有高介电常数的介电材料或铁电材料的电容器及制造方法技术

具有高ε介电材料或铁电材料的电容器介电材料（９）的电容器，其含贵金属的存储器电极具有多层薄片（６↓［１］），这些薄片经支撑结构（７）彼此连接并且在必要时与载体连接。支撑结构可以安置在薄片的一个或多个外侧面之上，或者可以在内部通过薄片伸展。制作可以例如通过交替地用较低和较高腐蚀率的层系列的淀积（必要时在下部区域具有阻止腐蚀层），腐蚀成层结构，形成支撑结构以及有选择的除去具有高腐蚀率的层来实现。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种集成电路内具有含贵金属第一电极的电容器，其中用高ε介电材料或铁电材料作为电容器的介电材料。在大多数集成半导体电路内需要电容器，例如在DRAM电路或A/D变换器内。在此提高集成度是一个首要目标，即必须实现具有最小占地面积，但尽可能高或为满足要求够用的电容量。尤其在DRAM电路提出了该问题，在DRAM电路每个存储器单元具有一个存储电容器和一个选择晶体管，其中可供存储器单元支配的面积一直在缩小。同时为了可靠的储存电荷以及为了读出信息的可辨别性必须维持存储器电容器一定的最低电容量。并发现该最低电容量目前约为25fF。为了减小电容器的占地面积，可应用具有高介电常数(高ε介电材料)的顺电材料作电容器的介电材料。在存储器装置里首先应用这种电容器作所谓的“叠置的”电容器(单元的电容器安排在所属的选择晶体管之上)。利用顺电材料作为电容器介电材料的存储器单元在选择供电电压时丧失其电荷，并因此丧失所储存的信息。此外，由于残余漏电该单元必须不断地重写(更新时间)。与此相反根据铁电材料不同的极化方向使用铁电材料作电容器介电材料有可能建立非易失型存储器(FRAM)，该FRAM在选择供电电压时不会丢失其信息，并且也不必不断地重写。单元的残余漏电不影响储存的信号。从文献已知，不同的高ε介电材料和铁电材料，例如钡锶钛酸盐(BST)，锶钛酸盐(ST)或铅锆钛酸盐(BZT)，此外还有铁电、顺电聚合物等。虽然这些材料具有所希望的电特性，但是其意义在实际上还是有限的。其主要原因是上述材料不能立即在半导体器件内使用。这种材料的制造需要通过在含氧气氛内的高温溅射过程或淀积过程实现。其结果导致在半导体工艺内作为电极材料用的导电材料(例如多晶硅、铝或钨)不再适用。因为在这些条件下它们氧化，因此至少第1电极一般由含贵金属的材料如铂或铑制造。然而，这些新电极材料对半导体工艺而言是比较不为人知的。它们很难沉积，并只在较小层厚的情况下才可令人满意地结构化。此外它是渗透氧的，其结果导致在电容器介电材料制造时深层的结构被氧化以及不能保证在第1电极和选择晶体管之间有足够好的接触。因此在电容器介电材料之下必须有抑制氧扩散的阻挡层。在DE 196 40 448中描述了这样一种存储器单元，其中在第1电极和用于选择晶体管的连接结构之间的阻挡层整个平面地通过氮化作用产生。在DE-OS 196 40 244中描述了具有高ε介电系数和铁电系数的电容器介质材料的一种电容器，其中第1电极由电极芯以及与其对置的含贵金属的薄层组成，并且其中电极芯由连接结构的材料或氧阻挡层材料组成。其优点是只需构成含贵金属的薄层。所有这些具有高ε介电或铁电系数的电容器介电材料的电容器的共同点是为第1电极提供原则上平面的结构。在US 5 581 436中作为议论中的形式的电容器的第1电极，在电极芯的表面上淀积-薄铂层。必要时高ε介电材料作为自由固定的结构可以在形成第1和第2电极前制造，即这时电极在介电材料的侧壁上构成。本专利技术的任务是在具有高ε介电或铁电系数的电容器介电材料的电容器中进一步减小其占地面积，以及对这样一种电容器提供一种简单的与一般制造过程兼容的制造方法。根据本专利技术此项任务通过下述电容器和制造方法解决安置在半导体装置内的载体上的电容器，具有含贵金属的第1电极，具有由高ε介电材料或铁电材料构成的电容器介电材料和具有第2电极，并且第1电极具有至少两彼此相隔的薄片，这些薄片基本上对载体表面平行安置，并经过支撑结构彼此电和机械连接。这种电容器的电容器制造方法可以是，在载体表面上产生一层系列，该层系列各自交替地包含含贵金属的第1材料层和第2材料层，其中第2材料相对第1材料是有选择地可腐蚀的，该层系列被腐蚀成具有侧面的层结构，产生支撑结构，它至少覆盖层结构的一侧面并机械和电连接第1材料层，第2材料层可相对第1材料层和支撑结构有选择地除去，在第1材料层和支撑结构的暴露表面上保形淀积高ε介电材料和铁电材料的电容器介电材料，在电容器介电材料上产生第2电极。电容器的另一种制造方法可以是，在载体表面产生一层系列，该层系列各自交替地包含贵金属的第1材料层和第2材料层，其中，第2材料相对第1材料是有选择地可腐蚀的，在层系列内形成一开孔，在开孔内形成填满开孔的支撑结构，层系列在各向异性腐蚀过程中腐蚀成具有内部平放的支撑结构的层结构，第2材料层可相对第1材料层和支撑结构有选择地除去，在第1材料层和支撑结构层的暴露表面上保形淀积高ε介电材料或铁电材料的电容器介电材料，在电容器介电材料上产生第2电极。在本专利技术中第1电极至少包含两彼此相隔的薄片，这些薄片基本上对载体表面平行并且经支承结构彼此相连接。因此起电容作用的表面相对占用的载体表面显著地扩大。第1电极的几何结构相应于由掺杂的多晶硅制成的所谓“叠片电容器”的形状。这种叠片电容器在例如EP 415 530 B1，EP 779 656A2，EP 756 326 A1和在尚未公开的DE专利申请Nr.198 21 910.5，198 21 776.5和19821777.3中所述。实例性的可提出下列几种基本形式A)在薄片相邻的一侧面或两侧面上外放置的支撑结构，B)在三侧面上的外放置的支撑结构，C)在所有的(通常为四个)侧面上的外平放的支撑结构，D)穿过薄片的内放置的支撑结构。作为材料尤其是铂适合作第1电极，但是钌氧化物以及其它含贵金属的材料也适合作第1电极，这些材料对于在高ε电容器或铁电材料电容器内使用是公知的。第2电极优先由与第1电极相同的材料制成，但是也能够用其它合适的材料，例如W或TiN，以及其它金属或掺杂多晶硅形成。电容器的第2电极通过高ε介电材料或铁电材料与第1电极隔开。载体可以包含第1电极用引线，其余载体表面被绝缘层复盖。随后含贵金属的第1电极(即最下层薄片或支撑结构)覆盖一部分载体表面并且掩盖了该引线，所以保证了电接触。电容器优先置入DRAM单元内。随后，载体包含所属的MOS选择晶体管。晶体管的SD区经上述引线与第1电极连接。引线优先在其上区具有一导电的氧阻挡层(例如氮化钛)并且此外由例如钛、多晶硅、钨或类似物制成。为了制造第1电极，在能够包含其内掩埋引线的绝缘层的载体上产生各自交替地具有含贵金属第1材料层和第2材料层的层系列，其中第2材料是对第1材料有选择地可腐蚀的。作为第2材料优先用金属，例如铝或钛。在具有外放置的支撑结构的实施例，使层系列直到载体被结构化，以便形成具有侧面的层结构。支撑结构在至少一侧面上产生，对此尤其是能够使用各向异性的倾斜蒸镀或用具有随后各向异性腐蚀用于形成侧墙的保形淀积。然后在最后的方法中腐蚀一孔进入层结构，以便能够使层表面暴露并通过选择性腐蚀去除第2材料层。该孔可以安置在层结构的边缘，所以在这里除去形成支撑结构的层(或侧墙)以及可能的话除去层结构的边缘区。另一方面该孔可以完全在层结构内部的，尤其是在中心产生。因此保证在第2材料向外腐蚀时具有特别高的稳定性，因为在支撑构架的所有位于外部的侧面上存在支撑结构。因此第2材料层可以极薄，例如20-30nm。该孔也可以这样处于或通过层结构内部，以至它把层结构分离成两个分区。这时每一分区用作电容器的一个第1电极。换句话说，开始层结构是这样产生的，以至它具有两相邻电容器的侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
安置在半导体装置内的载体上的电容器，－具有含贵金属的第１电极（６↓［１］，７），－具有由高ε介电材料或铁电材料构成的电容器介电材料（９），－具有第２电极（１０），其特征为：第１电极具有至少两彼此相隔的薄片（６↓［１］），这些 薄片基本上对载体表面平行安置并经支撑结构（７）彼此电和机械连接。

【技术特征摘要】
DE 1998-9-17 19842682.81.安置在半导体装置内的载体上的电容器，-具有含贵金属的第1电极(61，7)，-具有由高ε介电材料或铁电材料构成的电容器介电材料(9)，-具有第2电极(10)，其特征为第1电极具有至少两彼此相隔的薄片(61)，这些薄片基本上对载体表面平行安置并经支撑结构(7)彼此电和机械连接。2.根据权利要求1的电容器，其中，这些薄片(61)经支撑结构(7)与载体(1，2)电连接。3.根据权利要求2的电容器，其中，支撑结构7安置在薄片(61)的至少一个外侧面上。4.根据权利要求1或2的电容器，其中，支撑结构7贯通薄片。5.根据权利要求1到4之一的电容器，其中，在其面向电容器的表面上的载体，具有其内安置接触点(3)的绝缘层(2)，其中，接触点(3)包含一扩散阻挡层(4)并与第1电极(61，7)连接。6.根据权利要求5的电容器，其中，载体包含-MOS晶体管，接触点(3)把晶体管的S/D区(11)与第1电极(61，7)连接一起。7.根据权利要求1的电容器制造方法，其中，在载体(1，2)表面上产生一层系列，该层系列各自交替地包含含贵金属的第1材料层(61)和第2材料层(62)，其中第2材料对第1材料是有选择地可腐蚀的，-其中，层系列被腐蚀成具有侧面的层结构(6)，-其中，支撑结构(7)，它至少覆盖层结构(6)的一侧面并机械和电连接第1材料层，-其中，第2材料层(62)对第1材料层(61)和支撑结构(7)有选择地除去，-其中，在第1材料层和支撑结构(61，7)的暴露表面上保形蒸镀高ε介电材料和铁电材料的电容器介电材料(9)，-其中，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：T施勒塞尔，G朗格，M弗拉诺施，H温德特，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]