制造集成半导体存储装置的方法制造方法及图纸

制造具有多个存储电容器的集成半导体存储装置的方法，其中各第一电极（１２、２２、３２、４２）是片状结构，并且上下拉开一定距离平行于半导体存储装置的一主表面（８）排列，并分别通过接触头（１４、２４、３４、４４）与一存储单元的一选择晶体管电气连接，其特征在于具有下列方法步骤： ａ，制备半导体主体，该主体具有存储装置的存储单元１所用的选择晶体管以及具有安置在半导体主体主表面（８）上的可以接近的触点（７），这些触点分别与一存储单元（１）的一个选择晶体管电气连接； ｂ，淀积全部电极层和全部绝缘层，随后在其中刻蚀出各触点上的用于各接触头（１４、２４、３４、４４）的接触孔，并用导电材料填满，并将电极片（１２、２２、３２、４２）与导电材料的凸耳（１２ａ、２２ａ、３２ａ、４２ａ）导电连接，其中在接触点（１４、２４、３４、４４）的上端淀积一绝缘层； ｃ，穿过电极材料的所有各层，刻蚀一个垂直于半导体主体主表面（８）设置的沟槽； ｄ，如此，各向均匀地刻蚀电极材料的各层之间的绝缘材料（１６），使各接触头（１４、２４、３４、４４）保持由绝缘层（１６）所包围，并且使电极材料的各层以电极片（１２、２２、３２、４２）的形式伸进沟槽； ｅ，在电极片（１２、２２、３２、４２）上保形淀积一介质层（５２）； ｆ，至少用一种导电材料填满该沟槽，用于形成存储电容器的一个第二电极（５０）。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】这类存储器已众所周知，例如米勒在其所著“半导体电子学器件”一书中，对该类器件已有论述，Springer出版社，第四版1991年，第256等页。在该书中叙述了一种具有存储电容器的存储单元，它的一个电极近似形成一平板，并平行于该存储装置的一主平面。为了使存储电容器的电容量，如众所周知的，该电容量由电容器的面积决定，随着集成度的增高并从而随着与此相连系的存储装置的缩小，电容量尽可能地不变小，在上述文献中提出了用槽式电容器来制造存储电容器，该种电容器在存储装置的一主平面上盆状排列。存储电容器的后一种制造方法比前述方法制造费用昂贵的多。在US5,290,762中给出了提高集成度时保持一定存储器面积的另一种方法。在该文中描述了一种安置在存储单元选择晶体管上的片状多层电容器用作存储电容器。在这种实施形式中，存储电容器的第一电极具有一个横截面，该横截面具有多个并列的和上下堆叠的指状物，以便使电极表面并从而使电容器表面比第一电极的片状结构有所增加。存储电容器的这种实施方法是以选择晶体管上某种可制造电容器的最小面积为前提的。随着集成密度的提高就难以提供制造电容器所必需的这种最小面积。此外，所述的这种电容器结构的制造方法费用很高。由EP0657935-A2同样已知一种半导体存储装置以及制造这种半导体存储装置的方法。这种存储装置的特点是有这样的存储电容器，其第一电极制成多个电极片并且上下拉开一定间隔以及平行于半导体存储装置的一个上部主表面。这些电极片分别通过接触指状物与存储单元的选择晶体管电气连接。根据该文的图3，各个接触指状物与连接到各电极片的距离相对应制成不同的长度。在JP03-153074A和JP62-179759A也叙述了几种具有片状电极的存储电容器的半导体存储装置。本专利技术的目的是，提供制造集成半导体存储装置的一种方法，即使集成密度不断增加，该装置仍能以简单的方法提供足够大的电容器面积或足够大的电容量。该目的经权利要求1所给出的特征予以实现。在以权利要求1为基础的从属权利要求中给出了本专利技术制造方法的几种进一步改进。因此，本专利技术具有下列工艺步骤a)制造半导体主体，该主体具有存储装置的存储单元所用的选择晶体管以及具有安置在半导体主体主表面上的可以接近的触点，这些触点分别与一存储单元的一个选择晶体管电气连接；b)淀积全部电极层和全部绝缘层，随后在其中刻蚀出各触点上的用于各接触头的接触孔，并用导电材料填满，并将电极片与导电材料的凸耳导电连接，其中在接触头的上端淀积一绝缘层；c)穿过电极材料的所有各层，刻蚀一个垂直于半导体主体主表面设置的沟槽；d)如此，各向均匀地刻蚀电极材料的各层之间的绝缘材料，使各接触头保持由绝缘层所包围，并且使电极材料的各层以电极片的形式伸进沟槽；e)在电极片上保形淀积一介质层；f)至少用一种导电材料填满该沟槽，用于形成存储电容器的一个第二电极。在这种制造方法中首先淀积所有电极层和所有绝缘层，随后在各触点上刻蚀出接触头的接触孔，并用导电材料予以填满。在这种情况下，所有接触头应该是等长，并且在侧面应该与电极片伸出的凸耳建立电气连接，其中，由于在各个上下重叠放置的电极片上有相互错位排列的凸耳，所以再次仅有每次一个接触头与一个电极片接触。为了避免与存储电容器的对应电极，也就是第二电极短路必须在接触头的上端再淀积一绝缘层，以便覆盖接触头的末端。这种制造方法的优点是，对所有的接触头总共只需唯一的一次接触孔刻蚀，这意味着工艺的一种简化。在本方法的进一步改进中，可以使用一种高介电常数材料或一种铁电材料作为介质层。在这种情况下，电极至少在其面向介质的一侧必须具有贵金属，例如Pt、Ru、Ir、Pd，或者氧化物，例如IrO2、RuO2、LaSrCoOx，或这一类的其它材料，或完全由这些材料组成。对于对应电极建议首先在介质上保形淀积一薄层上述的一种材料，而剩余的沟槽用一种其它的导电材料，例如多晶硅填满。在这样制造的集成半导体装置中，一组存储单元的第一电极分别制成电极片并上下拉开一定距离安置，同时平行于半导体存储装置的一主平面。此外，每个这种第一电极片用一个接触头与该组存储单元的选择晶体管电气连接，其中存储单元组的各个接触头与到各电极片的距离相对应制成不同的长度。因此，电极片是夹层式的上下拉开距离排列的，在此每个这种电极片单独地经一接触头与一存储单元的选择晶体管电气连接。电极片的这种夹层式排列，使得能以非常简单的方式使电极片还有相邻存储单元的单元表面能够在半导体主体上伸出，以能实现所要求的大的电极面积和从而增加存储电容器的电容量。在此，首先是接触头分别与存储单元的选择晶体管的源区电气接触，其中这些接触头基本上垂直于电极片的极片平面延伸。虽然在本专利技术的范围内，电极片伸展到相邻存储单元的一个单一单元表面已足够用，但本专利技术为了提高存储电容器的电容量，可选择如此大的电极片使该电极片伸展到多个单元表面。此外，已经设计每组存储单元都有n个上下重叠或并行排列的存储单元，这些存储单元各经n个接触头之一与n个上下重叠安置的电极片建立电气接触，在此n是一个大于2的自然数，例如n=4。因为在集成半导体存储装置的存储器阵列中，存储单元的数量经常涉及的是2的指数，所以选择n=2m是有利的，其中m是一自然整数，即1、2、3、4等等。此外，根据本专利技术这些接触头由一绝缘层所围绕，电极片一起由该绝缘层沿同一方向向外伸出。根据本专利技术制造的存储装置的另一实施形式是这样设计的，一组存储单元的各第一电极的上下重叠安置的电极片，以一定的距离各对着另一组存储单元的各第一电极的上下重叠安置的电极片。在此，在两组存储单元的相对安置的第一电极之间，可以安置一个作为第二电极使用的对应电极，其中，在对应电极和构成存储单元各第一电极的电极片之间安置介质层。按本专利技术这样制造的半导体存储装置的主要优点在于，存储电容器不局限在一个存储单元的基面上。而是存储电容器包括多个存储单元并且上下重叠安置。这样，在包括n个存储单元的情况下，为每个存储电容器及其电气引线提供一个nx单元面积的基面。下面结合一个实施例借助附图进一步阐述本专利技术。这些附图是附图说明图1具有一个存储器阵列的集成半导体存储装置的配置图，在该阵列中，一个存储单元的存储电容器的电极片伸入到相邻的存储单元表面内，图2穿过集成半导体存储装置的几个不同的示意性截面，处在具有集成选择晶体管的半导体主体的上主表面的高度和处在各个上下重叠安置的电极片的高度，图3图1所示多个存储单元的电极片和接触头排列的示意性三维展示，和图4在一个根据本专利技术制成的集成半导体存储装置中通过存储电容器的截面图。在这些图中除特别指出外，相同的符号表示具有相同含义的部件。图1示出一个按本专利技术制造方法生产的集成半导体存储装置的实施例。图1示出具有大量，这里是128个，相似结构的存储单元1的一存储阵列顶示图。在所示存储阵列中，每一存储单元1具有宽为4F，单元高为2F的单元面积，所以每一个单一存储单元总共有8F2的单元面积。如图所示，这些单个的存储单元各按每四个存储单元1组合成组A和组B，在此所示阵列中共有16个等同的具有组A和组B的组对。(注F表示所谓的“特征尺寸”。它是集成电路中最小可制造结构的宽度。F由所采用的工艺决定和主要由光刻的分辨率所决定。F也是一个对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1．制造具有多个存储电容器的集成半导体存储装置的方法，其中各第一电极(12、22、32、42)是片状结构，并且上下拉开一定距离平行于半导体存储装置的一主表面(8)排列，并分别通过接触头(14、24、34、44)与一存储单元的一选择晶体管电气连接，其特征在于具有下列方法步骤a，制备半导体主体，该主体具有存储装置的存储单元1所用的选择晶体管以及具有安置在半导体主体主表面(8)上的可以接近的触点(7)，这些触点分别与一存储单元(1)的一个选择晶体管电气连接；b，淀积全部电极层和全部绝缘层，随后在其中刻蚀出各触点上的用于各接触头(14、24、34、44)的接触孔，并用导电材料填满，并将电极片(12、22、32、42)与导电材料的凸耳(12a、22a、32a、42a)导电连接，其中在接触点(14、24、34、44)的上端淀积一绝缘层；c，穿过电极材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·欣德勒，W·哈特纳，C·马祖雷埃斯佩佐，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：