專利名稱：在半導(dǎo)體襯底上制造電容器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體襯底上制造電容器的方法，特別涉及動態(tài)隨機(jī)存取存儲器單元中電容器的制造方法。
日本專利公開1-225352中披露了一件動態(tài)隨機(jī)存取存儲器單元中電容器的制造方法，將參見

圖1A至1E說明。
參見圖1A，在半導(dǎo)體襯底201表面選擇地形成場氧化膜202。整個地形成電介質(zhì)膜203，使其延伸過半導(dǎo)體襯底201和場氧化膜202。電介質(zhì)膜203至少包括未畫出的抗氧化膜。在整個電介質(zhì)膜203上生長多晶硅膜204。多晶硅膜204的厚度范圍是3000埃至6000埃。然后用光刻法對多晶硅膜204刻圖，形成多晶硅頂電極204，它構(gòu)成一對半導(dǎo)體襯底201，形成電容器。半導(dǎo)體襯底201用作電荷累積電極，多晶硅頂電極204用作相對電極。
參見圖1B，用電介質(zhì)膜203作掩模，選擇氧化多晶硅頂電極204，形成氧化硅膜205。
參見圖1C，在電介質(zhì)膜203和氧化硅膜205上整個形成多晶硅膜206。多晶硅膜206厚500。
參見圖1D，對多晶硅膜206各向異性干腐蝕，只留下多晶硅頂電極204側(cè)壁附近的多晶硅膜206，形成側(cè)壁多晶硅膜207。
參見圖1E，氧化側(cè)壁多晶硅膜207，形成包括則側(cè)壁多晶硅膜207構(gòu)成的第1側(cè)壁氧化膜208和是部分氧化硅膜205的第2側(cè)壁氧化膜205’的側(cè)壁氧化膜209。
按上述電容器的第一常規(guī)制造方法，能防止對電容器耐壓的損壞。而且，當(dāng)對柵進(jìn)行各向異性腐蝕時(shí)，在多晶硅頂電極204的側(cè)壁周圍的臺階部分不存在形成柵電極和多晶硅頂電極204的殘留多晶硅材料，因而，能防止在柵電極之間形成任何短路。
上述電容器的第1常規(guī)制造方法存在以下缺陷。如上所述，半導(dǎo)體襯底1用作電荷累積電極，因此，當(dāng)電容器加有電壓時(shí)，然后電容器的電容量隨存在于半導(dǎo)體襯底中的空間電荷區(qū)而變化。
以下將參見圖2A說明在半導(dǎo)體襯底上制造電容器的第2常規(guī)方法。
參見圖2A，在半導(dǎo)體襯底301的表面上選擇地形成場氧化膜302。在半導(dǎo)體襯底301和場氧化膜302上整整地形成用氧化硅構(gòu)成的柵絕緣膜301。然后，在柵絕緣膜303上整個地形成后面構(gòu)成柵電極的多晶硅膜304。多晶硅膜304的厚度范圍是1000-2000埃?？扇我獍嗑Ч枘?04，代替單層多晶硅膜，多晶硅膜和難熔金屬的硅化物層的疊層。
參見圖2B，用化學(xué)氣相淀積法在整個多晶硅膜304上淀積氧化硅制成的電介質(zhì)膜305。電介質(zhì)膜305的厚度范圍是100-500埃。濺射難熔金屬靶如鎢靶在電介質(zhì)膜305上整個淀積難熔金屬的硅化物層306。難熔金屬硅化物層306的厚度范圍是1000-2000埃。
參見圖2C，用光刻法對難熔金屬硅化物層306和電介質(zhì)膜305刻圖形成頂電極306和電介質(zhì)膜305。
參見圖2D，在多晶硅膜304和頂電極306上整個形成氧化硅膜307。氧化硅膜307的厚度是1000埃。
參見圖2E，氧化硅膜307上加光刻膠，用光掩模曝光構(gòu)圖。形成光刻膠圖形，用光刻膠圖形309對氧化硅膜307和多晶硅膜304干腐蝕，確定底電極304和柵電極304。
參見圖2F，用柵電極304作掩模在半導(dǎo)體襯底301中形成輕摻雜擴(kuò)散層310。在柵電極304，頂電極306和底電極304的側(cè)壁上整個形成厚度范圍為1000-2000埃的氧化硅膜，然后對其進(jìn)行各向異性干腐蝕，形成側(cè)壁氧化硅膜308。
如上所述，各向異性腐蝕形成側(cè)壁氧化硅膜之前，預(yù)先形成厚度為1000埃的氧化硅膜30，使在頂電極30和柵電極304上留有氧化硅膜307。柵電極304上留下的氧化硅膜307的厚度使光刻膠掩模309的尺寸變化，因而，很難高精度確定柵電極304上的光刻膠掩模309。因而難以獲得沒有任何尺寸變化的柵電極。
本發(fā)明的目的是提供一種在硅襯底上與MOS場效應(yīng)晶體管的電容器的新制造方法，它沒有上述的缺陷。
本發(fā)明的另一目的是提供一種在硅襯底上與MOS場效應(yīng)晶體管集成在一起的電容器的新制造方法，它沒有柵電極尺寸變化的問題。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種在硅襯底上與MOS場效應(yīng)晶體管集成在一起的電容器的新制造方法，它沒有電容器的電容量變化問題。
通過以下說明將明白本發(fā)明的上述目的其它目的和發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明提供在半導(dǎo)體襯底上制造電容器的方法。方法包括以下各步驟形成第1絕緣膜覆蓋半導(dǎo)體襯底。第1絕緣膜上形成第1導(dǎo)電膜。第1導(dǎo)電膜上形成電介質(zhì)膜。電介質(zhì)膜上形成第2導(dǎo)電膜。第2導(dǎo)電膜上形成第2絕緣膜。第2絕緣膜上設(shè)置第1光刻膠材料。第1光刻膠材料經(jīng)過第1曝光和第1顯影確定第1光刻膠圖形。用第1光刻膠圖形作掩模，對電介質(zhì)膜，第2導(dǎo)電膜和第2絕緣膜進(jìn)行第1各向異性干腐蝕，確定頂電極和電介質(zhì)膜。除去第1光刻膠圖形。第1導(dǎo)電膜和留下的第2絕緣膜上設(shè)置第2光刻膠材料。第2光刻膠材料經(jīng)第2曝光和第2顯影確定第2光刻膜圖形。用第2光刻膠圖形作掩模對第1導(dǎo)電膜進(jìn)行第2各向異性干腐蝕，確定底電極。
本發(fā)明還提供一種在半導(dǎo)體襯底上與儲能電容器和MOS場效應(yīng)晶體管集成在一起的半導(dǎo)體器件的制造方法。在半導(dǎo)體襯底的無源區(qū)上形成場氧化膜，確定有源區(qū)。半導(dǎo)體襯底和場氧化膜上形成第1絕緣膜。第1絕緣膜上形成第1導(dǎo)電膜。第1導(dǎo)電膜上形成電介質(zhì)膜。電介質(zhì)膜上形成第2導(dǎo)電膜。第2導(dǎo)電膜上形成第2絕緣膜。第2絕緣膜上設(shè)置第1光刻膠材料。第1光刻膠材料經(jīng)第1曝光和第1顯影確定選擇地位于無源區(qū)中的光刻膠圖形。用第1光刻膠圖形作掩模，對電介質(zhì)膜，第2電膜和第2絕緣膜進(jìn)行第1各向異性干腐蝕，在無源區(qū)中選擇地形成頂電極和電介質(zhì)膜。除去第1光刻膠圖形。在第1導(dǎo)電膜和留下的第2絕緣膜上設(shè)置第2光刻膠材料。第2光刻膠材料經(jīng)第2曝光和第2顯影，在有源和無源區(qū)中選擇地確定第2光刻膠圖形。用第2光刻膠圖形作掩模，對第1導(dǎo)電膜進(jìn)行第2各向異性干腐蝕，在無源區(qū)內(nèi)確定底電極，在有源區(qū)內(nèi)確定柵電極。
以下將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1A至1E是局部截面圖，其中每個圖表示第1常規(guī)制造方法中包括的按工藝順序的各步驟的與電容器的MOS場效應(yīng)晶體管集成在一起的半導(dǎo)體襯底；圖2A至2F是局部截面圖，其中每個圖表示第2常規(guī)制造方法中包括的按工藝順序的各步驟的與電容器和MOS場效應(yīng)晶體管集成在一起的半導(dǎo)體襯底；圖3A至3H是局部截面圖，其中每個圖表示按本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的改進(jìn)的制造方法中包括的按工藝順序的各步驟的與電容器和MOS場效應(yīng)晶體管集成在一起的半導(dǎo)體襯底。
本發(fā)明提供在半導(dǎo)體襯底上制造電容器的方法。方法包括以下步驟形成覆蓋半導(dǎo)體襯底的第1絕緣膜。第1絕緣膜上形成第1導(dǎo)電膜。第1導(dǎo)體膜上形成電介質(zhì)膜。電介質(zhì)膜上形成第2導(dǎo)電膜。第2導(dǎo)電膜上形成第2絕緣膜。第2絕緣膜上設(shè)置第1光刻膠材料。第1光刻膠材料經(jīng)第1曝光和第1顯影確定第1光刻膠圖形。用第1光刻膠圖形作掩模，對電介質(zhì)膜第2導(dǎo)電膜和第2絕緣膜進(jìn)行第1各向異性干腐蝕，確定頂電極和電介質(zhì)膜。除去第1光刻膠圖形。第1導(dǎo)電膜和留下的第2絕緣膜上設(shè)置第2光刻膠材料。第2光刻膠材料經(jīng)第2曝光和第2顯影確定第2光刻膠圖形。用第2光刻膠圖形作掩模，對第1導(dǎo)電膜進(jìn)行第2各向異性干腐蝕，確定底電極。
各頂電極和底電極的相對邊處形成側(cè)壁氧化膜之前，可進(jìn)一步去除第2光刻膠圖形。
第2絕緣膜也可以包括難熔金屬硅化物膜。
本發(fā)明還提供在半導(dǎo)體襯底上與儲能電容器和MOS場效應(yīng)晶體管集成在一起的半導(dǎo)體器件的制造方法。半導(dǎo)體襯底的無源區(qū)上選擇地形成場氧化膜，確定有源區(qū)。半導(dǎo)體襯底和場氧化膜上形成第1絕緣膜。第1絕緣膜上形成第1導(dǎo)電膜。第1導(dǎo)電膜上形成電介質(zhì)膜。電介質(zhì)膜上形成第2導(dǎo)電膜。第2導(dǎo)電膜上形成第2絕緣膜。第2絕緣膜上設(shè)置第1光刻膠材料。第1光刻膠材料經(jīng)第1曝光和第1顯影選擇地確定位于無源區(qū)中的第1光刻膠圖形。用第1光刻膠圖形作掩模對電介質(zhì)膜，第2導(dǎo)電膜和第2絕緣膜進(jìn)行第1各向異性干腐蝕，選擇地形成頂電極和無源區(qū)中的電介質(zhì)膜。除去第1光刻膠圖形。第1導(dǎo)電膜和留下的第2絕緣膜上設(shè)置第2光刻膠材料。第2光刻膠材料經(jīng)第2曝光和第2顯影選擇地確定有源和無源區(qū)中的第2光刻膠圖形。用第2光刻膠圖形作掩模，對第1導(dǎo)電膜進(jìn)行第2各向異性干腐蝕，確定無源區(qū)中的底電極和有源區(qū)中的柵電極。
有源區(qū)中形成用柵電極自對準(zhǔn)的擴(kuò)散層之前，可進(jìn)一步除去第2光刻膠圖形，隨后，在每個頂電極和底電極的相對邊形成側(cè)壁氧化膜。
第2絕緣膜也可包括難熔金屬硅化物膜。
將參見圖3A至3H詳細(xì)說明本發(fā)明第1優(yōu)選實(shí)施例，圖3A到3H表示出在半導(dǎo)體襯底中與MOS場效應(yīng)晶體管集成在一起的電容器的新制造方法。
參見圖3A，用硅的局部氧化法，在半導(dǎo)體襯底101的表面上選擇地形成場氧化膜102。場氧化膜102的厚度范圍是4000-6000埃。場氧化膜102和半導(dǎo)體襯底101上整個形成柵氧化膜103。柵氧化膜103厚度為幾百埃。
參見圖3B，柵氧化膜103上整個形成多晶硅膜104，用于后面形成柵電極和儲能電容器的底電極。多晶硅膜104可包括摻雜的多晶硅膜，如摻磷多晶硅膜，或包括多晶硅膜和多晶硅膜上難熔金屬硅化物膜的迭層?？捎脼R射難熔金屬靶如鎢靶形成難熔金屬硅化物膜。
參見圖3C，用化學(xué)氣相淀積法，在多晶硅膜104上整個淀積絕緣膜105?？捎醚趸杌蜓趸柚圃旖^緣膜105。絕緣膜105的厚度為幾百埃。由于用絕緣膜105作電介質(zhì)膜，因此，絕緣膜105的厚度由單元值和耐壓確定。
參見圖3D，用濺射難熔金屬靶如鎢靶在整個絕緣膜105上淀積難熔金屬硅化物層106。
參見圖3E，用化學(xué)氣相淀積法，在整個難熔金屬硅化物層106上淀積絕緣膜107?？捎醚趸柚圃旖^緣膜107。絕緣膜107厚1000埃。
參見圖3F，在場絕緣膜102上的絕緣膜107上選擇地形成第1光刻膠圖形109。用第1光刻膠圖形109作掩模，對難熔金屬硅化物層106和絕緣膜105進(jìn)行各向異性干腐蝕，只留下第1光刻膠圖形109下面的難熔金屬硅化物層106和絕緣膜105，形成儲能電容器的頂電極。有源區(qū)中顯示出的多晶硅膜104對著其上形成有場氧化膜102的無源區(qū)。
參見圖3G，襯底整個表面上加第2光刻膠膜，進(jìn)行曝光和顯影，選擇地形成第2光刻膠圖形110，用第2光刻膠圖形作掩模，各向異性干腐蝕多晶硅膜104對其刻圖，確定有源區(qū)上的柵電極104和其上形成有場氧化膜102的無源區(qū)上的底電極104。直接在多晶硅膜104上形成光刻膠膜，因此，不會出現(xiàn)曝光中光刻膠圖形尺寸變化的問題。允許對光刻膠膜高精度構(gòu)圖，形成高精度確定柵電極用的光刻膠圖形。
參見圖3H，除去所用的光刻膠圖形110。形成輕摻雜擴(kuò)散層111。在襯底101上整個形成氧化硅絕緣膜。絕緣膜的厚度范圍是1000-2000埃。對絕緣膜進(jìn)行各向異性腐蝕，在各柵電極104和頂電極106和底電極104的相對邊形成側(cè)壁氧化膜108。甚至在絕緣膜隨后經(jīng)各向異性腐蝕后，絕緣膜107還延伸過頂電極106，為此，頂電極被側(cè)壁氧化膜108和絕緣膜105和107包圍。
如上所述，半導(dǎo)體襯底101不用作電荷累積電極，因此，當(dāng)電容器加電壓時(shí)，電容器的電容量不隨半導(dǎo)體襯底中存在的空間電荷區(qū)變化。
而且，如上所述，光刻膠膜直接形成在多晶硅膜104上，因此，不會出現(xiàn)曝光中光刻膠圖形尺寸變化問題，這允許高精度地對光刻膠膜，形成高精度確定柵電極用的光刻膠圖形。
對本行業(yè)的技術(shù)人員而言還會有本發(fā)明的各種改型，這些改型均屬于本發(fā)明。應(yīng)該了解所示的用于舉例說明實(shí)施例，只是為了說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此，而且任何本發(fā)明的改型均在要求保護(hù)的范圍之內(nèi)，不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.在半導(dǎo)體襯底上制造電容器的方法，包括以下步驟形成覆蓋半導(dǎo)體襯底的第1絕緣膜；在所述第1絕緣膜上形成第1導(dǎo)電膜；在所述第1導(dǎo)電膜上形成電介質(zhì)膜；在所述電介質(zhì)膜上形成第2導(dǎo)電膜；在所述第2導(dǎo)電膜上形成第2絕緣膜；在所述第2絕緣膜上設(shè)置第1光刻膠材料；所述第1光刻膠材料經(jīng)第1曝光和第1顯影確定第1光刻膠圖形；用所述第1光刻膠圖形作掩模，對所述電介質(zhì)膜，第2導(dǎo)電膜和第2絕緣膜進(jìn)行第1各向?qū)愿筛g，確定頂電極和電介質(zhì)膜；除去所述第1光刻膠圖形；所述第1導(dǎo)電膜和留下的所述第2絕緣膜上設(shè)置第2光刻膠材料；所述第2光刻膠材料經(jīng)第2曝光和第2顯影確定第2光刻膠圖形；和用第2光刻膠圖形作掩模，對所述第1導(dǎo)電膜進(jìn)行第2各向異性干腐蝕，確定底電極。
2.按權(quán)利要求1的方法，還包括以下步驟除去所述第2光刻膠圖形；和在各所述頂電極和底電極的相對邊形成側(cè)壁氧化膜。
3.按權(quán)利要求1的方法，其特征是，所述第2絕緣膜包括難熔金屬硅化物膜。
4.在半導(dǎo)體襯底上與儲能電容器和MOS場效應(yīng)晶體管集成在一起的半導(dǎo)體器件的制造方法，所述方法包括以下步驟半導(dǎo)體襯底的無源區(qū)上選擇地形成場氧化膜、以確定有源區(qū)；在所述半導(dǎo)體襯底上和所述場氧化膜上形成第1絕緣膜；在所述第1絕緣膜上形成第1導(dǎo)電膜；在所述第1導(dǎo)電膜上形成電介質(zhì)膜；在所述電介質(zhì)膜上形成第2導(dǎo)電膜；在所述第2導(dǎo)電膜上形成第2絕緣膜；所述第2絕緣膜上設(shè)置第1光刻膠材料；所述第1光刻膠材料經(jīng)第1曝光和第1顯影確定選擇地位于所述無源區(qū)中的第1光刻膠圖形；用所述第1光刻膠圖形作掩模，對所述電介質(zhì)膜，所述第2導(dǎo)電膜和所述第2絕緣膜進(jìn)行第1各向異性干腐蝕，選擇地形成頂電極和所述無源區(qū)中的電介質(zhì)膜；除去所述第1光刻膠圖形；所述第1導(dǎo)電膜和留下的所述第2絕緣膜上設(shè)置第2光刻膠材料；所述第2光刻膠材料經(jīng)第2曝光和第2顯影，選擇地確定所述有源和無源區(qū)中的第2光刻膠圖形；和用所述第2光刻膠圖形為掩模，對所述第1導(dǎo)電膜進(jìn)行第2各向異性干腐蝕，確定所述無源區(qū)中的底電極和所述有源區(qū)中的柵電極。
5.按權(quán)利要求4的方法，還包括以下步驟除去所述第2光刻膠圖形；形成用柵電極自對準(zhǔn)的所述有源區(qū)中的擴(kuò)散層；和在各所述頂電極和底電極的相對邊形成側(cè)壁氧化膜。
6.按權(quán)利要求4的方法，其特征是，所述第2絕緣膜包括難熔金屬硅化物膜。
全文摘要
在半導(dǎo)體襯底上形成電容器的方法，包括相繼形成覆蓋該襯底的第1絕緣膜、第1導(dǎo)電膜、電介質(zhì)膜、第2導(dǎo)電膜、第2絕緣膜、第1光刻膠材料。經(jīng)曝光和顯影確定第1光刻膠圖形。用此圖形作掩模，各向異性腐蝕電介質(zhì)膜、第2導(dǎo)電膜和第2絕緣膜以確定頂電極和電介質(zhì)膜。除去第1光刻膠圖形。在第1導(dǎo)電膜和留下的第2絕緣膜上設(shè)置第2光刻膠材料，曝光和顯影以確定第2光刻膠圖形作掩模以各向異性干腐蝕第1導(dǎo)電膜，確定底電極。
文檔編號H01L27/04GK1161567SQ9612339
公開日1997年10月8日 申請日期1996年11月14日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月14日
發(fā)明者高橋?qū)嵡?申請人:日本電氣株式會社