DE102022100837A1 - MEMORY CELL WITH OFFSET INTERCONNECT THROUGH-THROUGH - Google Patents

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DE102022100837A1 DE102022100837.1A DE102022100837A DE102022100837A1 DE 102022100837 A1 DE102022100837 A1 DE 102022100837A1 DE 102022100837 A DE102022100837 A DE 102022100837A DE 102022100837 A1 DE102022100837 A1 DE 102022100837A1
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Fu-Chen Chang
Tzu-Yu Chen
Sheng-Hung SHIH
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Abstract

Diese Offenbarung bezieht sich in einigen Ausführungsformen auf einen integrierten Chip. Der integrierte Chip umfasst eine untere Isolierungsstruktur, die über einer unteren Dielektrikumstruktur angeordnet ist, die ein Interconnect umschließt. Die untere Isolierungsstruktur weist Seitenwände auf, die sich durch die untere Isolierungsstruktur erstrecken. Eine untere Elektrode ist entlang der Seitenwände und einer oberen Fläche der unteren Isolierungsstruktur angeordnet, eine Datenspeicherstruktur ist auf ersten inneren Seitenwänden und einer oberen Fläche der unteren Elektrode angeordnet und eine obere Elektrode ist auf zweiten inneren Seitenwänden und einer oberen Fläche der Datenspeicherstruktur angeordnet. An der oberen Fläche der oberen Elektrode befindet sich eine Interconnect-Durchkontaktierung. Die untere Fläche der unteren Elektrode befindet sich seitlich außerhalb der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung.This disclosure relates to an integrated chip in some embodiments. The integrated chip includes a bottom insulation structure disposed over a bottom dielectric structure enclosing an interconnect. The lower insulation structure has sidewalls that extend through the lower insulation structure. A bottom electrode is disposed along sidewalls and a top surface of the bottom isolation structure, a data storage structure is disposed on first inner sidewalls and a top surface of the bottom electrode, and a top electrode is disposed on second inner sidewalls and a top surface of the data storage structure. On the top surface of the top electrode is an interconnect via. The bottom surface of the bottom electrode is laterally outside of the bottom surface of the interconnect via.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGENREFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

Diese Anmeldung ist eine Teilfortsetzung der US-Anmeldung Nr. 16/663,952 , die am 25. Oktober 2019 eingereicht wurde und die Vorteile der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/880,816 beansprucht, die am 31. Juli 2019 eingereicht wurde. Außerdem beansprucht diese Anmeldung auch die Vorteile der am 12. Juli 2021 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 63/220,683 . Der Inhalt der obigen Patentanmeldungen ist hierin durch Bezugnahme vollumfänglich eingeschlossen.This application is a partial continuation of U.S. Application No. 16/663,952 , filed October 25, 2019 and the benefits of the preliminary U.S. Application No. 62/880,816 claimed, filed July 31, 2019. In addition, this application also claims the benefit of the provisional patents filed on July 12, 2021 U.S. Application No. 63/220,683 . The content of the above patent applications is incorporated herein by reference in its entirety.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Viele moderne elektronische Vorrichtungen enthalten elektronische Speicher, die eingerichtet sind, Daten zu speichern. Elektronischer Speicher kann flüchtiger Speicher oder nichtflüchtiger Speicher sein. Flüchtiger Speicher speichert Daten, wenn er mit Strom versorgt wird, während nichtflüchtiger Speicher in der Lage ist, Daten zu speichern, wenn die Energieversorgung getrennt wird. Ferroelektrische Direktzugriffspeichervorrichtungen (FeRAM-Vorrichtungen) sind ein vielversprechender Kandidat für nichtflüchtige Speichertechnologen der nächsten Generation. Dies liegt daran, dass FeRAM-Vorrichtungen viele Vorteile bereitstellen, unter anderem schnelles Schreiben, hohe Widerstandsfähigkeit, geringen Energieverbrauch und geringe Anfälligkeit für Schäden durch Strahlung.Many modern electronic devices include electronic memories configured to store data. Electronic memory can be volatile memory or non-volatile memory. Volatile memory stores data when powered, while non-volatile memory is capable of storing data when power is removed. Ferroelectric random access memory (FeRAM) devices are a promising candidate for next-generation non-volatile memory technologies. This is because FeRAM devices provide many advantages including fast writing, high durability, low power consumption, and low susceptibility to damage from radiation.

Figurenlistecharacter list

Aspekte dieser Offenbarung werden am besten aus der folgenden ausführlichen Beschreibung verstanden, wenn sie zusammen mit den beigefügten Figuren gelesen werden. Es wird darauf hingewiesen, dass verschiedene Elemente nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind, wie es in der Branche üblich ist. Tatsächlich können die Abmessungen der verschiedenen Elemente zugunsten einer klaren Erläuterung willkürlich vergrößert oder verkleinert sein.

  • 1 illustriert eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen eines integrierten Chips mit einer Speichervorrichtung, die eine untere Elektrode mit einer oberen Fläche mit einem Ausschnitt aufweist.
  • 2A illustriert eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen eines integrierten Chips mit einer ferroelektrischen Direktzugriffspeichervorrichtung (FeRAM-Vorrichtung), die eine untere Elektrode mit einer oberen Fläche mit einem Ausschnitt aufweist.
  • 2B illustriert eine Draufsicht auf einige Ausführungsformen des integrierten Chips von 2A.
  • 3 illustriert eine Querschnittsansicht einiger weiterer Ausführungsformen eines integrierten Chips mit einer FeRAM-Vorrichtung, die eine untere Elektrode mit einer oberen Fläche mit einem Ausschnitt aufweist.
  • 4A bis 4B illustriert Querschnittsansichten einiger weiterer Ausführungsformen integrierter Chips mit einer FeRAM-Vorrichtung, die eine untere Elektrode mit einer oberen Fläche mit einem Ausschnitt aufweist
  • 5 illustriert eine Querschnittsansicht einiger weiterer Ausführungsformen eines integrierten Chips mit einer FeRAM-Vorrichtung, die eine untere Elektrode mit einer oberen Fläche mit einem Ausschnitt aufweist.
  • 6 illustriert eine Querschnittsansicht einiger weiterer Ausführungsformen eines integrierten Chips mit einer FeRAM-Vorrichtung, die eine untere Elektrode mit einer oberen Fläche mit einem Ausschnitt aufweist.
  • 7 bis 17 illustrieren Querschnittsansichten einiger Ausführungsformen eines Verfahrens des Bildens eines integrierten Chips, der eine FeRAM-Vorrichtung aufweist, ohne einen Planarisierungsprozess zu verwenden, um eine untere Elektrode der FeRAM-Vorrichtung zu definieren.
  • 18 illustriert ein Ablaufdiagramm einiger Ausführungsformen eines Verfahrens zum Bilden eines integrierten Chips mit einer FeRAM-Vorrichtung ohne Verwendung eines Planarisierungsprozesses zur Definition einer unteren Elektrode der FeRAM-Vorrichtung.
  • 19A bis 19B illustrieren einige zusätzliche Ausführungsformen eines integrierten Chips mit einer Speichervorrichtung, die eine obere Elektrode und eine untere Elektrode mit einer unteren Fläche aufweist, die gegenüber einer unteren Fläche einer Interconnect-Durchkontaktierung, die mit der oberen Elektrode in Kontakt steht, verschoben ist.
  • 20A bis 20B illustrieren einige zusätzliche Ausführungsformen eines integrierten Chips mit einer Speichervorrichtung, die eine obere Elektrode und eine untere Elektrode mit einer unteren Fläche aufweist, die gegenüber einer unteren Fläche einer Interconnect-Durchkontaktierung, die mit der oberen Elektrode in Kontakt steht, verschoben ist.
  • 21 illustriert eine Draufsicht einiger zusätzlicher Ausführungsformen integrierter Chips mit einer Speichervorrichtung, die eine obere Elektrode und eine untere Elektrode mit einer unteren Fläche aufweist, die gegenüber einer unteren Fläche einer Interconnect-Durchkontaktierung, die mit der oberen Elektrode in Kontakt steht, verschoben ist.
  • 22A bis 22G illustrieren Draufsichten einiger zusätzlicher Ausführungsformen integrierter Chips mit einer Speichervorrichtung, die eine obere Elektrode und eine untere Elektrode mit einer unteren Fläche aufweist, die gegenüber einer unteren Fläche einer Interconnect-Durchkontaktierung, die mit der oberen Elektrode in Kontakt steht, verschoben ist.
  • 23A bis 23D illustrieren Draufsichten einiger zusätzlicher Ausführungsformen integrierter Chips mit einer Speichervorrichtung, die eine obere Elektrode und eine untere Elektrode mit einer unteren Fläche aufweist, die gegenüber einer unteren Fläche einer Interconnect-Durchkontaktierung, die die obere Elektrode kontaktiert, verschoben ist.
Aspects of this disclosure are best understood from the following detailed description when read in conjunction with the accompanying figures. It is noted that various elements are not drawn to scale, as is customary in the industry. In fact, the dimensions of the various elements may be arbitrarily increased or decreased for the sake of clarity of explanation.
  • 1 1 illustrates a cross-sectional view of some embodiments of an integrated chip with a memory device having a bottom electrode with a top surface with a cutout.
  • 2A 12 illustrates a cross-sectional view of some embodiments of an integrated chip having a ferroelectric random access memory (FeRAM) device having a bottom electrode with a cutout top surface.
  • 2 B FIG. 12 illustrates a top view of some embodiments of the integrated chip of FIG 2A .
  • 3 12 illustrates a cross-sectional view of some other embodiments of an integrated chip with a FeRAM device having a bottom electrode with a top surface with a cutout.
  • 4A until 4B 12 illustrates cross-sectional views of some other embodiments of integrated chips with a FeRAM device having a bottom electrode with a top surface with a cutout
  • 5 12 illustrates a cross-sectional view of some other embodiments of an integrated chip with a FeRAM device having a bottom electrode with a top surface with a cutout.
  • 6 12 illustrates a cross-sectional view of some other embodiments of an integrated chip with a FeRAM device having a bottom electrode with a top surface with a cutout.
  • 7 until 17 12 illustrate cross-sectional views of some embodiments of a method of forming an integrated chip having a FeRAM device without using a planarization process to define a bottom electrode of the FeRAM device.
  • 18 12 illustrates a flow chart of some embodiments of a method for forming an integrated chip with an FeRAM device without using a planarization process to define a bottom electrode of the FeRAM device.
  • 19A until 19B Figure 12 illustrates some additional embodiments of an integrated chip with a memory device having a top electrode and a bottom electrode with a bottom surface that is offset from a bottom surface of an interconnect via that contacts the top electrode.
  • 20A until 20B Figure 12 illustrates some additional embodiments of an integrated chip with a memory device having a top electrode and a bottom electrode with a bottom surface that is offset from a bottom surface of an interconnect via that contacts the top electrode.
  • 21 1 illustrates a top view of some additional embodiments of integrated chips with a memory device having a top electrode and a bottom electrode with a bottom has surface that is offset from a bottom surface of an interconnect via that is in contact with the top electrode.
  • 22A until 22G 12 illustrate top views of some additional embodiments of integrated chips with a memory device having a top electrode and a bottom electrode with a bottom surface that is offset from a bottom surface of an interconnect via that contacts the top electrode.
  • 23A until 23D 12 illustrate top views of some additional embodiments of integrated chips with a memory device having a top electrode and a bottom electrode with a bottom surface that is offset from a bottom surface of an interconnect via that contacts the top electrode.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Die folgende Offenbarung stellt viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zur Umsetzung verschiedener Elemente des bereitgestellten Inhalts bereit. Spezifische Beispiele von Komponenten und Anordnungen sind nachfolgend beschrieben, um diese Offenbarung zu vereinfachen. Diese sind natürlich nur Beispiele, die nicht als einschränkend zu verstehen sind. Beispielsweise kann das Bilden eines ersten Elements oder eines zweiten Elements in der folgenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, bei denen das erste und das zweite Element in direktem Kontakt gebildet sind, und es kann außerdem Ausführungsformen umfassen, in denen weitere Elemente zwischen dem ersten und dem zweiten Element gebildet werden können, sodass das erste und das zweite Element nicht in direktem Kontakt stehen müssen. Weiterhin kann diese Offenbarung Referenzziffern und/oder -buchstaben der verschiedenen Beispiele wiederholen. Diese Wiederholung dient der Einfachheit und Klarheit und diktiert nicht für sich eine Beziehung zwischen den verschiedenen besprochenen Ausführungsformen und/oder Einrichtungen.The following disclosure provides many different embodiments or examples for implementing various elements of the provided content. Specific examples of components and arrangements are described below to simplify this disclosure. These are, of course, only examples and should not be construed as limiting. For example, forming a first member or a second member in the following description may include embodiments where the first and second members are formed in face-to-face contact, and may also include embodiments where other members are between the first and second members can be formed so that the first and second elements need not be in direct contact. Furthermore, this disclosure may repeat reference numbers and/or letters of the various examples. This repetition is for the purpose of simplicity and clarity and does not in itself dictate a relationship between the various embodiments and/or devices discussed.

Ferner können räumlich relative Begriffe wie „unter“, „darunter“, „unterer“, „über“, „oberer“ und dergleichen hierin für eine einfachere Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Elements zu einem oder mehreren anderen Element(en) oder Merkmal(en) wie in den Figuren illustriert zu beschreiben. Die räumlich relativen Begriffe sollen zusätzlich zu der Ausrichtung, die in den Figuren dargestellt ist, verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung in der Verwendung oder im Betrieb umfassen. Die Vorrichtung kann anderweitig ausgerichtet sein (um 90 Grad gedreht oder in einer anderen Ausrichtung) und die räumlich relativen Bezeichnungen, die hierin verwendet werden, können ebenfalls entsprechend ausgelegt werden.Furthermore, spatially relative terms such as "beneath", "below", "lower", "above", "upper" and the like may be used herein for ease of description to indicate the relationship of one element or elements to one or more other element(s). ) or feature(s) as illustrated in the figures. The spatially relative terms are intended to encompass different orientations of the device in use or operation in addition to the orientation depicted in the figures. The device may be otherwise oriented (rotated 90 degrees or in a different orientation) and the spatially relative terms used herein shall be construed accordingly.

Ferroelektrische Direktzugriffspeichervorrichtungen (FeRAM-Vorrichtungen) weisen eine untere Elektrode auf, die von einer oberen Elektrode durch ein ferroelektrisches Material getrennt sind. Das ferroelektrische Material hat einen intrinsischen elektrischen Dipol, der durch Anlegen eines externen elektrischen Feldes zwischen entgegengesetzten Polaritäten umgeschaltet werden kann. Die unterschiedlichen Polaritäten stellen unterschiedliche Kapazitäten für die FeRAM-Vorrichtung bereit, die für unterschiedliche Datenzustände stehen (z. B. eine logische „0“ oder „1“), wodurch die FeRAM-Vorrichtung Daten digital speichern kann. Während eines Lesevorgangs können beispielsweise die verschiedenen Kapazitäten von einer Spannung auf einer Bitleitung, die an einer FeRAM-Vorrichtung befestigt ist, erkannt werden, um einen Datenzustand auszugeben, der durch die FeRAM-Vorrichtung gespeichert wurde.Ferroelectric random access memory (FeRAM) devices have a bottom electrode separated from a top electrode by a ferroelectric material. The ferroelectric material has an intrinsic electric dipole that can be switched between opposite polarities by the application of an external electric field. The different polarities provide different capacitances for the FeRAM device that represent different data states (e.g., a logical "0" or "1"), allowing the FeRAM device to store data digitally. For example, during a read operation, the various capacitances of a voltage on a bit line attached to a FeRAM device can be detected to output a data state that was stored by the FeRAM device.

FeRAM-Vorrichtungen werden üblicherweise durch Abscheidung einer weniger Isolierungsstruktur über einer Dielektrikumstruktur gebildet, die mehrere Interconnect-Schichten umschließt. Die untere Isolierungsstruktur ist strukturiert, eine Öffnung zu bilden, die eine oder mehr der mehreren Interconnect-Schichten belichtet. Eine untere Elektrodenschicht wird innerhalb der Öffnung und über der weniger Isolierungsstruktur gebildet. Ein chemisch-mechanischer Planarisierungsprozess (CMP-Prozess) wird nachfolgend auf die untere Elektrodenschicht ausgeführt, um eine im Wesentlichen planare obere Fläche zu definieren. Eine ferroelektrische Schicht wird über der im Wesentlichen planaren oberen Fläche der unteren Elektrodenschicht gebildet und eine obere Elektrodenschicht wird über der ferroelektrischen Schicht gebildet. Ein erster Strukturierungsprozess wird auf die obere Elektrodenschicht und die ferroelektrische Schicht ausgeführt, um eine obere Elektrode und ferroelektrische Struktur zu definieren. Seitenwandabstandhalter werden dann entlang Seiten der oberen Elektrode gebildet, gefolgt durch einen zweiten Strukturierungsprozess zum Definieren einer unteren Elektrode.FeRAM devices are typically formed by depositing a less insulating structure over a dielectric structure that encloses multiple interconnect layers. The lower isolation structure is patterned to form an opening that exposes one or more of the multiple interconnect layers. A lower electrode layer is formed within the opening and over the less insulating structure. A chemical mechanical planarization (CMP) process is subsequently performed on the bottom electrode layer to define a substantially planar top surface. A ferroelectric layer is formed over the substantially planar top surface of the bottom electrode layer and a top electrode layer is formed over the ferroelectric layer. A first patterning process is performed on the top electrode layer and the ferroelectric layer to define a top electrode and ferroelectric structure. Sidewall spacers are then formed along sides of the top electrode, followed by a second patterning process to define a bottom electrode.

Die Kosten der Verwendung eines CMP-Prozesses zum Bilden der unteren Elektrode erhöht die Kosten des Bildens einer FeRAM-Vorrichtung wesentlich, da CMP-Prozesse relativ teure Prozesse sind. Außerdem wurde beachtet, dass ein Rest eines Schlamms, der durch den CMP-Prozess verwendet wird, möglicherweise auf einem Substrat verbleibt, nachdem der CMP-Prozess abgeschlossen ist. Der Schlammrest kann sich über Ausrichtungsmarkierungen ansammeln, die während der nachfolgenden Lithographieprozesse verwendet werden und damit die Ausrichtungsmarkierungen verdecken. Durch die Verdeckung der Ausrichtungsmarkierungen wird ein Fotolithographieprozessfenster für die darüber liegenden Schichten verkleinert, was zu einer geringeren Ausbeute und/oder Zuverlässigkeit der FeRAM-Vorrichtungen führt.The cost of using a CMP process to form the bottom electrode significantly increases the cost of forming an FeRAM device since CMP processes are relatively expensive processes. In addition, it has been considered that a residue of a slurry used by the CMP process may remain on a substrate after the CMP process is completed. The residual sludge can accumulate over alignment marks used during subsequent lithography processes and hence cover the alignment marks. The obscuration of the alignment marks reduces a photolithography process window for the overlying layers, resulting in reduced yield and/or reliability of the FeRAM devices.

Diese Offenbarung bezieht sich in einigen Ausführungsformen auf ein Verfahren zum Bilden einer FeRAM-Vorrichtung, die keinen CMP-Prozess verwendet, um eine untere Elektrode zu bilden. Indem kein CMP-Prozess verwendet wird, um die untere Elektrode zu bilden, können die Kosten des Bildens der FeRAM-Vorrichtung verringert werden und ein Fotolithographieprozessfenster darüberliegender Schichten kann verbessert werden. In einigen Ausführungsformen umfasst die entstehende FeRAM-Vorrichtung einer unteren Elektrode, die allgemein Seitenwänden und einer oberen Fläche einer darunterliegenden weniger Isolierungsstruktur entspricht, ein ferroelektrisches Material, das über der unteren Elektrode angeordnet ist, und eine obere Elektrode über dem ferroelektrisches Material. Da die untere Elektrode ohne Verwendung eines CMP-Prozesses gebildet wird, weist die untere Elektrode innere Seitenwänden auf, die einen ersten Ausschnitt definieren, der innerhalb einer oberen Fläche der unteren Elektrode angeordnet ist. Das ferroelektrische Material und/oder die obere Elektrode sind innerhalb des ersten Ausschnitts angeordnet und können auch innere Seitenwände aufweisen, die weitere Ausschnitte definieren.This disclosure relates, in some embodiments, to a method of forming a FeRAM device that does not use a CMP process to form a bottom electrode. By not using a CMP process to form the bottom electrode, the cost of forming the FeRAM device can be reduced and a photolithography process window of overlying layers can be improved. In some embodiments, the resulting FeRAM device includes a bottom electrode corresponding generally to sidewalls and a top surface of an underlying less insulating structure, a ferroelectric material disposed over the bottom electrode, and a top electrode over the ferroelectric material. Because the bottom electrode is formed without using a CMP process, the bottom electrode has inner sidewalls that define a first cutout located within a top surface of the bottom electrode. The ferroelectric material and/or top electrode is disposed within the first cutout and may also have inner sidewalls defining further cutouts.

1 illustriert eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen eines integrierten Chips 100 mit einer Speichervorrichtung, die eine untere Elektrode mit einer oberen Fläche mit einem Ausschnitt aufweist. 1 10 illustrates a cross-sectional view of some embodiments of an integrated chip 100 with a memory device having a bottom electrode with a top surface with a cutout.

Der integrierte Chip 100 umfasst eine Zugangsvorrichtung 104, die innerhalb eines Substrats 102 angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen kann die Zugangsvorrichtung 104 eine Transistorvorrichtung (z. B. einen MOSFET, einen bipolaren Übergangstransistor (BJT), einen Hochelektronenmobilitätstransistor (HEMT) oder dergleichen) umfassen. In einigen Ausführungsformen kann das Substrat 102 ein Halbleitermaterial (z. B. Silizium, Germanium oder dergleichen) umfassen. Eine untere Dielektrikumstruktur 106 ist über dem Substrat 102 angeordnet und umschließt die Zugriffsvorrichtung 104. Die untere Dielektrikumstruktur 106 umschließt ferner mehrere untere Interconnect-Schichten 108, die elektrisch mit der Zugriffsvorrichtung 104 gekoppelt sind. Eine untere Isolierungsstruktur 110 ist über der unteren Dielektrikumstruktur 106 angeordnet. Die untere Isolierungsstruktur 110 umfasst Seitenwände 110s, die eine Öffnung über einer Interconnect-Struktur 108a der mehreren unteren Interconnect-Schichten 108 definieren.The integrated chip 100 includes an access device 104 disposed within a substrate 102 . In some embodiments, the access device 104 may include a transistor device (e.g., a MOSFET, a bipolar junction transistor (BJT), a high electron mobility transistor (HEMT), or the like). In some embodiments, the substrate 102 may include a semiconductor material (e.g., silicon, germanium, or the like). A lower dielectric structure 106 is disposed over the substrate 102 and encloses the access device 104. The lower dielectric structure 106 further encloses a plurality of lower interconnect layers 108 that are electrically coupled to the access device 104. FIG. A lower isolation structure 110 is disposed over the lower dielectric structure 106 . The bottom insulation structure 110 includes sidewalls 110s that define an opening over an interconnect structure 108a of the plurality of bottom interconnect layers 108 .

Eine Speichervorrichtung 112 ist innerhalb der Öffnung und über einer oberen Fläche 110u der unteren Isolierungsstruktur 110 angeordnet. Die Speichervorrichtung 112 umfasst eine Datenspeicherstruktur 116, die zwischen einer unteren Elektrode 114 und einer oberen Elektrode 118 angeordnet ist. Die Datenspeicherstruktur 116 ist eingerichtet zum Speichern von entweder einem ersten Datenzustand (z. B. einer ‚o‘) oder einem zweiten Datenzustand (z. B. einer ‚1‘) abhängig von Vorspannungen, die auf die untere Elektrode 114 und die obere Elektrode 118 aufgebracht werden. Um beispielsweise den ersten Datenzustand in der Datenspeicherstruktur 116 zu speichern, kann ein erster Satz von Vorspannungsbedingungen an die untere Elektrode 114 und die obere Elektrode 118 angelegt werden. Alternativ kann, um beispielsweise den zweiten Datenzustand in der Datenspeicherstruktur 116 zu speichern, ein zweiter Satz von Vorspannungsbedingungen an die untere Elektrode 114 und die obere Elektrode 118 angelegt werden.A storage device 112 is disposed within the opening and over an upper surface 110u of the lower isolation structure 110 . The memory device 112 includes a data storage structure 116 disposed between a bottom electrode 114 and a top electrode 118 . The data storage structure 116 is configured to store either a first data state (e.g., an 'o') or a second data state (e.g., a '1') depending on bias voltages applied to the bottom electrode 114 and the top electrode 118 are applied. For example, to store the first data state in data storage structure 116, a first set of bias conditions may be applied to bottom electrode 114 and top electrode 118. FIG. Alternatively, to store the second data state in data storage structure 116, for example, a second set of bias conditions may be applied to bottom electrode 114 and top electrode 118. FIG.

Die untere Elektrode 114 umfasst ein leitfähiges Material, das sich allgemein an eine obere Fläche der Interconnect-Struktur 108a, die Seitenwände 110s der unteren Isolierungsstruktur 110 und eine obere Fläche der unteren Isolierungsstruktur 110 anpasst. Da sich das leitfähige Material der unteren Elektrode 114 allgemein an die darunter liegenden Schichten anpasst, hat die untere Elektrode 114 innere Seitenwände 114s und eine sich horizontal erstreckende Fläche 114h, die einen ersten Ausschnitt 115 innerhalb einer oberen Fläche 114u der unteren Elektrode 114 definieren. Die Datenspeicherstruktur 116 und/oder die obere Elektrode 118 sind innerhalb des ersten Ausschnitts 115 angeordnet. In einigen Ausführungsformen können die Datenspeicherstruktur 116 und/oder die obere Elektrode 118 auch innere Seitenwände aufweisen, die weitere Ausschnitte definieren.Bottom electrode 114 comprises a conductive material that generally conforms to a top surface of interconnect structure 108a, sidewalls 110s of bottom isolation structure 110, and a top surface of bottom isolation structure 110. FIG. Because the conductive material of bottom electrode 114 generally conforms to the underlying layers, bottom electrode 114 has inner sidewalls 114s and a horizontally extending surface 114h that define a first cutout 115 within a top surface 114u of bottom electrode 114. The data storage structure 116 and/or the top electrode 118 are arranged within the first cutout 115 . In some embodiments, data storage structure 116 and/or top electrode 118 may also include inner sidewalls that define additional cutouts.

Eine Hartmaske 120 ist über der Speichervorrichtung 112 angeordnet und Seitenwandabstandhalter 122 erstrecken sich entlang äußerster Seitenwände der oberen Elektrode 118 und der Hartmaske 120. Eine Schutzschicht 124 deckt die Hartmaske 120, die Seitenwandabstandhalter 122 und die untere Isolierungsstruktur 110 ab. In einigen Ausführungsformen können die Hartmaske 120 und die Schutzschicht 124 auch innere Seitenwände aufweisen, die zusätzliche Ausschnitte bilden. Eine obere Interconnect-Struktur 128 ist innerhalb einer oberen Dielektrikumstruktur 126 über der Schutzschicht 124 angeordnet. Die obere Interconnect-Struktur 128 erstreckt sich von einer oberen Fläche der oberen Dielektrikumstruktur 126 zur oberen Elektrode 118.A hard mask 120 is disposed over memory device 112 and sidewall spacers 122 extend along outermost sidewalls of top electrode 118 and hard mask 120 . In some embodiments, the hard mask 120 and protective layer 124 may also have inner sidewalls that form additional cutouts. A top interconnect structure 128 is disposed within a top dielectric structure 126 over the protective layer 124 . Top interconnect structure 128 extends from a top surface of top dielectric structure 126 to top electrode 118.

Der erste Ausschnitt 115 in der oberen Fläche der unteren Elektrode 114 zeigt an, dass die untere Elektrode 114 ohne einen Planarisierungsprozess (z. B. einen CMP-Prozess) gebildet wurde. Durch Bilden der unteren Elektrode 114 ohne Verwendung eines Planarisierungsprozesses kann die untere Elektrode 114 mit geringeren Kosten als Prozesse gebildet werden, die einen CMP-Prozess verwenden, um eine untere Elektrode zu bilden. Außerdem kann ein Fotolithographieprozessfenster für die darüber liegenden Schichten im Vergleich zu Prozessen, die einen CMP-Prozess zum Bilden einer unteren Elektrode verwenden, ebenfalls verbessert werden.The first cutout 115 in the top surface of the bottom electrode 114 indicates that the bottom electrode 114 without a planarization pro process (e.g. a CMP process) was formed. By forming the bottom electrode 114 without using a planarization process, the bottom electrode 114 can be formed at a lower cost than processes that use a CMP process to form a bottom electrode. In addition, a photolithography process window for the overlying layers can also be improved compared to processes using a CMP process to form a bottom electrode.

2A illustriert eine Querschnittsansicht 200A einiger Ausführungsformen eines integrierten Chips mit einer ferroelektrischen Direktzugriffspeichervorrichtung (FeRAM-Vorrichtung), die eine untere Elektrode mit einer oberen Fläche mit einem Ausschnitt aufweist. 2A FIG. 200A illustrates a cross-sectional view 200A of some embodiments of an integrated chip having a ferroelectric random access memory (FeRAM) device having a bottom electrode with a top surface having a cutout.

Wie in der Querschnittsansicht 200A gezeigt, umfasst der integrierte Chip eine untere Dielektrikumstruktur 106, die über einem Substrat 102 angeordnet ist. Die untere Dielektrikumstruktur 106 umfasst mehrere untere Zwischenschichtdielektrikumschichten (ILD-Schichten) 106a bis 106c, die aufeinander gestapelt und durch Ätzstoppschichten 107a bis 107b voneinander getrennt sind. In einigen Ausführungsformen können die mehreren unteren ILD-Schichten 106a bis 106c eines oder mehr aus Siliziumdioxid, dotiertem Siliziumdioxid (z. B. kohlenstoffdotiertem Siliziumdioxid), Siliziumoxynitrid, Borosilikatglas (BSG), Phosphorsilikatglas (PSG), Borophosphosilikatglas (BPSG), fluoriertem Silikatglas (FSG) oder dergleichen umfassen. In einigen Ausführungsformen können Ätzstoppschichten 107a bis 107b aus Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Titannitrid, Tantalnitrid oder dergleichen umfassen.As shown in cross-sectional view 200A, the integrated chip includes a bottom dielectric structure 106 disposed over a substrate 102 . The bottom dielectric structure 106 includes a plurality of bottom interlayer dielectric (ILD) layers 106a-106c stacked on top of each other and separated by etch stop layers 107a-107b. In some embodiments, the multiple lower ILD layers 106a-106c may be one or more of silicon dioxide, doped silicon dioxide (e.g., carbon-doped silicon dioxide), silicon oxynitride, borosilicate glass (BSG), phosphorus silicate glass (PSG), borophosphosilicate glass (BPSG), fluorinated silicate glass ( FSG) or the like. In some embodiments, etch stop layers 107a-107b may include silicon carbide, silicon nitride, titanium nitride, tantalum nitride, or the like.

Mehrere untere Interconnect-Schichten 108 sind innerhalb der unteren Dielektrikumstruktur 106 angeordnet. Die mehreren unteren Interconnect-Schichten 108 umfassen leitfähige Kontakte 202, Interconnect-Drähte 204 und Interconnect-Durchkontaktierungen 206, die jeweils von einer der mehreren unteren ILD-Schichten 106a bis 106c umschlossen sind. Beispielsweise kann der leitfähige Kontakt 202 durch eine erste untere ILD-Schicht 106a umschlossen sein, ein erster der Interconnect-Drähte 204 kann durch eine zweite untere ILD Schicht 106b usw. umschlossen sein. In einigen Ausführungsformen umfassen die Interconnect-Drähte 204 und die Interconnect-Durchkontaktierung 206 jeweils eine Diffusionssperrschicht, die einen Metallkern Umgebung. In einigen Ausführungsformen kann der Metallkern Kupfer, Wolfram, Aluminium oder dergleichen umfassend. In einigen Ausführungsformen kann die Diffusionssperrschicht Titannitrid, Tantalnitrid oder dergleichen umfassen. In einigen Ausführungsformen können der Metallkern und die Diffusionssperrschicht obere Flächen aufweisen, die im Wesentlichen komplanar sind. In anderen Ausführungsformen kann sich die Diffusionssperrschicht vertikal über äußerten Kanten des Metallkerns erstrecken.A plurality of bottom interconnect layers 108 are disposed within bottom dielectric structure 106 . The lower plurality of interconnect layers 108 includes conductive contacts 202, interconnect wires 204, and interconnect vias 206, each of which is surrounded by one of the lower plurality of ILD layers 106a-106c. For example, the conductive contact 202 may be encased by a first lower ILD layer 106a, a first one of the interconnect wires 204 may be encased by a second lower ILD layer 106b, and so on. In some embodiments, the interconnect wires 204 and the interconnect via 206 each include a diffusion barrier layer surrounding a metal core. In some embodiments, the metal core may include copper, tungsten, aluminum, or the like. In some embodiments, the diffusion barrier layer may include titanium nitride, tantalum nitride, or the like. In some embodiments, the metal core and the diffusion barrier layer may have top surfaces that are substantially coplanar. In other embodiments, the diffusion barrier layer may extend vertically over outermost edges of the metal core.

Eine untere Isolierungsstruktur 110 kann über den mehreren unteren ILD-Schichten 106a bis 106c angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen kann die untere Isolierungsstruktur 110 eine Dicke in einem Bereich zwischen ca. 200 Ångstrom und ca. 400 Ångstrom aufweisen. In anderen Ausführungsformen kann die untere Isolierungsstruktur 110 eine Dicke in einem Bereich zwischen ca. 225 Ångstrom und ca. 325 Ångstrom aufweisen. Die untere Isolierungsstruktur 110 umfasst Seitenwände 110s, die eine Öffnung definieren, die sich durch die untere Isolierungsstruktur 110 erstreckt. In einigen Ausführungsformen können die Seitenwände 110s in einem akuten Winkel α ausgerichtet sein, der in Bezug auf eine untere Fläche der unteren Isolierungsstruktur 110 gemessen wird. In einigen Ausführungsformen kann eine Leitung, die sich jeweils zwischen einer oberen und unteren der Seitenwände 110s erstreckt, in einem akuten Winkel α ausgerichtet sein, der in Bezug auf eine untere Fläche der unteren Isolierungsstruktur 110 gemessen wird. In einigen Ausführungsformen liegt der spitze Winkel α in einem Bereich zwischen etwa 40° und etwa 50°. In solchen Ausführungsformen kann der akute Winkel α die Spaltfüllprobleme beim Fertigen einer darüberliegenden Speichervorrichtung begrenzen. Außerdem stellt der akute Winkel α eine gute Einheitlichkeit der darüberliegenden Schichten sicher, die zu einer einheitlichen Leistung einer darüberliegenden Speichervorrichtung führt. In verschiedenen Ausführungsformen kann die untere Isolierungsstruktur 110 eines oder mehrere der folgenden Elemente umfassen: Siliziumoxynitrid, Siliziumdioxid, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Tetraethylorthosilikat (TEOS), ein Niedrig-x-Dielektrikum oder dergleichen.A bottom isolation structure 110 may be disposed over the multiple bottom ILD layers 106a-106c. In some embodiments, the bottom isolation structure 110 may have a thickness in a range between about 200 Angstroms and about 400 Angstroms. In other embodiments, the bottom isolation structure 110 may have a thickness in a range between about 225 Angstroms and about 325 Angstroms. The lower insulation structure 110 includes sidewalls 110s that define an opening that extends through the lower insulation structure 110 . In some embodiments, the sidewalls 110s may be oriented at an acute angle α measured with respect to a bottom surface of the bottom isolation structure 110 . In some embodiments, a duct extending between a top and bottom of each of the sidewalls 110s may be oriented at an acute angle α measured with respect to a bottom surface of the bottom isolation structure 110 . In some embodiments, the acute angle α is in a range between about 40° and about 50°. In such embodiments, the acute angle α may limit gap filling problems in fabricating an overlying memory device. In addition, the acute angle α ensures good uniformity of the overlying layers, resulting in uniform performance of an overlying memory device. In various embodiments, the bottom isolation structure 110 may include one or more of the following: silicon oxynitride, silicon dioxide, silicon carbide, silicon nitride, tetraethyl orthosilicate (TEOS), a low-x dielectric, or the like.

Eine FeRAM-Vorrichtung 208 ist über der unteren Isolierungsstruktur 110 angeordnet. Die FeRAM-Vorrichtung 208 umfasst ein ferroelektrisches Material 210, das zwischen einer unteren Elektrode 114 und einer oberen Elektrode 118 angeordnet ist. Die untere Elektrode 114, das ferroelektrische Material 210 und die obere Elektrode 118 haben jeweils eine innere Region 212, der seitlich von einer äußeren Region 214 umschlossen ist. Schichten innerhalb der inneren Region 212 weisen jeweils eine ausgeschnittene, sich horizontal erstreckende Fläche auf, die seitlich zwischen und vertikal unter oberen Flächen einer entsprechenden Schicht innerhalb der äußeren Region 214 angeordnet ist. Beispielsweise hat die untere Elektrode 114 eine sich horizontal erstreckende Fläche innerhalb der inneren Region 212, die seitlich zwischen und vertikal unter den oberen Flächen der unteren Elektrode 114 innerhalb der äußeren Region 214 liegt.A FeRAM device 208 is disposed over the bottom isolation structure 110 . The FeRAM device 208 includes a ferroelectric material 210 sandwiched between a bottom electrode 114 and a top electrode 118 . The bottom electrode 114, the ferroelectric material 210 and the top electrode 118 each have an inner region 212 which is laterally enclosed by an outer region 214 . Layers within inner region 212 each have a cut-out, horizontally extending surface disposed laterally between and vertically below top surfaces of a corresponding layer within outer region 214 . For example, bottom electrode 114 has a horizontally extending surface within inner region 212 that lies laterally between and vertically under the top surfaces of bottom electrode 114 within outer region 214 .

In einigen Ausführungsformen, die in der Draufsicht 200B von 2B (entlang der Leitung A-A' von 2A) gezeigt sind, kann sich die äußere Region 214 kontinuierlich in einem ununterbrochenen Ring um der inneren Region 212 erstrecken, wenn man die FeRAM-Vorrichtung 208 in der Draufsicht betrachtet. In einigen Ausführungsformen erstreckt sich die obere Fläche der unteren Elektrode 114 um Distanzen d1 und d2, die im Wesentlichen gleich sind, in entgegengesetzten Richtungen an entgegengesetzten kanten der inneren Region 212 entlang. In einigen solchen Ausführungsformen ist die untere Elektrode 114 im Wesentlichen symmetrisch um eine Leitung 220, die die unterste Fläche der unteren Elektrode 114 in zwei teilt. In anderen Ausführungsformen können die Distanzen d1 und d2 unterschiedlich sein, sodass die untere Elektrode 114 asymmetrisch um Leitung 220 ist.In some embodiments shown in top view 200B of FIG 2 B (along line AA' from 2A) 1, the outer region 214 may extend continuously in an unbroken ring around the inner region 212 when viewing the FeRAM device 208 in plan view. In some embodiments, the top surface of bottom electrode 114 extends in opposite directions along opposite edges of inner region 212 by distances d 1 and d 2 that are substantially equal. In some such embodiments, bottom electrode 114 is substantially symmetrical about a line 220 that divides the bottom surface of bottom electrode 114 in two. In other embodiments, distances d 1 and d 2 may be different such that bottom electrode 114 is asymmetric about lead 220 .

Wiederum mit Verweis auf die Querschnittsansicht 200A von 2A (entlang der Leitung B-B' von 2B) erstreckt sich die untere Elektrode 114 kontinuierlich von einer unteren Fläche 114b, die sich direkt über die mehreren unteren Interconnect-Schichten 108 befindet, um die Seitenwände 110s und eine obere Fläche 110u der unteren Isolierungsstruktur 110 auszukleiden. Die untere Elektrode 114 hat innere Seitenwände, die über der unteren Fläche 114b angeordnet sind. Die inneren Seitenwände sind mit der sich horizontal erstreckenden Fläche gekoppelt, um einen ersten Ausschnitt innerhalb einer oberen Fläche der unteren Elektrode 114 zu definieren. Das ferroelektrische Material 210 befindet sich in dem ersten Ausschnitt und kleidet die inneren Seitenwände und die obere Fläche der unteren Elektrode 114 aus. Das ferroelektrische Material 210 hat innere Seitenwände, die über der untersten Fläche der unteren Elektrode 114 angeordnet sind und einen zweiten Ausschnitt innerhalb der oberen Fläche des ferroelektrischen Materials 210 bilden. Die obere Elektrode 118 ist in dem zweiten Ausschnitt angeordnet und kleidet die inneren Seitenwände und die obere Fläche des ferroelektrischen Materials 210 aus. In einigen Ausführungsformen weist die obere Elektrode 118 innere Seitenwänden auf, die über der untersten Fläche der unteren Elektrode 114 angeordnet sind und die einen dritten Ausschnitt innerhalb der oberen Fläche der oberen Elektrode 118 definieren.Referring again to cross-sectional view 200A of FIG 2A (along line BB' from 2 B) For example, the bottom electrode 114 extends continuously from a bottom surface 114b that is directly above the plurality of bottom interconnect layers 108 to line the sidewalls 110s and a top surface 110u of the bottom insulation structure 110. FIG. Bottom electrode 114 has inner sidewalls disposed over bottom surface 114b. The inner sidewalls couple to the horizontally extending surface to define a first cutout within a top surface of bottom electrode 114 . The ferroelectric material 210 resides in the first cutout and lines the inner sidewalls and top surface of the bottom electrode 114 . The ferroelectric material 210 has inner sidewalls that are disposed over the bottom surface of the bottom electrode 114 and form a second cutout within the top surface of the ferroelectric material 210 . The top electrode 118 is disposed in the second cutout and lines the inner sidewalls and top surface of the ferroelectric material 210 . In some embodiments, top electrode 118 has inner sidewalls that are disposed over the bottom surface of bottom electrode 114 and that define a third cutout within the top surface of top electrode 118 .

In einigen Ausführungsformen können die untere Elektrode 114 und die obere Elektrode 118 eines oder mehrere der folgenden Elemente umfassen: Titan, Tantal, Wolfram, Tantalnitrid, Titannitrid oder dergleichen. In einigen Ausführungsformen kann das ferroelektrische Material 210 ein Metall, ein Metalloxynitrid oder ein Verbindungsmetalloxid umfassen. In verschiedenen Ausführungsformen kann das ferroelektrische Material 210 beispielsweise Bleititanat, Blei-Zirkonat-Titanat (PZT), Blei-Lanthan-Zirkonat-Titanat, Strontium-Bismut-Tantalat (SBT), Bismut-Lanthan-Titanat (BLT) und Bismut-Neodym-Titanat (BNT) oder dergleichen umfassen.In some embodiments, bottom electrode 114 and top electrode 118 may include one or more of the following: titanium, tantalum, tungsten, tantalum nitride, titanium nitride, or the like. In some embodiments, the ferroelectric material 210 may include a metal, a metal oxynitride, or a compound metal oxide. In various embodiments, the ferroelectric material 210 may include, for example, lead titanate, lead zirconate titanate (PZT), lead lanthanum zirconate titanate, strontium bismuth tantalate (SBT), bismuth lanthanum titanate (BLT), and bismuth neodymium titanate (BNT) or the like.

In einigen Ausführungsformen können die untere Elektrode 114, das ferroelektrische Material 210 und/oder die obere Elektrode 118 jeweils eine Dicke in einem Bereich zwischen etwa 50 Ängstrom und etwa 150 Ängstrom aufweisen. In anderen Ausführungsformen können die untere Elektrode 114, das ferroelektrische Material 210 und/oder die obere Elektrode 118 jeweils eine Dicke von etwa 100 Ångstrom aufweisen. Die angegebenen Dicken der unteren Elektrode 114, des ferroelektrischen Materials 210 und/oder der oberen Elektrode 118 verhindern, dass die Gesamthöhe der FeRAM-Vorrichtung 208 groß genug wird, um in anderen Regionen eines integrierten Chips (z. B. in einer Logikregion) und/oder in darüber liegenden Schichten eines integrierten Chips Prozessprobleme zu verursachen. In einigen Ausführungsformen können die untere Elektrode 114, das ferroelektrische Material 210 und/oder die obere Elektrode 118 jeweils eine im Wesentlichen gleiche Dicke zwischen den äußersten Seitenwänden aufweisen. In einigen alternativen Ausführungsformen kann die innere Region 212 der unteren Elektrode 114, des ferroelektrischen Materials 210 und/oder der oberen Elektrode 118 eine erste Dicke aufweisen und die äußere Region 214 der unteren Elektrode 114, des ferroelektrischen Materials 210 und/oder der oberen Elektrode 118 kann eine zweite Dicke aufweisen, die geringer ist als die erste Dicke.In some embodiments, bottom electrode 114, ferroelectric material 210, and/or top electrode 118 may each have a thickness in a range between about 50 Angstroms and about 150 Angstroms. In other embodiments, bottom electrode 114, ferroelectric material 210, and/or top electrode 118 may each have a thickness of about 100 Angstroms. The specified thicknesses of the bottom electrode 114, the ferroelectric material 210 and/or the top electrode 118 prevent the overall height of the FeRAM device 208 from being large enough to be used in other regions of an integrated chip (e.g. in a logic region) and /or cause process problems in overlying layers of an integrated chip. In some embodiments, bottom electrode 114, ferroelectric material 210, and/or top electrode 118 may each have a substantially equal thickness between the outermost sidewalls. In some alternative embodiments, inner region 212 of bottom electrode 114, ferroelectric material 210, and/or top electrode 118 may have a first thickness and outer region 214 of bottom electrode 114, ferroelectric material 210, and/or top electrode 118 may have a second thickness less than the first thickness.

Eine Hartmaske 120 ist über der oberen Elektrode 118 angeordnet. Seitenwandabstandshalter 122 sind entlang entgegengesetzter Seiten der oberen Elektrode 118 und der Hartmaske 120 angeordnet. In einigen Ausführungsformen können die Seitenwandabstandshalter 122 dasselbe Material umfassen wie die Hartmaske 120. In einigen Ausführungsformen können die Hartmaske 120 und die Seitenwandabstandshalter 122 beispielsweise ein Karbid (z. B. Siliziumkarbid), ein Nitrid (z. B. Siliziumnitrid), ein Oxid (z. B. Siliziumoxynitrid) oder dergleichen umfassen. In anderen Ausführungsformen können die Seitenwandabstandshalter 122 ein anderes Material umfassen als die Hartmaske 120. In einigen solchen Ausführungsformen können sich die Seitenwandabstandhalter 122 und Hartmaske 120 auf unterschiedliche Höhen erstrecken (z. B. die Hartmaske 120 kann eine obere Fläche aufweisen, die unter eine obere Fläche der Seitenwandabstandhalter 122 ausgeschnitten ist, oder umgekehrt).A hard mask 120 is placed over the top electrode 118 . Sidewall spacers 122 are disposed along opposite sides of top electrode 118 and hard mask 120 . In some embodiments, sidewall spacers 122 may include the same material as hard mask 120. In some embodiments, hard mask 120 and sidewall spacers 122 may include, for example, a carbide (e.g., silicon carbide), a nitride (e.g., silicon nitride), an oxide (e.g., e.g., silicon oxynitride) or the like. In other embodiments, the sidewall spacers 122 may comprise a different material than the hardmask 120. In some such embodiments, the sidewall spacers 122 and hardmask 120 may extend to different heights (e.g., the hardmask 120 may have a top surface that underlies a top surface of the sidewall spacers 122 is cut out, or vice versa).

Eine Schutzschicht 124 ist über den Seitenwandabstandhaltern 122 und der Hartmaske 120 angeordnet. Die Schutzschicht 124 erstreckt sich ständig von über der Hartmaske 120 bis zur unteren Isolierungsstruktur 110. In einigen Ausführungsformenkann die Schutzschicht 124 ein Karbid, ein Oxid, ein Nitrid, TEOS (Tetraethylorthosilikat) oder dergleichen umfassen. In einigen Ausführungsformen können die Hartmaske 120 und die Schutzschicht 124 jeweils eine Dicke im Bereich zwischen etwa 50 Ångstrom und etwa 150 Ångstrom aufweisen. In anderen Ausführungsformen können die Hartmaske 120 und die Schutzschicht 124 jeweils eine Dicke von etwa 100 Ångstrom aufweisen.A protective layer 124 is disposed over sidewall spacers 122 and hard mask 120 . The protective layer 124 continuously extends from above the hard mask 120 to the lower isolation structure 110. In some embodiments For example, protective layer 124 may include a carbide, an oxide, a nitride, TEOS (tetraethylorthosilicate), or the like. In some embodiments, hard mask 120 and protective layer 124 may each have a thickness ranging between about 50 Angstroms and about 150 Angstroms. In other embodiments, hard mask 120 and protective layer 124 may each have a thickness of about 100 Angstroms.

Eine obere Dielektrikumstruktur 126 ist über der Schutzschicht 124 angeordnet. Die obere Dielektrikumstruktur 126 kann sich auf innerhalb eines Ausschnitts erstrecken, der durch Seitenwände der Schutzschicht 124 definiert ist. Eine obere Interconnect-Struktur 128 ist innerhalb der oberen Dielektrikumstruktur 126 angeordnet. Die obere Interconnect-Struktur 128 erstreckt sich von einer oberen Fläche der oberen Dielektrikumstruktur 126 bis zur oberen Elektrode 118. In einigen Ausführungsformen kann die obere Dielektrikumstruktur 126 ein kohlenstoffdotiertes Siliziumdioxid, Siliziumoxynitrid, Borsilikatglas (BSG), Phosphorsilikatglas (PSG), Borphosphorsilikatglas (BPSG), fluoriertes Silikatglas (FSG), ein poröses Dielektrikum oder dergleichen umfassen. In verschiedenen Ausführungsformen kann die obere Interconnect-Struktur 128 eine Interconnect-Durchkontaktierung 216 (z. B. eine obere Elektrodendurchkontaktierung (TEVA)) und/oder einen Interconnect-Draht 218 umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die obere Interconnect-Struktur 128 ein leitfähiges Material, wie etwa Kupfer, Wolfram, und/oder Aluminium umfassen.A top dielectric structure 126 is disposed over the protective layer 124 . The top dielectric structure 126 may extend to within a section defined by sidewalls of the protective layer 124 . An upper interconnect structure 128 is disposed within upper dielectric structure 126 . The top interconnect structure 128 extends from a top surface of the top dielectric structure 126 to the top electrode 118. In some embodiments, the top dielectric structure 126 may be carbon-doped silicon dioxide, silicon oxynitride, borosilicate glass (BSG), phosphorus silicate glass (PSG), borophosphorus silicate glass (BPSG) , fluorinated silicate glass (FSG), a porous dielectric or the like. In various embodiments, the top interconnect structure 128 may include an interconnect via 216 (e.g., a top electrode via (TEVA)) and/or an interconnect wire 218 . In some embodiments, top interconnect structure 128 may include a conductive material, such as copper, tungsten, and/or aluminum.

Im Betrieb können Vorspannungen auf die untere Elektrode 114 und/oder die obere Elektrode 118 aufgebracht werden. Beispielsweise können während eines Schreibvorgangs eine oder mehr Vorspannungen aufgebracht werden, damit sich Ladungsträger (z. B. Elektronen und/oder Löcher) in der unteren Elektrode 114 und/oder der oberen Elektrode 118 sammeln. Die Ladungsträger erzeugen elektrische Felder, die sich durch das ferroelektrische Material 210 erstrecken. Die elektrischen Felder sind eingerichtet, die Positionen der elektrischen Dipole innerhalb des ferroelektrischen Materials 210 abhängig von den Vorspannungen zu ändern. Wenn die Positionen der elektrischen Dipole innerhalb des ferroelektrischen Materials 210 eine erste Polarisierung definieren, speichert die FeRAM-Vorrichtung 208 digital Daten als einen ersten Bitwert (z. B. eine logische „o“). Alternativ dazu speichert, wenn die Positionen der elektrischen Dipole innerhalb des ferroelektrischen Materials 210 eine zweite Polarisierung definieren, die FeRAM-Vorrichtung 208 digital Daten als einen zweiten Bitwert (z. B. eine logische „1“).In operation, bias voltages may be applied to bottom electrode 114 and/or top electrode 118 . For example, one or more bias voltages may be applied during a write operation to cause charge carriers (e.g., electrons and/or holes) to accumulate in bottom electrode 114 and/or top electrode 118 . The charge carriers create electric fields that extend through the ferroelectric material 210 . The electric fields are designed to change the positions of the electric dipoles within the ferroelectric material 210 depending on the bias voltages. When the positions of the electric dipoles within the ferroelectric material 210 define a first polarization, the FeRAM device 208 digitally stores data as a first bit value (e.g., a logical "o"). Alternatively, when the positions of the electric dipoles within the ferroelectric material 210 define a second polarization, the FeRAM device 208 digitally stores data as a second bit value (e.g., a logical "1").

3 illustriert eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen eines integrierten Chips 300 mit einer FeRAM-Vorrichtung, die eine untere Elektrode mit einer oberen Fläche mit einem Ausschnitt aufweist. 3 FIG. 3 illustrates a cross-sectional view of some embodiments of an integrated chip 300 with a FeRAM device having a bottom electrode with a top surface with a cutout.

Der integrierte Chip 300 umfasst eine FeRAM-Vorrichtung 208, das über einer unteren Isolierungsstruktur 110 über einem Substrat 102 angeordnet ist. Die FeRAM-Vorrichtung 208 umfasst ein ferroelektrisches Material 210, das zwischen einer unteren Elektrode 114 und einer oberen Elektrode 118 angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen umfasst die untere Elektrode 114 eine Auskleidung 302 und eine leitfähige Schicht 304, die über der Auskleidung 302 angeordnet ist. Die Auskleidung 302 erstreckt sich entlang von Seitenwänden und einer oberen Fläche der unteren Isolierungsstruktur 110. In einigen Ausführungsformen kann die Auskleidung 302 Titannitrid, Tantalnitrid oder dergleichen umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die leitfähige Schicht 304 Titan, Tantal oder dergleichen umfassen.The integrated chip 300 includes a FeRAM device 208 disposed over a substrate 102 via a bottom isolation structure 110 . The FeRAM device 208 includes a ferroelectric material 210 sandwiched between a bottom electrode 114 and a top electrode 118 . In some embodiments, bottom electrode 114 includes a liner 302 and a conductive layer 304 disposed over liner 302 . The liner 302 extends along sidewalls and a top surface of the lower isolation structure 110. In some embodiments, the liner 302 may include titanium nitride, tantalum nitride, or the like. In some embodiments, the conductive layer 304 may include titanium, tantalum, or the like.

Die untere Elektrode 114 hat innere Seitenwände, die über einer untersten Fläche der unteren Elektrode 114 angeordnet sind. Die inneren Seitenwände sind zwischen einer sich horizontal erstreckenden Fläche der unteren Elektrode 114 und einer oberen Fläche der unteren Elektrode 114 gekoppelt. In einigen Ausführungsformen erstreckt sich die sich horizontal erstreckende Fläche der unteren Elektrode 114 entlang einer ersten horizontalen Ebene 306, die sich mit Seitenwänden 110s der unteren Isolierungsstruktur 110 schneidet. In einigen Ausführungsformen erstrecken sich das ferroelektrische Material 210 und die obere Elektrode 118 kontinuierlich von direkt oberhalb der unteren Isolierungsstruktur 110 bis zu Positionen unterhalb einer zweiten horizontalen Ebene 308, die sich entlang einer oberen Fläche 110u der unteren Isolierungsstruktur 110 erstreckt. Indem das ferroelektrische Material 210 und die obere Elektrode 118 unterhalb der zweiten horizontalen Ebene 308 gehalten werden, kann die Höhe der FeRAM-Vorrichtung 208 relativ gering gehalten werden, wodurch Prozessprobleme auf Schichten, die über der FeRAM-Vorrichtung liegen, verringert werden.The bottom electrode 114 has inner sidewalls that are disposed over a bottom surface of the bottom electrode 114 . The inner sidewalls are coupled between a horizontally extending surface of bottom electrode 114 and a top surface of bottom electrode 114 . In some embodiments, the horizontally extending surface of bottom electrode 114 extends along a first horizontal plane 306 that intersects sidewalls 110s of bottom isolation structure 110 . In some embodiments, ferroelectric material 210 and top electrode 118 extend continuously from directly above bottom isolation structure 110 to positions below a second horizontal plane 308 that extends along a top surface 110u of bottom isolation structure 110 . By keeping the ferroelectric material 210 and top electrode 118 below the second horizontal plane 308, the height of the FeRAM device 208 can be kept relatively low, thereby reducing process issues on layers overlying the FeRAM device.

Eine Hartmaske 120 ist über der oberen Elektrode 118 angeordnet. Die Hartmaske 120 umfasst innere Seitenwänden, die mit einer sich horizontal erstreckenden Fläche gekoppelt sind. In einigen Ausführungsformen erstreckt sich die sich horizontal erstreckende Fläche entlang einer dritten horizontalen Ebene 310, die unter unteren Flächen der oberen Elektrode 118 liegt. In anderen Ausführungsformen (nicht dargestellt), kann die dritte horizontale Ebene 310 über einer oberen Fläche der oberen Elektrode 118 liegen.A hard mask 120 is placed over the top electrode 118 . The hard mask 120 includes inner sidewalls coupled to a horizontally extending surface. In some embodiments, the horizontally extending surface extends along a third horizontal plane 310 that underlies lower surfaces of top electrode 118 . In other embodiments (not shown), the third horizontal plane 310 may be above a top surface of the top electrode 118 .

4A bis 4B illustriert Querschnittsansichten einiger Ausführungsformen integrierter Chips mit einer FeRAM-Vorrichtung, die eine untere Elektrode mit einer oberen Fläche mit einem Ausschnitt aufweist. 4A until 4B 1 illustrates cross-sectional views of some embodiments of integrated chips with a FeRAM device having a bottom electrode with a top surface with a cutout.

Wie in 4A gezeigt ist, umfasst ein integrierter Chip 400 eine erste Zugangsvorrichtung 104a und eine zweite Zugangsvorrichtung 104b, die in einem Substrat 102 angeordnet sind. Eine erste FeRAM-Vorrichtung 208a ist mit der ersten Zugangsvorrichtung 104a gekoppelt und eine zweite FeRAM-Vorrichtung 208b ist mit der zweiten Zugangsvorrichtung 104b gekoppelt. Die erste FeRAM-Vorrichtung 208a und die zweite FeRAM-Vorrichtung 208b weisen jeweils ein ferroelektrisches Material 210 auf, das zwischen einer unteren Elektrode 114 und einer oberen Elektrode 118 angeordnet ist. Die untere Elektrode 114 weist Seitenwände auf, die einen ersten Ausschnitt innerhalb einer oberen Fläche der unteren Elektrode 114 definieren. Das ferroelektrische Material 210 weist Seitenwände auf, die einen zweiten Ausschnitt innerhalb einer oberen Fläche des ferroelektrischen Materials 210 definieren. Die obere Elektrode 118 ist innerhalb des zweiten Ausschnitts angeordnet und füllt den zweiten Ausschnitt vollständig aus. Die obere Elektrode 118 weist eine obere Fläche auf, die vollständig über dem ferroelektrischen Material 210 liegt. In einigen Ausführungsformen weist die obere Elektrode 118 eine im Wesentlichen flache obere Fläche auf, die sich fortlaufend über den zweiten Ausschnitt erstreckt.As in 4A As shown, an integrated chip 400 includes a first access device 104a and a second access device 104b disposed in a substrate 102. FIG. A first FeRAM device 208a is coupled to the first access device 104a and a second FeRAM device 208b is coupled to the second access device 104b. The first FeRAM device 208a and the second FeRAM device 208b each include a ferroelectric material 210 disposed between a bottom electrode 114 and a top electrode 118 . Bottom electrode 114 has sidewalls that define a first cutout within a top surface of bottom electrode 114 . The ferroelectric material 210 has sidewalls that define a second cutout within a top surface of the ferroelectric material 210 . The top electrode 118 is positioned within the second cutout and completely fills the second cutout. Top electrode 118 has a top surface that overlies ferroelectric material 210 entirely. In some embodiments, the top electrode 118 has a substantially flat top surface that extends continuously across the second cutout.

Eine obere Interconnect-Struktur 128 erstreckt sich durch eine obere Dielektrikumstruktur 126, die über der ersten FeRAM-Vorrichtung 208a angeordnet ist, um die obere Elektrode 118 zu kontaktieren. In einigen Ausführungsformen kann die obere Interconnect-Struktur 128 die obere Elektrode 118 an einer Stelle kontaktieren, die sich direkt über einer oberen Fläche 114u der unteren Elektrode 114 befindet. In einigen zusätzlichen Ausführungsformen kann die obere Interconnect-Struktur 128 die obere Elektrode 118 an einer Stelle kontaktieren, die seitlich eine Außenkante der oberen Fläche 114u der unteren Elektrode 114 überspannt. In anderen, in 4B gezeigten Ausführungsformen umfasst ein integrierter Chip 402 eine obere Interconnect-Struktur 128, die die obere Elektrode 118 an einer Stelle kontaktiert, die sich direkt über dem Ausschnitt in der unteren Elektrode 114 befindet. Es ist zu beachten, dass der Kontakt zwischen der oberen Interconnect-Struktur 128 und der oberen Elektrode 118 in einer Position, die direkt über dem Ausschnitt innerhalb der unteren Elektrode liegt, die Risiken verringern kann, die mit Überlagerungsfehlern während Lithographieprozesse assoziiert sind, die verwendet werden, um die obere Interconnect-Struktur 128 zu bilden.A top interconnect structure 128 extends through a top dielectric structure 126 disposed over the first FeRAM device 208a to contact the top electrode 118. FIG. In some embodiments, top interconnect structure 128 may contact top electrode 118 at a location that is directly above a top surface 114u of bottom electrode 114 . In some additional embodiments, the top interconnect structure 128 may contact the top electrode 118 at a location laterally spanning an outer edge of the top surface 114u of the bottom electrode 114 . in others, in 4B In the embodiments shown, an integrated chip 402 includes a top interconnect structure 128 that contacts top electrode 118 at a location directly over the cutout in bottom electrode 114 . It should be noted that the contact between the top interconnect structure 128 and the top electrode 118 in a position directly over the cutout within the bottom electrode may reduce the risks associated with overlay errors during lithography processes that are used to form the upper interconnect structure 128.

5 illustriert eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen eines integrierten Chips 500 mit einer FeRAM-Vorrichtung, die eine untere Elektrode mit einer oberen Fläche mit einem Ausschnitt aufweist. 5 FIG. 5 illustrates a cross-sectional view of some embodiments of an integrated chip 500 with a FeRAM device having a bottom electrode with a top surface with a cutout.

Der integrierte Chip 500 umfasst FeRAM-Vorrichtungen 208a bis 208b, die jeweils ein ferroelektrisches Material 210 umfassen, das zwischen einer unteren Elektrode 114 und einer oberen Elektrode 118 angeordnet ist. Eine Hartmaske 120 und eine Schutzschicht 124 sind über der FeRAM Vorrichtungen 208a bis 208b angeordnet.The integrated chip 500 includes FeRAM devices 208a-208b each including a ferroelectric material 210 sandwiched between a bottom electrode 114 and a top electrode 118. FIG. A hard mask 120 and a protective layer 124 are placed over the FeRAM devices 208a-208b.

Die obere Elektrode 118 weist eine obere Fläche 118u auf, die sich seitlich von direkt über einer oberen Fläche 210u des ferroelektrischen Materials 210 bis direkt über die untere Fläche 114b der unteren Elektrode 114 erstreckt. In einigen Ausführungsformen ist die obere Fläche 118u der oberen Elektrode 118 vollständig über einer Oberseite der unteren Elektrode 114 angeordnet. In einigen zusätzlichen Ausführungsformen kann die obere Fläche 118u der oberen Elektrode 118 auch vollständig über einer Oberseite des ferroelektrischen Materials 210 liegen. In solchen Ausführungsformen füllt die obere Elektrode 118 einen Ausschnitt in der oberen Fläche 210u des ferroelektrischen Materials 210 vollständig aus. In einigen Ausführungsformen ist die obere Fläche 118u der oberen Elektrode 118 eine gebogene Fläche.The top electrode 118 has a top surface 118u that extends laterally from just above a top surface 210u of the ferroelectric material 210 to just above the bottom surface 114b of the bottom electrode 114 . In some embodiments, top surface 118u of top electrode 118 is disposed entirely over a top surface of bottom electrode 114 . In some additional embodiments, the top surface 118u of the top electrode 118 may also entirely overlie a top surface of the ferroelectric material 210 . In such embodiments, the top electrode 118 completely fills a section in the top surface 210u of the ferroelectric material 210 . In some embodiments, the top surface 118u of the top electrode 118 is a curved surface.

Eine obere Interconnect-Struktur 128 erstreckt sich durch die Hartmaske 120 und die Schutzschicht 124, um die obere Elektrode 118 zu kontaktieren. In einigen Ausführungsformen kann die obere Interconnect-Struktur 128 die obere Elektrode 118 an einer Stelle kontaktieren, die sich direkt über der unteren Fläche 114b der unteren Elektrode 114 befindet. In solchen Ausführungsformen kann die obere Fläche 118u der oberen Elektrode 118 so abgeschrägt sein, dass sie die Seitenwände der oberen Elektrode 118, gemessen in Bezug auf eine horizontale Ebene, in einem Winkel ungleich Null schneidet. In einigen Ausführungsformen können die Hartmaske 120 und die Schutzschicht 124 auch obere Flächen aufweisen, die so abgeschrägt sind, dass sie sich mit den Seitenwänden der oberen Elektrode 118 in Winkeln ungleich Null in Bezug auf horizontale Ebenen gemessen schneiden. In anderen Ausführungsformen (nicht gezeigt) kann die obere Interconnect-Struktur 128 die obere Elektrode 118 an einer Position kontaktieren, die seitlich von einem tiefsten Punkt entlang der oberen Fläche 118u der oberen Elektrode 118 versetzt ist.A top interconnect structure 128 extends through the hard mask 120 and protective layer 124 to contact the top electrode 118 . In some embodiments, top interconnect structure 128 may contact top electrode 118 at a location that is directly above bottom surface 114b of bottom electrode 114 . In such embodiments, the top surface 118u of the top electrode 118 may be tapered such that it intersects the sidewalls of the top electrode 118 at a non-zero angle as measured with respect to a horizontal plane. In some embodiments, the hard mask 120 and protective layer 124 may also have top surfaces that are sloped to intersect with the sidewalls of the top electrode 118 at non-zero angles measured with respect to horizontal planes. In other embodiments (not shown), the top interconnect structure 128 may contact the top electrode 118 at a location that is laterally offset from a lowest point along the top surface 118u of the top electrode 118 .

6 illustriert eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen eines integrierten Chips 600 mit einer FeRAM-Vorrichtung, die eine untere Elektrode mit einer oberen Fläche mit einem Ausschnitt aufweist. 6 6 illustrates a cross-sectional view of some embodiments of an integrated chip 600 with a FeRAM device having a bottom elec rode having a top surface with a cutout.

Der integrierte Chip 600 umfasst ein Substrat 102 mit einer eingebetteten Speicherregion 602 und einer Logikregion 604. Innerhalb der eingebetteten Speicherregion 602 sind mehrere untere Interconnect-Schichten 108 innerhalb einer unteren Dielektrikumstruktur 106 angeordnet. Die mehreren unteren Interconnect-Schichten 108 sind zwischen den innerhalb des Substrats 102 angeordneten Zugriffsvorrichtungen 104a bis 104b und den über einer unteren Isolierungsstruktur 110 angeordneten FeRAM-Vorrichtungen 208a-208b gekoppelt. Die FeRAM-Vorrichtungen 208a bis 208b umfassen jeweils ein ferroelektrisches Material 210, das zwischen einer unteren Elektrode 114 und einer oberen Elektrode 118 angeordnet ist.The integrated chip 600 includes a substrate 102 having an embedded memory region 602 and a logic region 604. Within the embedded memory region 602, a plurality of lower interconnect layers 108 within a lower dielectric structure 106 are disposed. The multiple bottom interconnect layers 108 are coupled between the access devices 104a-104b disposed within the substrate 102 and the FeRAM devices 208a-208b disposed over a bottom isolation structure 110. FIG. The FeRAM devices 208a-208b each include a ferroelectric material 210 sandwiched between a bottom electrode 114 and a top electrode 118. FIG.

In einigen Ausführungsformen umfassen die Zugangsvorrichtungen 104a bis 104b jeweils eine Gateelektrode 104g, die vertikal über dem Substrat 102 und seitlich zwischen einer Sourceregion 104s und einer Drainregion 104d angeordnet ist. Die Gateelektrode 104g kann mit einer Wortleitung, WL1 oder WL2 gekoppelt sein, während die Sourceregion 104s mit einer Sourceleitung SL gekoppelt sein kann. Die Drainregion 104d ist mit einer der FeRAM-Vorrichtungen 208a oder 208b gekoppelt, die ferner mit einer Bitleitung, BL1 oder BL2, gekoppelt ist.In some embodiments, the access devices 104a-104b each include a gate electrode 104g disposed vertically above the substrate 102 and laterally between a source region 104s and a drain region 104d. The gate electrode 104g may be coupled to a word line, WL 1 or WL 2 while the source region 104s may be coupled to a source line SL. The drain region 104d is coupled to one of the FeRAM devices 208a or 208b, which is further coupled to a bit line, BL 1 or BL 2 .

Innerhalb der Logikregion 604 sind eine oder mehrere zusätzliche Interconnect-Schichten 608 bis 612 innerhalb der unteren Dielektrikumstruktur 106 über dem Substrat 102 angeordnet. Die eine oder mehreren zusätzlichen Interconnect-Schichten 608 bis 612 umfassen einen leitfähigen Kontakt 608, einen Interconnect-Draht 610 und eine Interconnect-Durchkontaktierung 612. Die eine oder mehreren zusätzlichen Interconnect-Schichten 608 bis 612 sind mit einer Logikvorrichtung 606 verbunden, das innerhalb des Substrats 102 angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen kann die Logikvorrichtung 606 eine Transistorvorrichtung (z. B. einen MOSFET, einen bipolaren Übergangstransistor (BJT), einen Hochelektronenmobilitätstransistor (HEMT) oder dergleichen) umfassen.Within the logic region 604, one or more additional interconnect layers 608-612 are disposed within the lower dielectric structure 106 over the substrate 102. FIG. The one or more additional interconnect layers 608-612 include a conductive contact 608, an interconnect wire 610, and an interconnect via 612. The one or more additional interconnect layers 608-612 are connected to a logic device 606 that resides within the Substrate 102 is arranged. In some embodiments, logic device 606 may include a transistor device (e.g., a MOSFET, a bipolar junction transistor (BJT), a high electron mobility transistor (HEMT), or the like).

7 bis 17 illustrieren Querschnittsansichten 700 bis 1700 einiger Ausführungsformen eines Verfahrens des Bildens eines integrierten Chips, der eine FeRAM-Vorrichtung aufweist, ohne einen Planarisierungsprozess zu verwenden, um eine untere Elektrode der FeRAM-Vorrichtung zu definieren. Auch wenn auch 7 bis 17 mit Verweis auf ein Verfahren beschrieben sind, ist zu beachten, dass die in den 7 bis 17 offenbarten Strukturen nicht auf ein solches Verfahren beschränkt sind, sondern als von dem Verfahren unabhängige Strukturen für sich stehen können. 7 until 17 17 illustrate cross-sectional views 700-1700 of some embodiments of a method of forming an integrated chip having a FeRAM device without using a planarization process to define a bottom electrode of the FeRAM device. Even if too 7 until 17 are described with reference to a method, it should be noted that the 7 until 17 structures disclosed are not limited to such a method, but may stand on their own as structures independent of the method.

Wie in der Querschnittansicht 700 aus 7 gezeigt, ist ein Substrat 102 bereitgestellt. Das Substrat 102 umfasst eine eingebettete Speicherregion 602 und eine Logikregion 604. Eine Zugangsvorrichtung 104 ist innerhalb der eingebetteten Speicherregion 602 des Substrats 102 gebildet und eine Logikvorrichtung 606 ist innerhalb der Logikregion 604 des Substrats 102 gebildet. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat 102 jede Art von Halbleiterkörper (z. B. Silizium, SiGe, SOI usw.) sein, wie etwa ein Halbleiterwafer und/oder einer oder mehrere Dies auf einem Wafer, sowie jede andere Art von Halbleiter- und/oder Epitaxieschichten, die damit assoziiert sind. In einigen Ausführungsformen kann die Zugangsvorrichtung 104 und/oder die Logikvorrichtung 606 einen Transistor umfassen. In einigen solchen Ausführungsformen kann die Zugangsvorrichtung 104 und/oder die Logikvorrichtung 606 durch Abscheidung eines Gatedielektrikumfilms und eines Gateelektrodenfilms über dem Substrat 102 gebildet werden. Der Gatedielektrikumfilm und der Gateelektrodenfilm werden nachfolgend strukturiert, um ein Gatedielektrikum (z. B. 104g) und eine Gateelektrode (z. B. 104e) zu bilden. Das Substrat 102 kann nachfolgend implantiert werden, um eine Sourceregion (z. B. 104s) und eine Drainregion (z. B. 104d) innerhalb des Substrats 102 an entgegengesetzten Seiten der Gateelektrode (z. B. 104e) zu bilden.As in the cross-sectional view 700 from 7 As shown, a substrate 102 is provided. The substrate 102 includes an embedded memory region 602 and a logic region 604. An access device 104 is formed within the embedded memory region 602 of the substrate 102 and a logic device 606 is formed within the logic region 604 of the substrate 102. FIG. In various embodiments, the substrate 102 can be any type of semiconductor body (e.g., silicon, SiGe, SOI, etc.), such as a semiconductor wafer and/or one or more dies on a wafer, as well as any other type of semiconductor and/or or epitaxial layers associated therewith. In some embodiments, access device 104 and/or logic device 606 may include a transistor. In some such embodiments, access device 104 and/or logic device 606 may be formed by depositing a gate dielectric film and a gate electrode film over substrate 102 . The gate dielectric film and the gate electrode film are subsequently patterned to form a gate dielectric (e.g. 104g) and a gate electrode (e.g. 104e). The substrate 102 may subsequently be implanted to form a source region (e.g. 104s) and a drain region (e.g. 104d) within the substrate 102 on opposite sides of the gate electrode (e.g. 104e).

Wie in der Querschnittsansicht 800 von 8 gezeigt ist, werden mehrere untere Interconnect-Schichten 108 innerhalb einer unteren Dielektrikumstruktur 106 gebildet, die eine oder mehrere untere dielektrische Zwischenschichten (ILD) 106a bis 106b über dem Substrat 102 umfasst. In einigen Ausführungsformen können die eine oder mehr unteren ILD-Schichten 106a bis 106b eine erste untere ILD-Schicht 106a und eine zweite untere ILD-Schicht 106b umfassen, die durch eine erste Ätzstoppschicht 107a getrennt sind. In einigen Ausführungsformen können die mehreren unteren Interconnect-Schichten 108 einen leitfähigen Kontakt 202 und einen Interconnect-Draht 204 umfassen. In einigen zusätzlichen Ausführungsformen (nicht gezeigt) können die mehreren unteren Interconnect-Schichten 108 ferner eine Interconnect-Durchkontaktierung umfassen. Die mehreren unteren Interconnect-Schichten 108 können gebildet sein, indem eine der einen oder mehreren unteren ILD-Schichten 106a bis 106b (z. B. ein Oxid, ein Dielektrikum mit niedrigem k-Wert oder ein Dielektrikum mit ultraniedrigem k-Wert) über dem Substrat 102 gebildet wird, die untere ILD-Schicht selektiv geätzt wird, um ein Durchkontaktierungsloch und/oder einen Graben innerhalb der unteren ILD-Schicht zu definieren, ein leitfähiges Material (z. B. Kupfer, Aluminium, Wolfram usw.) innerhalb des Durchkontaktierungslochs und/oder eines Grabens, und ein Planarisierungsprozesses (z. B. eines chemisch-mechanischen Planarisierungsprozesses (CMP-Prozesses)) ausgeführt wird.As shown in cross-sectional view 800 of FIG 8th As shown, a plurality of lower interconnect layers 108 are formed within a lower dielectric structure 106 that includes one or more lower interlayer dielectrics (ILD) 106a-106b over the substrate 102. FIG. In some embodiments, the one or more bottom ILD layers 106a-106b may include a first bottom ILD layer 106a and a second bottom ILD layer 106b separated by a first etch stop layer 107a. In some embodiments, the multiple bottom interconnect layers 108 may include a conductive contact 202 and an interconnect wire 204 . In some additional embodiments (not shown), the multiple bottom interconnect layers 108 may further include an interconnect via. The plurality of bottom interconnect layers 108 may be formed by placing one or more bottom ILD layers 106a-106b (e.g., an oxide, a low-k dielectric, or an ultra-low-k dielectric) over the substrate 102 is formed, the bottom ILD layer is selectively etched to define a via hole and/or trench within the bottom ILD layer, a conductive material (e.g., copper, aluminum, tungsten, etc.) within the via hole and/or a trench, and a planarization process (e.g., a chemical mechanical planarization (CMP) process) is performed.

Wie in der Querschnittansicht 900 aus 9 gezeigt, wird eine untere Isolierungsstruktur 110 über der unteren Dielektrikumstruktur 106 gebildet. In einigen Ausführungsformen kann die untere Isolierungsstruktur 110 ein oder mehrere Oxide, Siliziumnitrid, Siliziumkarbid, Siliziumoxynitrid, TEOS, ein Metalloxid, ein Metallnitrid, ein Metallkarbid oder dergleichen umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die untere Isolierungsstruktur 110 durch einen oder mehrere verschiedene Abscheidungsprozesse (z. B. physische Gasphasenabscheidung (PVD), chemische Gasphasenabscheidung (CVD), PE-CVD, Atomlagenabscheidung (ALD), Sputtern, usw.) auf eine Dicke in einem Bereich zwischen ca. 200 Ångstrom und ca. 400 Ångstrom gebildet werden.As in the cross-sectional view 900 from 9 As shown, a lower insulation structure 110 is formed over the lower dielectric structure 106 . In some embodiments, the bottom isolation structure 110 may include one or more oxides, silicon nitride, silicon carbide, silicon oxynitride, TEOS, a metal oxide, a metal nitride, a metal carbide, or the like. In some embodiments, the bottom insulation structure 110 may be formed by one or more different deposition processes (e.g., physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), PE-CVD, atomic layer deposition (ALD), sputtering, etc.) to a thickness in one range between about 200 Angstroms and about 400 Angstroms.

Wie in der Querschnittsansicht 1000 von 10 gezeigt ist, ist die untere Isolierungsstruktur 110 selektiv strukturiert, um mehrere Öffnungen 1002 zu definieren, die sich durch die untere Isolierungsstruktur 110 erstrecken. Die mehreren Öffnungen 1002 belichten eine Interconnect-Struktur 108a der mehreren unteren Interconnect-Schichten 108. In einigen Ausführungsformen kann die untere Isolierungsstruktur 110 selektiv strukturiert sein, indem die untere Isolierungsstruktur 110 einem Ätzmittel 1004 entsprechend einer strukturierten Maskierungsschicht 1006 ausgesetzt wird, die auf der unteren Isolierungsstruktur 110 angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen kann die strukturierte Maskierungsschicht 1006 ein Fotolackmaterial, eine Hartmaske oder dergleichen umfassen. In einigen Ausführungsformen kann das Ätzmittel 1004 ein Trockenätzmittel (z. B. Fluor oder Chlor umfassend) umfassen.As in the cross-sectional view 1000 of 10 As shown, lower isolation structure 110 is selectively patterned to define a plurality of openings 1002 extending through lower isolation structure 110 . The plurality of openings 1002 expose an interconnect structure 108a of the plurality of bottom interconnect layers 108. In some embodiments, the bottom isolation structure 110 may be selectively patterned by exposing the bottom isolation structure 110 to an etchant 1004 corresponding to a patterned masking layer 1006 formed on the bottom Insulation structure 110 is arranged. In some embodiments, the patterned masking layer 1006 may include a photoresist material, a hard mask, or the like. In some embodiments, the etchant 1004 may comprise a dry etchant (e.g., comprising fluorine or chlorine).

Wie in der Querschnittsansicht 1100A von 11A gezeigt ist, wird eine untere Elektrodenschicht 1102 über der unteren Isolierungsstruktur 110 und innerhalb der Öffnungen 1002 gebildet. Die untere Elektrodenschicht 1102 erstreckt sich durch die untere Isolierungsstruktur 110 zu der Interconnect-Struktur 108a. Die untere Elektrodenschicht 1102 weist Seitenwände 1102s und eine sich horizontal erstreckende Fläche 1102h auf, die einen ersten Ausschnitt 115 innerhalb einer oberen Fläche 1102u der unteren Elektrodenschicht 1102 definieren. Der erste Ausschnitt 115 befindet sich direkt über der untersten Fläche 1102b der unteren Elektrodenschicht 1102. In einigen Ausführungsformen kann die untere Elektrodenschicht 1102 durch Abscheidung einer Auskleidung, gefolgt von Abscheidung eines leitfähigen Materials gebildet werden. In einigen solcher Ausführungsformen kann die Auskleidung über der unteren Isolierungsstruktur 110 und innerhalb der Öffnungen 1002 gebildet sein, bevor das leitfähige Material über der Auskleidung und innerhalb der Öffnungen 1002 gebildet wird. In einigen Ausführungsformen kann das leitfähige Material eines oder mehrere der folgenden Materialien umfassen: Tantal, Tantalnitrid, Titan, Titannitrid, Wolfram, Platin oder dergleichen. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Auskleidung kann eine Klebeschicht, die eingerichtet ist, die Klebung zwischen benachbarten Schichten zu erhöhen, und/oder eine Diffusionssperrschicht, die eingerichtet ist, Diffusion zwischen benachbarten Schichten zu verhindern, umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die Auskleidung eines oder mehrere der folgenden Stoffe umfassen: Titannitrid, Platin, Aluminium-Kupfer, Gold, Titan, Tantal, Wolfram, Wolframnitrid oder dergleichen.As shown in cross-sectional view 1100A of FIG 11A As shown, a bottom electrode layer 1102 is formed over bottom isolation structure 110 and within openings 1002 . The bottom electrode layer 1102 extends through the bottom insulation structure 110 to the interconnect structure 108a. The bottom electrode layer 1102 has sidewalls 1102s and a horizontally extending surface 1102h that define a first cutout 115 within a top surface 1102u of the bottom electrode layer 1102. FIG. The first cutout 115 is directly above the bottom surface 1102b of the bottom electrode layer 1102. In some embodiments, the bottom electrode layer 1102 may be formed by depositing a liner followed by depositing a conductive material. In some such embodiments, the liner may be formed over the lower insulation structure 110 and within the openings 1002 before the conductive material is formed over the liner and within the openings 1002. FIG. In some embodiments, the conductive material may include one or more of the following materials: tantalum, tantalum nitride, titanium, titanium nitride, tungsten, platinum, or the like. In various embodiments, the liner may include an adhesive layer configured to increase adhesion between adjacent layers and/or a diffusion barrier layer configured to prevent diffusion between adjacent layers. In some embodiments, the liner may include one or more of the following: titanium nitride, platinum, aluminum-copper, gold, titanium, tantalum, tungsten, tungsten nitride, or the like.

Wie in der Querschnittsansicht 1100B von 11B gezeigt ist, wird eine Datenspeicherschicht über der unteren Elektrodenschicht 1102 und innerhalb des ersten Ausschnitts (115 von 11A) gebildet. In einigen Ausführungsformen kann die Datenspeicherschicht eine ferroelektrische Schicht 1104 umfassen, die über der unteren Elektrodenschicht 1102 und innerhalb des ersten Ausschnitts (115 von 11A) gebildet ist. Die ferroelektrische Schicht 1104 weist Seitenwände 1104s und eine sich horizontal erstreckende Fläche 1104h auf, die einen zweiten Ausschnitt 1106 innerhalb einer oberen Fläche 1104u der ferroelektrischen Schicht 1104 und direkt über der untersten Fläche 1102b der unteren Elektrodenschicht 1102 definieren. In einigen Ausführungsformen kann die ferroelektrische Schicht 1104 ein binäres Oxid, ein ternäres Oxid, ein quaternäres Oxid oder dergleichen umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die ferroelektrische Schicht 1104 Hafniumoxid umfassen, das mit Silizium, Zirkonium, Gadolinium oder dergleichen dotiert ist.As shown in cross-sectional view 1100B of FIG 11B As shown, a data storage layer is formed over the bottom electrode layer 1102 and within the first portion (115 of 11A) educated. In some embodiments, the data storage layer may include a ferroelectric layer 1104 disposed over the bottom electrode layer 1102 and within the first portion (115 of 11A) is formed. Ferroelectric layer 1104 has sidewalls 1104s and a horizontally extending surface 1104h that define a second cutout 1106 within a top surface 1104u of ferroelectric layer 1104 and directly above bottom surface 1102b of bottom electrode layer 1102. FIG. In some embodiments, the ferroelectric layer 1104 may include a binary oxide, a ternary oxide, a quaternary oxide, or the like. In some embodiments, ferroelectric layer 1104 may include hafnium oxide doped with silicon, zirconium, gadolinium, or the like.

Wie in der Querschnittsansicht 1100C von 11C gezeigt ist, wird eine obere Elektrodenschicht 1108 über der ferroelektrischen Schicht 1104 und innerhalb des zweiten Ausschnitts (1106 von 11B) gebildet. Die obere Elektrodenschicht 1108 weist Seitenwände 1108s und eine sich horizontal erstreckende Fläche 1108h auf, die einen dritten Ausschnitt 1110 innerhalb einer oberen Fläche 1108u der oberen Elektrodenschicht 1108 und direkt über der untersten Fläche 1102b der unteren Elektrodenschicht 1102 definieren. In einigen Ausführungsformen kann die obere Elektrodenschicht 1108 eines oder mehrere der folgenden Elemente umfassen: Tantal, Tantalnitrid, Titan, Titannitrid, Wolfram, Platin oder dergleichen.As shown in cross-sectional view 1100C of FIG 11C As shown, a top electrode layer 1108 is formed over the ferroelectric layer 1104 and within the second portion (1106 of 11B) educated. The top electrode layer 1108 has sidewalls 1108s and a horizontally extending surface 1108h that define a third cutout 1110 within a top surface 1108u of the top electrode layer 1108 and directly above the bottom surface 1102b of the bottom electrode layer 1102. FIG. In some embodiments, the top electrode layer 1108 may include one or more of the following: tantalum, tantalum nitride, titanium, titanium nitride, tungsten, platinum, or the like.

Wie in der Querschnittansicht 1100D aus 11D gezeigt, wird eine Hartmaskenschicht 1112 über der oberen Elektrodenschicht 1108 und innerhalb des dritten Ausschnitts (1110 aus 11C) gebildet. In einigen Ausführungsformen weist die Hartmaskenschicht 1112 Seitenwände 1112s und eine sich horizontal erstreckende Fläche 1112h auf, die einen vierten Ausschnitt 1114 innerhalb einer oberen Fläche 1112u der Hartmaskenschicht 1112 und direkt über der untersten Fläche 1102b der unteren Elektrodenschicht 1102 definieren. In anderen Ausführungsformen (nicht gezeigt) können die Seitenwände 1112s der Hartmaskenschicht 1112 an einem Punkt zusammentreffen, der sich direkt über der untersten Fläche 1102b der unteren Elektrodenschicht 1102 befindet, um den vierten Ausschnitt 1114 zu bilden. In einigen Ausführungsformen kann die Hartmaskenschicht 1112 eines oder mehrere der folgenden Elemente umfassen: Titannitrid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumkohlenstoffnitrid, ein Metalloxid (z. B. Titanoxid, Aluminiumoxid usw.) oder dergleichen.As in the cross-sectional view 1100D 11D shown is a hard mask layer 1112 above the top electrode layer 1108 and within the third cutout (1110 from 11C ) educated. In some embodiments, the hard mask layer 1112 has sidewalls 1112s and a horizontally extending surface 1112h that define a fourth cutout 1114 within a top surface 1112u of the hard mask layer 1112 and directly above the bottom surface 1102b of the bottom electrode layer 1102. In other embodiments (not shown), the sidewalls 1112s of the hard mask layer 1112 may meet at a point that is directly above the bottom surface 1102b of the bottom electrode layer 1102 to form the fourth cutout 1114 . In some embodiments, the hard mask layer 1112 may include one or more of the following: titanium nitride, silicon oxide, silicon nitride, silicon carbon nitride, a metal oxide (e.g., titanium oxide, aluminum oxide, etc.), or the like.

Wie in der Querschnittansicht 1200 aus 12 gezeigt, wird ein erster Strukturierungsprozess zum Definieren einer oberen Elektrode 118 und einer Hartmaske 120 ausgeführt. Der erste Strukturierungsprozess belichtet selektiv die Hartmaskenschicht (1112 aus 11D) und die obere Elektrodenschicht (1108 aus 11D) für ein Ätzmittel 1204 nach einer Maskierungsschicht 1202 (z. B. ein Fotolackmaterial, eine Hartmaske oder dergleichen), um die obere Elektrode 118 und die Hartmaske 120 zu definieren.As in the cross-sectional view 1200 from 12 As shown, a first patterning process to define a top electrode 118 and a hard mask 120 is performed. The first patterning process selectively exposes the hard mask layer (1112 from 11D ) and the top electrode layer (1108 from 11D ) for an etchant 1204 after a masking layer 1202 (e.g., a photoresist material, a hard mask, or the like) to define the top electrode 118 and the hard mask 120. FIG.

In einigen Ausführungsformen weist die Hartmaske 120 nach Abschluss des ersten Strukturierungsprozesses eine zentrale Region 120c und eine Peripherieregion 120p auf, die die zentrale Region 120c umschließt. In einigen Ausführungsformen kann die zentral Region 120c ein Abschnitt der Hartmaske 120 sein, der sich direkt über dem dritten Ausschnitt (1110 in 11C) befindet. In einigen Ausführungsformen kann die Hartmaske 120 eine Dicke aufweisen, die innerhalb der zentralen Region 120c der Hartmaske 120 variiert, während die Hartmaske 120 eine Dicke aufweisen kann, die über der Peripherieregion 120p im Wesentlichen konstant ist. Die Dickenvariationen innerhalb der zentralen Region 120c bewirken, dass die Hartmaske 120 an verschiedenen seitlichen Positionen innerhalb der zentralen Region 120c unterschiedliche Dicken aufweist, wie in der Querschnittsansicht 1200 zu sehen ist. In einigen Ausführungsformen können die Dickenschwankungen innerhalb der zentralen Region 120c der Hartmaske 120 an einer ungleichmäßigen Abscheidung der Hartmaskenschicht (1112 in 11D) über Ausschnitten innerhalb der unteren Elektrodenschicht 1102, der ferroelektrischen Schicht 1104 und der oberen Elektrodenschicht (1106 in 11C) liegen, die sich aus dem Bilden der jeweiligen Schichten ohne Nutzung eines Planarisierungsprozesses (z. B. eines CMP-Prozesses) ergeben.In some embodiments, after the completion of the first patterning process, the hard mask 120 has a central region 120c and a peripheral region 120p enclosing the central region 120c. In some embodiments, the central region 120c may be a portion of the hardmask 120 that is directly above the third cutout (1110 in 11C ) is located. In some embodiments, the hard mask 120 may have a thickness that varies within the central region 120c of the hard mask 120, while the hard mask 120 may have a thickness that is substantially constant over the peripheral region 120p. The thickness variations within the central region 120c cause the hardmask 120 to have different thicknesses at different lateral locations within the central region 120c, as seen in the cross-sectional view 1200. FIG. In some embodiments, the thickness variations within the central region 120c of the hard mask 120 may be due to non-uniform deposition of the hard mask layer (1112 in 11D ) via cutouts within the bottom electrode layer 1102, the ferroelectric layer 1104, and the top electrode layer (1106 in 11C ) resulting from forming the respective layers without using a planarization process (e.g., a CMP process).

Wie in der Querschnittansicht 1300 aus 13 gezeigt, werden Seitenwandabstandhalter 122 entlang von Seitenwänden der oberen Elektrode 118 und der Hartmaske 120 gebildet. In einigen Ausführungsformen kann der Seitenwandabstandhalter 122 Seitenwände der oberen Elektrode 118 und/oder der Hartmaske 120 vollständig abdecken. In verschiedenen Ausführungsformen können die Seitenwandabstandshalter 122 Titannitrid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumdioxid, Siliziumkohlenstoffnitrid, Siliziumoxynitrid, einem Metalloxid (z. B. Titanoxid, Aluminiumoxid usw.) oder dergleichen umfassen. In einigen Ausführungsformen können die Seitenwandabstandhalter 122 gebildet werden, indem eine Abstandhalterschicht über dem Substrat gebildet wird. In einigen Ausführungsformen kann die Abstandhalterschicht unter Verwendung einer Abscheidungstechnik (z. B. PVD, CVD, PE-CVD, ALD, Sputtern usw.) gebildet werden. Die Abstandhalterschicht wird nachfolgend einem Ätzmittel (z. B. einem Trockenätzmittel) ausgesetzt, das die Abstandhalterschicht von horizontalen Flächen entfernt. Das Entfernen der Abstandhalterschicht von horizontalen Flächen hinterlässt einen Abschnitt der Abstandhalterschicht entlang entgegengesetzter Seiten der oberen Elektrode 118 und der Hartmaske 120 als die Seitenwandabstandhalter 122.As in the cross-sectional view 1300 from 13 As shown, sidewall spacers 122 are formed along sidewalls of top electrode 118 and hard mask 120 . In some embodiments, sidewall spacer 122 may completely cover sidewalls of top electrode 118 and/or hard mask 120 . In various embodiments, the sidewall spacers 122 may include titanium nitride, silicon oxide, silicon nitride, silicon dioxide, silicon carbon nitride, silicon oxynitride, a metal oxide (e.g., titanium oxide, aluminum oxide, etc.), or the like. In some embodiments, the sidewall spacers 122 may be formed by forming a spacer layer over the substrate. In some embodiments, the spacer layer may be formed using a deposition technique (e.g., PVD, CVD, PE-CVD, ALD, sputtering, etc.). The spacer layer is subsequently exposed to an etchant (e.g., a dry etchant) that removes the spacer layer from horizontal surfaces. Removing the spacer layer from horizontal surfaces leaves a portion of the spacer layer along opposite sides of the top electrode 118 and the hard mask 120 as the sidewall spacers 122.

Wie in der Querschnittansicht 1400 aus 14 gezeigt, wird ein zweiter Strukturierungsprozess zum Definieren einer ersten FeRAM-Vorrichtung 208a und einer zweiten FeRAM-Vorrichtung 208b ausgeführt, die jeweils ein ferroelektrisches Material 210 umfassen, das zwischen einer unteren Elektrode 114 und der oberen Elektrode 118 angeordnet ist. Der zweiten Strukturierungsprozess belichtet selektiv die ferroelektrische Schicht (1104 aus 13) und die unteren Elektrodenschichten (1102 aus 13) für ein Ätzmittel 1402, um das ferroelektrische Material 210 und die untere Elektrode 114 zu definieren. In einigen Ausführungsformen kann der zweite Strukturierungsprozess ferner die untere Isolierungsstruktur 110 weiter Ätzen, um die untere Isolierungsstruktur 110 zu veranlassen, eine kleinere Dicke seitlich außerhalb der unteren Elektrode 114 aufzuweisen als direkt unter der unteren Elektrode 114.As in the cross-sectional view 1400 from 14 1, a second patterning process is performed to define a first FeRAM device 208a and a second FeRAM device 208b, each including a ferroelectric material 210 disposed between a bottom electrode 114 and the top electrode 118. FIG. The second patterning process selectively exposes the ferroelectric layer (1104 off 13 ) and the bottom electrode layers (1102 from 13 ) for an etchant 1402 to define the ferroelectric material 210 and the bottom electrode 114. FIG. In some embodiments, the second patterning process may further etch the bottom isolation structure 110 to cause the bottom isolation structure 110 to have a smaller thickness laterally outward of the bottom electrode 114 than directly below the bottom electrode 114.

Wie in der Querschnittansicht 1500 aus 15 gezeigt, wird eine Schutzschicht 124 über der ersten FeRAM-Vorrichtung 208a und der zweiten FeRAM-Vorrichtung 208b gebildet. Die Schutzschicht 124 weist Seitenwände 124s und eine sich horizontal erstreckende Fläche 124h auf, die einen fünften Ausschnitt 1502 definieren, der sich innerhalb einer oberen Fläche 124u der Schutzschicht 124 befindet und direkt über einer unteren Fläche 114b der unteren Elektrode 114 liegt. In einigen Ausführungsformen kann die Schutzschicht 124 unter Verwendung einer Abscheidungstechnik (z. B. PVD, CVD, PE-CVD, ALD, Sputtern usw.) gebildet werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Schutzschicht 124 einem oder mehrere der folgenden Stoffe umfassen: Siliziumkarbid, Tetraethylorthosilikat (TEOS) oder dergleichen.As in the cross-sectional view 1500 from 15 As shown, a protective layer 124 is formed over the first FeRAM device 208a and the second FeRAM device 208b. The protective layer 124 has sidewalls 124s and a horizontally extending surface 124h that define a fifth cutout 1502 located within a top surface 124u of the protective layer 124 and directly above a bottom surface 114b of the lower electrode 114 is located. In some embodiments, the protective layer 124 may be formed using a deposition technique (e.g., PVD, CVD, PE-CVD, ALD, sputtering, etc.). In various embodiments, the protective layer 124 may include one or more of the following: silicon carbide, tetraethyl orthosilicate (TEOS), or the like.

Wie in der Querschnittansicht 1600 aus 16 gezeigt, wird eine obere Dielektrikumstruktur 126 über der Schutzschicht 124 gebildet. Die obere Dielektrikumstruktur 126 wird gebildet, um die erste FeRAM-Vorrichtung 208a und die zweite FeRAM-Vorrichtung 208b abzudecken. In einigen Ausführungsformen kann die obere Dielektrikumstruktur 126 durch einen Abscheidungsprozess (z. B. PVD, CVD, PE-CVD, ALD oder dergleichen) gebildet sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann die obere Dielektrikumstruktur 126 Siliziumdioxid, kohlenstoffdotiertes Siliziumdioxid, Siliziumoxynitrid, Borsilikatglas (BSG), phosphorsaures Silikatglas (PSG), Borphosphorsilikatglas (BPSG), fluoriertes Silikatglas (FSG), ein poröses Dielektrikum (z. B. poröses kohlenstoffdotiertes Siliziumdioxid) oder dergleichen umfassen.As in the cross-sectional view 1600 from 16 As shown, a top dielectric structure 126 is formed over protective layer 124 . The top dielectric structure 126 is formed to cover the first FeRAM device 208a and the second FeRAM device 208b. In some embodiments, the top dielectric structure 126 may be formed by a deposition process (e.g., PVD, CVD, PE-CVD, ALD, or the like). In various embodiments, the top dielectric structure 126 may be silicon dioxide, carbon-doped silicon dioxide, silicon oxynitride, borosilicate glass (BSG), phosphoric acid glass (PSG), borophosphoric silicate glass (BPSG), fluorinated silicate glass (FSG), a porous dielectric (e.g., porous carbon-doped silicon dioxide), or include the like.

Wie in der Querschnittsansicht 1700 von 17 gezeigt ist, wird eine obere Interconnect-Struktur 128 in der oberen Dielektrikumstruktur 126 innerhalb der eingebetteten Speicherregion 602 gebildet, und eine oder mehrere zusätzliche Interconnect-Schichten 610-612 werden in der oberen Dielektrikumstruktur 126 innerhalb der Logikregion 604 gebildet. In einigen Ausführungsformen kann die obere Interconnect-Struktur 128 eine Interconnect-Durchkontaktierung 216 (z. B. eine obere Elektrodendurchkontaktierung (TEVA)) und/oder einen Interconnect-Draht 218 umfassen. In einigen Ausführungsformen können die eine oder die mehr weiteren Interconnect-Schichten 610 bis 612 eine Interconnect-Durchkontaktierung 612 und einen Interconnect-Draht 610 umfassen. Die obere Interconnect-Struktur 128 und die eine oder mehrere zusätzliche Interconnect-Schichten 610 bis 612 können gleichzeitig gebildet werden, indem die obere Dielektrikumstruktur 126 selektiv geätzt wird, um Durchkontaktierungslöcher und/oder Gräben innerhalb der oberen Dielektrikumstruktur 126 zu definieren, ein leitfähiges Material (z. B. Kupfer, Aluminium, etc.) innerhalb der Durchkontaktierungslöcher und/oder Gräben zu bilden und einen Planarisierungsprozess (z. B. einen chemisch-mechanischen Planarisierungsprozess) auszuführen. In einigen Ausführungsformen kann der Planarisierungsprozess einen chemisch-mechanischen Planarisierungsprozess (CMP-Prozess) umfassen.As shown in cross-sectional view 1700 of 17 As shown, a top interconnect structure 128 is formed in top dielectric structure 126 within embedded memory region 602 and one or more additional interconnect layers 610-612 are formed in top dielectric structure 126 within logic region 604. In some embodiments, the top interconnect structure 128 may include an interconnect via 216 (e.g., a top electrode via (TEVA)) and/or an interconnect wire 218 . In some embodiments, the one or more other interconnect layers 610 - 612 may include an interconnect via 612 and an interconnect wire 610 . The top interconnect structure 128 and the one or more additional interconnect layers 610-612 may be simultaneously formed by selectively etching the top dielectric structure 126 to define via holes and/or trenches within the top dielectric structure 126, a conductive material ( e.g., copper, aluminum, etc.) within the vias and/or trenches and to perform a planarization process (e.g., a chemical-mechanical planarization process). In some embodiments, the planarization process may include a chemical mechanical planarization (CMP) process.

In einigen Ausführungsformen kann die Interconnect-Durchkontaktierung 216 so gebildet sein, dass sie sich durch die Peripherieregion 120p der Hartmaske 120 erstreckt, um eine obere Fläche der oberen Elektrode 118 zu kontaktieren. Indem sich die Durchkontaktierung 216 durch die Peripherieregion 120p der Hartmaske 120 erstreckt, vermeidet ein Ätzprozess, der zur Bildung der Interconnect-Durchkontaktierung 216 verwendet wird, das Ätzen durch die verschiedenen Dicken der Hartmaske 120 innerhalb der zentralen Region 1200, was zu einem schlechten Ätzen eines Durchkontaktierungslochs führen könnte (was z. B. zu einem Überätzen führen könnte, das eine hochohmige Verbindung zwischen der Interconnect-Durchkontaktierung 216 und der oberen Elektrode 118 zur Folge haben könnte, oder was zu einem Unterätzen führen könnte, das zu einem offenen Stromkreis führen könnte). Da die Hartmaske 120 innerhalb der Peripherieregion 120p eine im Wesentlichen konstante Dicke aufweist, kann das Prozessfenster eines Ätzprozesses zum Bilden der Interconnect-Durchkontaktierung 216 verbessert werden. Die Verbesserung des Prozessfensters des Ätzprozesses erlaubt eine bessere Integration von hochdichten Speicherarrays (z. B. hochdichte FeRAM-Arrays) in einen integrierten Chip. Außerdem kann der Ätzprozess aufgrund des verbesserten Prozessfensters in der Lage sein, einen Abschnitt der Hartmaske 120 über der oberen Elektrode 118 vollständig zu entfernen, ohne die obere Elektrode 118 zu beschädigen, wodurch eine gute elektrische Verbindung zwischen der oberen Elektrode 118 und die Interconnect-Durchkontaktierung 216 erreicht werden kann. In einigen Ausführungsformen weist die Interconnect-Durchkontaktierung 216 eine untere Fläche 216b auf, die auf einer ersten sich vertikal erstreckenden Leitung 1702 zentriert ist und die seitlich um einen ersten von Null verschiedenen Abstand 1706 von einer zweiten sich vertikal erstreckenden Leitung 1704 versetzt ist, die sich durch eine Mitte einer unteren Fläche 114b der unteren Elektrode 114 erstreckt. In einigen Ausführungsformen befindet sich die Interconnect-Durchkontaktierung 216 direkt über einer im Wesentlichen flachen oberen Fläche der oberen Elektrode 118.In some embodiments, interconnect via 216 may be formed to extend through peripheral region 120p of hard mask 120 to contact a top surface of top electrode 118 . By having the via 216 extend through the peripheral region 120p of the hardmask 120, an etch process used to form the interconnect via 216 avoids etching through the different thicknesses of the hardmask 120 within the central region 1200, resulting in a poor etch of a via hole (which could result, for example, in an over-etch that could result in a high resistance connection between the interconnect via 216 and the top electrode 118, or which could result in an under-etch that could result in an open circuit ). Since the hard mask 120 has a substantially constant thickness within the peripheral region 120p, the process window of an etch process for forming the interconnect via 216 can be improved. The improvement of the process window of the etching process allows a better integration of high-density memory arrays (e.g. high-density FeRAM arrays) in an integrated chip. Additionally, due to the improved process window, the etch process may be able to completely remove a portion of the hard mask 120 over the top electrode 118 without damaging the top electrode 118, thereby providing a good electrical connection between the top electrode 118 and the interconnect via 216 can be reached. In some embodiments, the interconnect via 216 has a bottom surface 216b that is centered on a first vertically extending line 1702 and that is laterally offset a first non-zero distance 1706 from a second vertically extending line 1704 that is extends through a center of a bottom surface 114b of the bottom electrode 114 . In some embodiments, interconnect via 216 is directly over a substantially flat top surface of top electrode 118.

18 illustriert ein Ablaufdiagramm einiger Ausführungsformen eines Verfahrens 1800 zum Bilden eines integrierten Chips mit einer FeRAM-Vorrichtung ohne Verwendung eines Planarisierungsprozesses zur Definition einer unteren Elektrode der FeRAM-Vorrichtung. 18 18 illustrates a flow chart of some embodiments of a method 1800 for forming an integrated chip with an FeRAM device without using a planarization process to define a bottom electrode of the FeRAM device.

Während Verfahren 1800 hierin als eine Reihe von Aktionen oder Ereignissen illustriert und beschrieben ist, ist zu beachten, dass die illustrierte Reihenfolge solcher Aktionen oder Ereignisse nicht einschränkend auszulegen ist. Beispielsweise können einige Aktionen in verschiedenen Reihenfolgen und/oder gleichzeitig mit anderen Aktionen oder Ereignissen auftreten, die sich von denen unterscheiden, die hierin illustriert und/oder beschrieben sind. Weiterhin sind möglicherweise nicht alle illustrierten Aktionen erforderlich, um einen oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen der Beschreibung hierin umzusetzen. Ferner können eine oder mehrere der hierin dargestellten Aktionen in einer oder mehreren getrennten Aktionen und/oder Phasen ausgeführt werden.While method 1800 is illustrated and described herein as a series of actions or events, it is understood that the illustrated order of such actions or events is not to be construed in a limiting manner. For example, some actions may occur in different orders and/or concurrently with other actions or events different from those illustrated and/or described herein are. Furthermore, not all acts illustrated may be required in order to practice one or more aspects or embodiments of the description herein. Furthermore, one or more of the actions presented herein may be performed in one or more separate actions and/or phases.

Bei 1802, wird eine Zugangsvorrichtung in einem Substrat gebildet. 7 illustriert eine Querschnittsansicht 700 von einigen Ausführungsformen die Aktion 1802 entsprechen.At 1802, an access device is formed in a substrate. 7 FIG. 7 illustrates a cross-sectional view 700 of some embodiments corresponding to action 1802. FIG.

Bei 1804 wird eine mehrere untere Interconnect-Schichten werden in einer unteren Dielektrikumstruktur über dem Substrat gebildet. 8 illustriert eine Querschnittsansicht 800 von einigen Ausführungsformen die Aktion 1804 entsprechen.At 1804, a plurality of bottom interconnect layers are formed in a bottom dielectric structure over the substrate. 8th 8 illustrates a cross-sectional view 800 of some embodiments that correspond to action 1804. FIG.

Bei 1806 wird eine untere Isolierungsstruktur über der unteren Dielektrikumstruktur gebildet. Die untere Isolierungsstruktur wird gebildet, um Öffnungen aufzuweisen, die eine Interconnect-Struktur der mehreren unteren Interconnect-Schichten überlagern. 9 bis 10 illustriert Querschnittsansichten 900 bis 1000 von einigen Ausführungsformen die Aktion 1806 entsprechen.At 1806, a lower insulation structure is formed over the lower dielectric structure. The bottom insulation structure is formed to have openings overlying an interconnect structure of the multiple bottom interconnect layers. 9 until 10 18 illustrates cross-sectional views 900-1000 of some embodiments that correspond to action 1806. FIG.

Bei 1808 werden sequenziell eine untere Elektrodenschicht, eine ferroelektrische Schicht, eine obere Elektrodenschicht und eine Hartmaskenschicht über der unteren Isolierungsstruktur gebildet. 11A bis 11D illustrieren die Querschnittsansichten 1100A bis 1100D einiger Ausführungsformen Aktion 1808 entsprechend.At 1808, a bottom electrode layer, a ferroelectric layer, a top electrode layer, and a hard mask layer are sequentially formed over the bottom isolation structure. 11A until 11D 1100A-1100D, cross-sectional views illustrate some embodiments corresponding to action 1808. FIG.

Bei 1810 wird ein erster Strukturierungsprozess auf der oberen Elektrodenschicht und der Hartmaskenschicht ausgeführt, um eine obere Elektrode und eine Hartmaske zu definieren. 12 illustriert eine Querschnittsansicht 1200 von einigen Ausführungsformen die Aktion 1810 entsprechen.At 1810, a first patterning process is performed on the top electrode layer and the hard mask layer to define a top electrode and a hard mask. 12 1200 illustrates a cross-sectional view of some embodiments that correspond to action 1810. FIG.

Bei 1812 werden entlang der Seitenwände der oberen Elektrode und der Hartmaske Seitenwandabstandshalter gebildet. 13 illustriert eine Querschnittsansicht 1300 von einigen Ausführungsformen die Aktion 1812 entsprechen.At 1812, sidewall spacers are formed along the sidewalls of the top electrode and hardmask. 13 1300 illustrates a cross-sectional view of some embodiments that correspond to action 1812. FIG.

Bei 1814 wird ein zweiter Strukturierungsprozess auf der ferroelektrischen Schicht und der unteren Elektrodenschicht ausgeführt, um eine erste FeRAM-Vorrichtung und eine zweite FeRAM-Vorrichtung zu definieren, die jeweils ein ferroelektrisches Material aufweisen, das zwischen einer unteren Elektrode und der oberen Elektrode angeordnet ist. 14 illustriert eine Querschnittsansicht 1400 von einigen Ausführungsformen die Aktion 1814 entsprechen.At 1814, a second patterning process is performed on the ferroelectric layer and the bottom electrode layer to define a first FeRAM device and a second FeRAM device each having a ferroelectric material sandwiched between a bottom electrode and the top electrode. 14 1400 illustrates a cross-sectional view of some embodiments that correspond to action 1814. FIG.

Bei 1816 wird eine Schutzschicht über der ersten FeRAM-Vorrichtung und der zweiten FeRAM-Vorrichtung gebildet. 15 illustriert eine Querschnittsansicht 1500 von einigen Ausführungsformen die Aktion 1816 entsprechen.At 1816, a protective layer is formed over the first FeRAM device and the second FeRAM device. 15 1500 illustrates a cross-sectional view of some embodiments that correspond to action 1816. FIG.

Bei 1818 wird eine obere Interconnect-Struktur wird in einer oberen Dielektrikumstruktur gebildet, die über der Schutzschicht angeordnet ist. 16 bis 17 illustrieren Querschnittsansichten 1600 bis 1700 von einigen alternativen Ausführungsformen die Aktion 1818 entsprechen.At 1818, a top interconnect structure is formed in a top dielectric structure disposed over the protection layer. 16 until 17 1600-1700 illustrate cross-sectional views of some alternative embodiments that action 1818 corresponds to.

19A illustriert eine Querschnittsansicht einiger zusätzlicher Ausführungsformen integrierter Chips 1900 mit einer Speichervorrichtung, die eine obere Elektrode und eine untere Elektrode mit einer unteren Fläche aufweist, die gegenüber einer unteren Fläche einer Interconnect-Durchkontaktierung, die mit der oberen Elektrode in Kontakt steht, verschoben ist. 19A 19 illustrates a cross-sectional view of some additional embodiments of integrated chips 1900 with a memory device having a top electrode and a bottom electrode with a bottom surface that is offset from a bottom surface of an interconnect via that contacts the top electrode.

Der integrierte Chip 1900 umfasst eine Speichervorrichtung 112 (z. B. eine FeRAM-Vorrichtung), die über einer unteren Isolierungsstruktur 110 über einem Substrat 102 angeordnet ist. Die Speichervorrichtung 112 umfasst eine Datenspeicherstruktur 116, die zwischen einer unteren Elektrode 114 und einer oberen Elektrode 118 angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen kann die untere Elektrode 114 eine Interconnect-Struktur 108a kontaktieren, die innerhalb einer unteren Dielektrikumstruktur 106 unterhalb der unteren Isolierungsstruktur 110 angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen umfasst die untere Elektrode 114 eine Auskleidung 302 und eine leitfähige Schicht 304, die über der Auskleidung 302 angeordnet ist. Die Auskleidung 302 erstreckt sich entlang von Seitenwänden und einer oberen Fläche der unteren Isolierungsstruktur 110. Die Auskleidung 302 kann so eingerichtet sein, dass sie als Diffusionssperre und/oder Klebeschicht wirkt.The integrated chip 1900 includes a memory device 112 (e.g., an FeRAM device) disposed over a bottom isolation structure 110 over a substrate 102 . The memory device 112 includes a data storage structure 116 disposed between a bottom electrode 114 and a top electrode 118 . In some embodiments, the bottom electrode 114 may contact an interconnect structure 108a disposed within a bottom dielectric structure 106 below the bottom isolation structure 110 . In some embodiments, bottom electrode 114 includes a liner 302 and a conductive layer 304 disposed over liner 302 . The liner 302 extends along sidewalls and a top surface of the lower insulation structure 110. The liner 302 may be configured to act as a diffusion barrier and/or adhesive layer.

Die untere Elektrode 114, die Datenspeicherstruktur 116 und die obere Elektrode 118 sind konform über der unteren Isolierungsstruktur 110 angeordnet, sodass die untere Elektrode 114, die Datenspeicherstruktur 116 und die obere Elektrode 118 jeweils eine unebene obere Fläche aufweisen (z. B. eine obere Fläche mit einem konkaven Profil in einer zentralen Region). Beispielsweise hat die untere Elektrode 114 eine oder mehrere erste innere Seitenwände, die mit einer ersten sich horizontal erstreckenden Fläche verbunden sind, um einen ersten Ausschnitt innerhalb einer oberen Fläche der unteren Elektrode 114 zu definieren. Die Datenspeicherstruktur 116 ist innerhalb des ersten Ausschnitts angeordnet und umfasst eine weitere zweite innere Seitenwand, die mit einer zweiten, sich horizontal erstreckenden Fläche verbunden ist, um einen zweiten Ausschnitt innerhalb einer oberen Fläche der Datenspeicherstruktur 116 und direkt über dem ersten Ausschnitt zu definieren. Die obere Elektrode 118 ist innerhalb des zweiten Ausschnitts angeordnet und umfasst eine oder mehrere dritte innere Seitenwände, die sich an einem Punkt treffen, der über dem zweiten Ausschnitt liegt, um einen dritten Ausschnitt innerhalb einer oberen Fläche 118u der oberen Elektrode 118 zu definieren. In einigen Ausführungsformen können die eine oder mehreren dritten inneren Seitenwände gebogene Seitenwände umfassen. In einigen Ausführungsformen ist die obere Fläche 118u der oberen Elektrode 118 eine im Wesentlichen ebene Fläche.Bottom electrode 114, data storage structure 116, and top electrode 118 are conformally disposed over bottom insulating structure 110 such that bottom electrode 114, data storage structure 116, and top electrode 118 each have a non-planar top surface (e.g., a top surface with a concave profile in a central region). For example, bottom electrode 114 has one or more first interior sidewalls that connect to a first horizontally extending surface to define a first cutout within a top surface of bottom electrode 114 . The data storage structure 116 is disposed within the first section and includes another second inner sidewall connected to a second horizontally extending surface to define a second section within a top surface of the Data storage structure 116 and to be defined directly above the first pane. The top electrode 118 is disposed within the second cutout and includes one or more third inner sidewalls that meet at a point overlying the second cutout to define a third cutout within a top surface 118u of the top electrode 118 . In some embodiments, the one or more third interior sidewalls may include curved sidewalls. In some embodiments, the top surface 118u of the top electrode 118 is a substantially planar surface.

Eine Hartmaske 120 ist über der oberen Elektrode 118 angeordnet. Die Hartmaske 120 erstreckt sich durchgehend von der oberen Fläche 118u der oberen Elektrode 118 bis direkt zwischen die dritten inneren Seitenwände der oberen Elektrode 118, sodass die Hartmaske 120 innerhalb des dritten Ausschnitts angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen umfasst die Hartmaske 120 eine oder mehrere innere Seitenwände 120s, die an einem Punkt zusammentreffen, der über dem dritten Ausschnitt liegt, um einen vierten Ausschnitt innerhalb einer oberen Fläche der Hartmaske 120 zu bilden. In einigen Ausführungsformen können die eine oder mehreren inneren Seitenwände 120s gebogene Seitenwände umfassen. Die Hartmaske 120 weist eine zentrale Region 1200 auf, der über den dritten Ausschnitt innerhalb der oberen Elektrode 118 und eine Peripherieregion 120p, der die zentrale Region 120c umschließt. In einigen Ausführungsformen kann die Hartmaske 120 eine Dicke aufweisen, die innerhalb der zentralen Region 120c der Hartmaske 120 variiert. Die Dickenvariationen innerhalb der zentralen Region 120c bewirken, dass die Hartmaske 120 an verschiedenen seitlichen Positionen innerhalb der zentralen Region 120c unterschiedliche Dicken aufweist. So kann die Hartmaske 120 beispielsweise an einer ersten Position eine erste Dicke t1 und an einer zweiten Position eine zweite Dicke t2 aufweisen, die sich von der ersten Dicke t1 unterscheidet. In einigen Ausführungsformen variiert die Dicke der Hartmaske 120 über einen ersten Bereich von vertikalen Abständen innerhalb der zentralen Region 120c und die Dicke der Hartmaske 120 variiert über einen zweiten B von vertikalen Abständen, der kleiner ist als der erste Bereich, innerhalb der Peripherieregion 120p.A hard mask 120 is placed over the top electrode 118 . The hard mask 120 extends continuously from the top surface 118u of the top electrode 118 to just between the third inner sidewalls of the top electrode 118 such that the hard mask 120 is located within the third cutout. In some embodiments, the hardmask 120 includes one or more inner sidewalls 120s that meet at a point overlying the third cutout to form a fourth cutout within a top surface of the hardmask 120 . In some embodiments, the one or more inner sidewalls 120s may include curved sidewalls. The hard mask 120 has a central region 1200 that spans the third cutout within the top electrode 118 and a peripheral region 120p that encloses the central region 120c. In some embodiments, the hard mask 120 can have a thickness that varies within the central region 120c of the hard mask 120 . The thickness variations within the central region 120c cause the hard mask 120 to have different thicknesses at different lateral positions within the central region 120c. For example, the hard mask 120 can have a first thickness t 1 in a first position and a second thickness t 2 in a second position, which differs from the first thickness t 1 . In some embodiments, the thickness of the hard mask 120 varies over a first range of vertical distances within the central region 120c and the thickness of the hard mask 120 varies over a second B of vertical distances, smaller than the first range, within the peripheral region 120p.

Eine Interconnect-Durchkontaktierung 216 (z. B. eine obere Elektrodendurchkontaktierung oder eine oberste Elektrodendurchkontaktierung (TEVA)) ist in einer oberen Dielektrikumstruktur 126 (z. B. einer oberen ILD-Schicht) angeordnet, die sich über der Speichervorrichtung 112 und der unteren Isolierungsstruktur 110 befindet. Die Interconnect-Durchkontaktierung 216 erstreckt sich durch die Hartmaske 120, um die obere Elektrode 118 zu kontaktieren. Eine untere Fläche 216b der Interconnect-Durchkontaktierung 216 ist auf einer ersten sich vertikal erstreckenden Leitung 1702 zentriert, die seitlich um einen ersten von Null verschiedenen Abstand 1706 von einer zweiten sich vertikal erstreckenden Leitung 1704 versetzt ist, die auf einer unteren Fläche 114b der unteren Elektrode 114 zentriert ist. Indem die erste vertikal verlaufende Leitung 1702 seitlich von der zweiten vertikal verlaufenden Leitung 1704 versetzt ist, kann die Interconnect-Durchkontaktierung 216 gegen den dritten Ausschnitt versetzt. In einigen Ausführungsformen kann die Interconnect-Durchkontaktierung 216 eine untere Fläche 216b haben, die seitlich von einer oder mehreren inneren Seitenwänden 120s der Hartmaske 120 durch einen zweiten Abstand 1902 ungleich Null getrennt ist.An interconnect via 216 (e.g., a top electrode via or a top electrode via (TEVA)) is disposed in a top dielectric structure 126 (e.g., a top ILD layer) that overlies the memory device 112 and the bottom isolation structure 110 is located. Interconnect via 216 extends through hard mask 120 to contact top electrode 118 . A bottom surface 216b of the interconnect via 216 is centered on a first vertically extending line 1702 that is laterally offset a first non-zero distance 1706 from a second vertically extending line 1704 that is on a bottom surface 114b of the bottom electrode 114 is centered. By offsetting the first vertical line 1702 laterally from the second vertical line 1704, the interconnect via 216 may be offset from the third cutout. In some embodiments, interconnect via 216 may have a bottom surface 216b that is laterally separated from one or more inner sidewalls 120s of hardmask 120 by a second non-zero distance 1902 .

Wie in der Draufsicht 1904 von 19 gezeigt, kann in einigen Ausführungsformen ein Vorsprung 1906 (z. B. eine Begrenzung) einer unteren Fläche (114b von 19A) der unteren Elektrode (114 von 19A) vollständig seitlich außerhalb eines Vorsprungs 1908 (z. B. eine Begrenzung) einer unteren Fläche (216b von 19A) der Interconnect-Durchkontaktierung (216 von 19A) liegen. In einigen Ausführungsformen kann sich der Vorsprung 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode seitlich über den Vorsprung 1908 der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung entlang einer ersten Richtung 1912 erstrecken. In einigen zusätzlichen Ausführungsformen kann der Vorsprung 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode seitlich von dem Vorsprung 1908 der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung durch einen dritten von Null verschiedenen Abstand 1910 entlang einer zweiten Richtung 1914 getrennt sein, die senkrecht zur ersten Richtung 1912 verläuft.As in the 1904 plan view of 19 As shown, in some embodiments, a protrusion 1906 (e.g., a border) of a bottom surface (114b of 19A) of the lower electrode (114 of 19A) completely laterally outward of a protrusion 1908 (e.g., a boundary) of a bottom surface (216b of 19A) of interconnect via (216 from 19A) lie. In some embodiments, the bottom surface protrusion 1906 of the bottom electrode may extend laterally beyond the bottom surface protrusion 1908 of the interconnect via along a first direction 1912 . In some additional embodiments, the bottom electrode bottom surface protrusion 1906 may be laterally separated from the interconnect via bottom surface protrusion 1908 by a third non-zero distance 1910 along a second direction 1914 that is perpendicular to the first direction 1912 .

Durch Kontaktieren der oberen Fläche 118u der oberen Elektrode 118 an einer seitlichen Position, die außerhalb der unteren Fläche 114b der unteren Elektrode 114 liegt, kann die Interconnect-Durchkontaktierung 216 auf einer relativ flachen Region der oberen Elektrode 118 enden. Durch das Enden in der relativ flachen Region der oberen Elektrode 118 wird vermieden, dass bei der Fertigung der Interconnect-Durchkontaktierung 216 durch die verschiedenen Dicken der Hartmaske 120 geätzt werden muss. Indem vermieden wird, dass während der Fertigung der Interconnect-Durchkontaktierung 216 durch die unterschiedliche Dicke der Hartmaske 120 geätzt werden muss, können Ungleichmäßigkeiten beim Ätzen vermieden werden, was zu einer relativ geringen Wahrscheinlichkeit eines schlechten Kontakts zwischen der oberen Elektrode 118 und der Interconnect-Durchkontaktierung 216 führt und eine offene Schaltung oder einen relativ geringen Kontaktwiderstand zwischen der Interconnect-Durchkontaktierung 216 und der oberen Elektrode 118 verhindert.By contacting top surface 118u of top electrode 118 at a lateral location that is outside of bottom surface 114b of bottom electrode 114 , interconnect via 216 may terminate on a relatively flat region of top electrode 118 . Terminating in the relatively flat region of top electrode 118 avoids having to etch through the various thicknesses of hard mask 120 when manufacturing interconnect via 216 . By avoiding the need to etch through the variable thickness of the hard mask 120 during fabrication of the interconnect via 216, non-uniformities in the etch can be avoided, resulting in a relatively low probability of poor contact between the top electrode 118 and the interconnect via 216 and prevents an open circuit or relatively low contact resistance between interconnect via 216 and top electrode 118 .

20A illustriert eine Querschnittsansicht einiger zusätzlicher Ausführungsformen integrierter Chips 2000 mit einer Speichervorrichtung, die eine obere Elektrode und eine untere Elektrode mit einer unteren Fläche aufweist, die gegenüber einer unteren Fläche einer Interconnect-Durchkontaktierung, die mit der oberen Elektrode in Kontakt steht, verschoben ist. 20A 12 illustrates a cross-sectional view of some additional embodiments of integrated chips 2000 with a memory device having a top electrode and a bottom electrode with a bottom surface that is offset from a bottom surface of an interconnect via that contacts the top electrode.

Der integrierte Chip 2000 umfasst eine Speichervorrichtung 112, die über einer unteren Isolierungsstruktur 110 über einem Substrat 102 angeordnet ist. Die Speichervorrichtung 112 umfasst eine Datenspeicherstruktur 116, die zwischen einer unteren Elektrode 114 und einer oberen Elektrode 118 angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen ist eine Hartmaske 120 über der oberen Elektrode 118 angeordnet. Die Hartmaske 120 kann eine oder mehrere innere Seitenwände 120s aufweisen, die einen Ausschnitt innerhalb einer oberen Fläche der Hartmaske 120 bilden. In einigen Ausführungsformen sind die eine oder mehreren inneren Seitenwände 120s gebogen und treffen sich an einem Punkt, der direkt über einer unteren Fläche 114b der unteren Elektrode 114 liegt.The integrated chip 2000 includes a memory device 112 disposed over a substrate 102 via a bottom isolation structure 110 . The memory device 112 includes a data storage structure 116 disposed between a bottom electrode 114 and a top electrode 118 . In some embodiments, a hard mask 120 is placed over the top electrode 118 . The hard mask 120 may include one or more inner sidewalls 120s that form a cutout within a top surface of the hard mask 120 . In some embodiments, the one or more inner sidewalls 120s are curved and meet at a point that is directly above a bottom surface 114b of the bottom electrode 114 .

In einigen Ausführungsformen kann die Speichervorrichtung 112 asymmetrisch um eine sich vertikal erstreckende Leitung 2002 sein, die die untere Fläche 114b der unteren Elektrode 114 halbiert. In einigen Ausführungsformen kann sich die Speichervorrichtung 112 beispielsweise bis zu einem ersten Abstand 2004 hinter einer ersten Kante der unteren Fläche 114b und bis zu einem zweiten Abstand 2006 hinter einer entgegengesetzten zweiten Kante der unteren Fläche 114b erstrecken. In solchen Ausführungsformen kann die obere Elektrode 118 eine erste obere Fläche 118u1 und eine zweite obere Fläche 118u2 umfassen, gesehen entlang der Querschnittsansicht von 20A. Die erste obere Fläche 118u1 kann eine erste Breite aufweisen, die größer ist als eine zweite Breite der zweiten oberen Fläche 118u2.In some embodiments, memory device 112 may be asymmetric about a vertically extending line 2002 bisecting bottom surface 114b of bottom electrode 114 . For example, in some embodiments, memory device 112 may extend a first distance 2004 beyond a first edge of bottom surface 114b and a second distance 2006 beyond an opposite second edge of bottom surface 114b. In such embodiments, the top electrode 118 may include a first top surface 118u 1 and a second top surface 118u 2 as viewed along the cross-sectional view of FIG 20A . The first top surface 118u 1 may have a first width that is greater than a second width of the second top surface 118u 2 .

In einigen Ausführungsformen kann eine Interconnect-Durchkontaktierung 216 innerhalb einer oberen Dielektrikumstruktur 126 (z. B. einer oberen ILD-Schicht) über der Speichervorrichtung 112 angeordnet sein. Die Interconnect-Durchkontaktierung 216 kann die erste obere Fläche 118u1 kontaktieren. Indem die Interconnect-Durchkontaktierung 216 die erste obere Fläche 118u1 kontaktieren, werden die Chancen verbessert, dass sich die Interconnect-Durchkontaktierung 216 durch eine Region der Hartmaske 120 mit einer einheitlichen Dicke erstreckt. In einigen Ausführungsformen ist eine untere Fläche 216b der Interconnect-Durchkontaktierung 216 seitlich von einer oder mehreren inneren Seitenwänden 120s der Hartmaske 120 um einen Abstand ungleich Null getrennt.In some embodiments, an interconnect via 216 may be disposed within a top dielectric structure 126 (eg, a top ILD layer) over the memory device 112 . Interconnect via 216 may contact first top surface 118u 1 . Having the interconnect via 216 contact the first top surface 118u 1 improves the chances that the interconnect via 216 will extend through a region of the hardmask 120 with a uniform thickness. In some embodiments, a bottom surface 216b of interconnect via 216 is laterally separated from one or more inner sidewalls 120s of hardmask 120 by a non-zero distance.

In einigen Ausführungsformen kann die untere Elektrode 114 und/oder die obere Elektrode 118 eines oder mehrere der folgenden Elemente umfassen: Titan, Titannitrid, Tantal, Tantalnitrid, Wolfram, Platin, Ruthenium, Iridium, Molybdän oder dergleichen. In einigen Ausführungsformen können die untere Elektrode 114 und die obere Elektrode 118 dasselbe Material umfassen oder aus demselben Material sein. In einigen Ausführungsformen können die untere Elektrode 114 und die obere Elektrode 118 unterschiedliche Materialien umfassen oder aus demselben Material sein. In einigen Ausführungsformen kann die untere Elektrode 114 eine Auskleidung 302 und eine leitfähige Schicht 304 über der Auskleidung 302 umfassen. In einigen solchen Ausführungsformen kann die Auskleidung 302 Titannitrid, Tantalnitrid oder dergleichen umfassen, und die leitfähige Schicht 304 kann Titan, Tantal oder dergleichen umfassen.In some embodiments, bottom electrode 114 and/or top electrode 118 may include one or more of the following: titanium, titanium nitride, tantalum, tantalum nitride, tungsten, platinum, ruthenium, iridium, molybdenum, or the like. In some embodiments, bottom electrode 114 and top electrode 118 may include or be made of the same material. In some embodiments, bottom electrode 114 and top electrode 118 may comprise different materials or be the same material. In some embodiments, bottom electrode 114 may include a liner 302 and a conductive layer 304 over liner 302 . In some such embodiments, the liner 302 may include titanium nitride, tantalum nitride, or the like, and the conductive layer 304 may include titanium, tantalum, or the like.

In einigen Ausführungsformen kann die Datenspeicherstruktur 116 ein ferroelektrisches Material umfassen. In einigen solcher Ausführungsformen kann die Datenspeicherstruktur 116 binäres Oxid, wie Hafniumoxid (z.B. HfO2), umfassen. In anderen solchen Ausführungsformen kann die Datenspeicherstruktur 116 ein ternäres Oxid umfassen, wie Hafniumsilikat (z. B. HfSiOx), Hafniumzirkonat (z. B. HfZrOx), Bariumtitanat (z.B. BaTiO3), Bleititanat (z.B. PbTiO3), Strontiumtitanat (z.B. SrTiO3), Aluminium-Scandium-Nitrid (z. B. AlScN), Aluminium-Gallium-Nitrid (z. B. AlGaN), Aluminium-Yttrium-Nitrid (z. B. AlYN), dotiertes Hafniumoxid (z. B. mit einem Dotiermittel aus Silizium, Zirkonium, Yttrium, Aluminium, Gadolinium, Strontium, Lanthan, Scandium, Germanium oder dergleichen). In anderen solchen Ausführungsformen kann die Datenspeicherstruktur 116 ein quaternäres Oxid wie Blei-Zirkonat-Titanat (z.B. PZT, PbZrxTiyOz), Barium-Strontium-Titanat (z.B. BaSrTiOx), Strontium-Wismut-Tantalit (z.B. SBT, SrBi2Ta2Oe) oder dergleichen umfassen.In some embodiments, data storage structure 116 may include a ferroelectric material. In some such embodiments, data storage structure 116 may comprise binary oxide, such as hafnium oxide (eg, HfO 2 ). In other such embodiments, the data storage structure 116 may include a ternary oxide, such as hafnium silicate (e.g., HfSiO x ), hafnium zirconate (e.g., HfZrO x ), barium titanate (e.g., BaTiO 3 ), lead titanate (e.g., PbTiO 3 ), strontium titanate ( e.g. SrTiO 3 ), aluminum scandium nitride (e.g. AlScN), aluminum gallium nitride (e.g. AlGaN), aluminum yttrium nitride (e.g. AlYN), doped hafnium oxide (e.g with a dopant of silicon, zirconium, yttrium, aluminum, gadolinium, strontium, lanthanum, scandium, germanium or the like). In other such embodiments, the data storage structure 116 may comprise a quaternary oxide such as lead zirconate titanate (e.g. PZT, PbZr x Ti y O z ), barium strontium titanate (e.g. BaSrTiO x ), strontium bismuth tantalite (e.g. SBT, SrBi 2 Ta 2 O e ) or the like.

20B illustriert eine Draufsicht 2008 auf einige Ausführungsformen, die dem integrierten Chip von 20A entsprechen. 20B FIG. 12 illustrates a 2008 top view of some embodiments consistent with the integrated chip of FIG 20A correspond.

Wie in der Draufsicht 2008 von 20B gezeigt, kann in einigen Ausführungsformen die Begrenzung der oberen Elektrode 118 eine rechteckige Form mit einer ersten Breite 2010, die sich entlang einer ersten Richtung 1912 erstreckt, und einer zweiten Breite 2012, die sich entlang der zweiten Richtung 1914 erstreckt, die senkrecht zur ersten Richtung 1912 ist, aufweisen. Die zweite Breite 2012 ist größer als die erste Breite 2010.As in the 2008 top view of 20B As shown, in some embodiments, the boundary of the top electrode 118 can have a rectangular shape with a first width 2010 extending along a first direction 1912 and a second width 2012 extending along the second direction 1914 perpendicular to the first direction 1912 is. The second width 2012 is greater than the first width 2010.

Ein Vorsprung 1906 an der unteren Fläche der unteren Elektrode und ein Vorsprung 1908 an der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung sind beide über der Begrenzung der oberen Elektrode 118 angeordnet. In einigen Ausführungsformen hat der Vorsprung 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode eine dritte Breite 2014 entlang der ersten Richtung 1912 und eine vierte Breite 2016 entlang der zweiten Richtung 1914. In einigen Ausführungsformen können die dritte Breite 2014 und die vierte Breite 2016 im Wesentlichen gleich sein. In einigen Ausführungsformen hat der Vorsprung 1908 der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung eine fünfte Breite 2018 entlang der ersten Richtung 1912 und eine sechste Breite 2020 entlang der zweiten Richtung 1914. In einigen Ausführungsformen können die fünfte Breite 2018 und die sechste Breite 2020 im Wesentlichen gleich sein.A protrusion 1906 on the bottom surface of the bottom electrode and a protrusion 1908 on the bottom surface of the interconnect via tion are both located over the top electrode 118 boundary. In some embodiments, the bottom surface protrusion 1906 of the bottom electrode has a third width 2014 along the first direction 1912 and a fourth width 2016 along the second direction 1914. In some embodiments, the third width 2014 and the fourth width 2016 may be substantially the same . In some embodiments, the bottom surface interconnect via protrusion 1908 has a fifth width 2018 along the first direction 1912 and a sixth width 2020 along the second direction 1914. In some embodiments, the fifth width 2018 and the sixth width 2020 may be substantially the same being.

In einigen Ausführungsformen kann der Vorsprung 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode von dem Vorsprung 1908 der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung durch einen Abstand 2022, gemessen entlang der zweiten Richtung 1914, getrennt sein. In einigen Ausführungsformen kann der Abstand 2022 größer sein als die vierte Breite 2016 und/oder die sechste Breite 2020.In some embodiments, the bottom surface protrusion 1906 of the bottom electrode may be separated from the bottom surface protrusion 1908 of the interconnect via by a distance 2022 measured along the second direction 1914 . In some embodiments, the distance 2022 may be greater than the fourth width 2016 and/or the sixth width 2020.

21 illustriert eine Draufsicht 2100 einiger zusätzlicher Ausführungsformen eines integrierten Chips mit einer Speichervorrichtung, die eine obere Elektrode und eine untere Elektrode mit einer unteren Fläche aufweist, die gegenüber einer unteren Fläche einer Interconnect-Durchkontaktierung, die mit der oberen Elektrode in Kontakt steht, verschoben ist. 21 FIG. 2100 illustrates a top view 2100 of some additional embodiments of an integrated chip with a memory device having a top electrode and a bottom electrode with a bottom surface that is offset from a bottom surface of an interconnect via that is in contact with the top electrode.

Wie in der Draufsicht 2100 von 21 gezeigt, kann in einigen Ausführungsformen eine Begrenzung einer oberen Elektrode 118 eine erste Breite 2010 aufweisen, die sich entlang einer ersten Richtung 1912 erstreckt, und eine zweite Breite 2012, die sich entlang einer zweiten Richtung 1914 erstreckt. In einigen Ausführungsformen kann die erste Breite 2010 in einem Bereich zwischen etwa 10 Nanometern (nm) und etwa 10000 nm, zwischen etwa 100 nm und etwa 5000 nm oder anderen ähnlichen Werten liegen. In einigen Ausführungsformen kann die zweiten Breite 2012 in einem Bereich zwischen etwa 10 nm und etwa 10000 nm, zwischen etwa 100 nm und etwa 5000 nm oder anderen ähnlichen Werten liegen. In einigen Ausführungsformen können die erste Breite 2010 und die zweite Breite 2012 im Wesentlichen gleich sein, sodass die Begrenzung einer oberen Elektrode 118 eine im Wesentlichen quadratische Form haben kann.As in the top view 2100 of 21 As shown, in some embodiments, a top electrode boundary 118 may have a first width 2010 extending along a first direction 1912 and a second width 2012 extending along a second direction 1914 . In some embodiments, the first width 2010 may range from about 10 nanometers (nm) to about 10000 nm, from about 100 nm to about 5000 nm, or other similar values. In some embodiments, the second width 2012 may range between about 10 nm and about 10000 nm, between about 100 nm and about 5000 nm, or other similar values. In some embodiments, the first width 2010 and the second width 2012 may be substantially the same, such that the boundary of a top electrode 118 may have a substantially square shape.

Ein Vorsprung 1906 an der unteren Fläche einer unteren Elektrode und ein Vorsprung 1908 an der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung sind beide innerhalb der Begrenzung der oberen Elektrode 118 angeordnet. In einigen Ausführungsformen hat der Vorsprung 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode eine dritte Breite 2014 entlang der ersten Richtung 1912 und eine vierte Breite 2016 entlang der zweiten Richtung 1914. In einigen Ausführungsformen hat der Vorsprung 1906 der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung eine fünfte Breite 2018 entlang der ersten Richtung 1912 und eine sechste Breite 2020 entlang der zweiten Richtung 1914. In einigen Ausführungsformen können die dritte Breite 2014, die vierte Breite 2016, die fünfte Breite 2018 und die sechste Breite 2020 jeweils in einem Bereich zwischen etwa 10 nm und etwa 1000 nm, zwischen etwa 100 nm und etwa 500 nm oder anderen ähnlichen Werten liegen. In einigen Ausführungsformen können die dritte Breite 2014 und die vierte Breite 2016 im Wesentlichen gleich sein. In einigen Ausführungsformen können die fünfte Breite 2018 und die sechste Breite 2020 im Wesentlichen gleich sein.A protrusion 1906 on the bottom surface of a bottom electrode and a protrusion 1908 on the bottom surface of the interconnect via are both located within the perimeter of the top electrode 118 . In some embodiments, bottom electrode bottom surface protrusion 1906 has a third width 2014 along first direction 1912 and a fourth width 2016 along second direction 1914. In some embodiments, interconnect via bottom surface protrusion 1906 has a fifth width 2018 along the first direction 1912 and a sixth width 2020 along the second direction 1914. In some embodiments, the third width 2014, the fourth width 2016, the fifth width 2018, and the sixth width 2020 can each range between about 10 nm and about 1000 nm, between about 100 nm and about 500 nm or other similar values. In some embodiments, the third width 2014 and the fourth width 2016 may be substantially the same. In some embodiments, the fifth width 2018 and the sixth width 2020 may be substantially the same.

In einigen Ausführungsformen können ein Zentrum (z. B. ein geometrisches Zentrum) des Vorsprungs 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode und ein Zentrum (z. B. ein geometrisches Zentrum) des Vorsprungs 1908 der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung durch einen Abstand 2102 voneinander getrennt sein. In einigen Ausführungsformen kann der Abstand größer sein als die vierte Breite 2016 und/oder die sechste Breite 2020. In einigen Ausführungsformen kann die Distanz 2102 in einem Bereich zwischen etwa 1 nm und etwa 1000 nm, zwischen etwa 10 nm und etwa 500 nm oder anderen ähnlichen Werten liegen.In some embodiments, a center (e.g., a geometric center) of the bottom surface protrusion 1906 of the bottom electrode and a center (e.g., a geometric center) of the bottom surface protrusion 1908 of the interconnect via may be separated by a spacing 2102 be separated from each other. In some embodiments, the distance may be greater than fourth width 2016 and/or sixth width 2020. In some embodiments, distance 2102 may be in a range between about 1 nm and about 1000 nm, between about 10 nm and about 500 nm, or others similar values.

Es ist zu beachten, dass der Vorsprung 1906 an der unteren Fläche der unteren Elektrode, die Begrenzung der oberen Elektrode 118 und der Vorsprung 1908 an der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung in verschiedenen Ausführungsformen verschiedene Geometrien, Größen und/oder Positionen haben. Die verschiedenen Geometrien, Größen und Positionen erlauben es, unterschiedliche Betriebsparameter und Designüberlegungen zu erreichen. 22A bis 22G illustrieren Draufsichten einiger zusätzlicher Ausführungsformen integrierter Chips mit einer Speichervorrichtung, die eine obere Elektrode und eine untere Elektrode mit einer unteren Fläche aufweist, die gegenüber einer unteren Fläche einer Interconnect-Durchkontaktierung, die mit der oberen Elektrode in Kontakt steht, verschoben ist.It should be noted that the protrusion 1906 on the bottom surface of the bottom electrode, the border of the top electrode 118, and the protrusion 1908 on the bottom surface of the interconnect via have different geometries, sizes, and/or positions in different embodiments. The different geometries, sizes and positions allow to achieve different operating parameters and design considerations. 22A until 22G 12 illustrate top views of some additional embodiments of integrated chips with a memory device having a top electrode and a bottom electrode with a bottom surface that is offset from a bottom surface of an interconnect via that contacts the top electrode.

Wie in der Draufsicht 2200 von 22A gezeigt ist, kann in einigen Ausführungsformen die Begrenzung der oberen Elektrode 118 eine abgerundete Form aufweisen (z. B. eine im Wesentlichen kreisförmige Form, eine im Wesentlichen ovale Form usw.). Die abgerundete Form hat eine oder mehrere abgerundete äußere Seitenwände, die die Begrenzung der oberen Elektrode 118 definieren. In einigen Ausführungsformen können der Vorsprung 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode und der Vorsprung 1908 der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung andere Formen aufweisen als die Begrenzung der oberen Elektrode 118. Beispielsweise können der Vorsprung 1906 an der unteren Fläche der unteren Elektrode und der Vorsprung 1908 an der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung eine im Wesentlichen quadratische Form aufweisen.As in the top view 2200 from 22A As shown, in some embodiments, the perimeter of top electrode 118 may have a rounded shape (e.g., a substantially circular shape, a substantially oval shape, etc.). The rounded shape has one or more rounded outer sidewalls that define the perimeter of top electrode 118 . In some embodiments, the protrusion 1906 on the bottom surface of the bottom electrode and protrusion 1908 on the bottom surface of the interconnect via have different shapes than the boundary of the top electrode 118. For example, protrusion 1906 on the bottom surface of the bottom electrode and protrusion 1908 on the bottom surface of the Interconnect via have a substantially square shape.

Wie in der Draufsicht 2202 von 22B gezeigt ist, kann in einigen Ausführungsformen der Vorsprung 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode von dem Vorsprung 1908 der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung durch einen Abstand 2022 getrennt sein, der größer ist als eine vierte Breite 2016 des Vorsprungs 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode und/oder eine sechste Breite 2020 des Vorsprungs 1908 der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung. In einigen Ausführungsformen kann der Abstand 2022 größer als etwa 1 nm, größer als etwa 10 nm, größer als etwa 100 nm, größer als etwa 1000 nm oder andere ähnliche Werte sein.As shown in plan view 2202 of 22B As shown, in some embodiments, bottom electrode bottom surface protrusion 1906 may be separated from interconnect via bottom surface protrusion 1908 by a distance 2022 that is greater than a fourth width 2016 of bottom surface protrusion 1906 of bottom surface electrode and/or a sixth width 2020 of the protrusion 1908 of the bottom surface of the interconnect via. In some embodiments, distance 2022 may be greater than about 1 nm, greater than about 10 nm, greater than about 100 nm, greater than about 1000 nm, or other similar values.

Wie in der Draufsicht 2204 von 22C gezeigt ist, kann in einigen Ausführungsformen der Vorsprung 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode seitlich einen Abschnitt, aber nicht den gesamten Vorsprung 1908 der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung über einen von Null verschiedenen Abstand 2206 überlappen. Der Vorsprung 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode erstreckt sich seitlich über eine äußerste Begrenzung des Vorsprungs 1908 der unteren Fläche der Durchkontaktierung, sodass der Vorsprung 1908 der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung den Vorsprung 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode nicht vollständig überlappt. Durch eine Überlappung zwischen den Vorsprüngen kann die Größe einer Speichervorrichtung verringert werden. In einigen solchen Ausführungsformen ist die Mitte des Vorsprungs 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode von der Mitte des Vorsprungs 1908 der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung um einen Abstand 2102 getrennt, der kleiner ist als eine vierte Breite 2016 des Vorsprungs 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode und/oder eine sechste Breite 2020 des Vorsprungs 1908 der unteren Fläche der oberen Elektrode.As shown in plan view 2204 of 22C As shown, in some embodiments, the bottom surface protrusion 1906 of the bottom electrode may laterally overlap a portion but not all of the bottom surface protrusion 1908 of the interconnect via by a non-zero distance 2206 . Bottom electrode bottom surface protrusion 1906 extends laterally beyond an outermost limit of via bottom surface protrusion 1908 such that interconnect via bottom surface protrusion 1908 does not completely overlap bottom electrode bottom surface protrusion 1906 . An overlap between the protrusions can reduce the size of a memory device. In some such embodiments, the center of the bottom surface protrusion 1906 of the bottom electrode is separated from the center of the bottom surface protrusion 1908 of the interconnect via by a distance 2102 that is less than a fourth width 2016 of the bottom surface protrusion 1906 of the bottom electrode and/or a sixth width 2020 of the protrusion 1908 of the bottom surface of the top electrode.

Wie in der Draufsicht 2208 von 22D gezeigt ist, kann in einigen Ausführungsformen die Begrenzung der oberen Elektrode 118 eine rechteckige Form mit einer ersten Breite 2010 und einer zweiten Breite 2012 aufweisen, die größer ist als die erste Breite 2010. In einigen Ausführungsformen kann der Vorsprung 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode eine rechteckige Form mit einer dritten Breite 2014 und einer vierten Breite 2016 aufweisen, die größer ist als die dritte Breite 2014. In einigen Ausführungsformen kann der Vorsprung 1908 der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung eine rechteckige Form mit einer fünften Breite 2018 und einer sechsten Breite 2020 aufweisen, die kleiner ist als die fünfte Breite 2018. Indem sich der Vorsprung 1908 der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung entlang einer langen Achse 1908a erstreckt, die den Vorsprung 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode nicht schneidet, kann die zweite Breite 2012 der oberen Elektrode 118 verringert werden, während die Vorsprünge seitlich gegeneinander versetzt bleiben können. Wenn sich der Vorsprung 1908 der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung entlang einer langen Achse 1908a erstreckt, die eine lange Achse 1906a schneidet, die sich entlang des Vorsprungs 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode erstreckt, können außerdem negative elektrische Effekte verringert werden, die durch Fehler bei der kritischen Abmessung (CD) in einem Strukturierungsprozess verursacht werden, der zum Bilden der oberen Elektrode 118 verwendet wird.As in the top view 2208 of 22D As shown, in some embodiments, the boundary of the top electrode 118 may have a rectangular shape with a first width 2010 and a second width 2012 that is greater than the first width 2010. In some embodiments, the protrusion 1906 may be the bottom surface of the bottom electrode have a rectangular shape with a third width 2014 and a fourth width 2016 that is greater than the third width 2014. In some embodiments, the protrusion 1908 of the bottom surface of the interconnect via may have a rectangular shape with a fifth width 2018 and a sixth width 2020 that is less than the fifth width 2018. By having the interconnect via bottom surface protrusion 1908 extend along a long axis 1908a that does not intersect the bottom surface protrusion 1906 of the bottom electrode, the second width 2012 of the upper electrode 118 are reduced while the projections e can remain laterally offset from each other. Additionally, when the interconnect via bottom surface protrusion 1908 extends along a long axis 1908a that intersects a long axis 1906a that extends along the bottom electrode bottom surface protrusion 1906, negative electrical effects caused by Critical dimension (CD) errors are caused in a patterning process used to form the top electrode 118 .

In einigen Ausführungsformen kann ein Zentrum des Vorsprungs 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode von einem Zentrum des Vorsprungs 1908 der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung durch einen Abstand 2102 getrennt sein, der sich sowohl entlang der ersten Richtung 1912 als auch der zweiten Richtung 1914 erstreckt. In einigen Ausführungsformen kann sich der Abstand 2102 über eine größere Länge entlang der zweiten Richtung 1914 erstrecken als entlang der ersten Richtung 1912. In einigen Ausführungsformen kann sich der Vorsprung 1908 der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung über eine oder mehrere Außenkanten des Vorsprungs 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode hinaus erstrecken, wie in der Draufsicht 2208 gesehen.In some embodiments, a center of the bottom surface protrusion 1906 of the bottom electrode may be separated from a center of the bottom surface protrusion 1908 of the interconnect via by a distance 2102 that extends along both the first direction 1912 and the second direction 1914 . In some embodiments, standoff 2102 may extend a greater length along second direction 1914 than along first direction 1912. In some embodiments, interconnect via bottom surface protrusion 1908 may extend over one or more outer edges of bottom surface protrusion 1906 extending out from the bottom electrode surface as seen in plan view 2208 .

Wie in der Draufsicht 2210 von 22E gezeigt, kann in einigen Ausführungsformen der Vorsprung 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode eine im Wesentlichen quadratische Form mit einer dritten Breite 2014 und einer vierten Breite 2016, die im Wesentlichen gleich der dritten Breite 2014 ist, aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann der Vorsprung 1908 der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung eine rechteckige Form mit einer fünften Breite 2018 und einer sechsten Breite 2020 aufweisen, die größer ist als die fünfte Breite 2018. In einigen Ausführungsformen kann sich der Vorsprung 1906 der Unterseite der unteren Elektrode über eine oder mehrere Außenkanten des Vorsprungs 1908 der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung hinaus erstrecken, wie in der Draufsicht 2210 gesehen.As in the top view 2210 of 22E As shown, in some embodiments, the bottom surface protrusion 1906 of the bottom electrode may have a substantially square shape with a third width 2014 and a fourth width 2016 substantially equal to the third width 2014 . In some embodiments, the tab 1908 of the bottom surface of the interconnect via may have a rectangular shape with a fifth width 2018 and a sixth width 2020 that is greater than the fifth width 2018. In some embodiments, the tab 1906 of the bottom of the bottom Electrode extending beyond one or more outer edges of the protrusion 1908 of the bottom surface of the interconnect via as seen in the top view 2210 .

Wie in der Draufsicht 2212 von 22F gezeigt ist, kann in einigen Ausführungsformen die Begrenzung der oberen Elektrode 118 eine rechteckige Form mit einer ersten Breite 2010 und einer zweiten Breite 2012 aufweisen, die größer ist als die erste Breite 2010. In einigen Ausführungsformen kann der Vorsprung 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode eine im Wesentlichen quadratische Form mit einer dritten Breite 2014 und einer vierten Breite 2016 aufweisen, die ungefähr gleich der dritten Breite 2014 ist. In einigen Ausführungsformen kann der Vorsprung 1908 der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung eine im Wesentlichen quadratische Form mit einer fünften Breite 2018 und einer sechsten Breite 2020 aufweisen, die im Wesentlichen gleich der fünften Breite 2018 ist. In einigen Ausführungsformen kann die dritte Breite 2014 größer sein als die fünfte Breite 2018.As shown in plan view 2212 of 22F As shown, in some embodiments, the boundary of the top electrode 118 may have a rectangular shape with a first width 2010 and a second width 2012 that is greater than the first width 2010. In some embodiments, the protrusion 1906 may be the bottom surface of the bottom electrode have a substantially square shape with a third width 2014 and a fourth width 2016 approximately equal to the third width 2014. In some embodiments, the bottom surface interconnect via protrusion 1908 may have a substantially square shape with a fifth width 2018 and a sixth width 2020 substantially equal to the fifth width 2018 . In some embodiments, the third width 2014 may be greater than the fifth width 2018.

Wie in der Draufsicht 2214 von 22G gezeigt ist, kann in einigen Ausführungsformen die Begrenzung der oberen Elektrode 118 eine rechteckige Form mit einer ersten Breite 2010 und einer zweiten Breite 2012 aufweisen, die größer ist als die erste Breite 2010. In einigen Ausführungsformen kann der Vorsprung 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode eine im Wesentlichen quadratische Form mit einer dritten Breite 2014 und einer vierten Breite 2016 aufweisen, die ungefähr gleich der dritten Breite 2014 ist. In einigen Ausführungsformen kann der Vorsprung 1908 der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung eine im Wesentlichen quadratische Form mit einer fünften Breite 2018 und einer sechsten Breite 2020 aufweisen, die im Wesentlichen gleich der fünften Breite 2018 ist. In einigen Ausführungsformen kann die dritte Breite 2014 kleiner als die fünfte Breite 2018 sein.As shown in plan view 2214 of 22G As shown, in some embodiments, the boundary of the top electrode 118 may have a rectangular shape with a first width 2010 and a second width 2012 that is greater than the first width 2010. In some embodiments, the protrusion 1906 may be the bottom surface of the bottom electrode have a substantially square shape with a third width 2014 and a fourth width 2016 approximately equal to the third width 2014. In some embodiments, the bottom surface interconnect via protrusion 1908 may have a substantially square shape with a fifth width 2018 and a sixth width 2020 substantially equal to the fifth width 2018 . In some embodiments, the third width 2014 may be less than the fifth width 2018.

23A bis 23D illustrieren Draufsichten einiger zusätzlicher Ausführungsformen integrierter Chips mit einer Speichervorrichtung, die eine obere Elektrode und eine untere Elektrode mit einer unteren Fläche aufweist, die gegenüber einer unteren Fläche einer Interconnect-Durchkontaktierung, die die obere Elektrode kontaktiert, verschoben ist. Wie in den Draufsichten aus 23A bis 23D gezeigt ist, können die unteren Flächen der unteren Elektrode und der Interconnect-Durchkontaktierung unterschiedliche Formen aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann es vorteilhaft sein, die untere Fläche der unteren Elektrode so zu formen, dass sie eine andere Form hat als die untere Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung (z. B. weil die untere Elektrode mit einem anderen Ätzprozess gebildet wird, das eine andere Schärfentiefe hat, aufgrund von Fehlern bei der kritischen Abmessung (CD) oder dergleichen). 23A until 23D 12 illustrate top views of some additional embodiments of integrated chips with a memory device having a top electrode and a bottom electrode with a bottom surface that is offset from a bottom surface of an interconnect via that contacts the top electrode. As in the plan views 23A until 23D As shown, the bottom surfaces of the bottom electrode and the interconnect via may have different shapes. In some embodiments, it may be beneficial to shape the bottom surface of the bottom electrode to have a different shape than the bottom surface of the interconnect via (e.g., because the bottom electrode is formed with a different etch process, the one has a different depth of field, due to critical dimension (CD) errors or the like).

Wie in der Draufsicht 2300 von 23A gezeigt ist, kann in einigen Ausführungsformen der Vorsprung 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode eine im Wesentlichen quadratische Form und der Vorsprung 1908 der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung eine im Wesentlichen kreisförmige Form aufweisen.As in the top view 2300 from 23A As shown, in some embodiments, bottom electrode bottom surface protrusion 1906 may have a substantially square shape and interconnect via bottom surface protrusion 1908 may have a substantially circular shape.

Wie in der Draufsicht 2302 von 23B gezeigt ist, können in einigen Ausführungsformen der Vorsprung 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode und der Vorsprung 1908 der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung im Wesentlichen kreisförmige Formen aufweisen.As shown in plan view 2302 of 23B As shown, in some embodiments, the bottom surface protrusion 1906 of the bottom electrode and the bottom surface protrusion 1908 of the interconnect via may have substantially circular shapes.

Wie in der Draufsicht 2304 von 23C gezeigt ist, kann in einigen Ausführungsformen der Vorsprung 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode eine im Wesentlichen quadratische Form aufweisen und der Vorsprung 1908 der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung kann eine polygonale Form aufweisen, die sich entlang zweier oder mehrerer Seiten des Vorsprungs 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode erstreckt.As shown in plan view 2304 of 23C 1, in some embodiments, bottom electrode bottom surface protrusion 1906 may have a substantially square shape and interconnect via bottom surface protrusion 1908 may have a polygonal shape extending along two or more sides of protrusion 1906 of FIG lower surface of the lower electrode.

Wie in der Draufsicht 2306 von 23D gezeigt, kann in einigen Ausführungsformen der Vorsprung 1906 der unteren Fläche der unteren Elektrode eine im Wesentlichen kreisförmige Form und der Vorsprung 1908 der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung eine im Wesentlichen quadratische Form aufweisen.As shown in plan view 2306 of 23D As shown, in some embodiments, bottom electrode bottom surface protrusion 1906 may have a substantially circular shape and interconnect via bottom surface protrusion 1908 may have a substantially square shape.

Entsprechend bezieht sich diese Offenbarung in einigen Ausführungsformen auf eine Speichervorrichtung mit einer unteren Elektrode und einer oberen Elektrode, die nicht durch einen Planarisierungsprozess (z. B. einen CMP-Prozess) gebildet wurden. Die untere Elektrode der Speichervorrichtung weist eine untere Fläche auf, die seitlich von einer unteren Fläche einer darüberliegenden Interconnect-Durchkontaktierung versetzt ist und die obere Elektrode der Speichervorrichtung kontaktiert. Indem die unteren Flächen der unteren Elektrode und der Interconnect-Durchkontaktierung seitlich zueinander versetzt sind, wird eine gute elektrische Verbindung zwischen der Interconnect-Durchkontaktierung und der oberen Elektrode bereitgestellt.Accordingly, in some embodiments, this disclosure relates to a memory device having a bottom electrode and a top electrode that are not formed by a planarization process (e.g., a CMP process). The bottom electrode of the memory device has a bottom surface that is laterally offset from a bottom surface of an overlying interconnect via and contacts the top electrode of the memory device. By laterally offsetting the bottom surfaces of the bottom electrode and the interconnect via, a good electrical connection is provided between the interconnect via and the top electrode.

In einigen Ausführungsformen bezieht sich diese Offenbarung auf einen integrierten Chip. Der integrierte Chip umfasst eine untere Isolierungsstruktur, die über einer unteren Dielektrikumstruktur angeordnet ist, die ein Interconnect umschließt, wobei die untere Isolierungsstruktur Seitenwände aufweist, die sich durch die untere Isolierungsstruktur erstrecken; eine untere Elektrode, die entlang der Seitenwände und einer oberen Fläche der unteren Isolierungsstruktur angeordnet ist; eine Datenspeicherstruktur, die auf ersten inneren Seitenwänden und einer oberen Fläche der unteren Elektrode angeordnet ist; eine obere Elektrode, die auf zweiten inneren Seitenwänden und einer oberen Fläche der Datenspeicherstruktur angeordnet ist; und eine Interconnect-Durchkontaktierung, die auf einer oberen Fläche der oberen Elektrode angeordnet ist, wobei eine untere Fläche der unteren Elektrode seitlich außerhalb einer unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung liegt. In einigen Ausführungsformen ist eine Begrenzung der unteren Fläche der unteren Elektrode seitlich von einer Begrenzung der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung um einen Abstand ungleich Null getrennt, gesehen von einer Draufsicht auf die untere Elektrode und gemessen entlang einer ersten Richtung. In einigen Ausführungsformen hat die untere Fläche der unteren Elektrode eine erste Breite, die entlang der ersten Richtung gemessen wird, wobei die erste Breite kleiner ist als der Abstand, der ungleich Null ist. In einigen Ausführungsformen überlappt die untere Fläche der unteren Elektrode seitlich einen Abschnitt, jedoch nicht die gesamte untere Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung. In einigen Ausführungsformen ist die obere Fläche der oberen Elektrode eine im Wesentlichen ebene Fläche. In einigen Ausführungsformen hat die obere Elektrode dritte innere Seitenwände, die mit entgegengesetzten Seiten einer sich horizontal erstreckenden Fläche verbunden sind, um einen Ausschnitt innerhalb der oberen Fläche der oberen Elektrode zu bilden, wobei die untere Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung seitlich außerhalb des Ausschnitts innerhalb der oberen Fläche der oberen Elektrode liegt. In einigen Ausführungsformen umfasst der integrierte Chip ferner eine Hartmaske, die über der oberen Elektrode angeordnet ist, wobei die Hartmaske eine im Wesentlichen konstante Dicke über der oberen Fläche der oberen Elektrode und eine variable Dicke über dem Ausschnitt innerhalb der oberen Fläche der oberen Elektrode aufweist, wobei die variable Dicke der Hartmaske über mehrere unterschiedliche Dicken variiert. In einigen Ausführungsformen umfasst der integrierte Chip ferner eine Hartmaske, die über der oberen Elektrode angeordnet ist und eine oder mehrere gebogene Seitenwände aufweist, die einen Ausschnitt innerhalb einer oberen Fläche der Hartmaske definieren, wobei die Interconnect-Durchkontaktierung seitlich von dem Ausschnitt innerhalb der oberen Fläche der Hartmaske versetzt ist. In einigen Ausführungsformen ist eine Begrenzung der unteren Fläche der unteren Elektrode seitlich von einer Begrenzung der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung entlang einer ersten Richtung getrennt; und die Begrenzung der unteren Fläche der unteren Elektrode erstreckt sich seitlich über eine äußerste Kante der Begrenzung der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung entlang einer zweiten Richtung, die senkrecht zur ersten Richtung ist.In some embodiments, this disclosure relates to an integrated chip. The integrated chip includes a bottom insulation structure disposed over a bottom dielectric structure enclosing an interconnect, the bottom insulation structure having sidewalls extending through the bottom insulation structure; a bottom electrode disposed along sidewalls and a top surface of the bottom isolation structure; a data storage structure, disposed on first inner sidewalls and a top surface of the bottom electrode; a top electrode disposed on second interior sidewalls and a top surface of the data storage structure; and an interconnect via disposed on a top surface of the top electrode, wherein a bottom surface of the bottom electrode is laterally outward of a bottom surface of the interconnect via. In some embodiments, a bottom surface boundary of the bottom electrode is laterally separated from a bottom surface boundary of the interconnect via by a non-zero distance as viewed from a top view of the bottom electrode and measured along a first direction. In some embodiments, the bottom surface of the bottom electrode has a first width measured along the first direction, the first width being less than the non-zero distance. In some embodiments, the bottom surface of the bottom electrode laterally overlaps a portion, but not all, of the bottom surface of the interconnect via. In some embodiments, the top surface of the top electrode is a substantially planar surface. In some embodiments, the top electrode has third inner sidewalls that connect to opposite sides of a horizontally extending surface to form a cutout within the top surface of the top electrode, with the bottom surface of the interconnect via laterally outward of the cutout within the upper surface of the upper electrode. In some embodiments, the integrated chip further includes a hard mask disposed over the top electrode, the hard mask having a substantially constant thickness over the top surface of the top electrode and a variable thickness over the cutout within the top surface of the top electrode. wherein the variable thickness of the hard mask varies over several different thicknesses. In some embodiments, the integrated chip further includes a hardmask disposed over the top electrode and having one or more curved sidewalls defining a cutout within a top surface of the hardmask, with the interconnect via laterally of the cutout within the top surface the hard mask is offset. In some embodiments, a bottom surface boundary of the bottom electrode is laterally separated from a bottom surface boundary of the interconnect via along a first direction; and the bottom surface boundary of the bottom electrode extends laterally beyond an outermost edge of the bottom surface boundary of the interconnect via along a second direction perpendicular to the first direction.

In anderen Ausführungsformen bezieht sich diese Offenbarung auf einen integrierten Chip. Der integrierte Chip umfasst eine untere Elektrode, die über einem Substrat angeordnet ist und eine untere Fläche in Kontakt mit einer unteren Zwischenverbindung hat; eine obere Elektrode; eine Datenspeicherstruktur, die zwischen der unteren Elektrode und der oberen Elektrode angeordnet ist, wobei die Datenspeicherstruktur ein ferroelektrisches Material umfasst; und eine Interconnect-Durchkontaktierung, die auf der oberen Elektrode angeordnet ist, wobei ein Vorsprung einer unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung ein erstes Zentrum aufweist, das gegenüber einem zweiten Zentrum eines Vorsprungs der unteren Fläche der unteren Elektrode versetzt ist. In einigen Ausführungsformen ist die erste Mitte des Vorsprungs der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung von der zweiten Mitte des Vorsprungs der unteren Fläche der unteren Elektrode durch einen Abstand getrennt, der in einem Bereich zwischen etwa 1 Nanometer (nm) und etwa 1000 nm liegt. In einigen Ausführungsformen hat die untere Elektrode eine oder mehrere erste innere Seitenwände, die mit einer ersten sich horizontal erstreckenden Fläche verbunden sind, um einen ersten Ausschnitt zu bilden, der sich innerhalb einer oberen Fläche der unteren Elektrode und direkt über der unteren Elektrode der unteren Fläche befindet. In einigen Ausführungsformen ist der Vorsprung der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung von dem Vorsprung der unteren Fläche der unteren Elektrode um einen Abstand ungleich Null getrennt. In einigen Ausführungsformen hat die obere Elektrode eine oder mehrere innere Seitenwände, die einen Ausschnitt definieren, die sich innerhalb einer oberen Fläche der oberen Elektrode befindet und seitlich von einer äußersten Seitenwand der Interconnect-Durchkontaktierung versetzt ist. In einigen Ausführungsformen umfasst der integrierte Chip ferner ein Dielektrikum, das sich von dem Ausschnitt, die sich innerhalb der oberen Fläche der oberen Elektrode befindet, zu den entgegengesetzten Seiten der Interconnect-Durchkontaktierung erstreckt. In einigen Ausführungsformen umfasst der integrierte Chip ferner eine Hartmaske über der oberen Elektrode, die eine zentrale Region mit variabler Dicke und eine Peripherieregion mit im Wesentlichen konstanter Dicke aufweist, wobei sich die Interconnect-Durchkontaktierung durch die Peripherieregion der Hartmaske erstreckt. In einigen Ausführungsformen umfasst der integrierte Chip ferner eine Hartmaske, die über der oberen Elektrode angeordnet ist und eine zentrale Region mit einer Dicke, die über einen ersten Bereich vertikaler Dicken variiert, und einer Peripherieregion mit einer Dicke, die über einen zweiten Bereich vertikaler Dicken variiert, der kleiner als der erste Bereich vertikaler Dicken ist, aufweist, wobei sich die Interconnect-Durchkontaktierung durch die Peripherieregion der Hartmaske erstreckt. In einigen Ausführungsformen weist die Peripherieregion der Hartmaske eine im Wesentlichen konstante Dicke auf. In einigen Ausführungsformen umfasst der integrierte Chip ferner eine Hartmaske, die über der oberen Elektrode angeordnet ist und eine oder mehrere innere Seitenwände aufweist, die gebogen sind und sich an einem Punkt treffen, der sich direkt über der unteren Fläche der unteren Elektrode befindet, wobei die untere Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung seitlich von der einen oder den mehreren inneren Seitenwänden durch einen Abstand ungleich Null getrennt ist.In other embodiments, this disclosure relates to an integrated chip. The integrated chip includes a bottom electrode disposed over a substrate and having a bottom surface in contact with a bottom interconnect; a top electrode; a data storage structure disposed between the bottom electrode and the top electrode, the data storage structure comprising a ferroelectric material; and an interconnect via disposed on the top electrode, wherein a protrusion of a bottom surface of the interconnect via has a first center that is offset from a second center of a protrusion of the bottom surface of the bottom electrode. In some embodiments, the first center of the protrusion of the bottom surface of the interconnect via is separated from the second center of the protrusion of the bottom surface of the bottom electrode by a distance ranging from about 1 nanometer (nm) to about 1000 nm. In some embodiments, the bottom electrode has one or more first interior sidewalls that connect to a first horizontally extending surface to form a first cutout that is within a top surface of the bottom electrode and directly above the bottom electrode of the bottom surface located. In some embodiments, the tab of the bottom surface of the interconnect via is separated from the tab of the bottom surface of the bottom electrode by a non-zero distance. In some embodiments, the top electrode has one or more inner sidewalls that define a cutout that is within a top surface of the top electrode and is laterally offset from an outermost sidewall of the interconnect via. In some embodiments, the integrated chip further includes a dielectric extending from the cutout located within the top surface of the top electrode to opposite sides of the interconnect via. In some embodiments, the integrated chip further includes a hard mask over the top electrode having a central region of variable thickness and a peripheral region of substantially constant thickness, wherein the interconnect via extends through the peripheral region of the hard mask. In some embodiments, the integrated chip further includes a hard mask disposed over the top electrode and a central region having a thickness that varies over a first range of vertical thicknesses and a peripheral region having a thickness that varies over a second range of vertical thicknesses , which is smaller than the first range of vertical thicknesses, wherein the interconnect via extends through the peripheral region of the hard mask. In some execution forms In general, the peripheral region of the hard mask has a substantially constant thickness. In some embodiments, the integrated chip further includes a hard mask disposed over the top electrode and having one or more inner sidewalls that are curved and meet at a point that is directly over the bottom surface of the bottom electrode, the bottom surface of the interconnect via is laterally separated from the one or more inner sidewalls by a non-zero distance.

In anderen Ausführungsformen bezieht sich diese Offenbarung auf ein Verfahren zum Bilden eines integrierten Chips. Das Verfahren umfasst das Bilden einer unteren Isolierungsstruktur über einem Interconnect innerhalb einer unteren Dielektrikumstruktur über einem Substrat; das Entfernen eines Abschnitts der unteren Isolierungsstruktur, um eine Öffnung zu definieren, die sich durch die untere Isolierungsstruktur zu dem Interconnect erstreckt; das sequenzielle und konforme Abscheiden einer unteren Elektrodenschicht, einer Datenspeicherschicht und einer oberen Elektrodenschicht über der unteren Isolierungsstruktur; das Strukturieren der unteren Elektrodenschicht, der Datenspeicherschicht und der oberen Elektrodenschicht, um eine Speichervorrichtung mit einer Datenspeicherstruktur zu definieren, die zwischen einer unteren Elektrode und einer oberen Elektrode angeordnet ist; und das Bilden einer Interconnect-Durchkontaktierung auf einer im Wesentlichen flachen oberen Fläche der oberen Elektrode, wobei eine Mitte einer unteren Fläche der unteren Elektrode seitlich von einer Mitte einer unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung getrennt ist.In other embodiments, this disclosure relates to a method of forming an integrated chip. The method includes forming a bottom insulation structure over an interconnect within a bottom dielectric structure over a substrate; removing a portion of the lower insulation structure to define an opening extending through the lower insulation structure to the interconnect; sequentially and conformally depositing a bottom electrode layer, a data storage layer, and a top electrode layer over the bottom isolation structure; patterning the bottom electrode layer, the data storage layer, and the top electrode layer to define a memory device having a data storage structure disposed between a bottom electrode and a top electrode; and forming an interconnect via on a substantially flat top surface of the top electrode, wherein a center of a bottom surface of the bottom electrode is laterally separated from a center of a bottom surface of the interconnect via.

Die obigen Ausführungen skizzieren Elemente verschiedener Ausführungsformen, sodass Fachleute auf dem Gebiet die Aspekte dieser Offenbarung besser verstehen können. Fachleute auf dem Gebiet sollten beachten, dass sie diese Offenbarung leicht als Grundlage für das Design oder die Änderung anderer Prozesse und Strukturen verwenden können, um dieselben Zwecke auszuführen und/oder dieselben Vorteile der hierin eingeführten Ausführungsformen zu erreichen. Fachleute auf dem Gebiet sollten auch erkennen, dass solche äquivalenten Konstruktionen nicht vom Geist und Umfang dieser Offenbarung abweichen, und dass sie verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abwandlungen vornehmen können, ohne vom Geist und Umfang dieser Offenbarung abzuweichen.The above outlines elements of various embodiments so that those skilled in the art may better understand aspects of this disclosure. Those skilled in the art should note that they can readily use this disclosure as a basis for designing or modifying other processes and structures to carry out the same purposes and/or achieve the same advantages of the embodiments introduced herein. It should also be appreciated by those skilled in the art that such equivalent constructions do not depart from the spirit and scope of this disclosure and that they can make various changes, substitutions, and modifications without departing from the spirit and scope of this disclosure.

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Claims (20)

Integrierter Chip, aufweisend: eine untere Isolierungsstruktur, die über einer unteren Dielektrikumstruktur angeordnet ist, die ein Interconnect umschließt, wobei die untere Isolierungsstruktur Seitenwände aufweist, die sich durch die untere Isolierungsstruktur erstrecken; eine untere Elektrode, die entlang der Seitenwände und einer oberen Fläche der unteren Isolierungsstruktur angeordnet ist; eine Datenspeicherstruktur, die auf ersten inneren Seitenwänden und einer oberen Fläche der unteren Elektrode angeordnet ist; eine obere Elektrode, die auf zweiten inneren Seitenwänden und einer oberen Fläche der Datenspeicherstruktur angeordnet ist; und eine Interconnect-Durchkontaktierung, die auf einer oberen Fläche der oberen Elektrode angeordnet ist, wobei eine untere Fläche der unteren Elektrode seitlich außerhalb einer unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung liegt.Integrated chip comprising: a bottom insulation structure disposed over a bottom dielectric structure enclosing an interconnect, the bottom insulation structure having sidewalls that extend through the bottom insulation structure; a bottom electrode disposed along sidewalls and a top surface of the bottom isolation structure; a data storage structure disposed on first inner sidewalls and a top surface of the bottom electrode; a top electrode disposed on second interior sidewalls and a top surface of the data storage structure; and an interconnect via disposed on a top surface of the top electrode, wherein a bottom surface of the bottom electrode is laterally outward of a bottom surface of the interconnect via. Integrierter Chip nach Anspruch 1, wobei eine Begrenzung der unteren Fläche der unteren Elektrode seitlich von einer Begrenzung der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung von einer Draufsicht auf die untere Elektrode gesehen und entlang einer ersten Richtung gemessen um einen Abstand ungleich Null getrennt ist.Integrated chip after claim 1 wherein a bottom surface boundary of the bottom electrode is laterally separated from a bottom surface boundary of the interconnect via by a non-zero distance as viewed from a top view of the bottom electrode and measured along a first direction. Integrierter Chip nach Anspruch 2, wobei die untere Fläche der unteren Elektrode eine erste Breite aufweist, die entlang der ersten Richtung gemessen wird, wobei die erste Breite kleiner ist als der Abstand ungleich Null.Integrated chip after claim 2 , wherein the bottom surface of the bottom electrode has a first width measured along the first direction, the first width being less than the non-zero distance. Integrierter Chip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die untere Fläche der unteren Elektrode seitlich einen Abschnitt, aber nicht die gesamte untere Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung überlappt.The integrated chip of any preceding claim, wherein the bottom surface of the bottom electrode laterally overlaps a portion but not all of the bottom surface of the interconnect via. Integrierter Chip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die obere Fläche der oberen Elektrode eine im Wesentlichen ebene Fläche ist.An integrated chip as claimed in any preceding claim, wherein the top surface of the top electrode is a substantially planar surface. Integrierter Chip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die obere Elektrode dritte innere Seitenwände aufweist, die mit entgegengesetzten Seiten einer sich horizontal erstreckenden Fläche gekoppelt sind, um einen Ausschnitt innerhalb der oberen Fläche der oberen Elektrode zu definieren, wobei die untere Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung seitlich außerhalb des Ausschnitts innerhalb der oberen Fläche der oberen Elektrode liegt.The integrated chip of any preceding claim, wherein the top electrode has third inner sidewalls coupled to opposite sides of a horizontally extending surface to define a cutout within the top surface of the top electrode, the bottom surface of the interconnect via laterally outside the cutout within the top surface of the top electrode. Integrierter Chip nach Anspruch 6, ferner aufweisend: eine Hartmaske, die über der oberen Elektrode angeordnet ist, wobei die Hartmaske eine im Wesentlichen konstante Dicke über der oberen Fläche der oberen Elektrode und eine variable Dicke über dem Ausschnitt innerhalb der oberen Fläche der oberen Elektrode aufweist, wobei die variable Dicke der Hartmaske über mehrere verschiedene Dicken variiert.Integrated chip after claim 6 , further comprising: a hard mask disposed over the top electrode, the hard mask having a substantially constant thickness over the top surface of the top electrode and a variable thickness over the cutout within the top surface of the top electrode, the variable thickness of the hard mask varies over several different thicknesses. Integrierter Chip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend: eine Hartmaske, die über der oberen Elektrode angeordnet ist und eine oder mehrere gebogene Seitenwände aufweist, die einen Ausschnitt innerhalb einer oberen Fläche der Hartmaske definieren, wobei die Interconnect-Durchkontaktierung seitlich von dem Ausschnitt innerhalb der oberen Fläche der Hartmaske versetzt ist.An integrated chip according to any one of the preceding claims, further comprising: a hardmask disposed over the top electrode and having one or more curved sidewalls defining a cutout within a top surface of the hardmask, wherein the interconnect via is laterally offset from the cutout within the top surface of the hardmask. Integrierter Chip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Begrenzung der unteren Fläche der unteren Elektrode seitlich von einer Begrenzung der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung entlang einer ersten Richtung getrennt ist; und wobei sich die Begrenzung der unteren Fläche der unteren Elektrode seitlich über eine äußerste Kante der Begrenzung der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung entlang einer zweiten Richtung erstreckt, die senkrecht zu der ersten Richtung verläuft.Integrated chip according to one of the preceding claims, wherein a bottom surface boundary of the bottom electrode is laterally separated from a bottom surface boundary of the interconnect via along a first direction; and wherein the bottom surface boundary of the bottom electrode extends laterally beyond an outermost edge of the bottom surface boundary of the interconnect via along a second direction that is perpendicular to the first direction. Integrierter Chip, aufweisend: eine untere Elektrode, die über einem Substrat angeordnet ist und eine untere Fläche aufweist, die mit einem unteren Interconnect in Kontakt steht; eine obere Elektrode; eine Datenspeicherstruktur, die sich zwischen der unteren Elektrode und der oberen Elektrode befindet, wobei die Datenspeicherstruktur ein ferroelektrisches Material aufweist; und eine Interconnect-Durchkontaktierung, der auf der oberen Elektrode angeordnet ist, wobei ein Vorsprung einer unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung einen ersten Mittelpunkt aufweist, der gegenüber einem zweiten Mittelpunkt eines Vorsprungs der unteren Fläche der unteren Elektrode versetzt ist.Integrated chip comprising: a bottom electrode disposed over a substrate and having a bottom surface in contact with a bottom interconnect; a top electrode; a data storage structure located between the bottom electrode and the top electrode, the data storage structure comprising a ferroelectric material; and an interconnect via disposed on the top electrode, wherein a protrusion of a bottom surface of the interconnect via has a first center offset from a second center of a protrusion of the bottom surface of the bottom electrode. Integrierter Chip nach Anspruch 10, wobei die erste Mitte des Vorsprungs der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung von der zweiten Mitte des Vorsprungs der unteren Fläche der unteren Elektrode durch einen Abstand getrennt ist, der in einem Bereich zwischen ungefähr 1 Nanometer (nm) und ungefähr 1000 nm liegt.Integrated chip after claim 10 wherein the first center of the protrusion of the bottom surface of the interconnect via is separated from the second center of the protrusion of the bottom surface of the bottom electrode by a distance ranging from about 1 nanometer (nm) to about 1000 nm. Integrierter Chip nach Anspruch 10 oder 11, wobei die untere Elektrode eine oder mehrere erste innere Seitenwände aufweist, die mit einer ersten sich horizontal erstreckenden Fläche verbunden sind, um einen ersten Ausschnitt zu definieren, der sich innerhalb einer oberen Fläche der unteren Elektrode und direkt über der unteren Fläche der unteren Elektrode befindet.Integrated chip after claim 10 or 11 wherein the bottom electrode has one or more first inner sidewalls connected to a first horizontally extending surface to define a first cutout located within a top surface of the bottom electrode and directly above the bottom surface of the bottom electrode . Integrierter Chip nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 12, wobei der Vorsprung der unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung von dem Vorsprung der unteren Fläche der unteren Elektrode durch einen von Null verschiedenen Abstand getrennt ist.Integrated chip according to any of the preceding Claims 10 until 12 wherein the tab of the bottom surface of the interconnect via is separated from the tab of the bottom surface of the bottom electrode by a non-zero distance. Integrierter Chip nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 13, wobei die obere Elektrode eine oder mehrere innere Seitenwände aufweist, die einen Ausschnitt definieren, der sich innerhalb einer oberen Fläche der oberen Elektrode befindet und seitlich von einer äußersten Seitenwand der Interconnect-Durchkontaktierung versetzt ist.Integrated chip according to any of the preceding Claims 10 until 13 wherein the top electrode has one or more inner sidewalls that define a cutout that is within a top surface of the top electrode and is laterally offset from an outermost sidewall of the interconnect via. Integrierter Chip nach Anspruch 14, ferner aufweisend: ein Dielektrikum, das sich vom Inneren des Ausschnitts, der sich innerhalb der oberen Fläche der oberen Elektrode befindet, entlang entgegengesetzter Seiten der Interconnect-Durchkontaktierung erstreckt.Integrated chip after Claim 14 , further comprising: a dielectric extending from within the cutout located within the top surface of the top electrode along opposite sides of the interconnect via. Integrierter Chip nach einem der vorangehenden Ansprüche 10 bis 15, ferner aufweisend: eine Hartmaske über der oberen Elektrode, die eine zentrale Region mit einer variablen Dicke und einer Peripherieregion mit einer im Wesentlichen konstanten Dicke aufweist, wobei sich die Interconnect-Durchkontaktierung durch die Peripherieregion der Hartmaske erstreckt.Integrated chip according to any of the preceding Claims 10 until 15 , further comprising: a hard mask over the top electrode having a central region with a variable thickness and a peripheral region with a substantially constant thickness, wherein the interconnect via extends through the peripheral region of the hard mask. Integrierter Chip nach Anspruch 10 bis 15, ferner aufweisend: eine Hartmaske, die über der oberen Elektrode angeordnet ist und eine zentrale Region mit einer Dicke, die über einen ersten Bereich von vertikalen Dicken variiert, und einer Peripherieregion mit einer Dicke, die über einen zweiten Bereich von vertikalen Dicken variiert, der kleiner als der erste Bereich von vertikalen Dicken ist, aufweist, wobei sich die Interconnect-Durchkontaktierung durch die Peripherieregion der Hartmaske erstreckt.Integrated chip after claim 10 until 15 , further comprising: a hard mask disposed over the top electrode and a central region having a thickness that varies over a first range of vertical thicknesses and a peripheral region having a thickness that varies over a second range of vertical thicknesses, the is less than the first range of vertical thicknesses, wherein the interconnect via extends through the peripheral region of the hard mask. Integrierter Chip nach Anspruch 17, wobei die Peripherieregion der Hartmaske eine im Wesentlichen konstante Dicke aufweist.Integrated chip after Claim 17 , wherein the peripheral region of the hard mask has a substantially constant thickness. Integrierter Chip nach einem der vorangehenden Ansprüche 10 bis 15, ferner Folgendes aufweisend: eine Hartmaske, die über der oberen Elektrode angeordnet ist und eine oder mehrere innere Seitenwände aufweist, die gebogen sind und sich an einem Punkt treffen, der direkt über der unteren Fläche der unteren Elektrode liegt, wobei die untere Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung seitlich von der einen oder den mehreren inneren Seitenwänden durch einen von Null verschiedenen Abstand getrennt ist.Integrated chip according to any of the preceding Claims 10 until 15 , further comprising: a hard mask disposed over the top electrode and having one or more inner sidewalls that are curved and meet at a point that is directly above the bottom surface of the bottom electrode, the bottom surface of the interconnect - the via is laterally separated from the one or more inner sidewalls by a non-zero distance. Verfahren zum Bilden eines integrierten Chips, umfassend: Bilden einer unteren Isolierungsstruktur über einem Interconnect innerhalb einer unteren Dielektrikumstruktur über einem Substrat; Entfernen eines Abschnitts der unteren Isolierungsstruktur, um eine Öffnung zu definieren, die sich durch die untere Isolierungsstruktur zu dem Interconnect erstreckt; sequenzielles und konformes Abscheiden einer unteren Elektrodenschicht, einer Datenspeicherschicht und einer oberen Elektrodenschicht über der unteren Isolierungsstruktur; Strukturieren der unteren Elektrodenschicht, der Datenspeicherschicht und der oberen Elektrodenschicht, um eine Speichervorrichtung mit einer zwischen einer unteren Elektrode und einer oberen Elektrode angeordneten Datenspeicherstruktur zu definieren; und Bilden einer Interconnect-Durchkontaktierung auf einer im Wesentlichen flachen oberen Fläche der oberen Elektrode, wobei eine Mitte einer unteren Fläche der unteren Elektrode seitlich von einer Mitte einer unteren Fläche der Interconnect-Durchkontaktierung getrennt ist.A method of forming an integrated chip, comprising: forming a bottom insulation structure over an interconnect within a bottom dielectric structure over a substrate; removing a portion of the lower insulation structure to define an opening extending through the lower insulation structure to the interconnect; sequentially and conformally depositing a bottom electrode layer, a data storage layer, and a top electrode layer over the bottom isolation structure; patterning the bottom electrode layer, the data storage layer, and the top electrode layer to define a memory device having a data storage structure disposed between a bottom electrode and a top electrode; and forming an interconnect via on a substantially flat top surface of the top electrode, wherein a center of a bottom surface of the bottom electrode is laterally separated from a center of a bottom surface of the interconnect via.
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