集成芯片及其形成方法与流程

1.本发明实施例涉及半导体技术，且特别涉及集成芯片及其形成方法。


背景技术：

2.许多现代电子装置包含非易失性存储器。非易失性存储器是能够在断电情况下存储数据的电子存储器。下一代非易失性存储器的一个有潜力的候选者是铁电随机存取存储器(ferroelectric random-access memory， feram)。铁电随机存取存储器具有相对简易的结构，且与互补式金属氧化物半导体(complementary metal
–
oxide
–
semiconductor，cmos)逻辑及薄膜晶体管制造过程相容。


技术实现要素：

3.在一些实施例中，提供集成芯片，集成芯片包含栅极电极，设置于基底上方；栅极介电层，设置于栅极电极上方，栅极介电层包含铁电材料；主动结构，设置于栅极介电层上方，且主动结构包含半导体材料；源极接点和漏极接点，设置于主动结构上方；以及覆盖结构，设置于主动结构上方及源极接点与漏极接点之间，其中覆盖结构包含第一金属材料。
4.在一些其他实施例中，提供集成芯片，集成芯片包含栅极电极，设置于基底上方；栅极介电层，设置于栅极电极上方，其中栅极介电层包含铁电材料；主动结构，设置于栅极介电层上方；源极接点和漏极接点，设置于主动结构上方；以及覆盖结构，设置于主动结构上方及源极接点与漏极接点之间，其中覆盖结构包含第一金属材料，第一金属材料比主动结构中的金属具有对氧的更高亲和力。
5.在另外一些实施例中，提供集成芯片的形成方法，此方法包含在基底上方形成栅极电极；在栅极电极上方形成栅极介电层，栅极介电层包含铁电材料；在栅极介电层上方形成主动结构；在主动结构上方形成第一金属层；移除第一金属层的周边部分，以在主动结构上方形成覆盖结构；以及在主动结构上方形成源极接点和漏极接点，其中覆盖结构横向设置于源极接点与漏极接点之间。
附图说明
6.根据以下的详细说明并配合说明书附图可以更加理解本发明实施例。应注意的是，根据本产业的标准惯例，图示中的各种部件(feature)并未必按照比例绘制。事实上，可能任意的放大或缩小各种部件的尺寸，以做清楚的说明。
7.图1显示场效晶体管(field effect transistor，fet)铁电随机存取存储器 (ferroelectric random access memory，feram)装置的一些实施例的剖面示意图，场效晶体管铁电随机存取存储器装置包括设置于主动结构上方的覆盖结构，其中主动结构的最底层包括混合层(cocktail layer)。
8.图2显示混合层的微结构的一些实施例的放大剖面示意图。
9.图3显示场效晶体管铁电随机存取存储器装置的一些其他实施例的剖面示意图，
场效晶体管铁电随机存取存储器装置包括设置于主动结构上方的覆盖结构，其中主动结构的最底层包括混合层。
10.图4和图5显示场效晶体管铁电随机存取存储器装置的一些实施例的剖面示意图，场效晶体管铁电随机存取存储器装置包括设置于主动结构上方的覆盖结构。
11.图6显示集成芯片的一些实施例的剖面示意图，集成芯片包括场效晶体管铁电随机存取存储器装置，场效晶体管铁电随机存取存储器装置具有设置于主动结构上方的覆盖结构，且场效晶体管铁电随机存取存储器装置埋置于互连结构中。
12.图7-20显示在场效晶体管铁电随机存取存储器装置的主动结构上方形成覆盖结构的方法的一些实施例的各种视图和简图。
13.图21显示对应至图6-20的方法，在场效晶体管铁电随机存取存储器装置的主动结构上方形成覆盖结构的方法的一些实施例的流程图。
14.附图标记说明：
15.100，200，300，400，500，600，700，800，900，1000a，1100a，1200a，1300，1400，1500，1600，1700，1800，1900，2000：剖面示意图
16.102：基底
17.104：介电层
18.106：栅极电极
19.108：栅极介电层
20.110：主动结构
21.110b：最底层
22.110t：最顶层
23.110s：最顶表面
24.112：混合层
25.114：第一主动层
26.116：互连介电层
27.118：源极/漏极接点
28.120：第二主动层
29.122：覆盖结构
30.124：第一金属层
31.128：扩散区
32.202：第一材料区
33.204：第二材料区
34.302：块状基底层
35.304：主动基底层
36.326：第二金属层
37.402：下部
38.502：第三主动层
39.602：互连结构
40.604a：第一场效晶体管铁电随机存取存储器装置
41.604b：第二场效晶体管铁电随机存取存储器装置
42.606：蚀刻停止层
43.608：互连线
44.618：互连接点
45.901：晶圆夹盘
46.902：壳体
47.908：第一气体入口管线
48.910：第一容器壳体
49.912：惰性气体源
50.914：第二气体入口管线
51.916：氧气源
52.918：第二容器壳体
53.919：气体出口管线
54.920：第一前驱物基板
55.922：第一固体前驱物
56.924：第二前驱物基板
57.926：第二固体前驱物
58.928：第三前驱物基板
59.930：第三固体前驱物
60.932：第三容器壳体
61.934：箭头
62.936：门结构
63.1000b，1000c，1100b，1200b：时序图
64.1002：备注
65.1004：步骤一
66.1006：步骤二
67.1008：步骤三
68.1010：步骤四
69.1012：步骤五
70.1014：步骤六
71.1302：第一连续金属层
72.1304：第二连续金属层
73.1402：遮罩(掩膜)结构
74.1802：开口
75.2100：方法
76.2102，2104，2106，2108，2110，2112：动作
77.a：方块
78.t1：第一厚度
79.t2：第二厚度
80.t3：第三厚度
具体实施方式
81.要了解的是以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例，以实施提供的主体的不同部件。以下叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以求简化公开内容的说明。当然，这些仅为范例并非用以限定本发明。例如，以下的公开内容叙述了将一第一部件形成于一第二部件之上或上方，即表示其包含了所形成的上述第一部件与上述第二部件是直接接触的实施例，亦包含了尚可将附加的部件形成于上述第一部件与上述第二部件之间，而使上述第一部件与上述第二部件可能未直接接触的实施例。此外，公开内容中不同范例可能使用重复的参考符号及/或用字。这些重复符号或用字为了简化与清晰的目的，并非用以限定各个实施例及/或所述外观结构之间的关系。
82.再者，为了方便描述附图中一元件或部件与另一(多个)元件或(多个) 部件的关系，可使用空间相关用语，例如“在...之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”及类似的用语。除了附图所示出的方位之外，空间相关用语也涵盖装置在使用或操作中的不同方位。所述装置也可被另外定位(例如，旋转90度或者位于其他方位)，并对应地解读所使用的空间相关用语的描述。
83.薄膜晶体管(thin film transistor，tft)为包含主动结构的场效晶体管 (fet)，当足够信号(例如电压、电流)施加至薄膜晶体管的源极接点、漏极接点和栅极结构时，可“接通”主动结构，使得移动电荷载子通过主动结构。在一些范例中，主动结构包括透明半导体材料，例如铟镓锌氧化物 (indium gallium zinc oxide，igzo)、非晶硅或一些其他适用于光学应用的材料。在底部栅极薄膜晶体管中，栅极电极设置于主动结构下方，且源极接点和漏极接点设置于主动结构上方。栅极介电层可将栅极电极与主动结构隔开。在一些范例中，栅极介电层包括铁电材料，使得薄膜晶体管作为场效晶体管铁电随机存取存储器装置(feram)。由于当存在电场时铁电体的晶体结构会发生改变，因此铁电层可基于极化状态之间的可逆切换过程存储数据值。
84.为了形成场效晶体管铁电随机存取存储器装置，在栅极电极上方形成铁电层。接着，在铁电层上方形成主动结构，且在主动结构上方形成源极接点和漏极接点。在一些实施例中，取决于主动结构的哪些材料直接接触栅极介电层，在主动结构与栅极介电层之间的界面处可存在缺陷，例如氧空缺(oxygen vacancies)和表面态(即过量电荷)，这可降低主动结构中的载子移动率。再者，由于主动结构的最顶表面在周围环境中暴露于空气，因此这些缺陷可形成于主动结构的最顶表面。在主动结构的最顶表面的这些缺陷也可包含氧空缺和表面态，这可增加电子散射并降低载子移动率。
85.本发明各种实施例有关于在主动结构上方及源极接点与漏极接点之间形成覆盖结构，以减少主动结构的最顶表面处的缺陷，并增加主动结构的载子移动率，进而改善整个场效晶体管铁电随机存取存储器装置的效能。在一些这样的实施例中，主动结构的最顶层包括第一金属氧化物材料，第一金属氧化物材料具有高键结能，这减少了主动结构的最顶表面处的氧空缺。再者，在一些实施例中，覆盖结构包括一个或多个金属材料，这些金属材料具有强的氧化能力，这减少了主动结构的最顶表面处的氧空缺。再者，在一些实施例中，主动结构的最底层可包括第一金属氧化物材料和第二金属氧化物材料的混合物，使得第一
金属氧化物材料和第二金属氧化物材料直接接触铁电层，以增加载子移动率，并降低主动结构与铁电层之间的界面处的表面态。随着主动结构的缺陷(例如氧空缺、表面态、弱键氧) 减少，主动结构的载子移动率增加，这增加了场效晶体管铁电随机存取存储器装置的切换速度和可靠性。
86.图1显示场效晶体管(fet)铁电随机存取存储器(feram)装置的一些实施例的剖面示意图100，场效晶体管铁电随机存取存储器装置包括设置于主动结构上方的覆盖结构。
87.图1的剖面示意图100包含设置于基底102上方的栅极电极106。在一些实施例中，介电层104设置于栅极电极106与基底102之间。在一些实施例中，栅极介电层108设置于栅极电极106上方。在这些实施例中，栅极介电层108包括铁电材料，铁电材料被配置用以通过改变晶体结构定向来存储数据状态，进而暴露于不同电压偏压时的电阻。
88.在一些实施例中，主动结构110设置于栅极介电层108上方。在一些实施例中，主动结构110包括半导体材料，当对主动结构110施加足够电压偏压时，可“接通”半导体材料，以形成移动电荷载子的通道区。可控制电荷载子的通道区，以从栅极介电层108读取数据或写入数据至栅极介电层108。在一些实施例中，主动结构110的最底层110b包括混合层112(混合层112包括第一材料和第二材料的混合物)以及设置于混合层112上方的第一主动层114(第一主动层114包括不同于第一材料和第二材料的第三材料)。在一些实施例中，主动结构110包括交替顺序的混合层112和第一主动层114的堆叠物。
89.在一些实施例中，源极/漏极接点118设置于主动结构110上方。在一些实施例中，源极/漏极接点118设置于互连介电层116中，并延伸通过互连介电层116，以接触主动结构110的最顶层110t。
90.在一些实施例中，主动结构110的第一材料、第二材料和第三材料为金属氧化物。在一些实施例中，第一主动层114的第三材料包括比第一材料和第二材料更结晶的材料。因此，第一主动层114与栅极介电层108间隔开，否则第一主动层114的第三材料与栅极介电层108之间的界面将太粗糙并且在栅极介电层108上具有潜在的粘着和结构问题。在一些实施例中，混合层112的第一材料包括比第二材料更强且更大负数的键能。在一些实施例中，键能可取决于金属氧化物埃林汉姆图(ellingham diagram)，金属氧化物埃林汉姆图显示各种金属氧化物形成的吉布斯自由能(gibbs freeenergy)与温度之间的关系。
91.由于第一材料具有较强键能，因此在混合层112的第一材料与栅极介电层108之间的界面存在较少缺陷(例如氧空缺)以及较少表面态(即过量电荷)。在一些实施例中，由于第二材料较弱的键能以及金属离子增加，因此混合层112的第二材料具有比混合层112的第一材料更高的移动率。因此，移动电荷载子在混合层112与栅极介电层108之间的界面可具有较高的移动率。基于这些原因，在一些实施例中，混合层112包括第一材料和第二材料的混合物，以减少缺陷，但是也增加主动结构110的最底层110b与栅极介电层108之间的界面处的载子移动率，以增加场效晶体管铁电随机存取存储器装置的可靠性和切换速度。
92.在一些实施例中，主动结构110的最顶层110t包括第二主动层120，由于第一材料的高键能，因此第二主动层120包括第一材料但是不包括第二材料或第三材料。在一些这样的实施例中，第一材料的高键能减少了例如在主动结构110的最顶表面110s处的氧空缺的缺陷。在一些实施例中，主动结构110的最顶层110t设置于其中一个混合层112正上方。再者，覆盖结构122设置于主动结构110上方及源极/漏极接点118之间，以减少在主动结构110
的最顶表面110s处的的缺陷，例如表面态、氧空缺。在一些实施例中，覆盖结构122延伸通过互连介电层116，以接触主动结构110。
93.在一些实施例中，覆盖结构122包括第一金属层124，第一金属层124 包括第一金属材料。在一些实施例中，第一金属层124的第一金属材料包括具有强氧化性的一个或多个金属。换句话说，第一金属材料具有对氧的高亲和力。在一些实施例中，氧亲和力可由金属氧化物埃林汉姆图决定，金属氧化物埃林汉姆图显示各种金属氧化物形成的吉布斯自由能与温度之间的关系，具有较大负数吉布斯自由能的金属氧化物表示金属对氧具有较高的亲和力。在一些实施例中，吉布斯自由能可通过x射线光致发光光谱、x射线荧光、光致发光或一些其他合适的测量技术来测量。
94.在一些实施例中，相较于主动结构110的金属氧化物材料，第一金属层124具有对氧的更高亲和力或在埃林汉姆图上更大负数的吉布斯自由能。因此，当第一金属层124形成于主动结构110的最顶层110t正上方时，第一金属材料可扩散至主动结构110，并与主动结构110的弱键氧键结，以减少主动结构110的缺陷(例如氧空缺、表面态、弱键氧)，并增加主动结构110的载子移动率。在一些这样的实施例中，扩散区128可设置于主动结构110的上方区域中，且在覆盖结构122的第一金属层124下方，第一金属层124包括键结氧的第一金属材料。
95.因此，在一些实施例中，覆盖结构122减少了主动结构110的最顶表面110s附近的缺陷(例如氧空缺、表面态、弱键氧)，以增加主动结构110 的载子移动率，进而增加了整个场效晶体管铁电随机存取存储器装置的切换速度。随着切换速度增加，由于移动电荷载子可更容易地移动通过主动结构，因此可更快地“开启”场效晶体管铁电随机存取存储器装置。因此，可更容易且还可靠地将数据存储至栅极介电层108或从栅极介电层108读取数据。
96.图2显示混合层的微结构的一些实施例的放大剖面示意图200。在一些实施例中，剖面示意图200对应至图1的方块a。
97.如剖面示意图200所示，在一些实施例中，混合层112包括第一材料区202和第二材料区204。在一些实施例中，第二材料区204埋置于第一材料区202中。在其他实施例中，第一材料区202可埋置于第二材料区204 中。然而，在一些实施例中，混合层112包含第一材料和第二材料的混合物，且放大的剖面示意图200可显示了包括第一材料定义的第一材料区202 以及包括第二材料的第二材料区204。
98.在一些实施例中，第一材料包括氧化镓、氧化铪、氧化锆、氧化钛、氧化铝、氧化钽、氧化锶、氧化钡、氧化钪、氧化镁、氧化镧、氧化钆或一些其他合适的金属氧化物。在一些实施例中，第二材料包括氧化铟、氧化锡、氧化砷、氧化锌或类似物。在一些实施例中，第三材料包括氧化锌。因此，举例来说，在一些实施例中，第一材料包括氧化镓，第二材料包括氧化铟，且第三材料包括氧化锌，使得主动结构包括铟镓锌氧化物(igzo)，铟镓锌氧化物为半导体材料。在一些其他实施例中，主动结构(图1的主动结构110)可包括锡镓锌氧化物、铟铪锌氧化物或一些其他合适的第一材料、第二材料和第三材料的组合形成的半导体材料。
99.在一些这样的实施例中，第一材料区202大致非晶，且第二材料区204 大致非晶。由于第一材料区202和第二材料区204为非晶，因此可减少在混合层112与栅极介电层(图1的栅极介电层108)之间的界面处的粗糙及电子散射。再者，在一些实施例中，由于第一材料区202和第二材料区204 直接接触栅极介电层(图1的栅极介电层108)，可减少缺陷，并增加
载子移动率，这可增加场效晶体管铁电随机存取存储器装置的“开启”电流及切换速度。
100.图3显示场效晶体管铁电随机存取存储器装置的一些其他实施例的剖面示意图300，场效晶体管铁电随机存取存储器装置包括设置于主动结构上方的覆盖结构。
101.在一些实施例中，基底102包括绝缘基底上覆硅，使得介电层104设置于块状基底层302与主动基底层304之间。在一些实施例中，主动结构 110的最顶层110t位于其中一个第一主动层114正上方。应当理解的是，主动结构110可包括比图3显示的更多层或更少层。
102.在一些实施例中，栅极介电层108具有第一厚度t1在例如约5nm与约 20nm之间的范围中。在一些实施例中，主动结构110可具有第二厚度t2在例如约5nm与约15nm之间的范围中。在一些实施例中，每个混合层112、第一主动层114及/或第二主动层120具有第三厚度t3在例如约与约之间的范围中。在一些实施例中，混合层112中的第一材料对第二材料的比值在从约0.1至约0.99的范围中。
103.在一些实施例中，栅极电极106可包括例如氮化钛、铝、钨、铜或一些其他合适的导电材料。在一些实施例中，栅极介电层108包括铁电材料，例如钽酸锶铋、钛酸锆铅、氧化铪锌、氧化铪锆、掺杂氧化铪或类似物。在一些实施例中，栅极电极106可具有厚度在例如约10nm与约20nm之间的范围中。在一些实施例中，源极/漏极接点118可包括例如铝、钨、铜、钽、钛或一些其他合适的导电材料。
104.再者，在一些实施例中，覆盖结构122包括铝、钙、钪、钇、铌、钽、铬、铁、钛、硅、铪、锆、钛、锶、钡、镁、镧、钆、前述的组合及/或具有强氧化性(即对氧的高亲和力)的一些其他合适金属或半导体材料。在一些实施例中，覆盖结构122具有厚度在例如约与约之间的范围中。在一些实施例中，覆盖结构122还包括第二金属层326，第二金属层 326包括与第一金属层124的第一金属材料不同的第二金属材料。举例来说，在一些实施例中，第一金属层124可包括钙，且第二金属层326可包括铝。在一些这样的实施例中，主动结构110的扩散区128可包括氧化钙。在一些实施例中，第一金属层124为通过原子层沉积(atomic layerdeposition，ald)形成的单一层。在一些其他实施例中，第一金属层124 包括通过原子层沉积形成的相同材料的多层。在一些实施例中，第二金属层326为通过原子层沉积形成的单一层。在一些其他实施例中，第二金属层326包括通过原子层沉积形成的相同材料的多层。然而，在一些实施例中，覆盖结构122包括一个或多个金属材料设置为直接接触主动结构110 的最顶表面110s的层及/或合金，以减少主动结构110的缺陷(例如氧空缺、表面态、弱键氧)，并改善场效晶体管铁电随机存取存储器装置的效能。
105.图4显示场效晶体管铁电随机存取存储器装置的一些实施例的剖面示意图400，场效晶体管铁电随机存取存储器装置包括位于主动结构上方的覆盖结构。
106.在一些实施例中，主动结构110包括基底102上方的第一材料、第二材料和第三材料的混合物。因此，在一些实施例中，主动结构110包括不具有限定层的下部402。在一些其他实施例中，下部402可包括单一半导体材料，例如硅。在一些实施例中，第二主动层120设置于主动结构110 的下部402正上方，且包括第一材料。在一些实施例中，下部402设置于栅极介电层108正上方。在一些其他实施例中，混合层(图1的混合层112) 可设置于主动结构110的下部402与栅极介电层108之间。
107.在一些实施例中，主动结构110的扩散区128延伸至主动结构110的最顶层110t下
方。在一些其他实施例中，扩散区128延伸至最顶层110t 中，但是不延伸至主动结构110的最顶层110t下方(请参照图3)。
108.再者，在一些实施例中，覆盖结构122的最顶表面比覆盖结构122的最底表面更窄。在一些这样的实施例中，在形成互连介电层116之前，覆盖结构122可通过沉积工艺以及之后的图案化工艺形成。
109.图5显示场效晶体管铁电随机存取存储器装置的一些其他实施例的剖面示意图500，场效晶体管铁电随机存取存储器装置包括位于主动结构上方的覆盖结构。
110.在一些实施例中，主动结构110包括在栅极介电层108上方的第一主动层114、第二主动层120和第三主动层502的堆叠物。在一些这样的实施例中，第一主动层114、第二主动层120和第三主动层502的排列可例如为第一主动层114设置于第二主动层120上方，且第三主动层502设置于第一主动层114上方。应当理解的是，与图5显示的第一主动层114、第二主动层120和第三主动层502不同的排列顺序也在本发明实施例的范围中。
111.在一些实施例中，第一主动层114可包括第三材料，第二主动层120 可包括第一材料，且第三主动层502可包括第二材料。换句话说，在一些实施例中，主动结构110没有任何层包括金属氧化物的混合物，反而主动结构110的每一层包括单一金属氧化物。在一些其他实施例中，主动结构 110的最底层110b可包括混合层(图1的混合层112)，以增加主动结构110 与栅极介电层108之间的界面处的载子移动率。
112.在一些实施例中，主动结构110的最顶层110t包括第二主动层120，第二主动层120包括第一材料。在一些实施例中，主动结构110的最顶层 110t设置于第一主动层114的其中一者正上方或第三主动层502的其中一者正上方。
113.再者，在一些实施例中，覆盖结构122的最顶表面比覆盖结构122的最底表面更宽。在一些这样的实施例中，在形成互连介电层116之后，覆盖结构122可通过图案化工艺以及之后的沉积工艺形成。
114.图6显示集成芯片的一些实施例的剖面示意图600，集成芯片包括埋置于互连结构中的场效晶体管铁电随机存取存储器装置。
115.在一些实施例中，场效晶体管铁电随机存取存储器装置设置于互连结构602中，互连结构602设置于基底102上方。在一些这样的实施例中，场效晶体管铁电随机存取存储器装置(例如第一场效晶体管铁电随机存取存储器装置604a和第二场效晶体管铁电随机存取存储器装置604b)设置于集成芯片的后段(back-end-of-line，beol)部分中，其中集成芯片的后段部分设置于集成芯片的前段(front-end-of-line，feol)部分上方。在一些实施例中，场效晶体管铁电随机存取存储器装置(例如第一场效晶体管铁电随机存取存储器装置604a和第二场效晶体管铁电随机存取存储器装置604b)电性耦接至集成芯片的前段部分中的装置。在一些实施例中，集成芯片的前段部分包括装置设置于基底102中及/或基底102上方的至少一晶体管，例如金属氧化物场效晶体管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor， mosfet)、鳍式场效晶体管(fin field effect transistor，finfet)、全绕式栅极场效晶体管(gate all around field effect transistor，gaafet)或一些其他类型的晶体管装置。
116.在一些实施例中，互连结构602包括设置于互连介电层116和蚀刻停止层606中的互连接点618和互连线608。在一些实施例中，互连接点618 和互连线608可包括例如铝、钨、
铜、钽、钛或一些其他合适的导电材料。在一些实施例中，互连介电层116可包括例如氮化物(例如氮化硅、氮氧化硅)、碳化物(例如碳化硅)、氧化物(例如氧化硅)、硼硅酸盐玻璃(borosilicateglass，bsg)、磷硅酸盐玻璃(phosphoric silicate glass，psg)、硼磷硅酸盐玻璃(borophosphosilicate glass，bpsg)、低介电常数氧化物(例如碳掺杂氧化物，sicoh)或类似物。在一些实施例中，蚀刻停止层606可包括例如碳化硅、氮化硅或一些其他合适的介电材料。
117.如图6所示，第一场效晶体管铁电随机存取存储器装置604a和第二场效晶体管铁电随机存取存储器装置604b设置于互连结构602中。在一些实施例中，互连接点618设置于主动结构110上方并耦接至主动结构 110，使得互连接点618作为场效晶体管铁电随机存取存储器装置的源极/ 漏极接点(图5的源极/漏极接点118)。在一些实施例中，如第一场效晶体管铁电随机存取存储器装置604a所示，栅极电极106设置于互连线608 的其中一者上方。在其他实施例中，栅极电极106可设置于互连接点618 的其中一者上方。在一些实施例中，如第二场效晶体管铁电随机存取存储器装置604b所示，省略栅极电极106，而栅极介电层108设置于互连结构 602的互连线608的其中一者正上方。
118.在一些实施例中，覆盖结构122不直接耦接至互连线608或互连接点 618的其中一者。在一些其他实施例中，覆盖结构122可耦接至互连线608 或互连接点618，以将覆盖结构122接地。在一些这样的其他实施例中，将覆盖结构122接地可改善栅极介电层108在极化状态之间的切换能力，以储存记忆。
119.在一些实施例中，由于场效晶体管铁电随机存取存储器装置(例如第一场效晶体管铁电随机存取存储器装置604a和第二场效晶体管铁电随机存取存储器装置604b)具有小的垂直尺寸，因此可将场效晶体管铁电随机存取存储器装置整合至集成芯片的互连结构602中，且可通过互连结构602 的互连线608和互连接点618的网络来控制场效晶体管铁电随机存取存储器装置，以存储栅极介电层108中的数据。
120.图7-20显示形成场效晶体管铁电随机存取存储器装置的方法的一些实施例的各种视图和剖面示意图700-2000，场效晶体管铁电随机存取存储器装置包括设置于主动结构上方的覆盖结构，以减少主动结构中的缺陷，并增加整个场效晶体管铁电随机存取存储器装置的切换速度和可靠性。虽然图7-20描述关于方法，但应当理解的是，图7-20显示的结构不限于此方法，而是作为独立于方法的结构而独立存在。
121.如图7的剖面示意图700所示，在一些实施例中，栅极电极106形成于基底102上方。在各种实施例中，基底102可包括任何类型的半导体主体(例如硅/互补式金属氧化物半导体主体、sige、绝缘层上覆硅)，例如半导体晶圆或在晶圆上的一个或多个晶粒，以及任何其他类型的半导体及/ 或形成于半导体上的外延层及/或与其相关的其他元件。在一些其他实施例中，基底102可包括乘载透明材料，例如光学应用的玻璃。在图7的剖面示意图700中，基底102为包括设置于块状基底层302上方并设置于主动基底层304下方的介电层104的绝缘层上覆硅(silicon-on-insulator，soi) 基底。在一些这样的实施例中，块状基底层302和主动基底层304可包括例如硅、锗或一些其他合适的半导体材料。在一些实施例中，介电层104 包括二氧化硅、氮氧化硅或一些其他合适的介电层。
122.在一些实施例中，栅极电极106通过沉积工艺(例如物理气相沉积 (physical vapor deposition，pvd)、化学气相沉积(chemical vapor deposition， cvd)、原子层沉积
(ald)、直流电溅镀等)的方式形成于基底102上方。在一些实施例中，栅极电极106包括氮化钛、铝、钨、铜或一些其他合适的导电材料。在一些实施例中，形成栅极电极106具有厚度在例如约10nm 与约20nm之间的范围中。
123.如图8的剖面示意图800所示，在一些实施例中，栅极介电层108形成于栅极电极106上方。在一些实施例中，栅极介电层108通过在腔体中温度在例如约200℃与约400℃之间的范围中的原子层沉积形成。在一些其他实施例中，栅极介电层108通过其他沉积工艺(例如物理气相沉积、化学气相沉积等)形成。在一些实施例中，栅极介电层108包括铁电材料，例如钽酸锶铋、钛酸锆铅、氧化铪锌、氧化铪锆、掺杂氧化铪或类似物。举例来说，在一些实施例中，栅极介电层108包括氧化铪锆，其中铪与锆的原子比例为约1至1。在一些实施例中，栅极介电层108具有第一厚度t1在例如约5nm与约20nm之间的范围中。
124.如图9的剖面示意图900所示，在一些实施例中，将基底102转移至通过壳体902定义的反应腔体中的晶圆夹盘901上。在一些实施例中，反应腔体为原子层沉积(ald)腔体、低压容器及/或类似物。在一些实施例中，分别在图7和图8中形成栅极电极106及/或栅极介电层108期间，基底 102已在反应腔体中。在一些实施例中，第一气体入口管线908通过壳体 902，使得通过容器壳体(例如第一容器壳体910、第二容器壳体918、第三容器壳体932)定义的前驱物容器通过第一气体入口管线908耦接至反应腔体。在一些实施例中，第二气体入口管线914通过壳体902，使得氧气源 916可进入反应腔体。在一些实施例中，气体出口管线919通过壳体902，使得各种气体可在沉积工艺期间离开反应腔体。
125.在一些实施例中，通过第一容器壳体910定义的第一前驱物容器、通过第二容器壳体918定义的第二前驱物容器以及通过第三容器壳体932定义的第三前驱物容器耦接至第一气体入口管线908和惰性气体源912。在其他实施例中，多于或少于三个前驱物容器可耦接至反应腔体。在一些实施例中，可“接通”惰性气体源912，使得惰性气体进入一个或多个前驱物容器，以活化每个前驱物容器中的前驱物，使得前驱物气体通过第一气体入口管线908进入反应腔体，以在栅极介电层108上形成一层。在一些实施例中，每个前驱物容器包括门结构936，门结构936可通过控制电路来控制开启或关闭，如箭头934所示，以分别允许或禁止惰性气体从惰性气体源912进入前驱物容器。
126.在一些实施例中，第一前驱物容器包括第一前驱物基板920，第一前驱物基板920将第一固体前驱物922保留在第一前驱物基板920的凹槽中。在一些实施例中，第二前驱物容器包括第二前驱物基板924，第二前驱物基板924将第二固体前驱物926保留在第二前驱物基板924的凹槽中。在一些实施例中，第三前驱物容器包括第三前驱物基板928，第三前驱物基板928将第三固体前驱物930保留在第三前驱物基板928的凹槽中。在一些实施例中，第一固体前驱物922、第二固体前驱物926和第三固体前驱物930各包括固体前驱物，这些固体前驱物对应将形成于栅极介电层108 上的层的特定材料，以在栅极介电层108上方形成主动结构。
127.举例来说，在一些实施例中，将形成于栅极介电层108上的主动结构包括第一材料、第二材料和第三材料的组合。在一些实施例中，第一固体前驱物922对应于第一材料，第二固体前驱物926对应于第二材料，且第三固体前驱物930对应于第三材料。在其他实施例中，第一固体前驱物922 可对应于固体前驱物的混合物，此固体前驱物的混合物对应于第一材料和第二材料，第二固体前驱物926可对应于第一材料，且第三固体前驱物930 可对应
于第三材料。在其他实施例中，第一固体前驱物922可对应于固体前驱物的混合物，此固体前驱物的混合物对应于第一材料、第二材料和第三材料，第二固体前驱物926可对应于第一材料，且可省略第三固体前驱物930。在其他实施例中，多于三个前驱物容器可耦接至壳体902。
128.应当理解的是，可使用各种方法在栅极介电层108上方形成主动结构，且每个方法可使用前驱物容器中固体前驱物的不同组合。图10a-10c将对应在栅极介电层108上方形成主动结构的第一方法和第二方法，图11a和 11b将对应在栅极介电层108上方形成主动结构的第三方法，图12a和12b 将对应在栅极介电层108上方形成主动结构的第四方法。因此，方法可从图9进行至图10a和10b；或从图9进行至图10a和10c，进而省略图 10b；或从图9进行至图11a和11b，进而省略图10a-10c；或从图9进行至图12a和12b，进而省略图10a-11b。
129.再者，图10a-12b的方法显示通过原子层沉积(ald)在栅极介电层108 上方形成主动结构。然而，应当理解的是，在其他实施例中，主动结构可通过其他沉积方法形成于栅极介电层108上方，这些沉积方法例如化学气相沉积、物理气相沉积或类似方法。
130.如图10a的剖面示意图1000a所示，在一些实施例中，进行原子层沉积工艺，以在栅极介电层108上方形成主动结构110，其中主动结构110 包括混合层112和第一主动层114的堆叠物，混合层112包括第一材料和第二材料的混合物，第一主动层114包括第三材料。在一些这样的实施例中，主动结构110的最底层110b包括混合层112的其中一层。再者，在一些实施例中，主动结构110的最顶层110t包括第二主动层120，第二主动层120包括第一材料，但是不包括第二材料或第三材料。
131.在一些这样的实施例中，主动结构110的第一材料、第二材料和第三材料为金属氧化物。在一些这样的实施例中，第一固体前驱物922、第二固体前驱物926和第三固体前驱物930可分别包括对应于主动结构110的第一材料、第二材料和第三材料的第一金属、第二金属和第三金属。举例来说，在一些实施例中，第一材料可包括镓、铪、锆、钛、铝、钽、锶、钡、钪、镁、镧、钆或一些其他合适的金属。在一些实施例中，其中第一材料包括镓，第一固体前驱物922的第一前驱物可包括例如ga(c2h5)3、 ga(nme)3、ga(c5h7o2)3、gacp*、ga(ch3)3、ga2(nme2)6或包括镓的一些其他合适的固体前驱物。
132.在一些实施例中，第二材料包括铟、锡、锌、砷或一些其他合适的金属。在一些这样的实施例中，其中第二材料包括铟，第二固体前驱物926 可包括例如三甲基铟、三乙基铟、incp(c5h5in)、inca-1(c8h
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innsi2)、 dadi(c7h
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inn)或包括铟的一些其他合适的固体前驱物。在一些其他实施例中，第三材料包括锌或一些其他金属。在一些实施例中，第三固体前驱物930包括例如zn(ch3coo)2、二乙基锌、二甲基锌、乙酸锌、 (ch3)zn(och(ch3)2)或一些其他合适的固体前驱物。
133.图10b显示用以在栅极介电层108上方形成主动结构110的第一方法的一些实施例的时序图1000b，其中第一固体前驱物922对应第一材料，第二固体前驱物926对应第二材料，且第三固体前驱物930对应第三材料。将结合图10a的剖面示意图1000a描述图10b。
134.在一些实施例中，为了形成主动结构110，先在栅极介电层108上方形成混合层112。在一些这样的实施例中，混合层112包括第一材料和第二材料的混合物。因此，在一些实施例中，依据图10b的备注1002和图 10b的时序图1000b，方法的步骤一1004首先包括同时活化第一固体前驱物922和第二固体前驱物926。在一些实施例中，第一固体前驱物922和
第二固体前驱物926通过“接通”惰性气体源912来活化。再者，在一些实施例中，“开启”第一容器壳体910和第二容器壳体918上的门结构936，而“关闭”第三容器壳体932上的门结构936，使得从惰性气体源912引入惰性气体，并活化第一固体前驱物922和第二固体前驱物926，但是不活化第三固体前驱物930。在一些实施例中，惰性气体源912包括例如氮气、氩气、氢气、前述的组合或一些其他合适的气体。
135.再者，在一些实施例中，惰性气体源912活化第一固体前驱物922和第二固体前驱物926，在方法的步骤二1006中“接通”氧气源916，以将氧蒸气引入反应腔体。在一些实施例中，氧气源916可包括水。在一些这样的实施例中，氧气源916的氧蒸气在反应腔体中与第一固体前驱物922 和第二固体前驱物926的前驱物混合物蒸气反应，以通过原子层沉积在栅极介电层108上形成混合层112。在一些这样的实施例中，混合层112包括第一材料和第二材料的混合物为金属氧化物。
136.在一些实施例中，接着，在步骤三1008中，通过关闭连接第一容器壳体910和第二容器壳体918的门结构936，开启第三容器壳体932的门结构936，并“接通”惰性气体源912，以活化第三固体前驱物930。在一些这样的实施例中，惰性气体源912的惰性气体与第三固体前驱物930反应，且前驱物气体进入反应腔体。接着，在方法的步骤四1010中“接通”氧气源916，以将氧蒸气引入反应腔体。在一些这样的实施例中，氧蒸气与第三固体前驱物930的前驱物蒸气反应，以通过原子层沉积在混合层112 上方形成第一主动层114。在一些实施例中，通过多次重复步骤一1004、步骤二1006、步骤三1008和步骤四1010，以在栅极介电层108上方形成混合层112和第一主动层114的堆叠物。
137.在一些实施例中，主动结构110的最顶层110t包括由第一材料组成(但是没有第二材料和第三材料)的第二主动层120，因此，在一些实施例中，图10b的方法进行至步骤五1012，其中关闭第二容器壳体918和第三容器壳体932的门结构936，开启第一容器壳体910的门结构936，并“接通”惰性气体源912，以活化第一固体前驱物922。再者，在方法的步骤六1014 中，“接通”氧气源916，以将氧蒸气引入反应腔体。在一些这样的实施例中，氧蒸气与第一固体前驱物922的前驱物蒸气反应，以通过原子层沉积在混合层112和第一主动层114上方形成第二主动层120。
138.在一些实施例中，前驱物蒸气与氧蒸气之间的反应的副产物可能通过气体出口管线919排出。在一些实施例中，步骤一1004、步骤二1006、步骤三1008、步骤四1010、步骤五1012和步骤六1014的气体脉冲可各具有时间段例如在约1毫秒至约20分之间的范围中。再者，在一些实施例中，除了在步骤一1004中的第一固体前驱物922和第二固体前驱物926 的活化，步骤一1004、步骤二1006、步骤三1008、步骤四1010、步骤五 1012和步骤六1014的气体脉冲彼此不重叠。在一些其他实施例中，步骤一1004、步骤二1006、步骤三1008、步骤四1010、步骤五1012和步骤六1014可彼此部分重叠。举例来说，在一些其他实施例中，在将步骤一 1004使用的惰性气体源912完全“阻断”之前，可开始步骤二1006。
139.由于混合层112的第一材料具有较强的键能，因此在混合层112的第一材料与栅极介电层108之间的界面处存在较少缺陷(例如氧空缺)，进而有较少的表面态(即过量电荷)。在一些实施例中，混合层112的第二材料具有比混合层112的第一材料更大的移动率，因为第二材料中较弱的键能以及金属离子的增加。因此，移动电荷载子在混合层112与栅极介电层108 之间的界面处可具有较高移动率。因此，主动结构110的最底层110b包括混合层112，
混合层112包含第一材料和第二材料的混合物，以减少缺陷，但是也增加主动结构110的最底层110b与栅极介电层108之间的界面处的电荷移动率。
140.再者，第二主动层120包括第一材料，第一材料具有比第二材料和第三材料更大的键能。通过形成第二主动层120作为主动结构110的最顶层 110t，减少了主动结构110的最顶表面处的缺陷(例如表面态、氧空缺)。
141.图10c显示用以在栅极介电层108上方形成主动结构110的第二方法的一些实施例的时序图1000c，其中第一固体前驱物922对应第一材料和第二材料的前驱物混合物，第二固体前驱物926对应第一材料，且第三固体前驱物930对应第三材料。将结合图10a的剖面示意图1000a描述图 10c。
142.在一些其他实施例中，第一固体前驱物922对应前驱物混合物，前驱物混合物对应混合层112的第一材料和第二材料。在一些实施例中，对应第一材料的第一前驱物与对应第二材料的第二前驱物的比值在例如约0.01 与约0.99之间的范围中。因此，在一些实施例中，方法的步骤一1004包括通过开启第一容器壳体910的门结构936，关闭第二容器壳体918和第三容器壳体932的门结构936，并“接通”惰性气体源912，以活化固体前驱物混合物。接着，惰性气体源912的惰性气体与固体前驱物混合物反应，使得前驱物混合物蒸气进入反应腔体。在一些实施例中，图10c的方法进行至步骤二1006，其中“接通”氧气源916，使得氧蒸气在反应腔体中与前驱物混合物蒸气反应，以通过原子层沉积在栅极介电层108上形成混合层112。
143.在一些实施例中，步骤三1008、步骤四1010、步骤五1012和步骤六 1014包括与图10b描述的方法相同或相似的步骤。
144.如图11a的剖面示意图1100a所示，在一些其他实施例中，形成于栅极介电层108上方的主动结构110包括第一主动层114、第二主动层120 和第三主动层502的堆叠物，第一主动层114包括第三材料，第二主动层 120包括第一材料，且第三主动层502包括第二材料。在一些这样的实施例中，主动结构110的最底层110b可包括第一主动层114、第二主动层120 和第三主动层502的其中一者。在一些实施例中，主动结构110的最顶层 110t包括第二主动层120的其中一层，第二主动层120包括第一材料。
145.图11b显示图11a的剖面示意图1100a所示的用以在栅极介电层108 上方形成主动结构110的第三方法的一些实施例的时序图1100b，其中第一前驱物容器中的第一固体前驱物922可对应第一材料，第二前驱物容器中的第二固体前驱物926可对应第二材料，且第三固体前驱物930可对应第三材料。将结合图11a的剖面示意图1100a描述图11b。
146.如时序图1100b所示，在一些实施例中，方法的步骤一1104包含“接通”惰性气体源912，以活化与第二主动层120的其中一层的第一材料相关的第一固体前驱物922。在一些实施例中，方法的步骤二1106包括接通氧气源916，使得氧蒸气与步骤一1104的第一前驱物蒸气反应，以通过原子层沉积在栅极介电层108上方形成第二主动层120的其中一层。在一些实施例中，方法进行至步骤三1108，其中接通惰性气体源912，以活化与第三主动层502的其中一层相关的第二固体前驱物926。在一些实施例中，方法的步骤四1110包括接通氧气源916，使得氧蒸气与步骤三1108的第二前驱物蒸气反应，以通过原子层沉积在第二主动层120的其中一层上方形成第三主动层502的其中一层。
147.在一些实施例中，方法进行至步骤五1112，其中“接通”惰性气体源 912，以活化与
第一主动层114的其中一层的第三材料相关的第三固体前驱物930。在一些实施例中，方法的步骤六1114包括接通氧气源916，使得氧蒸气与步骤五1112的第三前驱物蒸气反应，以通过原子层沉积在第三主动层502的其中一层上方形成第一主动层114的其中一层。在一些实施例中，重复步骤一1104、步骤二1106、步骤三1108、步骤四1110、步骤五1112和步骤六1114，以在栅极介电层108上方形成第一主动层114、第二主动层120和第三主动层502的堆叠物。接着，在一些实施例中，图11b 的方法包括步骤七1116和步骤八1118，以形成包括第二主动层120的主动结构110的最顶层110t。因此，在一些实施例中，步骤七1116和步骤八 1118包括相同或相似于步骤一1104和步骤1106用以形成第二主动层120 的步骤。
148.如图12a的剖面示意图1200a所示，在一些实施例中，形成于栅极介电层108上方的主动结构110包括下部402，下部402包含在栅极介电层 108上方的第一材料、第二材料和第三材料的混合物。因此，在一些实施例中，主动结构110包括不具有限定层的下部402。再者，在一些实施例中，包括第一材料的第二主动层120形成于下部402上方，使得主动结构 110包括设置于下部402上方的第二主动层120。
149.图12b显示图12a的剖面示意图1200a所示的用以在栅极介电层108 上方形成主动结构110的第四方法的一些实施例的时序图1200b，其中第一前驱物容器中的第一固体前驱物922可对应第一材料，第二前驱物容器中的第二固体前驱物926可对应第二材料，且第三固体前驱物930可对应第三材料。将结合图12a的剖面示意图1200a描述图12b。
150.如图12b的时序图1200b所示，在一些实施例中，方法的步骤一1204 包含通过“接通”惰性气体源912，以同时活化第一固体前驱物922、第二固体前驱物926和第三固体前驱物930。接着，在方法的步骤二1206中，“接通”氧气源916，使得氧蒸气与步骤一1204的前驱物混合物蒸气反应，以通过原子层沉积形成主动结构110的下部402。在一些实施例中，多次重复步骤一1204和步骤二1206，以增加下部402的厚度。在一些实施例中，在形成主动结构的下部402之后，方法进行至步骤三1208，其中接通惰性气体源912，以活化第一固体前驱物922，但是不活化第二固体前驱物926或第三固体前驱物930。再者，在一些实施例中，方法进行至步骤1210，其中“接通”氧气源916，使得氧蒸气与步骤三1208的第二混合物蒸气反应，以在主动结构110的下部402上方形成第二主动层120。
151.因此，图10a到图12b显示可用以在栅极介电层108上方形成主动结构110的各种方法。应当理解的是，其他相关方法及/或图10a-12b的方法的组合也在本发明实施例的范围中。
152.在一些实施例中，方法进行至在主动结构上方形成覆盖结构。图13-16 显示在主动结构110上方形成覆盖结构的第一方法，而图17-20显示在主动结构110上方形成覆盖结构的第二方法。因此，在一些实施例中，在栅极介电层108上方形成主动结构110之后，方法可进行至图13或图17(进而省略图13-16的步骤)。
153.如图13的剖面示意图1300所示，在一些实施例中，在主动结构110 上方形成第一连续金属层1302。在一些实施例中，第一连续金属层1302 包括比主动结构110中的金属对氧具有较高的亲和力的第一金属材料。因此，在一些实施例中，第一金属材料不同于主动结构110中的金属。在一些实施例中，第一连续金属层1302可包括例如铝、钙、钪、钇、铌、钽、铬、铁、钛、硅、铪、锆、钛、锶、钡、镁、镧、钆、前述的组合及/或具有强氧化性(即对氧的高亲和力)的一些其他合适金属或半导体材料。在一些实施例中，第一连续金属层1302通过使用
原子层沉积(ald)工艺形成，且可在用于形成主动结构110的相同原子层沉积反应腔体中形成。举例来说，在一些实施例中，第一连续金属层1302可通过“接通”惰性气体源(例如图9的惰性气体源912)，以活化与第一金属材料相关的前驱物的原子层沉积工艺形成。在其他实施例中，第一连续金属层1302可通过使用不同于原子层沉积的沉积工艺形成，例如物理气相沉积、化学气相沉积、溅镀或一些其他合适的工艺。
154.在一些实施例中，当使用原子层沉积工艺来形成第一连续金属层1302 时，如果第一连续金属层1302包括铝，使用的前驱物可包括例如al(ch-3
)3或包括铝的一些其他前驱物。在一些实施例中，当使用原子层沉积工艺来形成第一连续金属层1302时，如果第一连续金属层1302包括钙，使用的前驱物可包括例如ca(occ(ch3)3chcoc(ch3)3))2、磷酸钙(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酸)或包括钙的一些其他前驱物。
155.在一些实施例中，接着，在第一连续金属层1302上方形成第二连续金属层1304。在一些实施例中，第二连续金属层1304可包括与第一连续金属层1302相同或相似的材料。在其他实施例中，省略第二连续金属层 1304。在一些实施例中，第二连续金属层1304通过使用相同于第一连续金属层1302的沉积工艺形成，例如原子层沉积、物理气相沉积、化学气相沉积、溅镀或类似方法。在一些实施例中，第二连续金属层1304可通过“接通”惰性气体源(例如图9的惰性气体源912)，以活化与第二金属材料相关的前驱物的原子层沉积工艺形成。在一些实施例中，第一连续金属层1302和第二连续金属层1304的厚度可在例如约至约之间的范围中。
156.如图14的剖面示意图1400所示，在一些实施例中，遮罩(掩膜)结构 1402形成于第一连续金属层1302和第二连续金属层1304上方。在一些实施例中，遮罩结构1402通过使用光微影(光刻)和移除(例如蚀刻)工艺形成。在一些实施例中，遮罩结构1402包括光阻(光刻胶)材料或硬遮罩材料。
157.如图15的剖面示意图1500所示，在一些实施例中，依据遮罩结构1402 进行移除工艺，以移除第一连续金属层和第二连续金属层(图14的第一连续金属层1302和第二连续金属层1304)的周边部分，以在主动结构110上方形成覆盖结构122，覆盖结构122包括第一金属层124及设置于第一金属层124上方的第二金属层326。在一些实施例中，图15的移除工艺包括湿蚀刻工艺或干蚀刻工艺。在一些实施例中，由于图15的移除工艺的残余效应(residual effect)，因此第二金属层326的上表面比第一金属层124 的下表面更窄。
158.如图16的剖面示意图1600所示，在一些实施例中，进行热退火工艺。在一些实施例中，热退火工艺在腔体中的温度在例如约400℃与约700℃之间的范围中进行。在一些实施例中，在热退火工艺之后，在主动结构110 的最顶层110t中形成扩散区128。在一些实施例中，扩散区128包括由覆盖结构122的第一金属材料和氧制成的金属氧化物。在一些这样的实施例中，在热退火工艺期间，第一金属材料可扩散至主动层中，并与主动结构 110中的弱键氧键结，因为第一金属材料具有比主动结构110中的金属对氧的更高亲和力。因此，覆盖结构122帮助减少主动结构110中的缺陷(例如氧空缺、表面态、弱键氧)，以改善场效晶体管铁电随机存取存储器装置的效能。
159.在一些实施例中，在热退火工艺之后，在主动结构110上方的覆盖结构122的任一侧上形成源极/漏极接点118。在一些实施例中，通过各种步骤，这些步骤包括沉积工艺(例如物理气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积、溅镀等)、移除工艺(例如湿蚀刻、干蚀刻、化
学机械研磨(chemicalmechanical planarization，cmp)等)及/或图案化工艺(例如光微影/蚀刻)，源极/漏极接点118形成于主动结构110上方的互连介电层116中。在一些其他实施例中，先形成源极/漏极接点118，接着在源极/漏极接点118之间及主动结构110上方形成互连介电层116。
160.在一些实施例中，互连介电层116包括例如氮化物(例如氮化硅、氮氧化硅)、碳化物(例如碳化硅)、氧化物(例如氧化硅)、硼硅酸盐玻璃(bsg)、磷硅酸盐玻璃(psg)、硼磷硅酸盐玻璃(bpsg)、低介电常数氧化物(例如碳掺杂氧化物，sicoh)或类似物。在一些实施例中，源极/漏极接点118包括例如铝、钨、铜、钽、钛或一些其他合适的导电材料。
161.再者，在一些实施例中，电压端耦接至栅极电极106和源极/漏极接点 118。在一些实施例中，将覆盖结构122接地。在其他实施例中，覆盖结构122不接地或耦接至任何电压端。然而，在一些实施例中，图16形成的整个结构为薄膜晶体管(tft)，薄膜晶体管(tft)也是场效晶体管(fet) 铁电随机存取存储器(feram)装置。在一些这样的实施例中，当足够信号 (例如电流、电压)施加至源极/漏极接点118和栅极电极106时，通道区可形成于主动结构110中，以从栅极介电层108读取存储器或写入存储器至栅极介电层108。在一些实施例中，设置于栅极介电层108正上方的设置于主动结构110和混合层112正上方的覆盖结构122帮助减少主动结构 110(进而通道区)中的缺陷(例如表面态、氧空缺、弱键氧)，并进而增加整个场效晶体管铁电随机存取存储器装置的切换速度和可靠性。
162.图17-20显示在主动结构110上方形成覆盖结构122的一些替代步骤的剖面示意图1700-2000。
163.如图17的剖面示意图1700所示，在一些实施例中，先在主动结构110 上方形成互连介电层116。
164.如图18的剖面示意图1800所示，在一些实施例中，将互连介电层116 图案化，以在互连介电层116中形成开口1802，以暴露主动结构110。在一些实施例中，互连介电层116中的开口1802通过各种步骤形成，这些步骤包括沉积工艺(例如物理气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积、溅镀、旋涂等)、图案化工艺(例如光微影/蚀刻)以及移除工艺(例如湿蚀刻、干蚀刻)。
165.如图19的剖面示意图1900所示，在一些实施例中，在互连介电层116 的开口1802中形成第一金属层124。在一些实施例中，第一金属层124部分填充开口1802，而在一些其他实施例中，第一金属层124完全填充开口 1802。在一些实施例中，第一金属层124通过沉积工艺(例如物理气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积、溅镀等)以及之后的移除工艺(例如蚀刻、化学机械研磨)形成。
166.如图20的剖面示意图2000所示，在一些实施例中，在开口(图19的开口1802)中的第一金属层124上方形成第二金属层326，以在主动结构 110上方形成覆盖结构122。在一些实施例中，进行热退火工艺，以形成主动结构110的扩散区128。接着，在一些实施例中，在互连介电层116 中形成源极/漏极接点118。
167.在一些其他实施例中，在第一金属层124上方形成第二金属层326之前，将互连介电层116图案化，以形成用于源极/漏极接点118的开口。在一些实施例中，接着在用于源极/漏极接点118的开口中以及互连介电层 116的开口(图19的开口1802)中形成第二金属材料，以形成源极/漏极接点 118和第二金属层326。在这些实施例中，源极/漏极接点118和第
二金属层326可包括第二金属材料。再者，在一些这样的实施例中，在沉积第二金属材料之前或之后，可进行用以形成扩散区128的热退火工艺。
168.在一些实施例中，由于覆盖结构122形成于互连介电层116的开口(图 19的开口1802)中，因此覆盖结构122可具有比最底表面更宽的最顶表面。再者，在一些实施例中，因为覆盖结构122形成于开口(图19的开口1802) 中，相较于其他实施例，移除工艺可对主动结构110的最顶层110t造成较少的损坏，其中在形成互连介电层116之前形成第一金属层124，如图13-16 所示。
169.然而，在一些实施例中，覆盖结构122帮助减少主动结构110中的缺陷(例如表面态、氧空缺、弱键氧)，并增加整个场效晶体管铁电随机存取存储器装置的切换速度和可靠性。
170.图21显示形成场效晶体管铁电随机存取存储器装置的方法2100的一些实施例的流程图，方法2100包括在主动结构上方设置覆盖结构，以减少主动结构中的缺陷，并增加整个场效晶体管铁电随机存取存储器装置的切换速度和可靠性。
171.虽然以下将方法2100描述为一连串的动作或事件，但是应当理解的是，显示的这些动作或事件的顺序不应被解释为限制性意义。举例来说，一些动作可以不同顺序发生及/或同时与不在本文显示及/或描述的其他事件或动作同时发生。此外，并不需要所有显示的动作来进行本文描述的一个或多个方面或实施例。再者，本文描述的一个或多个动作可在一个或多个单独的动作及/或阶段中进行。
172.在动作2102，在基底上方形成栅极电极。图7显示对应动作2102的一些实施例的剖面示意图700。
173.在动作2104，在栅极电极上方形成包括铁电材料的栅极介电层。图8 显示对应动作2104的一些实施例的剖面示意图800。
174.在动作2106，在栅极介电层上方形成主动结构。图10a显示对应动作2106的一些实施例的剖面示意图1000a。
175.在动作2108，在主动结构上方形成第一金属层。图13显示对应动作 2108的一些实施例的剖面示意图1300。
176.在动作2110，移除第一金属层的周边部分，以在主动结构上方形成覆盖结构。图15显示对应动作2110的一些实施例的剖面示意图1500。
177.在动作2112，在主动结构上方形成源极接点和漏极接点，其中覆盖结构横向设置于源极接点与漏极接点之间。图16显示对应动作2112的一些实施例的剖面示意图1600。
178.因此，本发明实施例为有关于方法，此方法在铁电层上方形成主动结构，以及在主动结构上方形成覆盖结构，以减少主动结构中的缺陷，并最佳化主动结构的电荷移动率，以增加整个场效晶体管铁电随机存取存储器装置的切换速度和可靠性。
179.因此，在一些实施例中，本发明实施例有关于集成芯片，集成芯片包括：栅极电极，设置于基底上方；栅极介电层，设置于栅极电极上方，栅极介电层包括铁电材料；主动结构，设置于栅极介电层上方，且主动结构包括半导体材料；源极接点和漏极接点，设置于主动结构上方；以及覆盖结构，设置于主动结构上方及源极接点与漏极接点之间，其中覆盖结构包括第一金属材料。
180.在一些其他实施例中，其中主动结构包括交替堆叠的多个混合层和多个第一主动
层的堆叠物，其中多个混合层包括第一材料和第二材料的混合物，其中多个第一主动层包括不同于第一材料和第二材料的第三材料，其中主动结构的最底层为多个混合层的其中一层，且其中主动结构的最顶层设置于交替堆叠的多个混合层和多个第一主动层的堆叠物上方，且主动结构的最顶层包括第一材料。
181.在一些其他实施例中，其中主动结构包括多个第一主动层、多个第二主动层和多个第三主动层的堆叠物，多个第一主动层包括第一金属氧化物材料，多个第二主动层包括第二金属氧化物材料，且多个第三主动层包括第三金属氧化物材料。
182.在一些其他实施例中，其中覆盖结构包括第一层及设置于第一层上方的第二层，第一层包括第一金属材料，第二层包括第二金属材料。
183.在一些其他实施例中，其中覆盖结构接地。
184.在一些其他实施例中，其中第一金属材料比主动结构的材料具有对氧的更高亲和力。
185.在一些其他实施例中，其中主动结构包括下部，下部包括第一材料、第二材料和第三材料的混合物，且其中主动结构包括设置于下部上方的上部，上部包括第一材料。
186.在一些其他实施例中，其中覆盖结构直接接触主动结构的扩散区，其中扩散区包括第一金属材料和第一材料。
187.在其他实施例中，本发明实施例有关于集成芯片，集成芯片包括：栅极电极，设置于基底上方；栅极介电层，设置于栅极电极上方，其中栅极介电层包括铁电材料；主动结构，设置于栅极介电层上方；源极接点和漏极接点，设置于主动结构上方；以及覆盖结构，设置于主动结构上方及源极接点与漏极接点之间，其中覆盖结构包括第一金属材料，第一金属材料比主动结构中的金属具有对氧的更高亲和力。
188.在一些其他实施例中，其中主动结构包括第一材料、不同于第一材料的第二材料及不同于第一材料和第二材料的第三材料，其中第一材料和第二材料直接接触栅极介电层，其中第三材料通过第一材料和第二材料与栅极介电层间隔开，且其中覆盖结构直接接触第一材料，但是不接触第二材料或第三材料。
189.在一些其他实施例中，其中覆盖结构包括第一层和设置于第一层上方的第二层，第一层包括第一金属材料，第二层包括第二金属材料，其中第一层直接接触主动结构的扩散区，且其中扩散区包括第一金属材料和氧。
190.在一些其他实施例中，其中覆盖结构包括第一金属材料和第二金属材料的混合物。
191.在一些其他实施例中，上述集成芯片还包括：互连导通孔，设置于栅极电极下方，并耦接至栅极电极；第一互连线，设置于源极接点上方，并耦接至源极接点；第二互连线，设置于漏极接点上方，并耦接至漏极接点；以及互连介电结构，围绕互连导通孔、第一互连线、第二互连线、源极接点、漏极接点和覆盖结构。
192.在一些其他实施例中，其中覆盖结构接地。
193.在一些其他实施例中，其中主动结构的最顶层包括氧化镓，且主动结构的最底层包括氧化镓和氧化铟的混合物。
194.在其他实施例中，本发明实施例有关于方法，此方法包括：在基底上方形成栅极电极；在栅极电极上方形成栅极介电层，栅极介电层包括铁电材料；在栅极介电层上方形成主
动结构；在主动结构上方形成第一金属层；移除第一金属层的周边部分，以在主动结构上方形成覆盖结构；以及在主动结构上方形成源极接点和漏极接点，其中覆盖结构横向设置于源极接点与漏极接点之间。
195.在一些其他实施例中，其中形成主动结构的步骤包括：通过同时活化两前驱物，以在栅极介电层上方形成混合层，使得混合层包括第一材料和第二材料的混合物；在混合层上方形成第一主动层，第一主动层包括不同于第一材料和第二材料的第三材料；以及重复形成混合层和第一主动层的步骤，以在栅极介电层上方形成彼此交替堆叠的多个混合层和多个第一主动层的堆叠物；以及在多个混合层和多个第一主动层的堆叠物上方形成最顶部主动层，最顶部主动层包括第一材料。
196.在一些其他实施例中，上述方法还包括：在第一金属层上方形成第二金属层；以及移除第二金属层的周边部分，其中覆盖结构包括第一金属层和第二金属层。
197.在一些其他实施例中，其中第一金属层通过使用固体前驱物和原子层沉积工艺形成。
198.在一些其他实施例中，上述方法还包括：在形成第一金属层之后及形成源极接点和漏极接点之前，进行热退火工艺。
199.前述内文概述了许多实施例的特征，使本技术领域中技术人员可以从各个方面更加了解本发明实施例。本技术领域中技术人员应可理解，且可轻易地以本发明实施例为基础来设计或修饰其他工艺及结构，并以此达到相同的目的及/或达到与在此介绍的实施例等相同的优点。本技术领域中技术人员也应了解这些相等的结构并未背离本发明的发明构思与范围。在不背离本发明的发明构思与范围的前提下，可对本发明实施例进行各种改变、置换或修改。