发明名称 铁电记忆体及其制造方法
摘要 一电容器上方电极及一配线系利用制成于一电容性元件下方之一栓塞及一导电层,以做电气性相互连接,而不使用一栓塞经过其间之一层间绝缘膜将电容器上方电极直接连接于其上方之配线。另者,电容器上方电极系由一导电性氢障壁膜覆盖,且电容器上方电极及配线系经由一令配线与导电性氢障壁膜相互连接之栓塞及导电性氢障壁膜二者,以做电气性相互连接。
申请公布号 TW507367 申请公布日期 2002.10.21
申请号 TW090125678 申请日期 2001.10.17
申请人 松下电器产业股份有限公司 发明人 三河巧
分类号 H01L27/108 主分类号 H01L27/108
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种铁电记忆体,包含:一电晶体,系制成于一半导体基材上之一区域内;一导电层,系制成于半导体基材上之另一区域内;一第一层间绝缘膜,系制成于包括电晶体与导电层在内之半导体基材上;一电容器下方电极,系制成于第一层间绝缘膜上;一电容器绝缘膜,系由一铁电膜制成且制成于电容器下方电极上;一电容器上方电极,系制成于电容器绝缘膜上,以延伸至电容器绝缘膜之一区域以外;一第二层间绝缘膜,系制成于包括电容器上方电极在内之第一层间绝缘膜上;一配线,系制成于第二层间绝缘膜上;一第一栓塞,系透过第一层间绝缘膜而制成,以令电晶体及电容器下方电极相互连接;一第二栓塞,系透过第一层间绝缘膜而制成,以令导电层及电容器上方电极呈电气性相互连接;及一第三栓塞,系透过第一层间绝缘膜及第二层间绝缘膜而制成,以令导电层及配线相互连接。2.如申请专利范围第1项之铁电记忆体,其中导电层系一制成于半导体基材之一表面部内之杂质扩散层,或一制成于杂质扩散层之一表面部内之矽化物层。3.如申请专利范围第1项之铁电记忆体,其中:第一层间绝缘膜包括一下方层膜及一制成于下方层膜上之上方层膜;及导电层系制成于下方层膜及上方层膜之间。4.如申请专利范围第1项之铁电记忆体,其中至少一部分电容器上方电极系由一铂膜或一含铂之合金膜制成。5.一种铁电记忆体,包含:一电晶体,系制成于一半导体基材上之一区域内;一导电层,系制成于半导体基材上之另一区域内;一第一层间绝缘膜,系制成于包括电晶体与导电层在内之半导体基材上;一电容器下方电极,系制成于第一层间绝缘膜上;一电容器绝缘膜,系由一铁电膜制成且制成于电容器下方电极上,以延伸至电容器下方电极之一区域以外;一开孔,系提供于该电容器下方电极区域外之一部分电容器绝缘膜内;一电容器上方电极,系制成于包括开孔在内之电容器绝缘膜上;一第二层间绝缘膜,系制成于包括电容器上方电极在内之第一层间绝缘膜上;一配线,系制成于第二层间绝缘膜上;一第一栓塞,系透过第一层间绝缘膜而制成,以令电晶体及电容器下方电极相互连接;一第二栓塞,系透过第一层间绝缘膜而制成,以令导电层及电容器上方电极呈电气性相互连接;及一第三栓塞,系透过第一层间绝缘膜及第二层间绝缘膜而制成,以令导电层及配线相互连接。6.如申请专利范围第5项之铁电记忆体,其中导电层系一制成于半导体基材之一表面部内之杂质扩散层,或一制成于杂质扩散层之一表面部内之矽化物层。7.如申请专利范围第5项之铁电记忆体,其中:第一层间绝缘膜包括一下方层膜及一制成于下方层膜上之上方层膜;及导电层系制成于下方层膜及上方层膜之间。8.如申请专利范围第5项之铁电记忆体,其中至少一部分电容器上方电极系由一铂膜或一含铂之合金膜制成。9.一种铁电记忆体,包含:一电晶体,系制成于一半导体基材上之一区域内;一第一层间绝缘膜,系制成于包括电晶体在内之半导体基材上;一电容器下方电极,系制成于第一层间绝缘膜上;一电容器绝缘膜,系由一铁电膜制成且制成于电容器下方电极上;一电容器上方电极,系制成于电容器绝缘膜上;一导电性氢障壁膜,系制成于电容器上方电极上;一第二层间绝缘膜,系制成于包括导电性氢障壁膜在内之第一层间绝缘膜上;一配线,系制成于第二层间绝缘膜上;一第一栓塞,系透过第一层间绝缘膜而制成,以令电晶体及电容器下方电极相互连接;及一第二栓塞,系透过第二层间绝缘膜而制成,以令导电性氢障壁膜及配线相互连接。10.如申请专利范围第9项之铁电记忆体,其中至少一部分电容器上方电极系由一铂膜或一含铂之合金膜制成。11.如申请专利范围第9项之铁电记忆体,其中导电性氢障壁膜系由一钛膜、一钽膜、一TiON膜、一TiN膜、一TaN膜、一TiA1N膜、一TiA1ON膜、或一含有钛、钽TiON、TiN、TaN、TiA1N、或TiA1ON之合金膜制成。12.一种铁电记忆体,包含:一电晶体,系制成于一半导体基材上之一区域内;一导电层,系制成于半导体基材上之另一区域内;一第一层间绝缘膜,系制成于包括电晶体与导电层在内之半导体基材上;一电容器下方电极,系制成于第一层间绝缘膜上;一电容器绝缘膜,系由一铁电膜制成且制成于电容器下方电极上;一电容器上方电极,系制成于电容器绝缘膜上;一导电性氢障壁膜,系制成于电容器上方电极上,以延伸至电容器上方电极之一区域以外;一第二层间绝缘膜,系制成于包括导电性氢障壁膜在内之第一层间绝缘膜上;一配线,系制成于第二层间绝缘膜上;一第一栓塞,系透过第一层间绝缘膜而制成,以令电晶体及电容器下方电极相互连接;一第二栓塞,系透过第一层间绝缘膜而制成,以令导电层及导电性氢障壁膜呈电气性相互连接;及一第三栓塞,系透过第一层间绝缘膜及第二层间绝缘膜而制成,以令导电层及配线相互连接。13.如申请专利范围第12项之铁电记忆体,其中导电层系一制成于半导体基材之一表面部内之杂质扩散层,或一制成于杂质扩散层之一表面部内之矽化物层。14.如申请专利范围第12项之铁电记忆体,其中:第一层间绝缘膜包括一下方层膜及一制成于下方层膜上之上方层膜;及导电层系制成于下方层膜及上方层膜之间。15.如申请专利范围第12项之铁电记忆体,其中至少一部分电容器上方电极系由一铂膜或一含铂之合金膜制成。16.如申请专利范围第12项之铁电记忆体,其中导电性氢障壁膜系由一钛膜、一钽膜、一TiON膜、一TiN膜、一TaN膜、一TiA1N膜、一TiA1ON膜、或一含有钛、钽TiON、TiN、TaN、TiA1N、或TiA1ON之合金膜制成。17.一种制造一铁电记忆体之方法,包含以下步骤:制成一电晶体于一半导体基材上之一区域内;制成一导电层于半导体基材上之另一区域内;制成一第一层间绝缘膜于包括电晶体与导电层在内之半导体基材上;透过第一层间绝缘膜而制成一第一栓塞,以连接于电晶体,及制成一第二栓塞,以连接于导电层;制成一电容器下方电极于第一层间绝缘膜上,以连接于第一栓塞;制成由一铁电膜构成之一电容器绝缘膜于电容器下方电极上;制成一电容器上方电极于电容器绝缘膜上,以延伸至电容器绝缘膜之一区域以外,且电气性连接于第二栓塞;制成一第二层间绝缘膜于包括电容器上方电极在内之第一层间绝缘膜上;透过第一层间绝缘膜及第二层间绝缘膜而制成一第三栓塞,以连接于导电层;及制成一配线于第二层间绝缘膜上,以连接于第三栓塞。18.如申请专利范围第17项制造一铁电记忆体之方法,其中:制成电容器下方电极之步骤包括制成一连接垫块于第一层间绝缘膜上,以连接于第二栓塞之步骤;及制成电容器上方电极之步骤包括制成电容器上方电极,以连接于连接垫块之步骤。19.如申请专利范围第18项制造一铁电记忆体之方法,其中制成电容器绝缘膜之步骤包括制成电容器绝缘膜,使其一边缘位于连接垫块之一区域内之步骤。20.如申请专利范围第17项制造一铁电记忆体之方法,其中制成电容器上方电极之步骤包括使用一光罩图样以利图样化一构成电容器上方电极之导电膜,该光罩图样系用于图样化一构成电容器绝缘膜之绝缘膜,及随后制成一导电性侧壁于电容器上方电极之一侧表面上,以利电气性连接于第二栓塞。21.如申请专利范围第20项制造一铁电记忆体之方法,其中:制成电容器下方电极之步骤包括制成一连接垫块于第一层间绝缘膜上,以连接于第二栓塞之步骤;及制成电容器上方电极之步骤包括制成该侧壁,以连接于连接垫块之步骤。22.如申请专利范围第21项制造一铁电记忆体之方法,其中制成电容器绝缘膜之步骤包括制成电容器绝缘膜,使其一边缘位于连接垫块之一区域内之步骤。23.如申请专利范围第17项制造一铁电记忆体之方法,其中导电层系一制成于半导体基材之一表面部内之杂质扩散层,或一制成于杂质扩散层之一表面部内之矽化物层。24.如申请专利范围第17项制造一铁电记忆体之方法,其中:第一层间绝缘膜包括一下方层膜及一制成于下方层膜上之上方层膜;及导电层系制成于下方层膜及上方层膜之间。25.如申请专利范围第17项制造一铁电记忆体之方法,其中至少一部分电容器上方电极系由一铂膜或一含铂之合金膜制成。26.一种制造一铁电记忆体之方法,包含以下步骤:制成一电晶体于一半导体基材上之一区域内;制成一导电层于半导体基材上之另一区域内;制成一第一层间绝缘膜于包括电晶体与导电层在内之半导体基材上;透过第一层间绝缘膜而制成一第一栓塞,以连接于电晶体,及制成一第二栓塞,以连接于导电层;制成一电容器下方电极于第一层间绝缘膜上,以连接于第一栓塞;制成由一铁电膜构成之一电容器绝缘膜,以利至少延伸过第二栓塞上方之一区域;制成一开孔于第二栓塞上方之一部分电容器绝缘膜内;制成一电容器上方电极于包括开孔在内之电容器绝缘膜上,以利经由开孔而电气性连接于第二栓塞;制成一第二层间绝缘膜于包括电容器上方电极在内之第一层间绝缘膜上;透过第一层间绝缘膜及第二层间绝缘膜而制成一第三栓塞,以连接于导电层;及制成一配线于第二层间绝缘膜上,以连接于第三栓塞。27.如申请专利范围第26项制造一铁电记忆体之方法,其中:制成电容器下方电极之步骤包括制成一连接垫块于第一层间绝缘膜上,以连接于第二栓塞之步骤;及制成电容器上方电极之步骤包括制成电容器上方电极,以连接于连接垫块之步骤。28.如申请专利范围第26项制造一铁电记忆体之方法,其中:制成开孔之步骤系在图样化一构成电容器绝缘膜之绝缘膜前执行;及制成电容器上方电极之步骤包括同时图样化该构成电容器绝缘膜之绝缘膜及一构成电容器上方电极之导电膜之步骤。29.如申请专利范围第26项制造一铁电记忆体之方法,其中导电层系一制成于半导体基材之一表面部内之杂质扩散层,或一制成于杂质扩散层之一表面部内之矽化物层。30.如申请专利范围第26项制造一铁电记忆体之方法,其中:第一层间绝缘膜包括一下方层膜及一制成于下方层膜上之上方层膜;及导电层系制成于下方层膜及上方层膜之间。31.如申请专利范围第26项制造一铁电记忆体之方法,其中至少一部分电容器上方电极系由一铂膜或一含铂之合金膜制成。32.一种制造一铁电记忆体之方法,包含以下步骤:制成一电晶体于一半导体基材上之一区域内;制成一第一层间绝缘膜于包括电晶体在内之半导体基材上;透过第一层间绝缘膜而制成一第一栓塞,以连接于电晶体;制成一电容器下方电极于第一层间绝缘膜上,以连接于第一栓塞;制成由一铁电膜构成之一电容器绝缘膜于电容器下方电极上;制成一电容器上方电极于电容器绝缘膜上;制成一导电性氢障壁膜于电容器上方电极上;制成一第二层间绝缘膜于包括导电性氢障壁膜在内之第一层间绝缘膜上;透过第二层间绝缘膜而制成一第二栓塞,以连接于导电性氢障壁膜;及制成一配线于第二层间绝缘膜上,以连接于第二栓塞。33.如申请专利范围第32项之制造一铁电记忆体之方法,其中至少一部分电容器上方电极系由一铂膜或一含铂之合金膜制成。34.如申请专利范围第32项之制造一铁电记忆体之方法,其中导电性氢障壁膜系由一钛膜、一钽膜、一TiON膜、一TiN膜、一TaN膜、一TiA1N膜、一TiA1ON膜、或一含有钛、钽、TiON、TiN、TaN、TiA1N、或TiA1ON之合金膜制成。35.一种制造一铁电记忆体之方法,包含以下步骤:制成一电晶体于一半导体基材上之一区域内;制成一导电层于半导体基材上之另一区域内;制成一第一层间绝缘膜于包括电晶体与导电层在内之半导体基材上;透过第一层间绝缘膜而制成一第一栓塞,以连接于电晶体,及制成一第二栓塞,以连接于导电层;制成一电容器下方电极于第一层间绝缘膜上,以连接于第一栓塞;制成由一铁电膜构成之一电容器绝缘膜于电容器下方电极上;制成一电容器上方电极于电容器绝缘膜上;制成一导电性氢障壁膜于电容器上方电极上,以延伸至电容器上方电极之一区域以外,且电气性连接于第二栓塞;制成一第二层间绝缘膜于包括导电性氢障壁膜在内之第一层间绝缘膜上;透过第一层间绝缘膜及第二层间绝缘膜而制成一第三栓塞,以连接于导电层;及制成一配线于第二层间绝缘膜上,以连接于第三栓塞。36.如申请专利范围第35项制造一铁电记忆体之方法,其中:制成电容器下方电极之步骤包括制成一连接垫块于第一层间绝缘膜上,以连接于第二栓塞之步骤;及制成导电性氢障壁膜之步骤包括制成导电性氢障壁膜,以连接于连接垫块之步骤。37.如申请专利范围第36项制造一铁电记忆体之方法,其中制成电容器绝缘膜之步骤包括制成电容器绝缘膜,使其一边缘位于连接垫块之一区域内之步骤。38.如申请专利范围第35项制造一铁电记忆体之方法,其中制成导电性氢障壁膜之步骤包括使用一光罩图样以利图样化一构成导电性氢障壁膜之第二导电膜,该光罩图样系用于图样化一构成电容器绝缘膜之绝缘膜及构成电容器上方电极之第一导电膜,且随后制成一导电性侧壁于导电性氢障壁膜之一侧表面上,以利电气性连接于第二栓塞。39.如申请专利范围第38项制造一铁电记忆体之方法,其中侧壁具有一氢障壁性质。40.如申请专利范围第38项制造一铁电记忆体之方法,其中:制成电容器下方电极之步骤包括制成一连接垫块于第一层间绝缘膜上,以连接于第二栓塞之步骤;及制成导电性氢障壁膜之步骤包括制成侧壁,以连接于连接垫块之步骤。41.如申请专利范围第40项制造一铁电记忆体之方法,其中制成电容器绝缘膜之步骤包括制成电容器绝缘膜,使其一边缘位于连接垫块之一区域内之步骤。42.如申请专利范围第35项制造一铁电记忆体之方法,其中导电层系一制成于半导体基材之一表面部内之杂质扩散层,或一制成于杂质扩散层之一表面部内之矽化物层。43.如申请专利范围第35项制造一铁电记忆体之方法,其中:第一层间绝缘膜包括一下方层膜及一制成于下方层膜上之上方层膜;及导电层系制成于下方层膜及上方层膜之间。44.如申请专利范围第35项制造一铁电记忆体之方法,其中至少一部分电容器上方电极系由一铂膜或一含铂之合金膜制成。45.如申请专利范围第35项之制造一铁电记忆体之方法,其中导电性氢障壁膜系由一钛膜、一钽膜、一TiON膜、一TiN膜、一TaN膜、一TiA1N膜、一TiA1ON膜、或一含有钛、钽、TiON、TiN、TaN、TiA1N、或TiA1ON之合金膜制成。图式简单说明:图1A系截面图,说明制造本发明第一实施例铁电记忆体之方法中之一步骤,及图1B系沿图1A之线I-I所取之截面图。图2A、2B系截面图,各说明制造本发明第一实施例铁电记忆体之方法中之一步骤。图3A至3C系截面图,各说明制造本发明第一实施例铁电记忆体之方法中之一步骤。图4A系截面图,说明制造本发明第一实施例铁电记忆体之方法中之一步骤,及图4B系沿图1A之线IV-IV所取之截面图。图5系截面图,说明本发明第一实施例铁电记忆体之一实例。图6A至6C系截面图,各说明制造本发明第一实施例第一变化型式铁电记忆体之方法中之一步骤。图7A、7B系截面图,各说明制造本发明第一实施例第一变化型式铁电记忆体之方法中之一步骤。图8A、8B系截面图,各说明制造本发明第一实施例第一变化型式铁电记忆体之方法中之一步骤。图9A至9C系截面图,各说明制造本发明第一实施例第二变化型式铁电记忆体之方法中之一步骤。图10A至10C系截面图,各说明制造本发明第一实施例第二变化型式铁电记忆体之方法中之一步骤。图11A至11C系截面图,各说明制造本发明第一实施例第二变化型式铁电记忆体之方法中之一步骤。图12系截面图,说明本发明第一实施例第二变化型式铁电记忆体之一实例。图13A系截面图,说明制造本发明第二实施例铁电记忆体之方法中之一步骤,及图13B系沿图13A之线XIII-XIII所取之截面图。图14A、14B系截面图,各说明制造本发明第二实施例铁电记忆体之方法中之一步骤。图15A至15C系截面图,各说明制造本发明第二实施例铁电记忆体之方法中之一步骤。图16A系截面图,说明制造本发明第二实施例铁电记忆体之方法中之一步骤,及图16B系沿图16A之线XVI-XVI所取之截面图。图17A揭示一截面图,说明一包括本发明第一实施例第二栓塞、连接垫块、电容器绝缘膜及电容器上方电极之层状结构,以做为一第一比较实例,及一相对应于截面图之平面图。图17B揭示一截面图,说明一包括本发明第二实施例第二栓塞、连接垫块、电容器绝缘膜及电容器上方电极之层状结构,以做为一第一比较实例,及一相对应于截面图之平面图。图18系截面图,说明本发明第二实施例铁电记忆体之一实例。图19系截面图,说明本发明第二实施例铁电记忆体之一实例。图20系截面图,说明本发明第二实施例铁电记忆体之一实例。图21A系截面图,说明制造本发明第三实施例铁电记忆体之方法中之一步骤,及图21B系沿图21A之线XXI-XXI所取之截面图。图22A、22B系截面图,各说明制造本发明第三实施例铁电记忆体之方法中之一步骤。图23A至23C系截面图,各说明制造本发明第三实施例铁电记忆体之方法中之一步骤。图24A系截面图,说明制造本发明第三实施例铁电记忆体之方法中之一步骤,及图24B系沿图24A之线XXIV-XXIV所取之截面图。图25系截面图,说明本发明第三实施例铁电记忆体之一实例。图26A系截面图,说明制造本发明第四实施例铁电记忆体之方法中之一步骤,及图26B系沿图26A之线XXVI-XXVI所取之截面图。图27A、27B系截面图,各说明制造本发明第四实施例铁电记忆体之方法中之一步骤。图28A至28C系截面图,各说明制造本发明第四实施例铁电记忆体之方法中之一步骤。图29A系截面图,说明制造本发明第四实施例铁电记忆体之方法中之一步骤,及图29B系沿图29A之线XXIX-XXIX所取之截面图。图30系截面图,说明本发明第四实施例铁电记忆体之一实例。图31系截面图,说明本发明第四实施例铁电记忆体之一实例。图32系截面图,说明本发明第四实施例铁电记忆体之一实例。图33A至33C系截面图,各说明制造本发明第四实施例变化型式铁电记忆体之方法中之一步骤。图34A、34B系截面图,各说明制造本发明第四实施例变化型式铁电记忆体之方法中之一步骤。图35A、35B系截面图,各说明制造本发明第四实施例变化型式铁电记忆体之方法中之一步骤。图36系截面图,说明一第一习知实例之铁电记忆体。图37系截面图,说明一第二习知实例之铁电记忆体。
地址 日本