DE10116875A1 - Production of an integrated ferroelectric storage device comprises depositing an intermediate oxide, forming ferroelectric capacitor module on intermediate oxide, structuring, and depositing hydrogen diffusion barrier on structured module - Google Patents
Production of an integrated ferroelectric storage device comprises depositing an intermediate oxide, forming ferroelectric capacitor module on intermediate oxide, structuring, and depositing hydrogen diffusion barrier on structured moduleInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines integrierten ferroelektrischen Speichers nach dem Stack-Zel len-Prinzip, wobei Transistoren auf einem Wafer gebildet, anschließend ein erstes Zwischenoxid abgeschieden und auf diesem ersten Zwischenoxid die ferroelektrischen Kondensa tormodule hergestellt werden, die mit ihrer unteren Elektro de durch einen darunterliegenden elektrisch leitenden Plug mit einer entsprechenden Transistorelektrode eines Auswahl transistors verbunden sind.The invention relates to a method for producing a integrated ferroelectric memory according to the stack cell len principle, with transistors formed on a wafer, then deposited and on a first intermediate oxide this first intermediate oxide, the ferroelectric condensate door modules are manufactured using their lower electrical de by an underlying electrically conductive plug with a corresponding transistor electrode of a selection transistor are connected.
Sowohl beim Stackprinzip als auch beim Offsetzellenprinzip sind zur Herstellung von ferroelektrischen Speicherzellen Prozessschritte notwendig, um die untere und obere Kondensa torelektrode zu strukturieren. Die Strukturierung der auch in der Mikroelektronik neuen Elektrodenmaterialien, wie zum Beispiel Platin für hochintegrierte Speicherbausteine er folgt mit Plasmaprozessen vorwiegend unter Verwendung einer Fotoresistmaske. Der Materialabtrag in den nicht maskierten Gebieten auf der Scheibe erfolgt durch Sputterabtrag unter Beschuss mit Chlor- und Argonionen. Um feinste Strukturen maßhaltig realisieren zu können, ist es erforderlich, die Struktur der Lackmaske ohne Änderungen der kritischer. Abmes sungen (CD = Critical Dimension) auf die zu strukturierende Platinschicht zu übertragen. Der Sputterangriff der Ionen führt jedoch vor allem mit reaktiven Gasen zu einer Facet tierung, das heißt Abschrägung der Lackmaske und damit zu einer entsprechenden Facettierung beim Strukturübertrag ins Platin. Diese Facettierung beschränkt die bei der Platin strukturierung kleinsten erzielbaren Strukturgrößen. Aus der Literatur ist bekannt, dass reine Chlorplasmen die stärkste Facettierung verursachen. Both with the stack principle and with the offset cell principle are used to manufacture ferroelectric memory cells Process steps necessary to get the lower and upper condensate structure gate electrode. The structuring of the too new electrode materials in microelectronics, such as Example platinum for highly integrated memory modules follows with plasma processes predominantly using one Photoresist mask. The material removal in the unmasked Areas on the disc are done by sputtering under Bombardment with chlorine and argon ions. The finest structures To be able to realize true to size, it is necessary to Structure of the paint mask without changing the critical. dimen solutions (CD = critical dimension) on the structure to be structured Transfer platinum layer. The sputter attack of the ions leads to a facet, especially with reactive gases tion, that means beveling the paint mask and thus too a corresponding faceting in the structural transfer into Platinum. This faceting limits that of platinum structuring the smallest achievable structure sizes. From the Literature is known to be pure chloroplasmic the strongest Cause faceting.
Mit zunehmendem Argonanteil im Chlor-Argon-Gasgemisch steigt dagegen der Flankenwinkel, d. h. die Flankensteilheit der er haltenen Platinstrukturen an. Die Verwendung von reinem Edelgas als Prozessgas führt beim Plasmaätzen zu praktisch keiner Facettierung der Lackmaske. Als Konsequenz bilden die erhaltene Ätzkante und die Redepositionen (Fences) den best möglichen Winkel (< 80°) und man findet nur eine minimale Aufweitung. Strukturiert man Sauerstoffbarriere, untere Elektrode, Ferroelektrikum und obere Elektrode in einem Schritt (One Step Etch), so bilden sich hohe Fences.As the proportion of argon in the chlorine-argon gas mixture increases the flank angle, on the other hand. H. the steepness of the he holding platinum structures. The use of pure Noble gas as a process gas leads to practical use in plasma etching no faceting of the paint mask. As a consequence, the preserved etching edge and the speech positions (fences) the best possible angle (<80 °) and you find only a minimal one Expansion. If one structures the oxygen barrier, lower one Electrode, ferroelectric and top electrode in one Step (One Step Etch), so high fences are formed.
Um eine Oxidation des aus Polysilizium oder Wolfram beste henden Plugs zu verhindern, wird zwischen dem Plug und der unteren Kondensatorelektrode eine Sauerstoffbarriere gebil det. Bisherige Versuche haben gezeigt, dass bei stufenweiser Strukturierung des Kondensatormoduls, das heißt einer Struk turierung von unterer Elektrode, Sauerstoffbarriere, Ferroe lektrikum und oberer Elektrode des Kondensators in verschie denen Schritten, die Sauerstoffbarriere von der Seite her bei einem Sauerstoffanneal (Temperung in Sauerstoffatmosphä re) aufoxidiert wird und damit die elektrische Verbindung der unteren Kondensatorelektrode mit dem Plug zerstört wird. Weitere Versuche haben gezeigt, dass eine entsprechende planare, unstrukturierte Sauerstoffbarriere im oben erwähn ten Temperungsvorgang in Sauerstoffatmosphäre widersteht. Wie sich weiter gezeigt hat, ist der Überlapp der unteren Kondensatorelektrode über die darunterliegende Sauerstoff barriere von großer Bedeutung. Je größer dieser Überlapp ist, desto geringer wird die Sauerstoffbarriere von cer Sei te her oxidiert und desto mehr Kondensatoren funktionieren. Aus der Literatur, Technical Digest IEDM, 609 (1997), Tech nical Digest IEDM, 801 (1999) und Technical Digest IEDM, 617 (1997) ist es bekannt, den ganzen Kondensator in nur einem Ätzschritt herzustellen. Alle Abscheidungen und Temperungen, die zur Herstellung des ferroelektrischen Kondensators benötigt werden, werden auf ganzflächigen Schichten ausgeführt, wobei sich in diesem Fall ein maximaler Überlapp zwischen unterer Kondensatorelektrode und Sauerstoffbarriere ein stellt.To prevent oxidation of the plug made of polysilicon or tungsten, an oxygen barrier is formed between the plug and the lower capacitor electrode. Experiments to date have shown that with step-by-step structuring of the capacitor module, that is to say structuring of the lower electrode, oxygen barrier, ferroelectric and upper electrode of the capacitor in different steps, the oxygen barrier from the side in the case of an oxygen anneal (tempering in an oxygen atmosphere) is oxidized and thus the electrical connection of the lower capacitor electrode to the plug is destroyed. Further tests have shown that a corresponding planar, unstructured oxygen barrier withstands the tempering process mentioned above in an oxygen atmosphere. As has further been shown, the overlap of the lower capacitor electrode over the underlying oxygen barrier is of great importance. The greater this overlap, the less the oxygen barrier is oxidized from the side and the more capacitors work. It is known from the literature, Technical Digest IEDM, 609 ( 1997 ), Technical digest IEDM, 801 ( 1999 ) and Technical Digest IEDM, 617 ( 1997 ) to produce the entire capacitor in only one etching step. All depositions and tempering that are required to manufacture the ferroelectric capacitor are carried out on layers covering the entire surface, in which case there is a maximum overlap between the lower capacitor electrode and the oxygen barrier.
Aus von den Erfindern durchgeführten Experimenten und aus der Literatur ist bekannt, dass Prozesse, in denen Wasser stoff frei wird oder verwendet wird, zu einer Degradation des Ferroelektrikums führen, so zum Beispiel bei Abscheidun gen von CVD- und PECVD-Oxiden, Wolfram-CVD oder Formiergas- Temperung. Um eine derartige Degradation des Ferroelektri kums zu vermeiden, werden Wasserstoffdiffusionsbarrieren (engl.: EBL = Encapsulation Barrier Layer) eingesetzt.From experiments carried out by the inventors and from It is known in the literature that processes in which water becomes free or is used for degradation of the ferroelectric lead, for example in the case of deposition of CVD and PECVD oxides, tungsten CVD or forming gas Tempering. To such a degradation of the ferroelectric to avoid accumulation, hydrogen diffusion barriers (English: Encapsulation Barrier Layer) used.
Nur wenige Hersteller strukturieren die Sauerstoffbarriere, die untere Kondensatorelektrode, das Ferroelektrikum und die obere Kondensatorelektrode in einem Schritt (OSSI = One Step Etch Stack Integration). Nach dieser einschrittigen Struktu rierung wird üblicherweise die obere Kondensatorelektrode mit einer Wolfram/Aluminium-Metallisierung angeschlossen.Few manufacturers structure the oxygen barrier, the lower capacitor electrode, the ferroelectric and the upper capacitor electrode in one step (OSSI = One Step Etch stack integration). According to this one-step structure is usually the upper capacitor electrode connected with a tungsten / aluminum metallization.
Alle zur Zeit kommerziell erwerblichen Produkte mit ferroe lektrischen Schichten sind nach dem Offset-Zellen-Prinzip aufgebaut und haben eine Integrationsdichte von nur wenigen Kilobyte bis hin zu einem Megabyte. Die Integration von nach dem Stackprinzip aufgebauten ferroelektrischen Speicherzel len, die zum Beispiel mit dem OSSI-Prinzip in einer Argonat mosphäre hergestellt und mit einer schützenden Wasserstoff barriere versehen sind, ist noch nicht bekannt.All currently commercially available products with ferroe Electrical layers are based on the offset cell principle built up and have an integration density of only a few Kilobytes up to a megabyte. The integration of after the ferroelectric memory cell based on the stack principle len, for example using the OSSI principle in an argonate made with a protective hydrogen barrier is not yet known.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Herstellungsverfahren für integrierte ferroelektrische Halb leiterspeicher anzugeben, das die Vorteile einer einschrit tigen Strukturierung der Kondensatormodule (OSSI-Strukturie rung) mit einer prozesstechnisch günstigen und hinsichtlich ihrer Wasserstoffdiffusionsbarriereeigenschaften sicheren Integration einer derartigen EBL-Schicht verbindet.It is therefore an object of the invention, a generic Manufacturing process for integrated ferroelectric half to specify the main memory that has the advantages of a single step structure of the capacitor modules (OSSI structure tion) with a process-technically favorable and in terms of secure their hydrogen diffusion barrier properties Integration of such an EBL layer connects.
Diese Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.This task is solved according to the requirements.
Dadurch, dass erfindungsgemäß die Kondensatormodule mit ih rer unteren und oberen Elektrode und dem dazwischenliegenden Ferroelektrikum ganzflächig hergestellt und hernach in einem Schritt strukturiert werden und danach über den strukturier ten ferroelektrischen Kondensatoren ganzflächig eine Wasser stoffdiffusionsbarriere abgeschieden wird, wird eine pro zesstechnisch einfache und hinsichtlich ihrer Wasserstoff diffusionsbarriereeigenschaften sichere Wasserstoffdiffusi onsbarriereschicht in den Herstellungsprozess integriert. Die oben genannte Integrationsmöglichkeit der EBL über einem ferroelektrischen Kondensatormodul läßt sich bei verschiede nen Prozessvarianten der Kondensatorstrukturierung anwenden, so zum Beispiel bei OSSI-Strukturierung mit Argon oder bei Hot-OSSI-Methode, das heißt eine Hard-Maskenätzung mit hei ßer Kathode, bei der keine Fences entstehen.The fact that according to the invention the capacitor modules with ih rer lower and upper electrode and the intermediate Ferroelectric manufactured over the entire surface and subsequently in one Be structured step and then via the structured ferroelectric capacitors all over a water diffusion barrier is deposited, a pro technically simple and in terms of their hydrogen diffusion barrier properties secure hydrogen diffuser barrier layer integrated into the manufacturing process. The above-mentioned integration possibility of the EBL over one ferroelectric capacitor module can be used in various apply process variants of capacitor structuring, for example with OSSI structuring with argon or with Hot OSSI method, that is, hard mask etching with hot ß cathode, with no fences.
Falls eine Sauerstoffbarriere zwischen der unteren Kondensa torelektrode und dem Plug aufgebracht wird, kann die ein schrittige Strukturierung der ferroelektrischen Kondensator module bewirken, dass die untere Kondensatorelektrode die Sauerstoffbarriere gleichmäßig überlappt.If there is an oxygen barrier between the lower condensate gate electrode and the plug is applied, the one gradual structuring of the ferroelectric capacitor modules cause the lower capacitor electrode to Oxygen barrier evenly overlapped.
Die erfindungsgemäße Wasserstoffdiffusionsbarriere (EBL) be steht aus mindestens einer Schicht, die zum Beispiel aus nichtleitendem Material besteht. Die Wasserstoffdiffusions barriere kann jedoch auch aus mehreren Schichten bestehen. Wenn für die Wasserstoffdiffusionsbarriere ein leitendes Ma terial gewählt wird, muss, wenn sie direkt über dem struktu rierten Kondensatormodul abgeschieden wird unter der leiten den Schicht der Wasserstoffdiffusionsbarriere eine dielek trische Schicht abgeschieden werden, um einen Kurzschluss zwischen der oberen und der unteren Kondensatorelektrode zu verhindern.The hydrogen diffusion barrier (EBL) according to the invention be consists of at least one layer, for example non-conductive material. The hydrogen diffusion However, the barrier can also consist of several layers. If a conductive dimension for the hydrogen diffusion barrier material must be selected if it is directly above the structure dated capacitor module is deposited under the lead a layer of hydrogen diffusion barrier trical layer to be short-circuited between the upper and lower capacitor electrodes prevent.
Das hier beschriebene Verfahren zeigt zwei Ausführungsbei spiele auf. Im ersten Ausführungsbeispiel wird nach der Strukturierung des Kondensatormoduls direkt über dem Konden sator eine nicht leitfähige Wasserstoffdiffusionsbarriere abgeschieden und darauf ein zum Beispiel aus Siliziumoxid bestehendes Zwischenoxid aufgebracht (zweite Zwischenoxid schicht). Dieses Schichtsystem wird dann mit Stopp auf Pla tin (das Material der oberen Kondensatorelektrode) herunter poliert, so dass die obere Kondensatorelektrode freiliegt.The method described here shows two embodiments play on. In the first embodiment, according to the Structuring the capacitor module directly above the condenser a non-conductive hydrogen diffusion barrier deposited and on it, for example made of silicon oxide existing intermediate oxide applied (second intermediate oxide layer). This layer system is then stopped on Pla tin (the material of the upper capacitor electrode) polished so that the upper capacitor electrode is exposed.
Es besteht auch die Möglichkeit, nur bis zur Wasserstoffdif fusionsbarriere herunter zu polieren und anschließend mit Hilfe einer Lithoebene und einer Ätzstrukturierung den An schluss zur oberen Kondensatorelektrode zu öffnen. Nun kann eine aus Platin bestehende Common Plate abgeschieden werden und anschließend ein Post-Anneal (PoA) zur Konditionierung der Wasserstoffdiffusionsbarriere durchgeführt werden. Der Post-Anneal kann aber auch vor Abscheidung der Common Plate durchgeführt werde. Dadurch wird die Verwendung anderer Ma terialien für die Common Plate ermöglicht, die einem Sauer stoffanneal bei 500 bis 800°C nicht standhalten und dabei gleichzeitig für den Sauerstoff durchlässig sind. Beispiele für geeignete Materialien für die Common Plate sind dann A1, Cu, Ti, TiON, TaSiN, und andere Materialien. Vorteilhaft ist die Verwendung von Ti, TiON, TaSiN, da diese selbst Barrie reeigenschaften gegenüber Wasserstoff aufweisen.There is also the possibility of only up to the hydrogen dif to polish down the fusion barrier and then with With the help of a litho level and an etching structure the An to open the top capacitor electrode. Well now a common plate consisting of platinum is deposited and then a post-anneal (PoA) for conditioning the hydrogen diffusion barrier. The Post-anneal can also take place before the common plate is deposited be carried out. This will prevent other Ma materials for the common plate, which enables a sour Fabric withstand at 500 to 800 ° C and not are permeable to oxygen at the same time. Examples suitable materials for the common plate are then A1, Cu, Ti, TiON, TaSiN, and other materials. It is advantageous the use of Ti, TiON, TaSiN, since these themselves are Barrie have re-properties towards hydrogen.
Wenn somit für die Common Plate ein als Wasserstoffdiffusi onsbarriere wirkendes Material gewählt wird, kann bei einem zweiten Ausführungsbeispiel auf die Abscheidung einer Was serstoffdiffusionsbarriere direkt über dem Kondensatormodul verzichtet und statt dessen dort nur die Common Plate als Wasserstoffdiffusionsbarriere dienen. Dabei sollte jedoch die Common Plate möglichst großflächig sein, um bestmögliche Abschirmung gegenüber Wasserstoff zu gewährleisten.So if the Common Plate is a hydrogen diffuser onsbarriere acting material can be selected with a second embodiment on the deposition of a what Hydrogen diffusion barrier directly above the capacitor module waived and instead only the Common Plate as Serve as a hydrogen diffusion barrier. It should, however the common plate should be as large as possible to ensure the best possible Ensure shielding against hydrogen.
Weiterhin kann, wenn die Common Plate selbst nicht an einem als Wasserstoffdiffusionsbarriere bestehenden Material be steht oder kleinflächig ist, auf der Common Plate eine Was serstoffdiffusionsbarriereschicht aufgebracht werden. Dafür können sowohl leitfähige als auch nicht leitfähige Materia lien zum Einsatz kommen.Furthermore, if the common plate itself is not attached to a existing material as a hydrogen diffusion barrier stands or is small, on the common plate a what Hydrogen diffusion barrier layer can be applied. Therefore can both conductive and non-conductive materia lien are used.
Im Falle, dass über der Common Plate eine nicht leitfähige Wasserstoffdiffusionsbarriereschicht gebildet wird, muss letztere mit durchgeätzt werden, wenn das Via zwischen Com mon Plate und der nachfolgenden Metallisierungsebene geätzt wird. Im Falle einer leitfähigen Wasserstoffdiffusionsbar riereschicht ist dies nicht erforderlich, jedoch eine Unter brechung dieser Wasserstoffdiffusionsbarriereschicht außer halb des Zellenfeldes, um Kurzschlüsse in der Peripherie zu vermeiden.In the event that a non-conductive over the common plate Hydrogen diffusion barrier layer must be formed the latter can be etched through if the via between Com mon plate and the subsequent metallization level etched becomes. In the case of a conductive hydrogen diffusible This is not necessary, but a sub-layer refraction of this hydrogen diffusion barrier layer except half of the cell field to prevent short circuits in the periphery avoid.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in zwei prinzipiellen Ausführungsbeispielen Bezug nehmend auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.The method according to the invention is based on two principles Embodiments with reference to the accompanying Drawing explained in more detail.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer OSSI-Struk turierung eines ferroelektrischen Kondensators mit einer direkt darüber abgeschiedenen dielek trischen Wasserstoffdiffusionsbarriereschicht und Fig. 1 shows a schematic sectional view of a first embodiment of an OSSI structure of a ferroelectric capacitor with a directly deposited dielectric hydrogen diffusion barrier layer and
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines er findungsgemäßen Herstellungsverfahrens, bei dem eine Wasserstoffdiffusionsbarriereschicht über einer Common Plate gebildet wird, welche zur Kon taktierung der oberen Kondensatorelektrode mit einer (nicht gezeigten) Metallisierungsebene auf gebracht wurde. Fig. 2 shows a second embodiment of a manufacturing method according to the invention, in which a hydrogen diffusion barrier layer is formed over a common plate, which was brought to contact with the upper capacitor electrode with a (not shown) metallization level.
Gemäß Fig. 1 wird nach der nach dem OSSI-Prinzip erfolgten einschrittigen Strukturierung eines ferroelektrischen Kon densatormoduls 1 direkt über dem Kondensator 1 eine nicht leitfähige Wasserstoffdiffusionsbarriere 10 abgeschieden. Diese Wasserstoffdiffusionsbarriere (oder EBL) kann aus ei ner Schicht oder mehreren Schichten bestehen. Über der Was serstoffdiffusionsbarriere 10 wird dann ein zum Beispiel aus Siliziumoxid bestehendes (zweites) Zwischenoxid (ZOx) 3 auf gebracht. Dieses Schichtsystem wird dann mit Stopp auf Pla tin herunterpoliert, so dass die obere aus Platin bestehende Elektrode des Kondensatormoduls 1 freiliegt. Es ist zu er wähnen, dass das ferroelektrische Kondensatormodul 1 aus der oberen Kondensatorelektrode 6, dem Ferroelektrikum 5 und der unteren Kondensatorelektrode 4 besteht. Zwischen einem dar unter liegenden Polysiliziumplug 8, der zur elektrischen Verbindung der unteren Kondensatorelektrode 4 mit einer (nicht gezeigten) Elektrode eines Auswahltransistors durch eine erste Zwischenoxidschicht 2 aus SiOx führt, und der un teren Kondensatorelektrode 4 liegt eine Sauerstoffdiffusi onsbarriere 7. Vom Auswahltransistor ist eine Gateelektrode G dargestellt. Bei der OSSI-Ätzung gelingt es nicht, einen Überlapp der unteren Kondensatorelektrode 4 über der Sauer stoffdiffusionsbarriere 7 bei jedem Kondensator zu erzeugen. Jedoch ist dadurch, daß die O2-Temperung stattfindet, bevor die Kondensatoren mit OSSI-Ätzung strukturiert werden, der Overlap noch maximal, nämlich so groß wie der Wafer.According to FIG. 1, a non-conductive hydrogen diffusion barrier 10 is deposited directly over the capacitor 1 according to the one-step structuring of a ferroelectric capacitor module 1 based on the OSSI principle. This hydrogen diffusion barrier (or EBL) can consist of one or more layers. A (second) intermediate oxide (ZOx) 3, for example consisting of silicon oxide, is then brought over the what diffusion barrier 10 . This layer system is then polished down with a stop on platinum, so that the upper platinum electrode of the capacitor module 1 is exposed. It should be noted that the ferroelectric capacitor module 1 consists of the upper capacitor electrode 6 , the ferroelectric 5 and the lower capacitor electrode 4 . Between an underlying polysilicon plug 8 , which leads to the electrical connection of the lower capacitor electrode 4 to an electrode (not shown) of a selection transistor through a first intermediate oxide layer 2 made of SiOx, and the lower capacitor electrode 4 is an oxygen diffusion barrier 7 . A gate electrode G is shown from the selection transistor. In the OSSI etching it is not possible to produce an overlap of the lower capacitor electrode 4 over the oxygen diffusion barrier 7 for each capacitor. However, because the O 2 annealing takes place before the capacitors are patterned with OSSI etching, the overlap is still at a maximum, namely as large as the wafer.
Alternativ zum Herunterpolieren des aus dem zweiten Zwi schenoxid 3 und der Wasserstoffdiffusionsbarriere 10 beste henden Schichtsystems mit Stopp auf der aus Edelmetall, z. B. Platin bestehenden oberen Kondensatorelektrode 6 (siehe die Pfeile P), besteht alternativ auch die Möglichkeit, nur bis auf die Wasserstoffdiffusionsbarriere herunterzupolieren und anschließend mit Hilfe einer Lithoebene und einer Ätzung den Anschluss zur oberen Kondensatorelektrode 6 zu öffnen. Es muss erwähnt werden, dass das Edelmetall Platin nur bei spielhaft für ein Edelmetall/Metalloxid angeführt ist. Es gibt alternative Methoden, bei denen die Elektroden z. B. aus IrOx bestehen.Alternatively to the polishing down of the second inter mediate oxide 3 and the hydrogen diffusion barrier 10 existing layer system with stop on the made of precious metal, for. B. platinum existing upper capacitor electrode 6 (see arrows P), there is alternatively also the possibility to polish down only to the hydrogen diffusion barrier and then open the connection to the upper capacitor electrode 6 with the aid of a litho level and an etching. It has to be mentioned that the precious metal platinum is only given as an example for a precious metal / metal oxide. There are alternative methods in which the electrodes e.g. B. consist of IrOx.
Nun kann eine z. B. aus Platin bestehende (nicht gezeigte) Common Plate abgeschieden werden und anschließend ein Post- Anneal (PoA) zur Konditionierung der Wasserstoffdiffusions barriere 10 durchgeführt werden.Now a z. B. existing platinum (not shown) common plate and then a post-anneal (PoA) for conditioning the hydrogen diffusion barrier 10 are performed.
Allerdings kann der Post-Anneal (PoA) auch vor der Abschei dung der Common Plate durchgeführt werden. Dadurch lassen sich für die Common Plate andere Materialien verwendan, die keinem Sauerstoffanneal bei 500 bis 800°C standhalten und dabei gleichzeitig für diesen durchlässig sind. Beispiele für derartige Materialien sind A1, Cu, Ti, TiON, TaSiN, wo bei von Vorteil die Verwendung von Ti, TiON, TaSiN ist, da diese selbst Barriereeigenschaften gegenüber Wasserstoff aufweisen.However, the post-anneal (PoA) can also be done before the parting common plate. Let it through other materials are used for the common plate, which cannot withstand oxygen at 500 to 800 ° C and are permeable to it at the same time. Examples for such materials are A1, Cu, Ti, TiON, TaSiN, where the use of Ti, TiON, TaSiN is advantageous because these themselves have barrier properties against hydrogen exhibit.
In Fig. 2 ist in einer ähnlichen Schnittdarstellung wie in Fig. 1 ein zweites prinzipielles Ausführungsbeispiel eines mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren gebildeten ferroelektrischen Kondensators veranschaulicht. Wieder ist eine ferroelektrische Speicherzelle nach dem Stackprinzip hergestellt worden, wobei (nicht gezeigte) auf einem Wafer gebildete Transistoren von einer SiOx Schicht 2 bedeckt sind. Eine über einer (nicht gezeigten) Transistorelektrode liegende untere Kondensatorelektrode 4 eines nach dem OSSI- Prinzip in einem Schritt strukturierten ferroelektrischen Kondensatormoduls 1 steht über eine elektrisch leitende Sauerstoffbarriere durch einen leitenden Polysiliziumplug 8 mit der genannten Transistorelektrode in Verbindung. FIG. 2 shows a second basic embodiment of a ferroelectric capacitor formed with the manufacturing method according to the invention in a sectional view similar to that in FIG. 1. Again, a ferroelectric memory cell has been manufactured according to the stack principle, with transistors (not shown) formed on a wafer being covered by an SiOx layer 2 . A lower capacitor electrode 4 of a ferroelectric capacitor module 1, which is structured in one step according to the OSSI principle, lies above a transistor electrode (not shown) and is connected to said transistor electrode via an electrically conductive oxygen barrier through a conductive polysilicon plug 8 .
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist auf die Abscheidung einer Wasserstoffdiffusionsbarriere direkt über dem Kondensatormodul 1 verzichtet worden. Statt dessen ist eine Wasserstoffdiffusionsbarriere EBL 10 auf der Common Plate 11 aufgebracht. Dabei können für die Wasserstoffdiffu sionsbarriere 10 sowohl leitfähige als auch nicht leitfähige Materialien verwendet werden. Im Falle einer nicht leitfähi gen Wasserstoffdiffusionsbarriereschicht 10 muss diese zu sammen mit einer dieselbe bedeckenden (dritten) Zwi schenoxidschicht 12 durchgeätzt werden, wenn das Via 13 zur Herstellung einer leitenden Verbindung zwischen der Common Plate 11 und einer (nicht gezeigten) Metallisierungsebene hergestellt wird. Im Falle einer leitfähigen Wasserstoffdif fusionsbarriereschicht 10 ist diese Ätzung nicht erforder lich, jedoch muss die Wasserstoffdiffusionsbarriereschicht 10 dann außerhalb des Zellenfeldes unterbrochen werden, um Kurzschlüsse in der Peripherie zu vermeiden.In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the deposition of a hydrogen diffusion barrier directly above the capacitor module 1 has been dispensed with. Instead, a hydrogen diffusion barrier EBL 10 is applied to the common plate 11 . Both conductive and non-conductive materials can be used for the hydrogen diffusion barrier 10 . In the case of a non-conductive hydrogen diffusion barrier layer 10 , this must be etched through together with a (third) intermediate oxide layer 12 covering the same, if the via 13 is produced to produce a conductive connection between the common plate 11 and a metallization layer (not shown). In the case of a conductive Wasserstoffdif fusion barrier layer 10, this etching is not erforder Lich while observing the hydrogen diffusion barrier layer 10 then outside the cell array interrupted in order to avoid short circuits in the periphery.
Wenn bei einer ähnlich wie in Fig. 2 aufgebauten Variante, bei der die Common Plate selbst eine Wasserstoffdiffusions barriere bildet, auf die Abscheidung einer zusätzlichen Was serstoffdiffusionsbarriere 10 verzichtet wird, sollte die Common Plate 11 möglichst großflächig sein, um bestmögliche Abschirmung gegenüber Wasserstoff zu gewährleisten. If, in a variant similar to that in FIG. 2, in which the common plate itself forms a hydrogen diffusion barrier, the deposition of an additional hydrogen diffusion barrier 10 is dispensed with, the common plate 11 should be as large as possible in order to ensure the best possible shielding against hydrogen ,
11
ferroelektrisches Kondensatormodul
ferroelectric capacitor module
22
erste Zwischenoxidschicht
first intermediate oxide layer
33
zweite Zwischenoxidschicht
second intermediate oxide layer
44
untere Kondensatorelektrode
lower capacitor electrode
55
Ferroelektrikum
ferroelectric
66
obere Kondensatorelektrode
upper capacitor electrode
77
Sauerstoffbarriere
oxygen barrier
88th
Polyplug
Polyplug
1010
Wasserstoffdiffusionsbarriereschicht
Hydrogen diffusion barrier layer
1111
Common Plate
Common plate
1212
dritte Zwischenoxidschicht
third intermediate oxide layer
1313
Via
P Polierschritt
G Gateelektrode
Via
P polishing step
G gate electrode
Claims (12)
dass die Wasserstoffdiffusionsbarriere (10) vor der Abschei dung einer die oberen Kondensatorelektroden (6) verbindenden elektrisch leitenden Common Plate (11) so gebildet wird,
dass die Wasserstoffdiffusionsbarriere (10) unmittelbar die obere Elektrode (6) und die Seitenflächen der strukturierten Kondensatormodule und das erste Zwischenoxid (2) bedeckt und dass eine zweite Zwischenoxidschicht (3) über der Wasser stoffdiffusionsbarriere (10) abgeschieden wird.4. Manufacturing process according to one of the preceding claims, characterized in that
that the hydrogen diffusion barrier ( 10 ) is formed before the deposition of an electrically conductive common plate ( 11 ) connecting the upper capacitor electrodes ( 6 ),
that the hydrogen diffusion barrier (10), the upper electrode (6) and the side surfaces of the patterned capacitor modules and the first intermediate oxide (2) covered and that a second intermediate oxide layer (3) material diffusion barrier above the water (10) is deposited directly.
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