JP2000101047A

JP2000101047A - 担体上の半導体装置内に設けられるコンデンサ及び製造方法

Info

Publication number: JP2000101047A
Application number: JP11262464A
Authority: JP
Inventors: Gerrit Dr Lange; ランゲゲルリット; Till Schloesser; シュレッサーティル
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-09-17
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2000-04-07
Also published as: US20020025629A1; DE19842684C1; KR20000023170A; TW457704B; CN1248068A; EP0987756A3; EP0987756A2

Abstract

(57)【要約】【課題】高ε誘電又は強誘電コンデンサ誘電体を有す
るコンデンサの所要スペースを更に一層低減すること、
並びに、通常の製造過程とコンパチブルであるコンデン
サを提供すること。【解決手段】貴金属含有のメモリ電極が、複数のフィ
ン部を有していて、担体と結合された支持フレーム上に
高ε誘電材又は強誘電材製のコンデンサ誘電体がコンデ
ンサに設けられている。支持フレームは、順次交互に低
エッチング速度と高エッチング速度での層シーケンスの
析出、層構造用のエッチング、連結部の形成、及び、高
エッチング速度での層の選択的除去によって製造され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、担体上の半導体装
置内に設けられるコンデンサであって、貴金属含有の第
１の電極と、高ε誘電材又は強誘電材製のコンデンサ誘
電体と、第２の電極とを有しているコンデンサに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】大多数の集積化半導体回路、例えば、Ｄ
ＲＡＭ回路又はＡ／Ｄ変換器では、コンデンサが必要で
ある。その際、集積密度を高めることは、最優先課題で
あり、即ち、できる限り高く、又は、必要条件にとって
十分なキャパシタンスを、最少必要スペースで実施する
必要がある。この問題は、殊に、ＤＲＡＭ回路で立てら
れ、つまり、ＤＲＡＭ回路では、各メモリセルは、メモ
リコンデンサと選択トランジスタを有しており、その
際、メモリセルに使用される面積は連続的に低減され
る。それと同時に、電荷を確実に蓄積して、読み出すべ
き情報の識別可能性を確実にするためには、メモリコン
デンサの所定の最少キャパシタンスを保持する必要があ
る。この最少キャパシタンスは、現在、ほぼ２５ｆＦで
ある。

【０００３】コンデンサの所要スペースを低減するため
に、コンデンサ誘電体として、高い誘電率（高ε誘電
体）のバラエレクトリック体（Ｐａｒａｅｌｅｋｔｒｉ
ｋｕｍ）を使用することができる。メモリ装置には、そ
のようなコンデンサが、有利には、所謂「スタック（ｓ
ｔａｃｋｅｄ）」コンデンサ（セルのコンデンサは、所
属の選択トランジスタの上側に設けられている）として
使用されている。コンデンサ誘電体としてバラエレクト
リック材を使用したメモリセルは、給電電圧の選択時
に、その電荷を消失し、従って、その記憶された情報を
消失してしまう。更に、このセルは、残留漏れ電流のた
めに、定常的に新たに書き込まれてしまう（リフレッシ
ュ時間）。それに対して、コンデンサ誘電体として強誘
電材を使用することによって、強誘電体の種々異なる分
極方向に基づいて、非揮発性メモリ（ＦＲＡＭ）を構成
することができ、この非揮発性メモリ（ＦＲＡＭ）は、
給電電圧の選択時に、その情報を消失せず、定常的に新
たに書き込む必要もない。セルの残留漏れ電流によっ
て、記憶された信号が影響されることはない。

【０００４】種々異なる高誘電体及び強誘電体は、文献
から公知であり、例えば、バリウム−ストロンチウム−
チタン酸塩（ＢＳＴ）、チタン酸ストロンチウム（Ｓ
Ｔ）、又は、鉛−ジルコニウム−チタン酸塩（ＢＺ
Ｔ）、更に、強磁性及びバラエレクトリックポリマー等
である。

【０００５】これらの材料は、所望の電気特性を有して
いるけれども、その実際での意義は依然として限定され
ている。その本質的な原因は、前述の材料を即座に半導
体装置に使用することができない点にある。これらの材
料は、酸素含有雰囲気内に高温を必要とするスパッタ−
オン又は堆積処理によって製造される。この結果、半導
体技術で電極材として使用される導電材（例えば、ポリ
シリコン、アルミニウム、又は、タングステン）は不適
切である。と言うのは、それらは、これらの条件下では
酸化されてしまうからである。従って、少なくとも、第
１の電極は、通常、貴金属含有金属、例えば、プラチナ
又はルテニウムから製造されている。しかし、これら新
たな電極材料は、半導体技術用には比較的未知の物質で
ある。これら新たな電極材料は、堆積が困難であり、僅
かな層厚の場合にしか十分に構造化することができな
い。更に、これら新たな電極材料は、酸素浸透性があ
り、その結果、コンデンサ誘電体の製造中、深層の構造
部が酸化され、第１の電極と選択トランジスタとを十分
にコンタクトを形成することができなくなってしまう。
従って、コンデンサ誘電体の下側に、酸素の拡散を抑制
するバリアが必要である。

【０００６】ドイツ連邦共和国特許公開第１９６４０４
４８号公報及び世界知的所有権機関特許公開第９８／１
４９９２号公報には、その種のメモリセルが記載されて
おり、このメモリセルでは、第１の電極と選択トランジ
スタへの端子構造との間にバリアが前面に窒化（Ｎｉｔ
ｒｉｄａｔｉｏｎ）によって形成される。ドイツ連邦共
和国特許公開第１９６４０２４４号公報及び世界知的所
有権機関特許公開第９８／１５０１４号公報には、高ε
誘電又は強誘電コンデンサ誘電体を有するコンデンサが
記載されており、このコンデンサでは、第１の電極は、
電極コアと、それに比して薄い貴金属含有層から構成さ
れており、その際、電極コアは、端子構造又は酸化バリ
アの材料から形成されている。これは、単に１つの貴金
属含有層を構造化しさえすればよいという利点がある。

【０００７】これら、高ε誘電又は強誘電コンデンサ誘
電体を有するコンデンサは全て、原理的には、第１の電
極のプレーナ装置構成が設けられているという点で共通
である。

【０００８】米国特許明細書第５５８１４３６号公報に
は、前述の形式のコンデンサの第１の電極として、薄プ
ラチナ層が電極コアの表面上に堆積されている。場合に
よっては、高ε誘電体を、第１及び第２の電極の形成の
前に空き構造として製造することができ、即ち、電極
は、この誘電体の側壁に形成される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、高ε
誘電又は強誘電コンデンサ誘電体を有するコンデンサの
所要スペースを更に一層低減すること、並びに、通常の
製造過程とコンパチブルである、そのようなコンデンサ
の製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
ると、第１の電極は、担体と結合された支持フレームの
表面上に設けられており、支持フレームは、相互に離隔
された少なくとも２つのフィン部を有しており、該フィ
ン部は、担体の表面に対してほぼ平行に設けられてい
て、連結部を介して担体と機械的に結合されていること
により解決される。

【００１１】この課題は、本発明によると、担体の表面
上に、支持フレームを形成し、該支持フレームは、相互
に離隔された少なくとも２つのフィン部を有しており、
該フィン部は、担体の表面に対してほぼ平行に設けられ
ていて、連結部を介して担体と機械的に結合されている
ように形成し、担体及び支持フレームの露出している表
面上に貴金属含有の第１の電極材をコンフォームに堆積
し、貴金属含有の第１の電極材を構造化して第１の電極
を形成し、高ε誘電材又は強誘電材製のコンデンサ誘電
体を、第１の電極上にコンフォームに堆積し、第２の電
極をコンデンサ誘電体上に形成したことにより解決され
る。

【００１２】本発明は、コンデンサの貴金属含有の第１
の電極用の支持フレームの使用に基づくものであり、こ
の支持フレームは、その、担体表面への投射に比して実
質的に拡大された表面を有している。支持フレームは、
少なくとも２つの相互に離隔されたフィン部を有してお
り、これらフィン部は、担体表面に対してほぼ平行であ
って、結合部を介して担体と結合されている。貴金属製
の第１の電極は、フィン部及び結合部の表面を被覆して
おり、その結果、キャパシタンスに作用する面積が増大
する。コンデンサの第２の電極は、第１の電極から、高
ε誘電体又は強誘電体によって離隔されている。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の特に有利な実施例は、従
属請求項に記載されている。

【００１４】支持フレームは、多数の種々異なる実施例
で構成することができる。連結部は、有利には、フィン
部を相互に結合し、フィン部の１つ又は複数の側面に設
けることができるが、内側にフィン部を貫くように延在
させてもよい。支持フレームは、原理的には、第１の電
極として所謂「フィン−スタック−コンデンサ」で公知
の各形状を有するようにしてもよい。その種のフィン−
スタック−コンデンサは、例えば、ヨーロッパ特許公開
第４１５５３０号公報、ヨーロッパ特許公開第７７９６
５６号公報、ヨーロッパ特許公開第７５６３２６号公
報、及び、未だ公開されていないドイツ連邦共和国特許
第１９８２１９１０．５号、及び、ドイツ連邦共和国特
許第１９８２１７７７．３号に記載されている。しか
し、本発明の場合、そこに記載されている電極構造は、
単に貴金属含有の第１の電極用の支持フレームとして使
用されるに過ぎない。従って、支持フレームの材料用に
比較的多くの選択があり、この支持フレームは、絶縁体
からも形成することができ、連結部は、フィン部を電気
的ではなく、単に機械的に担体と連結する。

【００１５】担体は、第１の電極用の端子を有すること
ができ、その際、残りの担体表面は、絶縁層で被覆され
ている。その際、貴金属含有の第１の電極は、担体表面
の一部分を被覆し、この端子を被覆し、その結果、電気
的なコンタクトを確実に行うことができる。

【００１６】第１の電極用の材料として、殊にプラチナ
があるが、酸化ルテニウム及び他の貴金属材料が適して
おり、これらは、高ε又は強誘電体コンデンサでの使用
の際に公知である。第２の電極は、有利には、第１の電
極と同じ材料製であるが、他の適切な材料製にしてもよ
く、例えば、他の金属又はドーピングされたポリシリコ
ン製にしてもよい。

【００１７】有利には、コンデンサは、ＤＲＡＭセルで
使用される。その際、担体は、所属のＭＯＳ選択トラン
ジスタを有している。トランジスタのソース／ドレイン
領域は、既述の端子を介して第１の電極と接続されてい
る。この端子は、有利には、その上側の領域内に、導電
酸素バリアを有しており（例えば、チタンニトリド）、
それ以外は、例えば、チタン、ポリシリコン、タングス
テン、等製である。

【００１８】コンデンサの製造のために、担体上に先ず
支持フレームが形成されている。支持フレーム上に、コ
ンフォームに電極材料、例えば、プラチナ、イリジウム
又は酸化ルテニウムがコンフォームに堆積されている。
電極材料は、フォト技術を用いて構造化されて第１の電
極が形成されている。場合によっては、殊に、担体表面
と電極構造の上縁との間の高さの差（感光性レジストの
露光時に問題を生じることがある）を補償するために、
フォト技術に必要な感光性レジスト層の堆積の前に、補
助層が担体上に堆積される。この場合には、感光性レジ
ストマスクを用いて、この補助層と電極材料が構造化さ
れ、それから、補助層は、電極材料に対して選択的に除
去される。第１の電極の構造化の後、高ε誘電体又は強
誘電体が、公知の方法でコンフォームに堆積され、その
際、対向電極が製造される。

【００１９】本発明の方法の利点は、電極材料を強く異
方性エッチングする必要はないという点にある。

【００２０】支持フレームの製造のために、絶縁層と、
その中に埋め込まれた端子を有することがある担体上
に、それぞれ順次交互に第１の材料製の層と第２の材料
製の層とを有している層シーケンスが形成されており、
その際、第２の材料は、第１の材料に対して選択的にエ
ッチング可能である。層シーケンスは、担体に至る迄構
造化されており、その結果、側縁を有する層構造が形成
される。連結部が少なくとも１つの側縁に形成され、そ
のために、殊に、斜めインプランテーション（注入）、
それに続いてスペーサの形成のために異方性エッチン
グ、又は、層構造の露出している表面上に選択的エピタ
キシャルを用いることができる。最後の両方法では、そ
の際、層の表面を露出して、選択的エッチングを用い
て、第２の材料製の層を除去することができるようにす
るために、層構造内の開口部がエッチングされる。

【００２１】開口部は、層構造の縁に配設することがで
き、その結果、ここでは、連結部を構成する層及び場合
によっては層構造の縁領域が除去される。

【００２２】開口部は、他方では、層構造の内部に形成
してもよい。そうすることによって、第２の材料のエッ
チングの際に、特に高い安定性を達成することができ、
と言うのは、連結部は、支持フレームの外側に位置して
いる側縁に設けられるからである。第１の材料製の層
は、従って、薄く、例えば、２０−３０ｎｍにすること
ができる。

【００２３】担体と層シーケンスとの間に、エッチスト
ップとして使用される補助層を堆積することができる。
層シーケンスの最も下側の層は、その際、有利には、第
１の材料製の層である。層構造の形成のためのエッチン
グは、その際、２つのエッチングステップで開口を形成
するのと同様に行うことができ、その際、第１のエッチ
ングステップは、補助層に対して選択的である。場合に
よっては、担体内に設けられるコンタクトホール乃至バ
リアは、この方法によって特に良好に保護される。この
利点は、特に、支持フレームの内部での開口の場合にも
たらされる。と言うのは、開口の製造の場合に、担体に
至る迄、又は、担体の直ぐ上に位置している層に至る迄
（何れの場合にも、使用されるエッチング処理に対して
抵抗性がない）下方にエッチングする必要があるからで
あり、その際、担体表面の、この領域内に、有利には、
コンタクトホールが設けられている。補助層なしには、
バリアのエッチングの恐れがあり得る。更に、第１及び
第２の材料の、補助層を有利に使用するかどうかの選択
に、担体表面及びバリアは依存する。第１の材料が、担
体表面の材料と同じである場合、補助層は、殊に、層構
造の形成時の比較的確実なエッチストップを可能にす
る。補助層としては、例えば、酸化シリコン（特殊なＴ
ＥＯＳ）又はニトリドが適している。

【００２４】支持フレームの製造のために、上述の引用
特許出願に記載された方法を使用することができる。既
述のように、適切な材料の選択の際には、比較的大きな
自由がある。と言うのは、形成すべき支持フレームの適
切な幾何学的な形状だけが問題であるからである。つま
り、エッチング処理の際にも、比較的大きな選択可能性
がある。支持フレームとして用いるために、層シーケン
ス（第１乃至第２の材料）は、ｐ^＋ポリシリコン／ｐ⁻
ポリシリコン、シリコン／ゲルマニウム、ｎポリシリコ
ン／ポリシリコン、酸化シリコン／シリコンニトリド、
シリコンニトリド／酸化シリコン、酸化シリコン／（場
合によってはドーピングされた）ポリシリコン及び他の
組み合わせから形成することができ、第１の材料から、
その際、フィン部が形成される。連結部は、第２の材料
の事後の選択エッチングを困難にしないために、有利に
は、同様に第１の材料製である。支持フレームは、担体
表面と同じ（絶縁された）材料製にするとよい。その結
果、第２の材料製の層の選択的除去が特に簡単であり、
乃至、第２の材料及び選択的エッチング処理に対して大
きな選択の自由が得られる。何れにせよ、その際、補助
層を使用しない場合には、層構造用のエッチングの際に
担体に対する選択はない。ゲルマニウム含有層の場合に
は、製造方法及びエッチング方法が、ドイツ連邦共和国
特許出願第１９７０７９７７．６号公報に記載されてい
る。

【００２５】

【実施例】次に、本発明について、図示の有利な実施例
を用いて詳述する。

【００２６】図１では、基板１上に、絶縁層２が堆積さ
れている。基板１は、例えば、シリコン基板であり、ワ
ード線とビット線とを有する選択トランジスタを有して
いる（図６）。絶縁層は、例えば、酸化シリコンから形
成されて平坦化されている。絶縁層２内には、コンタク
トホール３が開けられており、導電材、例えば、ドーピ
ングされたポリシリコン、タングステン、タンタル、チ
タン、チタンニトリド、又は、タングステンシリチドで
充填されている。コンタクトホール３は、それぞれ、基
板１内の選択トランジスタのソース／ドレイン領域に達
しているように設けられている。有利には、コンタクト
ホール３の上部分内に、バリア４が設けられており、こ
のバリアは、酸素拡散を抑制する。そのようなバリアの
製造方法は、例えば、ドイツ連邦共和国特許公開第１９
６４０４４８号公報又はドイツ連邦共和国特許公開第１
９６４０２４６号公報から公知である。この担体上に
は、支持フレームが形成されており、その際、先ず、択
一選択的に、第１の材料製の層５_１と第２の材料製の層
５_２とを有している層シーケンスが堆積されている。例
えば第１の材料は、酸化シリコン製であり、第２の材料
は、非ドーピング又はドーピングされたポリシリコン製
である。更に、第１の材料を、ｐ^＋ドーピングポリシリ
コン製にすることができ、第２の材料を、ｐ⁻ドーピン
グポリシリコン製にすることができる。一般的に、第１
の材料は、貴金属含有層用の適切な基体を形成する必要
があり、第２の材料は、第１の材料及び担体表面（又
は、場合によっては、補助層）並びに場合によってはバ
リア材料に対して選択的にエッチング可能にする必要が
ある。この実施例では、担体表面上に直接、第２の材料
製の層が堆積されている。層シーケンスの最上層は、こ
の実施例では、第１の材料製である。続いて、層シーケ
ンス５からは、マスクを用いた異方性エッチングによっ
て、層構造５が形成されている。これらの層構造の他で
は、絶縁層２の表面は露出されている。

【００２７】図２では、層構造５の側壁には、有利に
は、第１の材料製のスペーサ６が形成されており、その
際、層は、第１の材料からコンフォームに堆積されてお
り、異方性バックエッチングされている。

【００２８】図３では、それから、この構造内に開口が
エッチングされており、この構造では、第１及び第２の
材料製の層の側縁は露出されている。この実施例では、
これらの開口は、構造の側面に設けられており、即ち、
一方の側面に設けられたスペーサ、及び、層構造５の隣
接する縁領域は、フォトマスクを用いた適切なエッチン
グ処理で除去されている。しかし、開口は、他の個所に
設けてもよく、実質的には、単に、第２の材料製の少な
くとも１つの表面乃至層のそれぞれの側縁が露出されて
る。上述の引用特許出願では、本発明の形成の他の例が
挙げられている。残り続けるスペーサ６は、連結部を構
成する。第２の材料製の層５_２は、等方性の構成要素で
のエッチング処理を用いて除去され、このエッチング処
理によって、第１の材料製の層、連結部６、担体表面２
及びバリア４は、作用されない。適切なエッチング処理
は、当業者には公知であり、例えば、引用した特許出願
に記載されている。このようにして、支持フレームが形
成され、この支持フレームは、相互に離隔されたフィン
部５_１及び連結部６から構成されている。連結部６は、
フィン部５_１を機械的に相互に一緒に、且つ、担体上面
と連結する。

【００２９】図４では、支持フレーム５_１，６上に、貴
金属含有電極材料としてプラチナ７がコンフォームに堆
積されている。そのための適切な方法（例えば、ＭＯＣ
ＶＤ）は、上述の米国特許明細書から公知である。その
際、補助層８はコンフォームに堆積されており、その結
果、既存の構造は、それで充填され、表面は部分的に平
坦化されている。補助層は、第１の電極の材料に対して
選択的にエッチング可能であり、例えば、ＴＥＯＳ又は
ニトリド製である。

【００３０】図５では、適切な感光性レジストマスク
（図示していない）が堆積されており、補助層及び電極
層７は、異方性エッチングされている。その際、電極層
７は、第１の電極の大きさに相応してエッチングされて
いる。続いて、補助層８は、例えば、電極材料に対して
ウェット選択的に除去されている。第１の電極７は、担
体表面の一部分及び例えば端子３，４も被覆している。
そうすることによって、端子と第１の電極との電気コン
タクトが形成される。

【００３１】図６では、高ε誘電体又は強誘電体製のコ
ンデンサ誘電体は、公知の方法で堆積されている。その
際、使用される高温処理により、深い位置の構造は、酸
化されない。というのは、酸化拡散は、バリア４によっ
て回避されるからである。最後に、導電層が対向電極１
０の形成のために堆積されている。

【００３２】この図６では、担体内に構成される別の構
造が図示されており、この構造は、コンデンサをＤＲＡ
Ｍ回路内に使用する場合に設けられる。支持フレーム５
_１，６上に設けられる第１の電極７は、メモリコンデン
サ用の所謂メモリノードを構成する。この第１の電極
は、その下側に設けられていて、拡散バリア４が設けら
れたコンタクト３を介して、選択トランジスタのソース
／ドレイン領域１１と接続されている。選択トランジス
タの他のソース／ドレイン領域１２は、ビット線コンタ
クト１４を介して、埋込形成されたビット線１５と接続
されている。有利には、２つの隣接するメモリセルは、
共通のビット線コンタクトを有している。溝形成された
ビット線１５とビット線コンタクト１４は、絶縁層２を
囲んでいる。選択トランジスタのソース／ドレイン領域
１１及び１２の間には、チャネル領域１６、ゲート誘電
体（図示していない）及びワード線１７として作用する
ゲート電極が設けられている。ワード線１７及びビット
線コンタクト１４は、それぞれ、ドーピングされたポリ
シリコンから形成されている。ビット線１５は、ドーピ
ングされたポリシリコン、タングステンシリチドはタン
グステンから形成されている。ソース／ドレイン領域１
１の、ビット線１５とは反対側には、それぞれ１つの絶
縁構造、例えば、絶縁材で充填された簡単な溝１８が、
隣接した選択トランジスタ間の絶縁のために設けられて
いる。

【００３３】別の実施例では、支持フレーム、即ち、フ
ィン部５_１及び連結部６は、ｐドーピングポリシリコン
製である。層シーケンス（図１参照）は、その際、有利
には、ｐドーピングシリコン５_２及びｐ^＋ドーピングシ
リコン５_１製にするとよい。その際、下側の層は、ｐ⁻
ドーピングポリシリコン５_２である。連結部（図２参
照）は、第１の実施例同様にスペーサとして形成するこ
とができるが、ヨーロッパ特許公開第７７９６５６号公
報に記載されているように、選択的エピタキシャルによ
って形成することもできる。その際、図１の層シーケン
スの最上層は、有利には、ｐ⁻ドーピングポリシリコン
層５_２である。別の手段としては、連結部の形成を、図
１の層構造５の側壁内に斜めインプランテーションする
ことによって行う。その際、この縁領域はドーピングさ
れており、対向する縁領域は、そのドーピングが変化し
ないようにされている。その種の方法は、ヨーロッパ特
許公開第７５６３２６号公報に記載されている。この場
合、層構造５内に別の開口部をエッチングする必要はな
い。と言うのは、対向する縁部に、第２の材料製の層の
側縁が露出されているからである。連結部６の形成後、
第２の材料５_２製の層、つまり、ｐ⁻ドーピングシリコ
ン層は、ｐ^＋ドーピングポリシリコン５_１，６、担体及
びバリアに対して選択的に除去される。適切なエッチン
グ方法は、当業者には公知であり、例えば、上述の引用
特許出願に記載されている。適切なエッチング方法によ
って、支持フレームが製造され、この別の方法は、第１
の実施例と同様に実行することができる。コンデンサ誘
電体の形成のための高温処理の間、支持フレーム５_１，
６の酸化を考慮する必要がある。しかし、このことは有
害ではない。と言うのは、第１の電極と端子構造３，４
との間の電気コンタクトは、直接行われ（図６参照）、
支持フレームの導電度は何ら作用しないからである。

【００３４】図７−１２には、別の実施例が図示されて
いる。

【００３５】図７では、基板１上に、絶縁層２が堆積さ
れている。基板１は、例えば、シリコン基板であり、選
択トランジスタには、ワード線とビット線が設けられて
いる（図６参照）。絶縁層は、例えば、酸化シリコンか
ら形成且つ平坦化されている。絶縁層２内には、コンタ
クトホール３が開けられており、導電材、例えば、ドー
ピングされたポリシリコン、タングステン、タンタル、
チタンニトリド又はタングステンシリチドで充填されて
いる。コンタクトホール３は、それぞれ基板１内の選択
トランジスタのソース／ドレイン領域上に達するように
設けられている。有利には、コンタクトホール３の上側
部分内に、酸素拡散を抑制するバリア４が設けられてい
る。そのようなバリアの製造方法は、例えば、ドイツ連
邦共和国特許公開第１９６４０２４６号公報、ドイツ連
邦共和国特許公開第１９６４０４４８号公報から公知で
ある。この担体上に、支持フレームが形成され、その
際、先ず、エッチストップ層２０が堆積され、その上に
層シーケンスが堆積され、この層シーケンスは、順次交
互に第１の材料製の層５_１と第２の材料製の層５_２を有
している。この例では、第１の材料は、ｐ^＋ドーピング
ポリシリコンであり、第２の材料は、ｐ⁻ドーピングポ
リシリコンであり、エッチストップ層は、ＴＥＯＳ又は
ニトリドである。層シーケンスの最も下の層は、第１の
材料製であり、層シーケンスの最も上の層は、第２の材
料製である。

【００３６】図８では、続いて、層シーケンスから、マ
スクを用いた異方性エッチングによって、層構造５が形
成され、その際、場合によっては、第２のエッチングス
テップで、エッチストップ層２０がエッチングされる。
層構造の他に、絶縁された層２の表面が露出されてい
る。異方性エッチングは、ＣＦ_４及びＳＦ_６で行うこと
ができる。

【００３７】図９では、ｐ^＋ドーピングポリシリコン及
びｐ⁻ドーピングポリシリコン製の層構造５は、シリコ
ンの選択的なエピタキシャルを用いて成長され、その結
果、連結部６が形成され、この連結部は、層構造を完全
に被覆している。エピタキシャルは、７００℃〜７５０
℃の温度範囲内でプロセスガスＳｉＣｌ_２Ｈ_２，ＨＣｌ
及びＨ_２並びにＢ_２Ｈ_６のようなドーピングガスを用い
て行うことができ、その結果、各層が相互に入り組んで
拡散するのを回避することができる。シリコン及びゲル
マニウム含有層の層シーケンスの場合、９００℃迄もの
温度となることがある。

【００３８】図１０では、それから、フォトマスクを使
用して、開口が、この構造内にエッチングされ、この構
造では、第１及び第２の材料製の層の側縁が露出されて
いる。この実施例では、この開口は、構造の内部内に形
成されている。第１の異方性エッチングステップ内で、
例えば、ＨＢｒ及び塩素が、層シーケンスをエッチング
し、その際、等方性構成要素での第２のエッチング段階
では、端子３，４を被覆するエッチストップ層が選択的
に除去される。

【００３９】図１１では、第２の材料製の層５_２は、等
方性構成要素でのエッチング処理で除去され、このエッ
チング処理では、第１の材料製の層と連結部６は、作用
を及ぼされない（場合によっては、エッチストップ層の
除去の前又は除去と同時）。そのために、アルカリエッ
チングを使用することができ、このアルカリエッチング
は、エチレンジアミン、ブレングカテチン、ピラチン及
び水を有している。選択性（エッチング速度Ｐ^＋−Ｓｉ
／Ｐ⁻Ｓｉ）は、ほぼ１：５００である。このようにし
て、支持フレームは形成され、この支持フレームは、相
互に間隔をおいたフィン部５１及び連結部６から構成さ
れている。連結部６は、フィン部５_１を支持フレームの
全ての外部で機械的に相互に結合し、且つ、担体表面と
結合する。

【００４０】図１２では、支持フレーム５_１，６は、コ
ンフォームに貴金属含有電極材としてプラチナが堆積さ
れている。支持フレームの内部の開口の領域内に、端子
３，４が形成されており、その結果、ここでは、電極層
７とのコンタクトが確実に行われている。コンフォーム
なプラチナ堆積用の適切な方法は、上述の米国特許明細
書から公知である。続いて、第１の実施例と同様の方法
が続けられ、つまり、場合によっては、補助層８がコン
フォームに堆積され（図４以下参照）、第１の電極が構
造化される、等である。

【００４１】要するに、本発明では、コンデンサには、
高ε誘電材又は強誘電材製のコンデンサ誘電体９が設け
られており、この誘電体の貴金属含有のメモリ電極は、
複数のフィン部５_１を有していて、担体と結合された支
持フレーム上に設けられている。この支持フレームは、
例えば、順次交互に低エッチング速度と高エッチング速
度での層シーケンスの析出、層構造用のエッチング、連
結部の形成、及び、高エッチング速度での層の選択的除
去によって製造することができる。

【００４２】

【発明の効果】本発明によると、高ε誘電又は強誘電コ
ンデンサ誘電体を有するコンデンサの所要スペースを更
に一層低減することができ、通常の製造過程とコンパチ
ブルであり、電極材料を強く異方性エッチングする必要
はないという利点が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】方法の第１の実施例が、ＤＲＡＭメモリセルを
用いて明らかに示された基板の横断面を示す図である。

【図２】方法の第１の実施例が、ＤＲＡＭメモリセルを
用いて明らかに示された基板の横断面を示す図である。

【図３】方法の第１の実施例が、ＤＲＡＭメモリセルを
用いて明らかに示された基板の横断面を示す図である。

【図４】方法の第１の実施例が、ＤＲＡＭメモリセルを
用いて明らかに示された基板の横断面を示す図である。

【図５】方法の第１の実施例が、ＤＲＡＭメモリセルを
用いて明らかに示された基板の横断面を示す図である。

【図６】方法の第１の実施例が、ＤＲＡＭメモリセルを
用いて明らかに示された基板の横断面を示す図である。

【図７】相応に、第２の実施例を示す図である。

【図８】相応に、第２の実施例を示す図である。

【図９】相応に、第２の実施例を示す図である。

【図１０】相応に、第２の実施例を示す図である。

【図１１】相応に、第２の実施例を示す図である。

【図１２】相応に、第２の実施例を示す図である。

【符号の説明】

１基板２絶縁層３コンタクトホール４端子構造５層シーケンス５_１第１の材料製の層（フィン部（ｐ＋ドーピングシ
リコン））５_２第２の材料製の層（ｐドーピングシリコン）６連結部（第１の材料製のスペーサ）７電極層（プラチナ）８補助層１０対向電極１１選択トランジスタのソース／ドレイン領域１２選択トランジスタの他のソース／ドレイン領域１４ビット線コンタクト１５埋込形成されたビット線１６チャネル領域１７ワード線１８溝２０エッチストップ層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】担体上の半導体装置内に設けられるコン
デンサであって、 −貴金属含有の第１の電極（７）と、 −高ε誘電材又は強誘電材製のコンデンサ誘電体（９）
と、 −第２の電極（１０）とを有しているコンデンサにおい
て、第１の電極（７）は、担体と結合された支持フレー
ム（５_１，６）の表面上に設けられており、前記支持フ
レームは、相互に離隔された少なくとも２つのフィン部
（５_１）を有しており、該フィン部は、前記担体の表面
に対してほぼ平行に設けられていて、連結部（６）を介
して前記担体（１，２）と機械的に結合されていること
を特徴とするコンデンサ。
【請求項２】支持フレームは、ポリシリコン製である
請求項１記載のコンデンサ。
【請求項３】支持フレームは、酸化シリコン製である
請求項１記載のコンデンサ。
【請求項４】貴金属含有の第１の電極（７）は、担体
表面（２，４）の一部分である請求項１〜３までのいず
れか１記載のコンデンサ。
【請求項５】担体の、コンデンサ側の表面に、中にコ
ンタクト（３）が設けられた絶縁層（２）を有してお
り、前記コンタクト（３）は、拡散バリア（４）を有し
ていて、第１の電極（７）と接続されている請求項１〜
４までのいずれか１記載のコンデンサ。
【請求項６】担体は、ＭＯＳトランジスタを有してお
り、コンタクト（３）は、トランジスタのソース／ドレ
イン領域（１１）を第１の電極（７）と接続する請求項
５記載のコンデンサ。
【請求項７】請求項１記載のコンデンサの製造方法に
おいて、担体（１，２）の表面上に、支持フレームを形
成し、該支持フレームは、相互に離隔された少なくとも
２つのフィン部（５_１）を有しており、該フィン部は、
担体の表面に対してほぼ平行に設けられていて、連結部
（６）を介して担体（１，２）と機械的に結合されてい
るように形成し、 −担体及び支持フレーム（５_１，６）の露出している表
面上に貴金属含有の第１の電極材をコンフォームに堆積
し、 −前記貴金属含有の第１の電極材を構造化して第１の電
極（７）を形成し、 −高ε誘電材又は強誘電材製のコンデンサ誘電体（９）
を、前記第１の電極（７）上にコンフォームに堆積し、 −第２の電極を前記コンデンサ誘電体上に形成したこと
を特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項８】請求項７記載のコンデンサの製造方法で
あって、 −担体（１，２）上に支持フレームを形成するために、
第１の材料製の層（５_１）と第２の材料製の層（５_２）
とからなる順次交互の層シーケンスを堆積し、 −前記層シーケンスをエッチングして、側縁を有する層
構造体（５）を構成し、 −前記層構造体（５）の側縁を覆うように連結部（６）
を形成し、 −前記第２の材料製の層（５_２）を、選択的に前記第１
の材料製の層（５_１）及び前記連結部に対して離隔し、
その結果、支持フレームを形成する請求項７記載のコン
デンサの製造方法。
【請求項９】第１の材料製の層をｐ^＋ドーピングポリ
シリコンから形成し、第２の材料製の層をｐ⁻ドーピン
グポリシリコンから形成する請求項８記載のコンデンサ
の製造方法。
【請求項１０】第１の材料製の層を絶縁材料から形成
する請求項８記載のコンデンサの製造方法。
【請求項１１】斜めインプランテーションによって、
側縁内に層構造（５）を形成する請求項９記載のコンデ
ンサの製造方法。
【請求項１２】連結部（６）を、層構造（５）の露出
された側縁に選択的エピタキシャル又はコンフォームに
析出を行い、続いて、異方性エッチングすることによっ
て形成し、前記層構造内に開口部をエッチングし、前記
開口部により、第１の材料製の層（５_１）の表面を露出
させる請求項８〜１０までのいずれか１記載のコンデン
サの製造方法。
【請求項１３】第１の電極材料の堆積後、補助層
（８）をコンフォームに堆積し、前記補助層（８）及び
第１の電極材料を、異方性に構造化して、第１の電極
（７）を形成し、残った前記補助層（８）を前記第１の
電極（７）に対して選択的に除去する請求項８〜１２ま
でのいずれか１記載のコンデンサの製造方法。
【請求項１４】支持フレーム（５_１，６）の形成の前
に、エッチストップ層（２０）を担体表面上に堆積する
請求項８〜１３までのいずれか１記載のコンデンサの製
造方法。