電子器件和該電子器件的製造方法
2023-05-20 10:27:26 4
專利名稱：電子器件和該電子器件的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種電子器件和製造這種電子器件的方法，並且更特別地涉及在其中的功能元件和開關元件被垂直焊接的電子器件和製造該電子器件的方法。
背景技術：
在電子器件中，存儲器件被使用在幾乎所有的電子裝置中。高度地增加了對具有非易失性的存儲器件的興趣。
公知的非易失性存儲器，例如，鐵電隨機存取存儲器(下文中，被稱為常規FRAM)，包含一個金屬-氧化物半導體(MOS)電晶體和一個鐵電電容器。鐵電電容器包括一個下電極、鐵電層和上電極，它們按順序地疊置。鐵電層以非結晶狀態堆疊在下電極上。因此，形成鐵電層後，執行用於鐵電層結晶的退火過程。雖然根據鐵電層的種類進行不同的退火過程，但是通常在氧氣環境和600℃或者更高的溫度下完成該過程。
傳統FRAM中，通過導電插塞連接鐵電電容器和MOS電晶體。為了防止雜質從導電插塞向上擴散，在導電插塞和鐵電電容器的下電極之間形成擴散阻擋層，比如TiN層。
在用於鐵電層結晶的退火過程中擴散阻擋層氧化。因此，在導電插塞和下電極之間形成間隙。
同時，由於使用CMOS處理形成常規FRAM，因此很難保障透光性並且由此限制了它的使用。例如，內部嵌入常規FRAM的智慧卡除了數據存儲功能外沒有其它功能。此外，由於使用高溫處理形成常規FRAM，因此在高溫處理之前已經形成的元件可能在高溫過程中受到損害。
發明內容
本發明提供了一種電子器件，其具有高的適用性，簡化的生產過程和較高的集成度。
本發明還提供一種製造電子器件的方法，其具有高的適用性，簡化的生產過程和較高的集成度。
依照本發明的一個方面，FRAM包括第一襯底；第一襯底上提供的第一下電容器；第一下電容器上提供的第一下開關元件；和第一下開關元件上提供的第二襯底。
第一下電容器包括第一電極，鐵電層和第二電極，其順序地堆疊在第一襯底上，第二電極垂直於第一電極。在第二襯底上提供位線，在第二襯底中位線連接第一下開關元件。在第一下電容器和第一下開關元件之間提供金屬線，其中金屬線連接第一下開關元件與第一下電容器。可以通過導電插塞相互連接金屬線和第一下開關元件。第一下開關元件可以設置在中間絕緣層內，並且每個中間絕緣層和第一下電容器可以包括焊盤。
在金屬線和第一下電容器之間提供焊接凸起。
在第一襯底和第二襯底之間還可以提供第二下開關元件。第一下電容器可以延伸在第一襯底和第二下開關元件之間，其中第一下電容器與第二下開關元件不接觸。
FRAM還包括在第二襯底上形成的上FRAM。上FRAM可以包括第一上電容器、具有以一定距離離開位線的下電極；和在第一上電容器上堆疊的第一上開關元件。第一上電容器與第一下電容器相同，和第一上開關元件與第一下開關元件相同。第一上電容器的下電極可以提供在第二襯底上的位線之間。FRAM還包括中間絕緣層，該層形成在第一上電容器的下電極和第二襯底之間，其中中間絕緣層覆蓋了位線。
FRAM包括金屬線，該金屬線形成在第一上電容器和第一上開關元件之間，其中金屬線連接第一上開關元件與第一上電容器。通過導電插塞相互連接金屬線和第一上開關元件。
第一上開關元件形成在中間絕緣層中，並且每個中間絕緣層和第一上電容器可以包括焊盤。
FRAM可以包括第三襯底，該襯底形成在第一上開關元件上。FRAM可以包括位線，該位線位於第三襯底上並連接第一上開關元件。
在第二襯底上可以提供連接第一和第二下開關元件的位線。
第一下開關元件和第二下開關元件可相同。
在第二襯底上形成與位線不接觸的下電極，和形成連接第二下開關元件的上電容器。在第二襯底上位線之間提供上電容器的下電極。上電容器的下電極和第二襯底之間形成中間絕緣層，其中中間絕緣層覆蓋位線。
第一和第二下開關元件連接位線的區域具有一個延伸部分，該位線穿過該延伸部分。
第二下開關元件連接上電容器的區域具有一個延伸部分，以及該下電極穿過該延伸部分。
FRAM還可以包括在位線中形成的突起，其中該位線通過該突起連接到第一和第二下開關元件。
在上電容器的下電極中形成突起，其中下電極通過該突起連接到第二下開關元件。
位線可以通過第一開關元件、第二開關元件上方並繞過下電極和第二開關元件相互連接的區域。
FRAM還包括形成在上電容器上與上電容器不接觸的上FRAM。所述上FRAM可以包括第一電容器和第一開關元件，該第一開關元件堆疊在第一電容器上。可以在第一開關元件上提供第三襯底。
FRAM還包括在第三襯底和第一電容器之間形成的與第一電容器不接觸的第二開關元件；形成在第三襯底上並且連接第一和第二開關元件的位線；和在第三襯底上形成的與位線不接觸的並且連接到第二開關元件的第二電容器。
依照本發明的另一個方面，提供一個電子器件，其包括在第一襯底上提供的開關元件；和在第二襯底上形成的並且連接開關元件的功能元件。
通過導電材料開關元件和功能元件可以相互連接。開關元件可以是電晶體。功能元件可以是存儲媒體，LCD或者電晶體。存儲媒體可以是電容器或者電阻器。
可以焊接開關元件和功能元件，使得開關元件和功能元件組成一對和多個可以形成在焊接合成結構上的開關元件和功能元件的對。焊接合成結構中的開關元件可設置在功能元件之下。
依照本發明的另一個方面，提供一種製造FRAM的方法，其包括(a)在第一襯底的第一表面上形成第一電容器；(b)在第二襯底的第一表面上形成第一開關元件；和(c)把第一電容器焊接到第一開關元件上。
步驟(a)可以包括在第一襯底的第一表面上形成第一電極；在第一電極上形成鐵電層；和在鐵電層上形成第二電極，第二電極與第一電極交叉。
該方法還包括在鐵電層上形成第一焊盤的和第一校準鍵的操作。
在步驟(b)和(c)之間，該方法還包括在第二襯底的第一表面上形成中間絕緣層，該中間絕緣層覆蓋第一開關元件；在中間絕緣層上形成通孔，該通孔暴露第一開關元件；用導電插塞填充通孔；和在中間絕緣層上形成金屬線，使該金屬線連接導電插塞。
通孔的形成可以包括第二焊盤和第二校準鍵的形成。
步驟(c)可以包括第一襯底的第二表面吸附到第一支架上，第一襯底的第二面在此面對其第一面；第二襯底的第二表面吸附到第二支架上，第二襯底的第二面在此面對其第一面；校準第一和第二襯底，以在焊接位置上配置第一電容器和第一開關元件；加壓並接觸第一電容器和第一開關元件；加熱第一電容器和第一開關元件的加壓與接觸部分；和移除第一和第二支架。
在超高真空狀態中可以對加壓與接觸的合成結構實施退火過程，由此對加壓與接觸的部分進行加熱。
雷射可照射到第一電容器和第一開關元件的接觸部分，由此加熱接觸部分。為了照射雷射，可以將掩膜布置在面向第二襯底的第二支架的一個表面上，其中掩膜包括光透射區域，在與接觸部分相應的區域形成透射區域，以及在其它區域形成光屏蔽區域。
第一和第二支架移除後可以將第二襯底或者第一襯底製造成薄的。
在第二襯底的第二表面上形成位線，其中把位線連接到第一開關元件。
用焊接凸起的方法焊接第一電容器和第一開關元件。
在第二襯底的第二表面上與位線不接觸地形成FRAM層。FRAM層的形成可以包括在第二襯底的第二表面上與位線不接觸地形成上電容器；以及在上電容器上形成上開關元件。該方法還包括在上電容器和第二襯底的第二表面形成中間絕緣層的步驟，其中所述中間絕緣層覆蓋位線。該方法還包括在第二襯底的第二表面上位線之間形成上電容器的下電極的步驟。
在第二襯底的第一表面上可以形成第二開關元件。在第二襯底的第二表面上可以形成位線，其中位線連接第一和第二開關元件。該方法還包括在第二襯底的第二表面上與位線不接觸地形成上電容器的步驟，其中上電容器連接到第二開關元件。
在上電容器和第二襯底的第二表面之間形成中間絕緣層，中間絕緣層覆蓋了位線。
該方法還包括在第二表面上位線之間形成上電容器的下電極的步驟。該方法還可以包括在上電容器上形成中間絕緣層；和在中間絕緣層上形成FRAM層。形成FRAM層可以包括在中間絕緣層上形成電容器；在第三襯底的第一表面上形成開關元件；和把開關元件焊接到電容器。形成FRAM層可以包括在中間絕緣層上形成下電容器；在第三襯底的第一表面上形成具有下電容器連接裝置的開關元件和不具有連接裝置的開關元件；把具有連接裝置的開關元件焊接到下電容器；在第三襯底的第二表面上形成位線，在此第三襯底的第二表面面對第一表面，位線連接所述兩個開關元件；和在第三襯底的第二表面上形成上電容器，上電容器連接不具有連接裝置的開關元件，上電容器的下電極不與位線接觸。連接裝置可以由導電插塞和金屬線組成。導電插塞將開關元件與金屬線連接，並且金屬線接觸下電容器。
依照本發明的另一方面，在此提供一種製造電子器件的方法，該方法包括在第一襯底上形成開關元件；在第二襯底上形成功能元件；以及把開關元件焊接到功能元件。
開關元件和功能元件可以是成對的並且可以是多對的開關元件和功能元件，所述多對可以以堆疊結構形成。
該方法還可以包括使用焊接合成結構的功能元件區域作為襯底形成第二開關元件；在分開的襯底上形成第二功能元件；以及把第二功能元件焊接到第二開關元件上。
由於開關元件部分和電容器部分分別形成然後相互焊接，依照本發明製造FRAM的方法能夠簡化製造過程。由於不需要擴散阻擋層，因此可以解決氧化問題，比如擴散阻擋層的氧化。結果，能夠獲得高質量的FRAM。此外，由於在比如藍寶石襯底的透光襯底上形成薄膜電晶體和鐵電電容器，因此確保電子器件的透光性，由此提高了它的適用性。
參照附圖通過詳細描述具體實施例，本發明上面的和其它的特徵及優點變得更加明顯，其中圖1和2是FRAM的剖面圖，FRAM是參照本發明第一實施例和第二實施例的其中一個電子器件；
圖3是示出圖2中堆疊結構A的透視圖，其包括第二襯底、位線和下電極；圖4是依照本發明第三實施例的電子器件的剖面圖；圖5是圖4中堆疊結構B的側視圖；圖6是依照本發明第四實施例的電子器件的剖面圖；圖7是示出在放大圖6中薄膜電晶體的漏極區情況下位線形狀的平面圖；圖8是示出在放大圖6中薄膜電晶體的漏極區情況下位線和下電極形狀的平面圖；圖9是示出在典型結構中提供薄膜電晶體的漏極區、源極區和溝道區的情況下一個位線和下電極形狀的平面圖；圖10是在包括薄膜電晶體的第四部分和上電容器之間移除中間絕緣層使得在相同平面上形成位線和上電容器層的下電極情況下，圖6中電子器件的剖面圖；圖11是圖10中電子器件的平面圖，其中在放大薄膜電晶體的漏極區的情況下，在相同的平面中形成位線和上電容器層的下電極；圖12和13是圖10中電子器件的平面圖，其中在典型結構中提供薄膜電晶體的漏極區、源極區和溝道區的情況下，在相同的表面上形成位線和上電容器的下電極；圖14是圖10中電子器件中部分C的側視圖；圖15是依照本發明第五實施例的電子器件的剖面圖；圖16-24是依照本發明第一實施例描述的製造電子器件的方法的剖面圖；圖25是在製造電子器件的方法中依照本發明第一實施例描述的使用焊接凸起焊接電容器部分和開關元件部分的情況下的剖面圖；圖26是在製造依照本發明第一實施例描述的電子器件的方法中形成位線的平面的平面圖；圖27-30是順序地描述依照本發明第二實施例的電子器件製造方法與依照本發明的第一實施例的製造方法不同部分的剖面圖；圖31是依照本發明第三實施例描述製造電子器件的方法的剖面圖；圖32-42是依照本發明的第四實施例描述製造電子器件的剖面圖；
圖43是製造依照本發明第四實施例電子器件方法中描述進一步形成薄膜電晶體和上電容器之間中間絕緣層情況的剖面圖；和圖44是說明製造圖43的電子器件方法中在重疊地形成位線和上電容器層的下電極的情況下的平面圖。
具體實施例方式
現在將參照附圖更加全面地描述本發明，其中示出了發明的具體實施例。但是，本發明可以用多種不同的形式進行實施且不應由在此描述的實施例進行限定；相反，提供這些實施例使得本發明的公開是詳盡和完全的，並且向本領域的普通技術人員完全表達發明的概念。在圖中，為了清楚起見，放大了層和區域的厚度。附圖中相同附圖標記表示相同的元件，並因此省略了對它們的描述。
在電子器件中，將描述存儲器件(例如，FRAM)和該器件的製造方法。
可以將FRAM及其製造方法的技術實質應用到其它的電子器件中，例如，應用到一個電子器件中和製造該電子器件的方法中，在該電子器件中不同的襯底上提供開關元件和功能元件被焊接。功能元件可以是存儲媒體、LCD或者電晶體，同時，優選地，開關元件和功能元件是成對的。可以堆疊多個這樣的元件對。
首先，現在將描述FRAM。
第一實施例
參照圖1，依照本發明第一實施例的FRAM包括電容器部分P1和開關元件部分P2，它們相互焊接。電容器部分P1包括電容器，其是功能元件中的一個，並在開關元件P2下面提供該電容器。電容器部分P1包括第一襯底10。第一電極12、介電層14和第二電極16分別層疊在第一襯底10上。第一襯底10是例如藍寶石襯底或玻璃襯底的透明襯底。第一電極12和第二電極16分別是電容的上電極和下電極。優選地，第一和第二電極12和16是透明電極。例如，第一電極12和第二電極16可以由氧化銦錫(ITO)、鉑、銥或者二氧化銥製成。介電層14可以是例如PLZT層、PZT層和BIT層中其中一個的透明鐵電層。除了第二電極16外，在介電層14上製成第一焊盤18。第一焊盤18與所述第二電極16間隔開。第一焊盤18起到把開關元件部分P2結實地焊接到電容器部分P1。把第一焊盤18與在開關元件P2中提供的第二焊盤36進行焊接。第二焊盤36設置在面對第一焊盤18的位置。可以由Al、Cu、Ti、Cr、W、Au、Ag和Ni組成的組中選擇一種來製成第一焊盤18和/或第二焊盤36。
開關元件P2包括以第二襯底24為中心的第二襯底24下面的中間絕緣層22和第二襯底24上面的位線(B/L)。多個開關元件T被埋入中間絕緣層22中。開關元件T可以是薄膜電晶體。在中間絕緣層22的底部表面中提供與開關元件T一樣多的金屬線30。金屬線30可以由包括Al、Cu、Ti和ITO的一組中選擇的一種製成。通過導電插塞26把開關元件T的漏極區D連接到金屬線30。金屬線30相應一對一地直接焊接到電容器部分P1的第二電極16。開關元件部分P2的開關元件和電容器部分P1的電容器被垂直堆疊並將被焊接以構成對。由於一對一地焊接金屬線30和第二電極16，能夠將開關元件部分P2和電容器部分P1保持在焊接狀態。
為防備金屬線30和第二電極16之間的結合力的減弱，為了保證把電容器部分P1焊接到第二開關元件P2，在相應電容器部分P1的第一焊盤18的位置上在開關元件部分P2的中間絕緣層22中提供第二焊盤36。在面對第一焊盤18的位置上提供第二焊盤36，並且相互焊接兩焊盤18和36。
第二襯底24上提供位線(B/L)。位線(B/L)通過導電插塞28連接到開關元件T的源極區S，該插塞穿過中間絕緣層22和第二電極24。
雖然圖1中沒有示出，為了精確校準電容器部分P1和開關元件部分P2，在電容器P1和開關元件部分P2上形成校準標記。為了提高第一襯底10和第一電極12之間的結合力，還可以包括緩衝薄膜。圖1中的附圖標記20c表示開關元件T的溝道區。
第二實施例
第二實施例涉及兩個或更多FRAM層堆疊的情況。堆疊的FRAM層中的至少一個與圖1中所示的FRAM層相同。
參照圖2，依照本發明第二實施例的FRAM可以包括第一FRAM層FM1和第二FRAM層FM2，它們按順序堆疊。第一FRAM層FM1的結構與圖1中FRAM的結構相同，其包括電容器P1和開關元件P2。第二FRAM層FM2包括電容器層CL和順序堆疊的開關元件P3。
電容器層CL包括下電極(圖3中的48)、鐵電層50和順序堆疊的上電極52。優選地在鐵電層50邊緣部分上提供第三焊盤54。開關元件部分P3優選地與第一FRAM層FM1的開關元件部分P2相同。但是，開關元件部分P3可以具有與開關元件部分P2不同的結構或者具有相同結構的不同部件。
圖3示出了堆疊結構A，其包括開關元件部分P2的第二襯底24、位線B/L和電容器層CL。
參照圖3，電容器層CL的下電極48與在第二襯底24上的位線B/L平行並且位於位線B/L之間。在圖2中，堆疊結構A示出沿著圖3中線2-2′切斷的剖視圖。
在考慮電容器的電容量時，優選地下電極48的區域儘可能的寬。因此，優選在位線B/L之間儘可能寬地提供下電極48。
圖2中，優選地，包含在第一FRAM層FM1中的開關元件部分P2的位線B/L的布置與包含在第二FRAM層FM2中的開關元件部分P3的位線B/L的布置相同。根據下電極48的存在，兩位線B/L的布置可以不同。它們將在下文中描述。
第一FRAM層FM1和第二FRAM層FM2的堆疊結構，比如參照本發明第二實施例的FRAM，可以被用於具有堆疊結構的電子器件中，該電子器件中包括第一電子器件和第二電子器件。第一電子器件可以是開關元件，以及第二電子器件可以是與開關元件連接的數據存儲媒體(比如，電容器或者電阻器)、LCD或者電晶體。第一電子器件還可以包括第一開關元件和第一功能元件，以及第二電子器件還可以包括連接到第一功能元件的第二開關元件和連接到第二開關元件的第二功能元件。第二開關元件可以是薄膜電晶體，第二功能元件可以是LCD、數據存儲媒體或者電晶體。
第三實施例
如圖4所示，第三實施例涉及包括第一FRAM層FM1和第二FRAM層FM2之間的中間絕緣層60的FRAM。參照圖4，由於在第一FRAM層FM1和第二FRAM層FM2之間形成中間絕緣層60，因此在彼此不同的平面中提供第二FRAM層FM2的下電極48和第一FRAM層FM1的位線B/L。
圖5是圖4中堆疊結構B的側視圖，其包括圍繞中間絕緣層60的第一FRAM層FM1的一部分和第二FRAM層FM2的一部分。
參照圖5，在第二襯底24上提供多個位線B/L，形成中間絕緣層60來該覆蓋這些位線B/L。在中間絕緣層60上形成下電極48。下電極48與位線B/L平行排列。
在這種方式中，由中間絕緣層60上下分開下電極48和位線B/L。因此，下電極48的區域比圖2中在相同的平面中提供下電極48和位線B/L的FRAM的寬。圖4的FRAM中提供的電容器的電容量比圖2的FRAM中提供的電容器的電容CL量大。
在中間絕緣層60上形成鐵電層50以覆蓋下電極48。在鐵電層50上形成上電極52。上電極52和下電極48相互垂直交叉。
第四實施例
第四實施例涉及一個FRAM，其中在具有多個薄膜電晶體的薄膜電晶體層的上面和下面提供電容器，一半薄膜電晶體連接下電容器，剩下的薄膜電晶體連接上電容器。
參照圖6，依照本發明的第四實施例的FRAM包括第一堆疊FRAM的層SFM1。第一堆疊FRAM層FM1包括電容器部分P1、開關元件部分P4和順序堆疊的電容器層CL1。開關元件部分P4包括多個薄膜電晶體T，該電晶體相對於電容器部分P1翻轉過來。形成一個中間絕緣層72以覆蓋薄膜電晶體T。在面對中間絕緣層72的電容器部分P1的位置上具有金屬線74。通孔h4形成在中間絕緣層72中並且暴露了薄膜電晶體T的漏極區D。通過填充在通孔h4中的導體插塞78，金屬線74連接漏極區D。通孔h4的數量是薄膜電晶體T的一半。沒有暴露於通孔h4的薄膜電晶體T的漏極區D，通過填充在遠離位線B/L而形成的通孔(未示出)中的導電插塞(未示出)，穿過中間絕緣層84並連接到電容器層CL1。金屬線74焊接到電容器部分P1的第二電極16，即上電極。開關元件部分P4也包括第四焊盤80，其焊接於電容器部分P1的第一焊盤18。第四焊盤80的大部分埋入中間絕緣層72中，第四焊盤80的一部分被暴露並被焊接於第一焊盤18上。電容器層CL1包括下電極86、鐵電層88和上電極90，它們順序地形成在中間絕緣層84上。
如上面所述，在開關元件部分P4上下分別提供電容器層CL和電容器部分P1，開關元件部分P4包括薄膜電晶體層T。在開關元件部分P4中提供的薄膜電晶體層T之中的一半與下電容器層連接，即與電容器部分P1連接，並且剩餘的薄膜電晶體連接到上電容器層，即電容器層CL1上。在整個薄膜電晶體T上，使與薄膜電晶體T連接的開關元件部分P4的第二電極16和上電容器層CL1的下電極86進行擴展，薄膜電晶體T被連接到第二電極16和下電極86上並且薄膜電晶體T鄰接第二電極16和下電極86。開關元件部分P4的薄膜電晶體T、電容器部分P1的第一電極12、鐵電層14和第二電極16組成第一FRAM T100。鄰接第一FRAM T100的薄膜電晶體T的薄膜電晶體T，和電容器層CL1構成第二FRAM T200。在第一FRAM T100的薄膜電晶體T上面擴展第二FRAM T200的電容器層CL1且在第二FRAMT200的薄膜電晶體T下面擴展第一FRAMT 100的電容器部分P1。因此，第一和第二FRAM T100和200重疊。同時，由於在第一FRAMT 100上面提供第二FRAM T200，因此第一和第二FRAMT 100和200變成堆疊結構。第一堆疊FRAM層SFM1包括多個第一和第二FRAM T100和T200。
在第一堆疊FRAM層SFM1中，依照薄膜電晶體T提供的結構，位線B/L和上電容器層CL的下電極86能夠具有各種布置。在圖7-9中，示出了它們的實施例。在圖8和9中，為了方便起見，沒有示出中間絕緣層84。
參照圖7，在薄膜電晶體T漏極區D被擴展的情況下，位線B/L穿過除去擴展部分外的漏極區D的剩餘部分、溝道區Ch和源極區S地被形成。如圖8中所示，在接觸下電極86和漏極區D的過程中為了防止下電極86和位線B/L接觸，對漏極區D進行擴展。
參照圖8，提供電容器層CL1的下電極86垂直於位線B/L。在這種情況下，由於中間絕緣層相互分開下電極86和位線B/L，因此能夠超過薄膜電晶體T擴展下電極86，通過填充通孔h6的導電插塞92在此與該薄膜電晶體T連接，此外鄰近的薄膜電晶體在此不連接。在這種情況下，由於通過通孔h6暴露了漏極區D的擴展部分，因此下電極86連接薄膜電晶體T的漏極區D的擴展部分。圖6示出了沿圖8的線6-6′的第一堆疊結構的剖面圖。
圖9示出在典型的結構中提供漏極區D、溝道區Ch和源極區S的情況下，位線B/L1和下電極86的布置。
參照圖9，當薄膜電晶體T具有典型結構時，提供與薄膜電晶體間隔開並平行於薄膜電晶體T的位線B/L1。由於即使在這種狀態下，位線B/L1必須連接源極區S，因此在面對位線B/L1的源極區S位置上提供與源極區S接觸的突起P11。通過填充在通孔h5中的導電插塞82，突起P11和薄膜電晶體T的源極區S接觸。提供垂直於位線B/L1的下電極86。下電極86相間地連接薄膜電晶體T的漏極區D。
圖10是圖6中FRAM的剖面圖，在移除中間絕緣層84的情況下，也就是在第三襯底68上提供圖6中的位線B/L和下電極86。
參照圖10，在開關元件部分P4上形成鐵電層98，其覆蓋位線B/L和下電極(未示出)。在鐵電層98上形成上電極100。
在第三襯底68上提供位線B/L和下電極的情況下，下電極必須形成在位線B/L之間。因此，雖然下電極和位線B/L整體平行，但是根據薄膜電晶體的結構可以修改位線B/L和下電極。
參照圖11，特別是在垂直於溝道區Ch方向上擴張薄膜電晶體T的漏極區D的情況下，穿過除了漏極區D的擴張部分之外的薄膜電晶體的剩餘部分提供位線B/L。下電極96可以穿過和接觸與所有相間的漏極區的漏極區D擴張部分。通過填充暴露漏極區D的通孔h7的導電插塞102，下電極96接觸漏極區D。
參照圖12，在提供帶有典型結構的薄膜電晶體T的情況下，在薄膜電晶體T的一側上提供位線B/L1，該位線與源極區S接觸，以及在另一側上提供下電極97，該下電極接觸相間的漏極區的漏極區D。通過突起P11位線B/L1接觸源極區S，通過突起P22下電極97接觸漏極區D。
參照圖13，在提供帶有典型結構的薄膜電晶體T的情況下，提供部分穿過薄膜電晶體T的位線B/L2，在圖12的形狀中提供下電極97。為了防止位線B/L2和下電極97的相互接觸，位線B/L2繞過漏極區D。
圖14示出圖10中所示的堆疊結構C的側視圖。參照圖14，在第三襯底68上形成位線B/L，在第三襯底68上的位線B/L之間形成下電極96。用圖12中位線B/L1或者圖13中位線B/L2代替位線B/L。同時，用圖12或者圖13中的下電極97代替下電極96。在第三襯底68上形成覆蓋位線B/L和下電極96的鐵電層98。在鐵電層98上形成上電極100。
第五實施例
第五實施例涉及具有多個堆疊FRAM層的FRAM。
參照圖15，依照本發明第五實施例中的FRAM，其包括順序堆疊的第一和第二堆疊FRAM層SFM1和SFM2。中間絕緣層99在第一和第二堆疊FRAM層SFM1和SFM2之間形成。第一堆疊FRAM層SFM1包括順序堆疊的電容器部分P1、開關元件部分P4和電容器層CL2。中間絕緣層84形成在開關元件部分P4和電容器層CL2之間。第二堆疊FRAM層SFM2包括電容器層CL3、開關元件部分P4和電容器層CL4。在開關元件P4和電容器層CL4之間形成中間絕緣層108。電容器層CL3包括形成在中間絕緣層99上的下電極100、在下電極100上形成的鐵電層101、在鐵電層101上形成的上電極104。垂直於下電極100提供上電極104。除了上電極104外，在鐵電層101上還形成焊盤106。焊盤106與電容器層CL3以及在開關元件P4上提供的第四焊盤80焊接在一起。電容器層CL4包括下電極112、覆蓋下電極112的鐵電層114和在鐵電層114上形成的上電極116。此時，下電極112形成在中間絕緣層108上並垂直於位線B/L。上電極116平行於位線B/L。
在圖15中，附圖標記T300和T400分別表示第三和第四FRAM。第三FRAM T300和第四FRAM T400可以具有與第一FRAM T100和第二FRAMT200相同的結構。
同樣，在圖15中第二堆疊FRAM層SFM2上還形成第三和第四堆疊FRAM。
下面將描述依照本發明製造FRAM的方法。
第一實施例
圖16示出電容器部分P1的製造過程和圖17是沿圖16的線17-17′的剖視圖。
參照圖16和17，在第一襯底10上形成多個第一電極12。第一襯底10可以由藍寶石襯底或者比如玻璃襯底或者石英襯底的其它透明襯底製成。第一電極12用作電容器上電極並且可以由ITO、Pt、Ir和IrO2所組成的組中的其中一個所形成。為了提高它們之間的結合力，在第一襯底10和第一電極12之間形成緩衝層(未示出)。
第一電極12上形成介電層14。介電層14可以用諸如PLZT層、PZT層或者BIT層的透明鐵電層製成。此後執行退火過程以使介電層14結晶化。因此，第一焊盤18形成後完成退火過程，這些將在後面描述。由於退火過程是介電層14結晶的過程，因此可以在氧氣環境和高溫下完成退火過程。因為對單個的物體實施退火過程，該物體不具有比如電晶體的半導體設備，所以在退火過程中物體沒有被損壞。退火過程後，在介電層14上形成多個第二電極16。第二電極16被用做電容器的下電極，將該電極連接到開關元件部分P2。以預定間隔相互隔開地形成第二電極16。形成第二電極16時，在形成介電層14的區域A1的第一校準鍵上形成第一校準鍵(未示出)，其遠離第二電極16。形成第一校準鍵以匹配第二校準鍵(未示出)，其形成在開關元件部分P2的中間絕緣層22的預定部分上，該開關元件部分將在下面描述。用第一和第二校準鍵來準確校準電容器部分P1和開關元件部分P2。
在介電層14上與第二電極16共同形成第一焊盤18。第一焊盤18形成在介電層14的邊緣部分上，在該處不形成第二電極16。在第二電極16之間寬間隙的情況下，第二電極16之間可以形成第一焊盤18。製成厚度與第二電極16相同的或者更厚的第一焊盤18。可以由Al、Cu、Ti、Cr、W、Au、Ag、和Ni組成的組中選擇一種來製成第一焊盤18。
製成電容器部分P1後，準備額外的襯底並製成圖1中開關元件部分P2。
特別參照圖18，在第二襯底24的預定部分上形成多晶矽層20。可以用與電容器部分P1的第一襯底10一樣的襯底製成第二襯底24。為了防止形成天然的氧化層，可以使用極高真空的化學蒸汽沉積製成多晶矽層20。使用這種方式，可以用這種設備直接形成多晶矽層20。同時，可以使用結晶非晶體矽層的方法製成多晶矽層20，在第二襯底24的預定部分上生長該層。在多晶矽層20的預定位置上形成柵極堆疊結構23。在多晶矽層20的預定位置可以用順序堆疊的柵極絕緣層23a和柵極電極23b形成柵極堆疊結構23。然後，將導電雜質注入圍繞柵極堆疊結構的多晶矽層20中，從而形成源極區S和漏極區D。柵極堆疊結構23下面的多晶矽層20部分被用做溝道區。用這種方式，在第二襯底24上形成開關元件T。開關元件T可以是電晶體。在第二襯底24上形成覆蓋開關元件T的中間絕緣層22。
圖19簡單地描述了圖18中的合成結構。參照圖19，在中間絕緣層22中形成暴露漏極區D的通孔h1。用導電插塞26填充通孔h1。在中間絕緣層22上形成連接導電插塞26的金屬線30。金屬線30可以用Al、Cu、Ti和ITO組成的一組中選擇一種製成。
儘管圖18和19描述了在第二襯底24上形成的一個開關元件T，如圖20所示，同時在第二襯底24上形成多個開關元件T。
參照圖20，為了校準電容器部分P1，在中間絕緣層22的第二校準鍵形成區域A2上形成第二校準鍵(未示出)。可以與金屬線30同時或者獨立地製成第二校準鍵。在中間絕緣層22的邊沿部分上以預定形狀形成第二校準鍵，但是其形成位置不限定在邊沿位置。優選用準確地配合第一校準鍵的形式製成第二校準鍵，第一校準鍵形成在電容器部分P1中。在遠離中間絕緣層22的金屬線30的預定部分上形成第二焊盤36。可以用與電容器部分P1的第一焊盤18相同材料製成第二焊盤36。優選在面對第一焊盤18的位置形成第二焊盤36。在中間絕緣層22的預定部分中通過形成具有預定深度的槽G1來提供第二焊盤36，並用焊接材料填充槽G1。同樣，通過在一個位置上形成通孔來提供第二焊盤36，在所述位置形成中間絕緣層22的槽G1，並用焊接材料填充該通孔。
此後，相互校準並焊接電容器部分P1和開關元件部分P2。
特別參照圖21，開關元件P2的第二襯底24的底面被容納到第一支架40，該支架透光並具有真空吸附功能。為了進行真空吸附，在第一支架40中形成垂直排氣管40b，形成連接垂直排氣管40b的水平排氣管。在第一支架40的上表面上還提供掩膜44。在第二襯底24是比如玻璃襯底的特殊襯底的情況下，使用掩膜44利用準分子雷射50將電容器部分P1和開關元件部分P2焊接。因此，可以依靠第二襯底24的種類選擇性地提供掩膜44。掩膜44包括光屏蔽區域44a和光透射區域44b。光屏蔽區域44a屏蔽了準分子雷射50，光透射區域44b透射準分子雷射50。通過光透射區44b到達電容器部分P1和開關元件部分P2相互接觸的區域照射準分子雷射50，通過光屏蔽區域44a保護其它的區域。
電容器部分P1的下表面，即第一襯底10的底部，被容納到具有真空吸附功能的第二支架42。為了進行真空吸附，在第二支架42中形成垂直排氣管42a。在電容器部分P1和開關元件部分P2分別真空吸附到第一和第二支架40、42的情況下，在第二支架42上移動第一支架40。接著，使用校準器、比如一個軌制校準器，在電容器部分P1和開關元件部分P2中形成第一和第二校準鍵準確地配合，該校準器位於第一和/或第二支架40和42中。在這種過程中，自然地將第一和第二焊盤18和36校準。
參照圖22，校準完成後，第一支架40向下移動使開關元件部分P2接觸電容器部分P1。在開關元件部分P2的金屬線30和電容器部分P1的第二電極16之間實現接觸。接著，使用保持極高的真空狀態的預定退火裝置，對該合成結構實施快速熱退火過程。在快速熱退火過程中，相互焊接金屬線30和第二電極16。同樣，電容器部分P1的第一焊盤18和開關元件部分P2的第二焊盤36被相互焊接。在快速熱退火過程中，退火溫度可以因襯底種類而不同。例如，如果是由鋁製成的第二電極16，退火溫度為大約650℃，如果是ITO製成的第二電極16，那麼在不同的溫度下完成退火過程。
由於第一支架40是透明的，因此除了快速熱退火過程外，可以用照射準分子雷射50把第二電極16和金屬線30焊接到它們的接觸區域A3。為了這種目的，在第一支架40上提供掩膜44。當第二襯底24是玻璃襯底時，最好是使用照射準分子雷射50的方法。同時，在第二襯底24是透明的且由相對於準分子雷射50具有低吸收的材料製成時，即使第二襯底24不是玻璃襯底，可以使用準分子雷射50的焊接方法。
可以同時使用快速熱退火過程和準分子雷射方法。例如，使用熱退火裝置焊接第二電極16和金屬線30的同時，準分子雷射50照射穿過掩膜44。在這種情況下，可以降低熱處理過程中的溫度並且也可以減少焊接時間。
電容器部分P1和開關元件部分P2相互焊接後，移除第一和第二支架40和42。參照圖23，使用比如化學機械拋光(CMP)設備的預定拋光儀器拋光第二襯底24的上表面。直到第二襯底24具有期望的厚度時才結束拋光。圖23中附圖標記24a表示第二襯底24的移除部分。
參照圖24，開關元件T中暴露源極區S的通孔h3形成在第二襯底24和中間絕緣層22中。用導電插塞28填充通孔h3。接著，如圖1所示，在第二襯底24的上表面形成位線B/L以接觸導電插塞28。參照圖26，位線B/L可以用平行的和以預定間距相互分開的方式來形成。
參照圖25，用焊盤60代替快速熱退火過程和準分子雷射方法焊接第二電極16和金屬線30。在這種情況下，能夠保證第二電極16和金屬線30之間的有效焊接力，並且因此，不需要電容器部分P1的第一焊盤18和開關元件部分P2的第二焊盤36。
第二實施例
第二實施例涉及在使用依照本發明的第一實施例的方法製成的第一FRAM層上堆疊一個或更多第二FRAM層的方法。
第二實施例可以分成兩種情況。第一種情況是在第一FRAM層上直接堆疊第二FRAM層，第二種情況是帶有第一和第二FRAM層之間插入的第二中間絕緣層來順序堆疊第一和第二FRAM層。
現在，將首先描述第一種方法。
參照圖27，在第二襯底24的上位線B/L之間形成用於第二FRAM層的下電極48。優選地是，考慮到電容器值，下電極48可以形成的寬。在第二襯底24上製成覆蓋位線B/L和下電極48的鐵電層50。圖28中可以看到這一過程，圖28示出沿圖27中線28-28′的剖視圖。
參照圖29，在鐵電層50上形成上電極52，由此提供電容器層CL。在鐵電層50的邊緣部分上與上電極52一起形成第三焊盤54。正如上述的包括多個薄膜電晶體T的開關元件部分P3被分別形成，然後連接電容器CL。在此，將開關元件部分P3的第二焊盤36和電容器層CL的第三焊盤54相互連接，並將開關元件P3的金屬線30和電容器層CL的上電極52相互連接。通過使開關元件P3和電容器層CL接觸，並且在預定時間內、在諸如150℃的預定溫度下，將預定壓力應用到開關元件P3和電容器層CL的兩個側面的狀態下對焊接合成結構進行加熱，從而完成焊接。
在另一方面，在開關元件部分P3的金屬線30和電容器層CL的上電極52之間接觸區域較寬的情況下，僅用它們的粘合力緊緊地將開關元件部分P3和電容器層CL連接。因此，在這種情況下，可以不形成開關元件部分P3的第二焊盤36和電容器層CL的第三焊盤54。通過這些連接過程，在第一FRAM層FM1上完全形成第二FRAM層FM2。第二FRAM層FM2的位線B/L可以用類似圖26中的情況形成。
通過重複形成第二FRAM層FM2的上述過程，在第二FRAM層FM2上還可以形成第三和第四FRAM層。
接著，在第二種情況下在第一和第二FRAM層FM1、FM2之間形成中間絕緣層，現在將描述第二種情況。
參照圖30，使用依照本發明的第一實施例的方法形成第一FRAM層FM1。在第二襯底24上形成覆蓋位線(圖26中，B/L)的中間絕緣層60。在中間絕緣層60上順序形成下電極48、鐵電層50和上電極52。在形成上電極52時，同時形成第三焊盤54。上電極52和下電極48相互垂直地形成。由於中間絕緣層60上不形成位線B/L，因此可以製成比圖27的情況更寬的下電極48，在圖27中在第二襯底24上位線B/L之間形成下電極48。在電容器層CL中，附圖標記A1表示形成校準鍵的區域。
以上述方式形成電容器層CL後，分別形成開關元件部分P2，該部分中不形成位線B/L。以形成第一FRAM層FM1的方式，將開關元件部分P2連接到在第一FRAM層FM1上形成的電容器層CL，在部分P2中不形成位線B/L。
參照圖31，在第二襯底24中形成暴露源極區S的通孔h3。用導電插塞填充通孔h3。在第二襯底24上形成接觸導電插塞的位線B/L。
上面描述的第二種情況事實上涉及了依照本發明第三實施例製造FRAM(參照圖4)的方法。
第三實施例
第三實施例涉及根據本發明的第四實施例製造圖10中FRAM的方法。
參照圖32，在與第二實施例的第一種情況相同的方式，在第一襯底10上順序地形成第一電極12、鐵電層14和第二電極16，由此提供電容器部分P1。在形成電容器部分P1的過程中，在第一校準鍵形成區域A1上形成第一校準鍵來配合第二元件部分P2的第二校準鍵。當形成第二電極16時，同時形成第一焊盤18。
參照圖33，在分開的第三襯底68上形成多個薄膜電晶體T。第三襯底68的第二校準鍵形成區域A2上也形成第二校準鍵。在第三襯底68上形成覆蓋薄膜電晶體T的中間絕緣層72。在中間絕緣層72上形成暴露薄膜電晶體T的漏極區D的通孔h4。通孔h4的數量是薄膜電晶體T的一半。換句話說，通孔h4不是全部形成在薄膜電晶體T中，而是形成在相間的薄膜電晶體中。接著，用導電插塞78填充通孔h4。在形成通孔h4的過程中，在預定的區域中形成帶有預定深度的槽G2，該區域最好是在中間絕緣層72的邊緣部分。用第四焊盤80填充槽G2，該焊盤80將焊接到電容器部分P1的第一焊盤18上。在突出中間絕緣層72上形成突出的第四焊盤80。在中間絕緣層72上形成與導電插塞78接觸的金屬線(未示出)，並使用照相平版印刷工藝對該金屬線進行製圖。結果，在中間絕緣層72上形成接觸導電插塞78的金屬線74。用這種方式，形成薄膜電晶體層。
為了防止位線和下電極之間在下面的過程中接觸，要考慮到薄膜電晶體和位線之間的連接以及薄膜電晶體和下電極之間的接觸，如圖34中所示，在垂直溝道區Ch的方向上可以擴展薄膜電晶體T的漏極區D。在這種情況下，將在下面過程中形成的位線可形成為跨越除了漏極區D的擴大部分DE外的整個薄膜電晶體。通過漏極區D的擴大部分DE上方同時與位線B/L不接觸並且平行於位線B/L地形成下電極96。
參照圖35，與圖34的情況相反，在保持薄膜電晶體的漏極區D不變的同時，擴展源極區S。在這種情況下，將在下面過程中形成的位線是穿過源極區S的擴展部分BE形成的，而下電極96穿過除了源極區S的擴展部分BE外的整個薄膜電晶體形成，同時與位線B/L不接觸。
參照圖36，圖33的薄膜電晶體層被安裝在圖32中的電容器部分P1上。它們的安裝按照上面描述的焊接電容器部分P1和開關元件部分P2的方法。薄膜電晶體層安裝到電容器部分P1後，拋光第三襯底68的後表面來使第三襯底68變薄。拋光過程中附圖標記68a表示第三襯底68的移除區域。
參照圖37，在拋光的第三襯底68中形成暴露薄膜電晶體T的源極區S的通孔h5。參照圖38，用導電插塞82填充通孔h5。在第三襯底68上形成覆蓋導電插塞82的位線B/L。
可以以各種結構形成薄膜電晶體T。例如，雖然用一種典型結構形成漏極區和源極區，但是可以擴展漏極區和源極區中的其中一個。
考慮到薄膜電晶體的各種結構和下電極之間的關係，可以製成具有各種布置的位線B/L，這些將在下面的過程中形成。
例如，參照圖39，在擴展薄膜電晶體T漏極區D的情況下，位線B/L穿過除了擴展部分外的剩餘漏極區D、溝道區Ch和源極區S而形成。優選地，以下面過程形成的電容器的下電極96與薄膜電晶體T1的漏極區D的擴展部分接觸地形成，該電晶體T與電容器部分P1不接觸。為了這種目的，在第三襯底68中形成暴露薄膜電晶體T1漏極區D擴展部分的通孔h7。接著，用導電插塞102填充通孔h7。形成下電極96來接觸導電插塞102。
參照圖43，在開關元件部分43和上電容器層CL4之間形成中間絕緣層84的情況中，穿過中間絕緣層84形成通孔h7。圖38是沿圖39線38-38′的剖視圖。
在以典型結構形成薄膜電晶體的情況下，即如果不擴展薄膜電晶體的漏極區和源極區的情況下，可以用至少兩種方法形成位線B/L。
在第一種方法中，參照圖40，位線B/L1可以在離開薄膜電晶體T和T1的位置與它們平行地形成。在此，在面向位線B/L1的源極區S的位置上形成朝向源極區S的突起P11。通過突起P11，位線B/L連接源極區S。在與位線B/L1的相反位置上平行於薄膜電晶體T和T1位置，下電極97離開薄膜電晶體T和T1形成。在此過程中，在面對下電極97的漏極區D的位置形成朝向薄膜電晶體T1的漏極區D的突起P22，同時該電晶體不接觸電容器部分P1。通過突起P22和導電插塞102，下電極97連接薄膜電晶體T1的漏極區D，該插塞填充通孔h7。
如圖40中所看到的，由於連接電容器部分P1的薄膜電晶體T不連接下電極97，在第三襯底68中沒有形成用於薄膜電晶體T和下電極97接觸的通孔。因此，在第三襯底68上能夠擴展下電極97，在薄膜電晶體T的上面提供第三襯底，在電晶體的範圍內下電極97與位線B/L不接觸。結果，下電極97的區域變得更寬。
在第二種方法中，參照圖41，位線B/L2可穿過薄膜電晶體T和T1來形成，同時圍繞或者繞過薄膜電晶體T1的漏極區D。在這種情況下，形成如圖40中所示的下電極97。
在圖41中，可以改變下電極97和位線B/L2的布置。例如，在圖40的結構中形成位線B/L2，而下電極97穿越薄膜電晶體T和T1上方同時繞道源極區S形成。
可以將上面描述的第一和第二種方法用於在相同平面上形成位線B/L和下電極96或者97的情況，相同平面就是第三襯底68，而在不同平面形成位線B/L和下電極96或者97的情況下，中間絕緣層84插在它們之間。
參照圖38，在第三襯底68上形成位線B/L後，位線B/L之間的第三襯底68上形成下電極(未示出)。換句話說，在第三襯底68上一起形成位線B/L和下電極。位線B/L可以是具有圖40中突起P11的位線B/L1或者是繞過漏極區D的位線B/L2。
參照圖42，在第三襯底68上形成覆蓋位線B/L和下電極的鐵電層98。在鐵電層98上形成上電極100。上電極100的形成垂直於下電極。
用這種方式，形成包括多個垂直堆疊非易失存儲器單元的第一堆疊FRAM層SFM1。
圖14中示出圖42中附圖標記C表示的堆疊結構的側視圖。參照圖14，能夠完全理解在第三襯底68上形成位線B/L、B/L1或者B/L2和下電極97或者96。
參照圖43，還可以在電容器層CL1和第一堆疊FRAM層SFM1的開關元件部分P4之間形成中間絕緣層84。在這種情況下，可以在圖39到41的結構中形成下電極86和位線B/L。並且，如圖44中所示，可以僅在位線B/L1上形成下電極86。可以用圖42中的位線B/L2代替圖44中位線B/L1。
同時，還可以在圖42或43的第一堆疊FRAM層SFM1上形成圖15中的第二堆疊FRAM層SFM2。並且，還可以在第二堆疊FRAM層SFM2上形成第三和第四堆疊FRAM層。
如果在第一FRAM層FM1或者第一堆疊FRAM層SFM1上還堆疊一個或者更多個相同FRAM層，使用校準鍵校準兩個FRAM層，在比如第一襯底10的基層襯底後表面上形成該校準鍵，然後相互接觸兩個FRAM層。將在基層襯底的後表面上形成校準鍵和使用校準鍵校準FRAM層的過程能夠應用到堆疊兩個FRAM層的情況。並且，能夠應用到校準第一FRAM層FM1的電容器部分P1和開關元件部分P2的過程，以及校準第一堆疊FRAM層SFM1的電容器部分P1和開關元件部分P4的過程。
此外，使用焊盤能夠焊接第一FRAM層FM1的電容器部分P1和開關元件部分P2，使用焊盤也能夠焊接第一堆疊FRAM層SFM1的電容器部分P1和開關元件部分P4。
在上面描述的方法中，在完成焊接FRAM層的電容器部分和開關元件部分後，密封兩部分的邊緣。也可以將密封過程應用到堆疊結構。並且，如果有必要，在小於大氣壓的壓力下完成密封。用這種方式，有可能去除在電容器部分P1和開關元件部分P2之間出現的氣體。
包括開關元件部分和電容器部分的FRAM的製造方法中，電容器部分和開關元件部分分別具有薄膜電晶體和鐵電電容器，分別形成開關元件部分和電容器部分，並且該合成結構被相互焊接。
依照本發明製造FRAM的方法能夠簡化製造過程並減小製造成本。並且，由於僅對電容部分進行實施用於鐵電層結晶的高溫過程，因此不需要用擴散阻擋層。因此，能夠解決比如擴散阻擋層氧化的氧化問題。結果，可以獲得高質量的FRAM。此外，由於在堆疊結構中提供根據本發明的FRAM，因此增加了集成度。而且，由於在比如藍寶石襯底的透光襯底上形成薄膜電晶體和鐵電電容器，因此可以保證FRAM的透光性，因此可以製造多功能設備。例如，當將本發明用於智慧卡時，透明地製造智慧卡使得智慧卡的某些區域能用於顯示。而且，由於依照本發明的FRAM是柔性的和透光的，因此它的應用領域能夠被拓寬。例如，能夠將依照本發明的FRAM用於RFID。
代替頂部柵極薄膜電晶體，能夠將底部柵極薄膜電晶體用做開關元件。並且，能夠將本發明用於由薄膜電晶體和電容器組成的RAM，其中使用常規的介電層。
雖然已經通過參考示意性實施例對本發明進行了詳細的描述，本領域的普通技術人員應當理解，在不脫離如所述權利要求書所限定的精神和範圍的情況下，可以對本發明的形式和細節做出各種改變。
權利要求
1.一種鐵電隨機存取存儲器，包括第一襯底；第一襯底上提供的第一下電容器；第一下電容器上提供的第一下開關元件；和第一下開關元件上提供的第二襯底。
2.如權利要求1的鐵電隨機存取存儲器，其中第一下電容器包括第一電極、鐵電層和第二電極，它們順序地堆疊在第一襯底上，第二電極垂直於第一電極。
3.如權利要求1的鐵電隨機存取存儲器，其中第一下開關元件是薄膜電晶體。
4.如權利要求1的鐵電隨機存取存儲器，還包括第二襯底上提供的位線，該位線連接第一下開關元件。
5.如權利要求1的鐵電隨機存取存儲器，還包括第一下電容器和第一下開關元件之間設置的金屬線，該金屬線將第一下電容器與第一下開關元件焊接。
6.如權利要求5的鐵電隨機存取存儲器，其中金屬線和第一下開關元件通過導電插塞相互連接。
7.如權利要求1的鐵電隨機存取存儲器，其中第一下開關元件設置在中間絕緣層內，每個中間絕緣層和第一下電容器包括焊盤。
8.如權利要求5的鐵電隨機存取存儲器，還包括在金屬線和第一下電容器之間提供的焊接凸起。
9.如權利要求1的鐵電隨機存取存儲器，其中在第一襯底和第二襯底之間提供第二下開關元件。
10.如權利要求9的鐵電隨機存取存儲器，其中第一下電容器在第一襯底和第二下開關元件之間擴展，所述第一下電容器與第二下開關元件不接觸。
11.如權利要求4的鐵電隨機存取存儲器，其中在第二襯底上提供一上鐵電隨機存取存儲器。
12.如權利要求11的鐵電隨機存取存儲器，其中該上鐵電隨機存取存儲器包括第一上電容器、具有離開位線的下電極；和第一上電容器上堆疊的第一上開關元件。
13.如權利要求12的鐵電隨機存取存儲器，其中第一上電容器和第一下電容器相同。
14.如權利要求12的鐵電隨機存取存儲器，其中第一上開關元件和第一下開關元件相同。
15.如權利要求12的鐵電隨機存取存儲器，其中在第二襯底上位線之間提供第一上電容器的下電極。
16.如權利要求12的鐵電隨機存取存儲器，其中在第一上電容器的下電極和第二襯底之間形成中間絕緣層，該中間絕緣層覆蓋該位線。
17.如權利要求12的鐵電隨機存取存儲器，在第一上電容器和第一上開關元件之間形成金屬線，該金屬線焊接第一上電容器和第一上開關元件。
18.如權利要求17的鐵電隨機存取存儲器，其中金屬線和第一上開關元件通過導電插塞相互連接。
19.如權利要求12的鐵電隨機存取存儲器，其中第一上開關元件形成在中間絕緣層內，每個中間絕緣層和第一上電容器包括焊盤。
20.如權利要求12的鐵電隨機存取存儲器，其中在第一上開關元件上形成第三襯底。
21.如權利要求20的鐵電隨機存取存儲器，其中在第三襯底上提供一位線，該位線連接第一上開關元件。
22.如權利要求9的鐵電隨機存取存儲器，其中在第二襯底上提供一位線，該位線連接第一和第二下開關元件。
23.如權利要求9的鐵電隨機存取存儲器，其中第一下開關元件和第二下開關元件相同。
24.如權利要求22的鐵電隨機存取存儲器，其中在第二襯底上提供電容器，該電容器包括與位線不接觸的並被連接到第二下開關元件的下電極。
25.如權利要求24的鐵電隨機存取存儲器，其中在第二襯底上位線之間提供上電容器的下電極。
26.如權利要求24的鐵電隨機存取存儲器，其中在上電容器的下電極和第二襯底之間形成中間絕緣層，該中間絕緣層覆蓋該位線。
27.如權利要求24的鐵電隨機存取存儲器，其中第一和第二下開關元件與位線連接的區域具有擴展部分，且該位線通過該擴展部分。
28.如權利要求24的鐵電隨機存取存儲器，其中第二下開關元件連接上電容器的區域具有擴展部分，且該下電極通過該擴展部分。
29.如權利要求24的鐵電隨機存取存儲器，在位線中形成突起，其中該位線通過該突起連接第一和第二下開關元件。
30.如權利要求24的鐵電隨機存取存儲器，在上電容器的下電極中形成突起，其中下電極通過該突起連接第二下開關元件。
31.如權利要求24的鐵電隨機存取存儲器，其中該位線通過第一和第二開關元件並繞過下電極與第二開關元件相互連接的區域。
32.如權利要求26的鐵電隨機存取存儲器，其中下電極平行於位線並越過所述位線。
33.如權利要求24的鐵電隨機存取存儲器，其中在上電容器上提供上鐵電隨機存取存儲器，該上鐵電隨機存取存儲器不接觸上電容器。
34.如權利要求33的鐵電隨機存取存儲器，其中上鐵電隨機存取存儲器包括第一電容器；和在第一電容器上堆疊的第一開關元件。
35.如權利要求34的鐵電隨機存取存儲器，在第一開關元件上提供第三襯底。
36.如權利要求35的鐵電隨機存取存儲器，還包括在第三襯底和第一電容器之間形成的第二開關元件，該第二開關元件不接觸第一電容器；在第三襯底上形成的並且連接第一和第二開關元件的位線；和在第三襯底上形成的並連接第二開關元件的第二電容器，第二電容器與位線不接觸。
37.一種電子器件，包括第一襯底上提供的開關元件；和第二襯底上形成的並連接開關元件的功能元件。
38.如權利要求37的電子器件，其中開關元件和功能元件通過導電材料相互連接。
39.如權利要求37的電子器件，其中開關元件是電晶體。
40.如權利要求37的電子器件，其中功能元件是存儲媒體、LCD和電晶體中的一種。
41.如權利要求40的電子器件，其中存儲媒體是電容器或者電阻器。
42.如權利要求37的電子器件，其中開關元件和功能元件是成對的，以及以堆疊結構形成的多對開關元件和功能元件。
43.如權利要求42的電子器件，其中堆疊結構的開關元件設置在功能元件下面。
44.一種製造鐵電隨機存取存儲器(鐵電隨機存取存儲器)的方法，包括(a)在第一襯底的第一表面上形成第一電容器；(b)在第二襯底的第一表面上形成第一開關元件；和(c)將第一電容器焊接到第一開關元件。
45.如權利要求44的方法，其中形成第一電容器包括在第一襯底的第一表面上形成第一電極；在第一電極上形成鐵電層；和在鐵電層上形成第二電極，第二電極與第一電極交叉。
46.如權利要求45的方法，在鐵電層上形成第一焊盤和第一校準鍵。
47.如權利要求44的方法，還包括操作(b)和(c)之間的操作在第二襯底的第一表面上形成中間絕緣層，該中間絕緣層覆蓋第一開關元件；在該中間絕緣層中形成通孔，該通孔暴露了第一開關元件；用導電插塞填充通孔；和在中間絕緣層上形成金屬線，該金屬線連接導電插塞。
48.如權利要求47的方法，其中通孔的形成包括第二焊盤和第二校準鍵的形成。
49.如權利要求44的方法，其中操作(c)包括第一支架吸附第一襯底的第二表面，第一襯底的第二面面對其第一面；第二支架吸附第二襯底的第二表面，第二襯底的第二面面對其第一面；校準第一和第二襯底使第一電容器和第一開關元件布置在焊接位置處；加壓並接觸第一電容器和第一開關元件；加熱第一電容器和第一開關元件的加壓和接觸部分；和移除第一和第二支架。
50.如權利要求49的方法，其中在超高真空狀態下對加壓和接觸合成結構實施退火過程，由此加熱第一電容器和第一開關元件的加壓和接觸部分。
51.如權利要求49的方法，其中向第一電容器和第一開關元件的接觸部分照射雷射，由此加熱第一電容器和第一開關元件的接觸部分。
52.如權利要求51的方法，其中為了照射雷射，把掩膜安裝到面向第二襯底的第二支架的一個表面上，該掩膜包括對應於接觸部分的光透射區域，和相對於其它區域的光屏蔽區。
53.如權利要求49的方法，其中移除第一和第二支架後，將第一襯底或第二襯底變薄。
54.如權利要求51的方法，其中在第二襯底的第二表面上形成位線，位線連接第一開關元件。
55.如權利要求44的方法，其中用焊接凸起的方法焊接第一電容器和第一開關元件。
56.如權利要求54的方法，其中在第二襯底的第二表面上形成不與位線接觸的鐵電隨機存取存儲器層。
57.如權利要求56的方法，其中鐵電隨機存取存儲器層的形成包括在第二襯底的第二表面上形成與位線不接觸的上電容器；和在上電容器上形成上開關元件。
58.如權利要求57的方法，其中在第二襯底的上電容器和第二表面之間形成中間絕緣層，該中間絕緣層覆蓋位線。
59.如權利要求57的方法，其中在第二襯底的第二表面上形成上電容器的下電極，該下電極與位線不接觸。
60.如權利要求44的方法，還包括在第二襯底的第一表面上形成第二開關元件的操作。
61.如權利要求60的方法，其中在第二襯底的第二表面上形成位線，該位線接觸第一和第二開關元件。
62.如權利要求61的方法，其中第二襯底的第二表面上形成上電容器，該上電容器與位線不接觸並連接第二開關元件。
63.如權利要求62的方法，其中在第二襯底的上電容器和第二表面之間形成中間絕緣層，中間絕緣層覆蓋位線。
64.如權利要求62的方法，其中在第二表面上形成上電容器的下電極，該下電極不與位線接觸。
65.如權利要求62的方法，還包括在上電容器上形成中間絕緣層；和在中間絕緣層上形成鐵電隨機存取存儲器層。
66.如權利要求65的方法，其中形成鐵電隨機存取存儲器層還包括在中間絕緣層上形成電容器；在第三襯底的第一表面上形成開關元件；和焊接開關元件和電容器。
67.如權利要求65的方法，其中形成鐵電隨機存取存儲器層包括在中間絕緣層上形成下電容器；在第三襯底的第一表面上形成具有下電容器連接裝置的開關元件和不具有所述連接裝置的開關元件；焊接具有連接裝置的開關元件和下電容器；在第三襯底的第二表面上形成位線，第三襯底的第二表面面對其第一表面，所述位線與兩個開關元件連接；和在第三襯底的第二表面上形成上電容器，上電容器連接不具有連接裝置的開關元件；上電容器的下電極與位線不接觸。
68.如權利要求67的方法，其中該連接裝置包括金屬線和連接金屬線與開關元件的導電插塞，該金屬線接觸下電容器。
69.一種製造電子器件的方法，包括在第一襯底上形成開關元件；在第二襯底上形成功能元件；和焊接開關元件和功能元件。
70.如權利要求69的方法，其中焊接開關元件和功能元件從而形成一對，以及還形成在焊接合成結構上的多對開關元件和功能元件。
71.如權利要求70的方法，還包括以焊接合成結構的功能元件區域用作襯底形成第二開關元件；在一個分開的襯底上形成第二功能元件；和焊接第二功能元件和第二開關元件。
全文摘要
本發明提供一種電子器件和一種製造該種電子器件的方法。該電子器件包括第一襯底、在第一襯底上提供的第一下電容器、在第一下電容器上提供的第一下開關元件和在第一下開關元件上提供的第二襯底。該電子器件還包括與所述第一下電容器不接觸的第二下開關元件和該第二襯底上的上電容器，其中上電容器的下電極連接第二下開關元件。
文檔編號H01L31/119GK1674284SQ20041010375
公開日2005年9月28日 申請日期2004年12月30日 優先權日2003年12月30日
發明者鮮于文旭, 野口隆, 柳寅儆, 樸永洙 申請人:三星電子株式會社