[发明专利]铁电电容器堆叠蚀刻清洗

说明书

技术领域

大体而言，本发明涉及半导体装置，且更具体而言涉及用于在制造半导体装置时清洗经蚀刻的铁电电容器结构的方法。

背景技术

存储器系统在许多电子产品(例如个人计算机系统、基于嵌入式处理器的系统、视频图像处理电路、便携式电话等)中用于存储数据、程序代码、及/或其它信息。铁电存储器(有时称为“FRAM”或“FERAM”)是一种非易失形式的存储器，其通常以单晶体管、单电容器(1T1C)或双晶体管、双电容器(2T2C)单元配置的形式来构建，在这些配置中，每一存储单元包括一对或多对用铁电电介质材料形成的存取晶体管和单元电容器。FERAM存储单元的非易失性源自单元电容器中的铁电电介质材料的双稳态或多稳态特性，其中铁电材料具有多个可在电气上区分的稳定状态。铁电存储器通常制作于独立存储器集成电路(IC)及/或其它半导体产品中，例如具有板载非易失性存储器的逻辑电路、微处理器、DSP、通信芯片等。铁电存储单元通常以阵列架构的形式构建，例如折叠位线、开放式位线等，其中通过来自地址解码器电路的镀线和字线信号来选择各个单元，使用锁存器或读出放大器电路沿位线自或向所述单元读取或写入数据。在一典型的1T1C存储单元中，铁电电容器耦连在镀线信号与MOS单元晶体管的一源极/漏极之间，另一源极/漏极连接至位线，且晶体管栅极连接至字线控制信号，以在读取和写入操作期间通过位线选择性地与电容器耦连。

铁电存储器阵列通常与CMOS逻辑电路一同构造在一装置晶圆中，其中单元晶体管与逻辑晶体管同时形成在所述装置中，且铁电电容器构造在晶圆衬底之上的电容器层中。例如，铁电单元电容器的构造可整合到CMOS制造工艺流程中晶体管形成之后(例如在标准的“前端”加工后)、金属化或互连加工之前(例如在“后端”加工前)。在将铁电电容器整合到CMOS工艺流程中的一典型整合中，晶体管形成在半导体本体之上或其中，且前金属电介质(PMD)层构造在晶体管之上，包括钨触点通过PMD层电介质延伸至晶体管的栅极和源极/漏极端子。然后，铁电单元电容器构造在PMD层之上的第一层间电介质层(例如ILD0)中，其中单元电容器电极之一(例如下部电极或底部电极)通过钨PMD触点之一连接至单元晶体管端子(例如通常是一源极/漏极)，其中在一个或多个金属化层或在ILD0层之上的层中提供另一电容器电极(顶部电极或上部电极)和其它晶体管端子与其它组件(例如信号选路)之间的互连。

在将铁电单元电容器构造在初始的ILD0或其它层中时，将上部电容器电极与下部电容器电极之间的泄漏、以及形成在下部电极上的铁电材料的结晶度和取向最小化是很重要的。然而，传统的铁电单元制造技术常常会导致铁电单元电容器的泄漏及其极化性能劣化达到不可接受的程度，尤其是对于按比例缩小的较小的电容器尺寸，由此在制造半导体装置方面需要有经改进的制造铁电电容器的方法。

发明内容

下文展示一简要概述，以提供对本发明的一个或多个方面的基本了解。本概述以简化形式介绍本发明的一个或多个概念，作为随后介绍的更为详细的说明的一个前奏，本概述不是本发明的总览。在这一点上，本概述并不旨在确定本发明的重要或关键元件，也不界定本发明的范围。用于将铁电单元电容器堆叠结构图案化的蚀刻工艺可导致对铁电材料的损坏。发明人发现尽管传统的蚀刻后清洗操作可帮助减轻铁电材料的损坏和电容器泄漏，但在制造采用铁电电容器的半导体装置时，这些问题仍然没有解决，尤其是当其大小缩小到越来越小的尺寸时的电容器泄漏。本发明涉及半导体制造技术，其中在形成上覆电介质(ILD)材料之前清洗经蚀刻的铁电电容器结构。提供这些方法以用于制造铁电电容器结构，并用于蚀刻和清洗半导体装置中的图案化铁电电容器结构，通过这些方法，可减轻电容器泄漏和其它性能的劣化。