[發(fā)明專利]一種存儲(chǔ)器件的制造方法及其電容器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010870280.7
• 申請(qǐng)日: 2020-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN111968980B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 華文宇;陶謙;劉藩東;夏季
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無錫拍字節(jié)科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/11507
• 分類號(hào): H01L27/11507;H01L27/11514
• 代理公司: 上海智晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 張東梅

本發(fā)明公開了一種存儲(chǔ)器件的制造方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底；形成第一互連結(jié)構(gòu)，所述第一互連結(jié)構(gòu)包括電容器導(dǎo)電柱、位線導(dǎo)電柱以及導(dǎo)電柱之間的第一介質(zhì)層；形成第一位線導(dǎo)電插塞，所述第一位線導(dǎo)電插塞包括與所述位線導(dǎo)電柱電連接的金屬導(dǎo)電柱以及金屬導(dǎo)電柱之間的第二介質(zhì)層；依次形成第三介質(zhì)層和硬掩模層；通過光刻和刻蝕工藝使硬掩模層圖案化，并以圖案化后的硬掩模層作為掩模進(jìn)行刻蝕，在第二介質(zhì)層和第三介質(zhì)層中形成深孔，然后去除硬掩模層，所述深孔的底部暴露出所述電容器導(dǎo)電柱；形成第一電極層；形成高K鐵電氧化物層和第二電極層；形成金屬互連及板線和位線。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及存儲(chǔ)器的制造領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明涉及一種存儲(chǔ)器件的制造方法及其電容器。

背景技術(shù)

鐵電存儲(chǔ)器是一種特殊工藝的非易失性的存儲(chǔ)器。當(dāng)電場(chǎng)被施加到鐵晶體管時(shí)，中心原子順著電場(chǎng)停在第一低能量狀態(tài)位置，而當(dāng)電場(chǎng)反轉(zhuǎn)被施加到同一鐵晶體管時(shí)，中心原子順著電場(chǎng)的方向在晶體里移動(dòng)并停在第二低能量狀態(tài)。大量中心原子在晶體單胞中移動(dòng)耦合形成鐵電疇，鐵電疇在電場(chǎng)作用下形成極化電荷。鐵電疇在電場(chǎng)下反轉(zhuǎn)所形成的極化電荷較高，鐵電疇在電場(chǎng)下無反轉(zhuǎn)所形成的極化電荷較低，這種鐵電材料的二元穩(wěn)定狀態(tài)使得鐵電可以作為存儲(chǔ)器。

當(dāng)移去電場(chǎng)后，中心原子處于低能量狀態(tài)保持不動(dòng)，存儲(chǔ)器的狀態(tài)也得以保存不會(huì)消失，因此可利用鐵電疇在電場(chǎng)下反轉(zhuǎn)形成高極化電荷，或無反轉(zhuǎn)形成低極化電荷來判別存儲(chǔ)單元是在“1”或“0”狀態(tài)。鐵電疇的反轉(zhuǎn)不需要高電場(chǎng)，僅用一般的工作電壓就可以改變存儲(chǔ)單元是在“1”或“0”的狀態(tài)；也不需要電荷泵來產(chǎn)生高電壓數(shù)據(jù)擦除，因而沒有擦寫延遲的現(xiàn)象。這種特性使鐵電存儲(chǔ)器在掉電后仍能夠繼續(xù)保存數(shù)據(jù)，寫入速度快且具有無限次寫入壽命，不容易寫壞。并且，與現(xiàn)有的非易失性內(nèi)存技術(shù)比較，鐵電存儲(chǔ)器具有更高的寫入速度和更長的讀寫壽命。

圖1示出了示例性鐵電存儲(chǔ)單元100的電路示意圖。鐵電存儲(chǔ)單元100是鐵電存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)元件，并且可以包括各種設(shè)計(jì)和配置。如圖1所示，鐵電存儲(chǔ)單元100是“1T-1C”單元，其包括電容器102和晶體管104。晶體管104為NMOS晶體管。晶體管104的源極S電連接到位線BL。晶體管104的柵極電連接到字線WL。晶體管104的漏極D電連接到電容器102的下電極112。電容器102的上電極110連接到板線PL。

圖2示出了示例性鐵電存儲(chǔ)單元100的立體示意圖。為保證鐵電存儲(chǔ)單元100的鐵電電容極化發(fā)生變化時(shí)能得到較強(qiáng)的信號(hào)，需要鐵電電容的面積足夠大。如圖2所示，現(xiàn)有的平面鐵電電容器102占據(jù)的面積較大，限制了該鐵電存儲(chǔ)單元的集成度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種存儲(chǔ)器件的制造方法及其電容器，通過根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)器件的制造方法及其電容器，提高鐵電存儲(chǔ)器的集成度，較低鐵電存儲(chǔ)器芯片成本。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供一種存儲(chǔ)器件的制造方法，包括：

提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括鐵電存儲(chǔ)單元區(qū)，所述鐵電存儲(chǔ)單元區(qū)具有源區(qū)、漏區(qū)、柵極區(qū)、隔離區(qū)以及各個(gè)功能區(qū)上方的電極及互連金屬線；

形成第一互連結(jié)構(gòu)，所述第一互連結(jié)構(gòu)包括電容器導(dǎo)電柱、位線導(dǎo)電柱以及導(dǎo)電柱之間的第一介質(zhì)層；

形成第一位線導(dǎo)電插塞，所述第一位線導(dǎo)電插塞包括與所述位線導(dǎo)電柱電連接的金屬導(dǎo)電柱以及金屬導(dǎo)電柱之間的第二介質(zhì)層；

依次形成第三介質(zhì)層和硬掩模層；

通過光刻和刻蝕工藝使硬掩模層圖案化，并以圖案化后的硬掩模層作為掩模進(jìn)行刻蝕，在第二介質(zhì)層和第三介質(zhì)層中形成深孔，然后去除硬掩模層，所述深孔的底部暴露出所述電容器導(dǎo)電柱；

形成第一電極層；

形成高K鐵電氧化物層和第二電極層；

形成金屬互連及板線和位線。