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      非易失性存儲器件的電容器的制作方法

      文檔序號:7164696閱讀:156來源:國知局
      專利名稱:非易失性存儲器件的電容器的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明的示例性實施例涉及非易失性存儲器件的電容器,更具體而言涉及非易失性存儲器件中的用于增加電容的電容器。
      背景技術(shù)
      非易失性存儲器件包括用于產(chǎn)生供編程操作、讀取操作和擦除操作用的電壓的泵電路。泵電路可以包括用于泵浦操作的多個電容器。圖1是現(xiàn)有的非易失性存儲器件的電容器的剖面圖。參見圖1,在半導(dǎo)體襯底10之上順序地層疊有隧道絕緣層11、供浮柵用的導(dǎo)電層 12、電介質(zhì)層13、供控制柵用的導(dǎo)電層14、以及金屬層15。導(dǎo)電層14貫穿電介質(zhì)層13與導(dǎo)電層12電耦接。第一節(jié)點與半導(dǎo)體襯底10的結(jié)16耦接,第二節(jié)點與金屬層15耦接?,F(xiàn)有的非易失性存儲器件的電容器可以在制造存儲器單元時形成。供控制柵用的導(dǎo)電層14與供浮柵用的導(dǎo)電層12電耦接以形成電容器結(jié)構(gòu)。為了增加電容器的電容,可以增大導(dǎo)電層12的面積。然而,在這種情況下,非易失性存儲器件的集成度會受到不利影響。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的示例性實施例涉及一種具有增加的電容的非易失性存儲器件的電容器。根據(jù)本發(fā)明的一個方面,一種非易失性存儲器件的電容器包括第一電極和第二電極,所述第一電極和所述第二電極被形成在半導(dǎo)體襯底的電容器區(qū)中,并分別具有沿著彼此而形成的連續(xù)凹凸?fàn)畹膫?cè)表面;以及電介質(zhì)層,所述電介質(zhì)層被形成在第一電極與第二電極之間。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面,一種非易失性存儲器件的電容器包括第一下電極和第二下電極,所述第一下電極和所述第二下電極被形成在半導(dǎo)體襯底的電容器區(qū)中,并且第一下電極和第二下電極每個都具有耙狀結(jié)構(gòu),其中,每個耙狀結(jié)構(gòu)的指與另一個耙狀結(jié)構(gòu)的指交替;第一電介質(zhì)層,所述第一電介質(zhì)層被形成在第一下電極與第二下電極之間以及第一下電極和第二下電極之上;第一上電極和第二上電極,所述第一上電極和所述第二上電極被形成在第一電介質(zhì)層之上,并且第一上電極和第二上電極每個都具有耙狀結(jié)構(gòu), 其中,每個耙狀結(jié)構(gòu)的指與另一個耙狀結(jié)構(gòu)的指交替,以便第一上電極和第二上電極具有交叉的指結(jié)構(gòu);以及第二電介質(zhì)層,所述第二電介質(zhì)層被形成在第一上電極與第二上電極之間。


      圖1是現(xiàn)有的非易失性存儲器件的電容器的剖面圖;以及圖2A至2H是說明根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的形成非易失性存儲器件的電容器的方法的剖面圖和平面圖。
      具體實施例方式下面將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例。提供這些附圖以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)和使用本發(fā)明的實施例。圖2A至2H是說明根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的形成非易失性存儲器件的電容器的方法的剖面圖和平面圖。參見圖2A,在包括將要形成存儲器單元的單元區(qū)和將要形成電容器的電容器區(qū)的半導(dǎo)體襯底100之上順序地層疊隧道絕緣層102和供浮柵用的導(dǎo)電層104。隧道絕緣層102 可以優(yōu)選地由氧化物層形成。導(dǎo)電層104可以優(yōu)選地由多晶硅層形成。參見圖2B,通過將形成在電容器區(qū)中的導(dǎo)電層104圖案化來形成第一下電極圖案104A和第二下電極圖案104B。第一下電極圖案104A可以定義為多個圖案中的奇數(shù)編號的圖案,而第二下電極圖案104B可以定義為多個圖案中的偶數(shù)編號的圖案。此外,第一下電極圖案104A和第二下電極圖案104B是交替布置的。優(yōu)選的是,第一下電極圖案 104A和第二下電極圖案104B中的最外部的圖案被形成為比其它圖案具有更大的關(guān)鍵尺寸 (critical dimension) 0這是為了確保在形成供隨后的電極線用的接觸孔時有余量。圖2C是說明圖2B中所示的半導(dǎo)體器件的平面圖。供作參考,圖2B示出了沿著圖2C的線XX’截取的剖面圖。參見圖2C,第一下電極圖案104A包括端部耦接起來的多個平行圖案(即奇數(shù)編號的圖案),第二下電極圖案104B包括端部耦接起來的多個平行圖案 (即偶數(shù)編號的圖案)。也就是說,第一下電極圖案104A和第二下電極圖案104B具有連續(xù)的凹凸形狀。第一下電極圖案104A和第二下電極圖案104B被形成為是互補(bǔ)的。更具體而言,第一下電極圖案104A的凹部和凸部被形成為分別面對第二下電極圖案104B的凸部和凹部。此外,第二下電極圖案104B的凸部被形成在第一下電極圖案104A的各個凹部內(nèi),而第一下電極圖案104A的凸部被形成在第二下電極圖案104B的各個凹部內(nèi)。即,第一下電極圖案104A和第二下電極圖案104B具有交叉的指結(jié)構(gòu)(finger structure) ( S卩,每個電極形成耙狀結(jié)構(gòu)(rake structure),其中每個耙狀結(jié)構(gòu)的指(finger)與另一個耙狀結(jié)構(gòu)的指是交替的)。參見圖2D,在包括單元區(qū)的導(dǎo)電層104和電容器區(qū)的第一下電極圖案104A和第二下電極圖案104B的整個結(jié)構(gòu)上形成第一電介質(zhì)層106和供控制柵用的導(dǎo)電層108。第一電介質(zhì)層106可以優(yōu)選地具有ONO結(jié)構(gòu),在所述ONO結(jié)構(gòu)中順序地層疊有第一氧化物層、氮化物層和第二氧化物層。優(yōu)選的是,供控制柵用的導(dǎo)電層108由多晶硅層形成。參見圖2E,通過將形成在電容器區(qū)中的導(dǎo)電層108圖案化來形成第一上電極圖案 108A和第二上電極圖案108B。第一上電極圖案108A可以定義為多個圖案中的偶數(shù)編號的圖案,而第二上電極圖案108B可以定義為多個圖案中的奇數(shù)編號的圖案。也就是說,第二上電極圖案108B被形成在第一下電極圖案104A之上,第一上電極圖案108A被形成在第二下電極圖案104B之上。此外,第一上電極圖案108A和第二上電極圖案108B是交替布置的。
      圖2F是說明圖2E中所示的半導(dǎo)體器件的平面圖。供作參考,圖2E示出了沿著圖 2F的線XX’截取的剖面圖。參見圖2F,第一上電極圖案108A包括端部耦接起來的多個平行圖案(即,偶數(shù)編號的圖案),第二上電極圖案108B包括端部耦接起來的多個平行圖案 (即,奇數(shù)編號的圖案)。也就是說,第一上電極圖案108A和第二上電極圖案108B具有連續(xù)的凹凸形狀。第一上電極圖案108A和第二上電極圖案108B被形成為是互補(bǔ)的。更具體而言,第一上電極圖案108A的凹部和凸部被形成為分別面對第二上電極圖案108B的凸部和凹部。此外,第二上電極圖案108B的凸部被形成在第一上電極圖案108A的各個凹部內(nèi), 第一上電極圖案108A的凸部被形成在第二上電極圖案108B的各個凹部內(nèi)。即,第一上電極圖案108A和第二上電極圖案108B具有交叉的指結(jié)構(gòu)。參見圖2G,在包括第一上電極圖案108A和第二上電極圖案108B的電容器區(qū)中形成第二電介質(zhì)層110。第一電介質(zhì)層106和第二電介質(zhì)層110包圍第一下電極圖案104A、 第二下電極圖案104B、第一上電極圖案108A和第二上電極圖案108B。第二電介質(zhì)層110 可以不在單元區(qū)中形成。參見圖2H,通過將形成在單元區(qū)中的供控制柵用的導(dǎo)電層108、第一電介質(zhì)層106 和供浮柵用的導(dǎo)電層104圖案化來形成柵圖案。然后,在包括單元區(qū)的柵圖案和電容器區(qū)的第二電介質(zhì)層110的整個結(jié)構(gòu)上形成第一層間電介質(zhì)層112。然后,通過刻蝕第一層間電介質(zhì)層112、第一電介質(zhì)層106和第二電介質(zhì)層110來形成接觸孔,使得暴露出第一下電極圖案104A的最外部圖案的部分頂表面以及第一上電極圖案108A的最外部圖案的部分頂表面。接觸孔用導(dǎo)電材料來填充并被耦接在一起以形成第一電極線114。然后,在包括第一電極線114的整個結(jié)構(gòu)上形成第二層間電介質(zhì)層116。然后,通過刻蝕第一層間電介質(zhì)層112、第一電介質(zhì)層106、第二電介質(zhì)層110和隧道絕緣層102來形成接觸孔,使得暴露出第二下電極圖案104B的最外部圖案的部分頂表面、第二上電極圖案108B的最外部圖案的部分頂表面以及半導(dǎo)體襯底100的一部分。接觸孔用導(dǎo)電材料來填充并被耦接在一起以形成第二電極線118。這里,優(yōu)選的是,在形成接觸孔后,通過執(zhí)行離子注入工藝而在被接觸孔暴露出的半導(dǎo)體襯底中形成結(jié)120。根據(jù)所述電容器形成方法,利用供浮柵用的導(dǎo)電層104來形成第一下電極圖案 104A和第二下電極圖案104B,并且第一下電極圖案104A和第二下電極圖案104B具有凹凸結(jié)構(gòu)以增加接觸面積。由此,可以增加電容器的電容。此外,利用供控制柵用的導(dǎo)電層108 而分別在第一下電極圖案104A和第二下電極圖案104B之上形成第二上電極圖案108B和第一上電極圖案108A。由此,可以進(jìn)一步增加電容器的電容。此外,電極線與半導(dǎo)體襯底耦接,從而在半導(dǎo)體襯底與第一下電極圖案104A之間產(chǎn)生電容。由此,可以進(jìn)一步增加電容。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例,利用供存儲器單元的浮柵用的導(dǎo)電層來形成具有彼此相對的凹凸形狀的第一電極和第二電極。因此,可以優(yōu)化/最大化第一電極與第二電極之間的接觸面積,并且可以增加電容器的電容。
      權(quán)利要求
      1.一種非易失性存儲器件的電容器,包括第一電極和第二電極,所述第一電極和所述第二電極被形成在半導(dǎo)體襯底的電容器區(qū)中,并分別具有并排形成的連續(xù)凹凸?fàn)畹膫?cè)表面;和電介質(zhì)層,所述電介質(zhì)層被形成在所述第一電極與所述第二電極之間。
      2.如權(quán)利要求1所述的電容器,其中,所述第一電極的凹部和凸部被形成為分別面對所述第二電極的凸部和凹部。
      3.如權(quán)利要求1所述的電容器,其中,所述第二電極的凸部被形成在所述第一電極的凹部內(nèi),并且所述第一電極的凸部被形成在所述第二電極的凹部內(nèi)。
      4.如權(quán)利要求1所述的電容器,還包括層間電介質(zhì)層,所述層間電介質(zhì)層被形成在所述第一電極和所述第二電極之上;以及第三電極和第四電極,所述第三電極和所述第四電極被形成在所述層間電介質(zhì)層之上,并分別具有并排形成的凹凸?fàn)畹膫?cè)表面。
      5.如權(quán)利要求4所述的電容器,其中,所述第三電極被形成在所述第二電極之上,并且所述第四電極被形成在所述第一電極之上。
      6.如權(quán)利要求4所述的電容器,還包括第一電極線,所述第一電極線將所述第三電極與所述第一電極耦接;和第二電極線,所述第二電極線將所述第四電極與所述第二電極耦接。
      7.如權(quán)利要求1所述的電容器,還包括絕緣層,所述絕緣層被形成在所述第一電極與所述半導(dǎo)體襯底之間的界面以及所述第二電極與所述半導(dǎo)體襯底之間的界面處。
      8.如權(quán)利要求7所述的電容器,還包括將所述半導(dǎo)體襯底與所述第二電極耦接的電極線。
      9.如權(quán)利要求1所述的電容器,其中,所述第一電極和所述第二電極由供浮柵用的導(dǎo)電層形成。
      10.如權(quán)利要求4所述的電容器,其中,所述第三電極和所述第四電極由供控制柵用的導(dǎo)電層形成。
      11.一種非易失性存儲器件的電容器,包括第一下電極和第二下電極,所述第一下電極和所述第二下電極被形成在半導(dǎo)體襯底的電容器區(qū)中,并且所述第一下電極和所述第二下電極每個都具有耙狀結(jié)構(gòu),其中,每個耙狀結(jié)構(gòu)的指與另一個耙狀結(jié)構(gòu)的指交替;第一電介質(zhì)層,所述第一電介質(zhì)層被形成在所述第一下電極與所述第二下電極之間以及所述第一下電極和所述第二下電極之上;第一上電極和第二上電極,所述第一上電極和所述第二上電極被形成在所述第一電介質(zhì)層上,并且所述第一上電極和所述第二上電極每個都具有耙狀結(jié)構(gòu),其中,每個耙狀結(jié)構(gòu)的指與另一個耙狀結(jié)構(gòu)的指交替,以便所述第一上電極和所述第二上電極具有交叉的指結(jié)構(gòu);以及第二電介質(zhì)層,所述第二電介質(zhì)層被形成在所述第一上電極與所述第二上電極之間。
      12.如權(quán)利要求11所述的電容器,其中,所述第一下電極側(cè)的凹部和凸部被形成為分別面對所述第二下電極側(cè)的凸部和凹部。
      13.如權(quán)利要求11所述的電容器,其中,所述第二下電極側(cè)的凸部被形成在所述第一下電極側(cè)的凹部內(nèi);并且所述第一下電極側(cè)的凸部被形成在所述第二下電極側(cè)的凹部內(nèi)。
      14.如權(quán)利要求11所述的電容器,其中所述第一上電極被形成在所述第二下電極之上,并且所述第二上電極被形成在所述第一下電極之上。
      15.如權(quán)利要求11所述的電容器,還包括第一電極線,所述第一電極線將所述第一上電極與所述第一下電極耦接;和第二電極線,所述第二電極線將所述第二上電極與所述第二下電極耦接。
      16.如權(quán)利要求11所述的電容器,還包括絕緣層,所述絕緣層被形成在所述第一下電極和第二下電極與所述半導(dǎo)體襯底之間的界面處。
      17.如權(quán)利要求16所述的電容器,還包括將所述半導(dǎo)體襯底與所述第二下電極耦接的電極線。
      18.如權(quán)利要求11所述的電容器,其中,所述第一下電極和所述第二下電極由供浮柵用的導(dǎo)電層形成。
      19.如權(quán)利要求11所述的電容器,其中,所述第一上電極和所述第二上電極由供控制柵用的導(dǎo)電層形成。
      全文摘要
      本發(fā)明提供一種非易失性存儲器件的電容器,包括第一電極和第二電極,第一電極和第二電極被形成在半導(dǎo)體襯底的電容器區(qū)中,分別具有沿著彼此所形成的連續(xù)凹凸?fàn)顐?cè)表面;以及電介質(zhì)層,電介質(zhì)層被形成在第一電極與第二電極之間。
      文檔編號H01L29/92GK102569425SQ20111035895
      公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
      發(fā)明者柳濟(jì)一 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司
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