DE102022100837A1 - MEMORY CELL WITH OFFSET INTERCONNECT THROUGH-THROUGH - Google Patents
MEMORY CELL WITH OFFSET INTERCONNECT THROUGH-THROUGH Download PDFInfo
- Publication number
- DE102022100837A1 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
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- electrode
- interconnect
- integrated chip
- top electrode
- interconnect via
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000015654 memory Effects 0.000 title description 14
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 69
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 50
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 31
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 17
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 13
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 132
- 230000008569 process Effects 0.000 description 57
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 21
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 19
- 230000009471 action Effects 0.000 description 15
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 11
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 9
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 9
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 9
- -1 compound metal oxide Chemical class 0.000 description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 8
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 7
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 7
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 7
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 6
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 6
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical compound [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VNSWULZVUKFJHK-UHFFFAOYSA-N [Sr].[Bi] Chemical compound [Sr].[Bi] VNSWULZVUKFJHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)titanium;lead(2+) Chemical compound [Pb+2].[O-][Ti]([O-])=O NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 2
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 2
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015801 BaSrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004129 HfSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020684 PbZr Inorganic materials 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N aluminum copper Chemical compound [Al].[Cu] WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N aluminum gallium Chemical compound [Al].[Ga] RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LUKDNTKUBVKBMZ-UHFFFAOYSA-N aluminum scandium Chemical compound [Al].[Sc] LUKDNTKUBVKBMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RFEISCHXNDRNLV-UHFFFAOYSA-N aluminum yttrium Chemical compound [Al].[Y] RFEISCHXNDRNLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052454 barium strontium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- RZEADQZDBXGRSM-UHFFFAOYSA-N bismuth lanthanum Chemical compound [La].[Bi] RZEADQZDBXGRSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VNARRZRNLSEBPY-UHFFFAOYSA-N bismuth neodymium Chemical compound [Nd].[Bi] VNARRZRNLSEBPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N strontium titanate Chemical compound [Sr+2].[O-][Ti]([O-])=O VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B53/00—Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors
- H10B53/30—Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors characterised by the memory core region
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/5226—Via connections in a multilevel interconnection structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/528—Geometry or layout of the interconnection structure
- H01L23/5283—Cross-sectional geometry
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L28/40—Capacitors
- H01L28/60—Electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L28/40—Capacitors
- H01L28/55—Capacitors with a dielectric comprising a perovskite structure material
- H01L28/56—Capacitors with a dielectric comprising a perovskite structure material the dielectric comprising two or more layers, e.g. comprising buffer layers, seed layers, gradient layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B53/00—Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors
- H10B53/40—Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors characterised by the peripheral circuit region
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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
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 von2A . -
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 bis4B 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 bis17 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 bis19B 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 bis20B 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 bis22G 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 bis23D 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.
-
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 FIG2A . -
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 until4B 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 until17 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 until19B 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 until20B 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 until22G 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 until23D 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.
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
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
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.
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
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
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
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
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
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
In einigen Ausführungsformen, die in der Draufsicht 200B von
Wiederum mit Verweis auf die Querschnittsansicht 200A von
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,
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,
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
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
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
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
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
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
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
Wie in
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
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
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
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
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
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
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
Wie in der Querschnittansicht 700 aus
Wie in der Querschnittsansicht 800 von
Wie in der Querschnittansicht 900 aus
Wie in der Querschnittsansicht 1000 von
Wie in der Querschnittsansicht 1100A von
Wie in der Querschnittsansicht 1100B von
Wie in der Querschnittsansicht 1100C von
Wie in der Querschnittansicht 1100D aus
Wie in der Querschnittansicht 1200 aus
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
Wie in der Querschnittansicht 1300 aus
Wie in der Querschnittansicht 1400 aus
Wie in der Querschnittansicht 1500 aus
Wie in der Querschnittansicht 1600 aus
Wie in der Querschnittsansicht 1700 von
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
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
Bei 1802, wird eine Zugangsvorrichtung in einem Substrat gebildet.
Bei 1804 wird eine mehrere untere Interconnect-Schichten werden in einer unteren Dielektrikumstruktur über dem Substrat gebildet.
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.
Bei 1808 werden sequenziell eine untere Elektrodenschicht, eine ferroelektrische Schicht, eine obere Elektrodenschicht und eine Hartmaskenschicht über der unteren Isolierungsstruktur gebildet.
Bei 1810 wird ein erster Strukturierungsprozess auf der oberen Elektrodenschicht und der Hartmaskenschicht ausgeführt, um eine obere Elektrode und eine Hartmaske zu definieren.
Bei 1812 werden entlang der Seitenwände der oberen Elektrode und der Hartmaske Seitenwandabstandshalter gebildet.
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.
Bei 1816 wird eine Schutzschicht über der ersten FeRAM-Vorrichtung und der zweiten FeRAM-Vorrichtung gebildet.
Bei 1818 wird eine obere Interconnect-Struktur wird in einer oberen Dielektrikumstruktur gebildet, die über der Schutzschicht angeordnet ist.
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
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.
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
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
Wie in der Draufsicht 1904 von
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
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
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
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
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,
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,
Wie in der Draufsicht 2008 von
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
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
Wie in der Draufsicht 2100 von
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
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
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.
Wie in der Draufsicht 2200 von
Wie in der Draufsicht 2202 von
Wie in der Draufsicht 2204 von
Wie in der Draufsicht 2208 von
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
Wie in der Draufsicht 2210 von
Wie in der Draufsicht 2212 von
Wie in der Draufsicht 2214 von
Wie in der Draufsicht 2300 von
Wie in der Draufsicht 2302 von
Wie in der Draufsicht 2304 von
Wie in der Draufsicht 2306 von
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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- US 16663952 [0001]US16663952 [0001]
- US 62880816 [0001]US62880816 [0001]
- US 63220683 [0001]US63220683 [0001]
Claims (20)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US202163220683P | 2021-07-12 | 2021-07-12 | |
US63/220,683 | 2021-07-12 | ||
US17/519,808 | 2021-11-05 | ||
US17/519,808 US20220059550A1 (en) | 2019-07-31 | 2021-11-05 | Memory cell with offset interconnect via |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022100837A1 true DE102022100837A1 (en) | 2023-01-12 |
Family
ID=84533932
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022100837.1A Pending DE102022100837A1 (en) | 2021-07-12 | 2022-01-14 | MEMORY CELL WITH OFFSET INTERCONNECT THROUGH-THROUGH |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
KR (2) | KR20230010574A (en) |
CN (1) | CN115696931A (en) |
DE (1) | DE102022100837A1 (en) |
TW (1) | TWI826908B (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160064391A1 (en) | 2014-08-26 | 2016-03-03 | Qualcomm Incorporated | Dynamic random access memory cell including a ferroelectric capacitor |
US20200035908A1 (en) | 2018-07-24 | 2020-01-30 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Memory cell with top electrode via |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10001118A1 (en) * | 2000-01-13 | 2001-07-26 | Infineon Technologies Ag | Production of a semiconductor component comprises forming a switching transistor on a substrate, applying a first insulating layer, applying a storage capacitor and a metal oxide-containing layer and applying a second insulating layer |
JP2004146772A (en) * | 2002-03-18 | 2004-05-20 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
US10985316B2 (en) * | 2018-09-27 | 2021-04-20 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Bottom electrode structure in memory device |
US11183503B2 (en) * | 2019-07-31 | 2021-11-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Memory cell having top and bottom electrodes defining recesses |
-
2022
- 2022-01-14 DE DE102022100837.1A patent/DE102022100837A1/en active Pending
- 2022-01-25 TW TW111103032A patent/TWI826908B/en active
- 2022-02-14 CN CN202210131759.8A patent/CN115696931A/en active Pending
- 2022-03-08 KR KR1020220029689A patent/KR20230010574A/en not_active IP Right Cessation
-
2024
- 2024-07-01 KR KR1020240086277A patent/KR20240110769A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160064391A1 (en) | 2014-08-26 | 2016-03-03 | Qualcomm Incorporated | Dynamic random access memory cell including a ferroelectric capacitor |
US20200035908A1 (en) | 2018-07-24 | 2020-01-30 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Memory cell with top electrode via |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW202318646A (en) | 2023-05-01 |
TWI826908B (en) | 2023-12-21 |
CN115696931A (en) | 2023-02-03 |
KR20230010574A (en) | 2023-01-19 |
KR20240110769A (en) | 2024-07-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102016100272B4 (en) | Integrated circuit containing at least one memory cell with a data storage layer, and method for its production | |
DE102019129279A1 (en) | Integration method for memory cell | |
DE102019115270B4 (en) | EMBEDDED FERROELECTRIC MEMORY IN HIGH-K-FIRST TECHNOLOGY | |
DE102020128755A1 (en) | STORAGE ARRAY STAIR STRUCTURE | |
DE102018100023A1 (en) | RESISTIVE DIRECT ACCESSORY CELL (RRAM CELL) WITH SECURED SIDE WALLS OF LOWER ELECTRODE | |
DE102020126631B4 (en) | Memory arrays containing dummy areas and methods for their manufacture | |
DE102020134989A1 (en) | SEMICONDUCTOR STRUCTURE WITH STORAGE DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING IT | |
DE102020111648A1 (en) | Semiconductor memory devices | |
DE102020128421A1 (en) | Back-end transistor defined by spacers as memory selection | |
DE102015213529A1 (en) | Device with a floating gate electrode and a layer of ferroelectric material and method for their preparation | |
DE102019113416A1 (en) | Through-hole touchdown improvement for memory device | |
DE102021111163A1 (en) | TUNNEL TRANSITION FERROELECTRIC STORAGE DEVICE USING MAGNESIUM OXIDE TUNNELING DIELECTRIC AND METHOD OF FORMING THE SAME | |
DE102019127070A1 (en) | METHOD OF FORMING A STORAGE CELL | |
DE102019104255B4 (en) | Memory structure with FeRAM device and method for its production as well as an integrated chip with a first FeRAM cell and a second FeRAM cell | |
DE102020133183A1 (en) | BACK END OF LINE SELECTOR FOR STORAGE DEVICE | |
DE102021100674A1 (en) | MEMORY ARRAY WITH EPITACTIC SOURCELINE AND BITLINE | |
DE102022100084A1 (en) | ACCESS TRANSISTOR WITH A METAL OXIDE BARRIER LAYER AND METHOD OF PRODUCTION THEREOF | |
DE102021100353A1 (en) | THREE-DIMENSIONAL STORAGE DEVICE AND THEIR MANUFACTURING METHOD | |
DE102021102536A1 (en) | Three-dimensional memory device and method | |
DE102021105045A1 (en) | MEMORY MATRIX AND METHOD OF PRODUCTION | |
DE102020119801A1 (en) | FERROELECTRIC DIRECT ACCESS STORAGE DEVICE WITH SEED LAYER | |
DE102022100335A1 (en) | THIN FILM TRANSISTOR WITH A HYDROGEN BLOCKING DIELECTRIC BARRIER AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE | |
DE102019129239A1 (en) | RRAM STRUCTURE | |
DE102021106178B4 (en) | THREE-DIMENSIONAL STORAGE DEVICE AND METHOD | |
DE102022100837A1 (en) | MEMORY CELL WITH OFFSET INTERCONNECT THROUGH-THROUGH |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication |