DE10058782B4 - Verfahren zum Herstellen einer Kondensatoranordnung - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Kondensatoranordnung auf einem Träger, mit einer Mehrzahl von Kondensatoren mit einem gemeinsamen Kontaktbereich,
– bei welchem ein erster Elektrodenbereich (32) auf einem Oberflächenbereich (20a) des Trägers (20) ausgebildet wird, der gemeinsam kontaktierte erste Elektroden (32-1, 32-2) der Kondensatoren bildet, und
– bei welchem mindestens ein Dielektrikumsbereich (34, 34-1, 34-2) zumindest zum Teil auf dem ersten Elektrodenbereich (32) ausgebildet wird,
– wobei auf dem ersten Elektrodenbereich (32) jeweils auf vom Dielektrikumsbereich (34) abgedeckten Bereichen (32a, 32b) eine Mehrzahl nicht in elektrischem Kontakt stehender zweiter Elektroden (36-1, 36-2) ausgebildet wird,
– indem durch direktes Aufbringen eines Elektrodenmaterials zumindest zum Teil auf dem Di-elektrikumsbereich (34, 34-1, 34-2) zunächst ein zusammenhängender zweiter Elektrodenbereich (36) ausgebildet wird und
– wobei dann daraus die Mehrzahl zweiter Elektroden (36-1, 36-2) durch Strukturieren gebildet wird und dabei
– der erste Elektrodenbereich (32) in einem Zwischenbereich (32e) zwischen benachbarten...

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Kondensatoranordnung.
• Bei hochintegrierten Speichereinrichtungen werden die Informationsinhalte der Speicherzellen zum Beispiel durch entsprechende Kondensatoren aufgenommen und bereitgestellt. Diese Kondensatoren werden bei der Herstellung der Speichereinrichtungen oder der Speicherzellen auf einem Halbleitersubstrat aufstrukturiert und entsprechend verschaltet. Bei hochintegrierten Schaltkreisen ist der Platzbedarf der einzelnen Bauteile, insbesondere also auch der Speicherkondensatoren, ein wesentlicher Faktor.
• Es wurde daher vorgeschlagen, mehrere voneinander im wesentlichen unabhängige Speicherkondensatoren in bezug auf jeweils eine Elektrode, zum Beispiel die untere oder Bottomelektrode, miteinander elektrisch verbunden auszubilden, so dass die so verbundenen Kondensatoren räumlich besonders eng benachbart ausgebildet werden können, weil bestimmte Kontakte oder Leitungen gemeinsam benutzt werden können und nicht in einer Mehrzahl ausgebildet werden müssen. Dabei ist jeder Kondensator mit seiner unteren oder Bottomelektrode auf einem Träger angeordnet, worauf dann zumindest zum Teil eine Dielektrikumsschicht vorgesehen wird, woran sich dann zumindest zum Teil die separat vorgesehenen oberen oder Topelektroden anschließen. Zur Ausbildung des Konzepts der Kondensatorkette muss eine entsprechende elektrische Verbindung zum Beispiel in bezug auf die unteren oder Bottomelektroden vorgesehen sein.
• Bei bekannten Kondensatoranordnungen mit Kondensatorketten, insbesondere bei sogenannten Chain FeRAMs oder CFRAMs ist problematisch, dass eine bestimmte Mindestgröße der Speicherkondensatoren aufgrund der zu fordernden Funktionszuverlässigkeit nicht unterschritten werden kann, und zwar selbst dann, wenn statt einer zweidimensionalen, planaren Kondensatoranordnung unter Verwendung entsprechender Seitenwände dreidimensionaler Strukturen dreidimensionale Kondensatoranordnungen genutzt werden.
• Auch beim Einhalten sämtlicher Designregeln ist es derzeit nicht möglich, die notwendigen theoretischen Zellflächen oder Kondensatorflächen zu erreichen. Aufgrund des Herstellungsverfahrens sind nämlich die entsprechenden Kondensatoren größer ausgebildet als es unbedingt erforderlich wäre.
• Die JP 2000-156 472 A beschreibt unter anderem eine Anordnung für Kondensatoren für Speichereinrichtungen, bei welcher ein erster Elektrodenbereich in Form einer Bottomelektrode als gemeinsame Elektrode für jeweilige Speicherkondensatoren verwendet wird, wobei auch ein gemeinsames Dielektrikum vorgesehen wird, und wobei darüber hinaus eine Mehrzahl zweiter Elektrodenbereiche in Form so genannter Topelektroden vorgesehen wird.
• Aus der Publikation "High-Density Chain Ferroelectric Random Access Memory (Chain FRAM)", Journal of Solid State Circuits, Volume 33, No. 5, May 1998, sind Speichereinrichtungen vom RAM-Typ mit einem ferroelektrischen Speichermechanismus vom so genannten Chain-Typ bekannt. Bei den dort vorgesehenen Speicherzellen wird maßgeblich auf eine parallele Verbindung eines Transistors und eines ferroelektrischen Kondensators abgestellt, wobei ein Speicherzellenblock aus einer Mehrzahl Speicherzellen und einem Blockauswahltransistor besteht. Die Mehrzahl Speicherzellen sind in Reihe miteinander verknüpft.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Kondensatoranordnung anzugeben, bei welchem die Kondensatoren der Kondensatoranordnung besonders platzsparend auf einem Träger ausgebildet werden.
• Die Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Herstellen einer Kondensatoranordnung erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.
• Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Kondensatoranordnung mit einer Mehrzahl von Kondensatoren auf einem Träger mit einem gemeinsamen Kontaktbereich wird ein Vorgehen vorgeschlagen, bei welchem ein erster Elektrodenbereich auf einem Oberflächenbereich des Trägers ausgebildet wird, der gemeinsam kontaktierte erste Elektroden der Kondensatoren bildet, und bei welchem mindestens ein Dielektrikumsbereich zumindest zum Teil auf dem ersten Elektrodenbereich ausgebildet wird, wobei auf dem ersten Elektrodenbereich jeweils auf vom Dielektrikumsbereich abgedeckten Bereichen eine Mehrzahl nicht in elektrischem Kontaktstehender zweiter Elektroden ausgebildet wird, indem durch direktes Aufbringen eines Elektrodenmaterials zumindest zum Teil auf dem Dielektrikumsbereich zunächst ein zusammenhängender zweiter Elektrodenbereich ausgebildet wird und wobei dann daraus die Mehrzahl zweiter Elektroden durch Strukturieren gebildet wird und dabei der erste Elektrodenbereich in einem Zwischenbereich zwischen benachbarten zweiten Elektroden bis auf dadurch geschaffene erste Elektroden elektrisch verbindende Verbindungsbereiche abgetragen wird.
• Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Kondensatoranordnung wird also auf dem ersten Elektrodenbereich auf vom Dielektrikumsbereich abgedeckten Bereichen davon eine Mehrzahl im Wesentlichen zumindest nicht in direktem elektrischem Kontakt stehende zweite Elektrodenbereiche ausgebildet.
• Es ist somit eine Idee des erfindungsgemäßen Verfahrens, auf einem mit einem Dielektrikum abgedeckten gemeinsamen ersten Elektrodenbereich eine Mehrzahl räumlich separater und/oder unabhängiger zweiter Elektrodenbereiche auszubilden. Durch dieses Vorgehen wird eine entsprechende Mehrzahl zueinander dicht benachbarter Kondensatoren ausgebildet, wobei der erste gemeinsame Elektrodenbereich von sämtlichen Kondensatoren gemeinsam als eine Elektrode genutzt wird, z.B. als Bottomelektrode. Die den ersten Elektrodenbereich, welcher zum Beispiel als Bottomelektrode ausgebildet ist, gegenüberstehenden zweiten Elektrodenbereiche stehen zumindest nicht in direktem elektrischen Kontakt miteinander und bilden somit jeweils die entsprechende Gegenelektrode für jeden Kondensator der Mehrzahl von Kondensatoren. Der Vorteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass für jeden einzelnen Kondensator der Kondensatoranordnung nicht mehr ein separater erster Elektrodenbereich auf dem Träger ausgebildet werden muss. Die Trennung der Kondensatoren erfolgt somit durch die räumliche Trennung der zweiten Elektrodenbereiche im Hinblick auf ihren räumlichen Abstand und im Hinblick auf ihre elektrische Isolation. Diese Kondensatoranordnung oder Kondensatorkette nutzt somit eine Elektrode im wesentlichen gemeinsam, so dass eine im Stand der Technik zusätzliche notwendige Verbindungseinrichtung in Form eines Verbindungsbereichs oder dergleichen nicht notwendig ist. Neben einer möglichen weiteren Miniaturisierung und höheren Integration der Kondensatoranordnung ist somit auch ihre Herstellung vereinfacht, weil eben das Aufbringen oder Strukturieren der zusätzlichen Verbindungsbereiche für die verbundenen ersten Elektroden oder Bottomelektroden entfallen können. Dadurch wird ein entsprechender Lithographieschritt oder dergleichen obsolet.
• Es ist von Vorteil, dass zumindest ein Teil der Mehrzahl zweiter Elektrodenbereiche durch Aufbringen eines gemeinsamen und im wesentlichen zusammenhängenden zweiten Elektrodenbereichs auf dem Dielektrikumsbereich und dann durch anschlie ßendes Strukturieren ausgebildet wird. Hier wird also zunächst ein bestimmter Bereich des Dielektrikumsbereichs oder auch der gesamte Dielektrikumsbereich mit dem Material für die zweiten Elektrodenbereiche im Wesentlichen zusammenhängend beschichtet. Die Strukturierung der einzelnen separaten zweiten Elektrodenbereiche erfolgt dann durch entsprechendes anschließendes Strukturieren, zum Beispiel im Rahmen eines Masken-/Ätzprozesses.
• Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf den ersten Elektrodenbereich eine Mehrzahl im wesentlichen zumindest nicht in direktem Kontakt stehender Dielektrikumsbereiche ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass bereits durch das Vorsehen einer Mehrzahl separater und somit räumlich getrennter Dielektrikumsbereiche eine Vorstrukturierung auf dem ersten Elektrodenbereich im Hinblick auf die auszubildenden zweiten Elektrodenbereiche erfolgt.
• Das Ausbilden der Mehrzahl von Dielektrikumsbereichen geschieht vorteilhafterweise durch direktes Aufbringen eines entsprechenden Dielektrikumsmaterials auf dem jeweiligen ersten Elektrodenbereich. Dadurch wird also die Anordnung und Auswahl der Dielektrikumsbereiche jeweils bereits beim Aufbringen des entsprechenden Dielektrikums gegeben.
• Andererseits ist es von Vorteil, dass zumindest ein Teil der Mehrzahl von Dielektrikumsbereichen durch Aufbringen eines gemeinsamen und im wesentlichen zusammenhängenden Dielektrikumsbereichs auf dem jeweiligen ersten Elektrodenbereich und durch anschließendes Strukturieren ausgebildet wird. Bei dieser Alternative oder zusätzlichen Maßnahme wird somit zunächst ein zusammenhängender Bereich mit dem Dielektrikum beschichtet und die geometrische Ausgestaltung und Ausbildung der separaten Dielektrikumsbereiche nachfolgend durch ein entsprechendes Strukturieren, zum Beispiel im Rahmen eines Masken-/Ätzprozesses realisiert.
• Besonders bevorzugt wird, dass zumindest ein Teil der Mehrzahl zweiter Elektrodenbereiche durch zumindest im Bereich der ersten Elektrodenbereiche ausgebildete Dielektrikumsbereiche im wesentlichen bündig und/oder abdeckendes Aufbringen eines entsprechenden Elektrodenmaterials ausgebildet wird. Dies geschieht insbesondere durch gemeinsames und/oder gleichzeitiges Strukturieren auf dem ersten Elektrodenbereich sukzessive ausgebildeter zusammenhängender Dielektrikumsbereiche und zweiter Elektrodenbereiche. Durch diese Maßnahme wird also erreicht, dass alternativ zum Vorgehen, bei welchem auf einem zusammenhängenden Dielektrikumsbereich mehrere voneinander separierte zweite Elektrodenbereiche ausgebildet werden, die zweiten Elektrodenbereiche im wesentlichen bündig und deckungsgleich mit den entsprechend ausgebildeten Dielektrikumsbereichen realisiert werden. Dies kann zum Beispiel auch dadurch geschehen, dass zunächst der erste Elektrodenbereich zumindest zum Teil mit einem Dielektrikumsbereich abgedeckt und dann nachfolgend mit dem Material für die zweiten Elektrodenbereiche überzogen wird. Das Ausbilden der Mehrzahl zweiter separater Elektrodenbereiche kann dann durch entsprechendes simultanes Strukturieren der zweiten Elektrodenbereiche und der Dielektrikumsbereiche erfolgen.
• Dabei ist es ferner auch von Vorteil, dass der erste Elektrodenbereich gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem Zwischenbereich zwischen benachbarten zweiten Elektrodenbereichen und/oder Dielektrikumsbereichen, insbesondere von einer dem Träger abgewandten Seite her, durch Strukturieren bis auf dadurch geschaffene erste Elektrodenbereiche im wesentlichen verbindende Verbindungsbereiche abgetragen wird. Dies bedeutet, dass die Mehrzahl von Kondensatoren dadurch realisiert wird, dass in eine zusammenhängende Schichtstruktur, bestehend aus dem ersten Elektrodenbereich und dem darüber angeordneten Dielektrikumsbereich und zweiten Elektrodenbereich ein entsprechendes Muster eingeschnitten wird, so dass unabhängige und voneinander räumlich separierte zweite Elektrodenbereiche, zum Beispiel als Topelektroden oder dergleichen, ausgebildet werden, wobei der Zusammenhang des ersten Elektrodenbereichs, welcher auf dem Träger angeordnet ist, und der entsprechende elektrische Kontakt erhalten bleiben.
• Der erste Elektrodenbereich wird als gemeinsame Bottomelektrode für die Mehrzahl von Kondensatoren der Kondensatoreinrichtung verwendet. Zusätzlich ist es vorgesehen, dass die zweiten Elektrodenbereiche als getrennte Topelektroden für die Mehrzahl von Kondensatoren der Kondensatoranordnung verwendet werden.
• Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Kondensatoranordnung für eine Speichereinrichtung mit FeRAM-Zellen oder dergleichen, insbesondere nach dem Prinzip der Kettenkondensatoren, Chain FeRAM oder CFRAM-Zellen.
• Eine Kondensatoranordnung, hergestellt gemäß dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren, und insbesondere für eine Speichereinrichtung oder dergleichen, mit einer Mehrzahl von Kondensatoren auf einem Träger, insbesondere einem Halbleitersubstrat oder dergleichen, wobei jeder Kondensator eine auf den Träger angeordnete Bottomelektrode, ein zumindest zum Teil darauf vorgesehene Dielektrikumsschicht sowie eine zumindest zum Teil darauf vorgesehen separate Topelektrode aufweist und wobei die Kondensatoren in bezug auf die Bottomelektrode eine gemeinsame elektrische Verbindung aufweisen, ist dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame elektrische Verbindung als im Wesentlichen integraler Bestandteil eines die Bottomelektroden bildenden und diese im wesentlichen elektrisch verbindenden gemeinsamen ersten Elektrodenbereichs ausgebildet ist.
• Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass die Mehrzahl von Kondensatoren der Kondensatoranordnung miteinander elektrisch verbundene Bottomelektroden aufweisen, welche durch den ersten Elektrodenbereich gebildet werden. Eine zusätzlich vorzusehende elektrische Verbindung und vor allem deren Strukturierung im Rahmen des Herstellungsverfahrens entfallen.
• Die Aspekte sowie weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich zusammenfassend aus der nachfolgenden Darstellung:
  Besonders platzsparende Anordnungen von Speicherzellen, insbesondere für ferroelektrische Speicher, wurde im Rahmen des sogenannten Chain-FeRAM-Konzepts oder CFRAM-Konzepts vorgeschlagen, deren grundlegende Schaltungsanordnung in 1 gezeigt ist. Ein Vorteil dieses Konzepts ist, dass durch die gemeinsame Nutzung von Kontakten, Leitungen und/oder Elektroden durch nebeneinander auf dem Substrat angeordnete Zellen die Zellfläche pro gespeicherter Informationseinheit (pro Bit) stark reduziert werden kann. Es wird dabei eine theoretische Grenze von 4F² pro Bit angegeben. Diese theoretische Untergrenze kann jedoch aufgrund herstellungstechnischer Notwendigkeiten in der Regel nicht erreicht werden. F stellt dabei die sogenannte minimale Strukturgröße der jeweilig verwendeten Technologie dar. Diese wird auch als feature size bezeichnet. Diese Strukturgröße F wird zum Vergleich von Zellengrößen bei unterschiedlich eingesetzten Technologien verwendet.
• Ähnlich wie bei DRAMs ist auch bei CFRAMs eine bestimmte Mindestgröße der Speicherkondensatoren für eine zuverlässige Funktion der Speicherzellenanordnung notwendig. Aus dieser Mindestgröße der Speicherkondensatoren ergibt sich eine gewisse Mindestfläche für die Kondensatorelektroden. Bei bestimmten Technologiegenerationen kann diese Mindestfläche nicht mehr in einer planaren, also zweidimensionalen Struktu rierung der Speicherzelle untergebracht werden. Um diese Mindestfläche für diese Kondensatoren erreichen zu können, ist der Übergang zu einer dreidimensionalen Struktur notwendig, bei der nicht nur die Grundfläche, sondern auch Seitenwände und Seitenflächen der aufgebrachten Strukturen eingesetzt und genutzt werden. Beim Anordnen solcher dreidimensionaler Kondensatoren nach den gängigen Designregeln in einem regelmäßigen Array oder einer regelmäßigen Zellenanordnung ist es dann nicht mehr möglich, die theoretische Zellfläche von 4F² zu erreichen, insbesondere bei einem CFRAM.
• 6 zeigt ein mögliches Layout für die in 1 gezeigte Kondensatoranordnung 10, wobei die Kontaktbereiche K1 bis K3 durch die ersten Elektrodenbereiche 32 in Verbindung mit dem jeweiligen Plugbereich PB bzw. durch die zweiten Elektrodenbereiche 36 benachbarter Kondensatorpaare und den jeweiligen Plugbereich PT gebildet werden.
• Bei der bekannten Ausführungsform der 6, welche eine Kondensatoranordnung 10 in geschnittener Seitenansicht zeigt, sind drei Paare Kondensatoren 100-1, 100-2 ausgebildet, die entlang einer Reihe auf der Oberfläche 20a des Trägers 20 vorgesehen sind. Bei der in 6 gezeigten Kondensatoranordnung sind der ursprünglich durchgehende Dielektrikumsbereich 34 und der zweite Elektrodenbereich 36 jeweils in einem Bereich 32e des ersten Elektrodenbereichs 32 durch Ausnehmung der darüber angeordneten zentralen Abschnitte 34e und 36e unterbrochen und ausgenommen, wobei aber der jeweilige erste Elektrodenbereich 32 nicht angetastet wurde und somit in seiner ursprünglichen Form vorliegt.
• Die Kondensatoren 100-1 und 100-2 der Kondensatorpaare weisen jeweils einen gemeinsamen ersten Elektrodenbereich 32 auf, durch welchen die jeweiligen Bottomelektroden BE-1 und BE-2 geformt werden. Die ersten Elektrodenbereiche 32 bzw. die entsprechenden Bottomelektroden BE-1, BE-2 sind mittels eines Plugbereiches PB mit dem Substrat oder Träger 20 verbunden.
• Zusätzlich sind die sich gegenüberstehenden Kondensatoren 100-2, 100-1 benachbarter Paare von Kondensatoren zusätzlich über einen zusammenhängend und gemeinsam ausgebildeten zweiten Elektrodenbereich 36 miteinander elektrisch leitend verbunden. Zusätzlich ist ein Plugbereich PT vorgesehen, durch welchen die Topelektroden TE-2 und TE-2 der Kondensatoren 100-2 und 100-1 benachbarter Paare mit dem Substrat oder Träger 20 elektrisch leitend verbunden sind.
• Die Wortleitungen WL sind in schematischer Form in 6 angedeutet.
• Die Kondensatoranordnung der 6 ist in 5 in Draufsicht auf das Layout noch einmal dargestellt, um die Flächenverhältnisse besser zu verdeutlichen, wobei die Kondensatoranordnung 10 in lateraler Richtung zeilenartig fortgeschrieben wird und wobei die Darstellung der 6 sich aus der 5 durch Anbringung des Schnittes entlang der Schnittlinie X-X ergibt.
• In der 5 ist die kleinste strukturell darstellbare Einheit (feature size) mit F bezeichnet.
• Der lineare Abstand zwischen dem Zentrum des Plugs PB für die Bottomelektroden BE-1 und BE-2 und dem Zentrum des Plugs PT für die Topelektroden TE-1 und TE-2 benachbarter Kondensatorpaare beträgt 3F. Die Ausnehmungen 34e, 36e im Bereich 32e des ersten Elektrodenbereichs 32 haben eine lineare Ausdehnung von 1F. Die Breiten der Bottomelektroden BE-1 und BE-2 betragen ebenfalls 1F. Für die Seitenbereiche der Kondensatoren 100-1 und 100-2 vom Seitenbereich 32c der Bottomelektroden BE-1 und BE-2 zum Seitenbereich des jeweils nachfolgenden zweiten Elektrodenbereichs 34-1 bzw. 34-2 hin wird mit 0,5F veranschlagt. Die laterale Breite der Kondensatoranordnung 10 beträgt 2F und der Abstand benachbarter linearer Kondensatoranordnungen 10 beträgt 1F. Da ein Überlapp der oberen Elektroden oder Topelektroden TE-1 und TE-2 im Hinblick auf die unteren oder Bottomelektroden BE-1 bzw. BE-2 hin entfällt, beträgt die Grundfläche eines Kondensators 100-1 bzw. 100-2 2F × 1,5F = 3F².
• Dies ist gegenüber einem anderen konventionellen Ansatz eine Einsparung um 25 %, wie sich im Vergleich der 5 und 6 mit den 8 und 9 ergibt.
• In 7 ist ein anderer konventioneller Aufbau einer Kondensatoranordnung 70 mit herkömmlichen Kondensatoren 71-1, 71-2 dargestellt. Bei dieser konventionellen Anordnung ist auf der Oberfläche 20a des Trägers 20 zunächst ein Verbindungsbereich 72 explizit aufgebracht. Auf diesem Verbindungsbereich 72 sind dann getrennte Bottomelektroden BE-1 und BE-2 vorgesehen, wobei der Verbindungsbereich 72 elektrisch leitfähig ausgebildet ist, um die beiden Bottomelektroden BE-1 und BE-2 miteinander elektrisch leitend zu verbinden. Nachfolgend ist dann ein gemeinsamer Dielektrikumsbereich 34 ausgebildet, der beide Bottomelektroden BE-1 und BE-2 überdeckt. Nachfolgend werden dann im Bereich der Bottomelektroden BE-1 und BE-2, diese aber nicht berührend oder kontaktierend, getrennte oder separat voneinander ausgebildete Topelektroden TE-1 und TE-2 als zweite und getrennte Elektrodenbereiche 36-1 und 36-2 ausgebildet.
• Die 8 und 9 zeigen nun in zu den 5 und 6 analoger Art und Weise diese andere konventionelle Kondensatoranordnung 70 in Draufsicht des Layouts bzw. in geschnittener Seitenansicht des Layouts in bezug auf die Schnittlinie Y-Y aus 8.
• Bemerkenswert ist, dass aus einem Vergleich der 8 mit der Kondensatoranordnung der 5 folgt, dass die lineare Ausdehnung eines einzelnen Kondensators bei der anderen konventionellen Ausführungsform der 8 3,5F beträgt, während sie, wie oben bereits beschrieben wurde, bei der Kondensatoranordnung gemäß 5 3F beträgt, so dass im Flächenvergleich ein Kondensator dieser Kondensatoranordnung 9F² pro Bit beansprucht, während dies bei der anderen konventionellen Vorgehensweise einen Platzbedarf von 3F × 3,5F = 10,5F² entspricht.
• Dies entspricht einer Flächeneinsparung von etwa 14 %. Dabei kommt noch hinzu, dass bei der anderen konventionellen Vorgehensweise die Verbindungsbereiche 72 oder die sogenannten Straps explizit vorgesehen werden müssen, was bei der konventionellen Vorgehensweise eine weitere Lithographieebene notwendig macht.
• Durch das vorgestellte erfindungsgemäße Vorgehen wird ein Verfahren geschaffen, mit welchem die Zellfläche pro Bit bei gleichzeitig technologischer Vereinfachung des Herstellungsvorgangs deutlich verringert werden kann.
• Bei CFRAMs sind immer mindestens zwei benachbarte Speicherkondensatoren mit einer gemeinsamen Elektrode verbunden, vorzugsweise mit der unteren Elektrode oder Bottomelektrode. Ein herkömmlicher Ansatz besteht darin, zwei einzelne Kondensatoren nebeneinander auf dem Träger herzustellen und auszubilden, wobei auch für eine entsprechende elektrische Verbindung der zunächst separierten Elektroden gesorgt werden muss.
• Gegenstand des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens sind, wie oben bereits beschrieben wurde, verschiedene Vorgehensweisen, bei denen zum Beispiel zunächst ein ausgedehnterer, insbesondere länglicher, Kondensator hergestellt wird. Aus diesem werden dann, wie oben bereits beschrieben wurde, zum Beispiel die zwei benötigten Kondensatoren durch Abtragen entsprechender Materialschichten erzeugt. Der Abstand zwischen den benachbarten Kondensatoren kann somit in Bezug auf einander reduziert werden, womit sich auch eine Reduzierung der Zellgröße ergibt. Ferner entfällt der Herstellungsprozess für eine konventionellerweise u.U. notwendige elektrische Verbindung der Bottomelektroden. Es entfällt eine weitere Lithographieebene.
• Insgesamt gesehen wird durch den beschriebenen erfindungsgemäßen Herstellungsprozess der Abstand zwischen benachbarten Kondensatoren der Kondensatoranordnung reduziert und damit die Zellfläche pro Bit verringert, wobei zusätzlich eine Lithographieebene eingespart werden kann.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung auf der Grundlage bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
• 1 zeigt in schematischer Form eine grundlegende Schaltungsanordnung für eine Speichereinrichtung, die unter Verwendung einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kondensatoranordnung realisiert werden kann.
• 2 zeigt eine Vorstufe einer Kondensatoranordnung unter Verwendung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
• 3 zeigt eine bekannte Kondensatoranordnung.
• 4 zeigt eine erfindungsgemäß hergestellte Kondensatoranordnung.
• 5 zeigt eine andere bekannte Kondensatoranordnung unter mehrfacher Verwendung der in 3 gezeigten Kondensatoranordnung.
• 6 zeigt die in 5 gezeigte bekannte Kondensatoranordnung in seitlicher Querschnittsansicht entlang der in 5 gezeigten Schnittlinie X-X.
• 7 zeigt eine andere Kondensatoranordnung aus dem Stand der Technik.
• 8 zeigt eine andere herkömmliche Kondensatoranordnung unter vielfacher Anwendung der in 7 gezeigten Kondensatoranordnung in Draufsicht.
• 9 zeigt die in 8 gezeigte herkömmliche Kondensatoranordnung in geschnittener Seitenansicht entlang der Linie Y-Y.
• In 1 ist in schematischer Form die grundlegende Schaltungsanordnung für eine Speichereinrichtung 1 mit vier Speicherzellen S0 bis S3 dargestellt, und zwar in der Form eines Chain-FeRAMs oder CFRAMS.
• Jede der Speicherzellen S0 bis S3 weist einen ferroelektrischen Kondensator 100-0 bis 100-3 auf, die somit eine erfindungsgemäße Kondensatoranordnung 10 bilden. Jeder der Kondensatoren 100-0, ..., 100-3 ist mit seinen Anschlüssen a0, b0 bis a3, b3 mit den Sourcebereichen bzw. Drainbereichen entsprechender Auswahltransistoren T0 bis T3 verbunden, deren Gatebereiche mit entsprechenden Wortleitungen WL0 bis WL3 kontaktiert sind.
• 1 zeigt somit eine CFRAM-Kette mit vier Speicherzellen S0 bis S3. Diese Kette ist eingangsseitig über einen zwischengeschalteten Kettenauswahltransistor oder Block Select Transistor BS mit der Bitleitungseinrichtung BL und ausgangsseitig mit einer Plateleitungseinrichtung PL verbunden. Durch den Kettenauswahltransistor oder Block Select Transistor BS wird die jeweilige Kette, hier bestehend aus den Speicherzellen S0 bis S3, ausgewählt. Innerhalb der Kette werden die einzelnen Speicherzellen S0 bis S3 über die Wortleitungseinrichtungen WL0 bis WL3 und die entsprechenden Zellenauswahltransistoren T0 bis T3 angesprochen.
• Die Speicherzellenkondensatoren 100-0 bis 100-3 sind jeweils benachbart über Kontaktbereiche K1 bis K3 miteinander elektrisch leitend verbunden. Das heißt, der Anschluss b0 des ersten Speicherkondensators 100-0 ist über den Anschlussbereich oder Kontaktbereich K1 mit dem Anschluss a1 des zweiten Speicherkondensators 100-1 verbunden usw.
• In 2 ist in einer schematischen und teilweise geschnittenen Seitenansicht eine Vorstufe der Kondensatoranordnung 10 dargestellt, welche mit Hilfe einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens erzeugt wurde.
• Auf einem Träger 20, insbesondere einem Halbleitersubstrat oder dergleichen, ist in einem Bereich der Oberfläche 20a davon ein erster Elektrodenbereich 32 ausgebildet. Dieser erste Elektrodenbereich 32 liegt mit einer Unterfläche 32d auf der Oberfläche 20a des Trägers 20 auf. In einem zweiten Verfahrensschritt wurde dann nachfolgend ein Dielektrikumsbereich 34 derart aufgebracht, dass die Oberseite 32a, die Seitenbereiche 32c und auch Bereiche der freigebliebenen Oberfläche 20a des Trägers 20 bedeckt sind. Der Dielektrikumsbereich 34 ist bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens als zusammenhängende Schicht ausgebildet. Auf diese zusammenhängende Dielektrikumsschicht 34 wurde dann nachfolgend ein zweiter Elektrodenbereich 36 aufgebracht, welcher den Dielektrikumsbereich 34 im wesentlichen zusammenhängend abdeckt.
• 3 zeigt im Vergleich dazu eine bekannte Kondensatoranordnung 10 ebenfalls in geschnittener Seitenansicht, die im Wesentlichen der in 6 verwendeten Kondensatoranordnung entspricht.
• Die in der Figur gezeigte bekannte Kondensatoranordnung weist zwei Kondensatoren 100-1 und 100-2 auf. Die beiden Kondensatoren 100-1 und 100-2 sind auf der Oberfläche 20a des Trägers 20 aufgebracht und besitzen eine elektrisch verbundene untere oder Bottomelektroden BE-1 und BE-2, welche durch den gemeinsamen ersten Elektrodenbereich 32 gebildet werden. Die beiden Kondensatoren 100-1 und 100-2 weisen auch einen gemeinsamen Dielektrikumsbereich 34 auf, welcher die Bereiche der Oberfläche 32a und 32b sowie die Seitenflächen 32c des ersten Elektrodenbereichs 32 und auch Teile der Oberfläche 20a des Trägers 20 abdeckt. Im Gegensatz zur in 2 gezeigten Vorstufe ist bei der in 3 gezeigten Kondensatoranordnung ein Bereich 36e des zweiten Elektrodenbereichs 36 oberhalb des zentralen Oberflächenbereiches 32e des ersten Elektrodenbereichs 32 abgetragen oder entfernt worden, so dass zwei zweite Elektrodenbereiche 36-1 und 36-2 ausgebildet sind, die die oberen Elektroden oder Topelektroden TE-1 und TE-2 der beiden Kondensatoren 100-1 und 100-2 formen, wobei die Topelektroden TE-1 und TE-2 keinen direkten elektrischen Kontakt miteinander aufweisen und somit voneinander separiert sind.
• Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform für eine erfindungsgemäß hergestellte Kondensatoranordnung 10 mit einem ersten Kondensator 100-1 und einem zweiten Kondensator 100-2 ist im Gegensatz zur Ausführungsform der 3 nicht nur ein zentraler Bereich 36e des ursprünglich geschlossen ausgebildeten zweiten Elektrodenbereichs 36 entfernt worden, sondern vielmehr auch ein entsprechend darunterliegender zentraler Bereich 34e des Dielektrikumsbereichs 34 sowie auch der zentrale Bereich 32e des ersten Elektrodenbereichs 32.
• Durch die Ausnehmung des Bereiches 32e des ersten Elektrodenbereichs 32 werden somit zwei im wesentlichen räumlich getrennte erste Elektrodenbereiche 32-1 und 32-2 gebildet, welche die unteren Elektroden oder Bottomelektroden BE-1 und BE-2 des ersten und des zweiten Kondensators 100-1 bzw. 100-2 bilden, wobei aber diese beiden Bottomelektroden BE-1 und BE-2 über einen zentralen Verbindungsbereich 32f des ersten Elektrodenbereichs 32 miteinander elektrisch verbunden sind.

Claims (6)

1. Verfahren zum Herstellen einer Kondensatoranordnung auf einem Träger, mit einer Mehrzahl von Kondensatoren mit einem gemeinsamen Kontaktbereich, – bei welchem ein erster Elektrodenbereich (32) auf einem Oberflächenbereich (20a) des Trägers (20) ausgebildet wird, der gemeinsam kontaktierte erste Elektroden (32-1, 32-2) der Kondensatoren bildet, und – bei welchem mindestens ein Dielektrikumsbereich (34, 34-1, 34-2) zumindest zum Teil auf dem ersten Elektrodenbereich (32) ausgebildet wird, – wobei auf dem ersten Elektrodenbereich (32) jeweils auf vom Dielektrikumsbereich (34) abgedeckten Bereichen (32a, 32b) eine Mehrzahl nicht in elektrischem Kontakt stehender zweiter Elektroden (36-1, 36-2) ausgebildet wird, – indem durch direktes Aufbringen eines Elektrodenmaterials zumindest zum Teil auf dem Di-elektrikumsbereich (34, 34-1, 34-2) zunächst ein zusammenhängender zweiter Elektrodenbereich (36) ausgebildet wird und – wobei dann daraus die Mehrzahl zweiter Elektroden (36-1, 36-2) durch Strukturieren gebildet wird und dabei – der erste Elektrodenbereich (32) in einem Zwischenbereich (32e) zwischen benachbarten zweiten Elektroden (36-1, 36-2) bis auf dadurch geschaffene erste Elektroden (32-1, 32-2) elektrisch verbindende Verbindungsbereiche (32f) abgetragen wird.
2. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem ersten Elektrodenbereich (32) jeweils eine Mehrzahl nicht in direktem Kontakt stehende Dielektrikumsbereiche (34-1, 34-2) ausgebildet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Mehrzahl von Dielektrikumsbereichen (34-1, 34-2) durch direktes Aufbringen eines entsprechenden Dielektrikums auf dem ersten Elektrodenbereich (32) ausgebildet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Mehrzahl von Dielektrikumsbereichen (34-1, 34-2) durch Aufbringen eines zusammenhängenden Dielektrikumsbereichs (34) auf dem ersten Elektrodenbereich (32) und durch anschließendes Strukturieren ausgebildet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Mehrzahl zweiter Elektroden (36-1, 36-2) zumindest im Bereich des ersten Elektrodenbereichs (32) mit zumindest einem Teil der Mehrzahl von Dielektrikumsbereichen (34, 34-1, 34-2) bündig ausgebildet wird, insbesondere durch gemeinsames Strukturieren eines auf dem ersten Elektrodenbereich (32) ausgebildeten zusammenhängenden Dielektrikumsbereichs (34) und des darauf ausgebildeten zusammenhängenden zweiten Elektrodenbereichs (36).
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kondensatoranordnung (10) für eine Speichereinrichtung (1) mit FeRAM-Zellen (S0, ..., S3) hergestellt wird.