TWI240987B - Process for producing a strontium ruthenium oxide protective layer on a top electrode - Google Patents
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1240987 五、發明説明 發明範, ^本發明係有關鐵電記憶體積體電路處理領域。 容器頂端電極頂上。⑼積體電路，形成保護層於鐵電電 發明背！ “長久以來已知鐵電隨機存取記憶體(FRAM)有潛力可 作為手持式電子裝置例如蜂 巢式電治、個人數位助理器 (PDAs)、及數位相機等 f叼罕乂佳δ己憶體技術，FRAM是一種 非依電性記憶體技術，當雷 田電源被切斷時不會喪失資料。相 反地，健存於大多數桌上型電腦及筆記型電腦的依電性 DRAM記憶體的資料於電腦關機時喪失。此等電腦需要額 外組件例如笨重的專用硬碟機來保存兩次開機間的資料。 如此FRAM經由免除需要額外的非依電性資料儲存組件而 有助於讓手持式袭置體積變小且耐用性持久。 FRAM有右干優於其它非依電性記憶體技術例如電性 可抹消可私式唯碩記憶體（EEpR〇M)以及快閃eepr〇m的 優點。EEPROM及快閃EEPR0M的讀取時間短由數毫微秒 至數U秒，但寫入時間需要數毫秒。讀取時間與寫入時間 差數倍加上快閃EEPROM之磁區抹消特性可能造成 EEPROM及快閃EEPR0M元件的設計比使用上困難。相反 地，FRAM可再比1微秒更短的時間内執行讀取與寫入操 作。 FRAM也有絕佳耐久特性：fRAM記憶體晶胞之有用壽 命可延長至大於一兆（1012)讀/寫週期。如此對讀/寫週期疲 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇X297公釐） 1240987 A7 —---— _B7 五、發明説明（2 ) 乏的強力耐性，讓FRAM極為適合用於每秒執行數億至數 十億次操作的可攜式電腦等裝置。 FRAM記憶體晶胞係由電容器形成，故資料可經由操 控施加於電容器電極的電壓及/或電流存取。FRAM記憶體 晶胞之電容器使用鐵電化合物來分開電極。常用於fram 之鐵電化合物包括帶有鈣鈦礦晶體結構之氧化物，例如鉛 鈦酸鹽錘酸鹽-Pb(ZrxTVx)(V，俗稱PTZ以及勰鉍鈦酸鹽 -SrBiTiO-，俗稱SBT。此等鐵電電介質材料與其它半導體 元件積體而提供定址、選擇及控制邏輯電路。不幸，多種 鐵電材料之預定電氣特性例如資料保有性及疲勞耐性於典 型半導體處理條件下劣化。如此半導體元件製造商面對當 將FRAM記憶體晶胞與標準半導體製造及封裝過程整合 時，如何保有鐵電材料之高品質電氣特性的連續困難。 處理期間，FRAM劣化的主要原因之一相信係由於鐵 電材料的氧原子與氣體如氫氣反應。於清潔操作例如電漿 灰化俾去除光阻劑時暴露於氫氣。又金屬沉積過程常經由 使用有機金屬化合物及/或使用氫氣處理形成的金屬結構 而攙入氫。此外，於半導體製造方法常於沉積後藉化學機 械研磨（CMP)去除過量材料。雖然CMP可有效去除過量材 料如鎢，但相信化學反應以及機械攪動也驅使氫氣進入鐵 電層而損壞PZT。結果製造的FRAM的品質比預期遠更差且 不均一。 致眉及要 本發明係針對一種積體電路以及積體電路之製造方 1240987 五、發明説明（3 ) 法’包括鐵電組件組合其它半導體元件而提供改良效能及 較大加工能力。本發明提供形成一層包含導電性約欽礦或 層Μ鈦礦材料之保護蓋層於鐵電電容器頂端電極上，俾 2護鐵電材料之底層不會因氫以及其它還原氣體的化學劣 根據本發明提供一種積體半導體元件，其包含鐵電電 谷器，此處包含鳃釕氧化物（SRO)的保護蓋層沉積於電容 器之頂端電極上方。SR〇蓋層保護電容器之鐵電電介質層 於半導體製造過程中不致於被化學及機械劣化。特別，保 濩層屏障氫氣之遷移通過頂端電極而進入鐵電電介質層， 於此處劣化鐵電電介質材料如PZT。 進一步根據本發明，也提供一種於鐵電電容器頂端電 極上形成SRO保護層之方法。此種方法中，SR〇保護層於 沉積於頂端電極上後沉澱兩次：首先，原先以非晶相沉積 的保護層於非氧化氣氛下於500艺S7〇(rc溫度退火俾結晶 化SRO。然後，結晶sr〇蓋層再度退火，但本次係於氧化 氣氛下於300°C至500°C之溫度進行。結果所得結晶氧退火 SRO保護層對下方鐵電電介質層提供於隨後元件製造步驟 期間不受氫劣化的絕佳保護效果。 本發明提供之鐵電電容器結構於退火、清潔、多層金 屬加工、互連裝置處理及組裝期間之溫度與化學暴露更為 強勁。此外，於電容器結構製造後之製程的不良影響減少， 於製造後可獲得較寬廣的製程處理，因此可製造欲達成較 高度積體之新穎裝置而未有損鐵電元件效能。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） !24〇987 A7 B7 五 發明説明 單說明 第1圖為根據本發明製造之於半導體電路上之鐵電電 容器之剖面圖； 第2圖為本發明之鐵電電容器之剖面圖； 第3圖為線圖比較含結晶化及未經結晶化Sr；Ru〇3之 SR〇保護層之漏電流； 第4圖為線圖比較三種不同鐵電電容器之極化開關電荷(Qsw); 第5圖為線圖比較極化開關電荷（Qsw)與介於鐵電電容 為之頂端電極與鐵電電介質層間之界面表面粗度； 第6圖為線圖比較極化開關電荷（Qsw)呈SR〇保護層 火溫度之函數； 第7圖為線圖顯示極化開關電荷（Qsw)呈鐵電電容器 氫氣環境下耗用時間之函數；以及 第8圖為各種SR〇保護層形成技術之極化開關電 (Q s w )之線圖。 之詳細說1 現在參知、弟1圖，顯示結合於本發明之積體半導體元件 之積體鐵電記憶體晶胞1〇之實例。積體鐵電晶胞1〇包括 電電容器12以及場效電晶體（FET)14。本特定實施例中 電圯憶體晶胞1〇係配置成一個電晶體-一個電容器（1T-1C) 口己U肖豆日日胞。兄憶體晶胞1 〇包括基板例如單晶石夕基板其包 括石夕蟲晶層16。厚的場氧化物層1 8界限且分開主動區。擴 散區20形成主動元件例如電晶體14之汲區及源區。閘極22 退 於 荷 鐵 鐵 裝----- (請先閲讀背面之注意事¾再填窝本頁) .ir .線丨 士紙張尺度適用中關家標準（CNS) M規格公發） 五、發明説明（5 ) 2 一口至+兀線（與第1圖平面正交延伸因此未顯示）或形成 字兀線的部分。平面化層24包含絕緣材料如氧化物其係 Y厚層知用’使用化學、機械、化學機械研磨等平面化而 提供上方元件結構的平坦工作面。 較佳具體實施例中，黏著層（圖中未顯示）位於鐵電電 容器12與平面化層24間，俾提升鐵電電容器12與積體半導 體元件其餘部分間的黏著。黏著層由於極薄，故未顯示（較 1由厚度50埃至2〇〇埃）之氧化鈦製成，但當具有黏著性時 較薄與較厚層亦皆適合。 電谷益12係由底端電極28、鐵電電介質層3〇、頂端電 極層32、及SR0保護層34覆於電極層32上方組成。底端電 極層28較佳由鉑製造，厚度為5〇〇埃至2〇〇〇埃及更佳⑺⑼ 埃，但當於積體半導體元件證實具有良好電極特性時較薄 與較厚層亦皆適合。底端電極28係連接至「板線」，板線又 耦連至多個記憶體晶胞。板線也與第丨圖平面正交因而並未 顯示。 鐵電電介質層30較佳包含具有鈣鈦礦晶體結構之氧化 物，例如鉛鈦酸鹽錘酸鹽，Pb(ZrxTii x)〇3(pzT)或锶鉍鈦酸 鹽SfBiTiO(SBT)。鐵電電介質層30較佳厚度為1〇〇〇埃至 2000埃及更佳厚度為約18〇〇埃，但當於積體半導體元件具 有良好鐵電品質時較薄與較厚層亦皆適合。 頂端電極層32較佳由導電物質如鉑及特佳由氧化銥製 成。頂端電極層32之較佳厚度為500埃至2000埃及更佳厚度 約1500埃，但當於積體半導體裝置顯示良好電極特性（例如 1240987 五、發明説明（6 導電性、適當金屬遷移、耐熱性、製作圖樣能力）時較薄與 較厚層亦皆適合。 ' 較佳具體實施例中，SRO保護層34係位於頂端電極層 32頂上。SH⑽護層34較佳包含銷及釕氧化物，更佳包含 Sr(x)Ru(y)〇3，此處 y=(2-x：^x 之值為 〇 9至1 i。sr〇保護= 34之較佳厚度為200埃至1500埃及更佳厚度約5〇〇埃但^ 可保護下方鐵電電介質層30的鐵電材料不受化學及機械劣 化時較薄及較厚層亦皆適合。另_具體實施例中，蓋:^ 不僅為導電性鈣鈦礦如SRO，同時亦為導電性層狀鈣鈦礦 材料如YBaCu03〇 、 電容器32之頂端電極透過金屬化層36耦連至電晶體i4 源區。金屬化層36也接觸電晶體14之汲極而形成位元線接 點。較佳具體實施例中，隨後可沉積鈍化層38於積體電路 全體表面上。 本發明方法包含下列步驟：形成一層含有鳃及釕之非 晶形氧化物於鐵電電容器之頂端電極頂上；K5〇(rc至7〇q t溫度於非氧化氣氛下加熱非晶層，俾將該非晶層轉成結 晶層；以及於30(TC至50(TC溫度於非還原氣氛下加熱結晶 層’俾將結晶層轉成本發明之SRO保護層。 本务明方法之較佳具體實施例中，形成於鐵電電容器 頂端電極頂上之非晶形氧化物層包含Sr(x)Ru(y)〇3，此處 y (2-x)及X之值為0 9至丨.丨。SR0層可經由於層狀結構積體 半導體元件形成薄膜之多種技術形成，包括溶膠-凝膠法、 錢錢、及化學氣相沉積（CVD)。非晶形SRO層於約65(rc溫 本紙張尺度適财咖家標準（⑽）Μ規格⑵GX297公發）
(請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝丨 .........訂----- :線丨 五、發明説明（7 ) 度於氮氣或貴氣氣氛下加熱俾促進SR0層的結晶化。此種 非氧化退火於其它實施例可於5〇〇。〇至7〇〇。(：之溫度範圍進 行。 隨後，結晶S R 0層於約4 ο 0。(：溫度於非還原或氧化氣氛 下加熱約5小時而形成根據本發明之氧退火層。第二加 熱使用的氣氛較佳包含非還原性氣體例如氮氣或貴氣，及 更佳包含氧化氣體如氧氣。由於氣氛為非還原性，故不可 存在有還原性氣體如氫氣。本發明之另一較佳方面，結晶 SRO層及頂端電極層於第二次加熱前經蝕刻而形成鐵電電 容器上層，俾轉化結晶SR0層成為最終SR〇保護層。 形成本發明之SRO保護層之方法可結合入習知形成積 體半導體7C件之方法：鐵電電容器之底端電極形成於積體 半導體元件之基板層上。較佳具體實施例中，底端電極形 成積層結構，該積層結構包含黏著層接觸下方基板層以及 覆於黏著層頂上的底端電極層。底層較佳含氧化鈦，底層 之形成方式係沉積鈦金屬於基板層上，以及於氧氣氣氛於 300 C至700°C加熱金屬層。底端電極層較佳包含導電金屬 或金屬氧化物，更佳包含鉑。底端電極層可經由多種標準 沉積技術之任一種如直流濺鍍而形成於黏著層上。 於形成底端電極層後，鐵電電介質層形成於底端電極 上。鐵電電介質層係由鐵電材料製成，鐵電材料較佳包含 帶有鈣鈦礦晶體結構之氧化物，如鉛鈦酸鹽锆酸鹽（pz丁） 或勰叙鈦酸鹽（SBT)。於本發明之較佳方面，鐵電電介質材 料為PZT，且較佳攙雜一種選自鑭、每或銷組成的組群之 1240987 A7 ---------B7 _ 五、發明説明（8 ) 金屬lx佳使用射頻減鏡或溶膠-凝膠方法來沉積鐵電材料 於底端電極上。一旦鐵電電介質層形成，較―了圭於非還原氣 氛加熱俾結晶化鐵電材料。例如鐵電材料可經由快速熱退 火（RTA)方法結晶。 其次’頂端電極層形成於鐵電電介質層上。頂端電極 .層較佳包含金屬或導電氧化物，更佳包含鉑或銥氧化物， 又更佳包含氧化銥。頂端電極係經由眾所周知之層沉積技 術如直流濺錢而形成於鐵電電介質層上。 於頂端電極沉積於鐵電電介質層後，較佳進行退火步 驟，该步驟有夠長的時間及夠高的溫度來讓鐵電電介質層 之PZT晶粒生長完成。典型地，退火係於約650°c於下述氣 氛下進行’該氣氛包含氧分壓較佳為1%至5%，而氣氛之 差額包含惰性氣體如氬、氖、氦或氙。 於頂端電極層形成且經退火後，SR〇保護層形成於頂 ^ 端電極層頂上，如第2圖所示以及前文說明所述。 - 於形成SRO保護層後，採用多種積體半導體製造方法 來製k本發明之積體半導體元件。此等方法包括化學蝕刻 與清潔、ILD、CMP及再生退火等。本發明方法及結構之 特殊優點在於讓製程及元件設計師可就製程變化與控制上 獲得新的方向，而此等製程變化與控制為過去所不可能達 成者。至目前為止，於鐵電材料沉積後之後處理受到該處 理必眉不會劣化鐵電材料之極大約束。現在可使用涉及氫 暴路之新穎方法，處理版圖擴大且讓處理更容易控制。 此處所述製造保護層用以保護電容器堆疊之鐵電電介 本紙張尺度適用中國國家標準（CNs) A4規格（210父297公|) 11 -----------------------装… (請先間讀背面之泣意亊項#璜寫本貢) tr----------- :線- 1240987 A7 B7 五、發明説明（9 ) 質層不會受機械與化學劣化之方法，係使用較佳包含翻之 底端電極及較佳包含氧化銥之頂端電極。預期至少若干其 它金屬、金屬氧化物或甚至非金屬導電物質也可對鐵電電 容器堆疊製造可操作的頂端及底端電極。 此處所述方法較佳使用濺鍍沉積來沉積包含電容器堆 疊之各層材料。預期該方法若適合各層且如技藝界已知， 可使用其它沉積方法包括CVD及溶液化學沉積方法所謂 的「旋塗上」技術達成。 實例1 參照第2圖，顯示本實例使用之鐵電電容器之示意說明 圖。鐵電電容器70包括二氧化矽基板層72、氧化鈦黏著層 74、鉑底端電極76、PZT鐵電電介質層78、氧化銥頂端電 極80、SRO保護層82、氧化鋁層84及鋁合金佈線接點86。 用於本實例，氧化鈦黏著層74之厚度為200埃，底端電 極76厚1500埃，PZT鐵電電介質層78厚1800埃，氧化銥頂 端電極80厚1500埃，SRO保護層82厚500埃。蝕刻鐵電電介 質後，氧化鋁層84形成於SRO保護層頂上以及電容器堆疊 側邊上。然後二氧化矽中間層88形成於氧化鋁層84上，鋁 合金佈線接點86於原位被蝕刻。 於SRO保護層82已經於氮氣或氧氣氣氛下退火後對 SRO保護層結構進行X光繞射（XRD)測量。SRO保護層82之 晶體結構呈退火溫度之函數變化之比較顯示於下表1 : 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 12 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •、v一口 · 1240987 A7 B7 五、發明説明（i〇) 退火條件
SrRu03(121)結構
SrRuO3(040)結構
C 無 無 無退火
B 無 無 於500°C氮氣氣氛下 退火1小時
C 無 無
B 無 無 於650°c氮氣氣氛下 退火1小時
C 450 無
B 460 無 於650°C氧氣氣氛下 退火1小時
C 620 240
B 600 213 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 表1所示結果指出SRO保護層之結晶化不會於退火溫 度500°C或以下於非還原性氣氛下發生。相反地，於650°C 退火溫度，將非晶形SRO轉成結晶鈣鈦礦，（121)及/或（040) SrRu03晶相存在於SRO保護層82。 現在參照第3圖，顯示結晶後及未經結晶化SRO保護層 之漏電流之比較。第3圖顯示當SRO保護層82之Si*Ru03未經 結晶化時漏電流比SRO保護層82經結晶後遠更高。高漏電 流劣化鐵電電容器之效能。 實例2 本實例中，對帶有及未帶有SRO保護層82及氧化鋁層 84之鐵電電容器比較極化開關電荷（Qsw)。如第2圖所示， 電容器皆具有大致相同結構，但不存在SRO保護層82及氧 化鋁層84除外。 現在參照第4圖，於蝕刻以及形成鋁合金佈線接點86 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公楚） 1240987 A7 --~_________ B7_ 五、發明説明τττ ~~— 後，測里二個不同鐵電電容器之Qw。於處理鋁合金接點％ 刖測件二個電容器之Qsvv皆約為33微法拉/平方厘^米（以 ^ m)第一電谷器具有第2圖所示結構但不存在有sr〇保 濩層82。第二電容器具有SRO保護層82但不含氧化鋁層 84， 一 ，不— 乐二电容器具有SRO保護層82及氧化鋁層84。如第4 圖所不，鐵電電介質層78之PZT於鋁合金接點86處理期間 嚴重劣化’結果導致Qsw接近〇微法拉/平方厘米。相反地， 第二及第三電容器存在有SRO保護層82，鐵電電介質層78 之PZT顯著較少劣化。 現在參照第5圖，如第2圖所示之兩個鐵電電容器於氧 化銀頂端電極80與pzt鐵電電介質層78間的界面具有不同 的表面粗度。如第5圖所示，二層間之界面愈粗糙，則電容 器之Qsw值降低。本發明可用於ΡΖΤ層替代氧化鋁層84。 本實例中，證實SR0保護層保護鐵電電容器之鐵電電 "貝層之PZT不被氫劣化的能力。實驗始於將帶有SRO保 護層之鐵電電容器置於高溫氫氣氣氛下。PZT之氫劣化係 經由測量電容器之極化開關電荷（Qsw)之下降而測定。比較 於不同處理條件下形成的SR0保護層，證實於3⑻。〇至50() °C於非還原氣氛下加熱時該層形成氫氣的最強力屏障。
用於本實例之鐵電電容器由底向上包含下列各層：基 板層、黏著層、底端電極、鐵電電介質層、頂端電極層及 SRO保護層。黏著層為厚5〇〇埃的鈦氧化物（Τί〇χ)層，底端 電極為厚15⑽埃之鉑層，鐵電電介質層為厚1800埃之PZT 本紙張尺度適用中國國家標準A4規格（210X297公釐） 14 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
▼訂I 一線丨 1240987 A7 ------_B7_ 五、發明説明（12 ) 層’頂端電極為厚1500埃之銀氧化物（ir〇x)層，及srq保護 層之厚度為500埃。 第6圖顯示於150°C於包含3%氫氣氣氛下加熱鐵電電 谷器試樣後之極化開關電荷（qsw)。暴露於此種氫氣氣氛i 5 分鐘後，帶有SRO保護層且曾經於300。(：至5〇〇。(：於氧氣加 熱的鐵電電容器維持Qsw至高達3〇微法拉/平方厘米。相反 I. 地，帶有SR〇保護層於650°C而非於300T：至500。(：範圍加熱 至鐵電電容器，同樣暴露於氫氣環境而Qsw接近為〇。除此 之外，帶有SRO保護層未經退火之鐵電電容器，SR〇保護 層未經結晶化反而為非晶形，此種鐵電電容器同樣暴露於 氫氣環境具有Qsw接近〇。 第7圖進一步證實經由於3〇〇°c至5〇〇t溫度於非還原 氣氛加入結晶後的SRO而形成SRO保護層，可提升且作為 氫氣屏障的效果。第7圖顯示帶有Sr〇保護層已經於3〇(rc • 至500 C之氧氣下加熱的鐵電電容器，即使暴露於氫氣環境 長達75分鐘後，仍然維持qsw值高達2〇微法拉/平方厘米。 同時’帶有SRO保護層其已經於650°C加熱或絲毫也未加熱 之鐵電電容器僅暴露於相同氫氣環境丨5分鐘後Qw值即等 於0 〇 第8圖中，對帶有SRO保護層係經由於4〇〇。(：退火1〇小 時形成的鐵電電容器測量極化開關電荷（qsw)。實驗包括比 車父於氧氣氣氛相對於氮氣氣氛退火的SR〇保護層，以及比 較具有5 0 X 5 0微米結構相對於具有晶胞電容器結構之鐵電 電谷器。SRO保護層於400。(：退火後，鐵電電容器進行鋁層 本紙狀_遷格（2lGx297公楚) -17—- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂— :線丨！ 1240987
五、發明説明（13 ) 1佈線處理，然後測量Qsw俾評比經由佈線過程造成的ρζτ 劣化。 一
Qsw資料顯示於鋁層1佈線處理期間，全部於4〇〇1退火 的SRO保護層皆可保護下方鐵電電介質層的ρζτ不會劣 化結果私出SRO保護層當於氧氣或氮氣氣氛下退火時可 保護下方ΡΖΤ。如此，於本發明之SR〇保護層形成方法之 3〇〇°C至50(TC退火步驟可於非還原氣氛下進行，該種氣氛 包含氧化氣氛如氧氣，以及惰氣氣氛如氮氣及貴氣（例如 氦、氬、氪及氙）。 雖然則文已經參照較佳具體實施例特別顯示及說明本 發明，但熟諳技藝人士 了解可未悖離本發明之精髓及範圍 就形式及細節上做出多項變化。 :«.裝.................訂--------------·€ (請先閲讀背面之注意事项再填窝本頁〕 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 16 — 1240987 A7 B7 五、發明説明（14 元件標號對照 1.. .鋁層 12.. .鐵電電容器 16…矽磊晶層 20.. .擴散區 24.. .平面化層 30.. .鐵電電介質層 34.. .5.O保護層 38.. .鈍化層 72…二氧化矽基板層 7 6...舶底端電極 80.. .銥氧化物頂端電極 84.. .氧化鋁層 88.. .二氧化矽中間層 10.. .積體鐵電記憶體晶胞 14.. .場效電晶體 18.. .場氧化物層 22…閘極 28.. .底端電極 32.. .頂端電極層 36…金屬化層 70.. .鐵電電容器 74.. .鈦氧化物黏著層 78.. .PZT鐵電電介質層 82.. .5.O保護層 86.. .鋁合金佈線接點 裝------------------、矸------------------線. (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）
Claims (1)
- 申請專利範圍 8 8 8 8 Λ B c D Λ年 月 正充I修補j /( 4.:t修..上後是否變更原實質.内容 第901251(38號專财請案申請專利範圍修正本 修正日期：92年2月17曰 _製迨保5蒦層於鐵電電容器之方法，該鐵電電容器包 3頂端電極層、底端電極層、及鐵電電介質層介於頂端 與底端電極層間，該方法包含下列步驟： 形成一層包含導電性金屬氧化物材料之非晶形層 於頂端電極層上； 對非晶形層進行第一退火，其中該第一退火包含於 非氧化氣氛下加熱該非晶形層，俾將非晶形層轉成結晶 化鈣鈦礦或層狀鈣鈦礦材料層；以及 、對結晶化層進行第二退火，其中該第二退火包含於非 還原氣氛下加熱結晶化層俾轉化結晶化層成為保護層。 2.如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含： ，由餘刻、、、σ gg化層及頂端電極層而圖樣化頂端電 極層。 士申口月專利範圍第！項之方法，其中該頂端電極包含銀氧 化物。 士申明專利犯圍第1項之方法，其中該非晶形層包含銷、 釕及氧。 5·如申請專利範圍第1JM之方法，其中該第一退火包含於 5〇〇C至700°C加熱非晶形層。 6·如申請專利範圍第1項之方法，其中二退火包含於 3〇〇°C至50(TC加熱結晶化層。 、 7·如申請專利範圍第1項之方法，其中該第二退火之非還原1240987 氣氛包含氧氣。 8·如申請專利範圍第丨項之方法，A中哕 乃杰鐵電電介質層包含 ΡΖΤ 〇 ' 9.如申請專利範圍第2項之方法，其中該頂端電極係於第二 退火前以及第一退火後圖樣化。 種製造保護層於鐵電電容器之方法，該鐵電電容器包 含頂端電極層、底端電極層、及鐵電電介質層介於頂端 與底端電極層間，該方法包含下列步驟： 沉積一層包含Sr⑴Ru^O3之非晶形層於頂端電極 層上； 對該非晶形層進行第一退火，其中該第一退火包含 於含氮之非氧化氣氛下加熱非晶形層，俾轉化非晶形層 成為結晶化層； 藉蝕刻結晶化層及頂端電極層而圖樣化頂端電極 層；以及 於結晶化層進行第二退火，其中該第二退火包含於 3氧氣之氧化氣氛下加熱結晶化層，俾轉化結晶化層成 為保護層， 其中該頂端電極層包含銥氧化物，鐵電電介質層包 含Ρζτ，及底端電極包含鉑。 Π·一種積體半導體元件，包含： 一片半導體基板； 半導體元件形成於半導體基板； 一個形成於半導體基板上方之鐵電電容器，其中該 本，.氏張尺度適用中國國豕標準（CNS) Α4規格（2ι〇χ297公爱）裝 訂l24〇987 申明專利範圍 鐵電電容器包含一個底端電極、一層形成在該底端電極 上方之鐵電電介質層以及一個形成於鐵電電介質層上 方之頂端電極；以及 一層結晶化保護層，包含銘、釕及氧且形成於頂端 電極上方。 12. 如申請專利範圍第！！項之積體半導體㈣，其中該頂端 電極進-步包含_層銥氧化物層，該鉉氧化物層係接觸 鐵電電介質層。 13. 如申請專利範圍第u項之積體半導體元件，其進一步包 一層絕緣層形成於鐵電電容器上方； 其中该絕緣層包含一種選自弱導電ρζτ及與氧化 物組成的組群之絕緣金屬氧化物。 从如申請專利範圍第u項之積體半導體元件，其中該鐵電 電介質層包含PZT。 15·如申請專利範圍第u項之積體半導體元件，其中該底端 電極包含鉑。 —種鐵電電容器，該鐵電電容器構成積體半導體裝置之 一個元件，其中該鐵電電容器包含： 一層包含結晶化Sr⑴Ru^O3之保護層，其中产(2_χ) 及X之值為0.9至1.1 ; 一層頂端電極層，其位於保護層下方，其中該頂端 電極層包含銥氧化物； 一層鐵電電介質層，其係位於頂端電極與底端電極 本紙張尺度適用中國國家標準（ 〇抓）八4規格（210\297公釐） !24〇987間’其中該鐵電電介質層包含PZT ;以及 該底端電極包含鉑。 17·—種積體半導體元件，包含： 一片半導體基板； 半導體元件形成於半導體基板； 一個形成於半導體基板上方之鐵電電容器，其中 該鐵電電容器包含一個底端電極、一層形成在該底端 電極上方之鐵電電介質層以及一個包含銥氧化物且形 成於鐵電電介質層上方之頂端電極； 一層結晶化保護層，包含鳃、釕及氧且形成於頂 端電極上方；及 一層絕緣層形成於鐵電電容器上方，其中該絕緣層 包含一種選自弱導電ΡΖΤ及與氧化物組成的組群之絕 緣金屬氧化物。 18·如申請專利範圍第17項之積體半導體元件，其中該鐵電 電介質層包含ΡΖΤ。 19·如申請專利範圍第17項之積體半導體元件，其中該底端 電極包含翻。
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