet.
Eine Fachperson wird verstehen, dass zum Ausbilden der ferroelektrischen Struktur 126 in dem ersten Bereich 200 der 1 in den 2 und 3 die gleichen oder ähnliche Bearbeitungsschritte ausgeführt werden können und die Bearbeitung in 4 (z.B. das Ausbilden der Öffnung 117) weggelassen werden kann.
Nächstfolgend wird in 5 eine dielektrische Schicht 130 über der dielektrischen Schicht 120 ausgebildet. Die dielektrische Schicht 130 füllt auch die Öffnung 117 aus. Die dielektrische Schicht 130 kann ein gleiches oder ähnliches Material wie die dielektrische Schicht 110 aufweisen, und sie kann unter Verwendung eines gleichen oder ähnlichen Herstellungsverfahrens ausgebildet werden, dementsprechend werden Details nicht wiederholt.
Nächstfolgend werden in 6 die Grabenöffnungen 135T und 137T in der dielektrischen Schicht 130 ausgebildet. In einigen Ausführungsformen werden die Grabenöffnungen 135T und 137T ausgebildet, indem eine strukturierte Maskenschicht (z.B. eine strukturierte Fotoresistschicht) über der dielektrischen Schicht 130 ausgebildet wird, dann wird ein anisotroper Ätzprozess ausgeführt, um Teile der dielektrischen Schicht 130, die mittels der strukturierten Maskenschicht freigelegt werden, zu beseitigen. Nachdem die Grabenöffnungen ausgebildet sind, wird die strukturierte Maskenschicht dann beseitigt, so z.B. durch Abtragen oder Veraschen.
Nächstfolgend wird in 7 eine Durchkontaktierungsöffnung 133V ausgebildet, die sich vom Boden der Grabenöffnung 135T zur Dachelektrode 125 erstreckt. Mit anderen Worten, die Dachelektrode 125 wird mittels der Durchkontaktierungsöffnung 133V freigelegt. Die Durchkontaktierungsöffnung 133V kann durch ähnliche Bearbeitungsschritte ausgebildet werden wie die, mit denen die Grabenöffnungen 135T ausgebildet wurden, dementsprechend werden Details nicht wiederholt.
Nächstfolgend wird in 8 eine Durchkontaktierungsöffnung 131V ausgebildet, die sich vom Boden der Grabenöffnung 137T zur Bodenelektrode 121 erstreckt. Mit anderen Worten, die Bodenelektrode 121 wird mittels der Durchkontaktierungsöffnung 131V freigelegt.
Nächstfolgend werden in 9 Leitungselemente, wie z.B. Durchkontaktierungen 131/133 und Leiterbahnen 135/137, in den Durchkontaktierungsöffnungen 131V/ 133V bzw. den Grabenöffnungen 135T/137T ausgebildet. Die Leitungselemente weisen ein elektrisch leitfähiges Material wie z.B. Kupfer, Aluminium oder dergleichen, auf und werden unter Verwendung geeigneter Herstellungsverfahren, wie z.B. Plattieren, Damascene-Prozess, Dual-Damascene-Prozess oder dergleichen, ausgebildet. Nachdem es ausgebildet ist, wird das Leitungselement 135 über das Leitungselement 133 elektrisch an die Dachelektrode 125 gekoppelt, und das Leitungselement 137 wird über das Leitungselement 131 elektrisch an die obere Fläche der Bodenelektrode 121 gekoppelt.
In zusätzlichen Bearbeitungsschritten können zusätzliche Merkmale ausgebildet werden, um die Herstellung der Halbleitervorrichtung 100 abzuschließen, wie für eine Fachperson leicht zu erkennen ist. Zum Beispiel können zusätzliche dielektrische Schichten, zusätzliche Leitungselemente und/oder zusätzliche elektrische Komponenten ausgebildet und elektrisch an die Struktur, die in 9 dargestellt ist, gekoppelt werden, um die Herstellung der Halbleitervorrichtung 100 abzuschließen. Der Einfachheit halber werden Details hier nicht erörtert.
10 zeigt in einer Ausführungsform verschiedene Betriebszustände eines abstimmbaren Kondensators 122A. Der abstimmbare Kondensator 122A kann die ferroelektrische Struktur 122A in 1 sein. Der Einfachheit halber zeigt 10 nur den abstimmbaren Kondensator 122A und seine elektrischen Anschlüsse, und andere Merkmale, wie z.B. die dielektrischen Schichten 110, 120, 130 in 9, werden nicht dargestellt.
In einigen Ausführungsformen arbeitet der abstimmbare Kondensator 122A, wenn er in einer RF-Schaltung eingesetzt wird, in zwei Zuständen, wie z.B. einem Initialisierungszustand und einem normalen Betriebszustand. In dem Initialisierungszustand wird die Kapazität des abstimmbaren Kondensators 122A eingestellt, indem eine positive oder eine negative Spannung quer über die Dachelektrode 125 und die Bodenelektrode 121 hinweg angelegt wird. Die positive oder negative Spannung legt die elektrische Polarisationsrichtung der ferroelektrischen Schicht 123 derart fest, dass die Nennkapazität des abstimmbaren Kondensators 122A eingestellt wird. Die Kapazität des abstimmbaren Kondensators 122A kann ferner durch Anlegen einer Modulationsspannung an die Bodenelektrode 121 fein abgestimmt werden, wie nachfolgend beschrieben wird.
10 zeigt einen Schalter S1, der z.B. über das Leitungselement 135 elektrisch an die Dachelektrode 125 gekoppelt ist. Der Schalter S1 kann ein beliebiger geeigneter Schalter sein, wie z.B. ein Transistorschalter, der in die Halbleitervorrichtung integriert ist. Während des Initialisierungszustands ist der Schalter S1 elektrisch derart an eine Spannungsversorgung 141 (z.B. eine +5V-Spannungsversorgung) gekoppelt, dass die Dachelektrode 125 eine gleiche Spannung wie die Spannungsversorgung 141 aufweist. Während des normalen Betriebszustandes ist der Schalter S1 elektrisch derart an eine RF-Schaltung 143 (z.B. einen Oszillator oder einen RF-Filter) gekoppelt, wie durch die gestrichelte Linie in 10 gekennzeichnet ist, dass der abstimmbare Kondensator 122A elektrisch an die RF-Schaltung 143 gekoppelt ist und als ein (abstimmbarer) Kondensator einer RF-Schaltung wirkt. Mit anderen Worten, während des normalen Betriebszustandes wirken der abstimmbare Kondensator 122A und die RF-Schaltung 143 zusammen, um eine vollständige RF-Schaltung auszubilden und die vorgesehenen RF-Funktionen bereitzustellen. Die RF-Schaltung 143 kann in die Halbleitervorrichtung 100 integriert sein.
In 10 ist die untere Fläche der Bodenelektrode 121 elektrisch an die elektrische Komponente 103 (z.B. einen Transistor) gekoppelt, und die obere Fläche der Bodenelektrode 121 ist z.B. über das Leitungselement 137 elektrisch an die Modulationsspannungsversorgung 145 gekoppelt. Da die Dielektrizitätskonstante der ferroelektrischen Schicht 123 eine Abhängigkeit von der angelegten Spannung zeigt, kann in einigen Ausführungsformen die Kapazität des abstimmbaren Kondensators 122A fein abgestimmt (z.B. angepasst) werden, indem über das Leitungselement 137 eine Modulationsspannung an die Bodenelektrode 121 angelegt wird.
Der Betrieb des abstimmbaren Kondensators 122A wird nachfolgend unter Verwendung eines Beispiels beschrieben. Es wird zum Beispiel ein abstimmbarer Kondensator 122A betrachtet, der eine ferroelektrische Schicht 123 aufweist, die bei +3V ihre elektrische Polarisationsrichtung von einer ersten Polarisationsrichtung zu einer zweiten Polarisationsrichtung hin ändert. Es wird angenommen, dass die ferroelektrische Schicht 123 während des Initialisierungszustandes in die zweite elektrische Polarisationsrichtung gebracht werden soll. Dazu wird der Schalter S1 während des Initialisierungszustandes elektrisch an die Spannungsversorgung 141 gekoppelt, welche die Dachelektrode 125 mit einer Spannung von z.B. +5V versorgt. Unter der Annahme, dass die Bodenelektrode 121 wegen ihres elektrischen Anschlusses in der Schaltung eine Null-Spannung aufweist, ist die Spannungsdifferenz zwischen der Dachelektrode 125 und der Bodenelektrode 121 +5V, was höher ist als die +3V, die zum Schalten der elektrischen Polarisationsrichtung der ferroelektrischen Schicht 123 erforderlich sind. Zum Feinabstimmen der Kapazität des abstimmbaren Kondensators 122A kann von der Modulationsspannungsversorgung 145 eine Modulationsspannung, z.B. eine Spannung zwischen 0V und +2V, an die Bodenelektrode 121 angelegt werden. Mit einer solchen angelegten Modulationsspannung liegt die Spannungsdifferenz zwischen der Dachelektrode 125 und der Bodenelektrode 121 noch über +3V, kann aber zwischen +3V und +5V variieren. Die Spannungsschwankung verursacht Veränderungen in der Dielektrizitätskonstante der ferroelektrischen Schicht 123, dementsprechend verändert sich die Kapazität des abstimmbaren Kondensators 122A. Mit anderen Worten, durch Variieren der Modulationsspannung kann der abstimmbare Kondensator 122A mehrere (z.B. 3, 4 oder mehr) unterschiedliche Kapazitätswerte zur Verfügung stellen. In einigen Ausführungsformen stellt der abstimmbare Kondensator 122A durch Variieren der Modulationsspannung (z.B. stufenlos) einen stufenlos veränderlichen Kapazitätswert innerhalb eines Abstimmungsbereichs zur Verfügung. Zum Beispiel kann die Kapazität des abstimmbaren Kondensators 122A zwischen circa 0.5 C_max und C_max verändert werden, wobei C_max der maximale Kapazitätswert des abstimmbaren Kondensators 122A ist.
In einigen Ausführungsformen wird die Modulationsspannung im Initialisierungszustand angelegt und im normalen Betriebszustand beibehalten (z.B. angelegt). Der Wert der Modulationsspannung kann während des normalen Betriebszustands z.B. auf Basis einer Benutzereinstellung angepasst (z.B. erhöht oder verringert) werden, um dynamisch (z.B. in Echtzeit oder auf Anforderung) eine anpassbare Kapazität für den abstimmbaren Kondensator 122A bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen wird die Modulationsspannung im Initialisierungszustand nicht angelegt, wird jedoch im normalen Betriebszustand angelegt. In noch weiteren Ausführungsformen wird die Modulationsspannungsversorgung 145 weggelassen, und deshalb wird das Leitungselement 137 nicht an eine Modulationsspannungsversorgung angeschlossen, in diesem Falle verhält sich der abstimmbare Kondensator 122A wie ein nichtabstimmbarer Kondensator mit einem festen Wert.
11 zeigt eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 100A, die in einer Ausführungsform eine FeRAM-Speicherzelle in dem ersten Bereich 200 und einen abstimmbaren Kondensator in dem zweiten Bereich 300 aufweist. Die Halbleitervorrichtung 100A ist ähnlich zu der Halbleitervorrichtung 100 von 1, aber der abstimmbare Kondensator von 11 weist zwei parallelgeschaltete Kondensatoren auf. Insbesondere weist der abstimmbare Kondensator von 11 einen Kondensator 122A und einen weiteren Kondensator 122B auf. Der Kondensator 122A in 11 (z.B. ein abstimmbarer Kondensator) ist der gleiche wie der abstimmbare Kondensator 122A in 1. Der Kondensator 122B in 11 weist eine gleiche oder ähnliche Struktur wie die ferroelektrische Struktur 126 in dem ersten Bereich 200 auf. Der Kondensator 122B ist in einigen Ausführungsformen parallel zu dem abstimmbaren Kondensator 122A geschaltet, um die Kapazität des abstimmbaren Kondensators von 11 zu erhöhen. 11 zeigt ein Leitungselement 111, das die Bodenelektroden 121 der Kondensatoren 122A/122B miteinander verbindet. Die Dachelektroden 125 der Kondensatoren 122A/122B können durch Leitungselemente, die über der dielektrischen Schicht 130 ausgebildet sind, miteinander verbunden werden (nicht dargestellt).
12 zeigt eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 100B, die in einer Ausführungsform eine FeRAM-Speicherzelle und zwei unterschiedliche abstimmbare Kondensatoren aufweist. Die FeRAM-Speicherzelle in dem ersten Bereich 200 von 12 ist die gleiche wie die FeRAM-Speicherzelle von 1. In dem zweiten Bereich 300 von 12 sind zwei abstimmbare Kondensatoren dargestellt. Der abstimmbare Kondensator 122A auf der linken Seite des zweiten Bereichs 300 ist der gleiche wie der abstimmbare Kondensator 122A in 1. Der andere abstimmbare Kondensator, der zwei parallelgeschaltete Kondensatoren aufweist, ist der gleiche wie der abstimmbare Kondensator in 11.
Die 13A - 13C zeigen in einer Ausführungsform verschiedene Ansichten (z.B. perspektivische Ansicht, Querschnittsansicht) eines abstimmbaren Kondensators 122C. 13A zeigt eine perspektivische Ansicht des abstimmbaren Kondensators 122C, 13B zeigt eine Querschnittsansicht des abstimmbaren Kondensators 122C entlang des Querschnitts A-A in 13A, und 13C zeigt eine Querschnittsansicht des abstimmbaren Kondensators 122C entlang des Querschnitts B-B in 13B. 13A - 13C zeigt ferner die Leitungselemente 135/137 (z.B. Durchkontaktierungen oder Leiterbahnen), die an den abstimmbaren Kondensator 122C angeschlossen sind.
Wie in den 13A - 13C dargestellt ist, weist der abstimmbare Kondensator 122C -anders als der abstimmbare Kondensator 122A, der parallele, plattenförmige Dachelektroden 125 und Bodenelektroden 121 aufweist- eine Dachelektrode 125 und eine Bodenelektrode 121 auf, die zylinderförmig sind. Insbesondere weist die Bodenelektrode 121 eine Form eines Hohlzylinders auf. Die Dachelektrode 125 weist einen Mittelteil 125C mit der Form eines Zylinders auf. Der Mittelteil 125C erstreckt sich in die Bodenelektrode 121 hinein und ist von ihr umgeben. Die Dachelektrode 125 weist ferner einen Dachteil 125T auf, der über dem Mittelteil 125C liegt und mit ihm verbunden ist. Die ferroelektrische Schicht 123 liegt zwischen der Dachelektrode 125 und der Bodenelektrode 121 und umgibt den zylinderförmigen Mittelteil 125C der Dachelektrode 125. Die Leitungselemente 135, 137 und 111 sind elektrisch entsprechend an die Dachelektrode 125, die obere Fläche der Bodenelektrode 121 und die untere Fläche der Bodenelektrode 121 gekoppelt.
14 zeigt in einer Ausführungsform eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 100C, die eine FeRAM-Speicherzelle und den abstimmbaren Kondensator 122C aus den 13A - 13C aufweist. In 14 ist die FeRAM-Speicherzelle in dem ersten Bereich 200 die gleiche wie die FeRAM-Speicherzelle von 1. In dem Beispiel von 14 ist die ferroelektrische Struktur 126 in der dielektrischen Schicht 120 angeordnet. Die untere Fläche der Bodenelektrode 121 der ferroelektrischen Struktur 126, die dem Substrat 101 zugewandt ist, liegt auf einer Höhe mit der unteren Fläche der dielektrischen Schicht 120, und die obere Fläche der Dachelektrode 125 der ferroelektrischen Struktur 126 liegt auf einer Höhe mit der oberen Fläche der dielektrischen Schicht 120, die vom Substrat 101 abgewandt ist.
Der abstimmbare Kondensator 122C ist mindestens zum Teil in der dielektrischen Schicht 120 ausgebildet. Wie in 14 dargestellt ist, weist die Bodenelektrode 121 des abstimmbaren Kondensators 122C erste Teile 121A, zweite Teile 121B und dritte Teile 121C auf. Die ersten Teile 121A erstrecken sich entlang einer oberen Fläche der dielektrischen Schicht 120 distal vom Substrat 101. Die zweiten Teile 121B erstrecken sich von der oberen Fläche der dielektrischen Schicht 120 aus zu einer unteren Fläche der dielektrischen Schicht 120 hin, die dem Substrat 101 zugewandt ist. Die dritten Teile 121C sind an der unteren Fläche der dielektrischen Schicht 120 angeordnet und erstrecken sich parallel zu der unteren Fläche der dielektrischen Schicht 120. Die dritten Teile 121C verbinden die zweiten Teile 121B, die entlang der einander gegenüberliegenden inneren Seitenwände der dielektrischen Schicht 120 angeordnet sind.
Noch mit Bezugnahme auf 14 erstreckt sich die ferroelektrische Schicht 123 des abstimmbaren Kondensators 122C konform entlang der oberen Fläche der Bodenelektrode 121. Deshalb weist die ferroelektrische Schicht 123 des abstimmbaren Kondensators 122C erste Teile, die sich entlang der ersten Teile 121A der Bodenelektrode 121 erstrecken, zweite Teile, die sich entlang des zweiten Teils 121B der Bodenelektrode 121 erstrecken, und dritte Teile auf, die sich entlang der dritten Teile 121C der Bodenelektrode 121 erstrecken.
Die Dachelektrode 125 des abstimmbaren Kondensators 122C weist einen Mittelteil 125C auf, der in die dielektrische Schicht 120 hinein reicht und von der ferroelektrischen Schicht 123 umgeben ist. Die Dachelektrode 125 des abstimmbaren Kondensators 122C weist ferner einen Dachteil 125T auf, der über dem Mittelteil 125C angeordnet ist und eine obere Fläche der ferroelektrischen Schicht 123 bedeckt (z.B. physisch kontaktiert).
Wie in 14 dargestellt ist, liegt eine unterste Fläche (z.B. die untere Fläche der dritten Teile 121C) der Bodenelektrode 121 des abstimmbaren Kondensators 122C, die dem Substrat 101 zugewandt ist, auf einer Höhe mit der unteren Fläche der dielektrischen Schicht 120, und eine obere Fläche der Dachelektrode 125 des abstimmbaren Kondensators 122C, die vom Substrat 101 abgewandt ist, erstreckt sich vom Substrat 101 aus weiter weg als die obere Fläche der dielektrischen Schicht 120. Mit anderen Worten, Teile des abstimmbaren Kondensators 122C reichen über die obere Fläche der dielektrischen Schicht 120 hinaus. Somit stellt die zylinderförmige Struktur des abstimmbaren Kondensators 122C im Vergleich zu den abstimmbaren Kondensatoren in den 1, 11 und 12 eine zusätzliche Dimension (z.B. die vertikale Dimension in 14) zur Verfügung, um die Kapazität des abstimmbaren Kondensators 122C anzupassen. Zum Beispiel kann die Höhe H des Mittelteils 125C der Dachelektrode 125 angepasst (z.B. vergrößert oder verkleinert) werden, um den Bereich zwischen der Dachelektrode 125 und der Bodenelektrode 121 zu verändern, wodurch die Kapazität des abstimmbaren Kondensators 122C verändert wird. Deshalb kann der abstimmbare Kondensator 122C auch als einer bezeichnet werden, der eine dreidimensionale (3D) Struktur oder 3D zylinderförmige Struktur aufweist.
Der abstimmbare Kondensator 122C kann in zwei Betriebsstufen arbeiten, wie z.B. in einem Initialisierungszustand und einem normalen Betriebszustand, die ähnlich zu denen sind, die oben mit Bezugnahme auf 10 erörtert wurden. Deshalb werden Details hier nicht wiederholt.
Die 15-20 zeigen in einer Ausführungsform Querschnittsansichten eines Teils der Halbleitervorrichtung 100C von 14 in verschiedenen Fertigungsstufen. Insbesondere zeigen die 15-20 nur den zweiten Bereich 300 von 14, der den abstimmbaren Kondensator 122C aufweist, und der erste Bereich 200 in 14 ist nicht dargestellt. Darüber hinaus sind der Einfachheit halber bestimmte Schichten (z.B. 101, 107) in 14 nicht dargestellt. Eine Fachperson würde beim Lesen der vorliegende Offenbarung schnell erkennen, dass entsprechende Merkmale im ersten Bereich 200, wie z.B. die ferroelektrische Struktur 126, in den gleichen oder ähnlichen Bearbeitungsschritten unter Verwendung eines gleichen oder ähnlichen Materials (gleicher oder ähnlicher Materialien) ausgebildet werden.
Mit Bezugnahme auf 15 werden in der dielektrischen Schicht 110 Leitungselemente 111/113 ausgebildet. Nächstfolgend wird die dielektrische Schicht 120 über der dielektrischen Schicht 110 ausgebildet, und in der dielektrischen Schicht 120 wird eine Öffnung 124 ausgebildet, wobei z.B. fotolithografische und Ätztechniken verwendet werden. Die Öffnung 124 legt die obere Fläche des Leitungselements 113 frei.
Nächstfolgend wird in 16 die Bodenelektrodenschicht 121 ausgebildet, um die obere Fläche der dielektrische Schicht 120 zu überziehen und um die Seitenwände sowie einen Boden der Öffnung 124 zu überziehen. Die Bodenelektrodenschicht 121 kann unter Verwendung eines konformen Abscheidungsverfahren, wie z.B. der ALD, ausgebildet werden. Nach dem Ausbilden der Bodenelektrodenschicht 121 werden die ferroelektrische Schicht 123 und die Dachelektrode Schicht 125 nacheinander konform über der Bodenelektrodenschicht 121 ausgebildet, wobei z.B. ein konformes Abscheidungsverfahrens, wie z.B. die ALD, verwendet wird.
Nächstfolgend werden in 17 Teile der Dachelektrodenschicht 125 und Teile der ferroelektrischen Schicht 123 beseitigt, um die Bodenelektrodenschicht 121 freizulegen. Es kann eine anisotrope Ätzbearbeitung unter Verwendung einer strukturierten Ätzmaske ausgeführt werden, um Teile der Dachelektrodenschicht 125 und Teile der ferroelektrischen Schicht 123 zu entfernen. Es können zusätzliche Ätzprozess ausgeführt werden, um die Bodenelektrodenschicht 121 zu strukturieren. Nach dem(den) Ätzprozess(en) bilden die verbleibenden Teile der Dachelektrodenschicht 125 die Dachelektrode 125 des abstimmbaren Kondensators 122C, die verbleibenden Teile der ferroelektrischen Schicht 123 bilden die ferroelektrische Schicht 123 des abstimmbaren Kondensators 122C, und die verbleibenden Teile der Bodenelektrodenschicht 121 bilden die Bodenelektrode 121 des abstimmbaren Kondensators 122C.
Nächstfolgend wird in 18 die dielektrische Schicht 130 über der dielektrischen Schicht 120 ausgebildet. Nächstfolgend werden die Grabenöffnungen 135T/137T und die Durchkontaktierungsöffnungen 133V/131V in der dielektrischen Schicht 130 ausgebildet. Die Dachelektrode 125 und die Bodenelektrode 121 werden jeweils durch eine entsprechende Durchkontaktierungsöffnung freigelegt.
Nächstfolgend werden in 19 die Leiterbahnen 135/137 und die Durchkontaktierungen 133/131 in den Grabenöffnungen 135T/137T bzw. den Durchkontaktierungsöffnungen 133V/131V ausgebildet. Somit sind der abstimmbare Kondensator 122C und die an ihn gemäß der Darstellung in 14 angeschlossenen Leitungselemente ausgebildet.
20 zeigt in einer Ausführungsform eine perspektivische Ansicht eines Wafers 400, der mehrere Halbleiter-Dies 303 aufweist. Jeder von den Halbleiter-Die 303 kann einen Speicherbereich (z.B. einen FeRAM-Vorrichtungsbereich) und einen RF-Schaltungsbereich (der z.B. abstimmbare Kondensatoren aufweist) aufweisen, wie sie z.B. in den 1, 11, 12 und 14 dargestellt sind.
21 zeigt in einer Ausführungsform ein Blockdiagramm von einem Halbleiter-Die 303. Wie in 21 dargestellt ist, weist der Halbleiter-Die 303 einen FeRAM-Vorrichtungsbereich (z.B. mit ferroelektrischen Strukturen 126 zum Ausbilden von 1T-1C-Speicherzellen) und einen RF/Mikrowellen-Schaltungsbereich (z.B. mit abstimmbaren Kondensatoren, wie z.B. 122A, einer Kombination von 122A und 122B oder 122C) auf. Der Halbleiter-Die 303 kann ferner andere Vorrichtungsbereiche, wie z.B. einen Logik-Vorrichtungsbereich, und Bereiche für andere Funktionsblöcke aufweisen.
22 ist ein Ablaufplan eines Verfahrens 1000 zum Ausbilden einer Halbleitervorrichtung in einer Ausführungsform. Es sollte zu verstehen sein, dass die Ausführungsform des Verfahrens, die in 22 dargestellt ist, lediglich ein Beispiel für viele mögliche Ausführungsformen des Verfahrens ist. Eine Fachperson würde viele Varianten, Alternativen und Abwandlungen erkennen. Zum Beispiel können verschiedene Schritte gemäß der Darstellung in 22 hinzugefügt, entfernt, ersetzt, umgeordnet oder wiederholt werden.
Mit Bezugnahme auf 22 wird im Schritt 1010 eine erste dielektrische Schicht über einem Substrat ausgebildet, wobei sich die erste dielektrische Schicht von einem ersten Vorrichtungsbereich der Halbleitervorrichtung zu einem zweiten Vorrichtungsbereich der Halbleitervorrichtung erstreckt. Im Schritt 1020 wird eine Speicherzelle einer Speichervorrichtung über dem Substrat in dem ersten Vorrichtungsbereich ausgebildet, wobei das Ausbilden der Speicherzelle umfasst, dass eine erste ferroelektrische Struktur in der ersten dielektrischen Schicht ausgebildet wird, wobei das Ausbilden der ersten ferroelektrischen Struktur umfasst, dass eine erste Bodenelektrode, eine erste ferroelektrische Schicht und eine erste Dachelektrode nacheinander über dem Substrat ausgebildet werden. Im Schritt 1030 wird ein abstimmbarer Kondensator einer Funkfrequenz-Schaltung (RF-Schaltung) über dem Substrat in dem zweiten Vorrichtungsbereich ausgebildet, wobei das Ausbilden des abstimmbaren Kondensators umfasst, dass eine zweite ferroelektrische Struktur in der ersten dielektrischen Schicht ausgebildet wird, wobei das Ausbilden der zweiten ferroelektrischen Struktur umfasst, dass eine zweite Bodenelektrode, eine zweite ferroelektrische Schicht und eine zweite Dachelektrode nacheinander über dem Substrat ausgebildet werden.
Mit den Ausführungsformen können Vorteile erreicht werden. Zum Beispiel wird in der vorliegenden Offenbarung der vorhandene FeRAM-Prozess, der zum Ausbilden von FeRAM-Speicherzellen in einem Speichervorrichtungsbereich der Halbleitervorrichtung verwendet wird, auch zum Ausbilden von abstimmbaren Kondensatoren in einem RF-Schaltungsbereich des Halbleiterbereichs verwendet, sodass Speicher- und Hochfrequenz-Funktionalitäten auf einem gleichen Chip (z.B. einem SoC) für diverse Anwendungen (z.B. FeRAM und hochfrequenzabstimmbare Schaltung) ermöglicht werden. Die offenbarten abstimmbaren Kondensatoren in dem RF-Schaltungsbereich und die ferroelektrischen Strukturen in den FeRAM-Speicherzellen können in einer gleichen dielektrischen Schicht unter Verwendung eines gleichen Bearbeitungsschritts (gleicher Bearbeitungsschritte) und eines gleichen Materials (gleicher Materialien) ausgebildet werden, sodass die Herstellungskosten verringert werden und eine Integration in den vorliegenden Fertigungsablauf leicht möglich ist.
Gemäß einer Ausführungsform weist eine Halbleitervorrichtung auf: ein Substrat; eine erste dielektrische Schicht über dem Substrat; eine Speicherzelle über dem Substrat in einem ersten Bereich der Halbleitervorrichtung, wobei die Speicherzelle eine erste ferroelektrische Struktur in der ersten dielektrischen Schicht aufweist, wobei die erste ferroelektrische Struktur eine erste Bodenelektrode, eine erste Dachelektrode und dazwischen eine erste ferroelektrische Schicht aufweist; und einen abstimmbaren Kondensator über dem Substrat in einem zweiten Bereich der Halbleitervorrichtung, wobei der abstimmbare Kondensator eine zweite ferroelektrische Struktur aufweist, wobei die zweite ferroelektrische Struktur eine zweite Bodenelektrode, eine zweite Dachelektrode und dazwischen eine zweite ferroelektrische Schicht aufweist, wobei mindestens ein Teil der zweiten ferroelektrischen Struktur in der ersten dielektrischen Schicht liegt. Der erste Bereich ist ein Speichervorrichtungsbereich, der eine Speichervorrichtung aufweist, und der zweite Bereich ist ein Funkfrequenz-Schaltungsbereich (RF-Schaltungsbereich), der eine RF-Schaltung aufweist. In einer Ausführungsform ist die erste ferroelektrische Struktur als ein Teil einer Speichervorrichtung konfiguriert, und die zweite ferroelektrische Struktur ist als ein Teil einer Funkfrequenz-Schaltung (RF-Schaltung) konfiguriert. In einer Ausführungsform weisen die erste Dachelektrode und die erste Bodenelektrode eine gleiche Größe auf, wobei die zweite Dachelektrode kleiner als die zweite Bodenelektrode ist. In einer Ausführungsform weist die Halbleitervorrichtung ferner auf: ein erstes Leitungselement und ein zweites Leitungselement über dem Substrat in dem ersten Bereich der Halbleitervorrichtung, wobei das erste Leitungselement über der ersten Dachelektrode liegt und diese kontaktiert und das zweite Leitungselement unter der ersten Bodenelektrode liegt und diese kontaktiert; und ein drittes Leitungselement, ein viertes Leitungselement und ein fünftes Leitungselement über dem Substrat in dem zweiten Bereich der Halbleitervorrichtung, wobei das dritte Leitungselement über der zweiten Dachelektrode liegt und diese kontaktiert, das vierte Leitungselement über einer oberen Fläche der zweiten Bodenelektrode distal vom Substrat liegt und diese kontaktiert und das fünfte Leitungselement unter einer unteren Fläche der zweiten Bodenelektrode liegt, die dem Substrat zugewandt ist, und diese kontaktiert. In einer Ausführungsform ist das dritte Leitungselement konfiguriert, während eines Initialisierungszustandes des abstimmbaren Kondensators an eine Spannungsversorgung gekoppelt zu sein, wobei das dritte Leitungselement konfiguriert ist, während eines normalen Betriebszustandes des abstimmbaren Kondensators an eine Funkfrequenz-Schaltung (RF-Schaltung) gekoppelt zu sein. In einer Ausführungsform ist das fünfte Leitungselement konfiguriert, während des normalen Betriebszustandes an eine Modulationsspannungsversorgung zur Feinabstimmung einer Kapazität des abstimmbaren Kondensators gekoppelt zu sein. In einer Ausführungsform ist eine Modulationsspannung, die von der Modulationsspannungsversorgung bereitgestellt wird, konfiguriert, während des normalen Betriebszustandes variiert zu werden. In einer Ausführungsform weisen die erste Dachelektrode und die zweite Dachelektrode eine koplanare obere Fläche mit der ersten dielektrischen Schicht auf, wobei die erste Bodenelektrode und die zweite Bodenelektrode eine koplanare untere Fläche mit der ersten dielektrischen Schicht aufweisen. In einer Ausführungsform weist die zweite Bodenelektrode auf: erste Teile, die sich entlang einer oberen Fläche der ersten dielektrischen Schicht distal vom Substrat erstrecken; zweite Teile, die sich von der oberen Fläche der ersten dielektrischen Schicht zu einer unteren Fläche der ersten dielektrischen Schicht erstrecken, die dem Substrat zugewandt ist; und dritte Teile an der unteren Fläche der ersten dielektrischen Schicht, welche die zweiten Teile verbinden und sich parallel zu der unteren Fläche der ersten dielektrischen Schicht erstrecken. In einer Ausführungsform erstreckt sich die zweite ferroelektrische Schicht konform entlang einer oberen Fläche der zweiten Bodenelektrode, wobei die zweite Dachelektrode einen ersten Teil aufweist, der sich in die erste dielektrische Schicht hinein erstreckt und von der zweiten ferroelektrischen Schicht umgeben ist, und einen zweiten Teil über dem ersten Teil aufweist und eine obere Fläche der zweiten ferroelektrischen Schicht bedeckt.
Gemäß einer Ausführungsform weist eine Halbleitervorrichtung auf: ein Substrat; eine Speichervorrichtung über einem ersten Bereich des Substrats, wobei die Speichervorrichtung eine erste ferroelektrische Struktur aufweist, die eine erste Dachelektrode, einen ersten ferroelektrischen Film und eine erste Bodenelektrode aufweist; und eine Funkfrequenz-Vorrichtung (RF-Vorrichtung) über einem zweiten Bereich des Substrats, wobei die RF-Vorrichtung einen abstimmbaren Kondensator aufweist, der eine zweite ferroelektrische Struktur aufweist, wobei die zweite ferroelektrische Struktur eine zweite Dachelektrode, einen zweiten ferroelektrischen Film und eine zweite Bodenelektrode aufweist. In einer Ausführungsform ist die erste ferroelektrische Struktur in einer ersten dielektrischen Schicht über dem Substrat angeordnet, wobei die zweite ferroelektrische Struktur mindestens zum Teil in der ersten dielektrischen Schicht angeordnet ist. In einer Ausführungsform liegt eine untere Fläche der ersten Bodenelektrode, die dem Substrat zugewandt ist, auf einer Höhe mit einer unteren Fläche der Bodenelektrode, die dem Substrat zugewandt ist. In einer Ausführungsform liegt eine obere Fläche der ersten Dachelektrode, die vom Substrat abgewandt ist, auf einer Höhe mit einer oberen Fläche der zweiten Dachelektrode, die vom Substrat abgewandt ist. In einer Ausführungsform liegt eine obere Fläche der ersten Dachelektrode, die vom Substrat abgewandt ist, auf einer Höhe mit einer oberen Fläche der ersten dielektrischen Schicht, die vom Substrat abgewandt ist, und wobei eine obere Fläche der zweiten Dachelektrode, die vom Substrat abgewandt ist, sich vom Substrat aus weiter weg erstreckt als die obere Fläche der ersten dielektrischen Schicht.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Ausbilden einer Halbleitervorrichtung Folgendes: Ausbilden einer ersten dielektrischen Schicht über einem Substrat, wobei sich die erste dielektrische Schicht von einem ersten Vorrichtungsbereich der Halbleitervorrichtung zu einem zweiten Vorrichtungsbereich der Halbleitervorrichtung erstreckt; Ausbilden einer Speicherzelle einer Speichervorrichtung über dem Substrat in dem ersten Vorrichtungsbereich, wobei das Ausbilden der Speicherzelle umfasst, dass eine erste ferroelektrische Struktur in der ersten dielektrischen Schicht ausgebildet wird, wobei das Ausbilden der ersten ferroelektrischen Struktur umfasst, dass über dem Substrat nacheinander eine erste Bodenelektrode, eine erste ferroelektrische Schicht und eine erste Dachelektrode ausgebildet werden; und Ausbilden eines abstimmbaren Kondensators einer Funkfrequenz-Schaltung (RF-Schaltung) über dem Substrat in dem zweiten Vorrichtungsbereich, wobei das Ausbilden des abstimmbaren Kondensators umfasst, dass in der ersten dielektrischen Schicht eine zweite ferroelektrische Struktur ausgebildet wird, wobei das Ausbilden der zweiten ferroelektrischen Struktur umfasst, dass über dem Substrat nacheinander eine zweite Bodenelektrode, eine zweite ferroelektrische Schicht und eine zweite Dachelektrode ausgebildet werden. In einer Ausführungsform werden die erste ferroelektrische Struktur und die zweite ferroelektrische Struktur in den gleichen Bearbeitungsschritten ausgebildet. In einer Ausführungsform werden die erste Bodenelektrode und die zweite Bodenelektrode aus einem ersten leitfähigen Material unter Verwendung eines gleichen Herstellungsverfahrens ausgebildet, wobei die erste ferroelektrische Schicht und die zweite ferroelektrische Schicht aus einem ferroelektrischen Material unter Verwendung eines gleichen Herstellungsverfahrens ausgebildet werden und wobei die erste Dachelektrode und die zweite Dachelektrode aus einem zweiten leitfähigen Material unter Verwendung eines gleichen Herstellungsverfahren ausgebildet werden. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner: Ausbilden eines ersten Leitungselements über einer oberen Fläche der zweiten Bodenelektrode distal vom Substrat und Kontaktieren derselben; und Ausbilden eines zweiten Leitungselements unter einer unteren Fläche der zweiten Bodenelektrode, die dem Substrat zugewandt ist, und Kontaktieren derselben.

Claims

Halbleitervorrichtung (100, 100A-C) mit: einem Substrat (101); einer ersten dielektrischen Schicht (120) über dem Substrat (101); einer Speicherzelle über dem Substrat (101) in einem ersten Bereich (200) der Halbleitervorrichtung (100, 100A-C), wobei die Speicherzelle eine erste ferroelektrische Struktur (126) in der ersten dielektrischen Schicht (120) aufweist, wobei die erste ferroelektrische Struktur (126) eine erste Bodenelektrode (121), eine erste Dachelektrode (125) und dazwischen eine erste ferroelektrische Schicht (123) aufweist; und einem abstimmbaren Kondensator (122A, 122B, 122C) über dem Substrat (101) in einem zweiten Bereich (300) der Halbleitervorrichtung (100, 100A-C), wobei der abstimmbare Kondensator (122A, 122B, 122C) eine zweite ferroelektrische Struktur (122A, 122B, 122C) aufweist, wobei die zweite ferroelektrische Struktur (122A, 122B, 122C) eine zweite Bodenelektrode (121), eine zweite Dachelektrode (125) und dazwischen eine zweite ferroelektrische Schicht (123) aufweist, wobei mindestens ein Teil der zweiten ferroelektrischen Struktur (122A, 122B, 122C) in der ersten dielektrischen Schicht (120) ist, wobei der erste Bereich (200) ein Speichervorrichtungsbereich ist, der eine Speichervorrichtung aufweist, und der zweite Bereich (300) ein RF-Schaltungsbereich, ist, der eine RF-Schaltung (143) aufweist.
Halbleitervorrichtung (100, 100A-C) nach Anspruch 1, wobei die erste ferroelektrische Struktur (126) als ein Teil einer Speichervorrichtung konfiguriert ist und die zweite ferroelektrische Struktur (122A, 122B, 122C) als ein Teil einer RF-Schaltung (143) konfiguriert ist.
Halbleitervorrichtung (100, 100A-C) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Dachelektrode (125) und die erste Bodenelektrode (121) eine gleiche Größe aufweisen, wobei die zweite Dachelektrode (125) kleiner als die zweite Bodenelektrode (121) ist.
Halbleitervorrichtung (100, 100A-C) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit: einem ersten Leitungselement (133, 135) und einem zweiten Leitungselement (111, 113) über dem Substrat (101) in dem ersten Bereich (200) der Halbleitervorrichtung (100, 100A-C), wobei das erste Leitungselement (133, 135) über der ersten Dachelektrode (125) ist und diese kontaktiert und das zweite Leitungselement (111, 113) unter der ersten Bodenelektrode (121) ist und diese kontaktiert; und einem dritten Leitungselement (133, 135), einem vierten Leitungselement (131, 137) und einem fünften Leitungselement (111, 113) über dem Substrat (101) in dem zweiten Bereich (300) der Halbleitervorrichtung (100, 100A-C), wobei das dritte Leitungselement (133, 135) über der zweiten Dachelektrode (125) ist und diese kontaktiert, das vierte Leitungselement (131, 137) über einer oberen Fläche der zweiten Bodenelektrode (121) distal vom Substrat (101) ist und diese kontaktiert und das fünfte Leitungselement (111, 113) unter einer unteren Fläche der zweiten Bodenelektrode (121) ist, die dem Substrat (101) zugewandt ist, und diese kontaktiert.
Halbleitervorrichtung (100, 100A-C) nach Anspruch 4, wobei das dritte Leitungselement (133, 135) konfiguriert ist, während eines Initialisierungszustandes des abstimmbaren Kondensators (122A, 122B, 122C) an eine Spannungsversorgung (141) gekoppelt zu sein, wobei das dritte Leitungselement (133, 135) konfiguriert ist, während eines normalen Betriebszustandes des abstimmbaren Kondensators (122A, 122B, 122C) an eine RF-Schaltung (143) gekoppelt zu sein.
Halbleitervorrichtung (100, 100A-C) nach Anspruch 4 oder 5, wobei das fünfte Leitungselement (111, 113) konfiguriert ist, während des normalen Betriebszustandes an eine Modulationsspannungsversorgung (145) zur Feinabstimmung einer Kapazität des abstimmbaren Kondensators (122A, 122B, 122C) gekoppelt zu sein.
Halbleitervorrichtung (100, 100A-C) nach Anspruch 6, wobei eine Modulationsspannung, die von der Modulationsspannungsversorgung (145) bereitgestellt wird, konfiguriert ist, während des normalen Betriebszustandes variiert zu werden.
Halbleitervorrichtung (100, 100A-C) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Dachelektrode (125) und die zweite Dachelektrode (125) eine koplanare obere Fläche mit der ersten dielektrischen Schicht (120) aufweisen, wobei die erste Bodenelektrode (121) und die zweite Bodenelektrode (121) eine koplanare untere Fläche mit der ersten dielektrischen Schicht (120) aufweisen.
Halbleitervorrichtung (100, 100A-C) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Bodenelektrode (121) erste Teile (121A), die sich entlang einer oberen Fläche der ersten dielektrischen Schicht (120) distal vom Substrat (101) erstrecken, zweite Teile (121B), die sich von der oberen Fläche der ersten dielektrischen Schicht (120) zu einer unteren Fläche der ersten dielektrischen Schicht (120) erstrecken, die dem Substrat (101) zugewandt ist, und dritte Teile an der unteren Fläche der ersten dielektrischen Schicht (120) aufweist, welche die zweiten Teile (121B) verbinden und sich parallel zu der unteren Fläche der ersten dielektrischen Schicht (120) erstrecken.
Halbleitervorrichtung (100, 100A-C) nach Anspruch 9, wobei sich die zweite ferroelektrische Schicht (123) konform entlang einer oberen Fläche der zweiten Bodenelektrode (121) erstreckt, wobei die zweite Dachelektrode (125) einen ersten Teil (121A) aufweist, der sich in die erste dielektrische Schicht (120) hinein erstreckt und von der zweiten ferroelektrischen Schicht (123) umgeben ist, und einen zweiten Teil (121B) über dem ersten Teil (121A) aufweist und eine obere Fläche der zweiten ferroelektrischen Schicht (123) bedeckt.
Halbleitervorrichtung (100, 100A-C) mit: einem Substrat (101); einer Speichervorrichtung über einem ersten Bereich (200) des Substrats (101), wobei die Speichervorrichtung eine erste ferroelektrische Struktur (126) aufweist, die eine erste Dachelektrode (125), einen ersten ferroelektrischen Film (123) und eine erste Bodenelektrode (121) aufweist; und einer RF-Vorrichtung über einem zweiten Bereich (300) des Substrats (101), wobei die RF-Vorrichtung einen abstimmbaren Kondensator (122A, 122B, 122C) aufweist, der eine zweite ferroelektrische Struktur (122A, 122B, 122C) aufweist, wobei die zweite ferroelektrische Struktur (122A, 122B, 122C) eine zweite Dachelektrode (125), einen zweiten ferroelektrischen Film (123) und eine zweite Bodenelektrode (121) aufweist.
Halbleitervorrichtung (100, 100A-C) nach Anspruch 11, wobei die erste ferroelektrische Struktur (126) in einer ersten dielektrischen Schicht (120) über dem Substrat (101) angeordnet ist, wobei die zweite ferroelektrische Struktur (122A, 122B, 122C) mindestens zum Teil in der ersten dielektrischen Schicht (120) angeordnet ist.
Halbleitervorrichtung (100, 100A-C) nach Anspruch 11 oder 12, wobei eine untere Fläche der ersten Bodenelektrode (121), die dem Substrat (101) zugewandt ist, auf einer Höhe mit einer unteren Fläche der zweiten Bodenelektrode (121) liegt, die dem Substrat (101) zugewandt ist.
Halbleitervorrichtung (100, 100A-C) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei eine obere Fläche der ersten Dachelektrode (125), die vom Substrat (101) abgewandt ist, auf einer Höhe mit einer oberen Fläche der zweiten Dachelektrode (125) liegt, die vom Substrat (101) abgewandt ist.
Halbleitervorrichtung (100, 100A-C) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei eine obere Fläche der ersten Dachelektrode (125), die vom Substrat (101) abgewandt ist, auf einer Höhe mit einer oberen Fläche der ersten dielektrischen Schicht (120) liegt, die vom Substrat (101) abgewandt ist, und wobei eine obere Fläche der zweiten Dachelektrode (125), die vom Substrat (101) abgewandt ist, sich vom Substrat (101) aus weiter weg erstreckt als die obere Fläche der ersten dielektrischen Schicht (120).
Verfahren zum Ausbilden einer Halbleitervorrichtung (100, 100A-C), wobei das Verfahren umfasst: Ausbilden einer ersten dielektrischen Schicht (120) über einem Substrat (101), wobei sich die erste dielektrische Schicht (120) von einem ersten Vorrichtungsbereich (200) der Halbleitervorrichtung (100, 100A-C) zu einem zweiten Vorrichtungsbereich (200) der Halbleitervorrichtung (100, 100A-C) erstreckt; Ausbilden einer Speicherzelle einer Speichervorrichtung über dem Substrat (101) in dem ersten Vorrichtungsbereich (200), wobei das Ausbilden der Speicherzelle umfasst, dass eine erste ferroelektrische Struktur (126) in der ersten dielektrischen Schicht (120) ausgebildet wird, wobei das Ausbilden der ersten ferroelektrischen Struktur (126) umfasst, dass über dem Substrat (101) nacheinander eine erste Bodenelektrode (121), eine erste ferroelektrische Schicht (123) und eine erste Dachelektrode (125) ausgebildet werden; und Ausbilden eines abstimmbaren Kondensators (122A, 122B, 122C) einer RF-Schaltung (143) über dem Substrat (101) in dem zweiten Vorrichtungsbereich (300), wobei das Ausbilden des abstimmbaren Kondensators (122A, 122B, 122C) umfasst, dass in der ersten dielektrischen Schicht (120) eine zweite ferroelektrische Struktur (122A, 122B, 122C) ausgebildet wird, wobei das Ausbilden der zweiten ferroelektrischen Struktur (122A, 122B, 122C) umfasst, dass über dem Substrat (101) nacheinander eine zweite Bodenelektrode (121), eine zweite ferroelektrische Schicht (123) und eine zweite Dachelektrode (125) ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die erste ferroelektrische Struktur (126) und die zweite ferroelektrische Struktur (122A, 122B, 122C) in den gleichen Bearbeitungsschritten ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei die erste Bodenelektrode (121) und die zweite Bodenelektrode (121) aus einem ersten leitfähigen Material unter Verwendung eines gleichen Herstellungsverfahrens ausgebildet werden, wobei die erste ferroelektrische Schicht (123) und die zweite ferroelektrische Schicht (123) aus einem ferroelektrischen Material unter Verwendung eines gleichen Herstellungsverfahrens ausgebildet werden und wobei die erste Dachelektrode (125) und die zweite Dachelektrode (125) aus einem zweiten leitfähigen Material unter Verwendung eines gleichen Herstellungsverfahren ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, ferner umfassend: Ausbilden eines ersten Leitungselements (131, 133, 135, 137) über einer oberen Fläche der zweiten Bodenelektrode (121) distal vom Substrat (101) und Kontaktieren derselben; und Ausbilden eines zweiten Leitungselements (105, 111, 113) unter einer unteren Fläche der zweiten Bodenelektrode (121), die dem Substrat (101) zugewandt ist, und Kontaktieren derselben.