TW409366B

Ferroelectric memory cell and method of making the same

Abstract

A method of forming a semi-conductor structure forming, on a prepared substrate, a ferroelecuic memory (FEM) gate unit. A gate junction region is formed between the source junction region and the drain junc-tion region for the FEM gate unit on a FEM gate unit device area, which FEM gate unit includes a lower metal layer, a ferroelectric (FE) layer, and an upper metal layer, and which is formed on a conductive channel precursor. The structure of the semiconductor includes a substrate, which may be either bulk silicon or SOI-type silicon, conductive channels of first and second type formed above the substrate, an FEM gate unit formed above a channel region, wherein the FEM gate unit includes a lower metal layer, an FE layer, and an upper metal layer, and wherein a conductive channel of a second type is formed under the FEM gate unit.

TW409366B, drawing sheet 1
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  1. 1
    A method for forming a semiconductor structure having a ferroelectric memory (FEM) gate unit on a single crystal germanium substrate, comprising:forming a germanium device region for the FEM gate unit;implanting doped impurities into the germanium device region to form a first A type of conductive path is used as a source junction region and a drain junction region;etching an insulation boundary around the device region;forming a gate junction region of the FEM gate unit on the germanium device region between the source junction regions a junction region with the drain;forming a conductive path precursor layer in the gate junction region;and depositing an FEM gate unit on the gate junction region, including depositing a lower metal layer, a layer of FE layer and an upper metal layer Wherein the size of the FEM gate unit on the gate junction region is the distance of any edge of the FEM gate unit having the source junction region and the edge of the drain junction region being "D", where "D" is about 50 From nanometers to 300 nanometers. 一種形成於單晶矽基板上具有鐵電記憶體(FEM)閘單元之半導體結構之方法,其特徵在於包含:對FEM閘單元形成一個矽裝置區;將攙雜雜質植入矽裝置區而形成第一型導電通路用作源極接面區及汲極接面區;蝕刻環繞裝置區周圍的絕緣邊界;對矽裝置區上的FEM閘單元形成一個閘極接面區介於源極接面區與汲極接面區間;於閘極接面區形成導電通路前驅物層;及沉積一個FEM閘單元於閘極接面區上,其包括沉積一層下金屬層,一層FE層及一層上金屬層,其中該FEM閘單元於閘極接面區上之尺寸爲FEM閘單元之任何邊緣具源極接面區及汲極接面區邊緣之距離爲「D」,此處「D」爲約50毫微米至300毫微米。 409366 六、申請專利範圍 1·=種形成於單晶矽基板上具有鐵電記憶體(FEM)閘單 元之半導體結構之方法,其特徵在於包含: 對FEM閘單元形成一個矽裝置區; 將攙雜雜質植入矽裝置區而.形成第一;型導電通路用 作源極接面區及汲極接面區; 蚀刻環繞裝置區周圍的絕緣邊界; 、對矽裝气區上的FEM閘單元形成—個閘極接面區介 於源極接面區與汲極接面區間; 於閘極接面區形成導電通路前驅物滑;及沉積一個 FBM閘單元利極接面區上,其包括 積—層下金屬 層’一層FE層及一層上金屬層,其中該FEM閘單元於 閘極接面區上之尺寸爲FEM閘單元之任何邊緣具源極 接面區及汲極接面區邊緣之距離爲「D」,此處 厂ϋ J爲约5 0毫微米至3〇〇亳微米。 2. 如申請專利範園第】項之方法,其中該形成導電通路 ‘前驅物包括分別於3 keV至10]^丫或15 keVi5〇keV2 能量範圍’及ΙχΙΟ11/平方厘米至1χ1〇13/平方厘米之劑 量植入一種選自包括3或3!72之攙雜劑而形成導電通路 前驅物》 . 3. 如申請專利範園第1.項之方法」其^中包括於約5〇〇乇至 1100 C溫度退火該結,構而俵離子由下金屬層擴散入閘 極接面區而形成導電通路前驅物。 4. 如申請專利範圍第!項之方法,其中該沉積FEM閘單 无包括沉積厚度約20亳微米至1〇〇毫微米之以製成之 |_ _ 56 - ^氏張尺度適用^國國家標準(CNS ) A4規格(2丨0X297公釐) -Γ— It- hi n - - It J\~- 1 (請先閎讀背甶之注意事項再槔寫本y} -訂. 經濟部中失標準局員工消費合作社印I Γ A8 BS C8 D8 5. 經濟部中央操準局貝工消費合作社印裝 409366 申請‘專利範圍 下金屬層;沉積厚度約1〇〇毫微米至400毫微米之選自 包括 Pb(Zr,Ti)〇3 (PZT) , SrBi2Ta209 (SBT), PhGegOu,BaTi〇3,及LiNb03之材料製成之FE層; 及沉積厚度爲20毫微米至100毫微米之,選自包括Pt, Ir及Pt/Ir合金之材料製成之上金屬層。 如申請專利範園第1項之方法,其中該植入攙雜雜質 包括以選自包括神及磷之離子攙雜裝置區,坤係於約 40 keV至70 keV能量植入及鱗係於約30 keV至60 keV 之能量植入’離子之劑量爲—約2x1 p:15/平方厘米至 5xl013/平方厘米。 — 如申請專利範園第1項之方法,其中包括沉積一層 TiOx層於FEM閑單元_上: 一種形成於單晶矽基板上具有鐵電記憶體(FEM)閘單 无之半導體結構之方法,其特徵在於包含: 對FEM閘單元形成一個矽裝置區; 將挽雜雜質植入裝置區而形成第一型導電通路用作 源極接面區及汲極接面區; 蝕刻環繞裝置區周圍的絕緣邊界; 對裝置區上的FEM閘單元形成一個閘無接面區介於 源極接面區與汲極接面區間; 於閘極接面區形成,導電通路前驅物;及 沉積一個FEM閘單元於閘極接面區上,包括沉積厚 度約20毫微米至1〇〇毫微米之選自包括pt,Ir pt/Ir 合金之材料製成之下金屬層,沉積厚度約1〇〇毫微米 57- 本紙張尺度適用中國國家標準(CMS ) A4規格(2〗0X297公發) ( (請先閲讀背面之注意事項再填寫本貧) 8. 10· 11· 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 12- 409366 A8 B8 C8 DS 申請專利範圍 ;至40〇毫微米之選自包括Pb(Zr,Ti)03 (ΡΖΤ), SrBi2Ta2〇9 (SBT),PbsGesO ’ BaTi〇3,及LiNb03之材 料製成之FE層,及沉積厚度爲20毫微米至loo毫微米 .之選.自包括Pt,Ir及Pt/Ir合金之材料,製成的上金屬 層;其中該FEM閘單元形成於於閘極接面區上使FEM 閛早元之任一邊緣具源極接面區及没極接面區邊緣距 離爲「D」,此處「D」爲約50毫微米至3〇〇毫微米。 如申請專.範圍第7項之方法,一其中該形成導電通路 前驅物包括分別於3 keV至10 keV或l$,keV至50 keV之 能量範園及lxlO11/平方厘米至lxl〇13/ +方厘米之劑量 植入一種選自包括B或BFs之攙雜劑而形成導電通路前 驅物。 . 如申谙專利範圍第7項之方法,其中包括於約5〇〇 °c至 1100C溫度退火該結構而使離子由下金屬層擴散入間 極接面區而形成導電通路前驅物。 如申請專利範圍第7項之方法,其中包括形成—條厚 度約50毫微米至100毫微米之第二導電型通路。 如申請專利範圍第7項之方法’其中該植入攙雜雜質 包括以選自包括坤及磷之離子攙雜裝置瘙,砰係於約 40 keV至70 keV之能量植入及磷係於約3〇 k v ——- v 王 6〇 keV之能量植入,離子之劑量爲約2χ1〇ΐ5/平方厘米至 5xl015/平方厘米。 如申請專利範圍第7項之方法,其中包括沉積—層 TiOx層於FEM閘單元上。 -58- 良紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2!0X297公# ) r (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本瓦) 、1Τ 13. 14. 409366 A8 B8 C8 D8 經濟部中夬標準局貝工消費合作社印製 15. 16. 申請專利範圍 = 如申請專利範圍第7項之方法’其中該導電通路前驅 物層係:位於FEM閘單元邊緣下方。 一種鐵電記憶體(FEM )單元’其特徵在於包含: 一個單晶攻基叔,其中包括_活性區; 一個源極接面區及一個汲極接面區位於活性區上, 經攙雜而形成一對第一型導電通路; 一個閘;^接面區,其位於泽性區界於源極接面區與 汲極接面區間,經攙雜而形成第二_型導電通路; 一個導電通路前驅物區,其位於閘;^接面區上; 一個FEM閛單元,其包括一層下金屬:層,—層?]£層 及一層上金屬層;其中該FEM閘單元於閘極接面區上 之尺寸爲FEM問單元之任何邊緣距源極接面區及没極 接面區邊緣之距離爲Γβ」,此處「D」爲約5〇毫微 米至300毫微米; 一層絕緣層具有上表面位於接面區、FEM閘單元及 基板上;. —個源極電極及一個汲極電極,各自位於絕緣層上 表面上及延伸貫穿絕緣層而與其個別接面區做電接 .觸’及一個閘極電極位於絕緣層上表面上及延伸貫穿 其中而與FEM閘單:¾之上金屬J做電接觸。 如申請專利範圍第1,4項之;FEM單元,其中該導電通 路前驅物其中包括pt離子,其於結構體於约500力至 1100°C退火期間由FEM閘單元之下金屬層擴散。 如申請專利範圍第1 4項之FEM單元,其中該導電通路 -59 表紙張义1適用中國國家標準(CNS ) M胁(训幻奵公釐 f (請先閩讀背面之注意事項再填客本瓦} ABCD 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 4093G6 六、申請專利範圍 前驅物包括離子植入其中及其中該等離子係選自包括 B及BF2分別於3 keV至10 keV及15 keV至50 keV之能 量植入及劑量爲lxlO11/平方厘米至lxlO13/平方厘米。 17. 如申請專利範園第1 4項之FEM單元,其中該FEM閘單 元包括厚度約20毫微米至100毫微米之Pt製成之下金 屬層,一層厚度约1〇〇毫微米至400毫微米選自包括 Pb(Zr,Ti)03 (PZT),SrBi2Ta209 (SBT),Pb5Ge3Ou, BaTi03,iLiNb03之材料製成之FE層,及一層厚度爲 約20毫微米至100毫微米之選自包括、Pt,Ir及Pt/Ir合 ;ΐ, 金材料製成之上金屬層。 18. 如申請專利範圍第1 4項之FEM單元,其中該活性區包 括選自包括砷及磷之離子,砷係於約40 keV至70 keV 之能量植入,及鱗係於約30 keV至60 keV之能量植 入,該等離子之劑量爲約2xl015/平方厘米至5xl015/平 方厘米。 19: 一種形成半導體結構之方法,該半導體結構具有MOS 電晶體及鐵電記憶體(FEM)單元形成於矽基板上,其 特徵在於包含: 於基板上形成活性區,因此形成第一型導電通路; 於基板上形成p_咣,因此形成第二型導電通路; 於f阱上構成一個JV10S電晶體;及 形成一個FEM閘單元,其包括沉積一層下金屬層, 一層_FE層及一層上金屬層,其中該下金屬層係位於第 一型導電通路之至少一部分上。 -60 - vi 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐} (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) ^ 一 _1 Irr A8 B8 C8 D8 409366 六、申請專利範圍 ’ 20-如申請專利範圍第1 9項之方法,其中該形成第二型導 電通路包括分別於3 keV至10 keV或IS keV至5〇 keV範 圍之能量及ΙχΙΟ11/平方厘米至lxl013/平方厘米之劑量 於裝置區植入一種選自包括B或BF2之攙,雜劑β 21. 如申請專利範圍第1 9項之方法,其中包括於約500。〇 至1100°C溫度退火該結構而使Β或BF2離子由第二型導 電通路擴散入閘極接面區而形成第二型導電通路。 22. 如申請專利範園第1 9項之方法一其中該沉積ρέμ閘單 元包栝沉積厚度約20毫微米至4 00毫舉米之選自包括 Pt,Ir,Ir〇2及Pt/Ir合金之材料製成之下金屬層,沉 積厚度約50毫微米至400毫微米之選自包括 Pb(Zr,Ti)03 (PZT),-SrBi2Ta209 (SBT),PbsGesO , BaTi〇3,及LiNb〇3之衬料製成之FE層,及沉積厚度爲 約20毫微米至100毫微米之選自包括Pt,Ir,ΐΓ〇2 ' Pt/Ir合金之材料製成之上金屬層。 23. 如申請專利範圍第1 9項之方法,其中該植入第三型攙 +雜雜質包括以選自包括坤及磷之離子攙雜該裝置區, 砷係於約4〇 keV至7〇 keV之能量植入及嶙係於約3〇 keV至6〇 keV之能量植入,離子之劑量爲約ixiQi'平 方厘米至5xl015/平方厘米。 24. 如申請專利範圍第1 ?項之方法,其中該於FEM閘單元 周+圍沉積一個絕緣結構體,包括於MOS電晶體及;FEM 閘單元上沉積一層選自包括TiOx SbN4之絕緣材料 層。 ______- 61 - 本紙張ϋ通用中a國家標準(CNS)从驗(210x297公着) ' ~ [ri (請先閔讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T 經濟部中央標準局—工消費合作社印製 ABCD 409366 六、申請專利範圍 25. 如申請專利範圍第1 9項之方法,其中該形成FEM閘單 元包括於MOS電晶體上沉積一層電晶體絕緣層,及隨 後於電晶體絕緣層上構成FEM閘單元。 26. 如申請專利範圍第1 9項之方法,其中該形成FEM閘單 元包括於MOS電晶體上沉積一層電晶體絕緣層及隨後 沿MOS電晶體之旁侧構成FEM閘單元。 27. 一種形成半導體結構之方法,該半導體結構具有MOS 電晶體及‘電(FEM)單元形成於.梦基板上,其特徵在 於包含: · , ,, 於基板上形成活性區,因此形成第一型導電通路; 於基板上形成p-阱,因此形成第二型導電通路; 於阱上構成一個MOS電晶體;及 形成一個FEM閘單元包括沉積厚度爲約2 0毫微米至 100毫微米之選自包括Pt,Ir,Ir02及Pt/Ir合金之材料 製成之下金屬層,沉積厚度約50毫微米至400毫微米 之選自包括 Pb(Zr,Ti)03 (ΡΖΊ),SrBi2Ta209 (SBT), ' Pb5Ge3On,BaTi03,及 LiNb03之材料製成之 FE 層,· 及沉積厚度爲約20毫微米至100毫微米之選自包括 Pt,Ir,Ir〇2及Pt/Ir合金之材料製成之上金屬層,其 中該下金屬層覆於第一型導電通路之至少一部分上。 28. 如申請專利範園第27項之方法,其中該形成第二型導 / 電通路包括分別於3 keV至10 keV或15 keV至50 keV範 園之能量及lxlO11/平方厘米至lx 1013/平方厘米之劑量 於裝置區植入一種選自包括B或BF2之攙雜劑。 -62 - - 本纸張尺度逍用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) ..~~1. Γ—----t^\J^ I — (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T 幻';經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ABCD 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 409366 六、申請專利範圍 29.如申請專利範固第27項之方法,其中包括於κ5〇〇β(: 至1100 C溫度退火該結構而使b或BFs離予由第二麼導 電通路擴散入閉極接面區而形成第二型導電通路。 3〇.如申請專利範園第2 7項之方法,其中該植入第三型攙 雜#質包括以選自包括砷及磷之離子攙雜該裝置區, 砷係於約4〇 keV至70 keV之能量植入及磷係於約3〇 keV至60\eV之能量植入,離子之劑量爲約ΐχΐ〇15/平 方厘米至 1015/平方厘米。 .一 31·如申請專利範園第27項之方法-,其中:f形成FEM閘單 凡包括於MOS電晶體上沉積一層電晶_絕緣層及隨後 .於電晶體絕緣層上構成FEM閘單元。 3Z如_請專利範圍第27項之方法,其中該形成FEM閘單 元包括於MOS電晶體上沉積—層電晶體絕緣層及隨後 沿MOS電晶體之旁側構成ρ·eΜ閘單元。 3丄.一種雙電晶體記憶單元其特徵在於包含: 一個矽基板,其中包括一個活性區,其中該活性區 .係以一種第一攙雜雖質攙雜而形成第一型導電通路; —個通路區,其位於該活性區,以第二型攙雜雜質 攙雜而形成第二型導電通路; 一個源極接面區為一個没極接面區,其位於活性區 内,位於閘極接面區,之任一側上且經攙雜而形成—對 第三型導電通路; 、 —個MOS電晶體,其位置毗鄰第二型導電通路; 個FEM閘單元,其包括一層下金屬層,一層層 !_' -63- ..,, 本紙張尺度適用中國國农標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) f (請先閲讀背面之注意事項再填寫本瓦) 409366 A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 及一層上金屬層;其中該FEM閘單元至少部分覆於第 一型導電通路上方,及其於閘極接面區之尺寸爲FE]vr 閑單凡之任一邊緣距源極接面區及汲極接面區之距離 爲「D」,此處「D」爲約5〇亳微米至3 〇〇毫微米; —層電晶體絕緣層’其係位於MOS電晶體與FEM閘 單元間; —層覆蓋絕緣層,其係延伸於導電通路,MOS電晶 體及FEMfri單元上;及 —個源極電極及一個汲極電極,其夺自位於覆蓋絕 緣層之上表面上及延伸貫穿絕緣層而施其個別接面區 做電接觸,其中該汲極電極係於汲極接面區及第二型 導電通路接觸;及二個閘極電極·,其係位於覆蓋絕緣 層之上表面上及延伸貫穿絕緣層而與FEM閘單元之上 金屬層做電接觸。 34.如申請專利範圍第3 3項之記憶單元,其中該第二型導 .電通路包括離子植入其中’及其中該等離子係選自包 括B及BF2 ’分別於3 keV至10 keV及15 keV至50 keV 範圍之能量及lxlO11/平方厘米至lxl〇13/平方厘米之劑 量植入,離子於結構體於5〇(TC至1100X:乏溫度退火期 間由裝置區擴散。. 35·如申請專利範圍第3 $項之記憶單元,其中該j?em閘單 元包括一層厚度約20毫微米至1〇〇毫微米ipt之下金 屬層,一層厚度約100毫微米至400毫微米之選自包括 Pb(Zr,Ti)03 (PZT),SrBi2Ta2〇9 (SBT),Pb5Ge30„, 64 - .. 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4現格(210 X297公釐) I.——.---------Q —— (請先閔讀背面之注_項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 409366 ! D8 六、申請專利範圍 BaTi03,及LiNb03之材料之FE層,及一層厚度爲20 毫微米至100毫微米之選自包括Pt,Ir,Ir02及Pt/Ir合 金之材料製成之上金屬層。 36. 如申請專利範圍第3 3項之記憶單元,其.中該活性區包 括選自包括砷及磷之離子,砷係於約40 keV至70 keV 之能量植入及辯係於約30 keV至60 keV之能量植入, 離子之劑量爲約lxl 015/平方厘米至5x1ο15/平方厘米。 37. 如申請專利範圍第3 3項之記憶單-元,其中該FEM閘單 元覆於MOS電晶體上〇 , ,, 38. 如申請專利範圍第3 3項之記憶單元,真中該MOS電晶 體及FEM閘單元係肩併肩設置。 39. 一種形成半導體結構之方法,該半導體結構具有一個 鐵電記憶體(FEM)閘單元於夺基.板上,其特徵在於包 含: 形成FEM閘單元之梦裝置區; 於矽裝置區植入第一型攙雜雜質而形成第一型導電 通路供用作閘極接面區; 沉積一個FEM閘單元於閘極接面區上,其包括沉積 一層下金屬層,一層FE層及一層上金屬層,其中該 FEM閘單兀於閘極接面區上气—尺言爲ρΕΜ閘單元之任 何邊緣距源椏接 '區及汲極接面區邊緣之距離爲 「DJ ,此處「D」爲約5〇毫微米至3⑻毫微米; 沉積一個絕緣結構於FEM閘單元周圍; 植入第一型攙雜雜質於矽裝置區之閘極接面區任一 _____·65· '' 本紙張纽it财賴家縣(CNS ) --~:--— (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ABCD 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 409366 六、申請專利範園 = 側上而形成弟二型導電通路供用作源極接面區及汲極 接面區; 於閘極接面區上形成第三型導電通路,其中該第三 型導電通路於閘極接面區上之尺寸爲第三型導電通路 之任何邊緣距源極接面區及汲極接面區邊緣距離爲' 「C」’此處「C」爲約〇毫微米至3 〇〇毫微米。 40. 如申請專利範圍第3 9項之方法,其中該形成第三型導 電通路包括分別於3 keV至10 keV-及15 keV至50 keV範 圍之能量及1x1011/平方厘米至1x1 〇13/,、于方厘米之劑量 植入一種選自包括B或BF2之攙雜劑》' 41. 如申請專利範圍第3 9項之方法,其中包括於約5〇〇eC 至1100 C溫度退火該_結構體而使B或BF2離子由下金屬 層.擴散入閘極接面區而形成第三型導電通路。 42. 如申請專利範園第3 9項之方法,其中該沉積feM閘單 .元包括沉積一層厚度約20毫微米至1〇〇毫微米之選自 •包括Pt,Ir,Ir〇2及Pt/Ir合金之材料之下金屬層,沉 積厚度爲約50毫微米至400毫微米之選自包括 Pb(Zr,Ti 03 (PZT),SrBi2Ta209 (SBT),Pb5Ge3On, BaTi03,及LiNb03之材料之FE層,及沆積厚度爲20 毫微米至100毫微米.之選自包fPt,Ir,Ir〇2 Pt/Ir合 金之材料之上金屬層/。 43. 如申請專利範圍第39項之方法,其中該植入第二型攙 雜雜質包括以選自包括珅及磷之離子攙雜該裝置區, 砷係於約40 keV至70 keV之能量植入及蹲係於約30 -66 - 八 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 AS 4093G6 cl D8 六、申請專利範園 = ’ keV至60 keV之能量植入,離子之劑量爲約lxl〇15/平 方厘米至5xl015/平方厘米》 44. 如申請專利範園第3 9項之方法.,其中該沉積絕緣結構 於FEM閘單元周園包括沉積一層選自包括TiOxKShNi 之絕緣材料於FEM閘單元上。 45. —種形成半導體結構之方法,該半導體結構具有一個 鐵電記憶體(FEM)閘單元於矽基板上,其特徵在於包 含: .一… 形成FEM閘單元之砂裝置區l 於矽裝置區植入第一型攙雜雜質而治成第一型導電 通路供用作閘極接面區; 沉積一個FEM閘單-元於閘極接面區上,包括沉積一 層厚度約20毫微米至1〇〇毫微米之選自包括pt,ιΓ, Ir〇2及Pt/Ir合金之材料之下金屬層,沉積厚度爲約50 毫微米至400毫微米之選自包括:Pb(Zr,Ti)03 (PZT), SrBi2Ta2〇9 (SBT),PbsGeWn,BaTi03,及LiNb03之材 料之FE層,及沉積厚度爲20毫微米至100毫微米之選 自包括Pt ’ Ir,Ir02及Pt/Ir合金之材料之上金屬層, 其中該FEM閘單元於閘極接面區上之尺寸爲fem閘單 元之任何邊緣距源择接面區及汲極接面區邊緣之距離 爲「D」,此處「D ,」爲約5 0毫微米至30〇毫微米; 沉積一個絕緣結構於FEM閘單元周園; 植入第二型攙雜雜質於矽裝置區之閘極接面區之任 一侧上而形成第二型導電通路供用作源極接面區及汲 -67- ..:., ϋ張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格·7Ίϊ〇χ297公釐) ':- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} _ 1 '409366 ABCD 六、申請專利範圍 經濟,郅中央插準局員工消費合作社中製 極接面區; 於閘極接面區上形成第三型導電通路,其中該第三 型導電通路於閘極接面區上之尺寸爲第三型導電通路 之任何邊緣距源極接面區及汲極接面:區邊緣距離爲 「C」’此處「Cj爲約〇毫微米至3 〇〇毫微米。 46·如申請專利範園第45項之方法,其中該形成第三型導 電通路包1分別於3 keV至10 keV及15 keV至50 keV範 圍之能量i lxlO11/平方厘米至ίχ1〇η/平方厘米之劑量 植入選自包括Β或BF2之攙雜劑於下金旧層。 47. 如申請專利範圍第45項之方法,其中淦形成第三型導 電通路包括分別於3 keV至10 keV及15 keV至50 keV範 圍之能量及lxlO11/平方厘米至lxl〇i3/平方厘米.之劑量 植入選自包括B或BF2之攙雜劑於第—型導電層表面。 48. 如申請專利範圍第4 5項之方法,其包括於約5〇〇1至 1100 C溫度退火該結構體而使b或bf2離子由下金屬層 擴散入閘極接面區而形成第三型導電通路。 49. 如申請專利範圍第4 5項之方法,其中該植入第二型攙 雜雜質包括以選自包括砷及磷之離子攙雜該裝置區, 砷係於約40 keV至70 keV之能量植入友磷係於約30 keV至60 keV之能量.植入,離子之劑量爲約ιχ1〇ΐ5/平 —一— 方厘米至5χ1015/平气厘米。 50. 如申請專利範圍第4 5項之方法,其中該沉積絕緣結構 於FEM閛單元周圍包括沉積一層選自包括Ti0;^叫队 之絕緣材料於FEM閘單元上。 -68- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2I0X297公慶) ( {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、 · - ί - I 丄 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 409366 as C8 ______________— DS 六、申請專利範圍^ ^ -----— 儿-種鐵電記憶體(FEM)單元,其特徵在於包含; 個矽基板其中包括一個活性區; 一個閘極接面區,tp … 其係位於活性區内經攙雜而形成 弟一型導電通路; 個源極接面區及一個没極接面區,其係位於活性 區内於閘極接面區之任一侧上,其經攙雜而形成一對 第一型導電通路; 條第一型導電通路,其係位於閘極接面區上; 個FEM閘單元,其包括一層下金焉層,一層FE層 及層上金屬層;其中該FE1VT閘單元‘覆於第三型導 «a通路上及具有表面積小於第三型導電通路區之表面 積,及其於閘極接面區上之尺寸爲FEM閘單元之任何 邊緣距源極接面區及汲極接面區之距離爲「D」,此 處「D」爲約50毫微米至300毫微米; 一層絕緣層,其具有上表面覆於該等接面區、 •閘單元及基板上;及 一個源極電極及一個汲極電極,其各自位於絕緣層 上表面上及延伸貫穿絕緣層而與其個別之接面區做電 接觸,及一個閘極電極位於絕緣層上表备上及延伸貫 穿絕緣層而與FEM閘單元之上金屬層做電接觸。 *-^ _w_ · 52.如申請專利範圍第5丨項之FEM單元,其中該第三型導 電通路包括離子植入其中,及其中該等離子係選自包 括B及BF2,其分別係於3 keV至10 keV及15 keV至50 keV範園之能量及ΙχΙΟ11/平方厘米至ιχι〇ι 平方厘米 -69 - — „__^______、--- (請先閱請背面之注意事項再填寫本頁) ^ 訂 }----— -—----—*__ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) f 8 00 8 8 ABCD 409366 六、申請專利範圍 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 之劑量植入,其於結構體於約500°C至1100°C之溫度退 火期間由FEM閘單元之下金屬層擴散。 53,如申請專利範圍第5 1項之FEM單元,其中該FEM閘單 元包括一層厚度爲約20毫微米至1〇〇毫:舉米之pt之下 金屬層,一層厚度爲約1〇〇毫微米至4〇〇毫微米之選自 包括 Pb(Zr,Ti)03 (PZT) , SrBi2Ta209 (SBT), PbsGejOn,BaTi03,及LiNb03之材料之FE層,及一 層厚度爲/〇毫微米至100毫微米之選自包括p t,Ir, Ir〇2及Pt/Ir合金之材料之上金屬,層。, - s 5 4 如申請專利範圍第5 1項之FEM單元,莫中該活性區包 括選自坤及磷之離子,砷係於約40 keV至70 keV之能 量植入,及鱗係於約3 0 keV至60 keV之能量植入,該 等離子之劑量爲約lxio15/平方厘米至5χ1015/平方厘 米。 55·如申請專利範園第5 1項之FEM單元,其中該第三型導 電通路經構成及設置而使其任何邊緣距源極接面區及 设極接面區邊緣之距離爲「C」,其中「C」爲約〇毫 微米至300毫微米。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 56. —種形成半導體結構之方法,該半導體齬構具有—個 鐵電記憶體(FEM)閘單元於欢_基冬上,其特徵在於包 含: f 形成FEM閘單元之矽裝置區; 於發裝置區植入第一型攙雜雜質而形成第一型導電 通路供用作閘極接面區; ___________™ 70 _ . 本紙張处逋财關家辟(CNS) Α4· (21ι]χ297公瘦] : ~~—— r ABCD 409366 _____ _____' 六、申請專利範圍 , ’植入第二型攙雜雜質於裝置區而形成第二型導電 層; 沉積一個FEM閘單元於第二型導電通路上; 包括沉積一層下金屬層,二層1^層:及一層上金屬 層其中該FEM閘單元於閘極接面區上之尺寸爲FEm 閘單元之任何邊緣距源極接面區及设禪接面區邊緣之 距離爲「D」’此處「;〇」爲約5 0毫微米至300毫微 米; 沉積一個絕緣結構於FEm閘單元上;及 植入第三型攙雜雜質於矽裝_置區於竑極接面區之任 —侧上,而形成第三型導電通路供用作源極接面區及 ;及極接面區,其中該第二型導電通路係延伸入汲極接 面區内。 57_如申請專利範圍第5 ό項之方法,其中該形成第二型導 電通路包括分別於3 keV至10 keV及15 keV至50 keV範 園之能量及lxlO11/平方厘米至lxl0i3/平方厘米之劑量 植入選自包括B或Bh之攙雜劑於該裝置區。 58_如申請專利範圍第5 6項之方法,其中包括於約500。匸 .至1100 C溫度退火該結構體而使b或bf2無子由下金屬 層擴散入閘極接面區而形成第5笔爭電通路。 59,如申请專利範圍第5 f項之方法,其中該沉積閘單 元包括沉積一層厚度約20毫微米至1〇〇毫微米之選自 包括P t,I r,Ir〇2及Pt/Ir合金之材料之下金屬層,沉 積厚度爲約50毫微米至400毫微米之選自包括 _ 71 _ 尺度適用f國國家操準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ^ 一 L-I ^-----·\ν ! (請先閲讀背面之注意事項再填寫本1) stT 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 409306 A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印裂 t、申請專利範圍 . Pb(Zr,Ti)03 (ΡΖΤ),SrBi2Ta209 (SBT),Pb5Ge30„, BaTi〇3,及LiNb03之材料之;fe層,及沉積厚度爲2〇 毫微米至100毫微米之選自包括Pt,Ir,Ir02及Pt/Ir合 金之材料之上金屬層。 6 0 .如申請專利範圍第5 6項之方法,其中該植入第三型攙 雜雜質包括以選自包括砷及磷之離子攙雜該裝置區, 砷係於約40 keV至70 keV之能量植入及磷係於約30 keV至60 keV之能量植入,離子.之劑量爲約ιχι〇15/平 方厘米至5xl015/平方厘米。 , 如申請專利範園第5 6項之方法,其中諸沉積絕緣結構 於FEM閘單元周圍包括沉積一層選自包括Ti〇x Si3N4 之絕緣材料於FEM間單元上。 如申請專利範圍第56項之方法,其中又包括沉積一層 矽化物層於源極接面區及汲極接面區上。 63. —種形成半導體結構之方法,該半導體結構具有—個 鐵電記憶體(FEM)閘單元於妙基板上,其特徵在於包 含: 形成FEM閘單元之矽裝置區; 於砂裝置區植入第一型攙雜雜質而形成第一型導電 通路供用作閘極接面區; 植入弟·一型巍雜攀質於裝置區而形成第二型導電 層; .沉積一個FEM閘單元於第二型導電通路上方於閘極 接面區上,包括沉積一層厚度約20毫微米至1〇〇毫微 61. 62. -72- 卜紙張尺度適用中國國家標準(CNS A4規格(2〖0χ297公楚) r —^--j------Λ__ (請先S讀背面之注意事項再填寫本頁) 'IT C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印$L 六、申請專利範園. 。 米 選自包括pt,lr,ΐΓ〇2及pt/Ir合金之材料之下金 屬層’沉積厚度爲約5〇毫微米至4〇〇毫微米之選自包 括 Pb(Zr?Ti)〇3 (PZT),SrBi2Ta209 (SBT),Pb5Ge3Ou, BaTi〇3,及LiNbCh之材料之FE層,及饵積厚度爲2〇 毫微米至1〇〇毫微米之選自包括pt,Γγ,Ir〇2 P Ir合 金I材料之上金屬層,其中該FEM閘單元於閘極接面 區上之尺爲FEM閘單元之任何邊緣距源極接面區及 没極接面ί邊緣之距離爲「D」........,此處「D」爲約5〇 毫微米至300毫微米; \ ^ 一 * ? ' 沉積一個絕緣結構於FEM閘單元上; 及 植入弟二型攙雜雜質於矽裝置區於閘極接面區之任 一側上’而形成第三型導電通路供用作源極接面區及 汲極接面區,其中該第二型導電通路係延伸入汲極接 面區内β - 64'如申請專利範園第63項之方法,其中該形成第二型導 電通路包括分別於3 keV至10 keV及15 keV至50 keV範 園之能量及1U011/平方厘米至lxl〇n/平方厘米之劑量 植入一種選自包括;B或BF2之攙雜劑於該裝置區β -防如申請專利範圍第63項之方法,其中包括於約5〇〇。(: 至llOOCaa度退火訪結構體而^吏 或離子由下金屬 層擴散入閘極接面區,而形成第二型導電通路。 66·如申請專利範圍第63項之方法,其中該植入第三型攙 雜雜質包括以選自包括砷及磷之離子攙雜該裝置區, 砷係於約40 keV至70keV之能量植入及磷係於約川 丨 -73- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2iOX297公资) 幻;:: ί, ο! (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 丄 經濟部中央襟隼局負工消費合作社印製 A8 B8 __409366 品 _ ττ、申請專利範圍 keV至60 keV之能量植入,離子之劑量爲約1χ1〇15/平 方厘米至5xl〇15/平方厘米。 67. 如申靖專利範圍第6 3項之方法,其中該沉積絕緣結構 於FEM閘單元周園包括沉積一層選自包括Ti〇x Si3N4 之絕緣材料於FEM閘單元上。 68. 如申請專利範園第6 3項之方法,其中又包括沉積一層 梦化物層於源極接面區及汲極揍面區上。 69. —種鐵電g憶體(FEM)單元,其特徵在於包含: 一個矽基板其中包括一個活性區;^ 一個閘極接面區,其係位於活性區沟經攙雜而形成 第一型導電通路; 一個源極接面區及一個汲極接面區,其係位於活性 區内於閘極接面區之任一側上,其經挽雜而形成一 第三型導電通路; ^ 一條第二型導電通路位於閘極接面區上及部分延伸 入没極接面區内; 一個ΡΈΜ閘單元,其包括一層下金屬層,—層卩丑層 及一層上金屬層;其中該FEM閘單元係覆於第三型導 电通路上及具有表面積小於第三型導電通路區表面 積,及其於閘極接雨區上之'寸爲FEM閘單元之任何 邊緣距源極接面區今汲極接面區之距離爲「D」,此 處「DJ爲约50毫微米至30〇毫微米; 一層絕緣層’其具有上表面覆於該等接面區、 閘單元及基板上;及 -74- L-I. CV—, f%先闻靖背面之注意事項再壤寫本頁) •訂. 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Μ規格(21〇χ297公瘦 A8 B8 C8 六、申請專利貨I谢 r : ----- 一個源極電極及-個没極電極,其各自位於絕緣層 上表面上及延伸貫穿絕緣層而與其個別之接面區做電 接觸,及一個閘極電極位於絕緣層上表面上及延伸貫 穿絕緣層而與FEM閘單元之上.金屬層做嚅接觸。、 70 ‘如申請專利範圍第6 9项之FEM單元,其中該第二型導 電通路包括離子植入其中,及其中該等離子係選自包 括B及BF2/其分別係於3 keV至10 keV及15 keV至50 keV範圍之能量及平方厘米至ΐχΐ〇Π/平方厘米 之劑量植入,其於結構體於約5i)〇°c鸟〗1〇(rc之溫度退 火期間由FEM閘單元之下金屬層擴散。 71. 如申請專利範園第6 9項之FEM單元,其中該FEM閘單 元包括一層厚度爲約20毫微米至1〇〇毫微米之^之下 金屬層,一層厚度爲約100毫微米至4〇〇毫微米之選自 包括Pb(Zr,Ti)03 (PZT),SrBi2Ta209 (SBT) , Pb5Ge3〇ii, BaTi〇3,及LiNb〇3之材料之FE層,及一層厚度爲20 ’毫微米至100毫微米之選自包括pt,Ir,Ir02及Pt/Ir合 金之材料之上金屬層。 72. 如申請專利範園第6 9項之FEM單元,其中該活性區包 括選自砷及鱗之離子,坤係於約40 keV皇70 keV之能 量植入,及磷係於的30 keV至60 ^eV之能量植入,該 等離子之劑量爲約}xl〇i5/平方厘米至5xl〇15/平方厘 米。 73. 如申請專利範園第6 9項之FEM單元,其中又包括一層 碎化物層覆於源極接面區及没極接面區上。 -75 ~ - — __ ____· · — 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS ) Μ規格(210X297公釐) ’ * n n Γ— n I I— I l·· il I 厂J f請先閲讀背面之注意事項再填寫本育) ir r 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 —- 409366 g| 六、申請專利範圍 。 4’ 種於矽基板上形成半導體記憶體裝置之方法,其特 徵在於包含: 植入第一型攙雜雜質於矽基板而形成第一型導電通 路供用作閘極區; 形成一個MOS電容器於該第一型導電通路上; 几積一個FEM電容器於MOS電容器上,包括沉積一 層下金屬^,一層FE層及一層上金屬層,因此形成— 個堆疊閘ΐ元; 一 植入第二型攙雜雜質於矽基板於閘廣接面區之任一 侧上而形成第二型導電通路供用作源裇接面區及汲極 接面區;及 沉積一個絕緣結後體於FEM閘單无周圍。 75. 如申請專利範圍第74項之方法,其中該形成第一型導 電通路包括分別於3 keV至10 keV及15 keV至50 keV之 範圍之能量及ΙχΙΟ!2/平方厘米至1χ1〇14/平方厘米之劑 '量植入選自包括Β或BF2之攙雜劑。 76. 如申請專利範圍第7 4項之方法,其中該沉積FEM閘單 几包括沉積一層厚度約20毫微米至100毫微米之選自 包括Pt,lr,ir〇2 pt/Ir合金之材料之卞金屬層,沉 積厚度爲約50毫.微米至400毫微米之選自包括 Pb(Zr,Ti)03 (PZT)、SrBi2Ta20“SBT),PbsGesOn, Ba:Ti〇3,及LiNb03之材料之FE層,及沉積厚度爲20 毫微米至100毫微米之選自包括Pt,Ir,Ir02及Pt/Ir合 金之材料之上金屬層。 -76 - _ 本紙張尺度適用中囤國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 丨·-丨^-----t l— (请先閲績背面之汶意事項再填寫本買) 晒· 訂 ABCD 409366 x、申請專利乾圍 (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 77. 如申請專利範圍第74項之方法,其中該植入第二型攙 雜雜質包括以選自包括坤及磷之離子攙雜該裝置區, 砷係於約40 keV至80 keV之能量植入及磷係於約20 keV至50 keV之能量植入,離子之劑量爲約lxlO15/平 方厘米至5xl015/平方厘米。 78. 如申請專利範圍第74項之方法,其中該沉積絕緣結構 體於FEM電容器及MOS電容器周園包括沉積一層選自 包括!40;£及Si3N4之絕緣材料層。.一- 79. 如申請專利範圍第7 4項之方法,,其中濟形成MOS電容 器包括形成一個具有預定表面積之MO 電容器,及其' 中該沉積FEM電容器包括沉積具有表面積小於MOS電 容器之表面積之FEM電容器。 80. 如申請專利範圍第7 4項之方法,其中該形成MOS電容 器包括形成一個具有預定表面積之MOS電容器,及其 中該沉積FEM電容器包括沉積具有表面積大體等於 'MOS電容器之表面積之FEM電容器。 81. 如申請專利範圍第7 4項之方法,其中包括形成第二 MOS電容器沿堆疊閘單元旁側。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 82. —種於矽基板上形成半導體記憶體裝置乏方法,其特 徵在於包含: . 植入第一型攙雜雜/質於矽基板而形成第一型導電通 路供用作閘極區供用作閘極接面區; 形成一個MOS電容器於基板上,包括形成一層氧化 物層於第一型導電通路上,且於其上形成一層n+多晶 -77- .. 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Μ規格(2Λ0Χ297公釐) 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 A8 409366 1 六、申請專利範圍 矽層; 沉積一個FEM電容器於MOS電容器上包括沉積一層 厚度約20毫微米至100毫微米之選自包括,ir, Ir〇2及合金之材料之下金1屬層,沉:積厚度爲約5 〇 •毫微米至400毫微米之選自包括;ρ|3(Ζγ,ΊΌ〇3 ,. SrBi2Ta2〇9 (SBT),Pb5Ge3On,BaTi03,及LilSfb03之材 料之FE層,及沉積厚度爲20毫微米至loo毫微米之選 自包括Pt ’ Ir ’ Ir〇2及Pt/Ir合金—之-材料之上金屬層, 因此形成一個堆疊閘單元;_ , _ - V 植入第二型攙雜雜質於矽基板於問極接面區之任— 侧上而形成第二型導電通路供用作源極接面區及閘極 接面區!及 _ 沉積一個絕緣結構.體於堆.¾閘單元周圍。 83·如申請專利範圍第8 2項之方法,其中該形成第一型導 電通路包括分別於3 keV至10 keV及15 keV至50 keV之 範圍之能量及lxlO12/平方厘米至1X1 〇14/平方厘米之劑 量植入選自B或BF2之攙雜劑於基板上。 84.如申請專利範圍第8 2項之方法,其中該植入第二型攙 雜雜質包括以選自包括砷及磷之離子攙雜該裝置區, 砷係於约40 keV至.80 keV.之能量植入及磷係於約20 keV至5〇 keV之能量声入,離子之劑量爲約lxl〇15/平 方厘米至5xl015/平方厘米。 85..如申請專利範圍第S 2項之方法,其中該沉積絕緣結構 體於FEM電容器及MOS電容器周圍包栝沉積一層選自 -78- 本紙張尺皮適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公酱) (請先閔讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α8 409SG6 | 六、申請專利範圍 =- 包括及Si3N4t絕緣材料層。 86.—種鐵電記憶體(FEM)單元,其特徵在於包含: 一個矽基板; 13 一個間極區,其係位於該基板,且錐援雜而形成第 一墊導電通路: 一個源極接面區及一個汲極接面區,其係位於該基 板於閘椏$面|區之任—側上經攙雜而形成—對第二型 導電通路广 _________ · · · =個MOS電容器’其包括二層氧化中層及一層第三 型導電層位於閘極接面區上,該M〇s釜容器具有預定 表面積; 一個FEM電容器包-括一層下金屬層,—層FE層及一 層上金屬層;其中該FEM電容器保堆疊於且覆蓋於該 MOS電容器之至少一部分上’因此連同μ〇§電容器形 成一個堆疊閘單元; 1 一層絕緣層,其具有上表面,其覆於該等接面區、 堆疊閘單元及基板上;及 —個源極電極及一個汲極電極,各自位於絕緣層上 表面上及延伸貫穿絕緣層而與其個別接面區做電接 觸’及一個閘極電極,其位於絕緣層上表面及延伸貫 穿絕緣層而與堆疊閘,單元之上金屬'層做電接觸。 87,如申請專利範圍第8 6項之FEM單元,其中該第一型導 电通路包括離子植入其中,及其中該等離子係選自包 括 B 及BF2,其分別係於 3 keVi 1〇 keV 15 1^1^/至 5〇 ____ _79_ i紙張編用中兩標準(?NS) Α4·(训心祕釐)- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 409366 ! D8 六、申請專利範圍 , keV範圍之能量及lxlO12/平方厘米至lxlO14/平方厘米 之劑量植入。 88. 如申請專利範圍第8 6項之FEM單元,其中該FEM電容 器包括一層厚度爲約2 0毫微米至100 :毫微米之P t, I r,Ir02及PlVIr合金之材料之下金屬層,一層厚度爲 約100毫微米至400毫微米之選自包括Pb(Zr,Ti)03 (PZT),SrBi2Ta209 (SBT),Pb5Ge3On,BaTi03,及 LiNb03之4料之FE層,及一層厚度爲20毫微米至100 毫微米之選自包括Pt,Ir,Ir02及Pt/fr合金之材料之 上金屬層。 89. 如申請專利範圍第8 6項之FEM單元,其中該第二型導 電通路包括選自砷及磷之離子,砷係於約40 keV至70 keV之能量植入,及磷係於約30 keV至60 keV之能量 植入,該等離子之劑量爲約lxlO15/平方厘米至5xl015/ 平方厘米。 90: 如申請專利範圍第8 6項之FEM單元,其中該第三型導 電通路爲n+多晶矽。 91. 如申請專利範圍第8 6項之FEM[單元,其中該FEM電容 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 器係覆於MOS電容器全表面積上。 ‘ 92. 如申請專利範圍第8.6項之FEy單;^,其中該FEM電容 器覆蓋面積小於MOS電容器之全表面積。 / 93. 如申請專利範圍第8 6項之FEM單元,其中又包括一個 第二MOS電容器沿堆疊閘單元之旁側形成。 94. 一種形成半導體結構之方法,該半導體結構具有一個 -80 - 本紙張尺度適用中國國家標進(CNS ) A4規格(210X297公釐) A8 B8 C8 D8 95. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 96. 409366 申請專利範圍 鐵電記憶體(FEM)閘單元於矽基板上,其特徵在於包 含: 合併第一型攙雜雜質入基板而形成第一型導電基 板; . ; 植入第二型攙雜雜質於第一型導電基板而形成第二 型導電通路; 植入第^型攙雜雜質於第二型導電基板而形成第三 型導電通路供用作閘極接面區;..一. 植入第四型攙雜雜質於閘極接面區冬任—侧上而形 成多條第四型導電通路供用作源極接去區及汲極接面 區;及 几積FEM閘單元於閘極接面區上,包括沉積一層下 金屬層’一層FE層及一層上金屬層,其中該feM閘單 元於閘極接面區上之尺寸爲FEM閘單元之任何邊緣距 源極接面區及;及極接面區之邊緣距離爲「D」,此處 「DJ爲約50毫微米至3 00毫微米。 如申請專利範圍第94項之方法,其中該植入第二型攙 雜雜質包括於約10 keV至50 keV範圍之能量及於约 五^忉巧平方厘米至殳⑸⑹”平方厘米範園之劑量植 入一種選自包括磷及砷之攙雜二 如申請專利範圍第9$項之方法,其中該形成第三型導 電通路包括分別於1 keV至10 keV及10 keV至50 keV之 範園之能量及5xl〇u/平方厘米至lxl0i3/平方厘米之劑 量植入選自包括B或BF;2之巍雜劑。. -81 - 木紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(21〇χ297公楚) (請先閲讀背面之注意事項再填寫木頁) ABCD 經濟部中央標準局員工消費合作社印I 409366 六、申請專利範圍 ::~ 97·如申請專利範圍第94項之方法’其中包括於約5〇〇χ: 至1100°c溫度退火該結構而由閘極接面區擴散B或Bh 離子而形成一層介於閘極*FEM閘單元間之障層。 98.如申叫專利範圍罘9 4項之方法,其中該沉積FEM閘單 疋包括沉積一層厚度約2〇毫微米至1〇〇毫微米之選自 包括Ir及Ir/Ir〇2合金之材料之下金屬層,沉積厚度爲 約5 0毫微 米至4〇〇毫微米之選自包括pb(Zr,Ti)〇3 (PZT) ’ SrBi2Ta209 (SBT),Pb5Ge3Ou,BaTi03 ,及 LiNb〇3之材料之,及沉積厚度爲2〇毫微米至1〇〇 _ ·. 毫微米之選自包括Pt,Ir ’ ^仏及汛七合金之材料之 上金屬層。 如申請專利範圍第94項之方法,其中該植入第四型攙 雜雜質包括以選自包括砷及磷之離子攙雜該裝置區, 碎係於約40 keV至70 keV之能量植入及磷係於約30 keV至60 keV之能量植入,離子之劑量爲約ixiV5/平 •方厘米至5xl015/平方厘米。 100.如申請專利範圍第94項之方法,其中該沉積絕緣結構 體於FEM閘單元周園包括沉積一層選自包括Τί〇χ及 Si3N4之絕緣材料層。 ' 101,一種形成半導體結構之方法,該半導體結構具有一個 1·^ · 鐵電記憶體(FEM)^單元於矽基板上,其特徵在於包 含: 植入第一型巍雜雜質入基板而形成第一型導電基 板; -82- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2I0X297公釐} (請先閲讀背面之注意事項再填寫各頁) 6 6 3 9 ο 4 8888 ABCD 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 植入第—型攙雜雜質於第一型導電基板而形成第二 型導電通路: 植入第三型攙雜雜質於第二型導電基板而形成第三 型導電通路供用作閘極接面區.; ;' ,植入第四型攙雜雜質於閘極接面區之任一側上而形 成多條第四型導電通路供用作源極接面區及汲極接面 區;及 沉積一個%EM閘單元於閘極接―面.區上,包括沉積— 層厚度約20毫微米至10(3毫微米气選自包括Ir及 Ir/Ir〇2合金之材料之下金屬層,沉積厚度爲約5〇毫微 米至400毫微米之選自包括pb(2r,Ti)〇3 (ρζτ), SrBi2Ta209 (SBT),BbsGesC^】,BaTi03,及LiNb03之材 料之FE層,及沉積厚度爲2〇毫微米至丨〇〇毫微米之選 自包括Pt,Ir,Ir02 Pt/Ir合金之材料之上金屬層, 其中該FEM閘單元於閘極·接面區上之尺寸爲FEM閘單 元之任何邊緣距源極接面區及汲極接面區之邊緣距離 爲「D」,此處「D」爲約50毫微米至3 〇〇毫微米。 102·如申請專利範圍第1〇1項之方法,其中包括於約5 〇〇 °C至1100eC溫度退火該結構而由閛極接·面區擴散b或 BF2離子而形成一層介於閘;^與FEM閘單元間之障 層。 ; 103.如申請專利範圍第101項之方法,其中該植入第二型 挽雜雜質包括以選自包括砷及磷之離子樣雜該裝置 區,砷係於約40 keV至70 keV.之能量植入及鱗係於约 -83 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) iy ,1T 4093G6 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 30 keV至60 keV之能量植入, ’ 平方厘米至5xl〇15/平方厘来β 疋W量局約Idol 1〇4.如申請專利範圍第1〇1項之法 、 構體於随閘單元周圍包括 Μ中孩此積笔緣結 邮4之絕緣材料層。及 105.-種鐵電記憶體(FEM)單元,其特徵在於包含: 一個第一導電型矽基板; 一條Ί導電型導電通路形...成於該基板上; 一層第三導電型表面導電層难成於料導電通路而 提供一個閘極接面區; 一個源極接面區及一個没極接面區位於該淺導電通 路内位於閘極接面區之任—側上,其經攙雜而形成第 四型導電通路:及 一個FEM閘單元包括一層下金屬層,一層FE層及— 層上金屬層,其中該FEM閘單元覆於第三型導電通路 上及具有表面積小於第三型導電通路區之表面積,及 其於閘極接面區上之尺寸使FEM閘單元之任何邊綠距 源極接面區及汲極接面區邊緣之距離爲「D」,此處 「DJ爲约50毫微米至300毫微米; 一層絕緣層,其具有上表面覆於該等接面區、FEM 閘單元及基板上;及 一個汲極電極,其係位於絕緣層上表面上及延伸貫 穿絕緣層而與其接面區做電接觸,一個閘極電極位於 絕緣層上表面上及延伸貫穿絕緣層而與FEM閘單元之 -84 本紙張尺度適用宁國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公漦) (請先閎讀背面之注意事項再填本頁j -訂1 ........- - · mi ABCD 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 4093G6 六、申請專利範圍 上金屬層做電接觸,及一個源極電極位於絕緣層及接 地a 106·如申請專利範圍第1〇5項之FEM單元,其中該第三型 導電通路包括離子植入於其中,及其中該等離子係選 自包括B及BF2,分別於1 keV至10 keV及10 keV至50 keV範圍之能量及1χ1〇ιΐ/平方厘米至ιχ1〇ΐ3/平方厘米 之劑量植^,於結構體於约5〇〇*c至〗1〇〇Ό溫度退火期 間’離子由閘極接面區擴散而介於FEM閘單元與閘極 接面區間形成一層障層。 , _ 、:‘ 107. 如申请專利範圍第1〇5項之FEm單元,其中該邱μ閛 單元包括一層厚度约20毫微米至1〇〇毫微米之;^下金 屬層,一層厚度约100毫微米至400毫微米之選自包括 Pb(Zr,Ti)〇3 (ΡΖΤ),SrBi2Ta209 (SBT),PbsGesOn, BaTi〇3’及LiNb〇3之材料之FE層,及一層厚度爲20 冗微米至100毫微米之選自包括ΙΓ及ΙΓ/ΙΓ〇2合金之材料 之上金屬層。 108. 如申請專利範圍第1〇5項之FEM單元,其中該活性區 包括選自砷及辯之離子,砷係於約40 keV至70 keV之 能量植入及磷係於约3〇 keV至6〇 keV之鉍量植入,該 等離子之劑量爲約1x1015/平竺厘米至5x1ο1 s/平方厘 -85- 本紙張尺度適用中國國家標毕(CNS ) A4規格(210X297公釐} (請先閎讀背面之注意事項再填寫本瓦)
  2. 7
    A method for forming a semiconductor structure having a ferroelectric memory (FEM) gate unit on a single crystal germanium substrate, comprising:forming a germanium device region for the FEM gate unit;implanting doping impurities into the device region to form a first The conductive path is used as a source junction region and a drain junction region;etching an insulation boundary around the device region;forming a gate junction region between the source junction region and the FEM gate unit on the device region a junction region;forming a conductive path precursor in the gate junction region;and depositing an FEM gate unit on the gate junction region, including a deposition thickness of about 20 nm to 100 nm, including Pt, Ir, and The material of the Pt/Ir alloy is made of a metal layer, and the deposition thickness is about 100 nm to 400 nm, and is selected from the group consisting of Pb(Zr, Ti)O.3 (PZT), SrBi2Ta2O9 (SBT), Pb5Ge3O11,BaTiO3, and LiNbO3a FE layer made of a material, and an upper metal layer made of a material selected from the group consisting of Pt, Ir, and Pt/Ir alloys having a thickness of 20 nm to 100 nm;wherein the FEM gate unit is formed at the gate The edge of the junction region is such that the edge of the source junction region and the drain junction region of any edge of the FEM gate unit is "D", where "D" is about 50 nm to 300 nm. 一種形成於單晶矽基板上具有鐵電記憶體(FEM)閘單元之半導體結構之方法,其特徵在於包含:對FEM閘單元形成一個矽裝置區;將攙雜雜質植入裝置區而形成第一型導電通路用作源極接面區及汲極接面區;蝕刻環繞裝置區周圍的絕緣邊界;對裝置區上的FEM閘單元形成一個閘極接面區介於源極接面區與汲極接面區間;於閘極接面區形成導電通路前驅物;及沉積一個FEM閘單元於閘極接面區上,包括沉積厚度約20毫微米至100毫微米之選自包括Pt,Ir及Pt/Ir合金之材料製成之下金屬層,沉積厚度約100毫微米至400毫微米之選自包括Pb(Zr,Ti)O3 (PZT),SrBi2Ta2O9 (SBT),Pb5Ge3O11,BaTiO3,及LiNbO3之材料製成之FE層,及沉積厚度爲20毫微米至100毫微米之選自包括Pt,Ir及Pt/Ir合金之材料製成的上金屬層;其中該FEM閘單元形成於於閘極接面區上使FEM閘單元之任一邊緣具源極接面區及汲極接面區邊緣距離爲「D」,此處「D」爲約50毫微米至300毫微米。
  3. 14
    A ferroelectric memory (FEM) unit, comprising:a single crystal germanium substrate comprising an active region;a source junction region and a drain junction region on the active region, forming a pair via doping a first type of conductive path;a gate junction region located in the active region boundary between the source junction region and the drain junction region, forming a second type of conductive path via doping;a conductive path precursor region located at On the gate junction region;an FEM gate unit comprising a lower metal layer, a layer of FE layer and an upper metal layer;wherein the size of the FEM gate unit on the gate junction region is any margin of the FEM gate unit The distance between the source junction region and the edge of the drain junction region is "D", where "D" is about 50 nm to 300 nm;a layer of insulation has an upper surface at the junction region, the FEM gate unit and the substrate. a source electrode and a drain electrode, each on the upper surface of the insulating layer and extending through the insulating layer to make electrical contact with the individual junction regions thereof, and a gate electrode on the upper surface of the insulating layer and extending therethrough Above the FEM gate unit A metal layer made electrical contact. 一種鐵電記憶體(FEM)單元,其特徵在於包含:一個單晶矽基板,其中包括活性區;一個源極接面區及一個汲極接面區位於活性區上,經攙雜而形成一對第一型導電通路;一個閘極接面區,其位於活性區界於源極接面區與汲極接面區間,經攙雜而形成第二型導電通路;一個導電通路前驅物區,其位於閘極接面區上;一個FEM閘單元,其包括一層下金屬層,一層FE層及一層上金屬層;其中該FEM閘單元於閘極接面區上之尺寸爲FEM閘單元之任何邊緣距源極接面區及汲極接面區邊緣之距離爲「D」,此處「D」爲約50毫微米至300毫微米;一層絕緣屬具有上表面位於接面區、FEM閘單元及基板上;一個源極電極及一個汲極電極,各自位於絕緣層上表面上及延伸貫穿絕緣層而與其個別接面區做電接觸,及一個閘極電極位於絕緣層上表面上及延伸貫穿其中而與FEM閘單元之上金屬層做電接觸。
  4. 19
    A method of forming a semiconductor structure having a MOS transistor and a ferroelectric memory (FEM) cell formed on a germanium substrate, comprising:forming an active region on the substrate, thereby forming a first type of conductive path;Forming p on the substrate-a well, thus forming a second type of conductive path;-Forming an MOS transistor on the well;and forming an FEM gate unit including depositing a lower metal layer, an FE layer and an upper metal layer, wherein the lower metal layer is on at least a portion of the first type of conductive path. 一種形成半導體結構之方法,該半導體結構具有MOS電晶體及鐵電記憶體(FEM)單元形成於矽基板上,其特徵在於包含:於基板上形成活性區,因此形成第一型導電通路;於基板上形成p-阱,因此形成第二型導電通路;於p-阱上構成一個MOS電晶體;及形成一個FEM閘單元,其包括沉積一層下金屬層,一層FE層及一層上金屬層,其中該下金屬層係位於第一型導電通路之至少一部分上。
  5. 27
    A method of forming a semiconductor structure having a MOS transistor and a ferroelectric (FEM) cell formed on a germanium substrate, comprising:forming an active region on the substrate, thereby forming a first type of conductive path;Forming p-a well, thus forming a second type of conductive path;-Forming a MOS transistor on the well;and forming an FEM gate unit comprising depositing a thickness of about 20 nm to 100 nm selected from the group consisting of Pt, Ir, IrO2And the material of the Pt/Ir alloy is made of a metal layer, and the deposition thickness is about 50 nm to 400 nm, and is selected from the group consisting of Pb(Zr, Ti)O.3 (PZT), SrBi2Ta2O9 (SBT), Pb5Ge3O11,BaTiO3, and LiNbO3The FE layer made of the material and the deposition thickness of about 20 nm to 100 nm are selected from the group consisting of Pt, Ir, IrO2And a material of the Pt/Ir alloy is formed on the upper metal layer, wherein the lower metal layer covers at least a portion of the first type of conductive path. 一種形成半導體結構之方法,該半導體結構具有MOS電晶體及鐵電(FEM)單元形成於矽基板上,其特徵在於包含:於基板上形成活性區,因此形成第一型導電通路;於基板上形成p-阱,因此形成第二型導電通路;於p-阱上構成一個MOS電晶體;及形成一個FEM閘單元包括沉積厚度爲約20毫微米至100毫微米之選自包括Pt,Ir,IrO2及Pt/Ir合金之材料製成之下金屬層,沉積厚度約50毫微米至400毫微米之選自包括Pb(Zr,Ti)O3 (PZT),SrBi2Ta2O9 (SBT),Pb5Ge3O11,BaTiO3,及LiNbO3之材料製成之FE層,及沉積厚度爲約20毫微米至100毫微米之選自包括Pt,Ir,IrO2及Pt/Ir合金之材料製成之上金屬層,其中該下金屬層覆於第一型導電通路之至少一部分上。
  6. 33
    A dual transistor memory cell characterized by comprising:a germanium substrate comprising an active region, wherein the active region is doped with a first doped impurity to form a first type of conductive path;a via region located in the active region Forming a second type of conductive path with a second type of doped impurity doping;a source junction region and a drain junction region, located in the active region, on either side of the gate junction region and being doped Forming a pair of third type conductive paths;a MOS transistor positioned adjacent to the second type of conductive path;an FEM gate unit including a lower metal layer, an FE layer and an upper metal layer;wherein the FEM gate unit At least partially overlying the first type of conductive path, and the size of the gate junction area is such that the edge of the FEM gate unit is at a distance of "D" from the source junction region and the drain junction region, where "D" is about 50 nm to 300 nm;a layer of transistor insulation between the MOS transistor and the FEM gate unit;a layer of insulating layer extending over the conductive path, the MOS transistor and the FEM gate unit Up;and a source electrode and a drain electrode, each of which is located on the upper surface of the cover insulating layer and extends through the insulating layer to make electrical contact with the individual junction regions thereof, wherein the drain electrode is in the drain junction region and the second a type of conductive via contact;and a gate electrode on the upper surface of the cover insulating layer and extending through the insulating layer to make electrical contact with the metal layer above the FEM gate unit. 一種雙電晶體記憶單元其特徵在於包含:一個矽基板,其中包括一個活性區,其中該活性區係以一種第一攙雜雜質攙雜而形成第一型導電通路;一個通路區,其位於該活性區,以第二型攙雜雜質攙雜而形成第二型導電通路;一個源極接面區及一個汲極接面區,其位於活性區内,位於閘極接面區之任一側上且經攙雜而形成一對第三型導電通路;一個MOS電晶體,其位置毗鄰第二型導電通路;一個FEM閘單元,其包括一層下金屬層,一層FE層及一層上金屬層;其中該FEM閘單元至少部分覆於第一型導電通路上方,及其於閘極接面區之尺寸爲FEM閘單元之任一邊緣距源極接面區及汲極接面區之距離爲「D」,此處「D」爲約50毫微米至300毫微米;一層電晶體絕緣層,其係位於MOS電晶體與FEM閘單元間;一層覆蓋絕緣層,其係延伸於導電通路,MOS電晶體及FEM閘單元上;及一個源極電極及一個汲極電極,其各自位於覆蓋絕緣層之上表面上及延伸貫穿絕緣層而與其個別接面區做電接觸,其中該汲極電極係於汲極接面區及第二型導電通路接觸;及一個閘極電極,其係位於覆蓋絕緣層之上表面上及延伸貫穿絕緣層而與FEM閘單元之上金屬層做電接觸。
  7. 39
    A method of forming a semiconductor structure having a ferroelectric memory (FEM) gate unit on a germanium substrate, comprising:a germanium device region forming an FEM gate unit;implanting a first type of noisy in the germanium device region Forming a first type of conductive path for use as a gate junction region;depositing an FEM gate unit on the gate junction region, including depositing a lower metal layer, an FE layer and an upper metal layer, wherein the FEM gate The dimension of the unit on the gate junction area is the distance of any edge of the FEM gate unit from the edge of the source junction region and the drain junction region, where "D" is about 50 nm to 300 m. Micron;depositing an insulating structure around the FEM gate unit;implanting a second type of dopant impurity on either side of the gate junction region of the germanium device region to form a second type of conductive path for use as a source junction region and a drain a junction region;a third type of conductive via is formed on the gate junction region, wherein the third conductivity path is on the gate junction region and any edge of the third conductivity path is from the source junction region and The distance between the edges of the bungee junction area is "C", here C "is about 0 nm to 300 nm. 一種形成半導體結構之方法,該半導體結構具有一個鐵電記憶體(FEM)閘單元於矽基板上,其特徵在於包含:形成FEM閘單元之矽裝置區;於矽裝置區植入第一型攙雜雜質而形成第一型導電通路供用作閘極接面區;沉積一個FEM閘單元於閘極接面區上,其包括沉積一層下金屬層,一層FE層及一層上金屬層,其中該FEM閘單元於閘極接面區上之尺寸爲FEM閘單元之任何邊緣距源極接面區及汲極接面區邊緣之距離爲「D」,此處「D」爲約50毫微米至300毫微米;沉積一個絕緣結構於FEM閘單元周圍;植入第二型攙雜雜質於矽裝置區之閘極接面區任一側上而形成第二型導電通路供用作源極接面區及汲極接面區;於閘極接面區上形成第三型導電通路,其中該第三型導電通路於閘極接面區上之尺寸爲第三型導電通路之任何邊緣距源極接面區及汲極接面區邊緣距離爲「C」,此處「C」爲約0毫微米至300毫微米。
  8. 45
    A method of forming a semiconductor structure having a ferroelectric memory (FEM) gate unit on a germanium substrate, comprising:a germanium device region forming an FEM gate unit;implanting a first type of noisy in the germanium device region Forming a first type of conductive path for use as a gate junction region;depositing an FEM gate unit on the gate junction region, including depositing a layer having a thickness of about 20 nm to 100 nm selected from the group consisting of Pt, Ir, IrO2And a metal layer under the material of the Pt/Ir alloy, and a deposition thickness of about 50 nm to 400 nm is selected from the group consisting of Pb(Zr, Ti)O.3 (PZT), SrBi2Ta2O9 (SBT), Pb5Ge3O11,BaTiO3, and LiNbO3The FE layer of the material, and the deposition thickness of 20 nm to 100 nm, including Pt, Ir, IrO2And a metal layer over the material of the Pt/Ir alloy, wherein the size of the FEM gate unit on the gate junction region is the distance from any edge of the FEM gate unit to the edge of the source junction region and the drain junction region. D", where "D" is about 50 nm to 300 nm;depositing an insulating structure around the FEM gate unit;implanting a second type of dopant impurity on either side of the gate junction region of the germanium device region Forming a second type of conductive path for use as a source junction region and a drain junction region;forming a third type of conductive path on the gate junction region, wherein the third type of conductive path is on the gate junction region Any edge of the third type of conductive path is at a distance "C" from the edge of the source junction region and the drain junction region, where "C" is between about 0 nm and 300 nm. 一種形成半導體結構之方法,該半導體結構具有一個鐵電記憶體(FEM)閘單元於矽基板上,其特徵在於包含:形成FEM閘單元之矽裝置區;於矽裝置區植入第一型攙雜雜質而形成第一型導電通路供用作閘極接面區;沉積一個FEM閘單元於閘極接面區上,包括沉積一層厚度約20毫微米至100毫微米之選自包括Pt,Ir,IrO2及Pt/Ir合金之材料之下金屬層,沉積厚度爲約50毫微米至400毫微米之選自包括Pb(Zr,Ti)O3 (PZT),SrBi2Ta2O9 (SBT),Pb5Ge3O11,BaTiO3,及LiNbO3之材料之FE層,及沉積厚度爲20毫微米至100毫微米之選自包括Pt,Ir,IrO2及Pt/Ir合金之材料之上金屬層,其中該FEM閘單元於閘極接面區上之尺寸爲FEM閘單元之任何邊緣距源極接面區及汲極接面區邊緣之距離爲「D」,此處「D」爲約50毫微米至300毫微米;沉積一個絕緣結構於FEM閘單元周圍;植入第二型攙雜雜質於矽裝置區之閘極接面區之任一側上而形成第二型導電通路供用作源極接面區及汲極接面區;於閘極接面區上形成第三型導電通路,其中該第三型導電通路於閘極接面區上之尺寸爲第三型導電通路之任何邊緣距源極接面區及汲極接面區邊緣距離爲「C」,此處「C」爲約0毫微米至300毫微米。
  9. 51
    A ferroelectric memory (FEM) unit, comprising:a germanium substrate including an active region;and a gate junction region in the active region via doping to form a first type of conductive path;a source a junction region and a drain junction region are located on either side of the gate junction region in the active region, and are doped to form a pair of second type conductive paths;a third type conductive path;The FEM gate unit includes a lower metal layer, an FE layer and an upper metal layer;wherein the FEM gate unit is over the third type conductive path and has a surface area smaller than the third The surface area of the type of conductive path region and its dimension on the gate junction region are "D" from any edge of the FEM gate unit to the source junction region and the drain junction region, where "D" is An insulating layer having an upper surface overlying the junction regions, the FEM gate unit and the substrate;and a source electrode and a drain electrode each on the upper surface of the insulating layer Up and extending through the insulation layer and individually Make electrical contact with junction region, and a gate electrode located through an insulating layer to make electrical contact with the FEM gate unit on the surface and the metal layer extends over the insulating layer. 一種鐵電記憶體(FEM)單元,其特徵在於包含:一個矽基板其中包括一個活性區;一個閘極接面區,其係位於活性區内經攙雜而形成第一型導電通路;一個源極接面區及一個汲極接面區,其係位於活性區内於閘極接面區之任一側上,其經攙雜而形成一對第二型導電通路;一條第三型導電通路,其係位於閘極接面區上;一個FEM閘單元,其包括一層下金屬層,一層FE層及一層上金屬層;其中該FEM閘單元係覆於第三型導電通路上及具有表面積小於第三型導電通路區之表面積,及其於閘極接面區上之尺寸爲FEM閘單元之任何邊緣距源極接面區及汲極接面區之距離爲「D」,此處「D」爲約50毫微米至300毫微米;一層絕緣層,其具有上表面覆於該等接面區、FEM閘單元及基板上;及一個源極電極及一個汲極電極,其各自位於絕緣層上表面上及延伸貫穿絕緣層而與其個別之接面區做電接觸,及一個閘極電極位於絕緣層上表面上及延伸貫穿絕緣層而與FEM閘單元之上金屬層做電接觸。
  10. 56
    A method of forming a semiconductor structure having a ferroelectric memory (FEM) gate unit on a germanium substrate, comprising:a germanium device region forming an FEM gate unit;implanting a first type of noisy in the germanium device region Forming a first type of conductive path for use as a gate junction region;implanting a second type of dopant impurity in the device region to form a second type of conductive layer;depositing an FEM gate unit on the second type of conductive path;including depositing a layer a lower metal layer, a layer of FE layer and an upper metal layer;wherein the FEM gate unit is on the gate junction region and the distance of any edge of the FEM gate unit from the edge of the source junction region and the drain junction region is "D", where "D" is about 50 nm to 300 nm;depositing an insulating structure on the FEM gate unit;and implanting a third type of dopant impurity in the germanium device region in either of the gate junction regions On the side, a third type of conductive path is formed for use as a source junction region and a drain junction region, wherein the second type of conductive path extends into the drain junction region. 一種形成半導體結構之方法,該半導體結構具有一個鐵電記憶體(FEM)閘單元於矽基板上,其特徵在於包含:形成FEM閘單元之矽裝置區;於矽裝置區植入第一型攙雜雜質而形成第一型導電通路供用作閘極接面區;植入第二型攙雜雜質於裝置區而形成第二型導電層;沉積一個FEM閘單元於第二型導電通路上;包括沉積一層下金屬層,一層FE層及一層上金屬層;其中該FEM閘單元於閘極接面區上之尺寸爲FEM閘單元之任何邊緣距源極接面區及汲極接面區邊緣之距離爲「D」,此處「D」爲約50毫微米至300毫微米;沉積一個絕緣結構於FEM閘單元上;及植入第三型攙雜雜質於矽裝置區於閘極接面區之任一側上,而形成第三型導電通路供用作源極接面區及汲極接面區,其中該第二型導電通路係延伸入汲極接面區内。
  11. 63
    A method of forming a semiconductor structure having a ferroelectric memory (FEM) gate unit on a germanium substrate, comprising:a germanium device region forming an FEM gate unit;implanting a first type of noisy in the germanium device region Impurity forms a first type of conductive path for use as a gate junction region;implants a second type of dopant impurity in the device region to form a second type of conductive layer;deposits an FEM gate unit over the second type of conductive path at the gate On the surface area, including depositing a layer having a thickness of about 20 nm to 100 nm, including Pt, Ir, IrO2And a metal layer under the material of the Pt/Ir alloy, and a deposition thickness of about 50 nm to 400 nm is selected from the group consisting of Pb(Zr, Ti)O.3 (PZT), SrBi2Ta2O9 (SBT), Pb5Ge3O11,BaTiO3, and LiNbO3The FE layer of the material, and the deposition thickness of 20 nm to 100 nm, including Pt, Ir, IrO2And a metal layer over the material of the Pt/Ir alloy, wherein the size of the FEM gate unit on the gate junction region is the distance from any edge of the FEM gate unit to the edge of the source junction region and the drain junction region. D", where "D" is about 50 nm to 300 nm;depositing an insulating structure on the FEM gate unit;and implanting a third type of dopant impurity in the germanium device region on either side of the gate junction region And forming a third type of conductive path for use as a source junction region and a drain junction region, wherein the second type of conductive path extends into the drain junction region. 一種形成半導體結構之方法,該半導體結構具有一個鐵電記憶體(FEM)閘單元於矽基板上,其特徵在於包含:形成FEM閘單元之矽裝置區;於矽裝置區植入第一型攙雜雜質而形成第一型導電通路供用作閘極接面區;植入第二型攙雜雜質於裝置區而形成第二型導電層;沉積一個FEM閘單元於第二型導電通路上方於閘極接面區上,包括沉積一層厚度約20毫微米至100毫微米之選自包括Pt,Ir,IrO2及Pt/Ir合金之材料之下金屬層,沉積厚度爲約50毫微米至400毫微米之選自包括Pb(Zr,Ti)O3 (PZT),SrBi2Ta2O9 (SBT),Pb5Ge3O11,BaTiO3,及LiNbO3之材料之FE層,及沉積厚度爲20毫微米至100毫微米之選自包括Pt,Ir,IrO2及Pt/Ir合金之材料之上金屬層,其中該FEM閘單元於閘極接面區上之尺寸爲FEM閘單元之任何邊緣距源極接面區及汲極接面區邊緣之距離爲「D」,此處「D」爲約50毫微米至300毫微米;沉積一個絕緣結構於FEM閘單元上;及植入第三型攙雜雜質於矽裝置區於閘極接面區之任一側上,而形成第三型導電通路供用作源極接面區及汲極接面區,其中該第二型導電通路係延伸入汲極接面區内。
  12. 69
    A ferroelectric memory (FEM) unit, comprising:a germanium substrate including an active region;and a gate junction region in the active region via doping to form a first type of conductive path;a source The junction region and a drain junction region are located on either side of the gate junction region in the active region, and are doped to form a pair of third type conductive paths;a second type conductive path is located at the gate The FEM gate unit includes a lower metal layer, an FE layer and an upper metal layer;wherein the FEM gate unit is covered by the third type conductive path. The upper surface has a surface area smaller than that of the third type conductive path region, and the dimension on the gate junction region is that the distance between any edge of the FEM gate unit and the source junction region and the drain junction region is "D". Wherein "D" is about 50 nm to 300 nm;an insulating layer having an upper surface overlying the junction regions, the FEM gate unit and the substrate;and a source electrode and a drain electrode, Each is located on the upper surface of the insulating layer and extends through Their respective edges of the surface layer to make electrical contact region, and a gate electrode located through an insulating layer to make electrical contact with the FEM gate unit on the surface and the metal layer extends over the insulating layer. 一種鐵電記憶體(FEM)單元,其特徵在於包含:一個矽基板其中包括一個活性區;一個閘極接面區,其係位於活性區内經攙雜而形成第一型導電通路;一個源極接面區及一個汲極接面區,其係位於活性區内於閘極接面區之任一側上,其經攙雜而形成一對第三型導電通路;一條第二型導電通路位於閘極接面區上及部分延伸入汲極接面區内;一個FEM閘單元,其包括一層下金屬層,一層FE層及一層上金屬層;其中該FEM閘單元係覆於第三型導電通路上及具有表面積小於第三型導電通路區表面積,及其於閘極接面區上之尺寸爲FEM閘單元之任何邊緣距源極接面區及汲極接面區之距離爲「D」,此處「D」爲約50毫微米至300毫微米;一層絕緣層,其具有上表面覆於該等接面區、FEM閘單元及基板上;及一個源極電極及一個汲極電極,其各自位於絕緣層上表面上及延伸貫穿絕緣層而與其個別之接面區做電接觸,及一個閘極電極位於絕緣層上表面上及延伸貫穿絕緣層而與FEM閘單元之上金屬層做電接觸。
  13. 74
    A method of forming a semiconductor memory device on a germanium substrate, comprising:implanting a first type impurity impurity on a germanium substrate to form a first type conductive path for use as a gate region;forming a MOS capacitor in the first type Depositing a FEM capacitor on the MOS capacitor, including depositing a lower metal layer, a layer of FE and an upper metal layer, thereby forming a stacked gate unit;implanting a second type of impurity impurity on the germanium substrate at the gate A second type of conductive via is formed on either side of the face region for use as a source junction region and a drain junction region;and an insulating structure is deposited around the FEM gate unit. 一種於矽基板上形成半導體記憶體裝置之方法,其特徵在於包含:植入第一型攙雜雜質於矽基板而形成第一型導電通路供用作閘極區;形成一個MOS電容器於該第一型導電通路上;沉積一個FEM電容器於MOS電容器上,包括沉積一層下金屬層,一層FE層及一層上金屬層,因此形成一個堆疊閘單元;植入第二型攙雜雜質於矽基板於閘極接面區之任一側上而形成第二型導電通路供用作源極接面區及汲極接面區;及沉積一個絕緣結構體於FEM閘單元周圍。
  14. 82
    A method of forming a semiconductor memory device on a germanium substrate, comprising:implanting a first type impurity impurity on a germanium substrate to form a first type conductive path for use as a gate region for use as a gate junction region;forming a a MOS capacitor is formed on the substrate, including forming an oxide layer on the first type of conductive path, and forming a layer on the substrate+a polysilicon layer;depositing a FEM capacitor on the MOS capacitor includes depositing a layer having a thickness of about 20 nm to 100 nm selected from the group consisting of Pt, Ir, IrO2And a metal layer under the material of the Pt/Ir alloy, and a deposition thickness of about 50 nm to 400 nm is selected from the group consisting of Pb(Zr, Ti)O.3 (PZT), SrBi2Ta2O9 (SBT), Pb5Ge3O11,BaTiO3, and LiNbO3The FE layer of the material, and the deposition thickness of 20 nm to 100 nm, including Pt, Ir, IrO2And a metal layer over the material of the Pt/Ir alloy, thereby forming a stacked gate unit;implanting a second type of dopant impurity on the germanium substrate on either side of the gate junction region to form a second type of conductive path for use as a source a junction region and a gate junction region;and depositing an insulating structure around the stacked gate unit. 一種於矽基板上形成半導體記憶體裝置之方法,其特徵在於包含:植入第一型攙雜雜質於矽基板而形成第一型導電通路供用作閘極區供用作閘極接面區;形成一個MOS電容器於基板上,包括形成一層氧化物層於第一型導電通路上,且於其上形成一層n+多晶矽層;沉積一個FEM電容器於MOS電容器上包括沉積一層厚度約20毫微米至100毫微米之選自包括Pt,Ir,IrO2及Pt/Ir合金之材料之下金屬層,沉積厚度爲約50毫微米至400毫微米之選自包括Pb(Zr,Ti)O3 (PZT),SrBi2Ta2O9 (SBT),Pb5Ge3O11,BaTiO3,及LiNbO3之材料之FE層,及沉積厚度爲20毫微米至100毫微米之選自包括Pt,Ir,IrO2及Pt/Ir合金之材料之上金屬層,因此形成一個堆疊閘單元;植入第二型攙雜雜質於矽基板於閘極接面區之任一側上而形成第二型導電通路供用作源極接面區及閘極接面區;及沉積一個絕緣結構體於堆疊閘單元周圍。
  15. 86
    A ferroelectric memory (FEM) unit, comprising:a germanium substrate;a gate region located on the substrate and doped to form a first type of conductive path;a source junction region and a germanium a pole junction region, wherein the substrate is doped on either side of the gate junction region to form a pair of second type conductive paths;a MOS capacitor comprising an oxide layer and a third conductivity layer Located on the gate junction region, the MOS capacitor has a predetermined surface area;a FEM capacitor includes a lower metal layer, an FE layer and an upper metal layer;wherein the FEM capacitor is stacked on and covers at least a portion of the MOS capacitor Therefore, a stacked gate unit is formed together with the MOS capacitor;an insulating layer having an upper surface overlying the junction regions, the stacked gate unit and the substrate;and a source electrode and a drain electrode each located in the insulation The upper surface of the layer extends over the insulating layer to make electrical contact with the individual junction regions thereof, and a gate electrode is disposed on the upper surface of the insulating layer and extends through the insulating layer and the stacked gate The metal layer above the unit makes electrical contact. 一種鐵電記憶體(FEM)單元,其特徵在於包含:一個矽基板;一個閘極區,其係位於該基板,且經攙雜而形成第一型導電通路;一個源極接面區及一個汲極接面區,其係位於該基板於閘極接面區之任一側上經攙雜而形成一對第二型導電通路;一個MOS電容器,其包括一層氧化物層及一層第三型導電層位於閘極接面區上,該MOS電容器具有預定表面積;一個FEM電容器包括一層下金屬層,一層FE層及一層上金屬層;其中該FEM電容器係堆疊於且覆蓋於該MOS電容器之至少一部分上,因此連同MOS電容器形成一個堆疊閘單元;一層絕緣層,其具有上表面,其覆於該等接面區、堆疊閘單元及基板上;及一個源極電極及一個汲極電極,各自位於絕緣層上表面上及延伸貫穿絕緣層而與其個別接面區做電接觸,及一個閘極電極,其位於絕緣層上表面及延伸貫穿絕緣層而與堆疊閘單元之上金屬層做電接觸。
  16. 94
    A method of forming a semiconductor structure having a ferroelectric memory (FEM) gate unit on a germanium substrate, comprising:combining a first type impurity impurity into a substrate to form a first type conductive substrate;The second type impurity is formed on the first type conductive substrate to form a second type conductive path;the third type impurity impurity is implanted on the second type conductive substrate to form a third type conductive path for use as a gate junction region;a type of doped impurity is formed on either side of the gate junction region to form a plurality of fourth type conductive paths for use as a source junction region and a drain junction region;and a deposition FEM gate unit is disposed on the gate junction region The method includes depositing a lower metal layer, an FE layer and an upper metal layer, wherein the FEM gate unit is on the gate junction region and the size of the FEM gate unit is any distance from the source junction region and the drain junction region. The edge distance is "D", where "D" is about 50 nm to 300 nm. 一種形成半導體結構之方法,該半導體結構具有一個鐵電記憶體(FEM)閘單元於矽基板上,其特徵在於包含:合併第一型攙雜雜質入基板而形成第一型導電基板;植入第二型攙雜雜質於第一型導電基板而形成第二型導電通路;植入第三型攙雜雜質於第二型導電基板而形成第三型導電通路供用作閘極接面區;植入第四型攙雜雜質於閘極接面區之任一側上而形成多條第四型導電通路供用作源極接面區及汲極接面區;及沉積FEM閘單元於閘極接面區上,包括沉積一層下金屬層,一層FE層及一層上金屬層,其中該FEM閘單元於閘極接面區上之尺寸爲FEM閘單元之任何邊緣距源極接面區及汲極接面區之邊緣距離爲「D」,此處「D」爲約50毫微米至300毫微米。
  17. 101
    A method of forming a semiconductor structure having a ferroelectric memory (FEM) gate unit on a germanium substrate, comprising:implanting a first type of impurity into the substrate to form a first type of conductive substrate;implanting The second type of impurity is formed on the first type of conductive substrate to form a second type of conductive path;the third type of impurity is implanted on the second type of conductive substrate to form a third type of conductive path for use as a gate junction region;Four types of doping impurities are formed on either side of the gate junction region to form a plurality of fourth-type conductive paths for use as a source junction region and a drain junction region;and depositing an FEM gate unit in the gate junction region And comprising depositing a layer having a thickness of about 20 nm to 100 nm selected from the group consisting of Ir and Ir/IrO2a metal layer under the alloy material, deposited to a thickness of about 50 nm to 400 nm, selected from the group consisting of Pb(Zr, Ti)O3 (PZT), SrBi2Ta2O9 (SBT), Pb5Ge3O11,BaTiO3, and LiNbO3The FE layer of the material, and the deposition thickness of 20 nm to 100 nm, including Pt, Ir, IrO2And a metal layer over the material of the Pt/Ir alloy, wherein the size of the FEM gate unit on the gate junction region is the edge distance of any edge of the FEM gate unit from the source junction region and the drain junction region. D", where "D" is from about 50 nm to 300 nm. 一種形成半導體結構之方法,該半導體結構具有一個鐵電記憶體(FEM)閘單元於矽基板上,其特徵在於包含:植入第一型攙雜雜質入基板而形成第一型導電基板;植入第二型攙雜雜質於第一型導電基板而形成第二型導電通路;植入第三型攙雜雜質於第二型導電基板而形成第三型導電通路供用作閘極接面區;植入第四型攙雜雜質於閘極接面區之任一側上而形成多條第四型導電通路供用作源極接面區及汲極接面區;及沉積一個FEM閘單元於閘極接面區上,包括沉積一層厚度約20毫微米至100毫微米之選自包括Ir及Ir/IrO2合金之材料之下金屬層,沉積厚度爲約50毫微米至400毫微米之選自包括Pb(Zr,Ti)O3 (PZT),SrBi2Ta2O9 (SBT),Pb5Ge3O11,BaTiO3,及LiNbO3之材料之FE層,及沉積厚度爲20毫微米至100毫微米之選自包括Pt,Ir,IrO2及Pt/Ir合金之材料之上金屬層,其中該FEM閘單元於閘極接面區上之尺寸爲FEM閘單元之任何邊緣距源極接面區及汲極接面區之邊緣距離爲「D」,此處「D」爲約50毫微米至300毫微米。
  18. 105
    A ferroelectric memory (FEM) unit, comprising:a first conductive type germanium substrate;a shallow second conductive type conductive path formed on the substrate;and a third conductive type surface conductive layer formed on the shallow conductive Providing a gate junction region;a source junction region and a drain junction region are located on either side of the gate junction region in the shallow conductive via, and doped to form a fourth conductivity And a FEM gate unit comprising a lower metal layer, an FE layer and an upper metal layer, wherein the FEM gate unit covers the third type of conductive path and has a surface area smaller than a surface area of the third type conductive path region, The dimension on the gate junction region is such that the edge of any edge of the FEM gate unit is "D" from the edge of the source junction region and the drain junction region, where "D" is about 50 nm to 300 nm. An insulating layer having an upper surface overlying the junction regions, the FEM gate unit and the substrate;and a drain electrode disposed on the upper surface of the insulating layer and extending through the insulating layer and electrically connected to the junction region thereof Contact, one gate electrode On the upper surface of the insulating layer and extending through the insulating layer to make electrical contact with the metal layer over the FEM gate unit, and a source electrode located on the insulating layer and the ground. 一種鐵電記憶體(FEM)單元,其特徵在於包含:一個第一導電型矽基板;一條淺第二導電型導電通路形成於該基板上;一層第三導電型表面導電層形成於該淺導電通路而提供一個閘極接面區;一個源極接面區及一個汲極接面區位於該淺導電通路内位於閘極接面區之任一側上,其經攙雜而形成第四型導電通路;及一個FEM閘單元包括一層下金屬層,一層FE層及一層上金屬層,其中該FEM閘單元覆於第三型導電通路上及具有表面積小於第三型導電通路區之表面積,及其於閘極接面區上之尺寸使FEM閘單元之任何邊緣距源極接面區及汲極接面區邊緣之距離爲「D」,此處「D」爲約50毫微米至300毫微米;一層絕緣層,其具有上表面覆於該等接面區、FEM閘單元及基板上;及一個汲極電極,其係位於絕緣層上表面上及延伸貫穿絕緣層而與其接面區做電接觸,一個閘極電極位於絕緣層上表面上及延伸貫穿絕緣層而與FEM閘單元之上金屬層做電接觸,及一個源極電極位於絕緣層及接地。
Independent claims18