способ изготовления электродов с большим коэффициентом формы

Формула изобретения

1. Способ изготовления электродов с большим коэффициентом формы в составе электродной решетки, содержащей параллельные электроды ( ₁, ₂) с высокой плотностью расположения, включающий следующие технологические операции:

(а) наносят на подложку (1) первый цельный слой электродного материала () высотой h,

(б) производят профилирование электродного материала () с формированием в нем первых параллельных электродов ( ₁) электродной решетки, имеющих ширину w и высоту h и отделенных друг от друга углублениями (2) шириной d,

отличающийся тем, что включает следующие выполняемые последовательно дополнительные операции:

(в) первые электроды ( ₁) покрывают электрически изолирующим барьерным слоем толщиной (), составляющей долю указанной ширины w, при уменьшении ширины d углублений (2) на величину 2,

(г) наносят второй цельный слой электродного материала () до высоты Н относительно подложки (1), покрывающий первые электроды ( ₁) вместе с покрывающим их барьерным слоем (3) и заполняющий углубления (2),

(д) производят профилирование второго цельного слоя электродного материала () и удаляют барьерный слой (3) с верхней поверхности электродов ( ₁) с формированием в углублениях (2') между первыми электродами ( ₁) и покрывающим их барьерным слоем (3) вторых параллельных электродов ( ₂) в составе электродной решетки, выступающих над первыми электродами ( ₁) на высоту H-h и электрически изолированных от них посредством бартерного слоя (3), после чего повторяют последовательность операций (в)-(д) n раз, поочередно применяя ее к первым и вторым электродам ( ₁, ₂) до достижения требуемого коэффициента формы (n+1)(H-h)/w для всех электродов, а затем после выполнения указанных n последовательностей (в)-(д) на завершающей операции наносят электродный материал с получением электродов ( ₁, ₂), имеющих примерно одинаковую высоту (n+1)(H-h), после чего удаляют избыток электродного материала () посредством планиризирующей операции.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве электродного материала () выбирают неорганический электропроводящий материал, например металл.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве электродного материала () выбирают органический электропроводящий материал, например электропроводящий полимер.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что подложка представляет собой полупроводниковый материал, например кремний, подвергнутый обработке для образования изолирующего слоя со стороны электродного материала или покрытый тонкой изолирующей пленкой, нанесенной на его поверхность.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве барьерного материала выбирают электрически изолирующий неорганический или органический материал.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве барьерного материала выбирают поляризуемый диэлектрический материал, способный проявлять гистерезисные свойства, например ферроэлектрический или электретный материал.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве ферроэлектрического или электретного материала выбирают полимерный или сополимерный материал.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что профилирование электродного материала () с формированием в нем электродов ( ₁, ₂) осуществляют посредством микрофотолитографии и травления.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что для осуществления каждой операции профилирования используют единственную фотомаску, которую поступательно перемещают в прямом и обратном поперечном направлениях на фиксированное расстояние w+ для профилирования первых электродов ( ₁) и вторых электродов ( ₂) при осуществлении поочередно выполняемой последовательности операций.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что на завершающей операции верхнюю поверхность электродов ( ₁, ₂) дополнительно покрывают цельным слоем барьерного материала (4).

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что при выполнении завершающей операции сохраняют барьерный слой (3), покрывающий верхнюю поверхность каждого второго электрода ( ₁, ₂) в составе электродной решетки.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что на завершающей операции обеспечивают расположение верхних поверхностей электродов ( ₁, ₂) и барьерного слоя (3) на одном уровне, соответствующем верхней поверхности электродной решетки.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что высоту Н электродных слоев, начиная со второго электродного слоя, выбирают равной 2h.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что ширину w электродов выбирают соответствующей минимальному размеру, достижимому на используемой операции профилирования с учетом применяемых при этом правил конструирования.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что ширину d углублений (2) выбирают из условия d-2=w, т.е. равной w+2.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к способу изготовления электродов с большим коэффициентом формы для электродной решетки, содержащей параллельные электроды с высокой плотностью расположения, включающему следующие выполняемые последовательно операции: (а) наносят на подложку первый цельный слой электродного материала высотой h и (б) производят профилирование электродного материала с формированием в нем первых параллельных электродов шириной w и высотой h, отделенных друг от друга углублениями шириной d.

Уровень техники

Настоящее изобретение относится к способу изготовления электродной решетки, подобной описанной в параллельной международной заявке PCT/NO 02/00414, принадлежащей заявителю настоящего изобретения. В данной международной заявке описан способ изготовления электродной решетки, содержащей параллельные полосковые электроды в первом и во втором электродных слоях, контактирующих с цельным слоем функциональной среды, находящейся между указанными слоями. Электроды второго электродного слоя скрещены или ориентированы, по существу, перпендикулярно по отношению к электродам первого электродного слоя с образованием матрицы электродов, обеспечивающей возможность адресации к функциональным элементам в составе функциональной среды. При этом указанные функциональные элементы задаются в виде объемных элементов функциональной среды, расположенных между соответствующими скрещивающимися электродами первого и второго электродных слоев.

Параллельные полосковые электроды в каждом слое выполнены с очень высокой плотностью расположения, что позволяет получить очень высокий коэффициент заполнения электродного материала в заданной области устройства. На практике этот коэффициент заполнения может быть сделан близким к 1, поскольку параллельные полосковые электроды будут отделены друг от друга лишь очень тонким изолирующим барьерным слоем. Толщина этого барьерного слоя соответствует только доле ширины параллельных полосковых электродов. Электродные решетки описанного типа эффективны для использования в устройствах с матричной адресацией, например в запоминающих устройствах с функциональной средой в виде ферроэлектрического запоминающего материала, расположенного между двумя электродными слоями. В таком устройстве электроды первого электродного слоя могут образовывать в составе электродной решетки управляющие шины (линии), а электроды второго слоя - шины (линии) данных. В этом случае ячейка памяти может быть задана зоной скрещивания между электродами первого и второго электродных слоев, причем адресация к этой ячейке будет осуществляться именно через эти электроды.

Расположение электродов с высокой плотностью в составе электродной решетки может быть использовано, например, в запоминающем устройстве типа описанного в параллельной международной заявке PCT/NO 02/00390, также принадлежащей заявителю настоящего изобретения. В этом устройстве запоминающий материал не только расположен в виде слоя в конфигурации "сэндвича", но также дополнительно наносится на боковые края электродов, применяемых для адресации, или заполняет углубления, предусмотренные в электродах. Такая схема позволяет осуществлять переключение не только в вертикальном направлении, как это имеет место в случае ферроэлектрического запоминающего материала, расположенного в виде слоя между двух электродных решеток, но также и в поперечных направлениях. В результате обеспечивается создание ферроэлектрических ячеек памяти, переключаемых в нескольких направлениях. Аналогичные электродные решетки с электродами, имеющими высокую плотность расположения, описаны также в международной заявке PCT/NO 02/00397, тоже принадлежащей заявителю настоящего изобретения. В данной заявке предложена структура полевого транзистора со сверхмалой длиной канала.

Способ изготовления электродов с высокой плотностью расположения в общем виде раскрыт в патенте США № 5017515. В данной публикации описано, как можно сформировать плотный рисунок электродов в виде электродного слоя с параллельными полосковыми электродами, ширина которых соответствует минимальному размеру, достижимому в фотолитографическом процессе. Смежные параллельные полосковые электроды изолируют друг от друга посредством тонкого барьерного слоя изолирующего материала, причем на толщину этого барьерного слоя не накладываются ограничения со стороны правил конструирования, которые применимы к микрофотолитографии и травлению.

Каждый второй полосковый электрод формируют посредством фотолитографического процесса, в то время как дополнительные электроды, расположенные между электродами, созданными указанным методом, формируют путем нанесения электродного материала поверх структур этих созданных параллельных полосковых электродов. Выполняемая затем планаризирующая операция завершается получением единого электродного слоя параллельных полосковых электродов с низким коэффициентом формы, взаимно изолированных посредством тонкого барьера электроизолирующего материала.

Во всех применениях, описанных в трех названных международных заявках, представляется желательным использовать электроды с большим коэффициентом формы, т.е. с максимально большим отношением высоты h электрода к его ширине w. Большой коэффициент формы очень важен в таких применениях ферроэлектрической памяти, когда ячейки памяти имеют конфигурацию, позволяющую задавать эти ячейки по трем координатам и осуществлять их переключение не только в вертикальном, но также и в горизонтальном направлении. В подобных применениях высота ячейки памяти будет равна или почти равна высоте электрода, через который производится ее адресация. В интегрированных транзисторно-запоминающих структурах со сверхмалой длиной канала ферроэлектрический материал находится между электродами истока и стока полевого транзистора, выполненными, например, на кремниевой подложке, имеющей соответственно легированные области. В этом случае ферроэлектрический запоминающий материал образует ячейку памяти, которая способна переключаться в поперечных направлениях. Одновременно он функционирует в качестве изолятора для электрода затвора, поскольку он не только присутствует в пространстве между электродами истока и стока, но также покрывает их верхние поверхности, тем самым гарантируя, что электрод затвора надежно изолирован от других электродов. Подобная конфигурация открывает также возможность создания трехбитовой (т.е. тройной) ячейки памяти. Действительно, использование электродов транзистора для адресации к ферроэлектрическому запоминающему материалу позволяет хранить в нем три раздельно адресуемых бита или, при использовании соответствующего протокола, одного трехразрядного слова.

Таким образом, если имеется переключаемый или адресуемый функциональный материал, который должен переключаться с помощью электродов с высокой плотностью расположения, высота ячейки приобретает важное значение, причем эта высота будет равна высоте электрода. К сожалению, с увеличением плотности расположения электродов не происходит соразмерного увеличения высоты электрода. Однако, поскольку важным обстоятельством является повышение отношения сигнал/шум и уровня сигнала, что в общем случае достигается увеличением высоты электрода и соответственно высоты ячейки, формируемой в функциональном материале и находящейся в контакте с электродом по его боковой стороне, формирование электродов с очень высоким коэффициентом формы становится весьма желательным.

Вместе с тем, построение электродов с очень высоким коэффициентом формы (т.е. с большим отношением h/w) представляет весьма трудную задачу в рамках современной технологии на базе кремния, опирающейся на процессы микрофотолитографирования и травления. Если травление должно производиться на значительной площади, становится очень трудно получить однородные и ровные боковые края, в частности ровные боковые стенки электродов, формируемых в результате травления. Кроме того, всегда существует опасность подрезки (излишнего вытравливания) боковых стенок в ходе процесса травления. Как правило, получение желательной однородности структур, изготовленных по данной технологии, всегда будет представлять собой проблему, причем всегда будет присутствовать риск появления дефектов, которые могут приводить затем к сбоям в работе. Более того, трудно представить, как, оставаясь в рамках существующей технологии, можно построить электроды с высоким коэффициентом формы без применения большого количества повторно выполняемых технологических операций, включая планаризацию, и без использования большого количества фотомасок.

Обеспечение высокого коэффициента формы представляется особенно важным как вообще для различных схем на базе кремния, так и особенно для запоминающих устройств на этой базе, например, соответствующих типам динамических запоминающих устройств DRAM (Dynamic Random-Access Memory) и SDRAM (Synchronous Dynamic Access Memory). В этих случаях можно обеспечить высокие значения емкости, что означает соответственно улучшенную интенсивность сигнала и улучшенное отношение сигнал/шум.

Раскрытие изобретения

С учетом рассмотренных факторов и проблем, связанных с получением электродов, обладающих высоким коэффициентом формы, для использования в переключающих и запоминающих контурах, для которых подобный коэффициент формы является желательным, основная задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в том, чтобы разработать способ изготовления электродов, обладающих высоким коэффициентом формы и пригодных для электродных решеток на основе параллельных электродов с очень высокой плотностью расположения.

Вторая задача заключается в упрощении любой операции маскирования и планаризации, которая может потребоваться для изготовления электродов с высоким коэффициентом формы для электродных решеток описанного типа.

Третья задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в изготовлении электродной решетки с высоким коэффициентом формы без необходимости формирования слоя барьерного и запоминающего материала между электродами. Наличие такого слоя может приводить к проблемам с учетом того, что при плотном расположении электродов они отделены друг от друга углублениями, соответствующими очень малому расстоянию между электродами. Когда коэффициент формы становится большим, возникают проблемы заполнения этих углублений любым желаемым материалом.

Решение перечисленных задач, а также дополнительные свойства и преимущества достигнуты созданием способа согласно изобретению. Этот способ характеризуется тем, что включает следующие выполняемые последовательно дополнительные операции:

(в) первые электроды покрывают электрически изолирующим барьерным слоем с толщиной , составляющей долю указанной ширины w электродов, при уменьшении ширины d углублений на величину 2,

(г) наносят второй цельный слой электродного материала до высоты Н относительно подложки, покрывающий первые электроды вместе с покрывающим их барьерным слоем и заполняющий углубления,

(д) производят профилирование второго цельного слоя электродного материала и удаляют барьерный слой с верхней поверхности электродов с формированием в углублениях между первыми электродами и покрывающим их барьерным слоем вторых параллельных электродов в составе электродной решетки, выступающих над первыми электродами на высоту Н-h и электрически изолированных от них посредством барьерного слоя, после чего повторяют последовательность операций (в)-(д)n раз, поочередно применяя ее к первым и вторым электродам до достижения требуемого коэффициента формы (n+1)(Н-h)/w для всех электродов, а затем, после выполнения указанных n последовательностей операций (в)-(д), на завершающей операции наносят электродный материал с получением электродов, имеющих примерно одинаковую высоту (n+1)(H-h), после чего удаляют избыток электродного материала посредством планаризирующей операции.

В соответствии со способом по настоящему изобретению в качестве электродного материала выбирают неорганический электропроводящий материал, например, металл. Альтернативно, в качестве электродного материала выбирают органический электропроводящий материал, например, электропроводящий полимер.

Согласно предпочтительному варианту способа по изобретению подложка представляет собой полупроводниковый материал, например, кремний, подвергнутый обработке для образования изолирующего слоя со стороны электродного материала или покрытый тонкой изолирующей пленкой, нанесенной на его поверхность.

В качестве барьерного материала в способе по изобретению может служить электрически изолирующий неорганический или органический материал. В последнем случае в качестве барьерного материала предпочтительно выбирают поляризуемый диэлектрический материал, способный проявлять гистерезисные свойства, т.е. ферроэлектрический или электретный материал. В случае такого выбора наиболее предпочтительным барьерным материалом является полимерный или сополимерный материал.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения профилирование электродного материала с формированием в нем электродов осуществляют посредством микрофотолитографии и травления. При этом представляется целесообразным использовать на каждой операции профилирования единственную фотомаску, которую поступательно перемещают в прямом и обратном поперечном направлениях на фиксированное расстояние w+ для профилирования первых электродов и вторых электродов при осуществлении поочередно выполняемой последовательности операций.

Согласно первому предпочтительному варианту осуществления изобретения на завершающей операции верхнюю поверхность электродов дополнительно покрывают цельным слоем барьерного материала. Второй предпочтительный вариант предусматривает выполнение завершающей операции при сохранении барьерного слоя, покрывающего верхнюю поверхность каждого второго электрода в составе электродной решетки. Согласно альтернативному третьему предпочтительному варианту на завершающей операции обеспечивают расположение верхних поверхностей электродов и барьерного слоя на одном уровне, соответствующем верхней поверхности электродной решетки.

При осуществлении способа по настоящему изобретению высоту Н электродных слоев, начиная со второго электродного слоя, можно выбирать равной 2h. Кроме того, ширину d углублений желательно выбрать соответствующей минимальному размеру, достижимому на используемой операции профилирования с учетом применяемых при этом правил конструирования. Ширина d углублений в данном случае предпочтительно выбирается соответствующей соотношению d=w+2.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение станет лучше понятно из нижеследующего описания характерных и предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого способа со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 представлен в сечении цельный электродный слой, нанесенный на подложку.

На фиг.2, в сечении, представлен первый набор параллельных электродов, спрофилированных в слое электродного материала, показанном на фиг.1.

На фиг.3а, в сечении, представлены электроды, показанные на фиг.2, после нанесения на них барьерного слоя.

На фиг.3b, также в сечении, показан вариант по фиг.3а после нанесения на него цельного слоя электродного материала.

Фиг.3с иллюстрирует операцию профилирования цельного слоя электродного материала с формированием вторых электродов, расположенных между первыми электродами.

На фиг.4а-4с показано, как технологические операции, проиллюстрированные фиг.3а-3с, повторяют еще раз с целью увеличения высоты первых электродов электродной решетки.

Аналогично, на фиг.5а-5с показано повторение технологических операций, проиллюстрированных фиг.3а-3с, с целью увеличения высоты вторых электродов электродной решетки.

На фиг.6а-6с показано еще одно повторение технологических операций, проиллюстрированных фиг.3а-3с, с целью увеличения высоты первых электродов электродной решетки.

На фиг.7 иллюстрируется заключительная операция по изготовлению планарной электродной решетки.

На фиг.8, в сечении, представлена верхняя часть готовой электродной решетки согласно первому предпочтительному варианту выполнения изобретения.

На фиг.9, в сечении, представлена верхняя часть готовой электродной решетки согласно второму предпочтительному варианту выполнения изобретения.

На фиг.10, в сечении, представлена верхняя часть готовой электродной решетки согласно третьему предпочтительному варианту выполнения изобретения.

На фиг.11а, в сечении, полностью представлена электродная решетка в варианте по фиг.10.

На фиг.11b электродная решетка по фиг.11а показана на виде сверху.

Осуществление изобретения

Далее приводится пооперационное описание способа по настоящему изобретению на примерах его предпочтительных вариантов.

На фиг.1а показан цельный слой электродного материала , имеющий высоту (толщину) h и нанесенный на соответствующую подложку 1, которая в данном случае может быть выполнена из полупроводникового материала, например, из кремния. Подложка подвергнута соответствующей поверхностной обработке для того, чтобы электрически изолировать ее от электродного материала . Затем электродный материал подвергают микрофотолитографическому процессу с последующим травлением для того, чтобы сформировать в нем заданный рисунок первых электродов ₁, как это показано на фиг.2. Как видно из фиг.2, осуществление названных операций приводит к образованию на подложке 1 электродов ₁ в виде выступов примерно прямоугольного или квадратного сечения. Естественно, данные электроды будут иметь высоту h и ширину w, соответствующую ширине использованной маски. Между электродами ₁ образуются углубления с шириной, которая не может быть меньшей, чем минимальный размер, определяемый технологическими ограничениями использованного микрофотолитографического процесса, т.е. соответствующими правилами конструирования. Если этот минимальный размер равен ширине w электрода, ширина углубления 2 также будет равна w.

После этого спрофилированные электроды ₁ покрывают, как это показано на фиг.3а, чрезвычайно тонким барьерным слоем 3, обладающим, например, диэлектрическими и изолирующими свойствами. Данный барьерный слой может быть, например, выполнен из ферроэлектрического или электретного материала, т.е. из материала, который является поляризуемым и способным проявлять гистерезисные свойства, будучи подвергнутым воздействию приложенного электрического поля. Поскольку толщина барьерного слоя 3 составляет , ширину маски теперь можно выбрать таким образом, чтобы получить углубления 2' с шириной d, близкой к ширине w электродов ₁. При этом должно быть понятно, что расстояние (зазор) между электродом ₁ и следующим параллельным ему электродом ₁ будет равно w+2. Соответственно, период (шаг) расположения электродов будет составлять 2w+2, как это легко видеть из фиг.3а, на которой приведены все релевантные размеры. Разумеется, должно быть понятно, что значения указанных размеров, т.е. w, и h могут выбираться свободно, но при соблюдении ограничений, накладываемых применяемыми правилами конструирования.

Затем на электроды ₁, покрытые барьерным слоем 3, дополнительно наносят еще один цельный слой электродного материала, высота которого предпочтительно составляет Н=2h. Как видно из фиг.3b, этот слой наносится также на подложку. Ту же самую фотомаску, которая была использована для профилирования электродов ₁ на операции, проиллюстрированной фиг.2b, теперь устанавливают со сдвигом в поперечном направлении, составляющим w+, т.е. соответствующим первоначальной ширине углублений 2 между электродами ₁ до нанесения барьерного слоя минус толщина барьерного слоя. Затем производят удаление электродного материала нанесенного цельного слоя, а также барьерного слоя 3, покрывающего сверху электроды ₁, вплоть до верхней поверхности электродов ₁, используя для этого, например, процесс травления. В результате в углублениях 2', изображенных на фиг.3а, формируются вторые электроды ₂ (показанные на фиг.3с) с высотой, составляющей, например, Н=2h (считая от подложки 1). Одновременно между электродами ₂ над электродами ₁ образуются зазоры (углубления) 2" шириной w+2. При этом изолирование электродов ₁ от электродов ₂ обеспечивается барьерным слоем 3.

Затем выполняется операция, проиллюстрированная фиг.4а и аналогичная представленной на фиг.3а. Открытую (выступающую) часть электродов ₂ покрывают барьерным материалом с образованием барьерного слоя 3, обладающего теми же свойствами, что и нанесенный ранее. При этом ширина углублений 2" уменьшается на удвоенную толщину барьерного слоя 3, находящегося между частями электродов ₂, выступающими над электродами ₁. Фиг.4b иллюстрирует операцию, аналогичную представленной на фиг.3b, т.е. соответствующую нанесению еще одного цельного слоя электродного материала на ранее сформированные электроды ₁, ₂. Данный слой заполняет углубления 2" между электродами ₂, причем, как показано на фиг.4b, его высота (толщина) примерно равна толщине слоя, показанного на фиг.3b, т.е. составляет 2h. Операция, представленная на фиг.4с, аналогична той, которая была проиллюстрирована на фиг.3с. Отличие состоит только в том, что ту же самую фотомаску, как и раньше, дополнительно смещают на расстояние w+. После этого удаляют электродный материал, находящийся над электродами ₂, а также барьерный слой 3 вплоть до верхней поверхности этих электродов с образованием углублений 2''' между выступающими частями электродов ₁. Как можно легко видеть из фиг.4 с, описанные операции соответствуют добавлению дополнительной части ₁' к электродам ₁, т.е. увеличению их коэффициента формы.

Для того чтобы еще более увеличить коэффициент формы применительно к электродам ₂, вновь, как это показано на фиг.5а-5с, выполняются операции, соответствующие проиллюстрированным на фиг.3а-3с или 4а-4с. Как видно из фиг.5а, выступающую часть электродов ₁ покрывают барьерным слоем 3; затем, как показано на фиг.5b, производят нанесение еще одного цельного слоя электродного материала на ранее сформированные электроды ₁. Данный слой заполняет углубления 2''' между электродами ₂, вплоть до уровня верхней поверхности формируемых при этом электродов ₂. После этого производят еще одно смещение фотомаски на необходимое расстояние и удаляют электродный материал над электродами ₁, a также барьерный слой, с получением структуры, представленной на фиг.5с. Коэффициент формы электродов ₂ в результате был увеличен за счет добавления к ним части ₂' при наличии углублений 2^iv между этими электродами, доходящими до верхней поверхности электродов ₁.

После этого могут быть вновь повторены операции, которые были уже описаны со ссылками на любую из фиг.3, 4, 5. На фиг.6а показано, что на выступающие и открытые поверхности электродов ₂ был нанесен барьерный слой 3. Затем еще один слой электродного материала наносят поверх электродов с заполнением углублений 2^iv , как это показано на фиг.6b. После этого производят еще одно смещение фотомаски на обычное расстояние и удаляют избыточный электродный материал над электродами ₂, оставляя барьерный слой между электродами ₁, ₂ и формируя углубления 2^v между электродами ₁, как это видно из фиг.6с. При этом высота электродов ₁ возрастает на величину ₁ при соответствующем увеличении коэффициента формы этих электродов. Как видно из фиг.6 с, при выполнении описанных операций барьерный материал 3 продолжает обеспечивать изоляцию между электродами ₁, ₂. Последовательность операций, описанную со ссылками на любую из фиг.3-6, можно повторять столько раз, сколько представляется желательным для достижения требуемого коэффициента формы электродов ₁, ₂.

Если принимается, что высота электродов ₁, достигнутая после выполнения операции, представленной на фиг.6с, является достаточной, выполняют завершающую технологическую операцию, которую иллюстрирует фиг.7. В соответствии с этой операцией наносят барьерный слой 3, покрывающий выступающие части электродов ₁. Затем поверх электродов ₂ наносят цельный слой электродного материала , заполняя им углубления между электродами ₁, ₂. Этот электродный материал наносят с избытком толщины, составляющим примерно . После этого удаляют данный избыток посредством планаризирующей операции, как это показано на фиг.8, где в сечении изображен один из вариантов осуществления изобретения. В данном варианте электроды ₁ остаются покрытыми планарным верхним слоем барьерного материала 3, в то время как расположенные между ними верхние поверхности электродов ₂ являются открытыми.

Однако в другом предпочтительном варианте, представленном на фиг.9, планаризирующую операцию выполняют таким образом, чтобы удалить барьерный слой 3, покрывающий верхнюю поверхность электродов ₁, и часть избыточного материала с верхней части электродов ₂. Таким способом можно добиться того, что все электроды ₁, ₂ в составе электродной решетки будут иметь одинаковую высоту и будут изолированы друг от друга барьерным слоем 3. После этого на верхние поверхности электродов ₁, ₂ барьерных слоев 3 между электродами ₁, ₂ может быть нанесен еще один барьерный слой 4. Этот барьерный слой 4 может быть выполнен из того же материала, что и барьерный слой 3, или из другого материала. Например, барьерный слой 4 может представлять собой ферроэлектрик или электрет, в частности, ферроэлектрический полимер. Вместе с тем, он может представлять собой просто изолирующий материал.

На фиг.10 изображен третий вариант выполнения электродной решетки. Здесь также представлена, в сечении, только верхняя часть электродной решетки. Согласно этому варианту завершающая планаризирующая операция проводится над электродами ₁, ₂, а также над изолирующими их барьерными слоями 3 таким образом, чтобы получить электроды ₁ и ₂ одинаковой высоты, имеющие открытые верхние поверхности. Данный вариант соответствует получению электродной решетки, показанной в сечении на фиг.11а и, на виде сверху, на фиг.11b. Можно видеть, что электроды ₁, ₂ сформированы с очень высоким коэффициентом формы и с очень высокой плотностью расположения. Поскольку толщина 5 барьерного слоя 3 составляет лишь небольшую долю ширины w электродов, коэффициент заполнения электродного материала в электродной решетке будет близким к 1.

Способ построения электродов с высоким коэффициентом формы согласно настоящему изобретению устраняет все недостатки и слабости, присущие известной технологии. Барьерный материал 3 наносится in situ после выполнения каждой последовательности технологических операций; как следствие, проблема необходимости заполнения очень узких и глубоких углублений на заключительной операции полностью снимается. Кроме того, только завершающая технологическая операция предусматривает планаризацию, причем требуется только одна, многократно используемая, фотомаска, поскольку перед ее использованием в каждой последовательности операций требуется только смещать ее на требуемое расстояние. Благодаря выбору значения h не превышающим порог, после которого увеличение высоты влияет на качество, процесс удаления избыточного материала, например, травлением является хорошо контролируемым. Как следствие, в процессе удаления избыточного материала могут быть получены электроды ₁, ₂ с однородными и гладкими боковыми стенками. Таким образом, недостатки и дефекты, которые присущи решениям, предусматривающим единственную операцию травления, в частности, операцию глубокого травления, также будут устранены.

Таким образом, должно быть понятно, что способ согласно настоящему изобретению не только устраняет проблемы, присущие уровню техники применительно к изготовлению электродов с произвольно большим коэффициентом формы, но и обеспечивает также значительное снижение затрат, поскольку требует использования только одной фотомаски и только одной планаризирующей операции.

Электродные решетки с параллельными электродами при очень высокой плотности их расположения и большом коэффициенте формы могут использоваться в любых применениях, для которых требуется обеспечить большой коэффициент формы, в том числе в запоминающих устройствах, транзисторных устройствах, а также в транзисторно-запоминающих устройствах, обладающих геометрическими характеристиками, которые выигрывают от применения подобных электродов. Должно быть также понятно, что электродные решетки, изготовляемые предложенным способом, в частности, представленные на фиг.11а и 11b, могут быть скомбинированы с образованием пакета (стопы) объемных устройств. В подобных устройствах электродные решетки будут установлены таким образом, чтобы электроды в альтернативных электродных слоях скрещивались друг с другом, предпочтительно под прямым углом. Подобные устройства должны также содержать функциональный материал, адресация к которому должна производиться в соответствии с конкретной геометрией, реализуемой с электродными решетками, соответствующими настоящему изобретению. Следует, однако, учитывать, что с помощью различных операций, выполняемых после завершения описанного цикла операций, могут быть получены различные специфичные конфигурации запоминающих и переключающих устройств, применение в которых электродов с большим коэффициентом формы может рассматриваться как желательное. Однако подобные устройства сами по себе не составляют предмета настоящего изобретения.