[发明专利]具有介电层的集成电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路；一种在衬底上制造集成电路的方法，以及一种半导体器件。

背景技术

对诸如电子存储装置、微处理器、信号处理器、和集成逻辑装置的大型集成电路的需求正在持续增加。在电子存储装置的情况下，这些需求主要转化为增大存储能力并增大访问速度。就现代存储设备而言，由诸如其他装置(DRAM(动态随机存取存储器))作为高速和高容量数据存储的经济手段来构建计算机工业。

尽管DRAM需要不断更新存储的信息，但与相对较低的价格结合而言，速度和信息密度将DRAM置于信息技术领域的关键位置。几乎每种类型的计算机系统(例如，从PDA到笔记本电脑和个人计算机再到高端服务器)都利用了这种经济和快速数据存储的技术。然而，计算机和电子工业开发了DRAM的替代物，例如，相变RAM(PC-RAM)、导体桥接RAM(CB-RAM)、和磁阻RAM(M-RAM)。其它概念包括闪存-RAM或静态RAM(S-RAM)，它们已找到它们的应用领域。

例如，为了增加存储装置的存储能力，计算机工业旨在减小最小化的外形尺寸。这转化为使诸如晶体管、电容器、电阻器和/或信号线的所涉及的电子实体最小化。因此，一些电子实体包括介电元件或介电层。实例包括晶体管，其包括通过介电层与晶体管沟道隔离的栅极。此外，电容器包括在两个相对的电极之间布置的介电层。通常，可以期望使介电元件和/或介电层的介电材料的介电常数最大化。这可以导致增大电容，而同时能够减小特征区和/或电极区。此外，可以期望减小通过介电元件和/或介电层的介电材料的漏电流。作为努力增大介电材料的介电常数的一部分，将高-k-材料用于激烈的工业和科学研究。这种材料可被定义为具有高于二氧化硅的介电常数的介电常数。高-k-材料的实例包括过渡金属氧化物、锆、氧化铪、锆钛酸铅、氧化钽、氮化硅、和/或钛酸锶钡。然而，这仍然需要增加介电材料、介电元件、和/或介电层的介电常数。

本发明的各个实施例将提供制造介电层的改进方法、制造集成电路的改进方法、改进的介电层、和改进的集成电路的具体优点。

发明内容

一个实施例包括具有介电层的集成电路。介电层呈晶态，且已被施加应力。一种制造集成电路的方法，所述方法包括：在衬底上形成介电层，所述介电层呈非晶态，并且具有结晶温度，在所述结晶温度处和在所述结晶温度之上所述介电层经历从非晶态到晶态的转变；掺杂所述介电层；在所述介电层上以第一温度形成覆盖层，所述第一温度等于或小于所述结晶温度；以及将所述介电层加热至第二温度，所述第二温度等于或大于所述结晶温度。一种半导体器件，包括：介电层，具有到电极的界面；其中，所述介电层呈晶态；其中，第一晶格常数垂直于所述界面布置，并且第二晶格常数平行于所述界面布置；以及其中，所述第二晶格常数除以所述第一晶格常数的比率等于或大于1且小于1.1。一种集成电路，包括：介电层，具有到电极的界面，所述介电层呈晶态；其中，第一晶格常数垂直于所述界面布置，并且第二晶格常数平行于所述界面布置；以及其中，所述第二晶格常数除以所述第一晶格常数的比率等于或大于1且小于1.1。一种集成电路，包括：氧化物层；其中，所述氧化物层包括铪的氧化物和掺杂物；以及其中，所述氧化物层包括铁电畴。

附图说明

附图被包括以提供实施例的进一步理解，并且被结合且构成本说明书的一部分。附图示出了实施例，并与描述一起用于说明实施例的原理。通过参考以下详细描述可以更好地理解实施例和实施例的一些预期的优点。附图的元件不必相对于彼此成比例。相同的参考标号表示对应相似的部件。

图1A和图1B示出了根据实施例的介电层的示意图。

图2A至图2C示出了具有根据实施例的介电层的电子实体的示意图。

图3A至图3C示出了晶体结构的示意图。

图4示出了根据一个实施例的介电层的晶体取向的示意图。

图5A至图5D示出了根据一个实施例在制造期间介电层在各个阶段中的示意图。

图6A至图6D示出了根据一个实施例在制造期间介电层在各个阶段中的示意图。

图7A至图7C示出了根据一个实施例氧化层在各个铁电态中的示意图。

图8示出了根据一个实施例的晶体管和氧化层的示意图。

具体实施方式