TW449794B - DC sputtering process for making smooth electrodes and thin film ferroelectric capacitors having improved memory retention - Google Patents

Description

五 明說 明發 景域 背領 明明 發發

7 7 | A B 薄 之 路 電 髏 積 於 用 而 極 滑 平 及 涉 種 1 關 有 恪 明 發 本 濺良 噴改 C D 以 以極 , 電 是部 的底 別積 特澱 更内 。物 備 合 設混 及體 法氣 方載 造承 製殊 的特 Μίι 料種 材一 電於 鐵序 模程 徴 恃 的 間 時 持 保 DMH 憶 記 之明 器説 容術 電技 ge 鐵相 體中 憶件 記文 取號 存87 機5 隨00 性,6 -3 發 ΠΒ1 揮 非 種 各 在 用 應 i J ο 已 K 料予 材授 電 , 鐵如 膜例 薄 。 中 第 利 專 國 美 的 之 成予 構授 體 。 晶體 電億 換記 切取 及存 器機 容隨 電性 電發 鐵揮 由非 用式 利電 釋鐵 一 的 是元 的單 們體 我億 教記 第 利 專 國 美 的 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 種然 一 必 是 〇 的體 們億 我記 教型 中電 件鐵 文的 號成 8 3 形 4 ，器 5 』 9審 4- -電 -3 電 鐵 之 接 連 聯 並 呈 由 材is 電sh 鐵N1 之予 值授 場 。 磁料 頑資 矯的 同值 不數 有重 具多 含存 中儲 其或 由用 藉利 夠而 能器 人容 吾電 ， 的 地科 是 的 們 我 教 中 件 文 號 鐵 之 化 極 偏 到 得 而 壓 電 M 40施 2 間 9 . 5 之 5S極 0 mi: 利値 專兩 國在 美由 的藉 人含 等包 二 JJ< 種 fl 當電 是低 態或 狀高 存的 儲 得 體取 憶讀 記而 是 層 或電 化鐵 極之 偏出 ο 體 性 億壞 記破 性非 發許 揮允 非經 的流 _ 作 訂： -線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 文 號 成體 構憶 容記 電取 27個存 9, 1 機 53和隨 1.0 體態 第晶動 利電在 專 個Β 國 一 體 美由億 的而記 人速種 等高® •1 . h 種 ， UC1 0 ke是憶 Ta的記 予們 靖 授栈電 。教鐵 流中的 (「1) R A Η」）模式與鐵電型隨機存取記憶體（「F E R A Μ」） 模式兩艏作業模式之間切換。 氏張尺复適用中國國家標準（C>；S)A4規格（210, 297公釐） 449794 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（> ) 鐵電塱記億體是鼷於非揮發性的，因為鐵電材料會在 所加電場出現時偏極化且即使在去除所加電場之後也會 保持其偏極性。第〗圖所描繪的是一個用於鐵電薄膜而 具有理想偏搔性的磁滯曲線磁滯曲線10G的邊102 是當所加電場E從一個正值變成一値負值時在鐵電電容 器上藉由量測得的電荷而産生的。磁滯曲線100的邊104 是當所加電場E從一個負值變成一値正值時在鐵電電容 器上藉由鼉測得的電荷而産生的。-E c和E c這兩點在習 知情形下指的是將镐極性帶到零數值時所需要的矯頑磁 場。同樣地，頑磁偏極性Pr或-Pr是鐵電材料在零電場 值下的偏極性。理想狀況下Pr和-Pr的數值會具有相间 的量價，但是實際上這呰數值最常以不同的量值出現。 因此，量測成2 P r的偏搔性是藉由累加實際P r和-P Γ數值 之絶對值計算而得的，卽使這些數值可能在量值是有差 異的c自發偏極性Ps和-Ps是藉由外插磁滞曲線之線性 末梢部位的端點（如端點1 0 6 )使之與偏極軸相交而量測 得的。於一種理想的鐵電材料中P s會等於P r ,但是在實 際的鐵電材料中這些數倌會因為線性的介電以及非線性 的鐵電行為而出現差異。一個大塑盒狀而實質上呈矩形 的中央區域108是由與矯頑磁場和褊極性兩者有關的曲 線102和104之間寬廣的間隔而顯示出偽適合當作記憶體^ 鐵電型記億體是快速、密集、且非揮發性的。即使如 此，鐵電型記億體也不會享有廣泛的商業應用，其理由 多少是因為薄膜鐵電材料的偏槿性會隨箸重複使用而退 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — — — — — — — Ι1ΙΙΛ *---I I I I -----1 — — — I y . -, ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) B7 五、發明說明（4 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 化。實際的薄膜鐵電物質不會有像理想鐵電物質的性能 。觀測偏離第]圖中理想行為的情形而當作鐵電物質的 烙印和疲乏現象。這類偏離是這麼普遍又嚴重以致吾人 幾乎不可能找到符合商業要求的薄膜鐵電物質。用於積 體鐵電路裝置的最好材料是一種能夠因習知積體電路的操 作電閱亦即三到五伏特< V )作用下得到的矯頑磁場而切 換的材料。這類材料應該具有非常高的偏掻性，亦即具 有一個超過每平方公分十二到十五撤庫倫（「1 2 - 1 5 A (:/ cm2」）而定為2Pr的偏極性，以允許建造出具有足 夠密度的記憶體a在經歷上億次切換之後其偏極性的疲 乏現象應該是非常低或是不存在的。此外，鐵電材料不 應該有烙印現象，亦卽其磁滞曲線不應該發生平移而偏 向正或負的矯頑磁場。 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印制衣 第2圖所描繪的是環境應力在磁滯曲線10Q上造成的 效瞎。曲線20Π顯示的是曲線】DD的疲乏效應。疲乏現象 會減小曲線邊線102與104之間定義出中央區域108的間 隔（距離）。若有額外的疲乏現象則中央區域1 0 8會繼缠 地愈變愈小》這種間隔的變化基本上是肇始於鐵電材料 内由偏楝性切換生成的點電荷缺陷連同電荷缺陷在所加 磁場上的相關屏蔽效應而産生的。因此，疲乏現象會導 致鐵電材料因為重複的镐極性切換而随時間消耗掉。 授予A r a u j 〇等人的美國專利第5，5 1 9 , 2 3 4號文件中教 我們的是藉由像由S » 〇 ] en s k i i等人於「鐵電物質及相關 的材料（’ F e r r 〇 e 1 e Γ t r i c s a n d β e 1 a t, e d M a t. e r i a 1 "， 本紙張尺度適用*國囤家標準（CNSM4蜆格：21ϋ X 297公.f ) 4 49 79 4 A7 ' _B7_ 五、發明說明u ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Gordon and Breach(1984))」一書中所提出的「分層的 像鈣鈦礦j材料之類的分層超晶格材料而實質上克服了 曲線200的疲乏問題〇在Araujo博士的研究之前，於積 體雷路中使用薄膜分層超晶格材料尚屬未知。根據報導 分層超晶格材料會提供一種薄膜鐵電材料而使其中的偏 搔化狀態可以在少於百分之三十的疲乏效應下切換高達 至少1Ε)9^β瘥種位準的疲乏持久性會為習知設計提供 顯著的進步，因為這是比其他鐵電物質{例如鈦酸鉛結 (ΡΖΤ)及鉛結_鈦酸鹽（PZLT)>的疲乏持久性至少好了大 約三個量值级次。先前有關分層超晶格材料的研究基本 上是利用一掴由鉑/鈦構成的底部電極以及其厚度落在 180毫微米等级的分層超晶格材料膜而完成的。利用鈦 當作黏著層以防止電梗自基板上剝落。 根據3«〇161)81^1書中的第15.3節，分層的像鈣钛礦材 料或是分層超晶格材料可以分類成下列三種一般型式： (A)其分子式為Am-lBi2Hm0 3ιη+3的化合物，其中A =鉍3 + 、II 2+、錁2+、鈣2+、鉛2+、鉀+ 、納+ 、以及其他尺 寸柙當的離子，而M =鈦4+、鈮s+、飽s +、鉬6+、鎢e+、 鐵3+、以及其他會佔據氧八面II的離子； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (B )其分子式為Anna Mm0 3m+l的化合物，其中包含像 Sr2 Ti〇4、Sr3 Tii 07、Sr4 Ti3 01〇 之類的鈦酸锶 化合物；以及 (C )其分子式為心Hm0 3m+2的化合物，其中包含像 5 r 2 N b 2 〇 7 、 L a 2 T i 2 〇 7 、 Sr^ TiNb4 Or?、 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2]〇χ 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印 A7 B7 五、發明說明（r ) S r e T i 2 N b 4 0 20之類的化合物。 S Βΐ ο 1 e η s k i i觀測到像鈣钛礦的各層可能取決於m值而 有不同的厚度，&像鈣鈦礦的AMOg在原理上是任伺型 式之分層的像鈣鈦礦結構的極限實例，其中m =無限大。 S m ο 1 e n s k i i ft注意到若以P標示具有最小厚度（m = 1 )的 層而以B榡示秘-氣層，則可以將屬型式I的化合物描 迷成...BPmBPm ...。Saolenskii還注意到若κι是一個 分數則此晶格中各層便含有各種厚度之像鈣钛礦，且所 有具己知型式I的化合物都是鐵電物質。儘管歸因於分 層超晶格材料而於低疲乏鐵電物質内有了顯箸的改良， 還是留存著由第2圖中曲線2(32所標示的烙印問題。曲 線202顯示了吾人可以藉由向右或向左平移而使曲線100 産生烙印現象。這種烙印現象係發生於鐵電材料受到重 複的單向性電壓脈波作用時^另外也會因為正常的磁滞 切換而發生某焙印現象，特別是在高溫的情況下。鐵 電材料會保持一個剩餘偏極性或偏移而使邊線102和104 朝相對於所加磁場的IE或負方向平移。如是，曲線2 0 2 已藉由鐵電電容器上重複的負脲波作用而朝正方向204 平移。也會因為由相反電壓産生的軍複脈波作用而發生 相反方向的平移。這種型式的脲波作用代表箸在像FER AMs 内的感測作業之類的軍複單向性電壓循環下發生於鐵電 材料上的現象D烙印現象也可能很鼹重以致鐵電材料不 再能夠保持一摘對應到邏輯1或Q值的偏極化狀態，亦 即烙印的退化終將使鐵電物質不再適合應用於記億體内。 ---------------------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 449 79 4 A7 _B7 五、發明說明（) 予 授 第 利 專 國 的 鐵 將 中 件 文 號 為 葬 象 現 印 烙 的 質 物 電 是 的 HJ Mw»n 我 教 中 件 文 號 夠 會 第人 利吾 專02 if ^^3 國赛 筹線 美曲 。之 J較 作， 償 補 此 轉 逆 而 壓 電 化 波 脈 由 藉10 間線 期曲 環朝 循路 寫迴 書滯 於磁 使 而 象 現 印 烙 上 置 位 印 烙 未 到 回 藉 人 吾 此 因 脈彳 中er 業gh 作ae 寫rh Θ 書 V 此了 ，有 題管 問儘 ΐ!Τΐ Ε 0 烙的 了反 轉相 逆壓 而電 業換 作切 寫與 書是 的懕 殊電 特化 由波 2 題 9 i 5 問 5 的 第有 利所 專決 國解 美未 的 壓 gal ιροτ 轉 逆 件 文 號 1 是 象 現 印 烙 為 因 是 這 旅可 作分 波部 a -jl 旅 撤關 之相 f均 Ann 晶域 電義 鐵定 出體 映晶 反化 會 極 用偏 作在 印如 烙例 的 ， 到化 測變 觀應 所對 0 的 象内 現構 的結 逆型 有 中 --Γ1 變 的 性 $ 構 結 型 撤 ύ 陷 缺 荷 -Ee 〇 點的 的逆 生可 産不 下於 用Β 作是 獲多 捕很 第 匿 ΒΘΠ 億 記 型 I 鐵 在 象 現 印 烙 和 乏 疲 是I業繪卩 描 所 爾 作 制 控 寫 書 應 效 性 壊 破 的 成 造 上 i 1 I E I --------i 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 要30 需域 路區 電為 輯表 邏個： 用一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 讀 j即大業 的W亦夠作 制 控 的 體 憶 記 , 足 窗是 視須 的必 隔00 _ 5J 間 化 極 镉 小 最 有 具 個 窗 視 化 式 程 的 域 區 的 路 器 大 放 測2P 感的 ΔΗ 憶初 記個 如一 例 0 業Μ rtKB 體出 憶讀 記的 為夠 便足 以生 的産 鐵 在 會 窗 視 隔 間 和 化體 退億 6 ο 記 3 行 施 ο 3 法 跡無 軌致 沿以 内小 限太 期隔 用間 使的 橱間 整之 的06 置* 裝 體30 億跡 記軌 型到 電直 與 線 間 時 力 應 循 遵 會 限 期 用 使 止常 為ΪΕ 業種 作這 是 約 大 下 用 使 常 正 的 定 穩 在 後 之31 右線 左曲 年 〇 ° \IJJ- 由 是 是 但 線 曲 滯 磁 化 棰 偏 的 到 得 料 材 同 相 的 ο ο ϋ 線 曲 生 商 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -I線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明說明（7 ) 你沿軌跡3 η 4和3 Q 6在時間上某一點景測而得的。頑磁偏 槔化數值R ra s和K m η俗對應到疲乏及烙印材料上的+ P r和 -P% a和Ran是定義成含疲乏及烙印琨象之磁滞曲線 310内零磁場上的頑磁徧極性。箭號312顯示的是一橱正 偏掙性保持時間的耗損數景，這基本上是肇因於疲乏而 産生的現象。箭號314顙示的是一値負偏極性保持時間 的耗損數量，這基本上是由曲線3 1 2相對於曲線1 0 0作烙 印平移而造成的。箭號3 1 6顯示的是曲線3 1 2之電壓中心 相對於曲線100的平移數量。這個電壓中心的平移作用 標示箸鐵電材料的烙印效應。 並非所有習知研究的努力都將注意力集中在發展新材 料以克服疲乏和烧印的間題。由Nakamura發表於33<Ipn. J.ipp]. Phys.，52(17-5 2 10(1994年 9 月）標題為「於銥 和二氣化銥電極1:準備Pb(Zr,Ti)03薄膜（Preparation of Pb(Zr,Ti)0 a Thin Film on Ir and Ir o 2 Elec-trodes)」的論文中教我們的是利用射頻（RF)磁控反應 噴濺法産生由鉑、銥、及二氣化銥構成的電極。將基板 的溫度保持在4 5 CTC亦卽會發生R F噴濺作用的溫度上， 並使各膜在4 G (TC接受澱積後的退火作用。將一個P Z T薄 膜澱積在由R F噴醆澱積成之底部電瘓的頂上。習知鉑/ 鈦電稱上Ρ Ζ ΐ的偏極性（P r )在1 fl s循環之後會減少5 G S； β 比較起來，在由二氣化銥構成的頂部與底部電極之間含 有Ρ Π1的一種裝置在]0 8循環之後只減少了 5 %。此論文 中假設在疲乏持久件上的改良偽肇因於二氣化銥的不完 -9 - -------------裝.-------訂.-------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本$張反度適网巾围國家標ΐ 規咯d· ；：S7公堃： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 449 794 A7 ' ____B7_ 五、發明説明（孑） 全氧化作用而在電掻-鐵電物質邊界上與PZT發生部分反 應的線故《 吾人已經於RF磁控反應噴濺法中使用氣承載氣體以防 止已加速的噴濺用氣體因撞擊由靼酸緦鉍構成的介電薄 膜産生點電荷缺陷。SJoo等人發表於70 Apph. Phys. Lett. ,3 0 5 3 - 3 0 5 5 ( 1 397年 6 月）標題為「對 PUBa，Sr)Ti03 /Pt電容器之漏泄電流的改良（improvemet of Leakage Current of Pt/(Ba，Sr)Ti03 /Pt Capacitors)」的論 文中顯示了利用RF磁控反應噴濺法澱積由鉑構成的頂部 電極使覆蓋於薄膜的鉅酸锶鉍介電材料之上。RF磁控醱 積法是利用混合的氬氣/氣氣承載氣體而執行的。承載 氣體中的氣離子會補償钽酸锶鉍介電物質内的氣原子空 缺以便提供顯著地減少某漏泄電流的作用，由RF磁控法 澱積成的鉑具有圓柱狀結構，吾人相信這種圓柱狀結構 係有利於傳輸氧離子使之跨越頂部的鉑電極。使用其組 成為氬氣/氧氣（35/15)的氧承載氣體達20秒會導致澱積 出其厚度為5毫徹米的鉑膜，而只使用氬氣逹4G秒會導 致澱積出其厚度為3 5毫微米的鉑膜。因此，該論文認定 只要藉由在噴灑頂部電極的初始階段引進氧氣便足以減 少某漏泄電流。據此，吾人能夠透過純氬氣的承載氣體 於後缠階段中強化其澱積速率。 餘留下來的是為由薄膜鐵電型分層超晶格材料構成的 電容器提供一個底部電極結構的需求，這會改良分層超 晶格材料的疲乏持久性並使分層超晶格材料實質上不存 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（2丨OX297公釐） -----------JJ------訂------嗖叫 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印*'^ A7 ___B7 五、發明說明（9 ) 在有任何烙印現象。此外，尚存在有在噴濺槽内使用反 應承載氣體混合物時藉由増加噴濺金屬的澱積速率以改 良噴濺程序的需求。 發明總述 吾人己發現表為第2圖中曲線202的烙印現象會因鐵 電膜上的表而不規刖物以及鐵電膜上的缺陷（例如那些 對瞧到薄膜鐵電電容器裝置内底部電極上的小丘或是位 於鐵電膜頂部的類似表商不規則物建同鐵電膜内的圍塊 或多孔性内含物）而受到影饗。特別是，習知設計中的 鉑/鈦底部電極所形成鋭利的小丘待別有增加烙印量額 的傾向，習知設計中的旋轉塗鍍成的鐵電膜包含一些缺 陷會使疲乏持久性及記憶體保持時間有退化的傾向。因 此，含其上有銳利不規則物之電極的鐵電電容器會於積 體記憶體内賦予較差的電子性能。此外，吾人已發現於 噴濺頂部電楝時使用氣承載氣體能夠改良薄膜分層超晶 格材料的疲乏持久性、偏極性、記憶體保持時間、以及 烙印作用等待擻目同時生成一値基本上呈平滑的頂部電 極。 本發明藉由提供一種DC-磁控反應噴濺程序而克服了 上述列舉的各問題，此種程序傺利用反應承載氣體混合 物以生成基本上呈平滑或無小丘的電極。此平滑電搔是 結合鐵電物質特別是分層超晶格材料而加以應用的。毫 無疑問地，其厚度小於大約50或80毫撤米的超薄分層超 晶格材料會於鐵電性能中賦予顯著而繁人的優點。 本纸張d適丨另由丨i S家標準（CXS)A4境格UU; v四7公f ) ^^1 ^^1 n ^^1 ^^1 B^i I ^^1 __ ·: : - ^^1 ^^1 1^1 一 口，I ^^1 ^^1 ^^1 ^^1 ^^1 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 “9 794 A7 _B7_ 五、發明說明（^ ) 此平滑電極是根據一種新奇的DC噴濺程序製造而成的 。DC噴濺澱積法中所用的承載氣體混合物會包含稀有氣 體以及反應氣體種類的混合物以供噴濺導電的金屬以及 導電的金屬氣化物之用 此鐵電材料可以在澱積了底部 電極之後利用液體源含霧化學澱積法（「LSMCD」）和快 速熱學處理{「RTP」）進行特殊處理，以便在此鐵電層 上呈現出一摘用於接受頂部電搔的類似平滑表面。LSMCD 是一種澱積技術，瘡種技術係利用一種單一化學計量的 正.確液態先質其中明確地控制著锶-、铋-、鉅-、和鈮-等先質的量額以形成鉬酸總铋酸鹽膜《在液態先質轉化 成一棰煙霧質之後，將原子化的煙霧質連同一種惰性承 載氣體一起注入到一痼臭空槽内，並均勻地澱稽使之覆 蓋在一個旋轉中的基板之上。ϋΤΡ程序是藉由一種利用 鹵素燈的習知機制或是其他高能輻射熱傳輪裝置而完成 的。頂部電極也是利用一種包含稀有氣體以及反應氣體 種類的承載氣體混合物進行DC-磁控噴濺澱積而成的。 可以取得出DC-磁控管的輝光放電所産生的反應離子 種類以補償因加速離子衝擊基板而形成的點電荷缺陷。 承載氣體混合物的反應氣體種類最好是一種氣態種類， 此氣態榫類傑由會發生反應而在基板上生成預存材料之 試劑或是一種隨後將要澱積在基板上之材料構成的。可 替代地，反應氣體可能是會發生度應以補傖晶格缺陷的 仟何氣體。例如，其帶電反應氣體種類是氣原子並於電 栎上噴濺覆蓋以金屬氧化物，刖氣原子會補償氧原子的 -1 2 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公1 ) -------------X -111-- 1 1 訂·--1 1 — I i — (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 A7 _BT^ 五、發明說明（^ ) 缺陷。類似地，其帶電補僂部分是氪原子並於電極上噴 濺覆蓋以氮化物，或者於金屬氧化物中試圖以氤原子對 氣原子的缺陷進行過補償。 結合分層超晶格材料而應用DC噴濺成電極的情形中， 分層超晶格材料對疲乏度具有很好的陏抗能力且它們對 平滑底部電極的順應性改良了它們在像FERAMs之類積體 鐵電型記憶體内的烙印性能。於分層超晶格材料内點電 荷缺陷上的對應減少也改良了疲乏持久性以及對疲乏的 阳杭能力。 平滑電極有利地允許吾人在不致使鐵電電容器短路的 情況下使用膜厚度日益變薄的分層超晶格材料。此薄膜 在它們的記憶體保持時間視窗内顯示了驚人的改良，因 為較薄材料内的記憶體保持時間視窗比起存在於較厚材 料内的記憶體保持時間視窗會具有更大的量值。吾人所 期望的正好是相反的效應，因為較厚材料内較大數目的 定向鐵電定義域應該會提供一個更大的累積偏極化效窸 ，但是實際上並未觀潮到這種更大的累積偏極化效應。 因此，平滑電極和薄膜的使用會允許吾人建造出更好的 鐵電型記億體。 一種根據本發明的較样薄膜鐵電電容器包含：一値具 有第一平滑表面的底部電極，一個不具有任何團塊或多 巩性内含物的鐵電型薄膜分層超晶格材料，以及一糎具 有第二平滑表商的頂部電棒。最奸的分層超晶格材料是 糾酹锶鉍和羝鉍鈮鉀酸鹽〇鐵電型薄膜分層超晶格材料 本紙張尺度適用中國國家標準（C:XS)A.彳規格（:.:10.X 297公釐） ----------— 丨 * --------訂--------- (請先閒讀背面之注意事項再填寫本頁) 449 79 4 A7 _B7五、發明說明（π ) 微成毫！ ο 定 25"面 到表 30滑 在平 落的 是一 度之 厚極 其電 且各 觸將 接此 商因 表 C 滑内 平圍 的 1 電間 與之 會米 薄膜電 向薄滑 朝型平 是電是 都鐵好 件於最 器小時 則是同 規離 。 不距十 面的二 表出之 的突分 有R百 所出的 中突度 而料厚 表材料 此格材 ，晶格 而超晶 表層超 種分1 1 膜分 都一 上此 本令 基是 且 ， 的式 滑方 圓種 是一 都另 上的 質商 實表 物滑 5ί 平 規義 不定 面 C 表的 有角 所鋭 的有 上S 楝是 ο 2 8 / 到米 rtv IUL Q 撤^ « 為 ο 度20 溫為 其度 在厚 露其 曝而 a 上 火砂 退的 經時 己小 於個 積一 澱達 比中 面氣 表氧 的 Ρ 橄 毫 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 策： 則 鉑規 用不 較面 比表 之其 米即 滑 平 更 物 y ΕΟζ 規 不 面 表 的 搔 電 0 堆 鈦 利 鋭 不 較 tb 是 物 矮 較 比 少 較 目 數 Μ 鐵 的 用 使 中 明 發 本 至肚 30在 從落 在到 落用 是要 常需 ilWmt J— —Λ ο 圍 5 2 範 通常。® M s 厚 用 M ^ W 料？ 很 吾 ^ ^ Μ ^ ^ ft 晶雜們 超qo{b 内 層 但 卜圍 分 度 膜自厚 0 ^ ^ 型 t上 到 示 顯 未 並 中 設 知 習 毫 在 落10 是到 度40 厚從 佳在 較落 的若 料圍 1Λ 材範從 格個在 晶瘡落 超 β好 層内最 分阑 ΠΙ 範 ， 的好 米更 徹會 毫内 10以 1米 微 毫 訂： 内 以 米 微 毫 ο 8 到 -線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 小 lily 0 這 米 撤 毫 ο 3 於 小 在 Μ 會 度 厚 的 料 材 格 晶 超 C 層内 分圍 此範 出的 如溫 例的 .Ρ 35 5 件在 氣料 電材 的格 良 晶 優超 出層 現分 展膜 會薄 器犁 容電 電鐵 電種 鐵一 的的 明擇 發選 本所 至操保 是帛速 或 ΗΛΒ 性1有 噥 積 偏^然 的#必 5vEm而 1 一劣 提 常 夠豸非_ Ξ帛 後 況 之ΐ狀 時MF存 小 ΪΙΙΙ 百彳的 的 一 Ρ 2 5 了 Β 7 存/C， 儲e度 «· 下 7 溫 度少作 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公釐） 五、發明說明（〇 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在用加不這 一擇 63 疲楝 度#@。這電化澱層 用作增依， 另選的到。無電為程 生。放氧個鉑 夠互而會性 的，環應移上滑率化ί^π 産層光於一的 足交米料孔 能述循對平本平頻退 W 而鉑輝積，上 是當徹材多 性所。個滯基。其其 用個DG澱層層 窗適毫格出 氣上10一磁種膜用後 Meis應一用個鉑ί0 視的30晶示 電如10出的一料利之 的含利一的化 隔間約超顯 良。過現待出材在環 U11管包他：上氮 間之大層界 優力經展伏展格模循1¾到 電會其含層於 的路到分邊 β有能在夠 R’發晶薄 SU3 放極。包鈦積 2 電小的域器具抗料能fll是超電 Ξπ 從 光電上則化澱 η . 常 /C輯減薄義容中阻材後 ο 念層鐵換 在 輝部層構 m 値 C/邏度更定電器良格之於概分種切1P落DC底銥結於 一 #制厚米或電容優晶換小個睽一波:ΐ圍 過其個極積 ， 言I 7 搾膜微益鐵電的超切而一薄用角 — 範 透，一電艄層 C内箸毫增於電象層性窗又型使三 I 度 以中於部_鉑 向體隨30沿用鐵現分久視的電人特'J2厚 可例積底！ 的 傾憶會約&適的印膜持隔能鐵吾伏 t#' 構施澱佳 'L· 的記窗大晶再明烙薄乏間性薄許 1ZP那 結實是較層 1 損體視比結不發對型疲化氣超允的於如 栎佳好的鉑钛 耗積隔度式們本是電波極電的會赫少例 電較最生的化 間知間厚方它據念鐵方偏良象用no是 ,。滑個層庠上氣 時齊 β其的使根概種特特優现應,0約膜_平一鉑而層於 持铒上 。同會 個 一伏伏 乏的]0大的薄 於痼宵銥稽 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 木紙張Μ度適用中國國家標準（CNS)A4規格X 297公f ) 794 Α7 ‘ _Β7_._ 五、發明說明（4 )

，一値澱積於氣化鲍層上的鉑層，一痼澱積於矽化鎢層 上的鉑層，以及一個澱積於氮化矽鎢層上的鉑層P 於其他較佳實施例中，可以將上述每一個實施例中的 鉑替代成钌以提供由釕、釕/銥、釕/二氣化銥、钌/矽 化鎢、或钌/氮化矽鎢構成的電楢。 於再其他較佳實施例中，可以將鉑替代成銥以提供由 銥、銥/二氣化銥、銥/矽化鎢、或銥/氮化矽鎢構成的 電楝。 製作鐵電電容器的程序包含小心地控制熱處理條件β 形成了一艏平滑的底部電極，其中底部電搔上所有表面 不規則器件實質上都是圔滑的且基本上都是沒有銳角的 。這禪平滑度傜導自適當地選擇電橫材料以及退火溫度 。例如，平滑度的需求會要求在其範圍落在從180到500 °C 之内的溫度下執行退火程序，且這個溫度最奸是不超過 4 5 0 °C „ FEliAHs之類裝置中所用的鐵電電容器是利用液態先質 製造而成的^將液態先質澱積於底部電搔上以便藉由習 知的旋轉蜜鍍法更特別的是藉由LSMCD法提供一種先質 膜。此先質膜中含有許多金屬而能在先質膜的乾燥及退 火處理下生成一禪鐵電型分_超晶栴材料β先質膜的乾 燥處理是在低於4Q(TC的溫度下完成的以提供一種乾燥 的先質殘留物。利用快速熱學處理（「RTP」）於其範圍 落在從525到675 °C之内的RTP溫度下#在其範圍落在從 30秒到5分鏡的時間週期内對此先質殘留物進行軟烘烤 -1 δ - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '^--------訂---------線 Τ 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 _B7五、發明說明（β ) 好 更 會 内 之Ρ ο 5 6 到 5 2 6 從 在 落 是 圖 範 度 溫 的 Ρ Τ ¾

能 即 亦 °G 度 溫 高 最 的 面 表 上 滑 平 65生 是庠 好上 最物 m- 留 殘 質 先 的 成 烤 烘 軟 终 最 在 地 致 烘 軟 對 中 爐 散 擴 於 範分 其 3 在在 中落 氣圍 氣範 於於 即下 亦度 ，溫 序火 程退 火的 退 内 行之 施 P ! ο 物 5 rj JWE 殘 .~5 質 4 先從 的在 成落 烤圍 到 火 退 行 進 内 期 週 間 時到 ο 的 ο ιΛ 5從 ΙΜΜ- 5 在 到落 鐘是 好 更 會 内 之Dc ο 6 圍卽 範亦 度 P 溫25 的 火 退 若 是 好 最 a &B 鐵 種1 為 晶 結 物 留 殘 質 〇 先度 的 溫 成的 烤料 烘材 軟格 使晶 夠超 ® 層 強分 勉 _ 好薄 以 為 因 會 將 〇 點顯 優明 及更 、得 性變 特而 、 明 的説 目細 他詳 其的 及例 ： 些施明 這實説 的用單 明示簡 發顯之 本對式 下 圓 線 曲 滞 磁 的 。 性念 極概 偏的 電線 鐵曲 想明 理說 有以 具法 様名 一 命 是 用 的習 繪照 描參 、俗 圖中 1 其 第 ， 出鄰 現緊 展他 以其 用的 及題 以問 線印 曲烙 圖化 1 極 第徧 的和 想乏 理疲 是化 的極 繪徧 描的 、 中 圖計 2 設 c 第知線 習曲 --------------— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： -線_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 為所 因路 料電 材制 電控 鐵體 的憶 内記 體其 憶示 記顯 犁以 電用 鐵時 當化 。 是退示 的而圖 繪題略 描問簡 、 印 的 圔烙題 3 和問 第乏臨 疲而 滑 平 呈 上 本 基 明 發 本 據 根 有 c 具器 種容 一 電 是電 的鐵 繪犁 描而 、 平 圖的 4 0 第電 之 滑 平 呈 上 本 基 明 發 本 據 根 有 。 具器 種容 -1 是 電 的鐵 繪犁 描餐 . 堆 圖的 5 陈 第電 之 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（& ) 第6圖、描繪的是如第4或第5圖所示鐵電電容器的 一榫較佳應用中積體電路記憶體的電路圖。 第7 _、描繪的是一稱像可以用在第8圖的記憶體且 利用第4圖的鐵電電容器之類單獨積體電路非揮發性記 憶體單元的電路_。 第8 _、描繪的是一棟像可以用在第6圖的記億體且 利用第5圖的鐵電電容器之類單獨積體電路非揮發性記 憶體單元的電路圖。 第3圖、描繪的是一種用以顯示植入於對應到第7圖 中積體電路記憶體内之單獨的平而鐵電型記億體單元的 分層結構。 第1〇_、描繪的是一種用以顯示如何將單獨的堆叠鐵 電型記憶體單元植入於對應到第8圖中積體電路記憶體 内的分層結構。 第U圃、描繪的是用於製造一種對應到第9和第1 0圖 中分層結構之記憶體單元的簡略程序圖。 第〗2_、描繪的是得自一組由DC磁控噴濺澱積成之銥 樣品的祈射指數資料，這些樣品都是利用一種包含氬氣 和氣氣的承載氣體混合物且其氣氣的分壓分別是2 5 St、 50X、 75¾、和100¾，並額外地對其中因退火溫度從4G0 變化到8 0 0°C而産生的效瞧作比較。 第13圖、描繪的是於對應到第12圖中氣氣分壓分別是 25¾、50¾、75¾、和100¾樣品之DC噴濺澱積成的各膜上 包含薄層電阻量测及形態學觀测的資料，並額外地對其 -18™ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公釐） ----------: 策--------訂--------—線7 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明說明) 中因退火溫度從4 Ο (I變化到8 Ο β °C而産生的效應作比較。 第14圖、描繪的是得自一紐由D C磁控噴醆澱積成之銥 樣品的祈射指數資料，這些樣品都是利用一種包含氬氣 和氟氣的承載氣體混合物.目其氡氣的分園分別是0 %、 1 0 % 、20¾、 3 0¾. 4 0%., 50¾、 G(U、 70¾、 80%、 90%,和 100¾ ，祐額外地對其中因1火溫度從4 G fl變化到8 0 0 °C而産生 的效應作比較。 第15圖、描繪的是得自矽基板頂上一種由氣化銥/鐵 電層/氣化銥/氣化矽構成之樣品的偏極化磁滞資料。 第16園、描繪的是得自矽基板頂上一種由氣化銥/鉑/ 鐵電層/粕/氧化銥/氣化矽構成之樣品的偏極化磁滯資 料0 第1 7圖、描鑰的是得自矽基板頂上一種由氧化銥/銥/ 鐵電層/銥/氣化銥/氣化矽構成之樣品的偏極化磁滯資 料。 第1 8圖、描繪的是得自對應到第1 5、第1 6、及第1 7圖 的三棒樣品之頑磁偏極化資料的總結。 第]3圖、描繪的是分別在某一切換循環及1 ϋ w切換循 環時得自對應到第〗5 _中分層超晶格材料樣品之偏極化 磁滞曲線的覆蓋式比較。 第2 0圖、描繪的是在某一切換循環與1 [) 切換循環之 間得自對痛到第]5圖中樣品的偏極化疲乏持久性曲線。 第2 1圖.描猞的是分別在某-切換循環及1 (1 113切換循 環時得自對應到第〗圖屮分層超晶格树料樣品之偏極化 -------------裝·-------訂·--------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 払纸張尺度適用中國Ε家標準（CNS)A.)規格（21〇χ 29;— ) 449794 A7 _B7_ 五、發明說明（d ) 磁滞曲線的覆蓋式比較。 第22圖、描繪的是在某一切換循環與10 w切換循環之 間得自對應到第1 6 _中樣品的偏極化疲乏持久性曲線。 第2 3圖、描猞的是分别在某一切換循琛及1 0 1(5切換循 環時得自對應到第U圖中分層超晶格材料樣品之偏極化 磁滞曲線的覆蓋式比較。 第24圖、描繪的是在某一切換循環與10 w切換循環之 間得自對應到第U画中樣品的偏極化疲乏持久性曲線。 第25圖、描繪的是得自對應到第20、第22、及第24圖 的三種樣品之頑磁镉極化資料的總結。 第2 fi画、描繪的是代表已賴由用於對應到第1 9、第2 1 、及第23阖的三種樣品之矯頑磁場的初始值加以正規化 之烙印中V 、值的總结。 第2 7圖、描繪的是分別在一個切換循環及]0 w個切換 循環時得自矽基板頂上一種包含氣化銥/銥/鐵電層/銥/ 氣化銥/多晶矽/氣化矽的堆鑀序列之镛極化疲乏持久性 曲線的覆蓋式比較。 第28圖、描繪的是在一傾切換循環舆l〇w個切換循環 之間得自對應到第2 7圖中分層超晶格材料樣品的偏極化 疲乏持久性切換曲線。 第23圖、描繪的是得自交錯配置於一對氣化鉑電極間 之分層超晶格材料的偏楝化疲乏持久件切換曲線，此分 層超晶格材料是藉由DC噴濺法於含有其氣氣分壓為12.5¾ 而其氬氣分壓為87. 5X的反應承載氣體混合物内澱積而 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) it 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 I I „I-5J. I PI I D I I ϋ I I- ^ I I J n n I ϋ n n ϋ ϋ ϋ I i- I ϋ I I _ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7_ 五、發明說明（） 成〇 第3 G圖、描繪的是分別在某一切換循環及1 Ο ω切換循 琿時對_到第29圖中所描繪景稱！結果之偏極化疲乏持久 性曲線的覆蓋式比較。 第3 1圖、描繪的是得自交錯配置於一對氣化鉑電極間 之分層超晶格材料的偏極化疲乏持久件切換曲線，此分 層超晶格材料是藉由DC噴濺法於含有其氣氣分壓為035而 其E氣分壓為1〇〇丨的反應承載氣體混合物内澱積而成。 第3 2圖、描繪的是得自交錯配置於一對氣化鉑電探間 之分層超晶格材料的艏極化疲乏持久性切換曲線，此分 層超晶格材料是藉由DC噴濺法於含有其氣氣分壓為25¾ 而其氬氣分_為75¾的反應承献氣體混合物内澱積而成。 第3 3圖、描繪的是得自交錯配置於一對氣化鉑電搔間 之分層超晶格材料的偏極化疲乏持久性切換曲線，此分 _超晶格材料是藉由DC噴濺法於含有其氣氣分壓為50% 而其氛氣分壓為501的反應承載氣體混合物内澱積而成。 第3 4圖、描繪的是得自交錯配置於一對氣化鉑電極間 之分層超晶格材料的偏栩化疲乏持久性切換曲線，此分 層超晶格材料是藉由B C噴濺法於含有其氣氣分壓為7 5 S! 而其氬氣分歷為2 ίί %的皮應承載氣體混合物内澱積而成。 第3 5圖、呈現的是取自對應到第3 1圖之樣品的舆傑 U υ g e r )電子波譜資料。 第3 6圖、呈現的是取自對瞎到第31圖之樣品的二階離 子質譜音料。 -2 1 - 衣紙張尺度適用中园國家標準（CNS)Ad規恪（2ΚΧ97公餐） — 1 — 1 — — — — — — — — — '111!111 · ! I I I I — 各 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 4 49 794 a7 _:_B7五、發明說明（/ ) _ 撤 3 顯 第子 電 式 射 透 的 品 榜 之 圖 3 第 到 應 對 ΠΠ 取 是 的 現 呈 片 照 傑 奥 的 品 樣 之 圖 9 2 第 0 應 對 自 取。 是料 的資 現譜 I 钇 呈为 子目電 、料 、 圖資圖 9 ο 3 譜 4 第質第 子 ft 0 階二 的 品 feR 0 之 圖 9 2 第 到 應 對 自 取 是 的 現 呈 式 射 透 的 品 0 之 圖 9 2 第. 到 應 對 0 取 是 的 現 呈 傑 奧 的 品 >aK 榑 之 圖 2 3 第 到 應 對 白 取 是 的 。現 1C 呈 照 、 檝圖 顯41 子第 tiE _3 0 }|圖資圖 ΘΓ42譜43 ug第質第 a -.—-子 料 資 譜 光 子 料 (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 離 皆二 的 品 fally 榑 之 圖 2 3 0 到0 對 自 取 是 的 現 呈 式 射 透 的 品 之 圖 2 3 第 rnv 00 對 自 取 是 的 現 呈 傑 奥 的 品 % 之 圃 3 3 第 到 應 對 自 取 是 的 。現 片呈 照 、 微 _ 顯44 子第 電 料 資 譜 光 子 訂· 離 階 二 的 品 樣 之 _ 3 3 第 到0 對 S 。取 是 的 現 呈 C i 、料 _ 音. er45譜 »g第質 & „ ( 子 -線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 式 射 透 的 品 4ΛΚ 榑 之 圖 3 3 第 到 應 對 自 取 是 的 現 。 呈片 、照 圖撤 4fi顯 第子 -nfrr> Ι^ΙΓ 傑 奥 的 品 J-I.V 様 之 圖 4 3 第 到 應 對 白 取 是 的 現 呈 子 1電 0 ) 資 譜 光 離 階 二 的 品 0 之 圖 4 3 第 到 應 對 0 取 是 的 現 呈 。 、料 圖資 48譜 第質 子 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 B7_ 五、發明說明（μ ) 第4 E)圖、呈現的是取自對應到第3 4圏之樣品的透射式 電子顯檝照Μ。 第5 0_、描繪的是用於分層超晶格材料之液態澱積的 澱積速率曲線。 第5 1圖、偽藉由將本發明的應用中包含各平滑電掙及 以及一個超薄分層超晶格鐵電膜對以習知方法製成的較 厚薄膜裝置作tb較而呈現出在記億體保持時間上的改良β 第52圖、樣藕由將本發明的應用中包含各平滑電極及 以及一個由液體源含霧化學澱積法製成的分層超晶格材 料膜對以旋轉塗鍍法製成而具有相同厚度的裝置作比較 而呈現出在因時間而變之介電質擊穿資料上的改良。 發明的詳細說明 較徉奮旅例的説明 包含DC噴濺-澱積材料的鐵電電容器裝置 第4圖描繪的是一禪根據本發明的較佳鐵電電容器4 0 0 。鐵電電容器4 G (I是用來當作平商塱記憶體單元。吾人 傜以一榑習知晶圖4 0 2支撐鐵電電容器4 [) 0 ,此晶圓最好 是一輔矽晶圓但是也可以是由至少包含銻絪化物、氣化 錢、鉀酸總、Μ寳石、石英、紅寶石、砷化鎵等其他習 知材料以及這些材料的結合構成的。最好是將由二氣化 矽構成的第一隔離層4 (Η (例如其厚度至少是大約2 ί) 0毫 微米）形成於碑晶圓4 0 2的頂上。黏箸層4 0 6是由銥、氣 化銥、纟了、氣化纟了、钩、氣化鉀、鈦、或氣化钛等製成 的.目其厚度最奸是大約Πΐϋ毫微米t其厚度是大約3 0 0 -2 3 - 木紙张尺1適用t國國家標準（CNS)A.彳規格297公穿） -------------裂·-------訂·-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 449 794 A7 B7 五、發明說明（ 4 铑 膜化 電氣 導、 一 0 第化 的氣 米、 徹鉑 毫化 氣 、 钉 / 銥 ' 铑 祭 V 紹 由 是 的 成 製 等 17 化 氣 是 或 r 銥 化 氣 極 -^3~ 質 部 底 個 1 有 含 層 等 ο 1 4 和 出 現 呈 極 此 物 則 規 不 如 例 物 rmf 規 不 面 表 多 4 許41 有面 具表 摘上 一 滑 將 眈 因 6 平 的 基 種 成 義 定 物 Si 規 不 商 表 Εί- 種 不的 在件 使器 廓面 輪表 的 〇 想裂 意破 依流 會極 件電 器的 此播 ，干 件受 器不 性而 構滑 結平 的呈 上下 面浣 表狀 板同 面小電 表及式 極以瞄 電、掃 之墩在 面堤物 平的則 屬鈍規 上圓不 本而或 基小件 為、器 成 E 而 形小表 圖的瞑 意銳薄 本尖 C 原或等 値利窪 1 鋭坑 含些的 包一鈍 例的圓 實上而 的 見 可 是 下 Μ觀 率 倍 高 的 鏡徹 顯 子 物 ΠΊ Η 規 不 商 表 6 —fr I 習 II 在 能 人 吾 同 現 出 會 不 上 本 基 且 的 狀 鈍 圖 呈 是 都 底 特 Γ路 了短 0;f 銳40 的器 式容 型電 丘電 小鐵 之過 到透 測銷 觀針 上的 掙上 S 2 驾 1 41 鈦 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 度 滑 平 的 41極 棟電 鉑電要 知部需 格 晶 超 層 分 電 鐵 膜 薄 層 稱 接 會 表 滑 平 第何 於任 上有 質沒 實中 而鐵 表朝 滑會 平個 4 li 物一 用 出 規突 面直 表垂 的20 4 上 6 大 面16Γ -r 4 0 訂---------線| 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 之 分 百 内 度 厚 直 垂 I 雜 钜 之 分 旳 百 的 度 厚 於 \ / - t- 潮 距 出 突 的 2 勿 4 物 層則 於規 由 是 2 2 4 極 gmj IpET 部 頂 口 孝 4 2 4 0 的 成 構 6 Ζ 4 層 不 Θ 表此-一 這 若 四和 5 會 著 黏 選 可 的 的 明 發 本 據 根 2 ! 4 由 層藉 電是 導都 二層 第等 i 6 個 2 常 異 供到 提00 CSJ 内 極 電 部 頂 在 能 故 的 I 2 成 4 而層 積電 澱導 濺二 噴第 C D ο 行度 執滑 法平 方的 約 大 是 好 最 度 厚 的 ο ο 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） B7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 五、發明說明（>〇 毫微米且最好是由鉑、耙、铑、銥、钌、氣化鉑、氧化 耙、氣化姥、氧化銥、或是氣化钌等製成的。黏箸層4 2 6 是由氣化鈦、氣化銪、耙、氧化耙、姥、氣化姥、銥、 氣化銥、钌、或是氣化釕等製成的，且其厚度最好是大 約1 β 0毫微米。 鐵電層4 2 0會呈現出一個具有許多相關的表面不規則 物例如不規刖物4 3 0的第二平滑表面4 2 8。各表而不規則 物4 3 0伞部都是呈圖鈍狀的目基本上不會出現具有能在 未經本發明方法處理過的鐵電電容器上觀測到塑式的銳 角。實質上於第一平滑表而4 1 4上表商不規則物4 1 6和4 1 8 中沒有任何一値會朝鐵電層420垂直她突出一個大於層 4 2 G内百分之二十垂首厚度的距離。鐵電層4 2 0會在鐵電 層4 2 (〗與底部電極4 1 2及頂部電極4 2 2之間的對應接觸介 商上順應第一平滑表面4〗4和第二平滑表面428。 鐵電電容器裝置400會於吾人意圖使用的環境内形成 積體記憶體電路的某一部位。那些熟悉習知設計的人應 該都能了解如第4圖所示的鐵電電容器装置會有額外的 應用，其中包含當作鐵電電晶體的閘極及邏輯電路等應 用。 第5 _描繪的是一種用來當作堆#型記憶體單元的鐵 電電容器S (10。於第5圖中，倮留了完全相同的極碼而 用於销第4 _芫幸相同的組件上。藉由離子蝕刻或是其 他用於曝露晶圓4 Q Ζ的方法形成接觸孔5 Π 2使之穿過氣化 物1 4 fi 4 (，賴由習知的化舉氣相法以及各向同性的離子 -2 fj - ϊΜ氏張尺度適用由网因家標革（CNS)A.丨規格烈7公餐） -------------裝--------訂---------線 t請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 449 79 4 Λ7 . _B7_ 五、發明說明（4 ) 蝕刻法澱積多晶矽而形成多晶矽栓塞504以便填充此接 觸孔。擴散勢壘層5G6是將其厚度大約是150毫撤米之氮 化鈦、矽化鎢、Μ化矽鎢、銥、或氧化.敏等形成於多晶 矽栓寒504上而製成的。其厚度大約是250毫徹米的第一 導電膜410是由鉑、銥、釕、氣化鉑、氣化软、或是氣 化钌等製成的。 用特殊方法澱積液態先質以排除鐵電層420内的缺陷 於製造如第4和第5圖所示電容器4 0 0和5 0 0的程序中 ，俱將一種液態先質澱稱於底部電極4 12上而提供一個 先質膜，其方式是賴由習知的旋轉塗鍍法目若藉由液體 源含摞化學澱積法（「L S M C D」）會更奸；逋種L S M C D殺積 技術是以1 5 r p m的速率旋轉晶圓，利用ν e n t u r i -型噴霧 器形成霧氣然後再以4仟伏特的高電壓藉由corona条統 而利用氣氣對耪氣充電之後，藉著由氮氣構成的承載氣 體將之引進澱積槽内而完成先質膜的澱積程序。這種 LSMCD技術是足以避免將團塊從液態先質傅輸到先質膜 之内並防止了在先質膜内部形成多孔性结構。 對液態先質作特殊處理以增強第二平滑表商428的平滑度 於製造如第4和第Γ>圖所示電容器400和500的程序中 ，有一種液態先質能夠在對先質糢施行乾燥及退火程序 下生成一個鐵電型分層超晶格材料η先質膜的乾燥程序 是在低於40G°C的溫度下完成的以提供一種乾燥的先質 殘留物 利用快速熱學處理{「RTP」）於其範圍落在從 5 2 5到G 7 5 °C之内的β T P溫度下並在其範圍落在從3 Q秒到5 -2 6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------:^--------訂---------線 (請先閱讀背面之;i意事項再填寫本頁) B7_ 五、發明說明（< ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 分鏵的時間週期内對此先質殘留物進行軟烘烤。若R ΐ P 的溫度範園是落在從6 2 5到（ΐ 5 Ο Ό之内會更好，且最好是 (5 SHrC亦即能一致地在最終軟烘烤成的先質殘留物上産 生平滑上表商的最高溫度。於擴散爐中將軟烘烤成的先 質殘留物置於氣氣内而在其範園落在從4 5 0到6 5 (TC之内 的退火溫度下進行退火 若遐火的溫度範圍是落在從 5 0 G到5 f； (1°C之内會更好，目最好是5 2 5 °C亦即正奸勉強 足夠使軟烘烤成的先曹殘留物結晶為一種鐵電型薄膜分 層超晶格材料的溫度。 表商不規則物上的尺寸限制 存在有兩艏ΐ要的理由使吾人不應該使表商不規則物 4 1 > 4 1 8 ,和4 3 0朝鐵電層4 2 D内突出的距離大於鐵電層 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制农 420厚度百分之二十。第一個理由渉及擊穿電壓。截至 目前吾人己經研究的各分層超晶格材料都具有大約是 1 Μ V / c Μ每公分丨百萬伏特）亦即從〇 . 9M V / c in到1 . 1 Μ V / c m (從每公分0 . 9到1 . 1百萬伏特）的擊穿電壓。因此，吾人 需要其厚度大約是Ί 〇毫微米的分層超晶格材料以承受1 伏恃而不致發生擊穿現象。所遵循的是可以在各電極之 間_兩個不規則物相互軍餐1比如令表面不規則物4 3 0 實質上與表而不規則物4 1 〇對準。若鐵電層4 2 (1發生擊穿 現象則無法使鐵電層4 2 G具有完整的偏極化。因此，吾 人至少需要其厚度大約是1 5毫微米的分層超晶格材料以 便在電楝4 1 2與電栩4 2 2之間承受1 . 5伏特的雷壓。為了 在3伏待_F橾作會需要；H)毫撒米而設計了 一個其厚度大 '27- 木紙張尺度適用中國國家標準〔CNS)A.〗規格（2】0 > 297公蜚） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479 4 . A7 _B7_ 五、發明說明（4 ) 約是5 (丨毫撤米的鐵電層4 2 0。因此，小丘只能朝鐵電層 420内突出20毫徹米。20毫微米的厚度等於鐵電層420内 50毫徹米的百分之四十（20/5() = 4(3¾)^對每一値電極而 言吾人需要的大約是這値數值的一半亦即百分之二十， 因為跨越個別電楝時此表面不規則物可以是呈垂直對準 的。 另一個實例是為了在1.5伏特下操作會需要15毫撤米 而設計了一値其厚度大約是40毫檝米的鐵電層420。因 此，小&只能朝鐵電層4 2 0内突出2 5毫撤米毫徹米的 厚度等於鐵電層420内4U毫微米的百分之三十八（15/40 = 3855〉。對每一個電極而言吾人需要的大約是逭個數值的 一半亦即百分之二十，因為跨越値別電極時此表商不規 則物可以是呈垂直對準的。 另一個實例是為了在1伏特下操作會需要10毫微米而 設計了一値其厚度大約是3 0毫撤米的鐵電層4 2 因此， 小fi.只能朝鐵電_420内突出20毫撤米〇 10毫微米的厚 度等於鐵電層4 2 0内3 0毫撤米的百分之三十三（1 0 / 3 0 = 3 3% ) 。對每一個電極而言吾人需要的大約是疸個數值的一半 亦即百分之二十，因為跨越個別電極時此表面不規則物 可以是呈垂直對準的。 第二個理由或是對在表面不規則物上尺度限制的需求 涉及了避免對鐵電層42(3造成烙印作用。吾人已經從定 性的掃瞄式電子顯徹資料決定出其高度愈高的表而不規 刖物在烙印鐵雷層（像會與具有這些大型表而不規則物 _ 2 8 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------74--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印？ϊί B7_ 五、發明說明（>7 ) 之電極接觸的鐵電層4 2 (]之類）上的效應愈大e因此，對 於毎一艏電極上表而不規則物會朝鐵電層4 2 0内垂直突 出的跑離是小於鐵電層4 2 0厚度百分之二十這個要求最 好是小於百分之十四且若小於百分之t會更好，雖然吾 人很難製造出百分之七的電極以供其厚度為3 0或4 0毫徹 米的鐵電層4 2 0使用。 包含如第4或5顚所示鐵電電容器的鐵電型記億體裝置 第g圖條用以顯示一種解釋用積體電路記億體βηο的 方塊圈，其中的鐵電型切換電容器是利用本發明之材料 製成的。為求簡潔，將本實施例_示成一個16仟位元 (「）6 Κ」）的F F R Ο ;不過，此種材料是可以應用於具有 廣泛尺寸及型式變化的各棟記憶體（包括破壞性讀取以 及非破壞性謅取兩種）内。於所顯示的1 6 Κ實施例中，有 t條位址輪入線f; 0 2會連接到一個別位址截存器6 Q 4和一 艏行位址暫存器6 G δ上。列位址暫存器6 G 4是經由七條導 線ίΠ t)連接到一摘列解碼器fi I) 8上，而行位址暫存器β 0 6 是經由七條導線6 1 4建接到一插行解碼器/資料輸入/ 輸出的倍增器6 1 2 ^列解碼器G 0 8是經由1 2 8條導線6 1 8連 接到一個1 2 8 X〗.2 8的記憶體單元陣列61 6上，而行解碼器 /資料輪人/輪出的倍增器（Π 2是經由1 2 8條導線2 2連 接到慼測放大器G 2 η和記憶體單元陣列61 G上。有一個K A S # 倍號線fi 2 4是連接到列位址暫存器（i D 4 .列解碼器6 0 8、 以及行解碼器/資料輸入/輪出的倍增器6丨2上，而有 一個C “信號線fi 2 (5是連接到行位址賴存器B 11 fi以及行 -2 9 - 木纸張尺度適用#國國家標準（CNS.)A4規格（2]0>：297公髮） n n .^1 .H 1 - - .^1 .^1 n I - - - - - ί 一口1 I .^1 ϋ ϋ ϋ ϋ ^1 ϋ I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本1) 449 A7 B7 五、發明說明（4) 解碼器/資料輪入/輸出的倍增器612上。（此一討論中 ，*樺示的是一櫥倍號的倒數。）有一値輸入/輸出貴料 線是連接到解碼器/資料輸入/輸出的倍增器612 記億體單元陣列616含有128x128 = 16,384掴記億腠軍元 目依習知方式標示成ι6Κ〇這些單元是根據本發明而以 鐵電型切換電容器為基礎的記憶體單元。 第7圖描繪的是一種以鐵電塑平面電容器為基礎的七刀 換單元7GG。單元70Q包含兩値以電氣方式交互建接的電 氣裝置，也就是說一個電晶體702以及一橱截電樂切換 電容器400。電晶髅？Q2的關極708是連接到一般稱為 f 元線」的導線fH 8A上，而此字元線刖連接到導線618之 —上（參見第6圖）。電晶髑7〇2的源棟/汲栩7〇8/710是連 接到一般稱為「位元線」的導線622A上，而此宇元線則 連接到導線β 2 2之一上。 第7鬪係如第4國所示使用平面-塑記憶體單元，電 晶體702的源極/汲棰708/710是連接到切換電容器4D0的 頂部電择422,而切換電容器400的底部電掻412是連接 到其上接有參考電麽V ref的導線7 1 6上。 第8圖描繪的是一種結合了如第5圖所示型式之堆# 電容器500而以鐵電平面-型式電容器為基礎的切換單元 8tJ0„於第8園中，保留了完全相同的標®兩用於與第7 阖完全相_的紐件上。稂據第8鬪，電晶體702的源極/ 汲栎708/7]0是連接到切換電容器500的底部電择412上， 而切換電容器5G0的頂部電楝422是連接到其上接有參考 -30 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意亊瑣矜填寫本頁> 訂· -線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（巧 Α7 Β7 此 因 ο 上 極 電 中 圖 製 示 圖 面 。截 的間 置中 倒的 是構 置結 位膜 極薄 電據 的根 中種 圖一 t^ 是 線第的 導於繪 的對描 ef相圖 V 置 9 , 位第 一一vei ΰΓΐΓ 元 單 體 憶 記 的 ο 4 第 與 於 用 而. 碼 RA標 Ε F 的 路同 電相 體全 稹完 痼了 一 留 成保 造 , 中 蹋 9 第 第和 於1 圖 示 所 圖 4 第 h如 件 ο 組42 .的層 同電 相鐵 全膜 完薄 器 容 電 型 而 平 個 有 個 圓 一 晶 含使 包 制 ΠΟ機 11 知 習 由 藉 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 Ο 2攙雜.以提供源楝/汲極赵域7 Ο 8 / 7] Ο n 4 Ο 6和9 η 0等層 都是額外的隔離層a最好是由旋轉塗鍍成的玻璃或是其 他磷-攙雜、硼磷-樓雜、以及無-攙雜約二氣化矽等製 成的。底部電極412是建迪成如第4圖所討論的結構。 連接於閛極7 Π Μ未標示於第9 _中）上的位元線6 2 2 A和 字元線618A於較佳情況下都是由鋁製成的，由覆蓋於將 氮化鈦置於鈦頂上構成的堆曼擴散勢壘金屬（鋁/氮化駄 /鈦構成的堆耩層）之上的鋁製成會更好，最好是由覆蓋 於將m化钛置於鈦頂上構成的堆II擴散勢壘金屬之上的 鋁製成並於其上覆蓋以用於光罩處理技術的氮化鈦抗反 射層（其厚度為30nm(毫撤米）/800nm/]50nm/25nni的氤化 钛/鋁/氮化鈦/鈦構成的堆《層）。位元線6 2 2 A是部分地 镇在對應的接觸孔3 () 2之内。 第1 G圖描繪的是一種根據薄膜結構的中間截商圖示製 诰成一個積體電路F Ο, Λ Μ的記憶體單元8 0 0。於第1 0圖中 .保留Γ完聿相同的檫碼而用於與第7，第8 ,和第9圖 完肀相同的紺件上。有·艏隔離層1000最好是由與額外 ~ ；Η - J_ kl> n ^1* (t I r / n - I i· n ~i I n - - - n I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本黃) 本紙張心度適闬中國因家標準（CN：S).A4梘格（2]ί!、·297公f ) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 A7 _B7_ 五、發明說明（w ) 隔離層9 0 Q相同的材料製成的。 記憶體的試取、書寫、以及感測^業 如第4 - 8阃所示記憶體的作業如下。吾人是由位址暫 存器6 f) 4和6 0 G經由導線6 2 4和（Ϊ 2 6利用R A S **和C A S *信號 而使放在導線6 0 2上的列位址倍號A 0 - A S和行位址倍號 A 7 - A 13得到倍增，並分別將之送到列解碼器6 0 8和行解 碼器/資料输λ /輪出的倍增器612上。列解碼器608會 在定出位址的字元線618之一上放置一個高（位準）信號 。行解碼器/ U底輸入/輪出的倍增器612會取決於其 功能是落在書寫或讀取的功能上，或是在對應到此行位 址的位元線ft 2 2之一上放置輸入到導線6 2 8上的資料偖號 ，或是在資料導線6 2 8上輪出對應到此行位址的位元線 622之一上的信號。如同習知設計中已知的，當RAS"信 號超前C AS-倍號時育觸發讀取的功能，而當CAS"信號 在R AS "信號之前到達時會觸發書寫的功能。將個別單 元700和800内連接到字元線的電晶體702驅動達高電壓 的接通狀態，取決於是否施行讀取或書寫的功能，而允 許將位元線6 2 2 A上的資料信號謓取到電容器4 0 0或5 0 0之 内，或是於位元線622A上輸出電容器40G或500内的倍號 。如同習知設計中已知的，感測放大器620是沿各導線 622而放置以便放大各導線内的信號β為了實現列舉如 上的功能而有其他邏輯（電路）是必要或是有用的，並旦 也將其他已知的記億體功能包含於記億體7 00或8 0 0内， 但是因為無法直接應用於本發明而未作標示或討論/ -3 2 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格mo X 297公釐） n ·1 f * ev n tt .^1 ΐ —* ^it t^i If ti VI I ~ y f (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) κι _Β7_ 五、發明說明（Μ ) 如上所逑，R. A S M和C A S w導線fi 2 4和2 G、鹎存器6 Ο 4 器 碼 解 行 制 機 寫 書 訊 8 資 6 有 器含 碼及 解以 2 、 11 6 6 00器 和增 倍 的 出 輸70 / 體 λ 晶 輸電 料的 資Ξ 等 線η 料of 』 ο 資 7 在元 於單 決體 取億 別記 分將 W 而 訊 資 的 上 體 憶 記 到 入 輪 上 記 二 第 和 態 狀 體 憶 記 1 第 進 放 極 401成1態此一一Mho。 目體4 MlrB0 e ^ β Μ 獲 Β ill^ ^ 0 元if的 單=態 體42狀 億層化 記料極 一 材偏 第電二 。鐵第 態的在 狀態落 體狀到 億化應 06態 72狀 制的 J7 ο 機 ο 取P8 讃οί 訊70 資元 有單 含體 上億 加記 器 大 放 測 0 供 提 恼 測狀 感得 於制 用感 偽到 20應 對 複 0 ^ 狀S 化42 極層 偏電 之鐵 2η膜 14薄 層 電受 電接 鐵 ο 膜72 薄制 測 0 Μ取 對讀 〇 訊 號資 信致 氣導 電 會 的求 態需 序 程 化 般 1 略 簡 的 置 裝 體 C 憶 波記 蹄犁 壓電 電鐵 的造 性製 向於 單用 元 單 體 憶10 : i 記 P 中驟 明步 發 於 本 。 據圖 根序 造程 製略 於簡 用的 是00 勺 1 •2E2 1 繪 3 描 _ 11 第80 或 序 程 之 中 是 --------------裝—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線. 極 電 部 底 收 接 好 備 準 圓 晶 矽 熱 加 内 爐 散 40擴 圓的 晶氣 使氣 制有 機充 知於 習以 由可 0 , 此 據 氣 長 成 以 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 物或4ί 化散圓 c L 4 f十 4 觸 層接 1τ 施 其後 或然極 刻=源 蝕02供 子 4 提 hwAf 離 『以 晶 *ίΗ雜 藉 t 攙 丨露-tf ΰ ρ 曝 以 - 他藉 楝 汲 擴晶晶 健為電 一 制 0 成機10 形知/7 術習08 技由 ΐ 藉攙 是- 或 璃 破 的 成 鍍磷 轉 一 旋成 榑積 71:!一澱 極成法 閛槙榑 體澱陴 的 成 形 而 ^10 带 j 鮮 機 iii 知 習 由 0 是 磷 硼 β 彳 的 ο 相*t 4氣_ 層 攙 離罾- f : 3 π ΓΛ 以ΐ ΐ Ί.1習-口由雜 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 449794 A7 __B7_____ 五、發明說明（β ) 二氣化矽等。 只用於如第H)圖所示的堆叠-型鐵電記憶體單元800, 可以藉由離子蝕刻或其他技術形成穿透隔離層900的接 觸孔5 0 2和9 0 2以曝露出晶圓4 0 2。藉由習知機制將位元 線622A及多晶矽栓塞5JJ4形成於接觭孔502和902内β 底部電極412是形成於步驟Ρ1104中。鈷箸層406是藉 由DC -噴濺形成的銥、氣化銥、釕、氣化釕、鉅、氣化 多B、鈦、或氣化鈦，而如第4和第9圖所示使用平面型 鐵電單元4 fj〇的例子裡其厚度範圍是從5D到150毫檝米。 選擇性地藉由在擴散紱内以500到700 -C的溫度下進行最 少一小時的氣氣退火處理（其中包含套跳進鱸内的二十 二分_以及跳出燫外的二十二分鐘）、 如第5和第10圖所示使用堆β鐵電單元5d〇的例子裡， 擴散勢壘層408是藉由DC-噴濺形成的氮化鈦、餺化鈦、 矽化鎮、氤化砂鎢、矽化鉅、氮化矽鉅、鼦、氧化耙、 姥、氣化姥、銥、氣化銥铑、或氣化姥，而達到的厚度 範圍是從1 〇 [)到1 5 0毫微米。可以讓噴濺澱積成的材料在 擴散瀘内以5 0 0到7 0 (1 Ό的溫度接受最少兩個小畤的氮氣 或氣氣退火處理{其中包含套跳進燫内的二十二分鐘以 及跳出爐外的二十二分鎵）。 將第一導電層410澱稽於對應的隔離層406或擴敗勢壘 層4 08頂上。這傾赖積程序最好是辖由DC-噴濺鉑、耙、 铑、銥、钌、氧化鉑、氣化把、氣化姥、氣化銥、氣化 钌逹到30 0¾微米的厚度而發生的。 -3 4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------7^-------- 訂 —------線 \- (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁> 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明說明) 藉箸實例，步驟P 1 ΠΗ中使闬的適當噴濺儀包含由 Μ丨F U M t, E C Η N 0 I」0 G Y製造型號為P V D - 3 G 0的噴濺儀。更 好的機型是由Λ N E L V A C 0 R Ρ 0 R A Τ〗Ο Ν (型號為I !, C - ] 0 5 1或 其等級型式）或是A P P丨,I Ε Ϊ1 M A T E R I A L S， 1 N C (型號為E n d u r a 5 5 Ο Ο - P V Π或其等级型式）製造的習知D C磁控噴濺儀。 D C磁控噴濺程序會使用一榫反鼷電漿承載氣體，此承 載氣體是由稀有氣體以及一種反應氣體種類在低於1 〇一2 Torr之氣壓下組合成的 最好的稀有氣體是氬氣因為其 低反應性以及相當低的成本。最好的度瞜氣體種類是氪 氣和氣氣。氩氣可以用在其分壓髙達百分之七十的承載 氣體混合物上 氣氣可以用在其分歷高逹百分之百的承 載氣體混合物上，但是當氣氣的分壓是等於或小於百分 之七十五時脅得到比較好的結果β最奸是使用其分壓範 圍落在百分之五到百分之六十的氣氣。 步驟Ρ1〗ΙΗ中包含ί售備液態先質的程序。薄膜鐵電層 4 2 0 (參見第4和第5圖）最好利用像美國專利第5，4 2 3，2 8 5 號文件中說明的程序之類的液體澱積程序而形成的最 好使用金_烷氣苺羧酸鹽先質，也就是說根據下列反應 準備的先質： (2 )酵酸-M+n + n R-OH --> M(-0-R)n + π/2 Η2; (3 )雜酸鹽-NT + π (R-COOH> M(-OOC-R)n + η/2 Η2;及 { 4 )烷氣基羧酸鹽-M(-0-R’)n + b R-COOH + 熟--> (R'-0-)n.bM(-00C-R)b + b HOR; (5) (R-C00-)xM(-0-C-R’)a + M’(-0-C-R.\ —> (R-COCHMGO-M'GO-C-RUa + a R'-C-O-C-R":及 (6) (R-COO)XM(-0-C-R’)a + x M’(-〇-C-R_’)b (R'.C-O-m-O-MVO-C-RU + x R-COO-C-R'，， 35 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注音心事項再填寫本頁) 449 794 A7 _B7_：_ 五、發明說明（从） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 其中Μ是一種具有電荷η的金属陽離子；b是落在0到 η範圍内的羧酸莫耳數；R'最好是一種具有4到15個碳 原子的烴基族；R是一種具有3到9値磺原子的烴基族 ;RH是一樺具有從大約〇到16個磺原子的烴基族；而a 、b、和X都是整數代表的是擷足Μ和Μ |上個別電價狀 態之對_取代原子_的柑對數量。Μ和1最好是選自一 Μ由總、鉍、鈮、及鉅構成的金屬。上述給定度應程序 的解釋用討論是一般化的所以屬非限制性的。此待定反 _的發生係取決於使用的金屬、酒精、羧酸，以及所加 的熱能量額。 令一種包含酒精、羧酸、及金屬的反_混合物在TfTC 到2 〇 trc的溫度範圍内回流一到兩天以利反應的施行。 然後在ioo°c以上的溫度中蒸餾反應混合物以便將水分 及短鏈酯頚從溶液中徘除β酒精最好是一種2 -甲氣基乙 醇或卜甲氣基丙烷〇羧酸最好是一種2-乙基己酵酸β最 奸於二甲苯或正辛烷溶劑内施行此反應。將反應産物稀 釋成一棰克分子度使得每公升溶液會生成〇 . 到05莫耳 想要的分層超晶格材料化合物。最好的溶液具有其範圍 落在每公升從〇 1)到0 . U莫耳的克分子度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 將從步驟Ρ I 1 (1 6導出的分層超晶格材料應用在它們預 期的環境下會有最好的表現，亦卽混合液態先質時含_ 牵少5 it到1 (U的過最鉍。於退火步驟Ρ 1 1 1 6和步驟P U 2 G 期間會發生有某箜鉍揮發掉的損耗。使用過量铋的其他 優點包含對晶格缺陷的補傖作用。已將用於鐵電層420 -36- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7_ 五、發明說明) 的薄膜鐵霄分層超晶格材料準備成包含化學計量的百分 之百或更高超鼍額的铋。這@材料都是鐵電物質，但是 除非如丄所il將超過之鉍景額範圍保持在滿足S in ο 1 e η s k i i A -類化學式所需鉍最額的大約5 %到1 (U之内矿能夠顯示 出減小的徧棒化現象。此溶液生成的分層超晶格材料所 含金屬是比於先質溶液内的金屬致使其中因1火而産 生的揮發耗損變少。據此，可以用比依s m ο 1 e n s k i i化擧 式由A -位置和B -位置材料構成的化學計鼉混合物更多或 更少的最額準備此先質溶液。例如，有一種溶液可以用 過鼍的鉍以及過量的B -位置鉅金屬準備而成β此溶液也 可以含有多重卜位置和多重Β -位置金屬的混合物，例如 緦铋鈮鉀酸鹽。 可以從用於本發明的液態先質製造出包含鈦酸鋇缌及 钛酸銷鉛等其他鐵電材料；不過，因為缺陷的形成以及 在其厚度小於大約1 〇 〇毫撤米的超薄構造内所發展的其 他問題，這#其他鐵電材科通常無法應用在各超薄層上 η此外，這些其他鐵電材料能夠隨箸厚度的減小而顯現 出逐漸減小的偏楝件.以及疲乏持久性，但是對分層超晶 格材料而言可能真的會出現随箸厚度的減小而逐漸增加 其偏楝件的相反情形。所以，W由根據本發明的D C噴濺 程序而生産平滑電極的能力對其他鐵電材料而言是比對 分層超晶格材料而言更不重要。 於步驟Ρ 1 1 0 8中，將來自步驟Ρ [) 6的先質溶液加到來 步驟丨Μ〗（1 4的基板上，而呈現出底部電樺4 ] 2的最上層 -ιΊ 7 - -------------裝.-------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4^794 f五、發明說明（》) 層 鐵 膜 薄 受 接 以 4 IX 4 面 表 是 好 最 加 施 的 質 先 態* 液五 C 到 20二 :將 由 0 下 力 0 及 度 溫 液去 溶 質 先 態 液 •的 升 2 ο 4 板 基 轉 旋 後 然 上 之 商 表 層 上 最 的 2 1Χ 4 楝 境電 環到 在滴 成 達 而的 物液 留溶 殘及 態率 液速 痺 Αο Φ 膜旋 薄變 層改41 一 夠極 下能電 留，部 並罾底 液而在 溶法留 的鍍殘 多塗整 過轉調 何旋以 任對度 除。子 液 溶 質 先 態 液 之 上 積 澱 學 化 霧 含 卜源 6體 10液 Ρ1由 驟 0 步 ’ 將是 ο 好 度最 厚 ο 例施 宵而 的術 下技 以 D i C 為 Μ 供LS 提 ί .例 實 細 詳 値 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 加此液態先質。 掖態殿積法中有一《特別好的方法，其中包含一種方 法係將對最終液體薄瞑進行紫外線燻乾而成的耢狀煙耪 質澱積於基板上如HcMil Ian等人在美國專利第5，456, 945 號文件中所說明的，或是可以透過像由美國賓州Allentown 城的 Submicron Syst, ems Corporation公司製造其號為 Prisiaxx2F Standalone LSMCDSystem之類的商品化液體 源含隳化學殿稹機器而完成。這些機器使用的都是一種 含有對應到想要金靨氧化物之化學計量的正確表現法的 單一來源液體。將此液體霧化成具有嘐體尺寸的粒子以 便於惰性承載氣體内形成煙霧質的锈狀物。此霧狀粒子 的直徑最好具有落在大約5 0到5 0 0毫檝米之間的一種正 常分布，其中有一個模式是有大約5.5χ107個粒子落在 17 0毫微米上。將此耪狀物傳送到一個真空澱積槽内並 均勻地將之澱積在旋鞞中的基板上。使用紫外線輻射以 利旋轉中基板上之液體先質霧狀物以及液體先質膜的分 -38- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . -線_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 _B7 五、發明說明（β ) 解。較之利用旋轉塗鍍澱積法形成的各種膜，吾人己經 觀制到賴由液體源含霧化舉澱積法形成的_電膜具有更 少的缺陷、更好的步階覆蓋率、更平滑的上表面。可替 代地，吾人也可以利用金屬的有機源材料而_由化學氣 相澱積法形成此液髖先質。 於步驟p 1 0中，對來自步驟p 1 10 8的先質模進行乾燥 以去除溶劑以及其他揮發性有機物質。於乾燥的空氣環 境中以從大約1 5 (TC到4 0 0 °C的溫度令先質在熱板上進行 乾燥達足夠的持久時間，以便實質上從液體薄膜去除所 有的有機材料舱留下乾燥的先質殘留物。這個時間週期 最奸是從大約一分鐘到大約三十分簏。最好的乾燥條件 是提供一榫具有兩個步驟的乾燥程序先在1 5 f) °C下進行 兩分鋳的乾燥然後再於2 6 G T；下進行四分鐘的乾燥。 步驟P 1 Π 2包含在比步驟P 1 ] 1 R中所用溫度更高的溫度 下為來自步驟P 1 U Q的乾燥先質殘留物進行軟烘烤<*此 軟烘烤程序最好包含將晶圓放在習知的1^$_素燈底下 以5 2 5到（Π 5 的溫度持鑛烘烤逹3 G秒到5分鐘的時間。 最奸的RTP條件是在0 0°C下持績進行6 0秒。這些R T P條 件脅確保在澱積頂部電極4 2 2之前使經軟烘烤的先質殘 留物具有平滑的最上層表面n相反地，在7 2 ETC下軟烘 烤成之先質殘留物的顯徹像片則顯示出令人無法接受的 相上表而，其中含有棟大比例的小ft結構以及其高度 大於4 ()毫徹米的大-尺度表而不規則物β 司转代本驟Ρ ] 1 1 2中G 5 f] fi Τ Ρ條件的是，可以在擴散 -3 9 - -----------Ϊ -裂·-------訂---------線 (請先閱讀背靣之注意事項再填寫本頁) 49 794 A7 ___21 五、發明說明（w) 埯内以6 5 (TC的溫度進行十分鐘左右的軟烘烤（包含跳進 姨敢爐的四分鐘和跳出擴散燼的四分鐘），但是這種方 法有時候會産生令人不滿意或是粗糙的軟烘烤殘留物。 軟烘烤步驟P 11 1 2基本上將會從來自步驟P 11 1 Q導出的結 晶紺成中得到可預期的或是可重複的電子性質。 以下的工作實例顯示的是用來發展用於旋轉塗鍍澱積 之埋想條件的各參數β已決定出用於澱積每公升0.1 2莫 耳先質溶液（由2 -乙基己醇酸鹽及二甲苯構成的）的理想 埭率是13〇〇γριβ。 宵例1 從旋轉_：鍍法導出的材料厚度 由來自美國維吉尼亞州vienna城之Hughes Tecnical Service公司的商業訂購品準備了一種每公升〇 . 2莫耳 的溶液以生成 SrBi 2.61(Nb 〇*66Ta 1·63)〇 10·64，且二甲 苯内包含锶、鉍、巧、鈮、以及卜乙基己醇酸組。利用 到 放 液 容 1Ϊ1 an 0 這 的 整 升 毫 2 將 管 滴 率 1?1 速 中 -------1----"V --------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 供 提 0 5 上在 圓放 晶膜 的的 到 得 將 先 首 Ο 瞑 的 成 權 液 溶 質 先 由 種

在 放 之 將 再 後 然 鐘 分 兩 燥 乾 上 板 熱 的 V 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 並 鐘 分 四 燥 乾 上 板 熱 的 以 6 在 1 物成 留縮 殘滅 此會 且度 , 厚 物其 留後 殘之 的烤 米烘 徹軟 由為 I 轉铽 一 型 用其 的 一 P 下50 *ϊ 留 毫的 9秒 9 ο 3 6 2 r 1 了 為彳 度 厚 個

施 P 利 是 度 厚 i 特 這 ο 米 撤 毫 r ο 的 拥 C量 1C以 tif加 η 計 e i .1 圓 C 精 S 相 r 的 升 公 每 成 釋 稀 液 溶 此 將 司 公 Π ο 丁 正 酸 乙 以 迪酯 轉 旋 他 其 用 試 並 液 溶 的 耳 莫- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21CX 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7 五、發明說明（Μ ) 塗鍍的速率。以下表1中包含用於其他各膜的旋轉塗鏡 條件同時並標示出當曝露在5 (TC的K T P下達6 0秒時各瞑 是否出琨裂痕。 表】. ' i I I I I I I {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 樣 品 轉/ 分 溶液克 分子度 乾燥之後 的厚度 (毫撒米） 施行F. Τ P之 後的厚度 (毫撤米） (出現） 裂痕？ (是/否） A 13 0 0 0,2 2 3 9.9 1 60 是 B 10 0 0 0,2 2 5 2.7 17 7*3 曰 疋 C 8 0 0 0,2 2 5 9.0 196,9 是 f) 7 0 0 0.2 2 5 9.2 2 0 K 3 是 E 13 ο η 0 . 1 fi 16 3.3 没量測 否 F 13 0 0 η, 14 14 5.2 没量測 否 G 13 0 0 0.12 13 1.4 没量測 否 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

449 7^ I A7 _B7_ 五、發明說明（β) 於步驟Ρ1114中，若來自步驟Ρ1112之最終經軟烘烤的 先質殘留物並不具有吾人想要的厚度，則重複步驟Ρ1108 、步驟Ρ 111 0、及步驟Ρ 1 11 2直到獲得吾人想要的厚度為 出。一個落在從大約1 5 0到1 8 0毫撤米的厚度通常需要在 此中所掲示的參數下以毎公升0.12莫耳的溶液作兩次覆 被。 於步驟Ρ1116中，令經軟烘烤的先質殘留物進行退火 以形成鐵電薄膜層420(參見第4和第5圖）。這個退火 步驟是稱為第一退火步驟以便舆後績的退火程序有所分 別β第一退火步驟最好是於氣氣中在從4 5 0°C到6 5 (TC的 溫度下執行，而其執行時間是從3 0分鐘到兩個小時。更 奸的是在從5 0 B °C到5 6 0 °C的溫度下執行U (1分鐘，而最 好的退火溫度是大約525 現在因為欝吾人令經軟烘 烤的先質殘留物於氧氣中以Μ在從5 G (TC到5 6 G "C的最低 湖度進行退火時，使能夠對由來自較佳液態金屬2 -乙基 己醇酸鹽之Smolenskii Α-類構成的薄膜分層超晶格材 料進行X-射線的繞射分析，故而能夠施行這種低溫退火 程序。瘡種低溫退火程序會於薄膜鐵電分層超晶格材料 層421)之内使得因熱引致應力而産生的粗糙度量額減少 ^步驟PU16中的第一退火步驟最好是在氧氣環境中利 用120分鏵的（推/拉）程序其中包含用於「推」進火爐的 至少2 2分鐘以及「拉j出火爐所需要完全相同的時間。 所有這些已標示的退火時間都包含用來産生進出火爐之 熱跳動的時間。 -4 2 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

It tkr ^^1 n ^^1 I I u u If TP. M ^ · } 1 I ,-^言 矣 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印*,Jr4 B7_ 五、發明說明（心） 於步驟P1118中，頂部電極422是藉由DC噴滕而澱積成 的。黏著層的澱積程序最好是在與用於黏著層406的 澱積條件完全相同的條件下完成的。類似地，第二導電 層424的澱積稈序最好是在與用於第一導電層410的澱積 倏件完全相同的條件下完成的。 然後於步驟P ] 1 2 0中藉由習知反應離子蝕刻程序將此 裝置製作成圖案，如同熟悉習知設計的人將會了解的是 此蝕刻稈序包含施加光P目材料隨後進行離子蝕刻等程序 。這種圃¥製作程序會發生在第二退火步驟P 1 1 2 2之後 以致第二退火步驟將會扮演著從記億體單元4 0 0去除圖 案製作應力的角色並校正由國案製作程序産生的任何缺 陷。 第二退火步驟ρ 1 ] 2 2的較佳狀況是在從6 5 (TC到8 5 0 的溫度下執行1 2 0分鏡，而最好的退火溫度是大約8 fl (TC 。步驟]1 2 2的第二退火程序最好是在氣氣環境中利用1 2 0 分鐘的（推/拉）程序其中包含用於「推」進火爐的至少 2 2分鐘以及「拉」出火嫿所需要完全相同的時間。用於 第二退火步驟的時間最奸是與用於第一退火步驟P 1 1 i 6 的時間相同。 最後於步驟P Η 2 4中，完成此裝置並加以評估。如同 熟悉習知設計的人將會了解的是此一完成程序可以伴隨 有一啤額外層的澱積程序、一些接觸孔的離子蝕刻程序 ..以及一些其他習知程序。可以將晶圓4 0 2鋸成分離的 單位以便將已同時産生於其上的許多積體電路裝置分開。 ~ 4 3 ~ 木纸張尺度適用中ϋ网家標ΐ iC\S)A_l規格297公Μ ) -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之泫意事項再填寫本頁) 449 794 A7 B7 五、發明說明 佳 較 的 明 發 本 施 實 於 用 逑 .1M·/ 0 像 例 實 性 制 限 1 0 非法 各方 下及 2 以料例 材實

氣 氣 之 體 氣 載 承 用 所 中 法 濺 噴 C D 對 銥 的 成 捿 Γ敏I. T築 濺的 噴最 C . D 4C 度 層 物 0 Μ 是彳化 )|氣 ί a I 0 _ 長 1 由 1 成」5 有 第 Ξ5Μ 国 見内 含 # 0 ^ ( 包 2 散 ο 1 擴ij 1丨其 pi(各 驟放 步圓丨 理晶圖 處矽 5 的第 商 將 成 構 得和 4 取彳層 能im箸 上Μ黏 由 個 一 到 放 板 基 的 4 ο 4 層 物 化 氣 的 為 號 型 其 造 製 η ο *1 na Γ ο 以 内 儀 濺 噴 控 磁 C D 的 ο ο 層 屬 金 銥 個1 的 D 1 4* 層 ai 導 1 第 到 應 40對 10使 P1濺 驟噴 C 步 D 成行 完執 BC 授 從 在 0 圍 範 度 厚 的 層 銥 化 氧 値1 是 或 到 微 毫 <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 7]來 5.下 為定 槽壓穩 空分漿 真及電 C 以令 内氣便 米氣以 為 壓 分 含 包 物 合 混 樓 ΔΗΠ- 氣 戟 承 的 内 即 亦 氣 氬 的 有 只 以 之 較 漿 電 5 準 有標 具的 氣氣 氣氬 壓 分 的 行 進 是在 序會 程器 醆儀 噴種 此此 0S 上源 _ 電 氣DC 的的 高流 當電 相定 在固 落之 是培 件安 3 條 5 此「η 這有 ，具 濺用 噴利 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 改 的 〇 上 壓序 電程 的種 用這 濺而 噴 ， 出率 定速 決積 動殿 自的 内膜 段些 時這 的 是 鏵的 半 示 分顯 1 2 越表 跨 濺I —氣 噴 - 有 F β 含 知中 習物 越合 超混 了體 供氣 提 _ 良承 於 為 因 點 優 著 顯 的 術 技 成 低 減 率 ί?~ 速 積 澱 將 地 顯 明 會 氣 個電 這應 。相 十各 之的 分滑 百平 約更 大成 的形 率此 速因 積地 澱利 時有 體會 氣率 載速 承積 氣餹 氬的 純低 用減 使已 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 X 297公釐） A7 B7 五、發明說明（ο )楝，如同掃瞄式電子顯檝鏡所確認的。1個表2中將資料顯示成每單位輸入功率每：； 積速率以便與J 〇 〇在第3 Q 5 4頁論文上所發表的結 區別。 澱 勺 鐘 所 有 果 表2 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 樣品 以氬氣及氣氣的混合氣體行DC反應噴濺成的銥. 伏特 安培 澱積 時間 (分）丨 厚度 (毫撤米） 每單位輪入功率 分的澱積速率 (毫撖米/瓦*分〕 A-Ο% 02 Total;9.0E- 3 Ar:9.0E-3 124 0.53 1.5 60.1 .610 B-25% 02 Tolal:9.0E- 3 Ar:8.1E-3 〇2:2,7Ε-3 163 0.53 1.5 137,6 1.04 C-50% 02 Total:9.2E- 3 Αγ:5.7Ε-3 02:5.7Ε-3 167 0.53 1.5 137.5 1.04 D-75% 02 Total;9.2E- 3 Αγ:2.9Ε-3 Ο2：8,0Ε-3 158 0.53 1.5 112.0 0.892 Ε-100% 02 Total:9.2E-3 029·2Ε-3 131 0.53 1,5 44.7 0.429 --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -45- 未紙張尺/|適用中國國家標準（CNS)A.】規格ί21ϋχ 297公釐） 449794 A7 B7 五、發明説明（料） 體在 氣落 載是 承要 在主 數且 指圍 射範 折的 J X 的 ο -3 敍 化 氧 2 之越 成跨 積壓 澱分 出的 示氣 顯氧 圖中 2 丨物 第合 混 到 常 定 地 當 相 持 保 會 時 近 附 内 數 指 射 折 於 在 存 種 這 會 不 法 積 澱 濺 噴 C D 了 示 顯 度 定 穩 的 氣 載 承 有 具 個

知 習 與 持 支 會 且 膜 化 氣 半 的 類 種 體 氣 。 應較 反比 氣的 中術 物技 合濺 混噴 體RF 2 ， 1X 果第 結到 的應 測對 觀在 學鏡 態徹 形顯 及及 測以 量計 阻培 電安 層微 薄撤 是的 的知 示習 羅種 圖一 3 HU 第利 X 從 75行 、執 0¾積 5 0^續 25接 是上 別膜 分各 壓的 分成 氣積 氧澱 中濺 圖噴 和 到 之 品 退 熱 的 C g.< ο ο X ο (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) .表. a達 U高 5 J 2 行 用施 利使 。即 的且 得阻 取電 後的 之低 力當 應相 火有 具 膜 各 的 到 得量 氣 含 也 上 其 火 退 熱 的 °c

氣 氮 之 摟 氣 戟 Jam 承 用 所 中 法 濺 噴 C D 對 。 銥 ^ 的 η 積 任 ΐ 現 Τ 出3 濺 會例噴 不實DC 的 物 合 混 ΗαΗα 氣 钱 TIW 承 代 取 氣 氪 以 而 序 程 的 度 2 敏例 0 實 的複 nidi Ihnl* j s 含 訂 -束 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 形 究氣 研成 以形 分而 部膜 氣銥 氣化 氮 的 成 形 物 産 間 中 由 經 是 或 銥 化 氣 成 膜 銥 化 氪 能 可 而 果積 結澱 的' 數 指 射 折 測 量 線 曲氣 力氧 應的 熱圖 * 3 沿 1 是第 的於 繪示 描顯 圖行 4Λ 1 進 第於 用 氣 氮 與 料 資 積 澱 分當 電 氣相的 氮在定 在持穩 ，維不 中會為 子度因 例定會 的穩時 積的0X 澱膜ί -各 時 積 0 行 進 下 於 名 Μ時大 «II S#5E 就Γ'分 氣 較ri® fcb丨當 的 50 間於態 之大狀 料值的 資壓差 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（2丨0X297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（π ) 漿而無法發生任何的澱積現象。所有在高於S G (TC的溫 度下進行退火的樣品上都能觀潮到小丘6從氮化銥形成 氣化銥時也會發生中間産物銥金屬的形成，且在這種金 屬銥被氧化時形成小丘。 實例4 鐵電電容器裝置的準備程序 利用購自日本 Saitama之 Kojundo Chemical Corporation 的商品亦卽每公升G.2莫耳的分層超晶格材料先質溶液 在單一晶圓402上準備許多鐵電電容器裝置此溶液 的化學分析確認了於η -辛烷内含有金屬醇酸鹽而其中金 屬的比例偽對應到一個經驗化學式 S r B i { N b T a )0 中的金屬。因此，較之 中 其 文 上 見 參 /[V 式 學 化 類 上 量 計 學 化 及 以

1± 第 和 圖 4 第 照 铋參 的僳 量下 過以 上 。 量靥 計金 學置 化位 有 B 含 液 溶 此 等 。 鉅論 和討 鈮的 的作 量而 過圖 商 將 由 0 層 物 匕 是Ϊ h氣 匯長 11成 第以 見内 ^ 0 2 散 1Q擴 P1到 驟放 步圓 理晶 處矽 的

得圖 4 取 第 链見 上f 參 業(I 由 個 一 0 放 板 基 的 4 ο 4 層 物 化 氧 含 包 上 其 將 為 號 型 其 造 製 磁 C D 9 6. 扣衣 i 線 (讀先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) 〇 4 ο Ια - -Ρ 驟^ ^ ® 及 成 e 電 完40部 便層底 以箸個 内黏一 儀有為 濺具成 噴時形 控同層 達為 度壓 米 徹 毫 氣 氧 的 驟 厚 其 使 層 銥 」υ 氧 步of此 於41濺 膜噴 C 電 D 導 。 兩 値銥 一 化 將氣 中的 4 ^ 1 功 者 卽 分亦 含氣 包氬 物的 k 3 合 -# E 混 7 體5 氣為 載壓 承分 的其 内及 槽以 空J 真02 本紙張K度適用中國國家標準iCNS ; Λ4規格I 210.Ό9·7公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 449 79 4 A7 B7 五、發明説明（A ) 氧氣具有50¾的分壓以便令電漿穩定下來。較之以只有 氬氣的標準電漿進行噴濺，來自這些條件的總氣壓是落 在相當高的氣壓上。此噴濺程序是在跨越3. 2分鐘的時 段内利用166伏待及G. 53安培施行的。 步驟P11Q8是藉由將晶圆放在習知的旋轉-塗鍍機器内 並以50卩rpin旋轉晶圓而執行的，同時利用滴管將4毫升 的溶液放到旋轉中的晶圓達5秒。將旋轉速率增加到1 3 0 0 rpm逹40秒並增加到30 GOrpai達5秒以提供覆被於基板上 由先質溶液構成的均勻膜。 於步驟Pint)中，於空氣中將晶圓放在15ITC的熱板上 兩分鐘然後取出並立卽將之放在260 °C的第二熱板上達 四分鐘以便乾燥此液體先質。於步驟P1112中，在空氣 中將已乾燥的液體先質殘留物曝露在一個65(TC的習知 快速熱學處理燈下達60秒以便對乾燥的先質殘留物進行 軟烘烤。 步驟P1U4的必然結果，第二次重複施加液體先質溶 液、乾燥、及軟烘烤步驟以便成長使經過軟烘烤材料的 厚度連到大約200毫撤米。 於擴散燫内在525 °C的氧氣流下對已軟烘烤先質殘留 物施行104分鐘的第一退火步驟P1116,其中包含跳進火 爐的22分鐘以及跳出火爐的22分鐘。將晶圓自火爐中移 開並靜置到室溫為止。 於步驟P1 118對氣化銥層施行DC噴濺使其厚度逹到大 約30G毫撤米。最終的氣化銥材料會扮演著其上同時含 -48** 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） ----------装-------訂------戈1 一.. l·· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局R工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（β ) 有第二導電層424及黏箸層406兩者之頂部電極422的功 能。噴濺程序是利用一種包含分壓為5. 7E-3之氬氣（Ar) 以及分壓為5.7E-3之氣氣（02 )的承載氣體混合物而執 行的。D C噴濺的條件包含利用1 6 6伏特及G · 5 3安培施行 3 . 2分鐘而得到3 Q 2 . 5毫撤米的厚度。 於步驟P112G中，將頂部電極422覆蓋以一種習知旋轉 塗鍍成的負光阻層。於空氣中在100 °c的熱板上烘烤包 含阻抗層的晶圓逹5分鐘，於此時間之後在覆罩下將晶 圓曝露在紫外線輻射中逹1.8秒以便將阻抗層製作成画 案。在氮氣璟境下令阻抗層於乙酸正丁酯洗灌液内顯影 1.5分鐘。在140 °C的熱板上為顯影成的圖案施行5分鐘 的硬烘烤。接著再令此晶圓接受離子磨粉蝕刻。藉由習 知的電漿剝除程序去除此阻抗層。 步驟P1122包含令頂部電極於80Q°C的氧氣擴散爐内進 行兩小時（包含跳進火燫的22分鐘以及跳出火燫的22分 鐘）的退火程序。 因為這個程序得到的結果，最後的晶圖上保有許多平 面型的鐵電電容器400，其中每一個電容器都具有6940 平方撤米的表面稹以及從表面堆®到矽基板頂上的氧化 銥/鐵電層/氣化銥/氣化矽結構。將最後的晶圓設計成 樣品A A。 實例5 電容器結構的變化 除了將步驟PUD4和步驟P1 118改變成噴醆不同的金屬 -4 9 - 木紙張..K廋述用中國國家標隼i ('NS I A4規格：_ · 裝 '一县 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 449794 A7 B7 五、發明説明（d ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 和金靥氣化物之外，依相對於實例4的第一晶圓（A A )完 全相同的方式準備許多晶圓。第二晶圓（AB)上的電容器 400含有用於第一導電膜41G的鉑以及用於黏著層406的 氣化銥以形成底部電極412。第二晶圓（AB)上的電容器 40Q含有用於黏箸層426的氧化銥以及用於第二導電膜424 的鉑以形成頂部電極422,亦即整體的電容器結構（AB) 是在矽基板頂上含有氧化銥/鉑/鐵電層/鉑/氣化銥/氧 化矽〇 準備樣品（AC)其組成有用於第一導電膜410的銥以及 用於黏著層4(36的氧化銥以形成底部電極412,以及用於 黏著層426的氧化銥以及用於第二導電膜424的銥以形成 頂部電極422,亦即整體的電容器結構（AC)是在矽基板 頂上含有氧化铱/銥/鐵電層/鈸/氧化銥/氣化矽。另外 ，吾人相倍這種樣品（AC)已經因為在鐵電層與銥之間表 面上的氧化反應而轉換成一種是在矽基板頂上包含氧化 銥/銥/功能上已氣化的銥/鐵電層/功能上已氧化的銥/ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 銥/氧化銥/氣化矽的結構β其中並未因噴濺成的材料而 存在結構上的差異，但是其形成程序卻引致内層表面氧 化的結果形成了金靥氧化物，例如一個氣化的銥金屬糸 統内的氧化銥組成具有從鐵電層進入金屬銥的氣化梯度。 當準備了具有電容器40D結構的「Α」樣品時，會依相 同的方式準備一镝由「Β」電極構成的對應条列樣品， 其中包含來自第5圖由多晶矽栓塞504和擴散勢壘層506 構成的電容器500β -50-本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（〇 ) 實例5 比較用的測試量測 從實例4生産出的每一個晶圓上選擇一掴代表性的測 試電容器，亦即樣品AA、AB、AC、BA、BB、以及BC。使 用橢圓計而計算出鐵電層420在樣品AA和BA中的厚度是 222毫微米，在樣品AB和BB中的厚度是229.5毫撤米，而 在樣品AC和BC中的厚度是240毫撤米。將Hewlett Packard 司製诰其型號為8115A的函數産生器以及Hewlett Packard 公司製造其型號為54502A的數位示波器依可操作的方式 建接到一個9.91毫撤法（nF)的負載電容器上而在維持於 2 5 °C定溫的樣品上施行頑磁偏極性的量測。使用探針以 接觸這些電容器，而利用25°C下頻率為1(3,00(1赫而其量 值為每公分125仟伏的三角形脈波開始進行頑磁性偏極 化量測。 第1 5圖顯示的是對樣品加A A (氣化銥電極）的磁滯量測 ，第1 5圖顯示的是對樣品A B (矽基板頂上的氣化銥/鉑/ 鐵電層/鉑/氧化銥/氣化矽）的磁滞蛋測，第1 7圖顯示的 是對樣品AC (矽基板頂上的氧化銥/銥/鐵電層/銥/氧化 銥/氧化矽）。 第1 8圖顯示的是對應到第1 5、 1 6、和1 7画中樣品A A、 A B、和A C之頑磁偏極化資料的總結。比較樣品A A舆A B之 間或是樣品A C與A B之間的S E Μ顯徹照片，顯示出氧化銥 或是功能上己氧化的銥是比鉑更適合用於氣化物勢壘層 的材料，因為銥和氧化銥具有像顆粒的結構，而鉑則具 -5 1 - ---------^------1T------0 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 449794 A7 B7 五、發明説明（β ) 有圓柱狀的結構且吾人相信這是更能滲透氧原子。這種 情形可以藉由對應到由二氧化銥/鉑構成的樣品的曲線 1 8 0 Q而得到確認，其中在鉑/鐵電層邊界上所增加的氧 化作用已經損害了鐵電材料的頑磁偏極性。在樣品AA和 AC的銥和氣化銥序列之間並没有可戲知的差異。 第19、第2 0、第21、第22、第23、和第24圔分別顯示 了以樣品AA、AB、和AC進行磁滯疲乏持久性的量測結杲 。第19、第20、和第21圖的切換曲線中各包含一條初始 的磁滯曲線以及在10 ω循環之後的最後磁滞曲線。初始 的偏極化曲線是利用一個其量值為每公分125仟伏的3伏 恃三角形脈波而量測得的，而各偏極化曲線則是在1 D 6、 1 0 7、1 0 8、1Q 9、以及1 0 1◦循環上量測得的e利用6 伏特的方波在1,000,〇〇〇赫的頻率執行未收集偏極化童 測資料的切換循環。於每一個例子裡，在1G κ循環上 的頑磁偏極化會保持是未經使用材料上慯極化數值的百 分之十以内，而由磁滯曲線的中心朝零電壓平移所決定 的烙印現象會隨時日而改良且不會禁止吾人將鐵電材料 用於電子記憶體内。 第19圖中對一値厚度為222毫撤米的膜而言未經使用 的鐵電電容器是在125 °C下的某一循環中施加了 2.78伏 特的電壓，亦即在每公分12 5仟伏的電場作用不會有 10.75# C/cro2 (每平方公分1G.75微庫倫）的2Pr偏極性 。偏極性會在1〇9循琛之後增長成到一傾U.41#C/cm2 的最大值，然後在10 1(5循環之後衰減成9.9 2 a C/cm 2。 -52- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） ----------i------ΐτ------ (請先閱讀背面之注意事項再4,{化本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 4 ^ 79 4 A7 B7_ 五、發明說明（β ) 如第20_所示，在IQ 1(5循環時最後的2Pr偏極性是比初 始的2 P r俏短少了 7 . 7 S：。未經使用的曲線烙印上的V ft 值是藉由將E c -和E c +值加在一起並除以二而得到一個等 於-5 . 8 Q k V / c hi的數值。在1 0 1Q循環之後的比較用V 傕 是-Q.G5kV/ cm。對一栖厚度為222毫微米的膜而言其 V宁心的量額平移是+ 5 . 1 fj k V / c in，亦即0 . 1 1 4伏特。 第21圖中，對一摘厚度為229· 5毫徹米的膜而言未經 使用的鐵電電容器是在125-C下的某一循琛中施加了 2.87 伏特的電壓，亦即在每公分1 2 5仟伏的電場作用不會有 8.D6# C/cni2的2Pf偏極性。偏極性會在109循環之後 增長成到一個3.3 4/zC/cm2的最大值，然後在10ί£)循環 之後衰減成8.77/iC/cis2。如第22圖所示，在10w循環 時最後的2 P r偏極性是比初始的2 P r值多出8 . 8 U初始曲 線上的V中心值是藉由將Ec_WEc +倌加在一起而得到一插 等於-5 .3 3 k V / c B的數值。在]0 循環之後的比較用I、、 〒心 俏是-1.6 7kV/cnu對一値厚度為22 9.5毫微米的膜而言其 V中心的量額平移是+ 3 , G 6 k V / c m ,亦卽0 · 0 8 4伏特。 第23圖中，對一橱厚度為240毫微米的膜而言未經使 用的鐵電電容器是在125 °C下的某一循環中施加了 3.〇n 伏特的電壓，亦即在毎公分1. 2 5仟伏的電場作用不會有 1 0 . 7 yu c / c m 2的2 P r偏極性。偏極性直到3 . 1 6 x 1 0 8循環 為丨I：會保持不變或是稍微增長到1 0 · 8 a C/ c B 2附近，然 後在1 Q 循環之後衰減成9 . 9 5 / c m 2 β如第2 4圖所示 ，在1 0 循環時最後的2 P r偏極性是比初始的2 Ρ Γ值短少 -5 3 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） ----------- I ^ ill----訂---------線^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明說明（^ A7 B7 將 由 ^ C 是 值 V s k 节33 V . 9 3 ft - 上於 線等 曲個 始一 ^ηυ ο得 0¾而 7.起 了一 值 數 的 和在 在 加 價 環 循 10 是 V/移· ί 7 平 9 . 額 -0Μ· 是的 S 心J中 用而 較膜 比的 的米 後撤 之毫 為 度 厚 個 對 即 亦 待 伏 是 勺 ΰ 示 顯 _ 5 2 第 化 極 偏 磁 頑 之 品 樣 -f 稗三 在 2 0 sC 的 C 定^ 5 穩 9 最 9 是倌 Ac數 品化 樣極 的偏 成 i 構頑 由的 C 高 結最 總有 的具 料後 資之 環 循 持 中更 乏ijv到 0 ^ t 沿/會 由 A 品 藉 r 樣 作出他 當算其 析計起 分而bb 歸起Ac 回 一 品 的在樣 性加 。 線值結 種C+總 一 E ,J I Π 6 了 T 供EC 提將 圖力 1 2Π應達 第性上 久 m 環 循 10 (請先閲讀背面之汪意事項再填寫本頁) 裴 Ψ, A 也 值般 心中一 V 的 於定 對決BJ 相而卩 偁移為 一 平 別 由的分 藉1)式 如值方 就數的 , 為同 用化相 作規伞 印 正 完 0 ^ ^ 品 樣 列 条 的 始 初 將 UH· 量 的 性 久 持 乏 疲50 滯1 磁壘 成勢 完r Be估 和評 對 究的 研電 的介 列低 条自 -來 Bl.h r防 以 效 功 壘 勢 散 擴 的 銥 化 50氣 塞的 梓上 矽頂 晶 板 多棊 中銥 品化 樣氣 /1 ί-ί·- 0三 這層 ο 電 用鐵 /- 作 散 擴 的 銥 銥 線-

矽 由 有 口C 塞 栓 矽 晶 多 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 终 最 將 ο 力 應 乏 疲 的 甫 0 受 承 能 C Β 品 6k- 的 成 構 化 氧 中 圖 8 2 第 和 7 2 第 於 示 顯 料 資 的 有 具 性 極 偏 電 鐵 的 用 使 經 未 中 画 7 2 第 在 會 件 楝 偏 ° 性 極 偏 Γ P Z 的 個 一 0 成 長 增 後 之 環 循

C

C 成的 滅後 衰最 後時 之璟 ® 0 循 S 10π ο , 1 在 在 .. 後一不 然所 , 圖 8 倌 2 大第 最 如 ^ 0 本汍張^度適用中囤國家標準（CNS)A.l規格（21〇χ AM ) A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明o ) 2 P r偏極性是比初始的2 P r值短少了 0 . 9 3ί。初始曲線上的 V +心俏是藉由將Ec -和EC +值加在一起而得到一個等於 -0 . 92fcV/CB1的數愤β在彳〇1ϋ循環之後的tb較用值是 -1.57kV/cm。對一個厚度為240毫微米的膜而言V巾# 翬額平移是- 亦即0.0]6伏待。 因此這呰偏極性磁滯上的改良在薄膜鐵電物質中是未 曾聽過的，亦卽在101°循環之後改良了镝極性的量值且 在]〇1Q循環之後庠生更少的烙印作用。 實例6 辐極化改良對DC噴濺法中所用承載氣體之氣氣含量的甬 敏度 利用購自日本 Saitana之 Kojundo CheBical Corporation 的商品亦卽每公升〇 , 2莫耳的分層超晶格材料先質溶液在 單一晶圓4 0 2上準備許多_電電容器裝置4 D I] ^此溶掖的 化學分析確認了於II-辛烷内含有金鼷醇酸鹽而其中金屬 的比例偽對應到一個經驗化學式SrBi 2«53(Nb Qe38Ta 1<71) 0 中的金屬〇因此，較之Smolenskii A-類化學式（參見上 文）其中B = 2，此溶液含有化學計量上過量的铋以及化學 計最上過景的鈮和鉬等B-位置金屬。以下俗參照第4圖 和第5圖而作的討論σ 處理步驟PU02(參見第11圖）是藉由將商業上能取得 的矽晶_放到擴散爐内以成長氣化物層4 0 4 (參見第4圖> a將其上包含氣化物層404的基板放到一個由Unifilsi Techno 1. ogy Corporation製造其型號為 PVD-300 的 DC 磁 -5 5- (請先閱讀背面之沒意事項再填寫本頁) -----I--訂· ----I---: 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（料） 捽噴醆儀内以便完成步驟p 1 1 〇 4。於步驟P〗1 G 4中將一個 同時具有黏著層4 0 6及第一導電膜4 ] 0兩者功能的氣化紘 層形成為一個底部電極412。DC噴濺此氧化銥層使其厚 度達279.3毫微米e真空槽内的承載氣體混合物包含分 壓為].3 E - 3的氧氣（0 2 )以及分壓為9 . Q E - 3的氬氣亦卽 氣氣具有1 2 . 5 %的分壓以便令電漿穩定下來。較之以只 有氬氣的標準電漿進行噴濺，來自這些條件的總氣壓是 落在柑當高的氣壓上。此噴濺程序是在跨越：i. 8分鐘的 時段内利用]5 3伏恃及0 . 5 3安培施行的。 步驟P 1 1 ϋ 8是藉由將晶圓放在習知的旋轉-塗鍍機器内 並以！HI I] r p si旋轉晶圖而執行的，同時利用滴管將4毫升 的溶丨?¥放到旋轉中的晶画達5秒。將旋轉速率增加到 ]:U) 0 r p w達4 0秒並增加到3 0 0 0 r P m達5秒以提供覆被於基 板上由先質溶液構成的均勻膜β 於步驟P 111 0中，於空氣中將晶圓放在1 5 G °C的熱板上 兩分鐘然後取出並立即將之放在260 °C的第二熱板上逹 四分鐘以便乾燥此液體先質。於步驟PI M2中，在空氣 中將已乾燥的液體先質殘留物曝露在一値65(TC的習知 快速熱學處理燈下達6 0秒以便對乾燥的先質殘留物進行 軟烘烤》 步驟p m 4的必然結果，第二次重複施加液體先質溶 液、乾燥、及軟烘烤步驟以便成長使經過軟烘烤材料的 厚度達到大約2 ί) 0毫微米。最後一層是以6 Π f) 0 r Ρ κ的速率 旋轉磙鍍使得其厚度大約是U毫微米以覆蓋棹其表而粗 -5 6 - 本纸張尺度適用巾國國家標準（CNS)Al規格（210x297公Μ ) ---------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 449794 A7 B7 五、發明說明 留 殘 質 先 烤 烘 軟 已 對 下 流 氣 氣 的 ρ ο ο 8 在 内 爐 散 C 擴 度於 摇 驟 步 火 退 1 第 的 鐘 分 4 5 /ii 施 物 火 進 跳 含 包 中 其 移箸 中隨 爐跟 火後 自 之 圓序 晶程 將火 C 退 鐘的 分段 22‘階 的始 紱初 火 。 出止 跳為 及溫 以室 鐘到 分置 22# ^t: 爐開 個的 一 爐 火 _B.<B 進 跳 含 包 中 其 序 程 火 退 的 段 階 二 第 的 鐘 分 程 火 退 的 段 階 三 第 ο 鐘 分 2 2 的 S 編 火 出 跳 及 以 鐘 分 行 執 下 ρ 的 爐 火 出 6 跳 在及 是以 序_ 分 2 2 的 饈 火 進 ku 0 含 包 中 其 鏡 C 分鐘 4 V, ο 分 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 驟 步 於 大 到 達 度 厚 .ι.」、 其 使 上 位 定 至 濺 噴 C D 鉛 將 中 米 檝 毫 層0黏 20積 約殿 二 第2。 2 積 4 澱極 以電 濺部 噴頂 DC成 行形 執下 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 未程 在濺 而噴 的以 屬r} 金(A 鉑 行 執 而 物 合 混Ε-ϋ ο氣 9 載 TJ ffpr U承 分 含 2 包{0 種氣 一 氣 用之 利？ 是3E 序 1 ο濺 及噴 寺 Έ 4T 伏米 51撤 1 目毫 用 1 利} 含 1 包為 件度 條厚 的其 灑到 中 層 β 112光 Ρ 負 驟的 步成 於鍍 氣 氬 之 為 壓 分 及 噴 得 而 鐘 分 6 2 -T y*AI 施 培 安 匾 金 積 澱 轉 旋 知 習 11Ι-* 種 1 以 蓋 覆 2 2 4 極 部 頂 將 包 烤 烘 上 板 熱 的 Ρ ο Π 11 在 中 氣 空 於 晶卩影 f 攝 將 g 顯 ^1 内0 ^ ^¾杭 ％ 後 Ξfli 目 之V 間Ϊ3ΪΕ 時If酸 以 比 乙 j秒 於8f於 ，1.層 鐘逹抗 分中咀 LO 射令 逹輻下 圓線境 晶外環 的柴氣 1在氮 抗露在 阱曝 。 含圓案 習 由 藉 行 0 施刻 案蝕 圖粉 的磨 成子 影離 。 顯受層 為接抗 上圓 胆 板晶此 熱此除 的令去 P 再序 i著程 接除 。剝 烤漿 烘電 硬的 的知 4 1A 在 0 鐘 分 鐘 分 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

A

7 B 明説 明發 ' 五 P 時 驟小 步兩 行 火 - ο Μ 1 3 S 的 S \—/ Hi 鐘品 ^ 包含序持 ^22包程上 進 内 燫 散 擴 氣 氧 的 °c 的 燫 火 出 跳 及 以 80鐘 於分 極22 E 勺 部燫 頂火 令進 含跳 分 s.< 樣 圓 晶 的 後 最 4 ，器 果容 結電 序鐵 程的 個形 這方 於多 至許 。有 有 具 各 且 性 表 代 個 1 擇 選 上 圓 晶 値 1 每 〇 的 積出 面産 表生 的04 米 S 撤#s 方品 平樣 ο 4 從 器 容 Ε 試 3 ο 2 孭 2 的是 米 微 毫 度 厚 的 為 號 型 其 42造 層製 電司 鐵公 出rd 算ka 計 ed P 而 t 計 t ._- Θ 圖 1 iflew 用Η 使 ΐ 型 其値 造一 製到 司接 么 _ rd式 ckas a 的 p -作 tt操 le可 ew依 器 波 示 位 數Αθ 函02 J 5 的 4 A 5 5 Lf 1 為 8i號 及 以 器 生 β< 樣 的 溫 定 oc 容 爭3| IpDT 些 這 sy 觸 接 12以 於針 持探 維用 在使 而 。 上測 器量 容的 電性 載極 負偏 的磁 法頭 徹行 毫施 91上 9 品 的 米 撤 毫 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. 作 換 切 性 久 3持 2 -2 乏 對疲 值行 量進 其始 而開 di 00方 0，的 10特 為伏 率59 頻 5 用 是 利言 並而 , 度 器厚 施 上 膜 的 。米 場徹 電毫 性5 久23 tt 2 0 ^ 乏度 疲厚 的 m 其 /CS V/是 ok線 25曲 了化 加極 施偏 即 的 亦始 , 初 用 C / 約 、 特 6 伏10 79在 2.是 的則 為線 值曲 量化 其極 個偏 一 各 用且 利 ， 下的 場得 電而 的測 η量 波 k ο 脈 25形 了角 加三 、·ιτ 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 的果 得結 測測 量量 上的 環性 循久 10持 10乏 及疲 以滯 、磁 9 是 0 5 1 fl 、 示 8 顯 10圖 9 '2 7 第 代 軸 吾在 。且 性 ， 極良 偏改 磁致 頑獲 是性 的極 表偏 代的 軸環 Y-循 0 9 ο 目 1 數約 的大 環到 循達 換使 切上 是際 的實 表人 到的 直 2 β 減 C 衰C/ 地/U fi 5 慢 9 緩9 始有 開具 後性 之極 那偏 gHl 鐵 的 用 使 經 未 ο 環 循 在 會 性 極 偏 ο 性 極 偏 本紙乐尺度適用巾國國家樣隼：CNS ) Λ4規柏 ; 2;U χ:297公麓） A7 449 794 B7_ 五、發明說明) 循環之後增長成到一個U . 0 5 # C / c m 2的最大倌，然後 在1 0 1Q循環之後衰滅成1 0 3 4 # C/ c hi 2。在1 0 iQ循環時 最後的2 P r徧極性是比初始的2 P r值增大了 3 . 9 % ^初始曲 線上的V 值是藉由將E c -和E c +值加在一起而得到一痼 等於.fi9kV/Cm的數值。在循環之後的比較用V+u 值是+ ϋ . 0 4 k V / c 對一値厚度為2 2 3. 5毫微米的膜而言 的量額平移是-0 . 7 3 It V / c B),亦即0 . 0 1 6伏特。 第3ϋ画描繪的是將某一循環上未經使用的偏極化曲線 3〇〇〇覆蓋在10 w切換循環上的偏掻化曲線3002。曲線 3 0 0 G和曲線3 0 Q 2幾乎是無法分辨的。 除了將步驟P1104和步驟P】118改變成使用氬氣内其分 壓為（U、25%、50%、75X的氣氣之外，依相對於樣品#3310-4 完全相同的方式準備許多晶圓《>將實際噴濺條件上的一 些小差異提示於表3中。 ^1 ^1 .^1 ^1 ^1 .^1 .^1 .^1 ^1 ^1 ^1 ^1 ' .^1 ^1 9) 1· n I t n I _- > {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 五、發明說明（奸） A7 B7 樣品 底部電槁 頂部電極 伏特 安培 澱積 時間 (分） 厚度 (毫擻米） 伏特 安培 醱積 時間 (分） 厚度 (毫檝米） #SS10-4 12.5% 02 Ar:9.0E-3 02:1.3E-3 151 0.53 3.8 279.3 151 0.53’ 2.6 191.1 #SS10-3 0% 02 Ar:9.7E‘3 135 0.53 5.0 295.4 133 0.53 3.2 189.1 #SS10-5 25% 02 Ar:8.1E-3 02:2.7E-3 164 0.53 3.2 297.4 163 0.53 2^ 195.2 #SS10-6 50% 02 Ar:5JE-3 02:5.7E-3 172 0.53 2.6 341.0 172 0.53 1.5 196.7 #SS10 - 7 75% 02 Ar:2,9E-3 〇2：8,0E'3 162 0.53 3.2 330.5 167 0.53 2.1 216.9 即 亦 % 為 壓 分 氣 氧 在 從 為 是 的 繪 描 圖 1 3 第 下 氣 氬 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂： --線- # 線 品曲 樣滯 的磁 産化 生樺 偏度 的厚 得的 剧 2 量！ 器 容 電 性 表 代 的 出 選 中 層 電 鐵 了 認 確 最 計 圓 橢 以 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 是 袞 共 * 的 2 用 品cm作 樣c/φ 之# 烙 用 5 使7.重 經俏嚴 未數更 從的到 性後受 極之# 偏環品 的循樣 體10的 整10乏 。 到疲 米 2 . ra WA 徹 c 2 *C4 G 1 , ^ 品 樣 的 库 生 下 ο % 般2f> 一 為 卩的壓 -1映分 是反氣 俏所氣 扣cln在 V中V/從 的2k為 品2 是 樣是的 用值繪 使 心^ 0 .^1 0 未的H2 如後第 就之 表紙張尺度適用命國國家標氓（Cr\SM4規格CMC X 297公髮） τκ fi 璟 辑 10 7 9 4· 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明說明（乃） #SS10-5中選出的代表性電容器量測得的偏極化磁滞曲 線。以橢圓計量測確認了鐵電層4 2 0的厚度是2 2 5毫撤米 β整體的偏極性從来經使用之樣品的8.80# c/cb2到l〇iQ 循環之後的數值8.01；uc/cin2共衰減了 9.0X。疲乏的樣 品會受到更嚴重的烙印作用，就如未經使用樣品的V 值是- l,58kV/ce而lfl1Q循環之後的V 值是G · 2 7 k V / e m 所反映的一般。對一個厚度為225毫徹米的膜而言V 的最額在0與1 0 1Q循環之間平移是-1 . 8 5 k V / c n，亦即 (3 · 0 4 2 伏恃。 第33圖描繪的是為從在氧氣分壓為5U下生産的樣品 # S S 1 0 - 6中選出的代表性電容器置測得的偏楠化磁滯曲 線。以橢圓計量測確認了鐵甭層4 2 0的厚度是2 3 5毫撤米 β整體的偏楝性從未經使用之樣品的1.75/iC/cm2到101° 循環之後的數值2.14；uC/cm2共增長了 22.3U疲乏的 樣品會受到更駸重的烙印作用，就如未經使用樣品的V 俏是-1 , fi 4 k V / c ID而1 fl 10循環之後的V +心值是3 . 6 2 k V / c in 所反映的一般。對一個厚度為235毫微米的膜而言V中& 的最額平移是-5 . 2 6 k V / c m ,亦即0 . 1 2伏待。 第3 4圖描繪的是為從在氣氣分颳為下生産的樣品 # S S 1 0 - 7中選出的代表性電容器量測得的偏極化磁滯曲 線。以橢圓計量測確認了鐵電層420的厚度是235毫撤米 。整體的偏極神從未經使用之樣品的2 . 1 2 # c/cm 2到1 循環之後的數偵2.iU；uC/eB2共增長了 18.U。疲乏的 樣品會受到更駸重的烙印作用，就如未經使用樣品的 -6 1 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2KU 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 装—— 訂---------線— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印則Λ A7 _B7 五、發明說明) V中心價是-]· 07 k V / c B而1 0 10循環之後的V中心值是3 > 8 5 k V / c «1 所反映的一般。對一個厚度為2 3 5毫微米的膜而言V 的最額平移是-4 . 9 2 k V / c is ,亦卽Π . ] 2伏特。 前逑結果顯示的是以其分壓範圍落在0到2 5 %的氣氣 施行I) C噴濺澱積程序會導致最高的偏極件、最低的疲乏 度、以及最低的焙印作用，其中1 5 %的氣氣分壓是大概 的最佳化濃度。 實例7 物理分析 從實例6表3中所列舉的毎一値樣品上選出的代表性 電容器得到auger電子波譜資料。執行這些量測而分析 各電容器内所觀測到主要原子的深度縱剖面以偵測出値 別樣品内的鉑、鈦、以及氣的含量。利用一個3 k V的加 速電壓及一個1 X 1 (Γ7安培以執行a η g e r景測。另外，二 階離子質譜儀會以絶當作基礎離子而於寅例6表3中所 列舉的每一個樣品上選出的代表性電容器内分析以锶、 秘.鈮等成分當作二階離子的鐵電層。也為每一個樣品 準備代表箸大槪2 DOK倍放大率的穿隧電子顯撤照Η。 第35圖的曲線描繪了從在氣氣分壓為0%下生産的樣 品井SS1D-3上取得的auger電子波譜資料。第36圖提供的 刖是樣品# ；5 S 1 (] - 3的對應二階離子質譜資料。第3 5和3 6 _確認了鐵電層内氣原子短缺已由來自電極的氣原子所 補償，待別是第3 5圖中由箭號3 5 0 0標示出來的表靣區域 附近。第：U和3 ί;圃也證明了只有相當少的内層擴散會發 -i\ 2 - 本纸張尺度適两*國國家標準（CNSM.1規格（21〇χ：39「公釐） -------------裝--------訂---------線--------4 〈請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 49 794 ΚΙ Β7_ 五、發明說明（Η ) 生在鐵電層與鉑電極之間的介面上。 第37圖所提供樣品#SS10-3的透射式電子顯撤（ΤΕΜ)照 Η證明了具有圓柱狀結構的電極，這在習知的鈾電搔上 是常見的。 第38圖的曲線描繪了從在氣氣分壓為12. 5%下生産的樣 品# S S 1 0 - 4取得的a u g e r電子波譜資料。第3 9圖提供的則 是樣品#SS] 0-4的對應二階離子質譜資料。第38和39圖 確認了鐵電層内氣原子短缺已由來自電極的氧原子所補 償，恃別是第3 8圖中由箭號3 8 0 0標示出來的表面區域附 近。第38和3 9圖也證明了只有相當少的内層擴散會發生 在鐵電層與鉑電楝之間的介面上。 第4Q圖所提供樣品#SS10-4的透射式電子顯撤（ΤΕΜ)照 片證明了電楝含具有楝少晶格缺陷的小尺寸顆粒，而使 這#電極與第37_中的圓柱狀結構有所區別。 第4 1圖的曲線描繪了從在氣氣分壓為2 5 3；下生産的樣 品# S S 1 D - 5上取得的a u g e r電子波譜資料。第4 2圖提供的 則是樣品ί SS1 〇 - 5的對應二階離子質譜資料。第4 1和4 2 圖證明了 一種原子分布是與對應到第35-40圖所存在的 不相同，亦即來自底部電極的鈦原子會擴散穿過第一導 電膜而抵達鐵電層的介面。同時，由缌、鉍、鈮、钽等 鐵電成分會擴散到樣品# S S 10 - 5的電棟之内。吾人應該 了解的是於電極區域内觀_到的氧原子是來自金屬氣化 物構成的鐵電層β 第4 3圖所提供樣品#5310-5的透射式電子顯撤（1£的） -6 3 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------裳--------訂---------線— 4 - V - ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制^ A7 B7 五、發明說明) 照片證明了電極含具有楝少晶格缺陷的小尺寸顆粒，而 使這φ電極與第：Π _中的圓柱狀結構有所區別，且當顆 粒R寸逐漸變大時則如第4 η圖所示的電極普具有更大數 目的缺陷。 第44圖的曲線描繪了從在氣氣分壓為50¾下生産的樣 品#SS10-6上取得的auger電子波譜資料。第45圖提供的 則是樣品# S S 1 0 - 的對應二階離子質譜資料。第4 4和4 5 圖證明了 一種原子分布是與對應到第3 5 - 4 0圖所存在的 不相同，亦即來自底部電棟的钛原子會擴散穿過第一導 雷膜而柢達鐵電層的介商。同時，由锶、鉍、鈮、鉋等 鐵電成分會擴散到樣品#SS10-6的電栩之内。吾人應該 了解的是於電楝區域内觀潮到的氣原子是來自金颺氣化 物構成的鐵電層。 第4 fi圖所提供樣品# S S 1 0 - B的透射式電子顯微（T E Μ )照 片證明了霍極含具有極少晶格缺陷的小尺寸顆粒，而使 這牲電極與第3 7圖中的圓柱狀結構有所區別，且當顆粒 尺寸逐漸變大時則如第4 0和4 3圖所示的電極會具有更大 數目的缺陷。 第4 7丨圃的曲線描繪了從在氧氣分懕為7 5 S；下生産的樣 品# S S 1 0 - 7上取得的a u g e 1'電子波譜資料。第4 8圖提供的 刖是樣品# S S 1 f) - fi的對瞧二階離子質譜資料r第4 7和4 8 _證明了 一種原子分布是輿對應到第3 5 - 4 0圖所存在的 不相同，亦即來自底部電楝的钛原子會擴散穿過第一導 電腌而柢達鐵電1的介而。同時，由缌、鉍、鈮、銪等 -64" 木纸張適甲屮囤國家標Λ (C>：S)A4規格C2]0 X 297公餐） -------------裝--------訂---------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 W。4 A7 _B7_._ 五、發明說明（W ) 鐵電成分會擴散到樣品# s S 1 G - 7的電極之内β吾人應該 了解的是於電楝區域内觀潮到的氣原子是來自金屬氣化 物構成的鐵電層。 第4 9圖所提供樣品# S S 1 0 - 7的透射式電子顯微（Τ Ε Η )照 片證明了電極含具有極少晶格缺陷的小尺寸顆粒，而使 這些電極與第37圖中的圓柱狀結構有所區別，且當顆粒 尺寸逐漸變大時則如第4Q、43和46圖所示的電極會具有 更大數目的缺陷。 表4係藉由SIMS以氧氣當作基礎離子顯示出第36、39 、42、45、和48鬪中五種樣品之鉑電極内二階離子的平 均計數。 表4 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 樣品 平均的二階離子計數 #SS10-3 0% 02 Ar:97E-3 1.3x 101 #SS10-4 12.5% 02 Αγ:9.0Ε·3,Ο2:1·3Ε-3 2.2 x101 #SS10-5 25% 02 Αγ:&1Ε·3,02:2-7Ε-3 3.3 x 102 -T #SS10-6 50% 02 Αγ:5,7Ε·3, 02:5·7Ε-3 6.1 x 103 #SS10-7 75% Oj Ar;2.9E-3, O2:8.0E-3 9.2 x 103 --線. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7_ 五、發明說明（K ) 從這個資料可知，以對第3 7、4 0、 4 3、 4 6、和Ο圖中 所描繪T E Μ照片的結晶度及形態學分析為基礎，鉑電極 内的氣氣内含寒：最好是從1 . 3 X 1 0 1到3 . 3 X 1 0 2。 有關這些樣品間鈾結晶度的比較，在所有樣品中第3 ? 圖顯示出在沒有氧氣分壓下DC噴濺成的鉑會呈現出擦準 的團柱狀結構以及最大的顆粒尺寸。第40圖證明了以1 2 · 5% 的氧氣分壓D C噴濺成的鉑會呈現出一種像顆粒的結構以 及最小的顆粒尺寸對其他以多於2 5 5ί的氣氣分壓（參見 第4 3、4(3、和43國）DC噴濺成的樣品而言，頼粒尺寸還 是小於樣品# S S 1 0 - 3 ;不過，吾人會在各顆粒觀测到無數 的晶格缺陷目這@缺陷是由來自鐵雷層的擴散作用造成 的，這可以藉由第 3 5、 3 6、 3 8、 3 9、 4 1、 4 2 .、 4 4 .、 4 5、 4 7 .和4 8 _中的波譜結果得到確認。

宵例S 超薄膜的電氣性能 利用購自曰本 Saitama之 Kojundo Chemical Corporation 的商品亦即每公升.2莫耳的分層超晶格材料先質溶液在 單一晶圓4 (1 2上準備許多鐵電電容器裝置4 0 (]。此溶液的 化學分析確認了於η -辛烷内含有金屬醇酸鹽而其中金靥 的比例傜對應到一個經驗化學式SrBi2,4 (Nb〇,35 Ta：L.65 ) 09φ6 屮的金屬。因此，較之Ssnolenskii Α-類化學式（參見上 文）其中= 2 ,此溶液含有化學計最上過星的鉍以及化學 計崑上過1的鈮和銪等B〜位置金屬ε以下像參照第4圖 和第〗_而作的討論〇 -(i C - 本纸張尺度適用尹囤國家標羋（CNS)A.l規格（2]ϋχ297公t ) ----------- —裝·-------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 449794 A7 _B7 ________ 五、發明說明（K ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 處理步驟PU02(菝見第11圖）是藉由將商業上能取得 的矽晶圓放到擴散爐内以成長氣化物層404 (參見第4_ ) 。將其上包含氣化物層404的基板放到一個由Unifilu Technology Corporation製造其塑號為 PVD-300 的 dc 磁 控噴濺儀内以便完成步驟PlllHo於步驟P1104中將一悔 同時具有黏著層406及第一導電膜4丨0兩者功啤的氣化銥 層形成為一個底部電極4 12e DC噴濺此氧化銥壩使其厚 度達279.3毫微米。真空槽内的承載氣釀混咅物包含分 藤為1.3E-3的氣氣（02 >以及分麽為9.GE-3的氬氣亦即 氧氣具有12.5X的分壓以便令電漿穩定下來《較之以只 有氬氣的標準電漿進行噴濺，來自這些條件的缌氣壓是 落在相當高的氣壓上。此噴濺程序是在跨越3 · 8分鐘的 時段内利用1 5 3伏特及0 . 5 3安培施行的β 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 步驟Ρ1108是藉由將晶圓放在由美國賓州Allentown城 的 Subumicron Systems Corporation公司製造其塑號為 Prieaxx2F Standalone LSMCDSystem的液體源含霧化學 澱積機器而執行的，並以1 5 γρ»的速率旋轉晶圓，利用 venUiM-5?噴霧器形成霧氣然後在以4杆伏特的高電壓 藉由corona条統利用氧氣對羅氣充電之後，籍箸由氮氣 構成的承載氣髅將之引進澱積槽内而完成先質膜的源積 稈序。 第5β_描繪的是在高溫退火之後以霈要七分鐘形成一 個其厚度等於54. 3毫微米（543埃）之鐵電薄膜的殿積速 率成長的一镅層。各後鑛資料點傺代表箸依完令相同的 -67- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7 五、發明說明（A ) 方式以不同的時間接受處理的不同樣品。令最終的資料 點接受一階最小平方的線性套用法而發展出線性關聯： Y = 3 0 s 5 X - S 0 , 其中的曲線套用具有一摘（K9704的R2關聯倦數表示這 個曲線對資料有很奸的一階線性套用。 於步驟P m β中，於空氣中將晶圓放在1 5 (TC的熱板上 兩分鏡然後取出並立卽將之放在2 6 (TC的第二熱板上達 四分錆以便乾燥此液體先質。 於步驟Ρ 1 U 2中，在像氣氣、一氣化二氮、或臭氣之 類的含氣琿境中將已乾燥的液體先質殘留物曝露在一値 65CTC的習知快速熱學處理燈下達eo秒以便對乾燥的先 質殘留物進行軟烘烤。在進行這種軟烘烤之前，最好令 晶圓在像氩氣或一氯化二m等含氮環境中接受6 〇秒的軟 烘烤，這ιΕ好足夠開始形成由金屬氧化物核構成的緦铋 鈮酸鹽而不致形成金屬磺酸鹽以降低熱消耗並抑制其 相糍度。 於擴散爐内在5 2 5 的氣氣流下對已軟烘烤先質殘留 物施行1 〇 4分鐘的第一退火步驟ΡΙ Π 6，其中包含跳進火 嫱的2 2分錶以及眺出火爐的2 2分鏡。將晶圓自火爐中移 開並靜置到室擗為止。 於步驟P ]〗]S中將其厚度達到大約2 G 0毫撤米的厚鉑層 噴濺到定位上。執行D C噴濺以澱積第二導電層4 2 4而在 沒有黏箸層4 Π 6下形成頂部電極4 2. 2。鉑金屬是利用一種 包含分懕為9 . 0 F. - 3之氬氣（A r )以及分壓為1 . 3 Ε - 3之氣氣 -R 8 - 本纸張尺t適闬巾國國家標準規格>297公釐） -------------裝----I--訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 449794 B7_ 五、發明說明（W ) (〇 2 )的承截氣體混合物而執行的。D C噴濺的條件包含 利用1 5 1伏特及Q . 5 3安培施行2 . 6分鐘而得到1 9 1 . 1毫徹 米的厚度。 於步驟P 1 U 0中，將頂部電極4 2 2覆蓋以一種習知旋轉 塗鍍成的負光附層。於空氣中在lQ〇°C的熱板上烘烤包 含m抗層的晶圓達5分鐘f於此時間之後在覆罩下將晶 圓曝露在紫外線輻射中達1 . 8秒以便將阻抗層製作成圔 案。在氮氣環境下令阻抗層於乙酸正丁酯洗濯液内顯影 1.5分鐘。在14Q°C的熱板上為顯影成的圈案施行5分鐘 的硬烘烤β接著再令此晶圓接受離子磨粉蝕刻。藉由習 知的電漿剝除程序去除此阻抗層。 步驟Ρ 1 ] 2 2包含令頂部電極於7 5 fl °C的氣氣擴散燫内進 行104分鐘（包含跳進火爐的22分鐘以及眺出火爐的22分 鐘）的退火程序。因為這個程序得到的結果，最後的晶 圓上保有許多平而型的鐵電電容器4 00，其中每一痼電 容器都具有fjiHfl平方撤米的表而積β 從由樣品中生産的晶圓選出代表性的測試電容器。使 用橢W計而計算出鐵電層42 0的厚度是54. 3毫撤米。各 偏極化曲線是利用一個其量值為1.5伏恃約三角形脈波 在2 5 °C下量測得的，而各偏極化曲線則是於7 5 °C下在電 容器儲存時間的初始、1、 1 〇、 1 〇 2小時上量測而得的。 第51圖顯示的是對應到曲線51(30之超薄鐵電層之保持 時間的最測結果，曲線5 1 0 0代表的是從其厚度為5 4 . 3毫 微米（5 4 3埃）之樣品上得到的頑磁偏栩化資料。X -軸代 -6 9 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公1 ) I-------—II--- I ---—II ^ *--— — — — — — I, V . 一'' .; (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7_ 五、發明說明) 表的是儲存時間^ γ -軸代表的是頑磁偏極化。較之習知 樣品中其厚度為24 0毫黴米的比較用鐵電材料，頑磁偏 極化特默同時改良了其初始值以及退化梯度。對應到曲 線510Q之未經使用的鐵電電容器在某一循環上具有17 aC/cib2的2Pr偏極化。在儲存了十年之後其偏極化會 内插到一個llyuC/cm2的數值。 實例9 LSHCD薄膜的電氣性能 除了將步驟P1108的澱積時間改變成在高溫退火之後 形成一砲其厚度等於14 0毫撤米之鐵電薄膜所需的澱積 時間之外，嵌相對於實例8的完全相同的方式準備許多 晶圓。 從由樣品中生産的晶圓選出代表性的測試電容器。使 用一艏橢圓計而計算出鐵電層420的厚度是140毫徹米。 取決時間的介電擊穿（「T D D B」）量測是在1 2 5 °C下利用 分別施加其量值為1.5伏特的電場360、 400、 460kV/cm 而得的。 第5 2圖顆示的是對應到此樣品經L S M C D澱積成之鐵電 層的T D D Β恃歡。X -軸代表的電場的倒數^ Υ -軸代表的是 累積失誤的0.1%。較之習知由比較用鐵電材料的旋轉塗 鍍澱積法製成的樣品，LSHCD膜在3伏待亦即施加有214 kV/cni的電場下具有其使用期限增長了 1〇〇倍的高可靠度^ -70- 本紙张尺度適用中國國家標準（CXSM4規的7公爱） -----------I t --------訂 *-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^-+9 794 * 4 A7 _B7五、發明說明) 明 說 之 號 符 0 2 6 8 ο ο ο ο ο 2 1 ο 6 端 緣 邊 的 線 曲 線滯 曲磁 滯 磁 o oooloooooll 3 0^0 3 -3 3 4 4 4 4 4 4 4 窗 視 的 域隔 區間 央化 中極 的偏 線小 曲最 滞有 磁具 窗 視 離 分 號 線箭 跡間 軌時 力 應 鐵晶第黏 器 容 尹°| 電圓 層 ftro- 隔層 1 著 層 壘 勢層 散電極 擴導電 一 部 第底 第 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂·--------線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 層 料 材 格 物晶 面則超 表規 _ 上不分 滑 平 面 層層表 雷極電箸滑 鐵電導黏平 膜部二選二 薄頂第可第 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明說明（V) 5 0 0 .....堆叠電容器 5 0 2,9 0 2 .....接觸孔 5 0 4 .....多晶矽栓塞 600.....積體電路記憶體 6 0 2 .....位址輸入線 6 0 4 .....列位址暫存器 6 0 6 .....行位址暫存器 6 0 8 .....列解碼器 610,614,618,622 .....導線 6 1 2.....倍增器 616.....記憶體單元陣列 618A.....字元線 6 2 0 .....感測放大器 6 2 2 A , 7 1 6.....位元線 6 2 4 .....RAS*信號線 6 2 6 .....C A S "信號線 6 2 8 .....資料線 7 0 0 .....以鐵電型平面電容器為基礎單元 702.....電晶體 7 0 6 .....電晶體的閘極 708.....源極區域 7 10.....汲極區域 7 1 8.....資訊書寫機制 -7 2 - 張尺度违用中國國家標準（CNS).U «格CJ0 ______— — — — — — — _________________ <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 449794 B7 五、發明說明O') 7 2 0 .....資訊讀取機制 8 0 0 .....堆β記憶體單元 9D0,lf)0D...,隔離層 9 0 2 .....接觸孔 A 〇 - A 6 .....列位址信號 A 7 - A 13.....行位址信號 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -73- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 供體並 以積中 滑個之 平一槽 呈將空 上含臭 本包的 基法内 積方置 澱該裝 於-濺 用2)噴 係’41進 \I4JJ. / - 5 V ο 放 ο 極)J 11 4 tyal 1 霉 ο ρ _ ΛΜ. { 的 ’ C-vl 法用 ο ί4 方使 ί 濺路板 噴電基 種體路 一 積電 混步 體列 氣下 載由 承是 的激 成特 組的 類法 種方 體該 氣 ， 應序 反程 及的 體槽 氣空 有真 稀該 由進 種引 一 物 將合 物 合 混 體 氣 載 承 該 於 序 程 電 放 光 輝 C D • _ 的04 顯11 彰 t 加利 驟 導 値 一 出 濺 噴 上 之 板 基 到 醆 噴 料 材 屬 金 的 標); β -1JI* 0 1一 ζ 將膜 .ΓΤ li Tf" tptr 钌 f 銥 。 、料 铑材 ' 的 耙成 、 組 鉑物 由化 群氣 一 的 自們 選它 是及 料以 材 ' 屬合 金混 θ <33 標們 該它 體 氣 钱 承 進 引 0 該氣 中氬 其是 ， 體 法氣 方有 之稀 項該 1 的 第用 圍使 範中 利驟 專步 謓物 申 合 如混 體 氣 钱 Tnu- 承 。 進氣 引氣 該是 中類 hi 1-* 其種 , 體 法氣 方應 之反 項該 1 的 第用 圍使 範中 利驟 專步 請物 申合 如混 進氧進 引臭引 該是該 中類中 其種其 , 體 * 法氣法 方應方 之度之 項該項 1—r 第用第 圍使圍 範中範 利驟利 專步專 請物請 申合申 如混如 4 5 體 氣 載 承 體 氣 載 承 --------------震— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .線_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 氣體少 氣氣是 和載積 氣承體 氫進的 含 含 包該所 類中類 -lm【i ~ -Ύ- -11-1 1W 種 體 ，體 氣法氣 應方應 反之反 該項該 的 1 的 用第用 使圍使 中範中 驟利驟 步專步 物請物 合 申合 混如混 放 1 光2X 輝到 C D T 該10 1J X 用 9 利在 於持 含維 B,物 ο法"'合 十方混 五之體 之項氣 分 1 載 百第承 的圍該 體範將 氣利間 載專期 承_驟 該申步 於如電 本紙張尺度遇用中國國家標準（CNS)A4規格（2]ϋ X 297公釐） 44^794 AS B8 C8 D8 六、申請專利範圍 -1 導 該 積 澱 在 個1 含 包’ 法’ 方 。之 驟項 步 1 的第 内圍 之範 圍利 範專 的請 Γ Γ 申 T 如 8 法 06方 (4之 層項 箸 8 黏第 層圍 1 範 成利 形專 前請 之申 膜如 9 驟 步 的 步 成 形 層 箸 鈷 該 中 其 板 基 路 : 體 是積 特一 的將 驟 的 内 置¾ 濺 噴 進 塞 體 氣 載 承 的 成 組 類 種 體 氣 應 反 及 體 氣 有 ;稀 中由 之種 槽一 空將 真 標 種1 將 中 物 合 混 體 氣 承 ;該 内於 槽法 空電 真放 該光 入輝 通DC 物用 合利 混 屬 金 出 濺 噴 上 之 板 基 ay 至 濺 噴 層 著 黏 値 (請先閱讀背面之注意事項再本寫本頁) 裝 第 圍 範 利 專 請 串 法 方 之 項 氣 載 承 該 入 通 中 其 氣 載 承一』 氣 。入氣 氣g是 氛㈣類 是ΐ種 氣力氣w ^ m 稀力反 之 該 — 該 項 的 的 9 用 用W帛2 S1 ! 桉 圍 申範申 Λ3 οβ 驟 j 驟 步Μ步 物fw肖 <c ^合 申 混 混 氣 載 承 該 入 通 中 其 法 方 之 項 9 第 圍 範 專 請 Ψ 如 氣 臭 是 穎 CDE 種 體 氣 應 反 該 的 用 使 中 驟 步 物 合 混 體 圍 範 利 專 請 申 如 法 方 之 項 氣 钱 承 該 入 通 中 其 訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 氣 和 氣 氫 含 包 類 種 體 氣 應 反 該 的 3J 使 中 驟 步 物 合 混 C 體氣 氣 載 承 該 入 通 中 其 法 方 之 項 9 第 圍 範 利 專 請 申 如 在 落 是 壓 分 的 類 種 〇 體内 氣之 應圍 反範 該0% -J 的 用 使 Ή~ 1 驟的 步體 物氣 合載 混承 體該 光 -W1 輝 C D 該 用 利 於 含 包 法， 方 之 50項 到 1 % 第 5圍 1範 利 專 請 Φ 如 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 在 持 維 物 合。 混驟 體步 氣的 載内 承之 該圍 將範 間的 ϊ Γ 期 r 驟τ0 步'2 ge φΐΓ 放 到 11 X 導 成 該 形 積 層 0 壘 在 勢 個 α 該 一 驟中 含步其 包’的 -法 ΙΟ 法 75-(50方 2層'^ 項 項 壘6J5 1 - —I _-i«_ 勢 層 圍 圍 範 S 範 成利吧利 矿 請 i 請 之φ Φ 如丨如 的 内 置 裝 濺 噴 進^ S \ur 彰04 以,4 Q 2 力 ο 驟{4 步板 列基 下路 3 ΤΗ. JpBT 是體 徽積 特假 的一 驟將 步 擐 氣 載 承 的 成 組 頬 Λ?· -I 種 體 氣 應 反 及 體 氣 有 ·’稀 中由 之種 槽一 空將 真 I 種1 將 中 物 合 混 體 氣 載 承 該 ; 於 内序 槽程 空電 真放 該光 入輝 - C 通 D 物用 合利 混 .，砂II 層 、及 壘鉅 、 勢、M 値鈦 、 一 化铑 出鎢 、 灑 '把 噴鈦 、 而由鉬 上群化 之 一0 板自 、 基選鉬 到是 、 濺料鎢 噴材化 料颶矽 材金 、 屬的鎢 金標 、 的該10 標 化 組 等 材 氣 載 承 該 入 通 中 其 法 方 之 項 7 1i 第 圍 範 利 專 請 Φ 氣 氬 是 體 氣 有 稀 該 的 用 使 中 驟 步 物 合 混 髏 氣 K ίβ 承 該 人 通 中 其 法 方 之 項 7 1 第 圍 範 禾 專 請 Φ 如 --------------裝—(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·· -線_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 氣 氮 是 類 種 體 氣 應 反 該 的 用 使 中 驟 步 物 合 混0 法 方 之 項 7 第 圍 範 利 專 請 申 如 氣 載 承 該 入 通 中 氮二 化 氣1 是 類 種 aQD 氣 應 反 該 的 用 使 中 驟 步 物 合 混 髏 氣 載 承 該 入 通 中 其 法 方 之 項 7 11 第 圍 範 ί 專0 申 如 氣 氣 是 類 -i-- a 體 氣 應 反 該 的 用 使 中 驟 步 物 合 混 體 氣 _ 承 該 入 通 中 其 法 方 之 項 7 第 圍 範 --- 專 請 申 如 本紙張尺度適用中國國家標(CNS)A.l規格χ；>97公釐） 申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 體混合物步驟中使用的該反應氣體種類是臭氧。 23. 如申謓專利範圍第17項之方法，其中通入該承載氣 體混合物步驟中使用的該反應氣體種類包含氫氣和氧 氣。 24. 如申譆專利範圍第17項之方法，其中通入該承載氣 體混合物步驟中使用的該反氣體種類是_自一群由 氮氣、一氣化二氮、氧氣、臭氧、及氫氣構成的氣體。 25. 如申請專利範圍第17項之方法，其中通入該承載氣 體混合物步驟中使用的該反應氣體種類是以其體積是 少於該承載氣體的百分之七十的量額出現其中。 26. 如申謓專利範圍第17項之方法，包含於利用該輝光放 電步驟期間將該承載氣醱混合物維持在9 X 1 G-3到2 X 1 0< Torr的範圍之内的步驟。 27. 如申謓專利範圍第1項之方法,包含一個形成鐵電層 (420}以覆蓋住該導電膜的步驟（Ρ11〇8,Ρ1116)。 28. 如申請專利範圍第27項之方法，其中該鐵電層是一 種分層超晶格材料》 29. 如申謓專利範圍第27項之方法，其中形成該鐵電層 的步驟包含澱積液態先質的程序（Ρ1Η8)以便將一層 該先質構成的暌形成於該積體電辂基板上。 30. 如申請專利範圍第29項之方法，其中澱積該液態先 質的步驟是跟随著一個在低於40O°C的溫度下乾燥該 先質膜的步驟（P111Q)以提供一個乾燥的先質殘留物。 31. 如申請專利範圍第30項之方法，其中乾燥該先質膜 -77" ---I---------裝--------訂------ 線 ' (請先閱讀背面之注意事項>^寫本頁) / 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 的步驟是跟隨著下列步驟： 利用RTP於其範圍落在從252到675°C之内的RTP溫度 下並在其範圍落在從3 0秒到5分鐘的時間週期内對此 先質殘留物進行軟烘烤（PU12); 於擴散爐中充有氧氣下在其範圍落在從450到650 -C 之内的退火溫度下於範圍落在3 0分鐘到5小時的時間 週期内對該軟烘烤成的先質殘留物施行退火程序 (P 1 1 1 6 ) 〇 32. 如申請專利範圍第27項之方法，其特戳是由形成該 鐵電層的步驟之後的各步驟加以彰顯的： 將一種由稀有氣體及反應氣體種類組成的承載氣體 混合物通入該真空槽内； 利用DC輝光放電程序於該承載氣體混合物中將一種 檫的金屬材料噴濺到基板之上而噴濺出一個第二導電 膜（ 4 2 4 )。 33. 如申ϋ專利範圍第32項之方法，其中通入該承載氣 體混合物步驟中使用的該稀有氣體是氬氣。 3 4 .如申請專利範圍第3 2項之方法，其中通入該承載氣 體混合物步驟中使用的該反應氣體種類是氣氣。 3 5 .如申請專利範圍第3 2項之方法，其中通入該承載氣 體混合物步驟中使用的該反應氣體種類是臭氣。 3fi.如申請專利範圍第3 2項之方法，其中通入該承載氣 體混合物步驟中使用的該度應氣醱種類是一種氫氣和 氣氣的混合氣P。 -7 8 - ---------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 表紙張尺变適用t國國家標隼i'CNS)」V3规格χ.297公釐） 4 Q) 7 9 4 A8B8C8D8 、申請專利範圍 氣 載 承 該 入 通 中 其 法 方 之 項 2 3 第 圍 範 利 專 請 Ψ 如 於 少 是 積 AUM 之 類 種 摟 non 氣 嚿 ttMV 反 該 的 用 使 中 驟 步 物 合 混 體 五 之 分 百 的 體 氣 戟 7IV 承 該 放 光 輝 該 用 利 於 含 包 法’ 方 之 項 2 3 第 園 範 利 專 請 申 如 在 持 維 物 合 混 體 氣 載 承 該 將 間 期 0 步 電 到 -2 的 驟 步 的 内 之 圍纟 i專 範-I ϊ-β 甲 如 第 圍 範 利 的 層 S 鐵 該 成 形 含 包 7 法 方 之 項 體 氣 钱 Tier 承 的 成 組 類 Γ-ϊρ 種 瘼 βπ» 氣 應 反 及 : 耱 驟氣 步有 各稀 的由 後種 之一 驟将 步 内 槽 空 真 該 入 通 種箸 1 黏 將二 中第 物« 合 一 混出 髖濺 氣噴 載而 承上 該之 於板 序基 程到 電濺 故噴 光料 輝材 DC屬 物用金 合利的 0 檫 層 欽 ' 姥 ' 0 ' 0 ' 鈦 由 群 自 選 是 料 材 屬 金 的 標 該 料 材 的 成 組 — ί專 等JfrM .申 及如 第 圍 範 利 氣 載 承 該 入 通 中 其 法 方 之 項 氣 氬 是 醴 氣 有 稀 詼 的 用 使 中 驟 步 物 合 0 耱 ¢ 如 氣 載 承 該 入 通 中 其 法 方 之 項 9 3 第 圍 範 利 氣 氣 是 類 "Walt 種 體 氣 應 反 該 的 用 使 中 驟 步 物 合 温 體 -------I ^ i ------ (請先閱讀背面之注意事項^!^寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 申 如 氣 載 承 該 入 通 中 其 法 方 之 項 9 3 第 圍 範 利 氧 臭 是 類 url- 種 體 氣 0 反 該 的 用 使 中 驟 步 物 合 混 體 如 第 圍 範 利 氣 載 承 該 入 通 中 其 法 方 之 和 氣 氫 種 1 是 類 種 氣 應 反 該 的 用 使 。 中體 驟氣 步合 物混 合的 混氣 體氣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） A8 B8 CS DS 六、申請專利範圍 {請先閱讀背面之注意事項再填罵本頁> 44.如申請專利範圍第39項之方法，其中通入該承載氣 體混合物步驟中使用的該反應氣體種類之體積是落在 該承載氣髖的百分之二十五到百分之五十的範圍内》 4 5 ,如申請專利範圍第3 9項之方法,包含於利用該輝光放 霄步驟期間將該承載氣體混合物雒持在9 X 1 (T3到2 X 112 Torr的範圍之内的步驟。 4 f>.如申講專利範闖第3 9項之方法，包含一個完成積體電 路記憶髖（4 0 0 , 5 0 0 , 6 G 0 , 7 0 0 , 8 0 0 )的步驟 6 47,—稱噴濺方法（P1〗 00)，偽用於澱積基本上呈平滑以供 槙髏電路使用的電極ί412),其中該方法含有下列步驟： 將一個稹賭蓽路基板（402, 404)塞進噴濺裝置内的 真空槽之中； 將一種由稀有氣醭及反磨氣體樺類組成的承軾氣鵲 混合物通入該舆空槽内； 利用（PU04)DC輝光放電程序於該承載氣體混合物 中將一種檫的金鬮材料噴濺到基板之上噴濺出一傾導 ® P (410); 該檫的金颶材料是瓖自一群由鉑、耙、铑、銥、釘 它們的混合、以及它們的氣化物組成的材料； 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 於該導電糢上覆被一種液態先質的步驟（18),此 液態先質能在對該液態先質施行乾燥及退火程序T生 成一個分層超晶格材料（4 2 !)); 在低於4 0 0 °C的溫度下乾燥該先質膜的步驟（Ρ Π 1 (Π 以提供一傾乾燥的先質殘留物； -8 0 ~ J· irA ££ P 由：A 珀 cb w ISI 龙 4眘；·« Vd Λ J i自枝 / 9 U! * 9C5T 螫 \ A8449794 §六、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 度 溫 P T R 的 内 之P 5 7 6 到 5 2 5 從 在 落 圍 範 其 於 P T R 用 利 到 1 1 秒(p(p 30烤序 從烘程 在軟電 落行放 圍進光 範 其 在殘用 並質利 下先 物輝 留DC 此 内 期 週 間 時 的 鐘 分 物 合 混 Ann 氣 钱 承 該 於 摘1 出 濺 噴. 而 上 之 板 ，基 到 賤 噴 料 材 0); 4 金 2 勺 4 ΛΗΜ ( 榡膜 種電 一 導 將二 中第 钌 、 · t 銥料 、材 鍩的 、成 耙組 、等 舶物 由化 群氣 一 的 自們 選它 是及 料以 材 、 屬 合 金混 的 的 標們 該它 序 U 程案 火圖 退成 行作 施製 層層 各各 的的 到到 得 得 驟驟 步步 述述 上上 為將 器 容 f 1 電 鐵 個 供 提 以 是 驟 步 被 覆 該 中 其 法 方 之 項 7 4 第 圍 範 專 請 串 如 的 1 了 /ίι 彰 而 法 積0 學 化0 含 源 體 液 由 藉 膜 電 導 該 被 覆 中 其 法 方 之 項 7 4 第 圍 範 利 專 請 申 如 生 膜 gB~~ 導 該 被 覆 質 先 態 液 的 額 最 笋 足 以 含 包 驟 晶 超 層 分 該 的 内 圍 範 米 徹 毫 ο 5 2 到 ο 3 從 在 落 度 〇 厚料 其材 成格 法 方 之 項 7 4 第 圍 範 利 專 請 申 如 膜 導 該 被 覆 中 其 生 以 膜 電 導 該 被 覆 質 先 態 液 的 額 量 夠 足 以 含 包 驟 步 的 晶 超 層 分 該 的 内 圍 範 米 微 毫 ο 到 ο 3 從 在 落 度 C 厚料 其材 成格 第 圍 範 利 專 謓 Φ 如 量到 句 ο 與 4 钽從 以在 含落 包度 驟厚 步其 的成 膜 導li® 該 ¥ 分 中 内，T 力Ί^ιί 之βϊ毫 5 額10 膜 電 生 以 晶 超 (請先閱讀背面之汪意事項系洗寫本頁) 裳--------訂---------線 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印數 A8 B8 C8 DS 六、申請專利範圍 格材料。 5 2 .如申請專利範圍第4 7項之方法，其中覆被該導電膜 的步驟包含以S夠量額的液態先質覆被該導電膜以生 成其厚度Μ在從5 ϋ到8 Q毫徹米範圍内的該分層超晶格 材料。 5 3 .如申請專利範圍第4 7項之.方法，其中對乾燥的先質 殘留物施行快速熱學處理（ΚΤΡ)的步驟是在其範圍落 在從6 2 5到6 5 〇eC以内的R τ Ρ溫度下執行的。 54.如申_專利範圍第47項之方法，其中對乾燥的先質 殘留物施行快速熱學處理U τ P )的步驟是在6 5 0 °C的R. T P 溫度下執行的。 5 5 · —榫電子記憶體裝置（4 G G，5 0 0 , 6 0 0 , 7 (1 0 , 8 0 0 ),其中 的鐵電電容器包含一摘交錯配置於一對電極U 1 2 , 4 2 2 ) 之間的鐵電層（4 2 0 )，該電子記億體裝置的恃擻是： 該鐵電層是一種其厚度小於1 3 Ο毫微米的分層超晶 格材料； 這呰電極包含一種導電材料係選自一群由把、姥、 銥、钌、它們的温合、以及它們的氣化物等組成的材 料； 這#電極具有與該鐵電層接觸而基本上呈平滑的表 面，基本上呈平滑的表面基本上不會有任何表而不規 刖物突出到該鐵電層内的距離大於該鐵電層1 3 0毫撤 米厚度的大約2 〇 %。 SW;.如申請專利範圍第S 5項之電子記憶體裝置，其中該 鐵霍層某木上是沒有仟何缺陷以及位於該鐵電膜内的 團塊或多孔件内含物。 _-82-_ 纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚) -----I------1 -----ij — 訂·--------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)