为例如娃、侣、错、儀、锁、礼、锭的元素、其它稀±元素或其组合。铁电材 料的实例包含(但不限于)娃酸给化fSiOx)、侣酸给化fAlOx)、错酸给化f化Ox)、渗杂锁的氧 化给化f SrOx )、渗杂儀的氧化给（Hf MgOx )、渗杂礼的氧化给化f GdOx )、渗杂锭的氧化给 化fYOx)或组合。虽然氧化给并不展现铁电性质，但呈结晶形式且包含上述渗杂物中的一者 的氧化给可为铁电的。呈结晶形式且按正确组成包含上述渗杂物中的一者的氧化给是铁电 的。FE材料106可包含从0.1mol %到约70mol %的渗杂物。如果阳材料106是Hf SiOx,FE材料 106就可为包含从约4mol %到约6mol %娃（例如从约4.4mo 1 %到约5.6mo 1 %娃）的氧化给。 在一个实施例中，Hf SiOx材料包含4.7mo 1 %娃。如果FE材料106是Hf AlOx，阳材料106就可为 包含从约5mo 1 %到约7mo 1 %侣的氧化给。如果FE材料106是Hf YOx，阳材料106就可为包含从 约2.5mol %到约5.5mol %锭的氧化给。如果FE材料106是Hf化Ox,ra材料106就可为包含从 约40mol %到约70mol %错的氧化给。半导体装置结构100的FE材料106可呈结晶状态且具有 所要结晶取向。
[0031] 另一电极108可由呈结晶状态的氮化铁(TiN)形成。另一电极108的材料不限于特 定结晶取向，且因此可由呈(001)、（002)、（100)、（110)、（111)或(200)结晶取向或其组合的 结晶TiN形成。另一电极108可由具有与电极104相同或不同的主要结晶取向的氮化铁形成。 虽然本文中的实例描述另一电极108由TiN形成，但也可使用其它常规材料。
[0032] 金属娃化物材料110可为娃化鹤(WSix)或其它金属娃化物。金属娃化物110可被定 位于另一电极108及FE材料106之上。金属娃化物材料110可防止另一电极108在半导体装置 结构100的制造期间劣化，例如氧化。
[0033] 在一个实施例中，电极104由呈主要（111)结晶取向的TiN形成，1?材料106是呈主 要(200)结晶取向的娃酸给，另一电极材料106由TiN形成，且金属娃化物材料110是娃化鹤。
[0034] 因此，本发明描述一种FE存储器单元，其包括在衬底之上的包括呈主要（111)结晶 取向的氮化铁的电极。铁电材料在电极之上且另一电极材料在铁电材料之上。
[0035] 为了形成半导体装置结构100,可通过适当选择电极材料及形成条件来将展现所 要主要结晶取向的电极104形成于衬底102上。例如，可通过在衬底102之上沉积（111)结晶 取向氮化铁而形成电极104。在一个实施例中，通过使用有机金属ALD前驱物凭借ALD沉积氮 化铁而形成电极104的（111)结晶取向氮化铁。有机金属ALD前驱物可包含(但不限于）四-二 甲氨基铁(TDMAT)。然而，可使用其它有机金属ALD前驱物。在所属领域中已知用于形成TiN 的ALD技术，且因此未在本文中进行详细描述。由于有机金属ALD前驱物无氯，所W所得TiN 具有低氯含量，此减少屏蔽且导致电极104中的均匀电场。电极104可形成为(例如)在从约 20 A到约幼0 A、从约50 A到约130 A或从约40 A到约70 A的厚度范围内的连续材料。在 一个实施例中，电极104厚度是约60 A。
[0036] 虽然在本文中描述使用特定ALD前驱物从TiN形成电极104的ALD方法，但只要所得 电极104具有所要主要结晶取向（即，呈主要（111)结晶取向的TiN),就可使用形成电极104 的其它方法。例如，可替代性地通过使用TiAlN沉积氮化铁或通过使用四氯化铁(Ti(n4)前 驱物及氨(NH3)沉积氮化铁而形成具有所要主要结晶取向的电极104。运些其它技术的处理 条件可经选择使得电极104的TiN被形成为主要(111)结晶取向。
[0037] FE材料106的给基材料可形成于电极104之上。如先前描述，给基材料可包含具有 渗杂物的氧化给材料。可通过常规技术(例如未在本文中详细描述的瓣锻、ALD、CVD、PECVD 或M0CVD)形成给基材料。由于金属氧化物材料并非在形成后就是铁电的，所W金属氧化物 材料中的渗杂物的摩尔浓度可经特制W提供具有铁电性质的金属氧化物材料。可通过适当 选择所使用的金属前驱物、氧前驱物及渗杂物前驱物的相对比率且通过改变所执行的循环 数目而控制金属氧化物材料中的渗杂物的摩尔浓度。给基材料在其初始、形成后原样的状 态中可为非晶形材料。
[0038] 另一电极108的电极材料可形成于FE材料106的给基材料之上。可通过常规技术 (未在本文中详细描述)形成另一电极108的电极材料。在另一电极108的电极材料是TiN的 一个实施例中，可通过使用TiCUSN出的常规循序流沉积(SFD)工艺形成TiN。如果电极104 及另一电极108两者都由TiN形成，则另一电极108的TiN可具有与电极104相同或不同的结 晶取向。电极l〇4、FE材料106的给基材料及另一电极108可形成金属绝缘体金属(MIM)堆叠 112。在另一电极108的形成期间，FE材料106的给基材料可保持于其非晶形状态。
[0039] 在形成阳材料106的给基材料及另一电极108之后，MIM堆叠112可经受退火工艺W 使给基材料结晶为其所要结晶取向。可基于给基材料的组成及电极104、108的厚度确定退 火条件。给基材料的结晶溫度可为给基材料中存在的渗杂物量的函数。在相对较高渗杂物 浓度下，给基材料的结晶溫度可高于具有较低渗杂物量的给基材料的结晶溫度。给基材料 的结晶溫度的范围可为从约800°C到约1000°C。通过适当形成具有所要主要结晶取向的电 极104且在退火之后，给基材料可结晶为其所要结晶取向。通过实例方式，如果电极104由 (111)结晶取向TiN形成且FE材料106的给基材料由具有4.7mol %娃的娃酸给形成，则在退 火之后，f^材料106就具有呈主要(200)结晶取向的斜方晶体结构。电极104的（111)结晶取 向氮化铁可提供光滑表面，其充当用于形成用作FE材料106的娃酸给的主要(200)结晶取向 的模板。如果除娃酸给W外的材料用作FE材料106的给基材料，则在退火工艺之后，!^材料 106就可具有斜方晶体结构。然而，取决于使用的给基材料，1?材料106的所得主要结晶取向 可为不同于(200)结晶取向的结晶取向。
[0040] 可通过常规制造技术(其未在本文中详细描述)执行形成包含本发明的半导体装 置结构100的阳RAM的额外工艺动作。
[0041] 因此，本发明也包含一种形成铁电存储器单元的方法。所述方法包括形成展现所 要主要结晶取向的电极材料。给基材料形成于所述电极材料之上且所述给基材料经结晶W 引发具有所要结晶取向的铁电材料的形成。
[0042] 本发明包含形成铁电存储器单元的另一方法。所述方法包括形成包括呈主要 (111)结晶取向的氮化铁的电极材料。非晶形娃酸给材料形成于电极材料之上。另一电极材 料形成于非晶形娃酸给材料之上且非晶形娃酸给材料经结晶W引发主要(200)结晶取向的 形成。
[0043] 在使用及操作期间，本发明的半导体装置结构100可展现改进的单元性能。其中FE 材料106在具有所要主要结晶取向的电极104上具有所要结晶取向的半导体装置结构100展 现本质上改进的铁电性质，例如改进的循环、改进的数据保持、较低铁电矫顽性化。)及较低 电场饱和度。
[0044] 在不受任何理论约束的情况下，人们相信，通过形成具有所要主要结晶取向的电 极104,可形成铁电材料106的给基材料的所要结晶取向。通过形成具有所要结晶取向的铁 电材料106，铁电材料106的偶极子机制可垂直于电极104、108取向。举例来说，相信TiN的主 要（111)结晶取向比TiN的任何其它结晶取向更光滑。相信TiN的主要（111)结晶取向充当光 滑模板，其上可形成例如HfSiOx的铁电材料的给基材料的（200)结晶取向。在具有由主要 (111)结晶取向的T i N形成的电极104及由呈（200)结晶取向的Hf S i Ox形成的FE材料106的 阳RAM单元中，铁电材料106的偶极子垂直于电极104、108取向。因此，阳RAM单元可被容易地 沿着其C轴极化且操作。
[0045] W下实例用于更详细解释本发明的实施例。运些实例不应解释为关于本发明的范 围是详尽或排他的。
[0046] 实例
[0047] 实例 1
[004引通过使用TiCU及畑3的常规循序流沉积(S抑)工艺形成150 A氮化铁层。通过使用 TDMAT作为ALD前驱物的ALD工艺形成另一 150 A氮化铁层。通过掠入射X射线衍射(GIXRD) 分析确定TiN