在半导体器件内安置在支撑架上的电容器及其制造方法技术

具有高ε介电质或铁电质的电容器介电材料（９）的电容器，其含贵金属的存储电极安置在具有多个薄片（５↓［１］）并与载体连接的支撑架上。支撑架可以例如通过具有交替的低或高的腐蚀率的层系列的淀积，对层结构的腐蚀，形成连接部件以及以高腐蚀率选择性除去层而制成。（*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安置在支撑架上的电容器，其中使用高ε介电材料或铁电材料作为电容器介电材料。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可结构化。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DE 196 40 448和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和WO98/14992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。本任务通过下述电容器和制造电容器方法解决的在半导体器件内支撑架上安置具有含贵金属的第1电极、由高ε介电材料或铁电材料构成的电容器介电材料和安置第2电极，第1电极安置在与载体连接的支撑架的表面上，其中支撑架至少具有两彼此相隔的薄片，这些薄片基本上对载体平行安置并经过连接部件与载体彼此电和机械连接。电容器的制造方法是，在载体表面上形成支撑架，该支撑架至少具有被此相隔的薄片，这些薄片对载体表面基本上平行安置并经连接部件与载体机械连接，其中，在载体和支撑架的暴露表面上保形施加含贵金属的第1电极材料，然后对其结构化形成第1电极、在第1电极上保形施加高ε介电材料或铁电材料的电容器介电材料以及在电容器介电材料上产生第2电极。本专利技术基于电容器的含贵金属的第1电极应用支撑架，该支撑架具有与其在载体表面上的投影比较放大了很多的表面。支撑架包含至少两个彼此相隔的薄片，这些薄片基本上对载体表面平行放置并且经连接部件与载体相连。含贵金属的第1电极覆盖薄片和连接部件的表面，以至起电容作用的表面得以放大。电容器第二电极通过高ε介电材料或铁电材料与第1电极隔开。支撑架可以许多不同的实施结构实现。连接部件主要也使薄片彼此连接，并且能够安置在薄片一个侧面或多个侧面上，但是它也可以在内部通过薄片。在原则上支撑架可以取任何形状，该形状在所谓的“叠片电容器”情况下作为第1电极已为大家所熟悉。这种叠片电容器例如在EP 415 530 B1，EP 779 656 A2，EP 756 326 A1以及在尚未公开的德国专利申请Nr.198 21 910.5，198 21 776.5以及198 21777.3中描述。可是在这里的本专利技术中，那里描述的电极结构只用作含贵金属的第1电极的支撑架。因此对组成的支撑架结构的材料存在很多选择，支撑架结构也可由绝缘材料组成，并且连接部件并不引起薄片与载体电连接而只引起机械连接。载体可以包含第1电极用的引线，其中其余的载体表面被绝缘层覆盖。然后含贵金属的第1电极覆盖一部分载体表面，并覆盖引线，以至保证电接触。尤其是铂适合作第1电极材料，但也可用氧化钌或其它含贵金属材料，这些材料对在高ε介电材料或铁电材料的电容器内使用时是众知的。第2电极主要由与第1电极同一材料构成，但也可以由其它合适材料构成，例如由其它金属或掺杂多晶硅构成。电容器主要用在DRAM单元里。载体包含所属的MOS选择晶体管。晶体管的S/D区经上述引线与第1电极连接。引线在其上部区域具有一导电的氧阻挡层(例如氮化钛)，并且一般由例如钛、多晶硅、钨或类似物构成。为了制造电容器首先在载体上产生支撑架。电极材料例如铂、铱或氧化钌保形淀积到支撑架上。电极材料借助光技术构成第1电极。可能在涂覆光技术必须的光刻胶层之前在载体上施加辅助层，尤其是补偿在载体表面和电极结构上部边缘之间的高度差，该高度差在光刻胶曝光时可能引起问题。在这种情况下用胶掩膜使该辅助层和电极材料结构化，随后辅助层对电极材料有选择地被除去。在构成第1电极之后用已知方法保形淀积高ε介电材料或铁电材料，随后制作反电极。本专利技术方法的优点是不必对电极材料实施强各向异性腐蚀。为了制作支撑架，可以在其内包含掩埋引线的绝缘层的载体上产生一层系列，该层系列各交替地包含第1材料层和第2材料层，其中第2材料对第1材料是有选择地可腐蚀的。层系列直到载体被结构化，以至形成具有侧面的层结构。至少在一侧面上形成连接元件，为此尤其可以使用倾斜离子注入、保形沉积以及紧接着的各向异性腐蚀以形成侧墙或在层结构的暴露表面上选择性外延。而在最后的两种方法腐蚀一孔进入层结构内，以便能够使层表面暴露，并且用选择性腐蚀除去第2材料层。该孔可以设置在层结构的边缘上，以便在这里除去形成连接部件的层，以及或许除去层结构的边缘区。另一方面该孔可以在层结构的内部产生。由此保证在腐蚀出第2材料层时极高的稳定性，因为连接部件在支撑架的所有外侧面上存在。因此第1材料层可以极薄，例如20-30nm。在载体和层系列之间淀积用作阻止本文档来自技高网...

【技术保护点】
电容器，它安置在半导体器件内的支撑架上，－具有含贵金属的第１电极（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（７）安置在与载体连接的支撑架（５↓［１］，６）的表 面上，其中支撑架至少具有两彼此相隔的薄片（５↓［１］），这些薄片基本上对载体平行安置，并经过连接部件（６）与载体（１，２）彼此机械连接。

【技术特征摘要】
DE 1998-9-17 19842684.41.电容器，它安置在半导体器件内的支撑架上，-具有含贵金属的第1电极(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(7)安置在与载体连接的支撑架(51，6)的表面上，其中支撑架至少具有两彼此相隔的薄片(51)，这些薄片基本上对载体平行安置，并经过连接部件(6)与载体(1，2)彼此机械连接。2.根据权利要求1的电容器，其中支撑架由多晶硅制成。3.根据权利要求1的电容器，其中支撑架由氧化硅制成。4.根据权利要求1到3之一的电容器，其中含贵金属的第1电极(7)覆盖一部分载体表面(2，4)。5.根据权利要求1到4之一的电容器，其中载体在其面对电容器的表面具有其内安置接触点(3)的绝缘层(2)，其中接触点(3)包含扩散阻挡层(4)并与第1电极(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，并且接触点(3)把晶体管的S/D区(11)与第1电极(7)连接一起。7.根据权利要求1的电容器的制造方法，其中在载体(1，2)的表面上形成支撑架，该支撑架至少具有两被此相隔的薄片(51)，这些薄片对载体表面基本上平行安置，并经连接部件(6)与载体(1，2)机械连接，-其中，在载体和支撑架(51，6)的暴露表面上保形施加含贵金属的第1电极材料，-其中，含贵金属的...

【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]