具有高ε介电材料或铁电材料的电容器及其制造方法技术

具有高ε介电系数或铁电系数的电容器介电体（９）的电容器，其含贵金属的存储器电极具有多个经支撑结构（９ｓ）彼此连接的水平薄片（９↓［Ｌ］）。支撑结构可以安置到薄片的一个或优先是二个彼此对置的外侧面上。在制造时首先（其中通过淀积具有交替的较低和较高腐蚀率的层系列）特别由Ｐ↑［＋］多晶硅形成、随后用电极材料保形填满的叠片的阴模。（*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，以及本专利技术也涉及该电容器的制造方法。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高温的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，而且是比较困难淀积的物质。特别严重的问题是，它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。在德国专利文献DE19640448以及WO 98/14992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电极由电极芯和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第1电极，在电极芯的表面上淀积一薄铂层。必要时高ε介电材料作为自由固定的结构在形成第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与一般制造过程兼容的制造方法。本任务通过以下电容器及其制造方法解决安置在载体上半导体装置内的电容器具有一个含贵金属的第1电极，具有由高ε介电或铁电材料制成的电容器介电体，并具有第2电极，其第1电极至少具有两个彼此拉开距离的薄层，它们被安置与载体表面基本上平行并且经过在薄层的侧面上的支撑结构彼此机械和电连接。在载体上半导体装置内的电容器制造方法是，在载体的表面上产生一个层系列，该层系列各交替地包含第1材料层和第2材料层，其中第1材料是对第2材料有选择地可腐蚀的，—其中，层系列被腐蚀成具有侧面的层结构，—其中，形成了至少覆盖层结构的侧面并且由第1辅助材料制成第1辅助结构，该第1辅助材料是对第2材料有选择地可腐蚀的，—其中，形成了至少覆盖层结构的另一侧面并且机械连接第2材料层的第2辅助结构，—其中，用填充层覆盖包围层结构的载体表面直到层结构的上边缘，—其中，第1材料层和第1辅助结构对第2材料层和第2辅助结构有选择地除去，—其中，形成的空腔被含贵金属的电极材料填满，由此形成第1电极，该第1电极在通过第1材料层形成的空腔内具有薄层以及在通过第1辅助结构形成的空腔内具有连接该薄层的支撑结构，—其中，第2材料层和第2辅助结构对电极材料有选择地除去，—其中，在第1电极暴露的表面上保形淀积由高ε介电材料或铁电材料构成的电容器介电体，—其中在电容器介电体上产生第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，并且经过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。支承结构能够特别地安置在薄层的一个外侧面上或者安置在两个对置的外侧面上。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”(Fin-Stack-Kondensator)的形式。在制造这些众知的电容器时，较高层厚的多晶硅(由多个单层组成)必须各向异性腐蚀，恰如在EP 756326 A1或EP 779 656 A2中所述。对于含贵金属电极而言由于其可腐蚀性差这种几何结构看来不便使用。本专利技术的制造方法是使按照叠片原理制造具有含贵金属的第1电极而不需要各向异性腐蚀电极材料的电容器成为可能。它基于以下方式，即叠片电容器利用主要由P+多晶硅制成的、与其类似的、作为金属主体的阴模，该金属主体在应用高ε介电材料和铁电材料时满足对电极的特殊要求。为了制造第1电极，在能够包含其内掩埋接线的绝缘层的载体上产生各自交替地具有第1材料层和第2材料层的层系列，其中第1材料对第2材料是有选择地可腐蚀的。随后为了具有侧面的层结构，对层系列进行腐蚀。至少在一侧面上产生由第1辅助材料构成的第1辅助结构，以便如第1材料那样有选择地对第2材料可腐蚀的。因此，至少一个侧面不被第1辅助结构覆盖。形成第2辅助结构，该结构覆盖层系列的至少一个外侧面，尤其是所有保留的外侧面，并且机械上连接第2材料层。包围该结构的载体表面被填充层覆盖一直到层结构的上边缘。随后第1材料层和第1辅助结构有选择地对第2材料层以及对第2辅助结构除去。因此填充层以及用第2辅助结构彼此连接的第2材料层保留在载体上。该结构形成具有空腔的阴模，该空腔通过除去由第1材料层和第1辅助结构而产生。为了形成第1电极，用含贵金属的电极材料充填空腔一直到填充层的上边缘。随后第2材料层和第2辅助结构有选择地相对电极材料除去，填充层首先特别有选择地对载体表面而除去。因此出现具有显露表面的第1电极，其上保形地淀积由高ε介电或铁电材料构成的电容器介电材料。最终在电容器介质上产生第2电极。对于第1和第2材料以及为了安置和形成第1和第2辅助结构有许多可能的途径。在已制成的半导体装置里既不保留第1或第2材料层也不保留辅助结构。因此其选择能够按照工艺技术观点实现，电特性是不重要的。第1辅助结构主要由第1材料制成，而第2辅助结构主要由第2材料制成。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电容器或铁电材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
在载体上半导体装置内的电容器制造方法， －其中，在载体（２ａ）的表面上产生一个层系列，该层系列各交替地包含第１材料层（５↓［１］）和第２材料层（５↓［２］），其中第１材料是对第２材料有选择地可腐蚀的， －其中，层系列被腐蚀成具有侧面的层结构（５）， －其中，形成了至少覆盖层结构（５）的侧面并且由第１辅助材料制成第１辅助结构（６），该第１辅助材料是对第２材料有选择地可腐蚀的， －其中，形成了至少覆盖层结构的另一侧面并且机械连接第２材料层的第２辅助结构（７）， －其中，用填充层（８）覆盖包围层结构的载体表面（２ａ）直到层结构的上边缘， －其中，第１材料层（５↓［１］）和第１辅助结构（６）对第２材料层（５↓［２］）和第２辅助结构（７）有选择地除去， －其中，形成的空腔（Ｈ）被含贵金属的电极材料（９）填满，由此形成第１电极，该第１电极在通过第１材料层形成的空腔内具有薄层（９↓［Ｌ］）以及在通过第１辅助结构形成的空腔内具有连接该薄层的支撑结构（９ｓ）， －其中，第２材料层（５↓［２］）和第２辅助结构（７）对电极材料有选择地除去， －其中，在第１电极暴露的表面上保形淀积由高ε介电材料或铁电材料构成的电容器介电体（１０）， －其中在电容器介电体上产生第２电极（１１）。...

【技术特征摘要】
DE 1998-9-17 19842704.21.在载体上半导体装置内的电容器制造方法，—其中，在载体(2a)的表面上产生一个层系列，该层系列各交替地包含第1材料层(51)和第2材料层(52)，其中第1材料是对第2材料有选择地可腐蚀的，—其中，层系列被腐蚀成具有侧面的层结构(5)，—其中，形成了至少覆盖层结构(5)的侧面并且由第1辅助材料制成第1辅助结构(6)，该第1辅助材料是对第2材料有选择地可腐蚀的，—其中，形成了至少覆盖层结构的另一侧面并且机械连接第2材料层的第2辅助结构(7)，—其中，用填充层(8)覆盖包围层结构的载体表面(2a)直到层结构的上边缘，—其中，第1材料层(51)和第1辅助结构(6)对第2材料层(52)和第2辅助结构(7)有选择地除去，—其中，形成的空腔(H)被含贵金属的电极材料(9)填满，由此形成第1电极，该第1电极在通过第1材料层形成的空腔内具有薄层(9L)以及在通过第1辅助结构形成的空腔内具有连接该薄层的支撑结构(9s)，—其中，第2材料层(52)和第2辅助结构(7)对电极材料有选择地除去，—其中，在第1电极暴露的表面上保形淀积由高ε介电材料或铁电材料构成的电容器介电体(10)，—其中在电容器介电体上产生第2电极(11)。2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，作为第1材料应用未掺杂的、n掺杂的或P-掺杂的多晶硅以及作为第2材料应用P+掺杂的多晶硅。3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其中，在沿第1方向对置的层结构的两侧面上产生第1辅助结构(6)。4.根据权利要求1到3之一所述的制造方法，其中，在沿第2方向对置的层结构的两侧面上产生第2辅助结构(7)。5.根据权利要求2到4之一所述的制造方法，其中，第1辅助结构(6)和/或第2辅助结构(7)通过有选择的硅淀积产生。6.根据权利要求2到5之一所述的制造方法，其中，第2辅助结...

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