Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ПОЛУПРОВОДНИКОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С КОНДЕНСАТОРАМИ, ОБРАЗОВАННЫМИ НАД И ПОД ТРАНЗИСТОРОМ ЯЧЕЙКИ ПАМЯТИ (ВАРИАНТЫ), И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ПОЛУПРОВОДНИКОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С КОНДЕНСАТОРАМИ, ОБРАЗОВАННЫМИ НАД И ПОД ТРАНЗИСТОРОМ ЯЧЕЙКИ ПАМЯТИ (ВАРИАНТЫ), И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ПОЛУПРОВОДНИКОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С КОНДЕНСАТОРАМИ, ОБРАЗОВАННЫМИ НАД И ПОД ТРАНЗИСТОРОМ ЯЧЕЙКИ ПАМЯТИ (ВАРИАНТЫ), И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: динамические оперативные запоминающие устройства. Сущность изобретения: полупроводниковое запоминающее устройство с конденсаторами, образованными над и под транзистором ячейки памяти, содержит первый и второй транзисторы, образованные на первом уровне; первый электрод хранения, соединенный с первым транзистором и выполненный под первым уровнем, и второй электрод хранения, соединенный со вторым транзистором и выполненный над первым уровнем. Первый и второй электроды хранения соединены с каждым истоком через прокладку, образованную на боковых стенках каждого истока, и между электродами хранения и транзистором выполнены подтравливания. Техническим результатом изобретения является увеличение емкости вдвое или больше, достижение стабильной характеристики транзистора ячейки памяти и уменьшение эффекта укорачивания каналов. 3 с. и 13 з.п.ф-лы, 10 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2194338
Класс(ы) патента: H01L27/108, H01L21/8242
Номер заявки: 95107653/28
Дата подачи заявки: 12.05.1995
Дата публикации: 10.12.2002
Заявитель(и): САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС КО., ЛТД. (KR)
Автор(ы): ЛИ Джоо Янг (KR)
Патентообладатель(и): САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС КО., ЛТД. (KR)
Описание изобретения: Изобретение касается полупроводникового запоминающего устройства и способа его изготовления и, в частности, динамического оперативного запоминающего устройства (DRAM), содержащего конденсаторы, образованные над и под транзистором ячейки памяти, и способа его изготовления.
В последнее время большое количество исследований было посвящено усовершенствованию структуры ячеек памяти со стековым конденсатором и конденсатором с углублениями для микросхем DRАМ емкостью 256 Мб и выше. Однако все еще трудно, несмотря на крайне сложный процесс производства, получить достаточную емкость ячеек памяти в DRAM при рабочем напряжении 1,5 В и размере ячейки 0,5 мкм2.
Кроме того, для топологии, имеющей достаточный запас на выравнивание, необходимо либо сформировать ячейку размером меньше современного минимального размера, либо высота электрода хранения должна быть больше той, которая применяется в настоящее время. Первое совершенно невозможно из-за ограничений современного процесса фототравления, а последнее вызывает проблемы при производстве.
Кроме того, при высокой концентрации примесей в истоке и стоке, образующих устройство с МОП-структурой, ток утечки на соединении постепенно растет, создавая проблемы хранения данных.
На фиг.1A-1E изображены поперечные сечения, иллюстрирующие способ изготовления DRAM, имеющего погруженный конденсатор (см. "Ячейка DRAM с погруженным конденсатором и связанной КНД-структурой для DRAM 256M и 14 Гб "Foshiyuki Nishihara et at.," IDЕМ, 1992, с. 803-806) для решение описанных выше проблем.
В данном случае на кремниевой подложке 500 выполняется углубление для формирования изолирующей пленки, разделяющей ячейку, и пленка SiO2 осаждается на него и травится, чтобы сформировать разделяющую ячейку памяти изолирующую пленку 502. После этого формируются контактные столбики из поликремния/SiO2, чтобы образовать электроды хранения, соединенные с подложкой. Тем временем в периферийной области, т.е. области, где не формируется электрод хранения, образуются ложные структуры 505, чтобы компенсировать высоту контактных столбиков 504 (фиг.1А).
Затем поликремний осаждается на всей остальной структуре, на которой сформированы контактные столбики и ложные структуры. После этого поликремний протравливается, чтобы образовать прокладку 506 на боковых стенках контактных столбиков (фиг.1В).
После покрытия периферийной области рисунком слоя фоторезиста 508, часть SiO2 каждого контактного столбика удаляется с помощью раствора HF. В результате получается электрод хранения 510 высотой 1,6 микрона (фиг.1C).
Затем формируются диэлектрическая пленка 512 и пластинчатый электрод 514. После этого осаждается буферный слой 516 из поликремния и протравливается, чтобы выровнять его поверхность. Опорная пластина 518 соединяется с буферным слоем 516 (фиг.1D).
И наконец, полируется задняя поверхность кремниевой подложки 500, причем оставляется активная область 520 величиной 80 нм между каждой разделяющей ячейку изолирующей пленкой 502 (фиг.1E).
Согласно данному источнику информации конденсатор ячейки памяти формируется под активной областью и полностью утоплен, что позволяет повысить степень выравнивания словарной и разрядной шин, образующихся при последующем процессе. Кроме того, слегка увеличивается запас на формирование электрода хранения. Однако данному способу присущи определенные недостатки.
Во-первых, для цилиндрического электрода хранения высота электрода должна составлять приблизительно 1,5 микрона, чтобы обеспечить достаточную емкость ячейки памяти при ее ограниченном размере.
Во-вторых, этот процесс усложняется из-за необходимости формирования ложной структуры.
В-третьих, поскольку контактное отверстие для соединения электрода хранения с активной областью и контактное отверстие для соединения разрядной шины с активной областью формируются вместе в ограниченной активной области, размер контактного отверстия и длина канала уменьшаются. Это приводит к увеличению сопротивления контакта и структуре с коротким каналом, что может вызвать серьезные проблемы в работе устройства.
В-четвертых, если электрод хранения, в котором повторяются загрузка и разгрузка, формируется над транзистором, рабочая характеристика транзистора будет нестабильной под действием загрузки и разгрузки. Следовательно, желательно формировать электрод хранения, избегая области, в которой должен быть образован транзистор. Что касается изобретения Nishihara et al., если используется складывающая структура разрядной шины (при которой разрядная шина формируется вдоль, а словарная шина - поперек активной области) для стабилизации рабочей характеристики транзистора, размер ячейки в направлении словарной шины становится 0,3-0,4 микрона. Таким образом, участок, занятый конденсатором ячейки, становится крайне малым, что сильно затрудняет обеспечение достаточной емкости ячейки. Следовательно, чтобы обеспечить достаточную емкость ячейки памяти, необходим более сложный процесс или следует увеличить высоту электрода хранения.
Сущность изобретения
Основной целью изобретения является создание полупроводникового запоминающего устройства, содержащего конденсаторы, образованные над и под транзистором ячейки памяти, чтобы преодолеть недостатки известного уровня.
Следующая цель настоящего изобретения заключается в создании полупроводникового запоминающего устройства, содержащего конденсаторы, образованные над и под транзистором ячейки памяти, в котором емкость ячейки по меньшей мере вдвое превышает емкость традиционной ячейки.
Целью данного изобретения также является создание способа изготовления описанного выше полупроводникового запоминающего устройства.
Для достижения первой и второй целей предлагается полупроводниковое запоминающее устройство с конденсаторами, образованными над и под транзистором ячейки памяти, содержащее первый и второй транзисторы, образованные на первом уровне: нижний электрод хранения, соединенный с первым транзистором и сформированный под первым уровнем; и верхний электрод хранения, соединенный со вторым транзистором и сформированный над первым уровнем.
Согласно варианту изобретения транзисторы имеют структуру типа "кремний на диэлектрике" (КНД) и каждый электрод хранения соединен с каждым транзистором через прокладку, образованную на боковых стенках истока каждого транзистора.
Верхний электрод хранения и нижний электрод хранения частично перекрывают друг друга и между электродами хранения и транзисторами выполняется подтравливание.
Для достижения первой и второй целей согласно настоящему изобретению предлагается полупроводниковое запоминающее устройство с конденсаторами, образованными над и под транзистором ячейки памяти, содержащее первую и вторую активные области, образованные раздельно; первый транзистор, исток которого сформирован в краевой части первой активной области, и второй транзистор, исток которого сформирован в краевой части второй активной области; первую прокладку, сформированную на боковых стенках истока первого транзистора, и вторую прокладку, сформированную на боковых стенках истока второго транзистора; и нижний электрод хранения, соединенный с первой прокладкой, и верхний электрод хранения, соединенный со второй прокладкой.
Согласно варианту изобретения, транзистор имеет структуру типа "кремний на диэлектрике" (КНД) и между электродами хранения и транзисторами выполняется подтравливание.
Кроме того, электроды хранения соединены с прокладками через контактные площадки, и разрядные шины, подсоединенные к стокам транзисторов, расположены между активными областями. При этом разрядные шины подсоединены к стокам через контактные площадки.
Согласно другому варианту разрядные шины, подсоединенные к стокам транзисторов, находятся между активными областями. Кроме того, разрядные шины подсоединены к стокам транзистора через контактные площадки.
Для достижения третьей цели настоящего изобретения предлагается способ изготовления полупроводникового запоминающего устройства, содержащего конденсаторы, образованные над и под транзистором ячейки памяти, включающий в себя следующие операции: (а) формирование рисунка изолирующей пленки на первой подложке, травление первой подложки при использовании рисунка изолирующей пленки в качестве маски для травления, и формирование первой и второй активной области, отделенных друг от друга и выступающих; (b) формирование прокладки на боковых стенках активных областей; (с) удаление части прокладки, кроме той части, которая сформирована на боковых стенках области, где должен быть образован исток транзистора, чтобы таким образом образовать первую прокладку, контактирующую с первой активной областью, и вторую прокладку, контактирующую со второй активной областью; (d) осаждение изолирующего материала на всей полученной структуре и протравливание изолирующего материала, чтобы таким образом заполнить изолирующим материалом пространствомежду активными областями; (е) формирование первого конденсатора, состоящего из первого электрода хранения, соединенного с первой прокладкой, первой диэлектрической пленкой и первым пластинчатым электродом на полученной структуре; (f) выравнивание поверхности первого пластинчатого электрода; (g) формирование изолирующей пленки на первом пластинчатом электроде, и соединение второй подложки с полученной структурой; (h) переворачивание первой подложки, протравливание первой подложки таким образом, чтобы можно было обнажить прокладки и активные области; (i) формирование первого и второго транзисторов на первой и второй активной областях соответственно; и (j) формирование второго конденсатора, состоящего из второго электрода хранения, соединенного со второй прокладкой, второй диэлектрической пленкой и вторым пластинчатым электродом на полученной структуре.
В операции (i) целесообразно также включить операцию соответственного формирования первой контактной площадки, соединенной со второй прокладкой, и второй контактной площадки, соединенной со стоком транзистора, и операцию формирования разрядной шины, подсоединенной ко второй контактной площадке и размещенной между активными областями.
В другом варианте операции (i) в нее также включена операция формирования только первой контактной площадки, соединенной со второй прокладкой.
Согласно еще одному варианту операции (d) и (i) включают формирование изолирующего слоя на всей полученной структуре. При этом изолирующий слой удаляется после завершения формирования электродов хранения.
В полупроводниковом запоминающем устройстве при способе его изготовления согласно настоящему изобретению конденсаторы ячейки памяти, соединенные с транзисторами, образуются над и под активной областью, чтобы таким образом увеличить площадь, занятую конденсатором в каждой ячейке микросхемы. За счет этого увеличивается емкость ячейки.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения иллюстрируется ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых:
фиг.1А-1Е - поперечные сечения, иллюстрирующие известный способ изготовления DRAM с погруженным конденсатором;
фиг. 2А-2С - поперечные сечения, изображающие DRAM с конденсаторами, образованными над и под транзистором ячейки памяти, изготовленный согласно первому варианту настоящего изобретения;
фиг. 3А-3С - топологические чертежи, изображающие способ изготовления DRAM пo фиг.2А-2С в соответствии с последовательностью технологических операций;
фиг.4А-4G - сечение по линии IV-IV на фиг.3А-3G соответственно;
фиг.5А-5G - сечение по линии V-V на фиг.3А-3G соответственно;
фиг.6А-6G - сечение по линии VI-VI на фиг.3А-3G соответственно;
фиг. 7 - топологический чертеж, изображающий способ изготовления DRAМ, содержащего конденсаторы, образованные над и под транзистором ячейки памяти согласно второму варианту настоящего изобретения;
фиг. 8 - топологический чертеж, изображающий способ изготовления DRAM, содержащего конденсаторы, образованные над и под транзистором ячейки памяти согласно третьему варианту настоящего изобретения;
фиг. 9 - топологический чертеж, изображающий способ изготовления DRAМ, содержащего конденсаторы, образованные над и под транзистором ячейки согласно четвертому варианту настоящего изобретения; и
фиг.10А-10С - сечения по линиям АА, ВВ и СС на фиг.9 соответственно.
Подробное описание изобретения
На фиг.2А-2С изображены сечения DRAM, содержащего конденсаторы, образованные над и под транзистором ячейки памяти, и изготовленного согласно варианту 1 настоящего изобретения.
Динамическое оперативное запоминающее устройство, изготовленное в соответствии с вариантом 1 настоящего изобретения, содержит первый транзистор, образованный в первой активной области 37 и состоящий из первого истока 40, первого стока 41 и первого электрода затвора 45; второй транзистор, сформированный во второй активной области 38, образованной на том же уровне материала, что и первая активная область 37, состоящий из второго истока 42, второго стока 43 и второго электрода затвора 46; первую прокладку 21, соединенную с боковыми стенками первого истока 40; вторую прокладку 23, соединенную с боковыми стенками второго истока 42; первый рисунок 13 активной изолирующей пленки, образованный под первой активной областью 37; второй рисунок 15 активной изолирующей пленки, образованный под второй активной областью 38; первый электрод хранения 200, соединенный с первой прокладкой 21 и образованный под рисунками 13 и 15 активной изолирующей пленки; первую диэлектрическую пленку 210, образованную на поверхности первого электрода хранения 200; первый пластинчатый электрод 220 с выровненной нижней поверхностью, образованный на первой диэлектрической пленке 210; изолирующую пленку 34, образованную на нижней поверхности первого пластинчатого электрода 220; вторую подложку 36, соединенную с нижней поверхностью изолирующей пленки 34; первую контактную площадку 53, соединенную с первым истоком 41 и образованную над транзистором; вторую контактную площадку 54, соединенную со вторым стоком 43 и образованную на том же уровне, что и первая контактная площадка 53; третью контактную площадку 55, соединенную со вторым истоком 42 и образованную на том же уровне, что и первая контактная площадка 53; первую разрядную шину 62, соединенную с первой контактной площадкой 53 и образованную над первой контактной площадкой 53; вторую разрядную шину 63, соединенную со второй контактной площадкой 54 и образованную на том же уровне, что и первая разрядная шина 62; второй электрод хранения 300, соединенный с третьей контактной площадкой 55 и образованный над разрядными шинами 62 и 63; вторую диэлектрическую пленку 310, образованную на поверхности второго электрода хранения 300; и второй пластинчатым электрод 320, образованный на второй диэлектрической пленке 310.
Позицией 44 обозначена пленка изоляции затвора, позицией 52 - изолирующая пленка для изоляции электрода затвора от остального проводящего слоя, позицией 22 - изолирующая область для обеспечения изоляции между активными областями 37 и 38, позициями 58 и 64 - межслойная изолирующая пленка, позициями 24 и 66 - пленка блокировки травления, и позицией 70 - пленка защиты устройства.
Как показано на фиг.2С, конденсаторы ячейки памяти сформированы соответственно над и под первым и вторым транзисторами, образованными в том же слое материала. Конденсаторы, сформированные над и под транзисторами, частично перекрывают друг друга.
На фиг. 2А и 2В электроды хранений 200 и 300 каждой ячейки соединены с транзисторами каждой ячейки памяти через прокладку 21 и 23, сформированную на боковых стенках истока, и подтравливание 400 выполнено на самой нижней поверхности каждого электрода хранения.
Запоминающее устройство, содержащее конденсатор верхнего и нижнего уровня, согласно настоящему изобретению имеет следующие преимущества.
Во-первых, конденсатор ячейки памяти образован над и под транзистором, что вдвое увеличивает площадь конденсатора ячейки обычного DRAM. За счет этого можно легко увеличить емкость ячейки памяти.
Во-вторых, электрод хранения соединен с истоком через прокладку, образованную на боковых стенках истока. Следовательно, площадь контактного отверстия, образованного для соединения истока транзистора ячейки памяти с электродом хранения, не требуется в активной области. В результате этого можно обеспечить соответствующую длину канала.
В-третьих, на самом нижней поверхности каждого электрода хранения выполнено подтравливание. Следовательно, к транзистору ячейки обращен пластинчатый электрод, установленный на стабильное напряжение, вместо электрода хранения, который многократно загружается и разгружается. В результате этого характеристики транзистора ячейки не подвергаются дестабилизации, вызываемой зарядкой/разрядкой электрода хранения.
Далее будет описан способ получения запоминающего устройства по варианту 1 настоящего изобретения со ссылкой на фиг.3А-3G, 4A-4G, 5А-5G и 6A-6G. При этом на фиг. 3А-3G изображены топологии, показывающие способ изготовления DRАМ, содержащего конденсатор верхнего и нижнего уровня по варианту 1 в соответствии с последовательностью технологических операций, на фиг.4А-4G, 5A-5G и 6A-6G изображены сечения по линиям IV-IV, V-V и VI-VI на фиг.3А-3G соответственно.
На фиг. 3А, 4А, 5А и 6А изображена последовательность технологических операций формирования рисунка 13 первой активной изолирующей пленки, рисунка 15 второй активной изолирующий пленки, первой прокладки 18 и второй прокладки 19, включающая в себя операции (а) последовательного сформирования первой изолирующей пленки 12 и второй изолирующей пленки 14 на первой подложке 10, (b) использования рисунков маски 100 и 102 (изображенных пунктиром) для формирования первой и второй активной области, и осуществление процесса фототравления, при котором первая и вторая изолирующие пленки 12 и 14 используются в качестве цели травления, чтобы сформировать первый и второй рисунки 13 и 15 активной изолирующей пленки, состоящие из первой и второй изолирующих пленок 12 и 14, (с) осуществление травления при использовании рисунков активных изолирующих пленок в качестве маски для травления, чтобы образовать углубление 17 на первой подложке, (d) формирование термооксидной пленки 16 на обнаженной поверхности первой подложки, (е) формирование первого слоя материала на всей полученной структурой и анизотропное травление этого первого слоя материала для образования ложной прокладки, состоящей из первого слоя материала на боковых стенках рисунков 13 и 15 активной изолирующей пленки и в углублении 17, (f) формирование рисунка 20 пленки блокирования травления, чтобы оставить только ложную прокладку в контакте с областью, где должен быть образован исток транзистора, посредством использования рисунков маски 104 и 106 (изображенных сплошной линией) для сформирования первой и второй ложной прокладок 18 и 19, и (g) использование рисунка 20 пленки блокирования травления в качестве маски для травления и осуществления процесса травления, в котором ложная прокладка используется в качестве цели травления, чтобы оставить первую ложную прокладку 18 (изображенную штриховыми линиями в рисунке маски 104) на боковых стенках рисунка 13 первой активной изолирующей пленки и вторую ложную прокладку 19 (обозначенную штриховыми линиями в рисунке маски 106) на боковых стенках рисунка 15 второй активной изолирующей пленки.
При этом первая изолирующая пленка 12 формируется посредством осаждения изолирующего материала, например оксида, сформированного при высокотемпературном оксидировании (НТО), до толщины приблизительно 2000 . Вторая изолирующая пленка 14 формируется осаждением изолирующего материала, например, нитрида кремния (SiN) до толщины приблизительно 500 . Глубина углубления 17 составляет около 2000 . Пленка 16 термически образованного оксида формируется до толщины около 200 . Первый слой материала состоит из нелегированного поликремния. Ложная прокладка формируется до толщины приблизительно 500 . Рисунок 20 пленки блокирования травления может состоять из фоточувствительной пленки. Кроме того, при анизотропном травлении в операции (с) используется такой способ травления, как сухое химическое травление (СDЕ) пли плазменное травление.
Кроме формы, изображенной на фиг.3А, могут использоваться альтернативные рисунки 104 и 106 маски, например, рисунки мазки 170 и 172, изображенные на фиг. 7 или рисунок 180, изображенный на фиг.8. При рисунках маски 104 и 106, изображенных на фиг.3А, первая и вторая ложные прокладки формируются только на поверхности рисунков первой и второй активных изолирующих пленок. Однако при рисунке маски, изображенном на фиг.7 и фиг.8, первая и вторая изолирующая прокладки могут быть оперированы на двух или трех поверхностях. В результате этого площадь контакта электрода хранения может быть расширена. Следовательно, контактное сопротивление между электродом хранения и истоком уменьшается и можно улучшить характеристику ячейки памяти.
Нелегированный поликремний используется в качестве материала, составляющего первый слой материала. При использовании проводящего материала, например поликремния, легированного примесями, примесь, содержащаяся в поликремнии, диффундирует в первую подложку 10. Следовательно, эта примесь допирует область, в которой не должны сформироваться исток и сток, что вызывает проблему.
Вместо нелегированного поликремния можно использовать материал, обладающий отличной селективностью травления в отношении материала, составляющего первую изолирующую пленку и разделяющую устройство пленку (описанную ниже).
На фиг.3В, 4В, 5В и 6В изображена операция формирования разделяющей устройство пленки 22, слоев материала для формирования первого электрода хранения и контактного отверстия 31 для соединения, первого электрода хранения с первой прокладкой 21. Технологический процесс включает в себя следующие операции: (а) удаление рисунка пленки для предотвращения травления (позиция 20 на фиг. 4А); (b) формирование третьей изолирующей пленки над всей полученной структурой; (с) протравливание третьей изолирующей пленки таким образом, чтобы оставить третью изолирующую пленку только внутри углубления и сформировать таким образом разделяющую устройство пленку 22; (d) удаление пленки термически образованного оксида (позиция 16 на фиг.4А); (f) осаждение первого слоя проводящего материала на всей полученной структуре и протравливание в тех местах, где поверхность разделяющей устройство пленки 22 используется как конечная точка, чтобы таким образом сформировать первую и вторую прокладки 21 и 23, состоящие из первого слоя проводящего материала; (g) последовательное формирование четвертой изолирующей пленки 24, пятой изолирующей пленки 26, второго слоя проводящего материала 26 и шестой изолирующей пленки 30 на всей полученной структуре; (b) осуществление травления, при котором четвертая, пятая и шестая изолирующие пленки 24, 26 и 30 и второй слой проводящего материала 28 используются в качестве цели травления и используется рисунок маски 110, чтобы сформировать контактное отверстие 31 для соединения первого электрода хранения с первой прокладкой 21; и (i) формирование третьего слоя 32 проводящего материала на всей полученной структуре.
При этом в качестве третьей изолирующей пленки используется оксидная пленка, сформированная способом химического парового осаждения (СVD). Осуществляется протравливание, допускающее химическое механическое полирование, с использованием второй изолирующей пленки, которая составляет рисунки 13 и 15 активной изолирующей пленки в качестве конечной точки. Операция (d) осуществляется с использованием способа химического сухого травления (СDЕ) или плазменного травления. Первый слой проводящего материала, который составляет прокладки 21 и 23, формируется осаждением проводящего материала, например легированного примесями поликремния. Четвертая изолирующая пленка 24 формируется осаждением изолирующего материала, например, нитрида силикона (SiN), до толщины около 200 . Пятая изолирующая пленка 26 формируется осаждением оксидной пленки до толщины около 1000 с использованием способа CVD. Второй слой 28 проводящего материала формируется осаждением проводящего материала, например, легированного примесями поликремния, до толщины около 3000 . Шестая изолирующая пленка 30 формируется осаждением оксидной пленки до толщины около 1000 с помощью способа СVD. Кроме того, формируется третий слой 32 проводящего материала осаждением проводящего материала, например, легированного примесями поликремния, до толщины около 3000-5000 .
Пятая изолирующая пленка 26 формируется с целью выполнения подтравливания (как будет описано ниже) на самой нижней поверхности электрода хранения, и четвертая изолирующая пленка 24 формируется для предотвращения повреждения низшего слоя материала (например, разделяющей устройство пленки 22 или рисунка 13 и 15 активной изолирующей пленки) во время процесса выполнения подтравливания. Третий слой 32 проводящего материала соединяется с первой прокладкой 21 через контактное отверстие.
На фиг. 3С, 4С, 5С и 6С показан технологический процесс формирования первого электрода хранения 200, который включает в себя следующие операции: (а) сформирование рисунка 33 фоточувствительной пленки для образования первого электрода хранения на полученной структуре при использовании рисунка 120 маски и (b) осуществление травления при использовании рисунка 33 светочувствительной пленки в качестве травильной теки, чтобы сформировать первый электрод хранения 200.
При этом рисунок 33 определяется звеньями ячейки памяти, сосредоточенными вокруг истока (который должен быть сформирован на первой подложке, соединенной с первой прокладкой 21) первого транзистора. Кроме того, производится травление второго проводящего слоя (позиция 28 на фиг.4А) и третьего проводящего слоя (позиция 32 на фиг.4В) при использовании фоточувствительной пленки 33 в качестве маски для травления, и всей пятой изолирующей пленки (позиция 26 на фиг.4А) и шестой изолирующей пленки (позиция 30 на фиг.4А) травятся во время операции (b).
На фиг. 4С и 6С подтравливание (UC) выполняется на самой нижней поверхности первого электрода хранения 200 посредством удаления пятой изолирующей пленки. При этом четвертая изолирующая пленка 24 защищает нижний слой материала от повреждения во время удаления пятой изолирующей пленки.
На фиг. 4D, 5D и 6D изображен технологический процесс формирования первых конденсаторов 200, 210 и 220, второй подложки 36, первых 40, 41 и 45 и вторых транзисторов 42, 43 и 46, который включает в себя следующие операции: (а) удаление рисунка фоточувствительной пленки (позиция 33 на фиг.4С) и формирование первой диэлектрической пленки 210 на всем первом электроде хранения 200; (b) формирование четвертого слоя проводящего материала на всей полученной структуре и протравливание полученной структуры, чтобы сформировать первый пластинчатый электрод 220, имеющий выровненную поверхность; (с) формирование седьмой изолирующей пленки 34 на всей полученной структуре; (d) присоединение второй подложки 36 к полученной структуре; (е) переворачивание полученной структуры таким образом, чтобы вторая подложка 36 была ориентирована вниз; (f) осуществление протравливания с использованием поверхности, разделяющей устройство пленки 22 как конечной точки и первой подложки 10 как цели травления, и соответствующее формирование первой и второй активной областей 37 и 38, состоящих из первой подложки на первом и втором рисунках 13 и 15 активной изолирующей пленки; (g) формирование оксидной пленки 44 затвора на поверхностях первой и второй активных областей 37 и 38; (h) формирование пятого слоя проходящего материала и восьмой изолирующей пленки 48 на всей полученной структуре и осуществление травления с использованием рисунков 130 и 132 маски, чтобы сформировать таким образом первый электрод затвора 45, пересекающий первую активную область 37, и второй электрод затвора 46, пересекающий вторую активную область 38; (i) осуществление процесса допирования примесью всей полученной структуры и формирование первого истока 40 и первого стока 41, составляющих первый транзистор, и второго истока 42 и второго стока 43, составляющий второй транзистор; и (j) формирование девятой изолирующей пленки 50 на всей полученной структуре.
В данном случае первый пластинчатый электрод 220 формируется путем осаждения проводящего материала, например, легированного примесями поликремния, до толщины около 2000 . Оксидная пленка используется как материал для образования седьмой изолирующей пленки 34. Процесс протравливания, осуществляемый в операции (е), допускает способ полирования, например СМР. Пятый слой проводящего материала, составляющий первый и второй электроды затвора 45 и 46, выполнен из проводящего материала, например, легированного примесями поликремния. Первый исток 40 и первый сток 41 самовыравниваются относительно первого электрода затвора 45. Второй исток 42 и второй сток 43 самовыравниваются относительно первого электрода затвора 46 и их нижние поверхности контактируют с поверхностями рисунков 13 и 15 активных изолирующих пленок. Восьмая и девятая изолирующие пленки 48 и 50 состоят из чистой оксидной пленки, которые не допируются примесями.
На фиг. 3Е, 4Е, 5E и 6Е изображен технологический процесс формирования первой контактной площадки 53, второй контактной площадки 54, третьей контактной площадки 55, первого контактного отверстия 56 и второго контактного отверстия 57, который включает в себя следующие операции: (а) осуществление процесса анизотропного травления на девятой изолирующей пленке (позиция 50 на фиг. 4D). Чтобы сформировать защитную пленку 52 для изоляции первого и второго электродовзатвора 45 и 46 от проводящего слоя и сформировать контактное отверстие для соединения первой разрядной шины, второй разрядной шины и второго электрода хранения с первым стоком 41, вторым стоком 43 и вторым истоком 42 соответственно; (b) формирование шестого слоя проводящего материала на всей полученной структуре, и осуществление процесса фототравления с использованием шестого слоя проводящего материала в качестве цели травления и рисунка маски 140, 142 и 144, чтобы сформировать первую контактную площадку 535 соединенную с первым стоком 41, вторую контактную площадку 54, соединенную со вторым стоком 43, и третью контактную площадку 55, соединенную со вторым истоком 42; (с) формирование десятой изолирующей пленки 58 на всей полученной структуре и ее выравнивание; (d) осуществление процесса фототравления с использованием десятой изолирующей пленки как цели травления и рисунков маски 146 и 148, чтобы сформировать первое контактное отверстие 56 для частичного обнажения первой контактной площадки 53 и второго контактного отверстия 57 для частичного обнажения второй контактной площадки 54.
В данном случае шестой слой проводящего материала, который составляет контактные площадки 53, 54 и 55, сформируется осаждением легированного примесями поликремния до толщины приблизительно 1000 . Десятая изолирующая пленка 58 формируется осаждением изолирующего материала, например, оксидной пленки, до толщины около 2000-3000 при использовании способа СVD.
Контактные площадки 53, 54 и 55 формируются, чтобы снизить отказ контакта за счет уменьшения отношения высоты отверстия к ширине в контактных отверстиях 57 и 58 при присоединении транзистора к разрядным шинам и второму электроду хранения, который должен быть сформирован в последующей операции соответственно.
На фиг. 3F, 4F, 5F и 6F изображен технологический процесс формирования первой разрядной шины 62 и второй разрядной шины 63, который включает в себя следующие операции: (а) формирование слоя проводящего материала на всей полученной структуре, на которой образованы первое и второе контактные отверстия 56 и 57; и (b) осуществление процесса травления с использованием седьмого слоя проводящего материала как цели травления и рисунков маски 150 и 152, чтобы образовать первую разрядную шину 62, соединенную с первым стоком 41 через первую контактную площадку 53, и вторую разрядную шину 63, соединенную со вторым стоком 43 через вторую контактную площадку 54.
При этом формируется седьмой слой проводящего материала из проводящего материала, например поликремния, легированного примесями. Первая и вторая разрядные шины 62 и 63 формируются между активными областями 37 и 38 (фиг. 3F).
На фиг. 3G, 4G, 5G и 6G изображен технологический процесс формирования вторых конденсаторов 300, 310 и 320, включающий в себя следующие операции: (а) формирование одиннадцатой изолирующей пленки 64, имеющей выровненную поверхность по всей полученной структуре, на которой образуются первая и вторая разрядные шины 62 и 63; (b) последовательное формирование двенадцатой изолирующей пленки 66, тринадцатой изолирующей пленки, восьмого слоя проводящего материала и четырнадцатой изолирующей пленки на одиннадцатой изолирующей пленке 64; (с) осуществление процесса травления с использованием слоя материала, сформированного на третьей контактной площадке 55, в качестве цели травления и рисунка маски 160, чтобы сформировать третье контактное отверстие 68 для обнажения третьей контактной площадки 55; (d) формирование девятого слоя проводящего материала на всей полученной структуре и осуществление процесса травления с использованием слоя материала, сформированного на двенадцатой изолирующей пленке 66, как цели травления и рисунка маски 162, чтобы сформировать второй электрод хранения 300; (е) формирование второй диэлектрической пленки 310 на поверхности второго электрода хранения 300; (f) формирование десятого слоя проводящего материала на всей полученной структуре, чтобы сформировать второй пластинчатый электрод 320, и выравнивание поверхности второго пластинчатого электрода 320; и (g) формирование пятнадцатой изолирующей пленки 70 на всей полученной структуре.
В данном случае одиннадцатая изолирующая пленка 64 формируется осаждением изолирующего материала, например, оксидной пленки, до толщины приблизительно 2000-3000 . Двенадцатая изолирующая пленка 66 формируется освоением нитрида кремния (SiN) до толщины около 300-500 . Тринадцатая и четырнадцатая изолирующие пленки формируются осаждением изолирующего материала, например, оксидной пленки, с помощью способа CVD. Восьмой и девятый слой проводящего материала формируются осаждением проводящего материала, например легированного примесями поликремния. Десятый слой проводящего материала формируется осаждением проводящего материала, например легированного примесями поликремния, до толщины около 2000 . Пятнадцатая изолирующая пленка 70 формируется из изолирующего материала, например оксидной пленки.
На. фиг. 5G второй электрод хранения 300 соединен со вторым истоком 42 через третью контактную площадку 55 и подтравливание 400 выполняется на самой нижней поверхности второго электрода хранения 300, как и в случае с первым электродом храпения 200. При этом двенадцатая изолирующая пленка 66 защищает слой материала, лежащий под тринадцатой изолирующей пленкой, от повреждения в процессе удаления тринадцатой изолирующей пленки.
На фиг.3G рисунок 162 маски для формирования второго электрода хранения частично перекрывает рисунок маски (позиция 120 на фиг.3G) для формирования первого электрода хранения.
Вариант 1 настоящего изобретения обладает очевидными преимуществами.
Во-первых, конденсаторы ячейки памяти образуются соответственно над и под транзистором ячейки. Следовательно, можно получить емкость ячейки памяти, по меньшей мере, вдвое превышающую этот показатель, полученный при традиционном способе, когда конденсатор ячейки памяти формируется только над или под транзистором ячейки.
Во-вторых, поскольку электрод хранения и исток соединены с помощью прокладки, сформированной на боковых стенках истока, электрод затвора покрывает большую часть активной области, чем при традиционном способе, когда электрод хранения соединяется с истоком через контактное отверстие. В результате этого снижаются эффекты укорачивания каналов транзистора.
В-третьих, поскольку подтравливание выполняется на самой нижней поверхности каждого электрода хранения, к транзистору ячейки памяти обращен не электрод хранения, который подвергается повторяющейся загрузке и разгрузке, а пластинчатый электрод, находящийся под постоянным напряжением. Таким образом можно предотвратить дестабилизацию характеристик транзистора ячейки в результате загрузки/разгрузки электрода хранения.
На фиг. 7 и 8 изображены топологические чертежи, иллюстрирующие способ изготовления DRAM, содержащего погруженный конденсатор, в соответствии с вариантами 2 и 3 настоящего изобретения. Как показано на фиг.3А, первая и вторая прокладки могут быть сформированы не только на одной поверхности рисунка активной изолирующей пленки, но также на двух (заштрихованная часть фиг.7) или трех поверхностях (заштрихованная часть фиг.8). На фиг.7 и 8 теми же номерами позиций, что и на фиг.3А, обозначены одни и те же рисунки маски.
Согласно вариантам 2 и 3, поскольку площадь первой и второй прокладок, соединенных с первым и вторым электродами хранения, может быть расширена, характеристика контакта между первым и вторым электродами и первым и вторым стоками, улучшается по сравнению с вариантом 1.
На фиг. 9 изображен топологический чертеж, иллюстрирующий способ изготовления DRАМ, содержащего погруженный конденсатор, в соответствии с вариантом 4 настоящего изобретения. При данном способе первая и вторая разрядные шины соединены непосредственно со стоком транзистора без использования контактной площадки. При этом позицией 190 обозначен рисунок маски для формирования контактного отверстия для соединения третьей контактной площадки со вторым истоком, а позицией 192 - рисунок маски для формирования третьей контактной площадки. В данном случае те же рисунки маски, что и на фиг.3Е-3G, обозначены одними и теми же позициями.
На фиг. 10А-10С показаны сечения по линиям АА, ВВ и СС на фиг.9, соответственно. Согласно Фиг.10А-10C, после процесса, изображенного на фиг.3D, 4D, 5D, 6D, для формирования девятой изолирующей пленки 50, технологический процесс включает в себя следующие операции: (а) осуществление травления при использовании рисунка 190 маски для формирования контактного отверстия для соединения третьей контактной площадки со вторым истоком и использовании девятой изолирующей пленки вокруг второго истока 42 как цели травления, чтобы таким образом обнажить второй исток; (b) формирование шестого слоя проводящего материала над всей полученной структурой и осуществление травления с использованием шестого слоя проводящего материала в качестве цели травления при использовании рисунка 192 маски для формирования третьей контактной площадки, чтобы сформировать таким образом третью контактную площадку 55 для соединения второго электрода хранения 300 со вторым истоком 42; и (с) удаление материала, осажденного на первом и втором стоках 41 и 43, чтобы образовать контактное отверстие для соединения первой и второй разрядных шин 62 и 63 с первым и вторым стоками 41 и 43 соответственно. Последующие операции процесса такие жe, как в варианте 1.
При этом одинаковые компоненты фиг.10А-10С обозначены теми же номерами позиций, что и на фигурах от 3A-3G до 6А-6G.
Благодаря полупроводниковому запоминающему устройству согласно настоящему изобретению и способу его изготовления можно получить ячейку памяти, емкость которой по меньшей мере вдвое превышает емкость, получаемую при традиционном способе. Кроме того, стабилизируются характеристики транзистора ячейки и снижаются эффекты укорачивания каналов. В результате этого можно изготавливать микросхему DRAМ следующего поколения.
Специалистам в данном области будет понятно, что приведенное выше описание является только предпочтительным вариантом раскрытого устройства и что можно осуществить различные изменения и модификации, не отходя от идеи и объема изобретения.
Формула изобретения: 1. Полупроводниковое запоминающее устройство с конденсаторами, образованными над и под транзистором ячейки памяти, включающее в себя первый и второй транзисторы, выполненные на первом уровне, отличающееся тем, что содержит нижний многослойный электрод хранения, соединенный с истоком первого транзистора и образованный под первым уровнем, и верхний многослойный электрод хранения, соединенный с истоком второго транзистора и образованный над первым уровнем.
2. Полупроводниковое запоминающее устройство с конденсаторами, образованными над и под транзистором ячейки памяти, по п.1, отличающееся тем, что транзисторы имеют структуру типа "кремний на диэлектрике" (КНД).
3. Полупроводниковое запоминающее устройство с конденсаторами, образованными над и под транзистором ячейки памяти, по п.1, отличающееся тем, что многослойные электроды хранения соединены соответственно с транзисторами через проводящую прокладку, образованную на боковых стенках их истока.
4. Полупроводниковое запоминающее устройство с конденсаторами, образованными над и под транзистором ячейки памяти, по п.1, отличающееся тем, что верхний многослойный электрод хранения и нижний многослойный электрод хранения частично перекрывают друг друга.
5. Полупроводниковое запоминающее устройство с конденсаторами, образованными над и под транзистором ячейки памяти, по п.1, отличающееся тем, что между каждым многослойным электродом хранения и транзистором, с которым указанный электрод соединен, выполнено подтравливание.
6. Полупроводниковое запоминающее устройство с конденсаторами, образованными над и под транзистором ячейки памяти, отличающееся тем, что содержит первую и вторую активные области, выполненные раздельно, первый транзистор, исток которого образован в краевой части первой активной области, и второй транзистор, исток которого сформирован в краевой части второй активной области, первую проводящую прокладку, образованную на боковых стенках истока первого транзистора, и вторую проводящую прокладку, образованную на боковых стенках истока второго транзистора, и нижний многослойный электрод хранения, соединенный с первой проводящей прокладкой, и верхний многослойный электрод хранения, соединенный со второй проводящей прокладкой.
7. Полупроводниковое запоминающее устройство с конденсаторами, образованными над и под транзистором ячейки памяти, по п.6, отличающееся тем, что транзисторы имеют структуру типа "кремний на диэлектрике" (КНД).
8. Полупроводниковое запоминающее устройство с конденсаторами, образованными над и под транзистором ячейки памяти, по п.7, отличающееся тем, что между каждым многослойным электродом хранения и транзистором, с которым указанный электрод соединен, выполнено подтравливание.
9. Полупроводниковое запоминающее устройство с конденсаторами, образованными над и под транзистором ячейки памяти, по п.8, отличающееся тем, что многослойные электроды хранения соединены с проводящими прокладками через контактные площадки.
10. Полупроводниковое запоминающее устройство с конденсаторами, образованными над и под транзистором ячейки памяти, по п.9, отличающееся тем, что разрядные шины, соединенные со стоками транзисторов, расположены между активными областями.
11. Полупроводниковое запоминающее устройство с конденсаторами, образованными над и под транзистором ячейки памяти, по п.10, отличающееся тем, что разрядные шины соединены со стоками транзистора через контактные площадки.
12. Способ изготовления полупроводникового запоминающего устройства с конденсаторами, образованными над и под транзистором ячейки памяти, отличающийся тем, что включает в себя следующие операции: (а) формирование рисунка изолирующей пленки на первой подложке, травление первой подложки с использованием рисунка изолирующей пленки в качестве маски для травления и формирование первой и второй активных областей, отделенных друг от друга и выступающих; (b) образование проводящей прокладки на боковых стенках активных областей; (с) удаление части проводящей прокладки, кроме той части, которая образована на боковых стенках области, где должен быть образован исток транзистора, чтобы таким образом сформировать первую проводящую прокладку, контактирующую с первой активной областью, и вторую проводящую прокладку, контактирующую со второй активной областью; (d) осаждение изолирующего материала на всей полученной структуре и протравливание изолирующего материала, чтобы изолирующий материал заполнял только пространство между активными областями; (е) образование первого конденсатора, состоящего из первого многослойного электрода хранения, соединенного с первой проводящей прокладкой, первой диэлектрической пленки и первого пластинчатого электрода, на полученной структуре; (f) выравнивание поверхности первого пластинчатого электрода; (g) формирование изолирующей пленки на первом пластинчатом электроде и соединение второй подложки с полученной структурой; (h) переворачивание первой подложки, протравливание первой подложки таким образом, чтобы можно было обнажить проводящие прокладки и активные области; (i) образование первого и второго транзисторов на первой и второй активных областях соответственно; и (j) формирование второго конденсатора, состоящего из второго многослойного электрода хранения, соединенного со второй проводящей прокладкой, второй диэлектрической пленки и второго пластинчатого электрода, на полученной структуре.
13. Способ изготовления полупроводникового запоминающего устройства с конденсаторами, образованными над и под транзистором ячейки памяти, по п.12, отличающийся тем, что операция (i) включает в себя также операцию соответственного формирования первой и второй контактных площадок, соединенных со второй проводящей прокладкой и стоком транзистора.
14. Способ изготовления полупроводникового запоминающего устройства с конденсаторами, образованными над и под транзистором ячейки памяти, по п.13, отличающийся тем, что операция формирования первой и второй контактных площадок включает в себя также операцию формирования разрядной шины, соединенной со второй контактной площадкой и расположенной между активными областями.
15. Способ изготовления полупроводникового запоминающего устройства с конденсаторами, образованными над и под транзистором ячейки памяти, по п.12, отличающийся тем, что операция (i) включает в себя операцию формирования первой контактной площадки, соединенной со второй проводящей прокладкой.
16. Способ изготовления полупроводникового запоминающего устройства с конденсаторами, образованными над и под транзистором ячейки памяти, по п.12, отличающийся тем, что каждая операция (d) и (i) включает в себя операцию формирования изолирующего слоя над всей полученной структурой, причем изолирующие слои удаляют после образования многослойных электродов хранения.