一种存储器件的制造方法及其电容器技术

本发明专利技术公开了一种存储器件的制造方法，包括：提供半导体衬底；形成第一互连结构，所述第一互连结构包括电容器导电柱、位线导电柱以及导电柱之间的第一介质层；形成第一位线导电插塞，所述第一位线导电插塞包括与所述位线导电柱电连接的金属导电柱以及金属导电柱之间的第二介质层；依次形成第三介质层和硬掩模层；通过光刻和刻蚀工艺使硬掩模层图案化，并以图案化后的硬掩模层作为掩模进行刻蚀，在第二介质层和第三介质层中形成深孔，然后去除硬掩模层，所述深孔的底部暴露出所述电容器导电柱；形成第一电极层；形成高K铁电氧化物层和第二电极层；形成金属互连及板线和位线。

【技术实现步骤摘要】
一种存储器件的制造方法及其电容器
本专利技术涉及存储器的制造领域。具体而言，本专利技术涉及一种存储器件的制造方法及其电容器。
技术介绍
铁电存储器是一种特殊工艺的非易失性的存储器。当电场被施加到铁晶体管时，中心原子顺着电场停在第一低能量状态位置，而当电场反转被施加到同一铁晶体管时，中心原子顺着电场的方向在晶体里移动并停在第二低能量状态。大量中心原子在晶体单胞中移动耦合形成铁电畴，铁电畴在电场作用下形成极化电荷。铁电畴在电场下反转所形成的极化电荷较高，铁电畴在电场下无反转所形成的极化电荷较低，这种铁电材料的二元稳定状态使得铁电可以作为存储器。当移去电场后，中心原子处于低能量状态保持不动，存储器的状态也得以保存不会消失，因此可利用铁电畴在电场下反转形成高极化电荷，或无反转形成低极化电荷来判别存储单元是在“1”或“0”状态。铁电畴的反转不需要高电场，仅用一般的工作电压就可以改变存储单元是在“1”或“0”的状态；也不需要电荷泵来产生高电压数据擦除，因而没有擦写延迟的现象。这种特性使铁电存储器在掉电后仍能够继续保存数据，写入速度快且具有无限次写入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种存储器件的制造方法，包括：/n提供半导体衬底，所述半导体衬底包括铁电存储单元区，所述铁电存储单元区具有源区、漏区、栅极区、隔离区以及各个功能区上方的电极及互连金属线；/n形成第一互连结构，所述第一互连结构包括电容器导电柱、位线导电柱以及导电柱之间的第一介质层；/n形成第一位线导电插塞，所述第一位线导电插塞包括与所述位线导电柱电连接的金属导电柱以及金属导电柱之间的第二介质层；/n依次形成第三介质层和硬掩模层；/n通过光刻和刻蚀工艺使硬掩模层图案化，并以图案化后的硬掩模层作为掩模进行刻蚀，在第二介质层和第三介质层中形成深孔，然后去除硬掩模层，所述深孔的底部暴露出所述电容器导电柱；/n形成第...

【技术特征摘要】
1.一种存储器件的制造方法，包括：
提供半导体衬底，所述半导体衬底包括铁电存储单元区，所述铁电存储单元区具有源区、漏区、栅极区、隔离区以及各个功能区上方的电极及互连金属线；
形成第一互连结构，所述第一互连结构包括电容器导电柱、位线导电柱以及导电柱之间的第一介质层；
形成第一位线导电插塞，所述第一位线导电插塞包括与所述位线导电柱电连接的金属导电柱以及金属导电柱之间的第二介质层；
依次形成第三介质层和硬掩模层；
通过光刻和刻蚀工艺使硬掩模层图案化，并以图案化后的硬掩模层作为掩模进行刻蚀，在第二介质层和第三介质层中形成深孔，然后去除硬掩模层，所述深孔的底部暴露出所述电容器导电柱；
形成第一电极层；
形成高K铁电氧化物层和第二电极层；
形成金属互连及板线和位线。


2.如权利要求1所述的存储器件的制造方法，其特征在于，形成第一电极层包括：沉积第一电极层；
去除第三介质层顶面的第一电极层，仅保留深孔底部和侧面的第一电极层。


3.如权利要求1所述的存储器件的制造方法，其特征在于，还包括：在形成高K铁电氧化物层和第二电极层之后，沉积钨金属，然后通过化学器械研磨去除第三介质层顶面的钨金属、高K铁电氧化物层和第二电极层，仅保留深孔中的钨金属、高K铁电氧化物层和第二电极层。


4.如权利要求1所述的存储器件的制造方法，其特征在于，形成金属互连及板线和位线包括：在第三介质层的顶面形成第四介质层；在第四介质层上钻孔并形成导电结构，所述导电结构分别与第二电极层和第一位线导电插塞电连接；在所述导电结构上方形成板线，所述板线与第二电极层电连接；在板线上方形成位线及外接焊盘，所述位线与第一位线导电插塞电连接。


5.如权利要求1所述的存储器件的制造方法，其特征在于，还包括：在形成高K铁电氧化物层和第二电极层之后，通过光刻、刻蚀等工艺去除顶面的部分第一电极层、高K铁电氧化物层和第二电极层，仅保留深孔侧壁、底部及顶部四周的第一电极层、高K铁电氧化物层和第二电极层，从而使得每个电容器相互分离开。


6.如权利要求5所述的存储器件的制造方法，其特征在于，形成金属互连及板线和位线包括：在第三介质层的顶面形成第四介质层；在第四介质层上钻孔并形成导电结构，所述导电结构分别与第二电极层和第一位线导电插塞电连接，其中与第二电极层电连接的导电结构从深孔底部的第二电极层延伸到第四介质层顶部，或者与第二电极层电连接的导电结构从深孔顶部四周的第二电极层延伸到第四介质层顶部；在所述导电结构上方形成板线，所述板线与第二电极层电连接；在板线上方形成位线及外接焊盘，所述位线与第一位线导电插塞电连接。


7.如权利要求1所述的存储器件的制造方法，其特征在于，还包括：在形成深孔并去除硬掩模层之后，对深孔顶部进行扩孔，形成扩孔结构，所述扩孔结构处于深孔的顶部且截面面积大于深孔的截面面积。


8.如权利要求7所述的存储器件的制造方法，其特征在于，形成第一电极层包括：沉积第一电极层；去除第三介质层顶面、扩孔结构侧壁和底部的第一电极层，仅保留扩孔结构下方的深孔底部和侧面的第一电极层；
形成高K铁电氧化物层和第二电极层，使所述第二电极层完全填充深孔和扩孔；通过化学机械研磨的方式去除第三介质层顶面的高K铁电氧化物层和第二电极层。


9.如权利要求1所述的存储器件的制造方法，其特征在于，第二介质层和第三介质层单独或它们的组合由至少两种不同的绝缘材料层叠形成，
所述方法还包括在形成深孔并去除硬掩模层之后，通过湿法刻蚀对深孔的侧壁进行处理，所述湿法刻蚀对至少两种不同的绝缘材料的刻蚀速率不同，从而在深孔侧壁上形成一个或多个凸起。


10.一种存储器件的电容器，包括：
半导体衬底，所述半导体衬底包括铁电存储单元区，所述铁电存储单元区具有源区、漏区、栅极区、隔离区以及各个功能区上方的电极及互连金属线，
设置在半导体衬底上方的第一互连结构，所述第一互连结构包括电容器导电柱、位线导电柱以及导电柱之间的第一介质层；
第一位线导电插塞，所述第一位线导电插塞包括与所述位线导电柱电连接的金属导电柱以及金属导电柱之间的第二介质层；
层叠在第二介质层上的第三介质层；
形成在第二介质层和第三介质层中的深孔，所述深孔暴露出所述电容器导电柱；
依次沉积在深孔的侧壁和底部的第一电极层、高K铁电氧化物层和第二电极层；
板线和位线，所述板线通过金属互连连接到所述第二电极层，所述位线通过金属互连连接到第一位线导电插塞。


11.如权利要求10所述的存储器件的电容器，其特征在于，所述第二介质层和第三介质层单独或它们的组合由至少两种不同的绝缘材料层叠形成，所述深孔的侧壁具有一个或多个凸起。


12.如权利要求10所述的存储器件的电容器，其特征在于，还包括通过对深孔顶部进行刻蚀形成的扩孔结构，所述扩孔结构处于深孔的顶部且截面面积大于深孔结构的截面面积，所述第一电极层仅设置在扩孔结构下方的深孔底部和侧面，所述高K铁电氧化物层和第二电极层形成在深孔和扩孔结构的侧壁和底部。


13.一种存储器件的制造方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：华文宇，陶谦，刘藩东，夏季，
申请(专利权)人：无锡拍字节科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32