(57)【要約】【課題】垂直式半導体電荷保存素子の構造の提供。【解決手段】垂直式半導体電荷保存素子の構造は、ベース、少なくとも一つの下電極、誘電層及び上電極を包含する。該下電極は底導電体、及び対向するよう設置され並びに該底導電体と接続される第１側導電体と第２側導電体を包含し、該第１側導電体と該第２側導電体は互いに平行で並びに該底導電体と夾角を形成し、且つ該第１側導電体の該ベースから離れる方向の高さは、該第２側導電体の該ベースから離れる方向の高さより大きく、該誘電層及び該上電極は該ベース及び該下電極の表面に順に形成される。本発明は異なる高さの該第１側導電体及び該第２側導電体を利用して開口率を増し、これにより後続工程の充填或いは堆積の難度を減らし、全体の歩留りをアップする。【選択図】図２
2014056860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直式半導体電荷保存素子の構造において、
ベース（１０）であって、少なくとも一つの電気接点（１１）を具えた上記ベース（１０）と、
少なくとも一つの下電極（２０）であって、該電気接点（１１）と電気的に接続された底導電体（２１）、該底導電体（２１）の一端に設置された第１側導電体（２２）、及び該底導電体（２１）の他端に設置された第２側導電体（２３）を包含し、該第１側導電体（２２）と該第２側導電体（２３）は相互に平行で並びに該底導電体（２１）と夾角（ａ）を形成し、且つ該第１側導電体（２２）の該ベース（１０）からの高さは、該第２側導電体（２３）の該ベース（１０）からの高さより大きい、上記少なくとも一つの下電極（２０）と、
誘電層（３０）であって、該ベース（１０）及び該下電極（２０）の表面に形成された、上記誘電層（３０）と、
上電極（４０）であって、該誘電層（３０）の該ベース（１０）及び該下電極（２０）より離れた側の表面に形成された、上記上電極（４０）と、
を包含したことを特徴とする、垂直式半導体電荷保存素子の構造。
【請求項２】
請求項１記載の垂直式半導体電荷保存素子の構造において、該夾角（ａ）は９０度とされ、これにより該第１側導電体（２２）と該第２側導電体（２３）は該底導電体（２１）に対して垂直とされることを特徴とする、垂直式半導体電荷保存素子の構造。
【請求項３】
請求項１記載の垂直式半導体電荷保存素子の構造において、該下電極（２０）と該上電極（４０）の材質は、窒化チタン、窒化タンタル及びその組合せからなる群より選択されることを特徴とする、垂直式半導体電荷保存素子の構造。
【請求項４】
請求項１記載の垂直式半導体電荷保存素子の構造において、該誘電層（３０）の材料は、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタニウム或いはその組合せからなる群より選択されることを特徴とする、垂直式半導体電荷保存素子の構造。
【請求項５】
請求項１記載の垂直式半導体電荷保存素子の構造において、複数の電気接点（１１）と、これら電気接点（１１）に対応する複数の下電極（２０）を具えたことを特徴とする、垂直式半導体電荷保存素子の構造。
【請求項６】
請求項５記載の垂直式半導体電荷保存素子の構造において、これら電気接点（１１）はアレイ形式で配列されたことを特徴とする、垂直式半導体電荷保存素子の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種の電荷保存構造に係り、特に一種の垂直式半導体電荷保存素子の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンデンサの電荷保存の能力は、誘電率の大きさ、２枚の導電板の間の距離、及び導電板の面積により定まる。より高い誘電率の材料が見つからず、導電板の距離をこれ以上縮小できない条件の下で、唯一、保存電荷をアップできる方式は、導電板の面積を増加することである。ただし、現在の工程技術が集積化を要求し、並びに不断に素子寸法を縮小する状況にあって、導電板面積の増加は、素子寸法を増加し、現在の回路素子の要求に符合しない。そのうち、特許文献１の「Ｃａｐａｃｉｔｏｒ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｐｒｅｐａｒｉｎｇ  ｔｈｅ  ｓａｍｅ」には、一種のコンデンサの構造が記載され、並びにその周知の技術中、一種の冠状コンデンサの構造が説明され、冠状コンデンサの形状特性により、電極間の相対面積を増加できることが説明されている。
【０００３】
さらにもう一歩、電極の間の相対面積を増加するため、たとえば、特許文献２の「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  ｃｈａｒｇｅ  ｓｔｏｒａｇｅ  ｄｅｖｉｃｅ」及び、特許文献３の「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｆｏｒｍｉｎｇ  ａ  ｍｅｔａｌ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−ｍｅｔａｌ  ｃａｐａｃｉｔｏｒ」は、それぞれベース上に多層の異なる材料の絶縁層を堆積し、並びに絶縁層上にベースに連通する開口を設置し、続いて、さらに異なる材料の絶縁層に対して異なるエッチング速度を有するエッチング液で横方向エッチングを実行し、これにより該開口の側壁に複数の凹溝を形成し、これにより冠状構造を形成し、最後に側壁表面にコンデンサ工程を実行し、コンデンサ感応面積を増加する目的を達成する。
【０００４】
上述の公開特許の冠状コンデンサは簡易化されて図１のように表示され、それは基板１、下電極２、及び該下電極２の表面を被覆する誘電層３を包含する。説明しておくべきであるが、図１は該誘電層３を被覆する上電極を記載せず、説明に便利としている。
【０００５】
そのうち、該下電極２は、該基板１に平行な底電極２０１、及び二つの該底電極２０１に垂直な側電極２０２を包含し、二つの該側電極２０２は該底電極２０１と電気的に接続され、いわゆる冠状構造を形成し、該誘電層３は該底電極２０１と二つの該側電極２０２の表面を被覆するが、側電極２０２の上端の自由度は比較的大きく、これにより、該誘電層３は該上端を被覆するときに、球体４を形成し、それは工程過程中の自然な現象である。該球体４の直径は比較的大きく、これにより、二つの該側電極２０２の間の開口率を縮小し、甚だしくは、二つの球体は、過度に接近して接続し、これにより開口を閉じ、上電極及び後続の工程の難度を高めるか或いは実行不能とする。
【０００６】
このほか、保存できる電荷容量を減らさないためには、該側電極２０２の高さをアップしなければならず、自ずと全体の幅高さ比（ａｓｐｅｃｔ  ｒａｔｉｏ）が増し、このような状況では、工程歩留りがアップできず、これにより、改善の必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許公開第２００８００４８２３５号
【特許文献２】米国特許公開第２００７０１６１１８５号
【特許文献３】米国特許公開第２００８０１４５９９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の主要な目的は、側電極の間の開口率が小さく甚だしくは無開口となることで、後続工程の難度が増す問題を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明は一種の垂直式半導体電荷保存素子の構造を提供し、それは、ベース、少なくとも一つの下電極、誘電層及び上電極を包含する。該ベースは少なくとも一つの電気接点を具える。該下電極は、該電気接点と接続される底導電体、該底導電体の一端に設置される第１側導電体、及び該底導電体の他端に設置される第２側導電体を包含し、該第１側導電体と該第２側導電体は相互に平行で並びに該底導電体と夾角を形成し、且つ該第１側導電体の該ベースから離れる高さは該第２側導電体の該ベースから離れる高さより大きい。該誘電層は該ベース及び該下電極の表面に形成される。該上電極は該誘電層の該ベース及び該下電極から離れた一側の表面に形成される。
【発明の効果】
【００１０】
以上の説明から分かるように、周知の技術と比較すると、本発明は以下の特徴を有する。
一．高さが等しくない該第１側導電体と該第２側導電体が斜め方向の開口を形成し、これにより開口率を高める。
二．高さが等しくない該第１側導電体と該第２側導電体の設置を利用し、誘電層を形成する時、該ベースより離れた一端の誘電層が相互に接続され開口を閉じるのを防止できる。
三．開口率アップを利用して後続工程の堆積時の難度を減らし、全体の歩留りをアップできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】周知の技術の構造断面図である。
【図２】本発明の好ましい実施例の構造断面図である。
【図３Ａ】本発明の好ましい実施例の製造ステップ表示図である。
【図３Ｂ】本発明の好ましい実施例の製造ステップ表示図である。
【図３Ｃ】本発明の好ましい実施例の製造ステップ表示図である。
【図３Ｄ】本発明の好ましい実施例の製造ステップ表示図である。
【図３Ｅ】本発明の好ましい実施例の製造ステップ表示図である。
【図３Ｆ】本発明の好ましい実施例の製造ステップ表示図である。
【図３Ｇ】本発明の好ましい実施例の製造ステップ表示図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の詳細な説明に関し、以下に図面を組み合わせて説明を行う。
図２を参照されたい。本発明は一種の垂直式半導体電荷保存素子の構造とされ、それは、ベース（１０）、少なくとも一つの下電極（２０）、誘電層（３０）及び上電極（４０）を包含する。本発明はダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）の構造、たとえば、垂直式のＤＲＡＭとされ得るため、以下の構造は、ＤＲＡＭを例として説明する。
【００１３】
該ベース（１０）は少なくとも一つの電気接点（１１）を具え、該ベース（１０）下の構造は、ビット線（図示せず）、トランジスタ（図示せず）及びワード線（図示せず）が組み合わされる。本発明は電荷保存構造に重きを置いているため、ベース（１０）の下の構造についての詳細な説明は行わない。ベース（１０）下のトランジスタにビット線及びワード線が組み合わされることにより、ＤＲＡＭ中でワード線及びビット線を制御する信号を利用し、電気接点（１１）上に接続される電荷保存素子に対して、データアクセスの機能を実行する。
【００１４】
該下電極（２０）は該電気接点（１１）に電気的に接続される底導電体（２１）、該底導電体（２１）の一端に設置される第１側導電体（２２）、及び該底導電体（２１）の他端に設置される第２側導電体（２３）を包含する。
【００１５】
該第１側導電体（２２）と該第２側導電体（２３）は相互に平行であり並びに該底導電体（２１）と夾角ａを形成し（図３Ｅ参照）、且つ該第１側導電体（２２）の該ベース（１０）から離れる高さは該第２側導電体（２３）の該ベース（１０）から離れる高さより大きい。
【００１６】
該誘電層（３０）は該ベース（１０）及び該下電極（２０）の表面に形成される。
【００１７】
該上電極（４０）は該誘電層（３０）の該ベース（１０）及び該下電極（２０）から離れた一側の表面に形成される。
【００１８】
そのうち、該夾角ａは９０度とされ、これにより該第１側導電体（２２）と該第２側導電体（２３）は該底導電体（２１）に垂直とされる。
【００１９】
該下電極（２０）と該上電極（４０）の材料は、窒化チタン、窒化タンタル或いはその組合せとされる。該誘電層（３０）の材料は、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタニウム或いはその組合せの合金等とされる。
【００２０】
このほか、本発明は複数の電気接点（１１）及び複数の、これら電気接点（１１）に対応する下電極（２０）を具え、並びにこれら電気接点（１１）はアレイ形式で配列されて、本実施例中のＤＲＡＭ構造を形成している。これにより、該第１側導電体（２２）及び該第２側導電体（２３）は異なる高さとされることで、高さの異なる端点を形成する。
【００２１】
特に説明が必要であるが、これら下電極（２０）中の該第１側導電体（２２）と該第２側導電体（２３）は交錯配列され、すなわち、複数の該下電極（２０）は、比較的高い第１側導電体（２２）及び比較的低い第２側導電体（２３）が順に配列される。
【００２２】
当然、本発明はこれに限定されるわけではなく、これら下電極（２０）中の該第１側導電体（２２）及び該第２側導電体（２３）はまた隣り合って配列され得る。
【００２３】
図３Ａから図３Ｇを参照されたい。それは本発明の製造フローを説明するために用いられる。本発明は、エッチングと堆積工程で製作されるが、これに限定されるわけではない。製作フローのステップは以下を包含する。
【００２４】
Ｓ１：該ベース（１０）の電気接点（１１）に対応する位置をエッチングする。図３Ａに示されるように、該ベース（１０）下方のトランジスタ工程を完成した後に、酸化物を該ベース（１０）の表面に充填し、続いて、さらにホトマスクで定義する方式で、該ベース（１０）にドライエッチング或いはウエットエッチングを行ない、複数のトレンチ（１２）、及びこれらトレンチ（１２）に対応する柱状体（１３）を形成する。
【００２５】
Ｓ２：窒化チタン層（５１）をこれらトレンチ（１２）及びこれら柱状体（１３）の表面に、図３Ｂに示されるように堆積する。
【００２６】
Ｓ３：窒化チタン層（５１）の第１次エッチングを、図３Ｃのように行なう。このステップにおいて、マスク（５２）を一部の該柱状体（１３）及び該トレンチ（１２）に対応する位置に設置し、続いてエッチングを行う。該マスク（５２）に阻止されていない部分の、該柱状体（１３）上に位置する該窒化チタン層（５１）に連帯して一部の該柱状体（１３）が併せて除去され、これにより、該窒化チタン層（５１）はこれら柱状体（１３）のエッチング位置が組み合わされ、相互に分離、独立させられ、すなわち、相互の間が電気的に不接続となる。
【００２７】
Ｓ４：窒化チタン層（５１）の第２次エッチングを、図３Ｄのように行う。すなわち、エッチバック工程の方式を利用し、該柱状体（１３）の該ベース（１０）より離れた一側表面の窒化チタン層（５１）を除去し、該下電極（２０）を形成する。
【００２８】
Ｓ５：酸化物をエッチングして除去し、該下電極（２０）のみを保留する。すなわち、図３Ｅに示されるように、ウエットエッチングの方式を利用して該酸化物を除去して、と該電気接点（１１）に対応する該下電極（２０）を保留する。そのうち、該下電極（２０）は、底導電体（２１）、第１側導電体（２２）及び第２側導電体（２３）を包含する。該第１側導電体（２２）の該ベース（１０）からの高さは該第２側導電体（２３）の該ベース（１０）からの高さより大きく、これにより、該第１側導電体（２２）と該第２側導電体（２３）の間に、斜めの開口（２４）が形成される。三角形の定理から分かるように、斜辺の長さは他の２辺のいずれよりも大きく、斜めの該開口（２４）の設計により、開口率を効果的にアップできる。
【００２９】
Ｓ６：該誘電層（３０）を該ベース（１０）及び該下電極（２０）の表面に形成する。すなわち、図３Ｆに示されるように、該開口率のアップによろい、該誘電層（３０）は比較的容易に該下電極（２０）の表面に形成でき、特に、該底導電体（２１）の表面に形成できる。
【００３０】
Ｓ７：該上電極（４０）を形成する。すなわち、図３Ｇに示されるように、該誘電層（３０）の表面に、該上電極（４０）を形成し、金属−絶縁層−金属（ＭＩＭ）の構造を形成し、コンデンサとして使用できるようにする。
【００３１】
総合すると、本発明は以下のような特徴を有している。
一．高さの同じでない該第１側導電体（２２）と該第２側導電体（２３）が形成する斜めの開口（２４）を利用し、該斜めの開口（２４）の距離は比較的大きいことから、開口率をアップできる。
二．高さが等しくない該第１側導電体（２２）と該第２側導電体（２３）の設置を利用し、誘電層（３０）を形成する時、該ベース（１０）より離れた一端の誘電層（３０）が相互に接続され開口を閉じるのを防止できる。
三．開口率アップを利用して後続工程の堆積時の難度を減らし、全体の歩留りをアップできる。
【００３２】
以上述べたことは、本発明の実施例にすぎず、本発明の実施の範囲を限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲に基づきなし得る同等の変化と修飾は、いずれも本発明の権利のカバーする範囲内に属するものとする。
【符号の説明】
【００３３】
（１０）ベース
（１１）電気接点
（１２）トレンチ
（１３）柱状体
（２０）下電極
（２１）底導電体
（２２）第１側導電体
（２３）第２側導電体
（２４）開口
（３０）誘電層
（４０）上電極
（５１）窒化チタン層
（５２）マスク
【図１】
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【図２】
2014056860.tif 000004
【図３Ａ】
2014056860.tif 000005
【図３Ｂ】
2014056860.tif 000006
【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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