[发明专利]介电结构与其制作方法和存储器结构

说明书

本发明公开一种介电结构以及其制作方法和存储器结构。介电结构包括介电层以及设置于介电层中的多个结晶粒。介电层包括第一高介电常数介电材料。各结晶粒包括第二高介电常数介电材料，其中各第一结晶粒具有结晶结构，使得各结晶粒的介电常数大于第一高介电常数介电材料的介电常数与20。通过退火工艺于介电层中形成结晶粒可提升介电结构的整体介电常数，并提升存储器结构存储电荷的容量。

技术领域

本发明涉及一种介电结构以及其制作方法和存储器结构，特别是涉及一种包含有由高介电常数介电材料所形成的结晶粒的介电结构以及制作方法和使用其的存储器结构。

背景技术

一般而言，随机动态存取存储器(dynamic random access memory，DRAM)的单元结构由一个晶体管以及一个电容所构成，并通过其中的电容来存储电荷，进而记录所欲数据。随着应用的增加，DRAM的尺寸需要不断微缩，以提升DRAM的积极度、加快元件的操作速度、提高DRAM的容量以及符合消费者对于小型化电子装置的需求。

然而，当DRAM微缩时，电容的尺寸也需随之缩小，如此一来会影响电容的电容值，使得维持一定量的电容值更加困难，故确保存储足够量的电荷。其中，电容中的介电材料的介电常数为决定电容值的关键因素之一。为在缩小元件面积的情况下避免影响电容的电容值，提升介电材料的介电常数，以缩减电容的厚度并提供足够的电容值，实为业界不断改善的目标。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种介电结构以及其制作方法和存储器结构，以提升介电结构的整体介电常数，并提升存储器结构存储电荷的容量。

为达上述的目的，本发明提供一种介电结构，其包括第一介电层以及多个第一结晶粒。第一介电层包括第一高介电常数介电材料，且第一高介电常数介电材料在非晶状态具有第一介电常数。第一结晶粒设置于第一介电层中。各第一结晶粒包括第二高介电常数介电材料，其中各第一结晶粒具有一结晶结构，使得各第一结晶粒的介电常数大于第一高介电常数介电材料的介电常数与20。

为达上述的目的，本发明提供一种存储器结构，其包括晶体管、下电极、上电极以及介电结构。晶体管设置于基板上。下电极电连接至晶体管的源极。上电极设置于下电极上。介电结构设置于下电极与上电极之间，且介电结构包括第一介电层以及多个第一结晶粒。第一介电层包括第一高介电常数介电材料。第一结晶粒设置于第一介电层中。各第一结晶粒包括第二高介电常数介电材料，其中各第一结晶粒具有一结晶结构，使得各第一结晶粒的介电常数大于第一高介电常数介电材料的介电常数与20。

为达上述的目的，本发明提供一种制作介电结构的方法，其中介电结构形成于下电极上。首先，在下电极上形成非晶沉积层，其包括第一高介电常数介电材料以及第二高介电常数介电材料，其中第一高介电常数介电材料与第二高介电常数介电材料彼此混和，且第二高介电常数介电材料的第二介电常数大于第一高介电常数介电材料的第一介电常数。接着，对非晶沉积层进行退火工艺，以将第一高介电常数介电材料偏析出，进而形成介电层以及多个结晶粒，结晶粒设置于介电层中，其中介电层包括第一高介电常数介电材料，且各结晶粒包括第二高介电常数介电材料。

在本发明制作介电结构的方法中，通过于形成第一非晶粒与第二非晶粒之后进行退火工艺，可有效地将第二非晶粒结晶化，进而形成结晶结构，借此可大幅地将非结晶的第二HK介电材料的介电常数提升至结晶的第一结晶粒的介电常数，进而增加介电结构的整体介电常数，故应用介电结构的存储器结构可在缩小元件面积的情况下不降低电容的电容值，甚至还可提升电容的电容值，以提升存储电荷的容量。

附图说明

图1为本发明第一实施例的电容结构的剖视示意图；

图2为本发明第一实施例制作介电结构的方法流程图；

图3为本发明第一实施例尚未进行退火工艺的介电结构的剖面示意图；