[发明专利]一种存储器件的制造方法及其电容器

说明书

本发明公开了一种存储器件的制造方法，包括：提供半导体衬底；形成第一互连结构，所述第一互连结构包括电容器导电柱、位线导电柱以及导电柱之间的第一介质层；形成第一位线导电插塞，所述第一位线导电插塞包括与所述位线导电柱电连接的金属导电柱以及金属导电柱之间的第二介质层；依次形成第三介质层和硬掩模层；通过光刻和刻蚀工艺使硬掩模层图案化，并以图案化后的硬掩模层作为掩模进行刻蚀，在第二介质层和第三介质层中形成深孔，然后去除硬掩模层，所述深孔的底部暴露出所述电容器导电柱；形成第一电极层；形成高K铁电氧化物层和第二电极层；形成金属互连及板线和位线。

技术领域

本发明涉及存储器的制造领域。具体而言，本发明涉及一种存储器件的制造方法及其电容器。

背景技术

铁电存储器是一种特殊工艺的非易失性的存储器。当电场被施加到铁晶体管时，中心原子顺着电场停在第一低能量状态位置，而当电场反转被施加到同一铁晶体管时，中心原子顺着电场的方向在晶体里移动并停在第二低能量状态。大量中心原子在晶体单胞中移动耦合形成铁电畴，铁电畴在电场作用下形成极化电荷。铁电畴在电场下反转所形成的极化电荷较高，铁电畴在电场下无反转所形成的极化电荷较低，这种铁电材料的二元稳定状态使得铁电可以作为存储器。

当移去电场后，中心原子处于低能量状态保持不动，存储器的状态也得以保存不会消失，因此可利用铁电畴在电场下反转形成高极化电荷，或无反转形成低极化电荷来判别存储单元是在“1”或“0”状态。铁电畴的反转不需要高电场，仅用一般的工作电压就可以改变存储单元是在“1”或“0”的状态；也不需要电荷泵来产生高电压数据擦除，因而没有擦写延迟的现象。这种特性使铁电存储器在掉电后仍能够继续保存数据，写入速度快且具有无限次写入寿命，不容易写坏。并且，与现有的非易失性内存技术比较，铁电存储器具有更高的写入速度和更长的读写寿命。

图1示出了示例性铁电存储单元100的电路示意图。铁电存储单元100是铁电存储器件的存储元件，并且可以包括各种设计和配置。如图1所示，铁电存储单元100是“1T-1C”单元，其包括电容器102和晶体管104。晶体管104为NMOS晶体管。晶体管104的源极S电连接到位线BL。晶体管104的栅极电连接到字线WL。晶体管104的漏极D电连接到电容器102的下电极112。电容器102的上电极110连接到板线PL。

图2示出了示例性铁电存储单元100的立体示意图。为保证铁电存储单元100的铁电电容极化发生变化时能得到较强的信号，需要铁电电容的面积足够大。如图2所示，现有的平面铁电电容器102占据的面积较大，限制了该铁电存储单元的集成度。

发明内容

本发明的目的是提供一种存储器件的制造方法及其电容器，通过根据本发明的存储器件的制造方法及其电容器，提高铁电存储器的集成度，较低铁电存储器芯片成本。

根据本发明的一个实施例，提供一种存储器件的制造方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底包括铁电存储单元区，所述铁电存储单元区具有源区、漏区、栅极区、隔离区以及各个功能区上方的电极及互连金属线；

形成第一互连结构，所述第一互连结构包括电容器导电柱、位线导电柱以及导电柱之间的第一介质层；

形成第一位线导电插塞，所述第一位线导电插塞包括与所述位线导电柱电连接的金属导电柱以及金属导电柱之间的第二介质层；

依次形成第三介质层和硬掩模层；

通过光刻和刻蚀工艺使硬掩模层图案化，并以图案化后的硬掩模层作为掩模进行刻蚀，在第二介质层和第三介质层中形成深孔，然后去除硬掩模层，所述深孔的底部暴露出所述电容器导电柱；

形成第一电极层；

形成高K铁电氧化物层和第二电极层；

形成金属互连及板线和位线。