專利名稱：半導體器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體器件，特別是涉及強電介質(zhì)存儲器件中對特性離散和特性退化的改進。
作為現(xiàn)有的半導體器件，已開發(fā)出了從例如已搭載有放大電路，振蕩電路和電源電路等的規(guī)模比較小的集成電路，到作為微處理器或存儲器件的大規(guī)模的集成電路的各種器件。特別是近些年來，作為非易失性存儲器件的一種，人們提出了一種帶有強電介質(zhì)電容器的強電介質(zhì)存儲器件。
上述強電介質(zhì)電容器由相向的一對電極和由被夾在該兩電極之間的強電介質(zhì)材料構成的電介質(zhì)層構成，對于上述兩電極間的外加電壓與強電介質(zhì)材料的極化率之間的對應關系具有滯后特性。即，強電介質(zhì)電容器的構成為即便是在電場(外加電壓)為零的時候，在強電介質(zhì)層內(nèi)也會剩下與加電壓的滯后現(xiàn)象相對應的極性的剩余極化，在上述強電介質(zhì)存儲器件中，采用用強電介質(zhì)電容器的剩余極化來表示存儲數(shù)據(jù)的辦法，實現(xiàn)了存儲數(shù)據(jù)的非易失性。
在已經(jīng)用了這種強電介質(zhì)電容器的非易失性存儲器件中，重要的課題是減少強電介質(zhì)電容器的滯后特性的離散，且減少因使用滯后特性而產(chǎn)生的變動。
以下進行具體的說明。

圖14～圖16用來說明現(xiàn)有的強電介質(zhì)存儲器件。圖14的平面圖示出了該強電介質(zhì)存儲器件的存儲單元陣列。圖15是該圖14中的XV-XV線部分的剖面圖。圖16的平面圖示出的是強電介質(zhì)電容器的上部電極和下部電之間的位置關系。
在圖中，200是構成強電介質(zhì)存儲器件的存儲單元陣列，在其硅襯底201上邊，沿第1方向D1排列有多個晶體管區(qū)域220a，該硅襯底201的晶體管區(qū)域200a以外的部分上已形成了器件隔離絕緣膜202。
此外，在沿著第1方向D1的一列晶體管區(qū)域220a的兩側，介以第1層間絕緣膜203在器件隔離膜202上邊作為單元板(Cell plate)電極形成有下部電極(第1電極)211。該下部電極211由鈦或白金等的金屬材料構成，具有沿上述第1方向延伸的帶狀平面形狀。在該下部電極的表面上已形成了強電介質(zhì)層213。
此外，在下部電極211表面的強電介質(zhì)層213上，與上述各晶體管區(qū)域220a對應地形成了由鈦或白金等的金屬材料構成的上部電極(第2電極)212。即，在上述強電介質(zhì)層213上邊，沿上述第1方向D1配置有多個上部電極212。各上部電極212的平面形狀已變成為以上述第1方向D1為長邊方向的長方形形狀，此外，由圖14可知，該各上部電極212的面積已變得比下部電極211的面積小。在這里，強電介質(zhì)電容器210，由上述下部電極211、上部電極212以及位于它們之間的強電介質(zhì)層213構成，上述強電介質(zhì)層213的表面和上述下部電極211的表面已被第2層間絕緣膜204覆蓋。
另外，在圖中，上述上部電極212已被配置在下部電極211的中央部分，使得與下部電極211的一方的側邊211a1和與之相對的上部電極212的側邊211a1之間的距離(以下，稱之為非重疊寬度)O11、以及下部電極211的另一方的側邊211a2和與之相對的上部電極212的側邊211a2之間的距離(以下，稱之為非重疊寬度)O12相等。
此外，在把上述晶體管220a夾在中間相向的一對下部電極211之間，把由多晶硅構成的一對字線(第2布線)223a、223b配置為跨于排成為一列的多個晶體管區(qū)域220a上邊。在該各晶體管區(qū)域220a中的該字線223a、223b的兩側，已形成了構成存儲器單元的存儲器晶體管220的源擴散區(qū)域222和漏擴散區(qū)域221。位于上述字線223a和223b的各晶體管區(qū)域220a上邊的部分，已構成了上述存儲器晶體管220的柵極電極，通過柵極絕緣膜202a位于襯底表面上邊。上述擴散區(qū)域221、222和字線223a、223b的表面已被上述第1和第2層間絕緣膜203和204覆蓋。此外，在圖14中，這些層間絕緣膜已被略去。
上述各晶體管區(qū)域202a中的位于一對字線223a和223b之間的源擴散區(qū)域222，介以已在上述第1、第2層間絕緣膜203、204上形成的接觸孔205b，連接到沿與上述第1方向D1垂直的第2方向延伸的位線233b上。此外，位于上述各晶體管區(qū)域220a中的相向的字線223a、223b的外側的漏擴散區(qū)域221，已被連接布線233a連接到上述上部電極212上。即，上述連接布線233a的一個端部通過在上述第2絕緣膜204上形成的接觸孔204a連接到上述上部電極212上，上述連接布線233a的另一端部通過在上述第1、第2絕緣膜203、204上形成的接觸孔205a連接到漏擴散區(qū)域221上。
在這里，上述上部電極211和強電介質(zhì)層213是在上述層間絕緣膜203上邊依次形成鈦或白金等的金屬材料和強電介質(zhì)材料的膜，然后使該膜形成圖形而構成的。上述上部電極212則是在上述強電介質(zhì)層213上邊先形成鈦或白金等的金屬材料的膜，然后使該膜形成圖形而構成的。此外，上述位線233b和連接布線233a，是使已在上述層間絕緣膜204上邊形成的鋁等的金屬膜刻制成圖形而形成的。上述字線223a、223b，則是使在柵極絕緣膜202a和器件隔離絕緣膜202上形成的多晶硅膜刻制成圖形而構成的。
上述第1層間絕緣膜203由NSG(氧化硅系)或BPSG(硼磷摻雜氧化硅)等的絕緣材料構成，第2層間絕緣膜204，由例如PSG(摻磷氧化硅)構成。
此外，作為構成強電介質(zhì)電容器的強電介質(zhì)層213的強電介質(zhì)材料，大家知道有KNO3、PbLa2O3-ZrO2-TiO2，和PbTiO3-PbZrO3等。此外，在PCT國際公開第WO93/12542號公報中，公布了適合于作強電介質(zhì)存儲器件的、與PbTiO3-PbZrO3相比疲勞極端之小的強電介質(zhì)材料。
其次，簡單地對動作進行說明。
在這樣構成的強電介質(zhì)存儲器件中，當選擇例如字線223a，接著驅動下部電極211之一(例如，圖14所示的最上邊的下部電極)使其電壓電平變成為與邏輯電壓“H”對應的電平時，已在該下部電極上邊形成的強電介質(zhì)電容器210的存儲數(shù)據(jù)將通過連接布線233a和晶體管220，對各位線進行讀出。
簡單地說明讀出動作的原理。圖17以曲線的形式示出了強電介質(zhì)電容器的滯后特性，縱軸與強電介質(zhì)電容器的極化電荷量P相對應，橫軸則與加到強電介質(zhì)電容器上的外加電壓E相對應。此外，P1、P2分別是在給強電介質(zhì)電容器加上電場E1、E2(＝-E1)的時候所產(chǎn)生的極化電荷量，Pr1是與外加電壓E1對應的剩余電荷量，Pr2是與外加電壓E2(＝-E1)對應的剩余電荷量，Ec1是與剩余電荷量Pr2相對應的矯頑電場，及Ec2是與剩余電荷量Prl對應的矯頑電場。此外，在該強電介質(zhì)存儲器件中，在讀出數(shù)據(jù)時，加在強電介質(zhì)電容器上的讀出電壓(即加在下部電極上的電壓)決定于上述強電介質(zhì)電容器的外加電場將變成E2的電壓。
在上述強電介質(zhì)存儲器件中，在各存儲單元中，已寫進了規(guī)定的存儲數(shù)據(jù)，構成該存儲單元的強電介質(zhì)電容器的剩余電荷量已變成為與該存儲數(shù)據(jù)“1”或“0”對應的剩余電荷量Pr1或Pr2。在該狀態(tài)下，當驅動規(guī)定的字線，并對強電介質(zhì)電容器的規(guī)定的下部電極加上上述讀出電壓時，從位于該規(guī)定的下部電極上邊的強電介質(zhì)電容器中，把與剩余電荷量Pr1或Pr2對應的電荷讀出到位線上。
例如，從剩余電荷量為Pr2的強電介質(zhì)電容器中，把與外加電壓E2對應的極化電荷量P2與剩余電荷量Pr2之間的差ΔP2(＝Pr2-P2)，作為與存儲數(shù)據(jù)對應的信號電荷讀出到位線233b上。另外，從剩余電荷量為Pr1的強電介質(zhì)電容器中，把與外加電壓E2對應的極化電荷量P2與剩余電荷量Pr1之間的差ΔP1(＝Pr1-P2)，作為與存儲數(shù)據(jù)對應的信號電荷讀出到位線上。在這種情況下，由于被讀到位線上的電荷量(Pr1-P2)和(Pr2-P2)不同，所以，可以借助于該電荷量的不同，來識別已存儲在存儲單元中的數(shù)據(jù)。這樣一來，在從強電介質(zhì)電容器中讀出數(shù)據(jù)的構成中，對于強電介質(zhì)電容器的剩余電荷量是剩余電荷量Pr1的存儲單元，將會因讀出動作產(chǎn)生數(shù)據(jù)破壞。因此，該強電介質(zhì)存儲器件具有下述電路構成在已進行了數(shù)據(jù)讀出之后，把讀出數(shù)據(jù)之前的存儲數(shù)據(jù)寫入到各強電介質(zhì)電容器中去修復存儲單元的數(shù)據(jù)。
而與已讀出到各位線233b上的存儲數(shù)據(jù)對應的信號電荷則被讀出放大器(沒有畫出來)放大后輸往到強電介質(zhì)存儲器件的外部。之后，使上述下部電極211的電壓電平變成為與邏輯電壓“L”對應的電平，使上述字線223a變成為未選狀態(tài)結束讀出。
然而，在現(xiàn)有的強電介質(zhì)電容器210中，存在著特性的離散，即強電介質(zhì)層的極化率的離散大，而且，特性變動，即易于產(chǎn)生極化率的隨時間而變化的問題。
即，上述示于圖17的強電介質(zhì)電容器的滯后特性曲線中的、對外加電場E1、E2的極化電荷量P1、P2，矯頑電場Ec1、Ec2，或者剩余電荷量Pr1、Pr2的初始值，在一個器件(強電介質(zhì)存儲器件)內(nèi)的存儲單元間或在器件間，將形成大的離散，或者在短期間內(nèi)產(chǎn)生伴隨著時間的流駛的滯后特性的變動(從用曲線La所示的正常的特性向曲線Lb所示的退化后的特性的變化)。
本發(fā)明就是為解決上述那樣的問題而發(fā)明出來的，其目的是提供一種可以抑制強電介質(zhì)電容器的特性的離散，且可以減小隨著時間的流駛所伴生的特性變動的、耐用年數(shù)長、制造成品率高的半導體器件。
本發(fā)明第1方面的半導體器件是具備沿第1方向延伸且具有以與該第1方向垂直的第2方向為寬度方向的平面形狀的第1電極；被配置為與該第1電極相向、且具有上述第1方向上的尺寸和上述第2方向上的尺寸相等的平面形狀、或者具有上述第1方向上的尺寸比上述第2方向上的尺寸短的平面形狀的第2電極；配置于上述第1電極與上述第2電極之間的強電介質(zhì)層，并用上述第1、第2電極及該兩電極間的強電介質(zhì)層構成強電介質(zhì)電容器。
本發(fā)明第2方面的半導體器件，是在第1方面所述的半導體器件中，把上述第2電極做成為借助于規(guī)定的導電性材料層的圖形化而形成的電極，是把該第2電極沿上述第1方向排列多個，并把該相鄰的第2電極的配置間隔做成為在上述導電性材料上可以形成的開口圖形的最小尺寸的電極。
本發(fā)明第3方面的半導體器件，是在第1方面所述的半導體器件中，把上述第2電極的平面形狀做成為多角形，且使該第2電極的平面形狀中的各內(nèi)角的大小都大于90度。
本發(fā)明第4方面的半導體器件是具備沿第1方向延伸且具有以與該第1方向垂直的第2方向為寬度方向的平面形狀的第1電極；被配置為與該第1電極相向、且沿上述第1方向和第2方向排列成矩陣狀的多個第2電極；配置于上述第1電極與上述第2電極之間的強電介質(zhì)層，并用上述第1電極、強電介質(zhì)層和多個第2電極構成多個強電介質(zhì)電容器。
本發(fā)明第5方面的半導體器件，是在第4方面所述的半導體器件中，把上述各第2電極做成為具有上述第1方向上的尺寸和上述第2方向上的尺寸相等的平面形狀、或者具有上述第1方向上的尺寸比上述第2方向上的尺寸短的平面形狀的構造的電極。
本發(fā)明第6方面的半導體器件是具備沿第1方向延伸且具有以與該第1方向垂直的第2方向為寬度方向的平面形狀的第1電極；被配置為與該第1電極相向、且具有以第1方向和第2方向之間的方向為其長邊方向的平面形狀的第2電極；配置于上述第1電極與上述第2電極之間的強電介質(zhì)層，并用上述第1、第2電極及該兩電極間的強電介質(zhì)層構成強電介質(zhì)電容器。
本發(fā)明第7方面的半導體器件，是在第6方面的發(fā)明中，把上述第2電極的平面形狀做成為多角形，且使該第2電極的平面形狀中的內(nèi)角的大小都大于90度。
本發(fā)明第8方面的半導體器件是具備沿第1方向延伸且具有以與該第1方向垂直的第2方向為寬度方向的平面形狀的第1電極；被配置為與該第1電極相向、且具有與和該第1電極的第1方向平行的第1側邊最接近且相向的第1側邊以及與和該第1電極的第1方向平行的第2側邊最接近且相向的第2側邊的第2電極；夾在上述第1電極和第2電極之間的強電介質(zhì)層，而且，用上述第1、第2電極及該兩電極間的強電介質(zhì)層構成強電介質(zhì)電容器，把上述第2電極的第1側邊的長度作得比其第2側邊要長，且使從該第2電極的第1側邊到第1電極的第1側邊為止的距離作成為比從該第2電極的第2側邊到第1電極的第2側邊為止的距離要大。
本發(fā)明第9方面的半導體器件，是在第8方面的發(fā)明中，把上述第2電極的平面形狀做成為多角形形狀，且使該第2電極的平面形狀中的內(nèi)角的大小都大于90度。
本發(fā)明第10方面的半導體器件是具有下述部分的強電介質(zhì)存儲器件，這些部分是分別由強電介質(zhì)電容器和存儲器晶體管構成的，被排列成矩陣狀的多個存儲單元；用于驅動該強電介質(zhì)電容器的單元板線；與各存儲單元列對應的多條位線；與各存儲單元的行對應的，用于選擇存儲器晶體管的多條字線；連接到上述位線上、放大規(guī)定的位線上的數(shù)據(jù)信號的讀出放大器。而且，該強電介質(zhì)存儲器件具備沿第1方向延伸且具有以與該第1方向垂直的第2方向為寬度方向的平面形狀的，已被連接到上述單元板線上的第1電極；被配置為與該第1電極相向、且具有上述第1方向上的尺寸和上述第2方向上的尺寸相等的平面形狀、或者具有上述第1方向上的尺寸比上述第2方向上的尺寸短的平面形狀的第2電極；配置于上述第1電極與上述第2電極之間的強電介質(zhì)層，并用上述第1、第2電極及強電介質(zhì)層構成強電介質(zhì)電容器。
本發(fā)明第11方面的半導體器件是在具備有強電介質(zhì)電容器的半導體器件中，具有下述部分的半導體器件，這些部分是沿第1方向延伸且具有以與該第1方向垂直的第2方向為寬度方向的平面形狀的，構成上述強電介質(zhì)電容器的第1電極；被配置為與該第1電極相向的、構成上述強電介質(zhì)電容器的第2電極；配置于上述第1電極與上述第2電極之間的，構成上述強電介質(zhì)電容器的強電介質(zhì)層；具有形成為把上述第2電極的表面覆蓋起來，在該第2電極的表面的，從其中央位置沿上述第1電極的第1方向的一方的側邊一側偏離開來的位置上形成的接觸孔的絕緣膜；在該絕緣膜上形成、并通過上述接觸孔連接到上述第2電極上的布線。
本發(fā)明第12方面的半導體器件，在備有強電介質(zhì)電容器的半導體器件中，具備沿第1方向延伸且具有以與該第1方向垂直的第2方向為寬度方向的平面形狀的，構成上述強電介質(zhì)電容器的第1電極；被配置為與該第1電極相向的，構成上述強電介質(zhì)電容器的第2電極；配置于上述第1電極與上述第2電極之間的，構成上述強電介質(zhì)電容器的強電介質(zhì)層；具有形成為把上述第2電極的表面覆蓋起來，在該第2電極的表面的，從其中央位置沿上述第1電極的第1方向的一方的側邊一側偏離開來的位置上形成的接觸孔的絕緣膜；在該絕緣膜上形成，并通過上述接觸孔連接到上述第2電極的布線，且把上述第2電極做成為使其全體，被從其規(guī)定的側邊一側切除的缺口分割成多個電極部分的構造，并通過上述接觸孔，把上述布線連接到構成該第2電極的多個電極部分中的一部分電極上去。
圖1的平面圖示出了構成本發(fā)明的實施例1的強電介質(zhì)存儲器件的存儲單元陣列。
圖2是圖1中的II-II線部分的剖面圖。
圖3的平面圖示出的是構成上述實施例1的強電介質(zhì)電容器的下部電極和上部電極之間的位置關系。
圖4的平面圖示出了構成本發(fā)明的實施例2的強電介質(zhì)存儲器件的存儲單元陣列。
圖5的平面圖示出的是構成上述實施例2的強電介質(zhì)電容器的下部電極和上部電極之間的位置關系。
圖6的平面圖示出了構成本發(fā)明的實施例3的強電介質(zhì)存儲器件的存儲單元陣列。
圖7的平面圖示出的是構成上述實施例3的強電介質(zhì)電容器的下部電極和上部電極之間的位置關系。
圖8是用于說明本發(fā)明的實施例4的強電介質(zhì)存儲器件的平面圖，該圖示出的是構成該強電介質(zhì)存儲器件的強電介質(zhì)電容器的下部電極和上部電極之間的位置關系。
圖9是用于說明本發(fā)明的實施例5的強電介質(zhì)存儲器件的平面圖，該圖示出的是構成該強電介質(zhì)存儲器件的強電介質(zhì)電容器的下部電極和上部電極之間的位置關系。
圖10是用于說明本發(fā)明的實施例6的強電介質(zhì)存儲器件的平面圖，圖10(a)示出的是構成該強電介質(zhì)存儲器件的強電介質(zhì)電容器的下部電極和上部電極之間的位置關系；圖10(b)是用于說明本實施例6的上部電極的形狀的說明圖，圖10(c)示出的是本實施例6的上部電極的形狀。
圖11的平面圖示出了應用了上述實施例6中的強電介質(zhì)電容器的上部電極構造的，有效的利用了器件面積的存儲單元陣列的構成。
圖12的平面圖示出了構成本發(fā)明的實施例7的強電介質(zhì)存儲器件的存儲單元陣列。
圖13的平面圖示出的是構成上述實施例7的強電介質(zhì)電容器的下部電極和上部電極之間的位置關系。
圖14的平面圖示出了構成現(xiàn)有的強電介質(zhì)存儲器件的存儲單元陣列。
圖15是圖14的XV-XV線部分的剖面圖。
圖16示出的是現(xiàn)有的強電介質(zhì)存儲器件中的強電介質(zhì)電容器的下部電極和上部電極之間的位置關系。
圖17的曲線圖用曲線示出了上述強電介質(zhì)電容器的滯后特性。
首先，對本發(fā)明的著眼點和基本原理進行說明。
本專利發(fā)明者等為達到上述目的而刻意進行研究的結果，發(fā)現(xiàn)上述強電介質(zhì)電容器的特性的離散或特性的變動，是由于在形成了構成強電介質(zhì)電容器的強電介質(zhì)層后，進行種種的處理而使強電介質(zhì)層的材料質(zhì)量退化。
即，上述下部電極和強電介質(zhì)層，在層間絕緣膜上邊形成了白金等的金屬膜和強電介質(zhì)膜之后，要把它們刻制成圖形之后形成，故在進行刻成圖形時，刻蝕劑等將從因進行刻蝕處理而露出來的強電介質(zhì)的側面作為雜質(zhì)而侵入，在強電介質(zhì)層的側邊部分將產(chǎn)生材料質(zhì)量退化。此外，在進行該刻蝕的時候，因為強電介質(zhì)層與下部電極之間的界面也露出來，所以由于雜質(zhì)的侵入，在該部分上將形成電阻層等。
此外，上部電極由于要先把已在上述強電介質(zhì)層上邊形成了的白金等的金屬膜刻制成圖形后形成，所以在該刻制成圖形之際，強電介質(zhì)層的、因除去金屬膜而已露了出來的部分被暴露于刻蝕處理之內(nèi)，因此，在強電介質(zhì)的層的上部電極的部分上將產(chǎn)生材料質(zhì)量退化。
還有，在選擇性地除去層間絕緣膜的上部電極上的部分形成接觸孔之際，雜質(zhì)將經(jīng)由在該接觸孔內(nèi)露出的上部電極侵入強電介質(zhì)層，在形成連接布線時，本身為該連接布線的構成材料的鈦等還將經(jīng)由上述上部電極侵入到強電介質(zhì)中去。因此，在與強電介質(zhì)層的接觸孔部分對應的部分中將產(chǎn)生材料質(zhì)量退化。
從上述情況可知，采用加大與下部電極的長邊方向垂直的方向的寬度尺寸把上部電極配置為使之盡量地離開下部電極的側邊部分，而且加大上部電極的面積的辦法，雖然可以減小因強電介質(zhì)電容中的強電介質(zhì)層的雜質(zhì)擴散對劣化部分的影響，但若單純地加大上部電極或下部電極的尺寸，例如，把圖16所示的上述非重疊寬度O11，O12擴大到大于上部電極212的寬度W2時，則下部電極211的寬度W1將寬于(W2+O11+O12)，就會產(chǎn)生在存儲單元陣列的基板上的布局面積顯著地增大這樣的新問題。
于是，本發(fā)明人等還發(fā)現(xiàn)構成強電介質(zhì)電容器的上部電極形狀與上述特性的離散之間的關聯(lián)性，以及在上部電極上的接觸孔的位置與上述特性離散之間的關聯(lián)性，并以此為據(jù)發(fā)現(xiàn)了可以避免上述新問題發(fā)生的方法。
即，本專利發(fā)明人等，著眼于在現(xiàn)有的強電介質(zhì)電容器210中，由于上述上部電極212的長度L2相對于其寬度W2要長，故受強電介質(zhì)層側邊的材料質(zhì)量退化部分的影響大，變得易于產(chǎn)生強電介質(zhì)電容器的特性離散或特性變動，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生構成強電介質(zhì)電容器的強電介質(zhì)層的材料質(zhì)量退化的部分，主要是位于下部電極的側邊近旁的部分，采用把上部電極的平面形狀做成為以下部電極的寬度方向為長邊方向的辦法，就可以減少含于強電介質(zhì)電容器中的強電介質(zhì)層的材料質(zhì)量退化部分而不會招致上部電極的面積的縮小。
還發(fā)現(xiàn)，采用把上述上部電極的接觸孔配置在從上部電極的中央位置向下部電極的側邊一側偏離開來的位置上的辦法，就可以抑制雜質(zhì)從該接觸孔經(jīng)由上部電極向強電介質(zhì)層中的擴散。
以下，對以以上的著眼點和基本原理為基礎的本發(fā)明的各個實施例進行說明。
實施例1圖1～圖3是用于說明本發(fā)明的實施例1的強電介質(zhì)存儲器件的說明圖，圖1的平面圖示出了構成該強電介質(zhì)存儲器件的存儲單元陣列的一部分，圖2是圖1中的II-II線部分的剖面圖，圖3的平面圖示出的是構成存儲單元的強電介質(zhì)電容器的下部電極和上部電極之間的位置關系。
在圖中，100是構成強電介質(zhì)存儲器件的的存儲單元陣列，在其硅襯底101上邊，沿第1方向D1和與之垂直的第2方向D2矩陣狀地配置晶體管區(qū)域120a，在該硅襯底101的各晶體管區(qū)域以外的表面區(qū)域上形成了器件隔離絕緣膜102。
另外，在沿第1方向D1的各列的晶體管區(qū)域120a兩側作為單元板電極設有下部電極(第1電極)111a。該下部電極111a在把鈦或白金等的金屬膜刻制成圖形后形成，并介以第1層間隔離絕緣膜103配置于器件隔離絕緣膜102上邊。此外，上述下部電極111a沿上述第1方向D1延伸，具有以與該第1方向垂直的第2方向為布線寬度方向的帶狀平面形狀，并在該表面上形成了強電介質(zhì)層113。
此外，在上述各下部電極111a的表面的強電介質(zhì)層113上邊借助于使白金等的金屬膜刻制成圖形而形成了上部電極(第2電極)112a。即在上述各下部電極111a的強電介質(zhì)層113上邊，沿上述第1方向D1配置有多個上部電極112a。另外，各上部電極112a的平面形狀已變成為以上述第2方向D2為長邊方向的長方形形狀，而且，該上部電極112a的面積已變得比下部電極111a的面積小。上述強電介質(zhì)層113的表面和上部電極112a的表面已被第2層間絕緣膜104覆蓋。還有，在圖1中，強電介質(zhì)層113和第1、第2層間絕緣層103、104已略去。
其中，強電介質(zhì)電容器110a由上述下部電極111a、位于其上方的上部電極112a、和該下部電極111a與上部電極之間的強電介質(zhì)層113構成。強電介質(zhì)電容器110a分別被配置在上述晶體管區(qū)域120a的兩側。
此外，在把上述晶體管區(qū)域夾在中間相向的兩下部電極111a之間，配置由多晶硅構成的一對字線123a1、123a2，使之跨過被排列成一列的多條晶體管區(qū)域120a。其中，上述字線123a1、123a2的形狀做成為鋸齒形狀，使得與晶體管區(qū)域120a中的接觸孔105a、105b的形成位置不重疊。在該各晶體管區(qū)域中的該字線的兩側，形成了構成存儲單元的晶體管的源擴散區(qū)域122和漏擴散區(qū)域121。位于上述字線的各晶體管區(qū)域上邊的部分，構成了上述晶體管的柵極，介以柵極絕緣膜102a位于襯底101的表面區(qū)域上邊。上述擴散區(qū)域121、122和字線123a1、123a2的表面已被上述第1、第2層間絕緣膜103、104覆蓋。
位于上述各晶體管120a中的一對字線的內(nèi)側的源擴散區(qū)域122經(jīng)由在上述第1、第2絕緣膜103、104上形成的接觸孔105b，連接到沿與上述第1方向D1垂直的第2方向延伸的位線113b上。此外，位于上述各晶體管區(qū)域120a中的一對字線的外側的漏擴散區(qū)域121借助于連接布線113a電連接到與各晶體管區(qū)域120a對應的強電介質(zhì)電容器110a的上部電極112a上。即，上述連接布線113a的一個端部經(jīng)由在上述第2層間絕緣膜104上形成的接觸孔104a連接到上述上部電極112a上，上述連接布線113a的另一端部則經(jīng)由在上述第1、第2層間絕緣膜103、104上形成的接觸孔105a被連接到漏擴散區(qū)域121上。
在這里，上述第1層間絕緣膜103由NSG(氧化硅系)或BPSG(硼磷摻雜氧化硅)等的絕緣材料構成，第2層間絕緣膜104由例如PSG(摻磷氧化硅)等的材料構成。
另外，作為構成上述強電介質(zhì)電容器110a的強電介質(zhì)層113的強電介質(zhì)材料，人們知道有KNO3、PbLa2O3-ZrO2-TiO2、和PbTiO3-PbZrO3等。此外，根據(jù)PCT國際公開的WO93/12542號公報，人們還知道適合于作強電介質(zhì)存儲器件的、與PbTiO3-PbZrO3相比疲勞極端之小的強電介質(zhì)材料。
此外，上述連接布線113a和位線113b是在使在襯底上順次形成的鈦層和鋁層刻制成圖形后形成的。還有，上述連接布線113a和位線113b也可是鋁層的單層構造。在這種情況下，既可以使同一鋁層刻制成圖形后形成，也可以借助于不同的鋁層刻制成圖形形成。
在本實施例1中，如圖3所示，特別把上述上部電極112a的平面形狀做成為使上述第1方向D1的尺寸L2比第2方向D2的尺寸W2短的平面形狀。此外，在下部電極111a中被配置為與之相對的上部電極112a的面積做成為比上述下部電極111a的面積小。其中，上述下部電極111a的第1側邊111a1和與之相鄰并相對的上部電極112a的第1側邊112a1之間的距離(以下，稱之為第1非重疊寬度)O11，和上述下部電極111a的第1側邊111a2和與之鄰近相對的上部電極112a的第1側邊112a2之間的距離O12(以下，稱之為第2非重疊寬度)相等，這些第1、第2非重疊寬度O11和O12已設定為小于上述上部電極112a的第2方向(下部電極的寬度方向)D2的尺寸W2。
其次，說明作用效果。
本實施例1的強電介質(zhì)存儲器件的數(shù)據(jù)讀出動作與現(xiàn)有的強電介質(zhì)存儲器件的動作相同。
在本實施例1中，在強電介質(zhì)存儲器件中，介以強電介質(zhì)層113，在具有帶狀平面形狀的下部電極(單元板電極)111a上邊，沿該下部電極111a的長邊方向配置多個上部電極112a，構成多個強電介質(zhì)電容器110a，且由于上述上部電極112a的、下部電極的長邊方向的尺寸L2已做成為比與之垂直的方向的尺寸W2短，所以可以減小與上部電極112a中的、已產(chǎn)生了材料質(zhì)量退化的強電介質(zhì)層113的側邊部分重疊的區(qū)域而不減少上部電極112a的面積。因此，將減小作為強電介質(zhì)電容器整體的特性的離散，隨著時間的流駛而產(chǎn)生的特性變動也將變緩。
另外，在這種情況下，由于上述上部電極112a的受強電介質(zhì)層的材料質(zhì)量退化的影響的區(qū)域的寬度L2狹窄，所以即使使上述非重疊寬度O11，O12變狹窄，也可以抑制作為強電介質(zhì)電容器整體的特性的離散或特性變動降低，結果，可以把下部電極111a的寬度W1(＝W1+O11+O12)作得狹窄，還可以減小存儲單元陣列的外形面積。
此外，在該實施例1中，由于把在上部電極上形成的接觸孔104a配置到上部電極112a的、從其中央位置偏向一方的側邊一側的位置上，所以可以把源于接觸孔的雜質(zhì)擴散的強電介質(zhì)層113的材料質(zhì)量退化抑制為不波及到與上部電極112a的中央對應的部分。
即，結果變成為在接觸孔104a的形成時和連接線113a的形成時，雜質(zhì)介以在該接觸孔104a內(nèi)露出來的上部電極112a侵入強電介質(zhì)層113內(nèi)，使該強電介質(zhì)層113的材質(zhì)發(fā)生劣化。這樣的材料質(zhì)量退化雖然將招致強電介質(zhì)電容器的特性離散，但該材料質(zhì)量退化與從下部電極111a的側邊一側所產(chǎn)生的材料質(zhì)量退化合在一起，變成為達到強電介質(zhì)層的非常廣闊的范圍。
對此，如上述實施例1所示，在把形成于上部電極112a上的接觸孔104a配置到上部電極112a的、從其中央位置偏向其一方的側邊一側的位置上的強電介質(zhì)電容器中，可以使因源于接觸孔104a的雜質(zhì)的擴散所產(chǎn)生的強電介質(zhì)層113的材料質(zhì)量退化的產(chǎn)生區(qū)域，從下部電極111a的側邊一側重疊到產(chǎn)生材料質(zhì)量退化的區(qū)域上去，可以廣闊范圍內(nèi)確保不產(chǎn)生強電介質(zhì)層113的材料質(zhì)量退化的區(qū)域。這樣一來，就可以有效地抑制強電介質(zhì)電容器的特性的離散或特性退化。
此外，在上述實施例1中，示出的是把上部電極112a的寬度(第2方向D2中的尺寸)W2作得比其長度(第1方向D1中的尺寸)L2還短的情況，但是，上述上部電極112a的寬度W2和長度L2也可以是同一尺寸。在這種情況下，也可以把作為強電介質(zhì)整體的特性的離散或特性變動抑制為不大。
實施例2圖4或圖5是用來說明本發(fā)明的實施例2的強電介質(zhì)存儲器件的說明圖，圖4的平面圖示出了構成本發(fā)明的實施例2的強電介質(zhì)存儲器件的存儲單元陣列。圖5的平面圖示出的是構成上述實施例2的強電介質(zhì)電容器的上部電極和下部電極之間的位置關系。
在該實施例2的強電介質(zhì)存儲器件的存儲單元陣列中，把上述實施例1中的、相鄰的上部電極的配置間隔做成為在構成該上部電極的導電性材料層上可以形成的開口圖形的最小尺寸(最小加工尺寸)S2b，同時，對實施例1中的晶體管區(qū)域的各接觸孔的配置已進行了變更。
以下進行詳述。在圖4和圖5中，與圖1～圖3相同的標號表示與上述實施例1的部分相同，100b是構成強電介質(zhì)存儲器件的存儲單元陣列。在該存儲單元陣列100b中，在硅襯底101上邊，沿第1方向D1和與之垂直的第2方向D2矩陣狀地配置晶體管區(qū)域120b，在該硅襯底101的、各晶體管區(qū)域以外的表面區(qū)域上已形成了器件隔離絕緣膜102。此外，在沿第1方向D1的各列的晶體管區(qū)域102b的兩側，和上述實施例1一樣，把在其表面上已形成了強電介質(zhì)層113的下部電極(第1電極)111a設置為單元板電極。
此外，在上述各下部電極111a的表面的強電介質(zhì)113上邊，沿上述第1方向D1配置多個將白金等的金屬膜刻制成圖形形成的上部電極(第2電極)112b。其中，已把相鄰的上部電極112b的配置間隔做成為上述最小加工尺寸S2b。該各上部電極112b的平面形狀，與上述實施例1的平面形狀相同，已變成為以上述第2方向D2為長邊方向的長方形狀，而且，該上部電極112b的面積已變成為比下部電極111a的面積小。在這里，用上述下部電極111a和位于其上方的多個上部電極112b以及該下部電極和上部電極之間的強電介質(zhì)層113構成了多個強電介質(zhì)電容器110b。強電介質(zhì)電容器110b則分別配置于上述晶體管區(qū)域120b的兩側。
在把上述晶體管區(qū)域夾在中間相向的兩下部電極111a之間，配置有一對由多晶硅構成的字線123b1、123b2，使之跨過排列成一列的多個晶體管區(qū)域120b。其中，字線123b1、123b2的平面形狀已變成為一直線狀。在該各晶體管區(qū)域的該字線的兩側，與上述實施例1一樣， 已形成了構成存儲單元的晶體管的源擴散區(qū)域和漏擴散區(qū)域。位于上述字線的各晶體管區(qū)域上邊的部分，構成了上述晶體管的柵極電極，并介以柵極絕緣膜位于襯底101的表面區(qū)域上。此外，上述擴散區(qū)域和字線的表面，與上述實施例1一樣，被上述第1和第2層間絕緣膜(沒有畫出來)覆蓋。
位于上述各晶體管區(qū)域120b中的一對字線的內(nèi)側的源擴散區(qū)域被連接到在上述第1、第2層間絕緣膜上形成的接觸孔105內(nèi)的連接布線113c上，而該連接布線113c經(jīng)由在其上邊的第3層間絕緣膜(沒有畫出來)上形成的接觸孔105c，連接到沿與上述第1方向D1垂直的第2方向延伸的位線115上。此外，位于上述各晶體管區(qū)域102b中的一對字線的外側漏擴散區(qū)域，借助于連接布線113a，電連到與各晶體管區(qū)域對應的強電介質(zhì)電容器的上部電極112b上。即，上述連接布線113a的一個端部經(jīng)由已在上述第2絕緣膜上形成的接觸孔104a連接到上述上部電極112b上，上述連接布線113b的另一端部，則經(jīng)由已在上述第1、第2層間絕緣膜上形成的接觸孔105a連接到漏擴散區(qū)域上。
其中，借助于把上述上部電極112b的配置間隔作得比上述實施例1狹窄的辦法，在晶體管區(qū)域120b中，把漏擴散區(qū)域121(參照圖2)上的接觸孔120a和源擴散區(qū)域122(參照圖2)上的接觸孔105b配置為在第2方向上排列成平行的直線。另外，上述連接布線113a、113c，與上述實施例1一樣，做成為鈦和鋁的2層構造。上述位線115用把在該2層構造的導體層上側上形成的鋁層等刻制成圖形后構成。其他的構成與上述的實施例1相同，上述第1、第2層間絕緣膜用與上述實施例1的層間絕緣膜相同的材料構成，上述強電介質(zhì)電容器的強電介質(zhì)層113也用與上述實施例1相同的強電介質(zhì)材料構成。
在這樣的構成的本發(fā)明的實施例2中，由于把在下部電極111a上排列成一列的多個上部電極112b的配置間隔使加工尺寸變得最小，故除上述實施例1的效果之外，還具有存儲單元所占的版圖面積與該實施例1比可以縮小約60％的效果。
實施例3圖6和圖7是用來說明本實施例3的強電介質(zhì)存儲器件的說明圖，圖6的平面圖示出了構成本發(fā)明的實施例3的強電介質(zhì)存儲器件的存儲單元陣列。圖7的平面圖示出的是構成上述實施例3的強電介質(zhì)電容器的上部電極和下部電極之間的位置關系。
在圖中，100c是本實施例3的強電介質(zhì)存儲器件的存儲單元陣列，與圖1～圖3相同的標號示出的是與實施例1相同的部分。
該存儲單元100c代替了實施例1中的下部電極111a，與該下部電極111a比，具有把寬度(第2方向D2的尺寸)W2擴大了的下部電極111c，在該下部電極111c上邊，沿上述第1方向配置了兩列上部電極112a。
其中，在上述下部布線111c上邊，沿第1方向D1配置的上部電極112a的配置間隔，已變成為與上述實施例1中的配置間隔一樣尺寸的S2，而沿第2方向排列的上部電極112a的配置間隔，則做成為最小加工尺寸S22c。其它的構成與實施例1的存儲單元100a相同。
在這樣構成的實施例3中，由于把配置于下部電極111c上邊的上部電極112a的平面形狀做成為使長度方向的尺寸L2比寬度方向的尺寸W2小的形狀，所以即使是上述上部電極的、受強電介質(zhì)層的材料質(zhì)量退化的影響的區(qū)域的寬度L2變短，上述下部電極側邊和與之相鄰的上部電極的側邊之間的距離(非重疊寬度)O11、O12變窄，仍可以把作為強電介質(zhì)電容器整體的特性的離散或特性變動抑制得很低。
另外，由于把下部電極111c做成為寬度寬的構造，且在該下部電極111c上，沿上述第1方向D1配置兩列上部電極112a，故與上述實施例1比，可以縮小相當于兩列上部電極112a的下部電極的面積，可以得到在存儲單元陣列的基板上的高密度布局。
此外，在該實施例中，由于已把在下部電極111c上邊，在其寬度方向上配置的上部電極112a的配置間隔做成為加工最小尺寸S22c，所以從結果上說，存儲單元陣列在基板上所占的面積，與實施例1比可以縮小約10％。
實施例4圖8是用于說明本發(fā)明的實施例4的強電介質(zhì)存儲器件的平面圖，該圖示出的是構成該強電介質(zhì)存儲器件的強電介質(zhì)電容器的上部電極的平面形狀。
在圖中，112d是本實施例4中的構成強電介質(zhì)電容器的上部電極，該上部電極112d與上述實施例1的上部電極一樣，以規(guī)定的間隔在下部電極111a上邊沿第2方向配置了多個。其中，該上部電極112d已變成了把上述實施例1中的長方形形狀的上部電極112a的4角切掉而構成的平面形狀。即，該上部電極112d變成為以上述第2方向D2為長邊方向的縱長的8角形形狀，變成為不論哪一內(nèi)角都大于90度的形狀。其它的構成與上述實施例1相同。
在這樣構成的實施例4中，由于已把上部電極112d做成為不論哪一個內(nèi)角都是大于90度的多角形形狀，所以可以降低在進行上述上部電極112d的制成圖形時的、在該上部電極角部處的形狀的離散，因此，與上述實施例1的效果比還可以進一步抑制強電介質(zhì)電容器的特性的離散或特性變動的發(fā)生。在這種情況下，上述上部電極112d的面積若與實施例1的相應的面積比雖然有些減小，但可以使因長方形形狀的上部電極112a的切角而引起的面積減小變成為對強電介質(zhì)電容器的電容值幾乎沒有影響的程度。
此外，在上述實施例4中，雖然示出的是在上述實施例1的存儲單元陣列中把上部電極112a的4個角切掉后的上部電極，但是，這也可以是在實施例2或3的存儲單元陣列100b或110c中，切掉了上部電極112b和112a的4個角的上部電極，在這種情況下，也可以得到與上述實施例4同樣的效果。
實施例5圖9是用于說明本發(fā)明的實施例5的強電介質(zhì)存儲器件的平面圖，該圖示出的是構成該強電介質(zhì)存儲器件的強電介質(zhì)電容器的上部電極的平面形狀。
在圖中，112e是本實施例5中的構成強電介質(zhì)電容器的上部電極，該上部電極112e與上述實施例1的上部電極一樣，在沿與第1方向D1上延伸的下部電極111a上邊，沿與該第1方向D1垂直的第2方向上以規(guī)定的步距配置多個。其中，該上部電極112e與上述實施例1中的長方形形狀的上部電極112a不同，其平面形狀已變成為以對上述第1方向D1成45度的方向D3為長邊方向的6角形形狀。
即，該上部電極112e的6角形形狀由與上述第1方向D1平行的相向的2個橫邊112e1和112e2、分別與這些橫邊相連，與上述第2方向D2平行的相向的2個縱邊112e3和112e4，把該縱邊112e4和橫邊112e2之間連接起來的斜邊112e6以及把該縱邊112e3和橫邊112e1之間連接起來的斜邊112e5構成。其中，上述斜邊112e6和112e5變成為與上述第3方向D3平行。其它的構成與上述實施例1相同。
在這樣構成的實施例5中，由于把上部電極112e的形狀做成為以對上述第1方向D1，即以對下部電極111a的長邊方向成45度的方向D3為長邊方向的6角形形狀，所以與實施例1一樣，可以減少受與強電介質(zhì)層的第1方向D1平行的兩側部分上的材料劣化的影響的、上部電極112e的區(qū)域。
此外，在該實施例5中，由于把上部電極112e的長邊方向定為對下部電極的寬度方向(第2方向)D2成45度的傾斜方向D3，故若與上述實施例1比，可以在已決定好的寬度尺寸W1的下部電極111a上邊，加長上部電極112e的長度。其結果是在本實施例5中，可以在抑制強電介質(zhì)電容器的特性離散或特性變動的發(fā)生的同時，加大強電介質(zhì)電容器的面積以加大電容值。具體地說，與實施例1的強電介質(zhì)電容器的電容器比可以把強電介質(zhì)電容器的電容值增大約25％。
還有，在實施例5中，即使是把相鄰的上部電極112e的相向的斜邊的距離做成為例如最小加工尺寸，也將變成為在相鄰的上部電極112e間的、下部電極111a的兩側邊近旁部分上，形成空白區(qū)域116e。在該空白區(qū)域116e上，例如可以配置多晶硅的布線層或半導體器件，因此，可以有效地利用器件面積，即強電介質(zhì)存儲器件中的襯底面積。
實施例6圖10是用于說明本發(fā)明的實施例6的強電介質(zhì)存儲器件的平面圖，該圖示出的是構成該強電介質(zhì)存儲器件的強電介質(zhì)電容器的上部電極的平面形狀。
在圖中，112f是本實施例6中的構成強電介質(zhì)電容器的上部電極，該上部電極112f，與上述實施例1的上部電極一樣，在下部電極111a上邊，沿第1方向D1以規(guī)定的步距配置多個。其中，該上部電極112f與上述實施例1中的長方形形狀的上部電極112a不同，已變成為把第1方向D1為長邊方向的長方形形狀F0(圖10(b))的一個角fc切下來構成的平面形狀F(圖10(c))。
即，該上部電極112f的6角形形狀F具有與上述第1方向D1平行的相向的橫長邊112f1和第1橫短邊112f2，和與上述第1方向垂直的第2方向D2平行的相向的縱長邊112f3及縱短邊112f4。其中，一端彼此間已連起來的該橫長邊112f1和縱長邊112f3分別與上述長方形形狀F0的橫邊a1和縱邊b1一致，該橫短邊112f2和縱短邊112f4各自的一端與上述橫長邊112f1和縱長邊112f3的另一端相連，并位于上述長方形形狀F0的縱邊a2及短邊b2上邊。上述形狀F，具有其一端與上述縱短邊112f4的另一端相連，且與上述橫長邊112f1平行的第2橫短邊112f5，和一端與上述第2橫短邊112f2的另一端相連，另一端與上述第2橫短邊112f5的另一端相連，且與上述橫短邊112f2所構成的夾角成鈍角的斜邊112f6。
在該實施例6中，在上述下部電極111a上邊，沿上述第1方向D1交互排列如圖10(c)所示的那種配置的圖形和將之旋轉移動180度后配置的圖形。這時，使相鄰的兩上部電極112f的一方的圖形的第2橫短邊112f5和另一方的圖形的橫長邊112f1位于同一直線上邊。而且，相鄰的兩上部電極112f的縱邊間的距離做成為上述最小加工尺寸。其它的構成與上述的實施例1相同。
在這樣構成的實施例6中，在例如上部電極112f(圖10(c)中所示的配置的上部電極)的、與下部電極111a的側邊111a2鄰近的橫短邊112f2部分中，由于已使非重疊寬度O22，即已使該上部電極112f的橫短邊112f2和下部電極111a的側邊111a2之間的間隔變窄，故可以起到強電介質(zhì)電容器的電容的作用。此外，在上部電極112f(圖10(c)中所示的配置的上部電極)的、與下部電極111a的側邊111a1鄰近的橫長邊112f1部分中，由于已使非重疊寬度O21，即已使該上部電極112f的橫長邊112f1和下部電極111a的側邊111a1之間的間隔變寬，故可以抑制在該下部電極111a上邊形成的強電介質(zhì)層的側邊部分處的材料質(zhì)量退化的影響，使之達不到強電介質(zhì)電容器中去。因此，具有可以抑制強電介質(zhì)電容器的特性離散或特性變動的發(fā)生，同時可以加大強電介質(zhì)電容器的面積加大電容值的效果。
此外，在該實施例6中，強電介質(zhì)電容器并不是排列在一條直線上，而是配置為多少呈鋸齒狀，所以可以提高存儲單元陣列的布局，即存儲器晶體管與強電介質(zhì)電容器之間的配置的自由度，進而，可以提高位線或字線的配置的自由度。
此外，在該實施例6中，上部電極112f的、位于與下部電極111a的側邊相鄰的第1橫短邊112f2的長度變得越短則該第1橫短邊112f2和下部電極111a的側邊之間的距離就越短，因此，可以抑制使強電介質(zhì)電容器的特性離散或特性變動不易發(fā)生，同時，可以增大電容值。
還有，在上述第6實施例中，采用把上部電極112f的平面形狀中的內(nèi)角為90度的4個角切掉，使其內(nèi)角大于90度的辦法，還可幾乎不影響電容值地進一步減少特性的離散，使特性變動更難于發(fā)生。
另外，在上述實施例6中，還具有下述效果縱短邊112f4彼此間相向鄰近的上部電極112f的橫邊和下部電極111a的側邊之間的區(qū)域，即被該兩上部電極112f的一方的橫長邊112f1及其另一方的第2橫短邊112f5與下部電極111a的側邊所夾的空白區(qū)域116f中，可以配置比如說多晶硅的布線層或半導體器件，從而可以有效地利用器件面積。
圖11示出了把上述空白區(qū)域116f有效地利用為構成字線的多晶硅層的配置區(qū)域的存儲單元陣列100f的構成。
在該存儲單元陣列100f中，晶體管區(qū)域120f做成為以第1方向D1為長邊方向的橫長方形，把各晶體管區(qū)域120f中的漏擴散區(qū)域上的接觸孔105a和源擴散區(qū)域上的接觸孔105b配置到與第1方向D1平行的直線上。在沿上述第1方向D1排列的晶體管區(qū)域120f的兩側，沿該第1方向配置一對字線123f1和123f2。上述字線123f1和123f2，具有分別位于上述各晶體管區(qū)域120f的源和漏擴散區(qū)域之間的構成柵極電極的柵極部分123f11和123f22。該柵極部分123f11和123f22與上述字線形成一個整體，該字線的與柵極部分之間的連接部分及其近旁的部分被配置于上述下部電極111a的空白區(qū)域116f的正下邊部分上。
通常，構成下部電極111a的強電介質(zhì)電容器的部分應該是平坦的，在該部分的下側不能配置其它的構成構件，但是，在本實施例6中，在下部電極111a的、上部電極112f的正下邊以外的部分中，卻可以如上述那樣地配置例如字線123f1和123f2的一部分，因此，就可以有效地利用器件面積，即在基板上的存儲單元陣列的占有面積。
此外，除上邊所說的實施例1～6之外，實現(xiàn)把它們組合起來的存儲單元陣列的構成也是可能的。
還有，在上述實施例中，作為強電介質(zhì)電容器的構造，雖然舉出的是構成強電介質(zhì)存儲器件的存儲單元陣列中的構造，但是，示于各實施例中的強電介質(zhì)電容器的構造也可以應用于存儲單元陣列以外的電路中去。
實施例7圖12和圖13是用于說明本發(fā)明的實施例7的強電介質(zhì)存儲器件的平面圖，圖12的平面圖示出了構成本發(fā)明的實施例7的強電介質(zhì)存儲器件的存儲單元陣列。圖13的平面圖示出的是構成上述存儲單元陣列中的強電介質(zhì)電容器的上部電極和下部電極之間的位置關系。
在圖中，100g是構成該實施例7的強電介質(zhì)存儲器件的存儲單元陣列。在該存儲單元陣列100g中，已把上部電極112g的形狀做成為從沿著上述實施例2中的上部電極112b的第2方向D2的兩側的中央部分放進了切口112g1的形狀，其它的構成與上述實施例2一樣。
在這樣構成的實施例7中，用上述切口112g1，就可以某種程度的阻止因源于在上部電極112a上邊形成的接觸孔104a的雜質(zhì)擴散而產(chǎn)生的材料質(zhì)量退化，波及到與上部電極112a的中央部分對應的部分中去。即可以防止源于在上部電極上邊形成的接觸孔104a的雜質(zhì)擴散而產(chǎn)生的材料質(zhì)量退化的產(chǎn)生區(qū)域向上部電極112a的中央部分一側擴展，可以確保把不產(chǎn)生強電介質(zhì)層的材料質(zhì)量退化的區(qū)域作得寬大。這樣一來，就可以有效地抑制強電介質(zhì)電容器的特性離散或特性退化。
如上所述，倘采用本發(fā)明的第1方面的半導體器件，則因為具有以第1方向D1為長邊方向，以與該第1方向垂直的第2方向為寬度方向的帶狀平面形狀的第1電極的同時，還介以強電介質(zhì)層在該第1電極上邊配置第2電極構成強電介質(zhì)電容器，并把該第2電極的平面形狀做成為與上述第1方向上的尺寸和上述第2方向上的尺寸相等的平面形狀，或上述第1方向上的尺寸比上述第2方向上的尺寸短的平面形狀，所以上述第2電極中的位于沿第1電極的側邊的區(qū)域對于第2電極的整體所占的比例減小，因此，強電介質(zhì)電容器就將變成為不易遭受在上述強電介質(zhì)層的與第1電極的側邊部分對應的區(qū)域上的材料質(zhì)量退化的影響的構造。結果是，具有可以抑制強電介質(zhì)電容器的特性離散，且可以使得難于產(chǎn)生特性變動的效果。
另外，在這種情況下，不需要縮小第2電極的面積就可以減小第1電極的側邊和與之相鄰的第2電極的側邊之間的距離，從而具有不會招致強電介質(zhì)電容的電容值降低就可以減小存儲單元陣列的布局面積的效果。
倘采用本發(fā)明的第2方面的半導體器件，則在第1方面所述的半導體器件中，把上述第2電極排列為沿第1方向排列多個使之與上述第1電極相向，并把相鄰的第2電極間的配置間隔設定為構成第2電極的導電性材料層的開口圖形的最小加工尺寸，所以可以減小搭載多個強電介質(zhì)電容器的存儲單元陣列的布局面積。
倘采用本發(fā)明的第3方面的半導體器件，則由于在第1方面所述的半導體器件中，把第2電極的平面形狀做成多角形，第2電極的平面形狀中的內(nèi)角都做成了大于90度，所以就可以以更好的重復性進行第2電極的加工，因此，具有可以進一步抑制強電介質(zhì)電容器的特性離散或特性變動的效果。
倘采用本發(fā)明的第4方面的半導體器件，則由于具有以第1方向D1為長邊方向，以與該第1方向垂直的第2方向為寬度方向的帶狀平面形狀的第1電極的同時，還介以強電介質(zhì)層在該第1電極上邊配置第2電極構成多個強電介質(zhì)電容器，并把該第2電極做成為縱橫排列的矩陣狀的配置，所以結果變成為增大存儲單元陣列上的單位面積的強電介質(zhì)電容器的個數(shù)，具有使在基板上的存儲單元陣列的高密度布局成為可能的效果。
倘采用本發(fā)明的第5方面的半導體器件，則由于在第4方面所述的半導體器件中，把上述第2電極使之與上述第1電極相向地沿第1方向排列多個，并把相鄰的第2電極間的配置間隔設定為構成第2電極的導電性材料的開口圖形的最小加工尺寸，所以可以減小搭載多個強電介質(zhì)電容器的存儲單元陣列的布局面積。
若采用本發(fā)明的第6方面的半導體器件，則由于具有以第1方向D1為長邊方向，以與該第1方向垂直的第2方向為寬度方向的帶狀平面形狀的第1電極的同時，還介以強電介質(zhì)層在該第1電極上邊配置第2電極構成強電介質(zhì)電容器，并把該第2電極的平面形狀做成為以上述第1方向和上述第2方向之間的方向為長邊方向的平面形狀，所以上述第2電極中的位于沿第1電極的側邊的區(qū)域對于第2電極的整體所占的比例減小，因此，強電介質(zhì)電容器就將變成為不易遭受在上述強電介質(zhì)層的與第1電極的側邊部分對應的區(qū)域上的材料質(zhì)量退化的影響的構造。結果是具有可以抑制強電介質(zhì)電容器的特性離散，且可以使得難于產(chǎn)生特性變動的效果。
此外，在這種情況下，不需要縮小第2電極的面積就可以減小第1電極的側邊和與之相鄰的第2電極的側邊之間的距離，從而還具有不會招致強電介質(zhì)電容的電容值降低就可以減小存儲單元陣列的布局面積的效果。
倘采用本發(fā)明的第7方面的半導體器件，則由于在第6方面所述的半導體器件中，把第2電極的平面形狀做成多角形，第2電極的平面形狀中的內(nèi)角都做成了大于90度，所以就可以以更好的重復性進行第2電極的加工，因此，具有可以進一步抑制強電介質(zhì)電容器的特性離散或特性變動的效果。
倘采用本發(fā)明的第8方面的半導體器件，則由于具有以第1方向D1為長邊方向，以與該第1方向垂直的第2方向為寬度方向的帶狀平面形狀的第1電極的同時，還介以強電介質(zhì)層在該第1電極上邊配置第2電極構成強電介質(zhì)電容器，把與上述第1電極的的第1方向平行的第2側邊離的最近且相向的第2電極的第1側邊的長度，做成比與上述第1電極的第1方向平行的第2側邊離的最近且相向的第2電極的第2側邊的長度還長，從第2電極的第1側邊到第1電極的第1側邊的距離，做成為比從第2電極的第2側邊到第1電極的第1側邊的距離還大，所以，結果變成為第2電極的第1、第2側邊中長的一方離第1電極的側邊遠，強電介質(zhì)電容器變得難于受在上述強電介質(zhì)層的與第1電極的側邊部分對應的區(qū)域上的材料質(zhì)量退化的影響。另外，第1電極的第1、第2側邊之內(nèi)短的一方，變得離第1電極的側邊近，結果變成為增大強電介質(zhì)電容器的電容值。其結果是，具有可以抑制強電介質(zhì)電容器的特性離散或特性變動，加大強電介質(zhì)電容器的面積增大電容值的效果。
此外，在本發(fā)明中，變得易于把強電介質(zhì)電容器配置為鋸齒狀，因此，可以簡單地提高存儲器陣列的的布局，即存儲器晶體管與強電介質(zhì)電容器之間的配置的自由度，而且可以提高位線或字線的配置自由度。
倘采用本發(fā)明的第9方面的半導體器件，則由于在第8方面所述的半導體器件中，把第2電極的平面形狀做成多角形，第2電極的平面形狀中的內(nèi)角都做成了大于90度，所以就可以以更好的重復性進行第2電極的加工，因此，具有可以進一步抑制強電介質(zhì)電容器的特性離散或特性變動的效果。
倘采用本發(fā)明的第10方面的半導體器件，由于分別具備由強電介質(zhì)電容器和存儲器晶體管構成的多個存儲單元、多條位線、多條字線和讀出放大器，具有以第1方向D1為長邊方向，以與該第1方向垂直的第2方向為寬度方向的帶狀平面形狀的第1電極的同時，還介以強電介質(zhì)層在該第1電極上邊配置第2電極構成強電介質(zhì)電容器，并把該第2電極的平面形狀做成為與上述第1方向上的尺寸和上述第2方向上的尺寸相等的平面形狀，或上述第1方向上的尺寸比上述第2方向上的尺寸短的平面形狀，所以上述第2電極中的位于沿第1電極的側邊的區(qū)域對于第2電極的整體所占的比例減小，因此，強電介質(zhì)電容器就將變成為不易遭受在上述強電介質(zhì)層的與第1電極的側邊部分對應的區(qū)域上的材料質(zhì)量退化的影響的構造。結果是具有可以抑制強電介質(zhì)電容器的特性離散，且可以使得難于產(chǎn)生特性變動的效果。
另外，在這種情況下，不需要縮小第2電極的面積，就可以減小第1電極的側邊和與之相鄰的第2電極的側邊之間的距離，從而具有不會招致強電介質(zhì)電容的電容值降低就可以減小存儲單元陣列的布局面積的效果。
倘采用本發(fā)明的第11方面的半導體器件，則由于具有以第1方向D1為長邊方向，以與該第1方向垂直的第2方向為寬度方向的帶狀平面形狀的第1電極的同時，還介以強電介質(zhì)層在該第1電極上邊配置第2電極構成強電介質(zhì)電容器，并形成了覆蓋第2電極的表面的絕緣膜的已從其第2電極的中央位置偏離到沿著上述第1電極的第1方向的一側的側邊的位置上形成了接觸孔，所以可以使源于接觸孔的雜質(zhì)的擴散所產(chǎn)生的強電介質(zhì)層的發(fā)生材料質(zhì)量退化的區(qū)域重合到第1側邊一側產(chǎn)生材料質(zhì)量退化的區(qū)域上去，可以寬廣地確保不產(chǎn)生強電介質(zhì)材料質(zhì)量退化的區(qū)域。因此，可以有效地抑制強電介質(zhì)電容器的特性離散或特性退化。
倘采用本發(fā)明的第12方面的半導體器件，則由于具有以第1方向D1為長邊方向，以與該第1方向垂直的第2方向為寬度方向的帶狀平面形狀的第1電極的同時，還介以強電介質(zhì)層在該第1電極上邊配置第2電極構成強電介質(zhì)電容器，并把第2電極做成為使其整體被其規(guī)定的側邊一側切進的切口分割成多個電極部分的構造，經(jīng)由接觸孔把布線連接到上述多個電極部分中的一部分電極上，所以，用上述切口可以某種程度上阻止源于在第2電極上形成的接觸孔的雜質(zhì)的擴散而產(chǎn)生的強電介質(zhì)層的材料質(zhì)量退化波及其寬闊的范圍中去。即，可以寬闊地確保不發(fā)生強電介質(zhì)的材料質(zhì)量退化的區(qū)域。因此，可以有效地抑制強電介質(zhì)電容器的特性離散或特性劣化。
權利要求
1.一種半導體器件，其特征是具備具有沿第1方向延伸且以與該第1方向垂直的第2方向為寬度方向的平面形狀的第1電極；被配置為與該第1電極相向、且具有上述第1方向上的尺寸和上述第2方向上的尺寸相等的平面形狀、或者具有上述第1方向上的尺寸比上述第2方向上的尺寸短的平面形狀的第2電極；以及配置在上述第1電極與上述第2電極之間的強電介質(zhì)層，用上述第1、第2電極及該兩電極間的強電介質(zhì)層構成強電介質(zhì)電容器。
2.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件，其特征是上述第2電極是使規(guī)定的導電性材料層刻制成圖形而形成的電極，并沿上述第1方向排列多個，該相鄰的第2電極的配置間隔為在上述導電性材料上可以形成的開口圖形的最小尺寸。
3.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件，其特征是上述第2電極的平面形狀是多角形，且該第2電極的平面形狀中的內(nèi)角的大小都大于90度。
4.一種半導體器件，其特征是具備具有沿第1方向延伸且以與該第1方向垂直的第2方向為寬度方向的平面形狀的第1電極；位于與該第1電極相向、且沿上述第1方向和第2方向排列成矩陣狀的多個第2電極；以及配置在上述第1電極與上述第2電極之間的強電介質(zhì)層，用上述第1電極、強電介質(zhì)層和多個第2電極構成多個強電介質(zhì)電容器。
5.根據(jù)權利要求4所述的半導體器件，其特征是上述第2電極是具有上述第1方向上的尺寸和上述第2方向上的尺寸相等的平面形狀、或者具有上述第1方向上的尺寸比上述第2方向上的尺寸短的平面形狀。
6.一種半導體器件，其特征是具備具有沿第1方向延伸且以與該第1方向垂直的第2方向為寬度方向的平面形狀的第1電極；被配置為與該第1電極相向、且具有以第1方向和第2方向之間的方向為其長邊方向的平面形狀的第2電極；以及配置在上述第1電極與上述第2電極之間的強電介質(zhì)層，用上述第1、第2電極及該兩電極間的強電介質(zhì)層構成強電介質(zhì)電容器。
7.根據(jù)權利要求6所述的半導體器件，其特征是上述第2電極的平面形狀是多角形，且該第2電極的平面形狀中的內(nèi)角的大小都大于90度。
8.一種半導體器件，其特征是具備具有沿第1方向延伸且以與該第1方向垂直的第2方向為寬度方向的平面形狀的第1電極；被配置為與該第1電極相向、且具有與和該第1電極的第1方向平行的第1側邊最鄰近且相向的第1側邊以及與和該第1電極的第1方向平行的第2側邊最鄰近且相向的第2側邊的第2電極；以及夾在上述第1電極和第2電極之間的強電介質(zhì)層，而且，用上述第1、第2電極及該兩電極間的強電介質(zhì)層構成強電介質(zhì)電容器，把上述第2電極的第1側邊的長度作得比其第2側邊還長，且使從該第2電極的第1側邊到第1電極的第1側邊為止的距離作成為比從該第2電極的第2側邊到第1電極的第1側邊為止的距離還大。
9.根據(jù)權利要求8所述的半導體器件，其特征是上述第2電極的平面形狀是多角形形狀，且該第2電極的平面形狀中的內(nèi)角的大小都大于90度。
10.一種半導體器件，它是具備有分別由強電介質(zhì)電容器和存儲器晶體管構成的、排列成矩陣狀的存儲單元；用于驅動該強電介質(zhì)電容器的單元板線；與各存儲單元列對應的多條位線；與各存儲單元的行對應的、用于選擇存儲器晶體管的多條字線；及連接到上述位線上，放大規(guī)定的位線上的數(shù)據(jù)信號的讀出放大器的強電介質(zhì)存儲器件，其特征是具有沿第1方向延伸且以與該第1方向垂直的第2方向為寬度方向的平面形狀的，已被連接到上述單元板線上的第1電極；被配置為與該第1電極相向、且具有上述第1方向上的尺寸和上述第2方向上的尺寸相等的平面形狀、或者具有上述第1方向上的尺寸比上述第2方向上的尺寸短的平面形狀的第2電極；以及配置在上述第1電極與上述第2電極之間的強電介質(zhì)層，并用上述第1、第2電極及該兩電極間的強電介質(zhì)層構成強電介質(zhì)電容器。
11.一種具備有強電介質(zhì)電容器的半導體器件，其特征是，具備有具有沿第1方向延伸且以與該第1方向垂直的第2方向為寬度方向的平面形狀的，構成上述強電介質(zhì)電容器的第1電極；被配置為與該第1電極相向的，構成上述強電介質(zhì)電容器的第2電極；配置在上述第1電極與上述第2電極之間的，構成上述強電介質(zhì)電容器的強電介質(zhì)層；具有形成為把上述第2電極的表面覆蓋起來，在該第2電極的表面，從其中央位置沿上述第1電極的第1方向的一方的側邊一側偏離開來的位置上形成的接觸孔的絕緣膜；以及在該絕緣膜上形成，并經(jīng)由上述接觸孔連接到上述第2電極上的布線。
12.一種備有強電介質(zhì)電容器的半導體器件，其特征是具備具有沿第1方向延伸且以與該第1方向垂直的第2方向為寬度方向的平面形狀的，構成上述強電介質(zhì)電容器的第1電極；被配置為與該第1電極相向的、構成上述強電介質(zhì)電容器的第2電極；配置在上述第1電極與上述第2電極之間的，構成上述強電介質(zhì)電容器的強電介質(zhì)層；具有形成為把上述第2電極的表面覆蓋起來，在該第2電極的表面的、從其中央位置沿上述第1電極的第1方向的一方的側邊一側偏離開來的位置上形成的接觸孔的絕緣膜；以及在該絕緣膜上形成，并介以上述接觸孔連接到上述第2電極的布線，上述第2電極構成為使其全體，被從其規(guī)定的側邊一側切除的缺口分割成多個電極部分的構造，經(jīng)由上述接觸孔，把上述布線連接到構成該第2電極的多個電極部分中的一部分電極上去。
全文摘要
本發(fā)明的目的是在具有強電介質(zhì)電容器的半導體器件中,減小強電介質(zhì)電容器的特性離散,且把該強電介質(zhì)電容器的特性變動,即把時間的流駛所伴生的特性退化抑制為很小。本方案是:用具有以沿第1方向D1延伸并與該第1方向垂直的第2方向D2為寬度方向的平面形狀的下部電極111a,在該下部電極111a上邊被配置為相向的多個上部電極112a,和配置在該兩電極間的強電介質(zhì)層,構成強電介質(zhì)電容器110a,且把該上部電極112a的平面形狀做成為上述第1方向D1上的尺寸比上述第2方向上的尺寸小的形狀。
文檔編號H01L27/115GK1194723SQ97190606
公開日1998年9月30日 申請日期1997年4月18日 優(yōu)先權日1996年4月19日
發(fā)明者平野博茂, 竹尾昌人 申請人:松下電子工業(yè)株式會社