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DE10116875B4 - Method for producing an integrated ferroelectric memory - Google Patents

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DE10116875B4
DE10116875B4 DE10116875A DE10116875A DE10116875B4 DE 10116875 B4 DE10116875 B4 DE 10116875B4 DE 10116875 A DE10116875 A DE 10116875A DE 10116875 A DE10116875 A DE 10116875A DE 10116875 B4 DE10116875 B4 DE 10116875B4
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hydrogen diffusion
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common plate
electrode
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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines integrierten ferroelektrischen Speichers nach dem Stack-Zellen Prinzip, wobei Transistoren auf einem Wafer gebildet, anschließend ein erstes Zwischenoxid (2) abgeschieden und auf diesem ersten Zwischenoxid (2) ferroelektrische Kondensatoren (1) ganzflächig hergestellt und danach in einem Schritt strukturiert werden und über den strukturierten ferroelektrischen Kondensatoren (1) eine Wasserstoffdiffusionsbarriere (10; 11) abgeschieden wird, wobei die ferroelektrischen Kondensatoren (1) mit ihrer unteren Elektrode (4) durch einen darunter liegenden elektrisch leitenden Plug (8) mit einer entsprechenden Transistorelektrode eines Auswahltransistors verbunden sind, und nach der Strukturierung der ferroelektrischen Kondensatoren (1) eine diese bedeckende zweite Zwischenoxidschicht (3) aufgebracht und anschließend bis zur oberen Kondensatorelektrode (6) herunterpoliert wird und darüber eine die freigelegte obere Kondensatorelektrode (6) überdeckende und elektrisch kontaktierende Common Plate (11) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstoffdiffusionsbarriere (10) aus mindestens einer Schicht eines nichtleitenden Materials gebildet und über der Common Plate (11) aufgebracht wird, die Wasserstoffdiffusionsbarriere (10) die Common Plate...method for producing an integrated ferroelectric memory according to the stack cell principle, whereby transistors are formed on a wafer, subsequently one first intermediate oxide (2) deposited and on this first intermediate oxide (2) ferroelectric capacitors (1) made over the entire surface and then be structured in one step and over the structured ferroelectric Capacitors (1) a hydrogen diffusion barrier (10; 11) deposited is, wherein the ferroelectric capacitors (1) with its lower Electrode (4) by an underlying electrically conductive Plug (8) with a corresponding transistor electrode of a selection transistor and after structuring of the ferroelectric Capacitors (1) a second intermediate oxide layer covering them (3) applied and then is polished down to the upper capacitor electrode (6) and about that one covering the exposed upper capacitor electrode (6) and electrically contacting common plate (11) is formed, characterized characterized in that the hydrogen diffusion barrier (10) formed at least one layer of a non-conductive material and over the common plate (11) is applied, the hydrogen diffusion barrier (10) the common plate ...

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines integrierten ferroelektrischen Speichers nach dem Stack-Zellen-Prinzip, wobei Transistoren auf einem Wafer gebildet, anschließend ein erstes Zwischenoxid abgeschieden und auf diesem ersten Zwischenoxid ferroelektrische Kondensatoren ganzflächig hergestellt und danach in einem Schritt strukturiert werden und über den strukturiertne ferroelektrischen Kondensatoren eine Wasserstoffdiffusionsbarriere abgeschieden wird, wobei die ferroelektrischen Kondensatoren mit ihrer unteren Elektrode durch einen darunter liegenden elektrisch leitenden Plug mit einer entsprechenden Transistorelektrode eines Auswahltransistors verbunden sind. Ein derartiges Verfahren ist aus US 6 198 652 B1 bekannt.The invention relates to a method for producing an integrated ferroelectric memory according to the stack cell principle, wherein transistors formed on a wafer, then deposited a first intermediate oxide and on this first intermediate oxide ferroelectric capacitors over the entire surface and then structured in one step and on the structured ferroelectric capacitors, a hydrogen diffusion barrier is deposited, wherein the ferroelectric capacitors are connected to its lower electrode through an underlying electrically conductive plug with a corresponding transistor electrode of a selection transistor. Such a procedure is over US 6 198 652 B1 known.

Sowohl beim Stackprinzip als auch beim Offsetzellenprinzip sind zur Herstellung von ferroelektrischen Speicherzellen Prozessschritte notwendig, um die untere und obere Kondensatorelektrode zu strukturieren. Die Strukturierung der auch in der Mikroelektronik neuen Elektrodenmaterialien, wie zum Beispiel Platin für hochintegrierte Speicherbausteine erfolgt 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 kritischen Abmessungen (CD = Critical Dimension) auf die zu strukturierende Platinschicht zu übertragen. Der Sputterangriff der Ionen führt jedoch vor allem mit reaktiven Gasen zu einer Facettierung, das heißt Abschrägung der Lackmaske und damit zu einer entsprechenden Facettierung beim Strukturübertrag ins Platin. Diese Facettierung beschränkt die bei der Platinstrukturierung kleinsten erzielbaren Strukturgrößen. Aus der Literatur ist bekannt, dass reine Chlorplasmen die stärkste Facettierung verursachen.Either the stack principle as well as the offset principle are for the production of ferroelectric memory cells process steps necessary to structure the lower and upper capacitor electrode. The Structuring of new electrode materials also in microelectronics such as platinum for highly integrated memory modules are predominantly plasma processes using a photoresist mask. The material removal in the unmasked areas on the disk are made by sputtering under fire with chlorine and argon ions. To finest structures realize true to size to be able to It is necessary to change the structure of the resist mask without changes critical dimensions (CD = Critical Dimension) to be structured Transfer platinum layer. The sputtering attack of the ions leads However, especially with reactive gases to faceting, the is called bevel the lacquer mask and thus to a corresponding faceting when Structure transfer into the platinum. This faceting limits the smallest in platinum structuring achievable feature sizes. Out It is known from literature that pure chloroplasmas are the most powerful faceting cause.

Mit zunehmendem Argonanteil im Chlor-Argon-Gasgemisch steigt dagegen der Flankenwinkel, d.h. die Flankensteilheit der erhaltenen 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 bestmöglichen 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.With increasing argon content in the chlorine-argon gas mixture, however, increases the flank angle, i. the slope of the obtained platinum structures at. The use of pure inert gas as a process gas leads in plasma etching to virtually no faceting of the resist mask. As a consequence, the obtained etching edge and the speech positions (fences) the best possible angle (> 80 °) and you will find only a minimal Expansion. If one structures oxygen barrier, lower electrode, Ferroelectric and upper electrode in one step (One Step Etch), This is how high fences are formed.

Um eine Oxidation des aus Polysilizium oder Wolfram bestehenden Plugs zu verhindern, wird zwischen dem Plug und der unteren Kondensatorelektrode eine Sauerstoffbarriere gebildet. Bisherige Versuche haben gezeigt, dass bei stufenweiser Strukturierung des Kondensatormoduls, das heißt einer Strukturierung von unterer Elektrode, Sauerstoffbarriere, Ferroelektrikum und oberer Elektrode des Kondensators in verschiedenen Schritten, die Sauerstoffbarriere von der Seite her bei einem Sauerstoffanneal (Temperung in Sauerstoffatmosphäre) 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 erwähnten Temperungsvorgang in Sauerstoffatmosphäre widersteht. Wie sich weiter gezeigt hat, ist der Überlapp der unteren Kondensatorelektrode über die darunterliegende Sauerstoffbarriere von großer Bedeutung. Je größer dieser Überlapp ist, desto geringer wird die Sauerstoffbarriere von der Seite her oxidiert und desto mehr Kondensatoren funktionieren. Aus der Literatur, Technical Digest IEDM, 609 (1997), Technical Digest IEDM, 801 (1999) und Technical Digest IEDM, 617 (1997) ist es bekannt, den ganzen Kondensator zustellen, indem alle Abscheidungen und Temperungen, die zur Herstellung des ferroelektrischen Kondensators benötigt werden, auf ganzflächigen Schichten ausgeführt werden, wobei sich in diesem Fall ein maximaler Überlapp zwischen unterer Kondensatorelektrode und Sauerstoffbarriere einstellt.Around an oxidation of the polysilicon or tungsten plug To prevent it between the plug and the lower capacitor electrode formed an oxygen barrier. Previous experiments have shown that with gradual structuring of the capacitor module, the is called a structuring of lower electrode, oxygen barrier, Ferroelectric and upper electrode of the capacitor in different Steps, the oxygen barrier from the side in an oxygen anneal (Annealing in oxygen atmosphere) is oxidized and thus the electrical connection of the lower Capacitor electrode is destroyed with the plug. Have more experiments shown a corresponding planar, unstructured oxygen barrier in the above mentioned Resists annealing process in oxygen atmosphere. How to get on showed is the overlap the lower capacitor electrode over the underlying oxygen barrier of great Importance. The larger this overlap The lower the oxygen barrier is oxidized from the side and the more capacitors work. From the literature, Technical Digest IEDM, 609 (1997), Technical Digest IEDM, 801 (1999) and Technical Digest IEDM, 617 (1997) it is known to deliver the whole capacitor, by applying all the precipitates and anneals used to make the ferroelectric Capacitor required be, on full-surface Layers executed be, in which case a maximum overlap between the lower capacitor electrode and oxygen barrier.

Aus von den Erfindern durchgeführten Experimenten und aus der Literatur ist bekannt, dass Prozesse, in denen Wasserstoff frei wird oder verwendet wird, zu einer Degradation des Ferroelektrikums führen, so zum Beispiel bei Abscheidungen von CVD- und PECVD-Oxiden, Wolfram-CVD oder Formiergas-Temperung. Um eine derartige Degradation des Ferroelektrikums zu vermeiden, werden Wasserstoffdiffusionsbarrieren (engl.: EBL = Encapsulation Barrier Layer) eingesetzt.Out performed by the inventors Experiments and from the literature it is known that processes, in which hydrogen is released or used, leads to a degradation lead the ferroelectric, such as in depositions of CVD and PECVD oxides, tungsten CVD or forming gas annealing. To such a degradation of the ferroelectric To avoid hydrogen diffusion barriers (English: EBL = Encapsulation Barrier Layer).

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 Strukturierung wird üblicherweise die obere Kondensatorelektrode mit einer Wolfram/Aluminium-Metallisierung angeschlossen.Just few manufacturers structure the oxygen barrier, the lower one Capacitor electrode, the ferroelectric and the upper capacitor electrode in one step (OSSI = One Step Etch Stack Integration). After this one-step structuring is usually using the upper capacitor electrode connected to a tungsten / aluminum metallization.

Gemäß EP 0 920 054 A1 wird das Kondensatormodul ebenfalls einschrittig strukturiert, was dem oben erwähnten OSSI-Prinzip entspricht. Der sogenannte "Protective Film" besteht zum Beispiel aus SiO2 oder Si3N4. Zumindest das letztere Material wirkt als Wasserstoffdiffusionsbarriere und ist bei dieser Druckschrift direkt über der oberen Kondensatorelektrode und den Seitenwänden der ferroelektrischen Kondensatorstruktur aufgebracht.According to EP 0 920 054 A1 the capacitor module is also structured one-step, which corresponds to the OSSI principle mentioned above. The so-called "protective film" consists for example of SiO 2 or Si 3 N 4 . At least the latter material acts as a hydrogen diffusion barrier and in this document is applied directly over the upper capacitor electrode and sidewalls of the ferroelectric capacitor structure.

Auch bei JP 11-054718 A entsprechend US 6,144,060 wird das OSSI-Prinzip zur Herstellung eines ferroelektrischen Kondensators verwendet. Hier wird eine Pufferschicht aus Aluminium- Oxid als Wasserstoffdiffusionsbarriere verwendet, die jedoch schwer zu ätzen ist.Also in JP 11-054718 A accordingly US 6,144,060 the OSSI principle is used to make a ferroelectric capacitor. Here, a buffer layer of aluminum oxide is used as a hydrogen diffusion barrier, which is difficult to etch.

DE 198 29 300 A1 zeigt in 2 eine Diffusionsverhinderungsschicht, die ebenfalls direkt auf der oberen Kondensatorelektrode und an den Seitenwänden der ferroelektrischen Kondensatoren gebildet ist. In Spalte 4 in zweiten Absatz dieser Druckschrift ist zu dieser Diffusionsverhinderungsschicht ausgeführt, dass dafür Oxidschichten, eine Siliciumnitridschicht, TiO2, SiO2 usw. verwendet werden können. Von diesen Materialien wirkt Siliciumnitrid als Wasserstoffdiffusionsbarriere. DE 198 29 300 A1 shows in 2 a diffusion preventing layer also formed directly on the upper capacitor electrode and on the sidewalls of the ferroelectric capacitors. In column 4 in the second paragraph of this document, it is stated with respect to this diffusion prevention layer that oxide layers, a silicon nitride layer, TiO 2 , SiO 2 etc. can be used for this purpose. Of these materials, silicon nitride acts as a hydrogen diffusion barrier.

Ein ähnliches Verfahren, bei dem eine Wasserstoffdiffusionsbarriere direkt über dem ferroelektrischen Kondensator abgeschieden wird, wird in Bezug auf 1 erläutert.A similar process in which a hydrogen diffusion barrier is deposited directly over the ferroelectric capacitor will be discussed with reference to FIG 1 explained.

Gemäß 1 wird nach der nach dem OSSI-Prinzip erfolgten einschrittigen Strukturierung eines ferroelektrischen Kondensatormoduls 1 direkt über dem Kondensator 1 eine nichtleitfähige Wasserstoffdiffusionsbarriere 10 abgeschieden. Diese Wasserstoffdiffusionsbarriere (oder EBL) kann aus einer Schicht oder mehreren Schichten bestehen. Über der Wasserstoffdiffusionsbarriere 10 wird dann ein zum Beispiel aus Siliziumoxid bestehendes (zweites) Zwischenoxid (ZOx) 3 aufgebracht. Dieses Schichtsystem wird dann mit Stopp auf Platin herunterpoliert, so dass die obere aus Platin bestehende Elektrode des Kondensatormoduls 1 freiliegt. Es ist zu erwähnen, dass das ferroelektrische Kondensatormodul 1 aus der oberen Kondensatorelektrode 6, dem Ferroelektrikum 5 und der unteren Kondensatorelektrode 4 besteht. Zwischen einem darunter 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 unteren Kondensatorelektrode 4 liegt eine Sauerstoffdiffusionsbarriere 7. Vom Auswahltransistor ist eine Gateelektrode G darge stellt. Bei der OSSI-Ätzung gelingt es nicht, einen Überlapp der unteren Kondensatorelektrode 4 über der Sauerstoffdiffusionsbarriere 7 bei jedem Kondensator zu erzeugen. Jedoch ist dadurch, daß die O2-Temperung stattfindet, bevor die Kondensatoren mit OSSI-Ätzung strukturiert werden, der Überlapp noch maximal, nämlich so groß wie der Wafer.According to 1 is based on the OSSI principle one-step structuring of a ferroelectric capacitor module 1 directly above the condenser 1 a non-conductive hydrogen diffusion barrier 10 deposited. This hydrogen diffusion barrier (or EBL) may consist of one or more layers. Above the hydrogen diffusion barrier 10 is then a (for example) made of silicon oxide (second) intermediate oxide (ZOx) 3 applied. This layer system is then polished down with a stop on platinum, so that the upper platinum electrode of the capacitor module 1 exposed. It should be noted that the ferroelectric capacitor module 1 from the upper capacitor electrode 6 , the ferroelectric 5 and the lower capacitor electrode 4 consists. Between an underlying polysilicon plug 8th , for the electrical connection of the lower capacitor electrode 4 with an electrode (not shown) of a selection transistor through a first intermediate oxide layer 2 made of SiOx, and the lower capacitor electrode 4 lies an oxygen diffusion barrier 7 , From the selection transistor, a gate electrode G Darge is. In OSSI etching, it is not possible to overlap the lower capacitor electrode 4 over the oxygen diffusion barrier 7 to produce at each capacitor. However, by having the O 2 anneal done before the capacitors are patterned with OSSI etch, the overlap is still maximal, as large as the wafer.

Alternativ zum Herunterpolieren des aus dem zweiten Zwischenoxid 3 und der Wasserstoffdiffusionsbarriere 10 bestehenden Schichtsystems mit Stopp auf der aus Edelmetall, z.B. Platin bestehenden oberen Kondensatorelektrode 6 (siehe die Pfeile P), besteht 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 beispielhaft für ein Edelmetall/Metalloxid angeführt ist. Es gibt alternative Methoden, bei denen die Elektroden z.B. aus IrOx bestehen.Alternatively, for polishing off the second intermediate oxide 3 and the hydrogen diffusion barrier 10 existing layer system with stop on the noble metal, such as platinum upper capacitor electrode 6 (see arrows P), it is also possible to polish down only down to the hydrogen diffusion barrier and then with the help of a litho plane and an etch the connection to the upper capacitor electrode 6 to open. It has to be mentioned that the precious metal platinum is given by way of example only for a noble metal / metal oxide. There are alternative methods in which the electrodes eg 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 Wasserstoffdiffusionsbarriere 10 durchgeführt werden.Now a common plate (not shown) consisting of platinum can be deposited, followed by a post-anneal (PoA) for conditioning the hydrogen diffusion barrier 10 be performed.

Allerdings kann der Post-Anneal (PoA) auch vor der Abscheidung der Common Plate durchgeführt werden. Dadurch lassen sich für die Common Plate andere Materialien verwenden, die keinem Sauerstoffanneal bei 500 bis 800°C standhalten und dabei gleichzeitig für diesen durchlässig sind. Beispiele für derartige Materialien sind Al, Cu, Ti, TiON, TaSiN, wobei von Vorteil die Verwendung von Ti, TiON, TaSiN ist, da diese selbst Barriereeigenschaften gegenüber Wasserstoff aufweisen.Indeed The post-anneal (PoA) may also be prior to the deposition of the common plate carried out become. This can be for The Common Plate use other materials that do not have oxygen at 500 to 800 ° C withstand and at the same time are permeable to it. examples for Such materials are Al, Cu, Ti, TiON, TaSiN, which is advantageous the use of Ti, TiON, TaSiN is, as these themselves barrier properties to hydrogen exhibit.

Bei der den Oberbegriff des Patentanspruches 1 offenbarenden Druckschrift US 6 198 652 B1 zeigt insbesondere 39 und beschreibt die zugehörige Beschreibung ein Verfahren zur Herstellung eines integrierten ferroelektrischen Speichers nach dem Stack-Zellenprinzip, bei dem die Plattenelektrode 20 aus TiN besteht, was ein Wasserstoffdiffusionsmaterial ist. Analoges gilt für das Ausführungsbeispiel der 41 dieser Druckschrift, bei der die Plattenelektrode auch eine Ti-Schicht enthält.In the preamble of claim 1 disclosing document US 6 198 652 B1 shows in particular 39 and the related description describes a method for manufacturing a stacked-cell integrated ferroelectric memory in which the plate electrode 20 TiN is what is a hydrogen diffusion material. The same applies to the embodiment of 41 This document in which the plate electrode also contains a Ti layer.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Herstellungsverfahren für integrierte ferroelektrische Halbleiterspeicher anzugeben, das die Vorteile einer einschrittigen Strukturierung der Kondensatormodule (OSSI-Strukturierung) mit einer prozesstechnisch günstigen und hinsichtlich ihrer Wasserstoffdiffusionsbarriereeigenschaften sicheren Integration einer derartigen EBL-Schicht verbindet.It It is an object of the invention to provide a generic manufacturing method for integrated Specify ferroelectric semiconductor memory, which has the advantages a one-step structuring of the capacitor modules (OSSI structuring) with a process-technically favorable and in terms of their hydrogen diffusion barrier properties secure integration of such an EBL layer connects.

Diese Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.These Task is solved according to the claim.

Dadurch, dass erfindungsgemäß die Wasserstoffdiffusionsbarriere aus mindestens einer Schicht eines nichtleitenden Materials gebildet und über der Common Plate aufgebracht wird, die Wasserstoffdiffusionsbarriere, die Common Plate und die zweite Zwischenoxidschicht ganzflächig bedeckt, und anschließend über der Wasserstoffdiffusionsbarriere ganzflächig eine dritte Zwischenoxidschicht abgeschieden und eine Öffnung durch die dritte Zwischenoxidschicht und durch die Wasserstoffdiffusionsbarriere zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung der Common Plate mit einer über der dritten Zwischenoxidschicht zu bildenden Metallisierung gebildet wird, wird eine prozesstechnisch einfache und hinsichtlich ihrer Wasserstoffdiffusionsbarriereeigenschaften sichere Wasserstoffdiffusionsbarriereschicht in den Herstellungsprozess integriert.Characterized in that according to the invention, the hydrogen diffusion barrier is formed from at least one layer of a non-conductive material and applied over the common plate, the hydrogen diffusion barrier, the common plate and the second intermediate oxide layer over the entire surface covered, and then over the hydrogen diffusion barrier over the entire surface of a third intermediate oxide layer is divorced and an opening is formed by the third intermediate oxide layer and by the hydrogen diffusion barrier for producing an electrical contacting of the common plate with a metallization to be formed over the third intermediate oxide layer, a process-technically simple and in terms of their hydrogen diffusion barrier properties safe hydrogen diffusion barrier layer is integrated into the manufacturing process.

Die erfindungsgemäße Wasserstoffdiffusionsbarriere (EBL) besteht aus mindestens einer Schicht eines nichtleitenden Materials. Die Wasserstoffdiffusionsbarriere kann jedoch auch aus mehreren solchen Schichten bestehen. Anschließend kann ein Post-Anneal (PoA) zur Konditionierung der Wasserstoffdiffusi onsbarriere durchgeführt werden. Der Post-Anneal kann aber auch vor Abscheidung der Common Plate durchgeführt werde. Dadurch wird die Verwendung anderer Materialien für die Common Plate ermöglicht, die einem Sauerstoffanneal bei 500 bis 800°C nicht standhalten und dabei gleichzeitig für den Sauerstoff durchlässig sind. Beispiele für geeignete Materialien für die Common Plate sind Al, Cu, Ti, TiON, TaSiN, und andere Materialien. Vorteilhaft ist die Verwendung von Ti, TiON, Ta-SiN, da diese selbst Barriereeigenschaften gegenüber Wasserstoff aufweisen.The Hydrogen diffusion barrier according to the invention (EBL) consists of at least one layer of a non-conductive Material. However, the hydrogen diffusion barrier can also be made out consist of several such layers. Subsequently, a post-anneal (PoA) for conditioning the hydrogen diffusion barrier. But the post-anneal can also be before deposition of the common plate carried out will. This will make the use of other materials for the common plate allows which do not withstand an oxygen anneal at 500 to 800 ° C and thereby at the same time for the Oxygen permeable are. examples for suitable materials for the common plates are Al, Cu, Ti, TiON, TaSiN, and other materials. Advantageous is the use of Ti, TiON, Ta-SiN, as these themselves barrier properties across from Have hydrogen.

Wenn die Common Plate selbst nicht aus einem als Wasserstoffdiffusionsbarriere bestehenden Material besteht oder kleinflächig ist, auf der Common Plate eine Wasserstoffdiffusionsbarriereschicht aufgebracht werden. Dafür können sowohl leitfähige als auch nicht leitfähige Materialien zum Einsatz kommen.If the common plate itself does not consist of a hydrogen diffusion barrier existing material or is small-scale, on the common plate a hydrogen diffusion barrier layer are applied. For that both can conductive than also non-conductive Materials are used.

Im Falle, dass über der Common Plate eine nicht leitfähige Wasserstoffdiffusionsbarriereschicht gebildet wird, muss letztere mit durchgeätzt werden, wenn das Via zwischen Common Plate und der nachfolgenden Metallisierungsebene geätzt wird. Im Falle einer leitfähigen Wasserstoffdiffusionsbarriereschicht ist dies nicht erforderlich, jedoch eine Unterbrechung dieser Wasserstoffdiffusionsbarriereschicht außerhalb des Zellenfeldes, um Kurzschlüsse in der Peripherie zu vermeiden.in the Trap that over the common plate formed a non-conductive hydrogen diffusion barrier layer the latter must be etched through when the via between Common Plate and the following Etched metallization becomes. In case of a conductive Hydrogen diffusion barrier layer this is not required however, an interruption of this hydrogen diffusion barrier layer outside of the cell field to shorts in the periphery to avoid.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einem Ausführungsbeispiel Bezug nehmend auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.The inventive method is in one embodiment Referring to the accompanying drawings explained in more detail.

1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung ein nicht zur Erfindung gerechnetes Vergleichsbeispiel einer OSSI-Strukturierung eines ferroelektrischen Kondensators mit einer direkt dar über abgeschiedenen dielektrischen Wasserstoffdiffusionsbarriereschicht 1 shows a schematic sectional view of a non-invention computed comparative example of OSSI structuring of a ferroelectric capacitor with a directly over deposited dielectric hydrogen diffusion barrier layer

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens, bei dem eine Wasserstoffdiffusionsbarriereschicht über einer Common Plate gebildet wird, welche zur Kontaktierung der oberen Kondensatorelektrode mit einer (nicht gezeigten) Metallisierungsebene aufgebracht wurde. 2 shows an embodiment of a manufacturing method according to the invention, in which a hydrogen diffusion barrier layer is formed over a common plate, which was applied for contacting the upper capacitor electrode with a metallization (not shown).

In 2 ist in einer ähnlichen Schnittdarstellung wie in 1 ein 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 7 durch einen leitenden Polysiliziumplug 8 mit der genannten Transistorelektrode in Verbindung.In 2 is in a similar sectional view as in 1 a basic embodiment of a ferroelectric capacitor formed by the manufacturing method according to the invention illustrated. Again, a ferroelectric memory cell has been fabricated in a stacked fashion, with transistors (not shown) formed on a wafer being formed from an SiOx layer 2 are covered. A lower capacitor electrode over a transistor electrode (not shown) 4 a structured according to the OSSI principle in one step ferroelectric capacitor module 1 is an electrically conductive oxygen barrier 7 through a conductive polysilicon plug 8th in communication with said transistor electrode.

Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist auf die Abscheidung einer Wasserstoffdiffusionsbarriere direkt über dem Kondensatormodul 1 verzichtet worden. Statt dessen ist eine Wasserstoffdiffusionsbarriere EBL 10 mit mindestens einer nichtleitenden Schicht auf der Common Plate 11 aufgebracht. Dabei können für die Wasserstoffdiffusionsbarriere 10 sowohl leitfähige als auch nicht leitfähige Materialien verwendet werden. Die nicht leitfähigen Wasserstoffdiffusionsbarriereschicht 10 muss zusammen mit einer dieselbe bedeckenden (dritten) Zwischenoxidschicht 12 durchgeätzt werden, wenn das Via 13 zur Herstellung einer leitenden Verbin dung zwischen der Common Plate 11 und einer (nicht gezeigten) Metallisierungsebene hergestellt wird.At the in 2 shown embodiment is the deposition of a hydrogen diffusion barrier directly above the capacitor module 1 has been dispensed with. Instead, a hydrogen diffusion barrier is EBL 10 with at least one non-conductive layer on the common plate 11 applied. It can be used for the hydrogen diffusion barrier 10 both conductive and non-conductive materials are used. The non-conductive hydrogen diffusion barrier layer 10 must together with a same covering (third) intermediate oxide layer 12 be etched through when the Via 13 for making a conductive connection between the common plate 11 and a metallization level (not shown).

11
ferroelektrisches Kondensatormodulferroelectric capacitor module
22
erste Zwischenoxidschichtfirst intermediate oxide
33
zweite Zwischenoxidschichtsecond intermediate oxide
44
untere Kondensatorelektrodelower capacitor electrode
55
Ferroelektrikumferroelectric
66
obere Kondensatorelektrodeupper capacitor electrode
77
Sauerstoffbarriereoxygen barrier
88th
PolyplugPolyplug
1010
WasserstoffdiffusionsbarriereschichtHydrogen diffusion barrier layer
1111
Common PlateCommon Plate
1212
dritte Zwischenoxidschichtthird intermediate oxide
1313
ViaVia
PP
Polierschrittpolishing step
GG
Gateelektrodegate electrode

Claims (3)

Verfahren zur Herstellung eines integrierten ferroelektrischen Speichers nach dem Stack-Zellen Prinzip, wobei Transistoren auf einem Wafer gebildet, anschließend ein erstes Zwischenoxid (2) abgeschieden und auf diesem ersten Zwischenoxid (2) ferroelektrische Kondensatoren (1) ganzflächig hergestellt und danach in einem Schritt strukturiert werden und über den strukturierten ferroelektrischen Kondensatoren (1) eine Wasserstoffdiffusionsbarriere (10; 11) abgeschieden wird, wobei die ferroelektrischen Kondensatoren (1) mit ihrer unteren Elektrode (4) durch einen darunter liegenden elektrisch leitenden Plug (8) mit einer entsprechenden Transistorelektrode eines Auswahltransistors verbunden sind, und nach der Strukturierung der ferroelektrischen Kondensatoren (1) eine diese bedeckende zweite Zwischenoxidschicht (3) aufgebracht und anschließend bis zur oberen Kondensatorelektrode (6) herunterpoliert wird und darüber eine die freigelegte obere Kondensatorelektrode (6) überdeckende und elektrisch kontaktierende Common Plate (11) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstoffdiffusionsbarriere (10) aus mindestens einer Schicht eines nichtleitenden Materials gebildet und über der Common Plate (11) aufgebracht wird, die Wasserstoffdiffusionsbarriere (10) die Common Plate (11) und die zweite Zwischenoxidschicht (3) ganzflächig bedeckt und anschließend über der Wasserstoffdiffusions-barriere (10) ganzflächig eine dritte Zwischenoxidschicht (12) abgeschieden und eine Öffnung (13) durch die dritte Zwischenoxidschicht (12) und durch die Wasserstoffdiffusionsbarriere (10) zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung der Common Plate (11) mit einer über der dritten Zwischenoxidschicht (12) zu bildenden Metallisierung gebildet wird.Method for producing an integrated ferroelectric memory according to the stack cell principle, wherein transistors are formed on a wafer, then a first intermediate oxide ( 2 ) and deposited on this first intermediate oxide ( 2 ) ferroelectric capacitors ( 1 ) and then structured in one step and over the structured ferroelectric capacitors ( 1 ) a hydrogen diffusion barrier ( 10 ; 11 ) is deposited, wherein the ferroelectric capacitors ( 1 ) with its lower electrode ( 4 ) by an underlying electrically conductive plug ( 8th ) are connected to a corresponding transistor electrode of a selection transistor, and after the structuring of the ferroelectric capacitors ( 1 ) a second intermediate oxide layer covering this ( 3 ) and then up to the upper capacitor electrode ( 6 ) is polished and above it an exposed upper capacitor electrode ( 6 ) covering and electrically contacting common plate ( 11 ), characterized in that the hydrogen diffusion barrier ( 10 ) formed from at least one layer of a non-conductive material and above the common plate ( 11 ), the hydrogen diffusion barrier ( 10 ) the common plate ( 11 ) and the second intermediate oxide layer ( 3 ) and then over the hydrogen diffusion barrier ( 10 ) over the entire surface a third intermediate oxide layer ( 12 ) and an opening ( 13 ) through the third intermediate oxide layer ( 12 ) and the hydrogen diffusion barrier ( 10 ) for producing an electrical contacting of the common plate ( 11 ) with one above the third intermediate oxide layer ( 12 ) is formed to be formed metallization. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Common Plate (11) aus Ti oder TiON oder TaSiN besteht.Manufacturing method according to claim 1, characterized in that the common plate ( 11 ) consists of Ti or TiON or TaSiN. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine zwischen der unteren Kondensatorelektrode (4) und dem Plug (8) liegende Sauerstoffbarriere (7) bei der Strukturierung der ferroelektrischen Kondensatoren (1) gebildet wird.Manufacturing method according to one of claims 1 or 2, characterized in that further comprises a between the lower capacitor electrode ( 4 ) and the plug ( 8th ) oxygen barrier ( 7 ) in the structuring of the ferroelectric capacitors ( 1 ) is formed.
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