專利名稱：用于制造集成電路的電容器器件的方法與結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及集成電路以及用于制造半導(dǎo)體器件的集成電路加工方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明提供了一種用于制造動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器器件(通常稱作DRAM)的堆疊式電容器的方法與器件，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明具有更廣闊的應(yīng)用范圍。例如，本發(fā)明可以應(yīng)用于具有堆疊式電容器設(shè)計(jì)和/或類似結(jié)構(gòu)的其它器件。
背景技術(shù)：
集成電路已經(jīng)從單個(gè)硅芯片上制備的少數(shù)互連器件發(fā)展成為數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的器件。當(dāng)前集成電路提供的性能和復(fù)雜度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了最初的預(yù)想。為了在復(fù)雜度和電路密度(即，在給定的芯片面積上能夠封裝的器件數(shù)目)方面獲得進(jìn)步，最小器件的特征尺寸(又被稱為器件“幾何圖形”)伴隨每一代集成電路的發(fā)展而變得更小。
日益增加的電路密度不僅提高了集成電路的性能和復(fù)雜度，也降低了消費(fèi)者的成本。集成電路或芯片制造設(shè)備可能要花費(fèi)數(shù)億甚至數(shù)十億美元。每個(gè)制造設(shè)備具有一定的晶圓產(chǎn)量。每個(gè)晶圓上具有一定數(shù)量的集成電路。因此，通過(guò)將集成電路的個(gè)體器件制備得更小，可以在每個(gè)晶圓上制備更多器件，這增加了制造設(shè)備的產(chǎn)出。把器件制備得更小非常有挑戰(zhàn)性，因?yàn)榧芍圃爝^(guò)程中使用的每道工藝具有限制。換句話說(shuō)，給定的工藝通常只能向下達(dá)到某個(gè)特征尺寸，只要要么需要改變工藝要么需要改變器件的布局。此外，由于器件需要越來(lái)越快的設(shè)計(jì)，所以某些現(xiàn)有工藝和材料存在工藝限制。
這種工藝的示例是用于存儲(chǔ)器器件的電容器結(jié)構(gòu)的制備。這種電容器結(jié)構(gòu)包括但不限于溝槽電容器和堆疊式電容器設(shè)計(jì)。盡管已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)步，但是這種設(shè)計(jì)仍有很多限制。僅僅作為示例，這些設(shè)計(jì)必須變得越來(lái)越小，但仍需要大電壓存儲(chǔ)要求。此外，這些電容器設(shè)計(jì)通常難于制造，并且通常需要復(fù)雜的制造工藝和結(jié)構(gòu)，這導(dǎo)致了低效率并且可能引起低產(chǎn)率。將在本說(shuō)明書(shū)尤其是下文中進(jìn)一步詳細(xì)描述這些以及其它限制。
從上文可以看出，需要一種用于加工半導(dǎo)體器件的改進(jìn)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了用于制造半導(dǎo)體器件的集成電路加工方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明提供了一種用于制造動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器器件(通常稱作DRAM)的堆疊式電容器的方法與器件，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明具有更廣闊的應(yīng)用范圍。例如，本發(fā)明可以應(yīng)用于具有堆疊式電容器設(shè)計(jì)和/或類似結(jié)構(gòu)的其它器件。
在具體實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種形成電容器結(jié)構(gòu)(例如，溝槽式、堆疊式)的方法。所述方法包括提供具有表面區(qū)的襯底(例如，硅、絕緣體上硅、外延硅)。該方法包括在所述表面區(qū)上形成中間電介質(zhì)層區(qū)。在優(yōu)選實(shí)施例中，中間電介質(zhì)層區(qū)具有上表面和下表面。所述方法還包括在所述中間電介質(zhì)層區(qū)的一部分中形成容器結(jié)構(gòu)。容器結(jié)構(gòu)從所述上表面延伸到所述下表面。所述容器結(jié)構(gòu)在所述上表面處具有第一寬度，并且在所述下表面處具有第二寬度。所述容器結(jié)構(gòu)具有從所述上表面延伸到所述下表面的內(nèi)區(qū)。在具體實(shí)施例中，所述容器結(jié)構(gòu)在所述下表面附近位置內(nèi)的內(nèi)區(qū)部分之中以及在靠近所述下表面附近位置的內(nèi)區(qū)部分上具有較高摻雜劑濃度。所述方法包括在溝槽結(jié)構(gòu)的所述內(nèi)區(qū)之上形成摻雜多晶硅層，以及在所述內(nèi)區(qū)上的所述摻雜多晶硅層之上形成未經(jīng)摻雜的多晶硅材料層。所述方法在所述未經(jīng)摻雜的多晶硅材料上形成晶種層。所述方法在所述容器結(jié)構(gòu)的下表面的附近位置形成具有第一顆粒尺寸的半球形顆粒狀硅材料，并且在所述容器結(jié)構(gòu)的上表面的附近位置形成具有第二顆粒尺寸的半球形顆粒狀硅材料。在優(yōu)選實(shí)施例中，第一顆粒尺寸的平均大小不大于第二顆粒尺寸平均大小的約1/2，以防止所述下表面附近位置中的半球形顆粒狀硅材料的任何部分的任何橋接。
在具體實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種包括電容器結(jié)構(gòu)(例如，溝槽式、堆疊式)的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器器件。所述器件包括具有表面區(qū)的襯底(例如，硅、絕緣體上硅、外延硅)。所述器件包括所述表面區(qū)上的中間電介質(zhì)層區(qū)。在優(yōu)選實(shí)施例中，中間電介質(zhì)層區(qū)具有上表面和下表面。所述器件在所述中間電介質(zhì)層區(qū)的一部分中具有容器結(jié)構(gòu)。所述容器結(jié)構(gòu)從所述上表面延伸到所述下表面。所述容器結(jié)構(gòu)在所述上表面具有第一寬度，并且在所述下表面具有第二寬度。所述容器結(jié)構(gòu)具有從所述上表面延伸到所述下表面的內(nèi)區(qū)。在具體實(shí)施例中，所述容器結(jié)構(gòu)在所述下表面附近位置內(nèi)的內(nèi)區(qū)部分之中以及在靠近所述下表面附近位置的內(nèi)區(qū)部分上具有較高摻雜劑濃度。所述器件還具有在溝槽結(jié)構(gòu)的內(nèi)區(qū)之上的摻雜多晶硅層。所述器件在靠近所述容器結(jié)構(gòu)的下表面的附近位置具有第一顆粒尺寸的第一半球形顆粒狀硅材料，并且在靠近所述容器結(jié)構(gòu)的上表面的附近位置具有第二顆粒尺寸的第二半球形顆粒狀硅材料。在優(yōu)選實(shí)施例中，第一顆粒尺寸的平均大小不大于第二顆粒尺寸平均大小的約1/2，以防止所述下表面附近位置中的半球形顆粒狀硅材料的任何部分的任何橋接。取決于實(shí)施例，第一顆粒尺寸在約20納米到約50納米之間，開(kāi)且第二顆粒尺寸在約50納米到約100納米之間。
通過(guò)本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了許多優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。例如，本技術(shù)易于使用依賴于現(xiàn)有技術(shù)的工藝。在一些實(shí)施例中，該方法在每個(gè)晶圓上的管芯方面提供了更高的器件產(chǎn)率。此外，該方法提供了與現(xiàn)有工藝技術(shù)相兼容的工藝而不必對(duì)現(xiàn)有設(shè)備和工藝進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的修改。取決于實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。將在本說(shuō)明書(shū)尤其是在下文中詳細(xì)描述這些以及其它優(yōu)點(diǎn)。
參考隨后的詳細(xì)說(shuō)明和附圖，可以更全面地理解本發(fā)明的各種其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是現(xiàn)有電容器結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化示圖；圖2至圖8的簡(jiǎn)化示示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例形成電容器結(jié)構(gòu)的方法。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明，提供了用于制造半導(dǎo)體器件的集成電路加工方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明提供了一種用于制造動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器器件(通常稱作DRAM)的堆疊式電容器的方法與器件，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明具有更廣闊的應(yīng)用范圍。例如，本發(fā)明可以應(yīng)用于具有堆疊式電容器設(shè)計(jì)和/或類似結(jié)構(gòu)的其它器件。
隨著動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器器件按比例縮小到約130nm以及更小的設(shè)計(jì)規(guī)則，在電容器柱體內(nèi)部尤其是在柱體的下部和底部生長(zhǎng)半球形顆粒狀硅(通常稱作HSG)越來(lái)越有挑戰(zhàn)性。存在某些限制。僅僅作為示例，例如圖1所示，由于柱體下部附近位置處的HSG顆粒的合并和/或聚集，所以電容嚴(yán)重下降。如圖所示，靠近電容器結(jié)構(gòu)底部的顆粒結(jié)構(gòu)10與其它顆粒結(jié)構(gòu)區(qū)合并在一起。已經(jīng)設(shè)想了幾種方法來(lái)解決這個(gè)限制沉積兩層ILD，其中較低層作為BPSG。在圖案化電容器之后，底部臨界尺寸(CD)通過(guò)濕法處理而變大，其中濕法處理刻蝕BPSG的速度比刻蝕頂部ILD的速度快。令人遺憾的是，濕法刻蝕常常難以精確控制。
因此，我們?cè)谶@里提供了一種方法與結(jié)構(gòu)。在具體實(shí)施例中，在沉積了未經(jīng)摻雜的多晶硅之后，磷被注入到柱體電容器結(jié)構(gòu)的多個(gè)部分。在其上，HSG種晶被沉積并且HSG顆粒在晶種層上生長(zhǎng)。由于柱體底部的磷雜質(zhì)提高了加HSG種晶的速度，所以在柱體底部具有更多但更小的HSG顆粒。這樣，改進(jìn)了HSG顆粒合并的問(wèn)題。將磷注入到這么深的孔(超過(guò)2微米深，縱橫比約20)中通常沒(méi)有效率。而且注入通常在底部的多晶栓(plug)上產(chǎn)生某些損傷。
在具體實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種方法與結(jié)構(gòu)，用于控制柱體電容器結(jié)構(gòu)的底部附近位置處的HSG顆粒尺寸。在最后階的多晶栓(例如，P3C1多晶)處使用了較高的磷濃度。較高濃度的磷將被用作柱體多晶硅的磷源。在形成電容器柱體孔之后，摻雜未經(jīng)摻雜的多晶硅。在HSG種晶進(jìn)行顆粒生長(zhǎng)之前，執(zhí)行高溫退火以將磷移動(dòng)到未經(jīng)摻雜的多晶硅表面。同時(shí)，BPSG內(nèi)部的磷也被驅(qū)動(dòng)到未經(jīng)摻雜的多晶硅表面。如上所述，所述磷用作HSG種晶促進(jìn)劑。獲得了更小的HSG顆粒尺寸。在本說(shuō)明書(shū)尤其是下文中可以找到本發(fā)明和最終結(jié)構(gòu)的其它細(xì)節(jié)。
一種根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例來(lái)制造存儲(chǔ)器器件的電容器結(jié)構(gòu)的方法可以簡(jiǎn)要描述如下1.提供具有表面區(qū)的襯底，例如硅、絕緣體上硅、外延硅；2.在所述表面區(qū)上形成中間電介質(zhì)層；3.在所述中間電介質(zhì)層區(qū)的一部分中形成容器結(jié)構(gòu)，容器結(jié)構(gòu)從中間電介質(zhì)層的上表面延伸到下表面，所述容器結(jié)構(gòu)在所述上表面處具有第一寬度并且在所述下表面處具有第二寬度，所述容器結(jié)構(gòu)具有從所述上表面延伸到所述下表面的內(nèi)區(qū)；4.在所述下表面附近位置內(nèi)的內(nèi)區(qū)部分之中以及在靠近所述下表面附近位置的內(nèi)區(qū)部分上形成較高摻雜劑濃度；5.在溝槽結(jié)構(gòu)的所述內(nèi)區(qū)之上形成摻雜多晶硅層；6.在所述內(nèi)區(qū)上的所述摻雜多晶硅層之上形成未經(jīng)摻雜的多晶硅材料層；7.在所述未經(jīng)摻雜的多晶硅材料上形成晶種層；8.在所述容器結(jié)構(gòu)的下表面的附近位置形成具有第一顆粒尺寸的半球形顆粒狀硅材料，并且在所述容器結(jié)構(gòu)的上表面的附近位置形成具有第二顆粒尺寸的半球形顆粒狀硅材料；9.將第一顆粒尺寸的平均大小保持為不大于第二顆粒尺寸平均大小的約1/2，以防止所述下表面附近位置中的半球形顆粒狀硅材料的任何部分的任何橋接；10.在半球形顆粒狀硅之上形成電容器電介質(zhì)材料；11.在電容器電介質(zhì)材料上形成上電容器板以形成電容器結(jié)構(gòu)；以及12.執(zhí)行所需的其它步驟上述步驟序列提供了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種方法。如所示，根據(jù)具體實(shí)施例，該方法使用的步驟組合包括形成具有改進(jìn)電容特性的電容器結(jié)構(gòu)的方法。更具體地說(shuō)，根據(jù)具體實(shí)施例，本發(fā)明提供了不同大小的HSG結(jié)構(gòu)，以防止電容器結(jié)構(gòu)(例如堆疊式和/或溝槽電容器結(jié)構(gòu))的內(nèi)部部分的任何聚集和/或合并。也可以提供其它替代形式，其中在不背離權(quán)利要求的范圍的條件下可以添加步驟，去除一個(gè)或多個(gè)步驟或者以不同的順序提供一個(gè)或多個(gè)步驟。在本說(shuō)明書(shū)尤其是在下文中可以發(fā)現(xiàn)本方法的其它細(xì)節(jié)。
圖2至圖8圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例形成互連結(jié)構(gòu)的方法。該圖僅僅是示例，其不應(yīng)當(dāng)不適當(dāng)?shù)叵拗七@里的權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到許多變換形式、替換形式和修改形式。示出的是一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法。該方法包括提供半導(dǎo)體襯底100(例如，硅晶圓)，該襯底在部分完成的器件結(jié)構(gòu)之上。該襯底的上面包括多個(gè)MOS器件103，MOS器件103包括源/漏區(qū)，源/漏區(qū)通過(guò)栓結(jié)構(gòu)105耦合到電容器結(jié)構(gòu)。每個(gè)器件包括側(cè)壁隔離物結(jié)構(gòu)103。當(dāng)然，可以有其它元件。
在具體實(shí)施例中，器件包括在器件結(jié)構(gòu)之上形成的中間金屬電介質(zhì)層109。在具體實(shí)施例中，中間電介質(zhì)層材料可以是硼磷硅玻璃、磷硅玻璃、氟化玻璃、未經(jīng)摻雜的玻璃、或者這些材料的任意組合等。當(dāng)然，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到其它的變化形式、修改形式和替換形式。根據(jù)具體實(shí)施例，位線結(jié)構(gòu)107被形成在中間電介質(zhì)層上。根據(jù)具體實(shí)施例，位線結(jié)構(gòu)可以使用適當(dāng)?shù)牟牧?例如摻雜多晶硅、鎢或其它組合)而形成。覆蓋在位線上的是第二中間電介質(zhì)材料111，其包括電容器接觸點(diǎn)開(kāi)口。在具體實(shí)施例中，電介質(zhì)材料是諸如原硅酸四乙氧基脂或四乙氧基硅烷(通稱為“TEOS”)的適當(dāng)材料。
參考圖3，根據(jù)具體實(shí)施例，該方法包括在TEOS層上沉積多晶硅層以填充接觸區(qū)。根據(jù)具體實(shí)施例，多晶硅層可以是包括磷雜質(zhì)的原位摻雜層。根據(jù)具體實(shí)施例，多晶硅層填充接觸區(qū)以形成栓結(jié)構(gòu)115，栓結(jié)構(gòu)115耦合到栓結(jié)構(gòu)305。參考圖4，根據(jù)具體實(shí)施例，該方法使用化學(xué)機(jī)械拋光工藝來(lái)平坦化所述多晶硅層，該平坦化工藝在TEOS層上停止。如圖所示，栓在其頂部基本平坦400，并且與TEOS層基本平齊。當(dāng)然，可以有其它的變化形式、修改形式和替換形式。
在具體實(shí)施例中，該方法包括在TEOS層上形成摻雜玻璃層501，以及在摻雜玻璃層上形成未經(jīng)摻雜的TEOS層503，如圖5的簡(jiǎn)化示圖所示。根據(jù)具體實(shí)施例，摻雜玻璃層可以是諸如BPSG、PSG、FSG以及其它的適當(dāng)材料。根據(jù)具體實(shí)施例，未經(jīng)摻雜的TEOS層具有基本平整的表面，其可以通過(guò)使用化學(xué)機(jī)械拋光工藝和/或回流和/或其它技術(shù)來(lái)提供。當(dāng)然，可以有其它的變化形式、修改形式和替換形式。
參考圖6，根據(jù)具體實(shí)施例，該方法在層503和501的一部分中形成開(kāi)口601。根據(jù)具體實(shí)施例，開(kāi)口從層503的頂部延伸以暴露栓結(jié)構(gòu)603。開(kāi)口將用作堆疊式電容器結(jié)構(gòu)的區(qū)域，其將在下文詳細(xì)說(shuō)明。當(dāng)然，可以有其它的變化形式、修改形式和替換形式。仍然參考圖6，該方法將雜質(zhì)607引入底部605和栓結(jié)構(gòu)603的頂部，這些部位主要由多晶硅材料形成。在具體實(shí)施例中，雜質(zhì)是使用注入工藝提供的。根據(jù)具體實(shí)施例，雜質(zhì)的摻雜劑濃度在約5E15個(gè)原子/cm2且能量在約50keV至約100keV之間。根據(jù)具體實(shí)施例，開(kāi)口的裸露表面的其它區(qū)607具有非常低的雜質(zhì)濃度，以及/或者基本沒(méi)有雜質(zhì)。當(dāng)然，可以有其它的變化形式、修改形式和替換形式。
在具體實(shí)施例中，該方法可以使用熱處理來(lái)驅(qū)動(dòng)磷雜質(zhì)。即，根據(jù)具體實(shí)施例，熱處理(包括加熱爐和/或快速熱退火)可以用來(lái)將雜質(zhì)驅(qū)動(dòng)到BPSG 501和栓結(jié)構(gòu)603的區(qū)域。當(dāng)然，可以有其它的變化形式、修改形式和替換形式。
參考圖7，該方法還包括在中間電介質(zhì)層區(qū)(包括BPSG和TEOS層)的一部分中形成容器結(jié)構(gòu)。容器結(jié)構(gòu)從上表面延伸到下表面。容器結(jié)構(gòu)在上表面處具有第一寬度，并且在下表面處具有第二寬度。容器結(jié)構(gòu)具有從上表面延伸到下表面的內(nèi)區(qū)。在具體實(shí)施例中，容器結(jié)構(gòu)在所述下表面附近位置內(nèi)的內(nèi)區(qū)部分之中以及在靠近所述下表面附近位置的內(nèi)區(qū)部分上具有較高摻雜劑濃度。
在具體實(shí)施例中，該方法在容器結(jié)構(gòu)的多個(gè)部分內(nèi)形成半球形顆粒狀硅(通稱為HSG)。在具體實(shí)施例中，該方法包括在容器結(jié)構(gòu)的內(nèi)區(qū)上形成摻雜多晶硅層，以及在所述內(nèi)區(qū)上的摻雜多晶硅層上形成一層未經(jīng)摻雜的多晶硅材料。該方法在未經(jīng)摻雜的多晶硅材料上形成晶種層。
在具體實(shí)施例中，該方法在所述容器結(jié)構(gòu)的下表面的附近位置形成具有第一顆粒尺寸的半球形顆粒狀硅材料，并且在所述容器結(jié)構(gòu)的上表面的附近位置形成具有第二顆粒尺寸的半球形顆粒狀硅材料。在優(yōu)選實(shí)施例中，第一顆粒尺寸701的平均大小不大于第二顆粒尺寸705平均大小的約1/2，以防止所述下表面附近位置中的半球形顆粒狀硅材料的任何部分的任何橋接。在優(yōu)選實(shí)施例中，HSG硅形成第一電極組件。在具體實(shí)施例中，HSG是通過(guò)使用對(duì)晶種層、未經(jīng)摻雜的多晶硅層以及摻雜多晶硅層的熱處理而形成的。即，熱退火工藝的溫度在約600至約700攝氏度之間，時(shí)間在約30分鐘至約1小時(shí)之間。當(dāng)然，可以有其它的變化形式、修改形式和替換形式。
參考圖8，該方法包括在第一電極組件上形成電容器電介質(zhì)材料801。取決于實(shí)施例，電容器電介質(zhì)由諸如氧化鋁(Al2O3)、氧化鉿(HfO2)、氮化硅(SiN)、Al2O3/HfO2、AlNyOx、ZrO2、Ta2O5、以及它們的任意組合等的適當(dāng)材料制成的。根據(jù)具體實(shí)施例，這些材料可以使用原子層沉積、化學(xué)氣相沉積、反應(yīng)濺射和/或化學(xué)沉積來(lái)沉積。當(dāng)然，可以有其它的變化形式、修改形式和替換形式。
在具體實(shí)施例中，該方法包括在電容器電介質(zhì)材料上形成第二電極組件805。第一電極組件作為作為無(wú)定形硅材料而被初試提供，其是在小于525攝氏度的溫度下進(jìn)行沉積的。在優(yōu)選實(shí)施例中，無(wú)定形硅材料是使用諸如磷等雜質(zhì)沉積的。無(wú)定形硅材料通常是覆層沉積的，并且經(jīng)歷了化學(xué)機(jī)械拋光等。根據(jù)具體實(shí)施例，無(wú)定形材料被結(jié)晶化以形成多晶硅材料，其用作電容器的第二電極。當(dāng)然，可以有其它的變化形式、修改形式和替換形式。
上述步驟序列提供了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種方法。如所示，根據(jù)具體實(shí)施例，該方法使用的步驟組合包括形成具有改進(jìn)電容特性的電容器結(jié)構(gòu)的方法。更具體地說(shuō)，根據(jù)具體實(shí)施例，本發(fā)明提供了不同大小的HSG結(jié)構(gòu)，以防止電容器結(jié)構(gòu)(例如堆疊式和/或溝槽電容器結(jié)構(gòu))的內(nèi)部部分的任何聚集和/或合并。也可以提供其它替代形式，其中在不背離權(quán)利要求的范圍的條件下可以添加步驟，去除一個(gè)或多個(gè)步驟或者以不同的順序提供一個(gè)或多個(gè)步驟。在本說(shuō)明書(shū)尤其是在下文中可以發(fā)現(xiàn)本方法的其它細(xì)節(jié)。
還應(yīng)當(dāng)理解，這里所描述的示例和實(shí)施例只是為了說(shuō)明的目的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變化。這些修改和變化都在本申請(qǐng)的精神和范圍內(nèi)，并且也在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種形成電容器結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括提供具有表面區(qū)的襯底；在所述表面區(qū)上形成中間電介質(zhì)層區(qū)，所述中間電介質(zhì)層區(qū)具有上表面和下表面；在所述中間電介質(zhì)層區(qū)的一部分中形成容器結(jié)構(gòu)，所述容器結(jié)構(gòu)從所述上表面延伸到所述下表面，所述容器結(jié)構(gòu)在所述上表面處具有第一寬度并且在所述下表面處具有第二寬度，所述容器結(jié)構(gòu)具有從所述上表面延伸到所述下表面的內(nèi)區(qū)，所述容器結(jié)構(gòu)在所述下表面附近位置內(nèi)的內(nèi)區(qū)部分之中以及在靠近所述下表面附近位置的內(nèi)區(qū)部分上具有較高摻雜劑濃度；在溝槽結(jié)構(gòu)的所述內(nèi)區(qū)之上形成摻雜多晶硅層；在所述內(nèi)區(qū)上的所述摻雜多晶硅層之上形成未經(jīng)摻雜的多晶硅材料層；在所述未經(jīng)摻雜的多晶硅材料上形成晶種層；以及在所述容器結(jié)構(gòu)的下表面的附近位置形成具有第一顆粒尺寸的半球形顆粒狀硅材料，并且在所述容器結(jié)構(gòu)的上表面的附近位置形成具有第二顆粒尺寸的半球形顆粒狀硅材料；其中，第一顆粒尺寸的平均大小不大于第二顆粒尺寸平均大小的約1/2，以防止所述下表面附近位置中的半球形顆粒狀硅材料的任何部分的任何橋接。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述容器結(jié)構(gòu)的深度大于等于3微米。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述中間電介質(zhì)層包括單層。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述中間電介質(zhì)層包括多層。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述中間層包括具有第一摻雜劑級(jí)別的第一絕緣層和具有第二摻雜劑級(jí)別的第二絕緣層，第二絕緣層在第一絕緣層之上，并且第一摻雜劑級(jí)別大于第二摻雜劑級(jí)別。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述容器結(jié)構(gòu)耦合到在所述容器結(jié)構(gòu)的底部之上形成的摻雜多晶硅栓結(jié)構(gòu)，所述摻雜多晶硅栓結(jié)構(gòu)使得形成具有第一顆粒尺寸的半球形顆粒狀硅材料。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述較高摻雜劑濃度是由注入工藝提供的，所述較高摻雜劑濃度是約5×1015個(gè)原子/cm2且能量在約50keV到約100keV之間。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中第一顆粒尺寸在約20納米至約50納米之間。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中第二顆粒尺寸在約50納米至約100納米之間。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述容器結(jié)構(gòu)耦合到晶體管結(jié)構(gòu)以形成存儲(chǔ)器器件。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述形成半球形顆粒狀硅材料的步驟包括熱退火工藝，所述熱退火工藝的溫度在約600至700攝氏度之間，時(shí)間在約30分鐘至約1小時(shí)之間。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述熱退火工藝是使用含膦環(huán)境而進(jìn)行的。
13.一種動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器器件，包括具有表面區(qū)的襯底；所述表面區(qū)上的中間電介質(zhì)層區(qū)，所述中間電介質(zhì)層區(qū)具有上表面和下表面；在所述中間電介質(zhì)層區(qū)的一部分中的容器結(jié)構(gòu)，所述容器結(jié)構(gòu)從所述上表面延伸到所述下表面，所述容器結(jié)構(gòu)在所述上表面處具有第一寬度并且在所述下表面處具有第二寬度，所述容器結(jié)構(gòu)具有從所述上表面延伸到所述下表面的內(nèi)區(qū)，所述容器結(jié)構(gòu)在所述下表面附近位置內(nèi)的內(nèi)區(qū)部分之中以及在靠近所述下表面附近位置的內(nèi)區(qū)部分上具有較高摻雜劑濃度；在溝槽結(jié)構(gòu)的內(nèi)區(qū)之上的摻雜多晶硅層；在所述下表面的附近位置處的具有第一顆粒尺寸的第一半球形顆粒狀硅材料；以及在所述容器結(jié)構(gòu)的上表面的附近位置處的具有第二顆粒尺寸的第二半球形顆粒狀硅材料；其中第一顆粒尺寸的平均大小不大于第二顆粒尺寸平均大小的約1/2，以防止所述下表面附近位置中的半球形顆粒狀硅材料的任何部分的任何橋接。
14.如權(quán)利要求13所述的器件，其中所述容器結(jié)構(gòu)的深度大于等于3微米。
15.如權(quán)利要求13所述的器件，其中所述中間電介質(zhì)層包括單層。
16.如權(quán)利要求13所述的器件，其中所述中間電介質(zhì)層包括多層。
17.如權(quán)利要求13所述的器件，其中所述中間層包括具有第一摻雜劑級(jí)別的第一絕緣層和具有第二摻雜劑級(jí)別的第二絕緣層，第二絕緣層在第一絕緣層之上，并且第一摻雜劑級(jí)別大于第二摻雜劑級(jí)別。
18.如權(quán)利要求13所述的器件，其中所述容器結(jié)構(gòu)耦合到在所述容器結(jié)構(gòu)的底部之上形成的摻雜多晶硅栓結(jié)構(gòu)，所述摻雜多晶硅栓結(jié)構(gòu)使得形成具有第一顆粒尺寸的半球形顆粒狀硅材料。
19.如權(quán)利要求13所述的器件，其中所述較高摻雜劑濃度是由注入工藝提供的，所述較高摻雜劑濃度是約5×1015個(gè)原子/cm2且能量在約50keV到約100keV之間。
20.如權(quán)利要求13所述的器件，其中第一顆粒尺寸在約20納米至約50納米之間。
21.如權(quán)利要求13所述的器件，其中第二顆粒尺寸在約50納米至約100納米之間。
22.如權(quán)利要求13所述的器件，其中所述容器結(jié)構(gòu)耦合到晶體管結(jié)構(gòu)以形成存儲(chǔ)器器件。
23.如權(quán)利要求13所述的器件，其中所述形成半球形顆粒狀硅材料的步驟包括熱退火工藝，所述熱退火工藝的溫度在約600至700攝氏度之間，時(shí)間在約30分鐘至約1小時(shí)之間。
24.如權(quán)利要求23所述的器件，其中所述熱退火工藝是使用含膦環(huán)境而進(jìn)行的。
全文摘要
一種包括電容器結(jié)構(gòu)的DRAM器件，包括具有表面區(qū)的襯底。表面區(qū)上具有中間電介質(zhì)層。中間電介質(zhì)層具有上下表面。器件在中間電介質(zhì)層中具有容器結(jié)構(gòu)。容器結(jié)構(gòu)從上表面延伸到下表面且在上/下表面分別具有第一/第二寬度。容器結(jié)構(gòu)具有從上表面到下表面的內(nèi)區(qū)。容器結(jié)構(gòu)在下表面附近的內(nèi)區(qū)部分中以及在靠近下表面附近的內(nèi)區(qū)部分上具有較高摻雜劑濃度。器件還具有在所述內(nèi)區(qū)上的摻雜多晶硅層。器件在容器結(jié)構(gòu)下表面的附近具有第一顆粒尺寸的第一半球形顆粒狀硅材料，在所述容器結(jié)構(gòu)上表面的附近具有第二顆粒尺寸的第二半球形顆粒狀硅材料。第一顆粒尺寸的平均大小不大于第二顆粒尺寸的約1/2，以防止下表面附近的半球形顆粒狀硅材料的任何部分的橋接。
文檔編號(hào)H01L27/108GK1979811SQ20051011113
公開(kāi)日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2005年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月30日
發(fā)明者李若加, 陳國(guó)慶, 三重野, 文健 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司