晶体钙钛矿铁电单元的退火和呈现阻挡层特性改善的单元的制作方法

专利名称：晶体钙钛矿铁电单元的退火和呈现阻挡层特性改善的单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成在诸如硅等衬底上的铁电结构。尤其是，本发明涉及制造结晶学上取向(crystallographically oriented)的铁电结构。
背景技术：
对于制造在IC芯片断电后继续存储数据的非易失性集成电路(IC)存储器引起相当的注意。推向市场的一种类型是在一电极的电容器之间的间隙中填充可在电气上极化成(pole into)两个状态的铁电材料的铁电存储器。目前市售的还包括多晶铁电材料。尽管进行了进一步发展的努力，但这些多晶铁电IC存储器仍表现出弱的疲劳特性，且在制造中受到产量低的困扰。
发展的另一个途径是在结晶学上取向阶段中生长铁电材料。据相信，在适当的条件下，在具有典型铁电体的分层钙钛矿晶体结构的<001>轴的柱状多晶结构中的铁电生长的优先取向为垂直于铁电膜。铁电材料的例子包括锆钛酸铅(PZT)、镧钛酸铅(PLZT)、铌钛酸铅(PNZT)。形成的柱状微晶在铁电膜平面内随机取向。
本申请的两个发明人Dhote和Ramesh已在1995年12月26日提交的08/578,499号和1996年1月3日提交的08/582,545号美国专利申请中揭示了两个不同但相关的结构，这里通过参考而引入它们的全部内容。后一专利申请的结构在

图1的剖面图中示出。在<001>取向的晶体硅衬底22上形成所示的铁电随机存取存储器(FRAM)单元20(在IC存储器中形成许多这样的单元)，该单元包括铁电电容器和晶体管。通过形成导电率类型与衬底22的导电率类型相反的源和漏阱24、26而产生金属-氧化物-半导体(MOS)晶体管。以包括下栅氧化物层和例如铝等上金属栅极线(gate line)的栅极结构28覆盖插入的栅区来控制栅极。
把第一中间层(inter-level)介电层30淀积在衬底和晶体管结构上。穿过位于源阱24上区域的第一中间层介电层30蚀刻出通孔32，把多晶硅填入通孔32而形成至晶体管源极的多晶硅触点塞(contact plug)。在第一中间层介电层30之上以光刻方式刻划金属源极线34，金属源极线34与多晶硅塞32电气接触。
然后在第一中间层介电层30上淀积第二中间层介电层36。穿过位于漏阱26区域上的第一和第二中间层介电层30、36蚀刻出另一个通孔38，把多晶硅填入第二通孔38而形成至晶体管漏极的触点塞。
然后淀积和限定下铁电堆层(stack)。它包括促进与多晶硅塞38的电气接触的多晶硅层40、在下面的多晶硅和氧化铁电层及其氧化物电极之间起到第一导电阻挡层作用的氮化钛(TiN)层42、起到主阻挡层作用的金属间层44以及下金属-氧化物电极46。
在500°到650℃范围内的温度下进行金属-氧化物电极46、52和铁电层50的生长，最高的温度在金属间层44的淀积后的处理中实现。
金属间层44对于所引用的专利申请来说是新的。它可具有Ti3Al化合物，其它选择将在以下讨论。简言之，金属间层是至少两种金属的合金(一种金属是难熔的)，这些金属以理想配比或接近于理想配比混合。这样形成了原子序列长的金属，即至少是多晶的金属。Liu等人在“有序的金属间化合物(intermetallics)”(ASM手册，第2卷，特性和选择非铁合金和专用材料(国际ASM，1992)，第913-942页)中详细地介绍了金属间化合物(至少用于机械元件)。
下金属-氧化物电极可具有镧锶辉钴矿(LSCO)化合物，尤其是近似于La1-xSrxCoO3的化合物，其中0.15≤x≤0.85。现在众所周知，LSCO形成可接受的电气触点并进一步促进钙钛矿铁电材料的高度定向生长。下铁电堆层结构的几个变化都是可能的。多晶硅层40或TiN层42都不是很重要，可省却任一层或这两者。
在下铁电堆层的侧面周围形成Z形场-氧化物层48，该层从其底部在其边缘上沿横向向外延伸，但留下用以在以后淀积上铁电堆层的中央孔。
然后淀积上铁电堆层并把它限定为填充场氧化物层48的孔但不延伸出该孔的最底部。上铁电堆层包括例如PNZT等铁电层50、例如LSCO等上金属-氧化物电极层52和铂层54。
在上和下铁电堆层周围淀积第三中间层介电层56。向下蚀刻到铂层54形成通孔60，把Ti/W填入该通孔而形成与铂层54接触的通路60。淀积并刻划铝层以形成连到通路60的互连线62。
在图1所示的竖直堆层结构下已生长了原型铁电电容器堆层。示出的LSCO电极46、52和铁电层50都表现出高度的晶体取向。测得铁电堆层具有优于多晶铁电单元的极化、疲劳和耐久特性。
然而，此结果仍需改善。依据本工艺制造的单元表现出足以在5V下操作的磁滞回线。然而，为了高度集成，最理想的是3V操作。为了3V操作，需要改善铁电单元的极化性。

发明内容
可把本发明归纳为一种在金属-氧化物层上制造钙钛矿层的方法。至少金属-氧化物层在其淀积后经过快速热退火。
在硅衬底上形成铁电存储单元，它具有金属间层。通过随后按序生长下金属-氧化物电极、铁电层和上金属-氧化物层而形成铁电单元。在相对短的时间内在比下金属-氧化物电极生长温度高的温度下至少对下金属-氧化物电极进行退火。
在本发明的另一个方面，由硅化物最好是难熔金属的二硅化物来形成金属间层。
在本发明的再一个方面，在上金属-氧化物层上形成第二金属间层，以提供与上金属层的电气接触。第二金属间层消除了对上侧的铂的需要。第二金属间层最好由金属间铝化物来形成，以对铝互连塞和铝布线提供坚固界面。
附图概述图1是利用金属间阻挡层的铁电存储单元的剖面图。
图2是用作图1的存储单元原型的测试结构的剖面图。
图3是示出本发明的铁电电容器的一系列磁滞回线的曲线图。
图4是比较经过本发明的退火和没有退火的铁电电容器的剩磁(remanent)极化的曲线图。
图5是示出本发明的铁电电容器的极化特性的曲线图。
图6是本发明的铁电电容器在两个不同温度下的疲劳特性的曲线图。
图7是经过本发明的退火和没有退火的铁电电容器的疲劳特性的曲线图。
图8是剩磁极化与本发明的退火量的关系的曲线图。
图9是剩磁极化和表面电阻率与本发明的退火量的关系的曲线图。
图10是被退火和未退火的没有氮化钛阻挡层的铁电电容器的极化特性的曲线图。
图11是图10的铁电电容器的疲劳特性的曲线图。
图12是具有金属间上接触层的存储单元的另一个实施例的剖面图。
图13是使用金属间层和铂上接触层二者择一的两个单元的磁滞回线的曲线图。
图14是利用硅化物阻挡层的铁电存储单元的剖面图。
图15是示出具有硅化物阻挡层的测试结构的两个磁滞回线的曲线图。
本发明的较佳实施方式在本发明的一个实施例中，通过与已简述的被引用专利申请差不多的技术来制造图1的结构。在先前所述的生长下铁电堆层期间，在550到650℃的温度下生长下金属-氧化物电极层46并在富氧环境下冷却层46。然而，其后，把衬底移出生长室并使它在相对短的时间周期内在比其生长温度高的温度下经过快速热退火。在退火后，重新开始前面所述的处理，完成此结构。利用快速热退火，改善了铁电电容器的极化特性，同时至少保持疲劳和耐久特性。
据相信，快速热退火使下金属-氧化物层46中的柱状微晶的直径得以扩大。该层46对于具有高度定向晶体结构的上面的铁电层50的生长起到晶体生长模板的作用。由于下面的金属-氧化物模板层46在快速热退火后具有较大的微晶尺寸，所以后生长的铁电层50也具有较大的微晶尺寸。众所周知铁电畴具有几十毫微米的直径。如果柱状微晶的直径为该值的几倍，则每个微晶将包含几个畴。即，不是所有的铁电畴都延伸过晶粒的边界。因此，晶粒边界及随后沿晶粒边界的任何扩散都不会影响所有的铁电畴，柱状铁电层将更类似于单晶层。
第二个效果是快速热退火将除去下金属-氧化物层46的表面和体内的缺陷，这些缺陷会使随后的生长降级而且还会影响该界面的电学特性。例如，在富氧退火中，钙钛矿可吸收更多的氧并降低氧空穴的浓度。在某些情况下，退火相当于普通无定形淀积层的结晶化。
已在原型结构上进行了大量实验来确定本发明的优点。在被多晶硅层覆盖的硅晶片或被多晶硅然后氮化钛覆盖的硅晶片上生长未构图的铁电堆层。通过在每个3J×cm-2的脉冲的影响下以5Hz脉动的KrF激发物激光器的脉冲激光淀积(PLD)来进行生长。以衬底支架保持在600℃下进行生长。在高真空下淀积金属间层42，同时在100毫托的氧气环境下淀积金属-氧化物和铁电层。金属-氧化物层46、52具有La0.5Sr0.5CoO3(LSCO)化合物和100nm的厚度。铁电层50具有PbNb0.04Zr0.28Ti0.68O3(PNZT)化合物和300nm的厚度。大多数样品包括上铂层54。
依图2所示的原型电容器结构完成大多数电学特性。基础结构包括晶体硅衬底70、多晶硅层72和TiN层74。把铂触点75加到TiN层74的暴露区域。下铁电堆层包括金属间层76、LSCO构成的下金属-氧化物电极层78和PNZT构成的铁电层82。在铁电层82上形成上金属-氧化物电极层84，层84形成相对小的存储电容器88和大得多的耦合电容器90。在电容器限定和以它们进行限定前，在存储和耦合电容器88、90上淀积铂触点92、94。各个存储电容器88在其各个触点88与其顶部的耦合电容器90或其底部的TiN触点75之间被电气访问。在所引用的Dhote和Ramesh的后一专利申请中找到了制造工艺的细节。
实验1制造第一测试芯片，其金属间层76由Ni3Al构成。在600℃下淀积所有的激光烧蚀的氧化物层。在淀积了下LSCO层78后，把此芯片从激光淀积室中移出，并使该芯片在750℃下经过120s的快速热退火。在100℃下测得如图3的图中所示的该芯片的磁滞回线。对不同的最大所加电压值测得这些回线，首先加上最大的最大电压。所有的回线(即使2伏回线)都表现出良好的磁滞现象。当铁电存储器IC扩展到256Mb及以上的容量时，在较低电压下的操作非常令人满意。
实验2准备两块芯片，其金属间层76由掺有5wt％的Nb的AlTi3构成。在室温下生长这两块芯片。所制造的对照芯片未进行快速热退火。图4的曲线104绘出由切换和未切换的极化之差测得的该芯片的极化特性对所加电压的函数。支持(poling)电压的脉宽为2ms。在另一块芯片的下LSCO层78生长后在750℃下经过160s的快速热退火。曲线106示出其相应的极化特性。被退火的芯片表现出明显较好的极化，其特性在2-3V的支持范围内是可接受的且在明显较高的支持电压下甚至好于未退火的芯片。
实验3在600℃下生长具有Ni3Al金属间层的另一块芯片，该芯片经过快速热退火。测得其剩磁极化P和矫顽电压Ec对所加电压的函数。剩磁极化为切换的和未切换的极化之差，矫顽电压为极化为零时磁滞回线中所示的电压值。图5的曲线110示出剩磁极化；曲线112示出矫顽电压。这些曲线表明，本技术所形成的电容器对于3V的所加电压在一伏或更小的矫顽电压Ec下有足够的(剩磁)极化P，这是ULSI存储器的理想操作范围。由图4的数据表明，未退火的电容器不能提供这么高的极化值。
通过加上在1MHz下±5V的双极(bipolar)方形脉冲对图5的数据的电容器进行疲劳测试。图6的曲线120、122示出在把样品保持在室温下时剩磁极化P对疲劳循环数的函数。曲线124、126同样示出在疲劳循环期间在把样品保持在100℃时的剩磁极化P。据相信，在100℃下的疲劳后剩磁极化P的改善是由于在温度升高的循环期间的有效自退火。注意，109循环(在该处，改善近似完全在100℃下)相应于17分钟的自退火时间，但在生长成完整的铁电堆层后进行自退火。
实验4在600℃下生长一创造性和一对照性样品，它们具有加有Nb杂质的AlTi3金属间层。对获得的电容器进行室温下的疲劳测试。图7的曲线130、132示出底LSCO层在750℃下进行160s的快速热退火时的剩磁极化P，而曲线134、136示出未进行如上所述的快速热退火时的剩磁极化P。退火样品的极化虽然在大约109循环后有所降低，但它仍超过未退火样品的极化。
实验5确定具有Ni3Al金属间层且经过快速热退火的样品的耐久时间。测得剩磁极化对超过大约一天的时间的函数。极化近似于随时间的对数降低。如果假设把此关系扩展到2mC/cm2的极化，则室温下的耐久时间为大约160,000年，100℃下的耐久时间为8000年。认为这些耐久时间已很足够了。
实验6进行几个测试来确定不同数量的快速热退火的效果。生长具有掺杂了Nb的AlTi3金属间层的第一组样品。在室温下淀积下LSCO层，从而它为无定形或多晶。然后使这些样品在750℃下经过时间在80和160秒之间的快速热退火。其后完成电容器制造，测量每个样品的剩磁极化P。这些结果一般遵循图8中的图140。最初的结论是更长时间的退火是有益的。然而，据相信过量的退火终将影响金属间层并引起可靠性的问题。一般可接受的是，应把热安排最小化到兼顾其它需要。即，应把退火时间和温度限制到运算参数所需的值。
生长具有Ni3Al金属间层的第二组样品。在生长了无定形下LSCO层后，使这些样品在750℃下经过不同数量的快速热退火。在完成电容器结构后，测量剩磁极化和电阻率。以图2所示这种利用一个小触点88和一大触点90的两点探针法来测量电阻率。把测得的电阻归一化到假设一侧的电容器堆层为50mm及铁电厚度为300nm时的电阻率。实验结果示于图9的剩磁极化P曲线142和电阻率曲线144中。类似于图8的结果，延长快速热退火使极化增加。对于较少量的退火，下LSCO层保持结晶学上的无定向，从而形成无序铁电层。电阻率接近恒定，确认在样品之间铁电层厚度没有明显改变。
热退火的上限不容易定量，在整个工艺中也不必对其进行优化。晶体层的热退火超过5分钟削弱了RTA的目的。然而，无定形LSCO层可能因富氧环境下的长退火(大约15分钟)中受益。
实验7。
在我们先前的专利中，我们已建议不需要TiN阻挡层把金属间阻挡层与下面的硅分离。生长确认此结果的样品，这些样品经过及不经过快速热退火。参考图2，在多晶硅层72上直接生长Ni3Al的金属间层76。如果进行退火，则在750℃下进行120s的退火。图10的曲线150示出在样品经过快速热退火时测得的剩磁极化P对所加电压的函数，而曲线152示出未进行退火的相应值。曲线154、156分别示出对退火和未退火的样品测得的矫顽电压Ec对所加电压的函数。在与图5中所示包括TiN阻挡层的结构的数据相比较中，从图10可看出，没有TiN阻挡层对退火样品的影响极少。然而，无TiN样品的快速热退火明显提高了极化。
也对这些样品进行疲劳测试。图11中的曲线160、162示出退火样品的剩磁极化与100℃下循环数的关系，而曲线164、166示出未退火样品的相应关系。虽然未退火样品并不比退火样品差，但对室温下的疲劳获得类似结果。应把对没有TiN阻挡层的图11结果与图6中TiN阻挡层的结果相比较。所有这些结果都确认金属间阻挡层消除了对TiN阻挡层的需要。
图1所示的存储单元结构有某些潜在的问题。铂对氧来说是多孔的，从而上铂电极54对氧从上金属-氧化物电极54向上扩散到塞60或互连62中的铝没有阻挡。足量的氧使铝滚成球，从而引入过量的接触电阻并大大降低可从铁电堆层外部观察到的磁滞特性。如果由铝来构成塞60，则可在淀积铝前把TiN阻挡层淀积在接触孔的底部，以防止氧的扩散。TiN与铂的粘性较差，可能需要TiW构成的中间粘接剂层。其结果是使制造工艺复杂了。或者，整个塞60可由TiW来构成，但在硅处理中未推广淀积厚的TiW层。此外，铂难于蚀刻，尤其是在值得生产的工艺中。
依据本发明的另一个方面，如图12所示以直接复在上金属-氧化物层52上的上金属间层170来替换图2的上铂层54。上金属间层170起到防止氧从金属-氧化物层52向上移至上面的铝的阻挡层的作用。有利的是，上金属间层170由诸如AlTi3、Ni3Al或NiAl等金属间铝化物来构成。然后，可以与下面的铝化物金属间层170粘接良好的铝构成的塞172来填充通孔。铝化物在铝和金属间铝化物之间提供良好的机械和欧姆界面。利用非金属间铝化物可能必需铝塞172与金属间层170之间的粘接剂层。众所周知，在硅处理中，可在一个步骤中淀积塞172和互连62的铝。或者，可把金属间化合物填入塞172，甚至用作互连62。随着此结构的几何形状的变化，可把塞材料直接淀积到上金属-氧化物层52上。
实验8生长遵循图2的结构的原型样品，其接触层170由AlTi3构成。通过溅射淀积下金属间层而不是通过脉动激光淀积，但上金属间层是通过激光淀积。未进行快速热处理。如图13的图所示，应把上金属间触点的室温磁滞回线180与上铂触点的相应磁滞回线182相比较。此处理未被优化，预期得到提高。
溅射金属间层的实验表明，对于淀积来说，溅射具有比脉冲激光淀积更宽的处理窗。据相信，通过溅射更容易以理想配比来形成金属间化合物，且已证明溅射是半导体工业中的生产工具。
上述实施例把NiAl、Ni3Al和AlTi3用作金属间化合物材料。然而，可把更广范围的金属间化合物用于阻挡层材料。金属间化合物的其它特例是NiTi和CoAl。由成分AB、AB2、AB3、A2B和A3B来代表全部，这里A包括Fe、Cr、Co、Ni、Mn、Mo和W，这里B包括Al、Ti、Cr、Si、Ru、Re。此外，金属间化合物包括AA’和BB’合金。对于更全面的说明，参考引用的Dhote和Ramesh的后一专利申请。
特别有希望作为金属间阻挡层的一组材料是金属间硅化物，尤其是诸如难熔金属的二硅化物构成的MoSi2和Wsi2等金属间二硅化物。在图14的剖面图中示出一个示例的结构，它是图1实施例的变形。然而，本实施例没有TiN阻挡层，硅化物层190直接覆盖多晶硅层40。可把这种硅化物阻挡层与图12的上金属间阻挡层170相结合，金属间化合物可以是硅化物或不同的金属间化合物。
在硅处理中已使用基于硅的金属间化合物(硅化物)，尤其是在下面的硅和上复金属之间的边界处。硅化物一般是难熔金属与硅的合金，但可通过理想配比或接近理想配比的化合物获得更好的性能，尤其是难熔金属二硅化物。在硅处理中所使用的硅化物的例子是二硅化物CoSi2、TiSi2、TaSi2和Wsi2。尤其是在没有TiN阻挡层的实施例中，金属间硅化物给下面的硅提供了可靠的界面。在硅处理中，可通过化学气相淀积(CVD)来淀积硅化物，这样即使在又深又窄的孔中也可产生非常准形的涂敷。或者，可通过在硅上溅射一层难熔金属然后进行快速热退火或激光退火来形成二硅化物层。实际上，以两个步骤来进行快速热退火，一个是产生单硅化物的较低温度的退火，一个是把单硅化物转换成二硅化物的较高温度的退火。与二硅化物相比，更容易对单硅化物进行选择性蚀刻。CoSi2的两个退火温度为近似于450°和700℃，TiSi2的两个退火温度为680°和750℃，这些温度与先前所述的步骤一致。通过对激光器定位进行编程，可有利地把激光退火应用于形成上金属层。
上述把难熔金属和硅退火成为金属间硅化物的工艺暗示，铁电单元下部的快速热退火基本上可影响激光烧蚀的金属间层。Shindo等人在5,449,933号美国专利中揭示了，富铝的NiAl或NiCrAl合金可把结晶学定向从模板层传送到钙钛矿层。虽然这些合金不是金属间合金，但它们是由形成金属间化合物的组分构成的。
实验9把MoSi2或WSi2用作通过脉冲激光淀积法淀积的硅化物层来制造两块原型测试芯片。测试结构没有图2的TiN层74(在多晶硅层72上直接形成硅化物层76)，且不进行快速热退火。图15示出MoSi2的5V和3V磁滞回线。也进行疲劳和耐久测试。这些结果都示出类似于以上对非硅金属间化合物的阻挡层所述的寿命，但硅化物阻挡层的极化水平较低。WSi2的结果类似于MoSi2的结果。
虽然由于对更好的铁电存储单元的需要而激发了本发明，但本发明并非如此有限，它可扩展到许多其它的应用。把类似器件的几何形状用于压电电微观系统的薄膜开关，以及用于使用钛酸铅、钽酸铅或类似材料的未冷却的红外检测器。对于NiTi(它也是形成存储器的合金)构成的金属间阻挡层，可使用集成在存储器合金上的铁电层来控制该层的相位转换。
铁电单元与高温超导结的结构有许多类似之处，因为这些超导体具有类似于许多铁电体的钙钛矿晶体，事实上许多钙钛矿超导体表现出铁电体的特性。可在诸如LSCO、钛酸铋(BTO)和镨钡铜氧化物(PrBCO)等金属-氧化物模板层上生长高质量的结晶学定向的钙钛矿薄膜。许多这样的模板材料是分层的钙钛矿，而不是LSCO的立方形钙钛矿。钙钛矿具有许多可在有用的器件中利用的有用电学特性，当把这些钙钛矿集成在硅上时它们变得更加有用。本发明的金属间阻挡层使这些模板层(通常被另外用作电极)可在硅和其它半导体上生长。
虽然以上所述的实施例已包括夹在两导电(电极)金属-氧化物层之间的钙钛矿层，但已描述了电极仅位于钙钛矿层底部的其它器件。这种器件的例子包括诸如螺旋阀等磁阻器件。
因而，本发明提供了一种简单而便宜的提高起到电子器件作用的钙钛矿单元的性能的方法。
本发明还提供了钙钛矿单元周围金属间层的几个新组成和结构。
本发明的各个方面提供了可在商业上制造的可靠的钙钛矿单元，尤其是铁电存储单元。然而，可以低成本获得对已有技术稍作所需的变化。
权利要求
1.一种制造钙钛矿单元的方法，其特征在于包括以下步骤在第一温度下在衬底上淀积金属-氧化物层的第一步骤；然后使所述衬底在高于所述第一温度的第二温度下退火；以及在所述金属-氧化物层上淀积包括钙钛矿材料的钙钛矿层的第二步骤。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述钙钛矿材料为铁电体。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于在所述退火步骤后进行所述第二淀积步骤。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述第二温度足够高，在足够长的时间内进行所述退火以使所述金属-氧化物层在结晶学上定向。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述第二温度为至少750℃。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述衬底包括半导体材料，所述方法还包括在所述第一步骤前进行在所述衬底上形成金属间层的第三步骤。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述第三步骤还包括在所述衬底上淀积包括所述金属间层所包括的金属的金属层；以及对所述金属层进行热处理以从所述金属层和所述衬底形成所述金属间层。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于所述钙钛矿材料是铁电体，所述金属-氧化物层是导电的以形成所述钙钛矿层的下电极，所述方法还包括在所述钙钛矿层上淀积导电层以形成所述钙钛矿层的上电极的第三步骤。
9.如权利要求9所述的方法，其特征在于在所述退火步骤后进行所述第二淀积步骤。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于在所述第二淀积步骤后并在所述第三淀积步骤前进行所述退火步骤。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于在所述第三淀积步骤后进行所述退火步骤。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于在所述钙钛矿层上形成的所述导电层包括金属间化合物。
13.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述半导体材料包括硅，所述金属间层包括难熔金属的硅化物。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于所述硅化物包括所述难熔金属的二硅化物。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于直接在所述硅上形成所述金属间层。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于形成所述金属间层的所述第三步骤包括在所述硅上淀积包括所述难熔金属的金属层，然后对所述金属层和所述硅的至少一个表面进行退火，从而由所述难熔金属和所述硅之间的反应来形成所述硅化物。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于所述硅化物包括所述难熔金属的二硅化物。
18.一种钙钛矿单元，其特征在于包括具有一硅表面部分的衬底；硅化物层，包括在所述硅表面部分上形成的硅和难熔金属；在所述硅化物层上形成的金属氧化物层；以及在所述金属氧化物层上形成的钙钛矿层。
19.如权利要求18所述的单元，其特征在于所述钙钛矿层包括铁电体，所述金属氧化物层是导电的，所述单元还包括在所述钙钛矿层上形成的第二导电金属-氧化物层。
20.如权利要求19所述的单元，其特征在于所述硅化物包括所述难熔金属的二硅化物。
21.如权利要求19所述的单元，其特征在于所述硅化物包括所述难熔金属的二硅化物。
22.如权利要求18所述的单元，其特征在于还包括在所述第二导电金属-氧化物层上形成的金属间层。
23.一种钙钛矿单元，其特征在于包括衬底；在衬底上形成的钙钛矿层；在所述钙钛矿层上形成的上金属-氧化物电极层；以及在上金属-氧化物电极层上形成的上金属间层。
24.如权利要求23所述的单元，其特征在于还包括在所述衬底上形成的下金属间层；在所述金属间层上形成的下金属-氧化物电极层，在所述下金属-氧化物电极层上形成所述钙钛矿层。
25.如权利要求24所述的单元，其特征在于直接在所述衬底的硅表面部分上形成所述下金属间层。
26.如权利要求25所述的单元，其特征在于所述下金属间层包括难熔金属的二硅化物。
27.如权利要求23所述的单元，其特征在于所述钙钛矿层包括铁电体。
28.如权利要求23所述的单元，其特征在于所述上金属间层包括金属间铝化物，所述单元还包括在包括金属铝的所述上金属间层上形成的导电层。
全文摘要
一种制造可用作集成在硅衬底(22)上的非易失性集成电路存储器的存储单元的铁电电容器的方法,该存储单元最好包括金属间阻挡层。该存储单元由铁电层(50)构成,铁电层例如夹在金属氧化物电极(52和46)之间的铌钛酸铅(PNZT),金属氧化物电极例如形成晶体定向并提供铁电体的晶体形成用生长模板的镧锶辉钴矿(LSCO)。金属间层(44)防止氧气从底部LSCO电极(46)扩散到下面的硅(40)。至少底部电极(46)在高于其生长温度的退火温度下经过快速热退火。从而,改善此铁电单元的极化和疲劳特性。此外,可把类似的金属间层置于铁电单元上。金属间层的较佳成分为难熔的硅化物,尤其是难熔的二硅化物。
文档编号H01L21/314GK1259227SQ98805830
公开日2000年7月5日 申请日期1998年6月8日 优先权日1997年6月9日
发明者S·阿加尔渥, A·M·多特, R·拉米希 申请人:特尔科迪亚技术股份有限公司, 马里兰州立大学