專利名稱：制造動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器單元電容器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造，特別是制造疊層電容器的方法。
集成電路電容器被廣泛地應(yīng)用在集成電路器件中。例如，在動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)中，集成電路電容器可以用于在其中存儲(chǔ)電荷而保存數(shù)據(jù)。隨著DRAM器件集成度的持續(xù)增加，在減少各個(gè)電容器在集成電路襯底上所占有的面積的同時(shí)，需要保持足夠高的存儲(chǔ)電容量。
在集成電路電容器的集成度增加時(shí)，將電容器的下電極，也稱作存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，與下面的接觸孔對(duì)準(zhǔn)變得更加困難。而為了在減少電容器的襯底表面面積的同時(shí)讓電容器具有較高的容量，當(dāng)面積減少時(shí)可以增加存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的高度。例如在疊層電容器結(jié)構(gòu)中，存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的高度可以增加到一微米或更高。這可以導(dǎo)致存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的高的深寬比，例如超過(guò)5的深寬比。高的深寬比難以對(duì)厚的導(dǎo)電層進(jìn)行構(gòu)圖，形成存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)。
形成疊層電容器的傳統(tǒng)工藝如下在半導(dǎo)體襯底上形成絕緣層。在絕緣層內(nèi)開(kāi)有通到半導(dǎo)體襯底有源區(qū)的接觸，再將導(dǎo)電材料淀積在接觸開(kāi)口內(nèi)以形成接觸栓塞。將厚的導(dǎo)電層淀積在含有接觸栓塞的絕緣層上。進(jìn)行各向異性腐蝕，以腐蝕各個(gè)接觸栓塞間的厚的導(dǎo)電層，并由此形成疊層電容器。一般在主腐蝕厚的導(dǎo)電層后進(jìn)行過(guò)腐蝕，以使腐蝕均勻，且避免各個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)和其相鄰節(jié)點(diǎn)間的微跨接。
遺憾的是，在存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的各向異性的腐蝕中，可能發(fā)生側(cè)向腐蝕，特別是在過(guò)腐蝕工藝中，上述側(cè)向腐蝕可能破壞存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)。特別地，隨著腐蝕工藝?yán)^續(xù)腐蝕到暴露出絕緣層的上表面，所暴露的層可能被腐蝕劑正充電。其結(jié)果，腐蝕劑氣體將存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的底端腐蝕而引起底割(undercut)現(xiàn)象。
鑒于上述問(wèn)題而做出本發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提供制造DRAM單元電容器的方法，該方法能夠防止電容器電極的側(cè)向腐蝕。
本發(fā)明的另一目的在于提供制造DRAM單元電容器的方法，該方法能夠減少電容器下電極在其制造過(guò)程中的破損。
本發(fā)明的上述和其它目的通過(guò)在氧化層(在其中開(kāi)有接觸)和存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的多晶硅層間形成抗反射涂層來(lái)實(shí)現(xiàn)。上述抗反射涂層由如SiN或SiON一類的材料制成，上述材料與下層的氧化層相比具有較低的反射率，且對(duì)于預(yù)定的腐蝕劑具有介于絕緣層和多晶硅層之間的腐蝕率。因此，抗反射涂層能夠使得在下電極的底端較易形成聚合物集結(jié)，并由此防止下電極在其底部的側(cè)向腐蝕。
特別地，通過(guò)形成由半導(dǎo)體襯底上的氧化物組成的絕緣層來(lái)制造疊層下電極。在絕緣層上淀積抗反射涂層。在抗反射涂層和絕緣層內(nèi)開(kāi)有接觸。在接觸開(kāi)口內(nèi)和抗反射涂層上淀積如多晶硅層一類的導(dǎo)電層并達(dá)到?jīng)Q定下電極的高度的厚度。在各個(gè)接觸開(kāi)口和相鄰接觸開(kāi)口間的導(dǎo)電層被各向異性腐蝕，形成下電極。
上述抗反射涂層包括氮化硅(SiN)層和氮氧化硅(SiON)層中的至少一種。各向異性腐蝕使用包含有六氟化物(SF6)、氯化物(Cl2)和氮?dú)?N2)的混合腐蝕劑。在腐蝕中，最好過(guò)腐蝕抗反射涂層，在與抗反射涂層相鄰的下電極的底端形成聚合物。通過(guò)腐蝕劑氣體和被腐蝕層間的反應(yīng)形成聚合物。例如，所形成的聚合物層包括SiFXNY。在下電極的底端上的形成的聚合物集結(jié)保護(hù)其不受腐蝕劑氣體腐蝕。
本發(fā)明的一方面，接觸栓塞可以在接觸開(kāi)口內(nèi)形成。換句話說(shuō)，在形成接觸開(kāi)口后，在接觸開(kāi)口內(nèi)填充第一導(dǎo)電材料，形成接觸栓塞。然后，在含有接觸栓塞的抗反射涂層上淀積下電極的第二導(dǎo)電層。對(duì)第二導(dǎo)電層進(jìn)行腐蝕，形成下電極。
通過(guò)參考以下附圖，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)可以理解本發(fā)明，使本發(fā)明的目的變得明了。


圖1是根據(jù)本發(fā)明所述的半導(dǎo)體襯底的橫斷面圖，其中絕緣層和抗反射涂層已形成且在其中開(kāi)有接觸；圖2示出了在如圖1中所示的后面的工序步驟，其中在接觸開(kāi)口內(nèi)形成了接觸栓塞；圖3示出了在如圖2中所示的后面的工序步驟，其中在其側(cè)壁上形成聚合物集結(jié)的同時(shí)形成了中間的下電極；圖4示出了在如圖3中所示的后面的工序步驟，其中完全形成具有良好的垂直形貌的下電極。
下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行全面的描述，其中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。然而本發(fā)明可以以不同的形式實(shí)施，而且不局限于這里示出的實(shí)施例。更確切地說(shuō)，提出上述實(shí)施例是為了使本發(fā)明公開(kāi)得更全面和完整，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，能夠充分地表達(dá)本發(fā)明的范圍。在圖中，為了清楚起見(jiàn)，層和區(qū)域的厚度被夸大。另外，在此描述和闡述的各個(gè)實(shí)施例也包括與它相反導(dǎo)電類型的實(shí)施例。為了清楚起見(jiàn)，在圖中只示出一個(gè)電容器和一個(gè)晶體管。
圖1示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的已經(jīng)經(jīng)過(guò)一些工藝的半導(dǎo)體襯底的橫截面圖。器件隔離層102在半導(dǎo)體襯底100的預(yù)定的區(qū)域內(nèi)形成以限定其內(nèi)的有源區(qū)和無(wú)源區(qū)。在有源區(qū)上形成晶體管。在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)知道，晶體管包括涂有氮化硅層(也即，硬掩模和側(cè)壁間隔層)的柵電極104和一對(duì)源/漏區(qū)106。晶體管的制造在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)知道，在此不需要再進(jìn)行描述。
在半導(dǎo)體襯底100上和晶體管上淀積如氧化層一類的第一絕緣層108。在第一絕緣層108上淀積抗反射涂層110，其厚度約在200埃至600埃。上述抗反射涂層110由如SiN或SiON一類的材料制成，上述材料與下面的第一絕緣層108相比具有較低的反射率，且對(duì)于預(yù)定的腐蝕劑具有介于第一絕緣層和后面的用于形成下電極的導(dǎo)電層之間的腐蝕率。同時(shí)，抗反射涂層區(qū)域110允許用于接觸孔形成的光工藝裕度。
利用已知的光腐蝕工藝，在抗反射涂層110內(nèi)和第一絕緣層108內(nèi)開(kāi)有通向源/漏區(qū)106之一的接觸112。在接觸開(kāi)口內(nèi)淀積第一導(dǎo)電層并被平面化，形成如圖2所示的接觸栓塞114。上述平面化可以通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光或深腐蝕技術(shù)進(jìn)行。上述第一導(dǎo)電層由多晶硅制成。
在上述所得到的結(jié)構(gòu)上淀積下電極的第二導(dǎo)電層。第二導(dǎo)電層的厚度由所要求的電容量所決定。例如，多晶硅淀積到厚度約為8,000埃到12,000埃。利用光腐蝕工藝，第二絕緣層的選中區(qū)域被腐蝕以形成如圖3所示下電極116。腐蝕包括各向異性的干腐蝕。特別地，干腐蝕使用約20到50sccm的Cl2、1到10sccm的SF6和1到10sccm的N2的混合物，在約2到30mtorr的壓力、約400至800W的源功率、約30至100W的偏置功率的條件下進(jìn)行。進(jìn)行過(guò)腐蝕以使腐蝕均勻且避免各個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)與相鄰節(jié)點(diǎn)間的微跨接。在這時(shí)，在下電極116的側(cè)壁上形成如SiFXNY一類的聚合物118的同時(shí)，腐蝕了抗反射層涂層110的部分厚度。上述聚合物層118保護(hù)下電極116的側(cè)壁在過(guò)腐蝕過(guò)程中不被腐蝕劑腐蝕。
用于下電極的光腐蝕工藝如下。將第二絕緣層(未示出)作為掩模淀積在第二導(dǎo)電層上。第二絕緣層由氮氧化硅層組成。將光致抗蝕劑層旋轉(zhuǎn)涂覆在第二絕緣層上并構(gòu)圖成所需要的形狀以限定下電極。利用構(gòu)圖的光致抗蝕劑層，腐蝕第二絕緣層，形成掩模圖形。利用所構(gòu)圖的光致抗蝕劑層和掩模圖形，在第二導(dǎo)電層上進(jìn)行上述各向異性腐蝕，形成如圖3所示的下存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)。
在使用傳統(tǒng)的方法去除構(gòu)圖的光致抗蝕劑層后，去除第二絕緣層、第一絕緣層108。利用H3PO4溶液在約100℃到200℃的溫度下執(zhí)行1到10分鐘的腐蝕工藝，然后利用SC-1溶液在約50℃到100℃的溫度下執(zhí)行1到10分鐘的清洗工藝來(lái)除去第二絕緣層。在上述腐蝕和清洗工藝中，聚合物118和第一絕緣層110也被除去，于是形成如圖4所示的完整的下電極116。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，同時(shí)形成接觸栓塞和下電極。在形成接觸開(kāi)口112后，在接觸開(kāi)口112內(nèi)和抗反射涂層110上淀積用于形成下電極的導(dǎo)電層，至決定下電極高度的厚度。利用上述光腐蝕工藝，對(duì)導(dǎo)電層進(jìn)行腐蝕，形成下電極。
權(quán)利要求
1.在半導(dǎo)體器件中制造電容器的方法，包括步驟在具有多個(gè)雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的半導(dǎo)體襯底上形成底層，所述底層具有含有氮的頂層；腐蝕所述底層的選中部分并形成多個(gè)通到所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的開(kāi)口；在所述開(kāi)口內(nèi)和所述底層上淀積上導(dǎo)電層；腐蝕所述上導(dǎo)電層和各個(gè)開(kāi)口間的所述頂層的部分厚度，在所述導(dǎo)電極的各個(gè)側(cè)壁上形成腐蝕副產(chǎn)品集結(jié)作為腐蝕阻擋層的同時(shí)形成多個(gè)導(dǎo)電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述上導(dǎo)電層包括多晶硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述頂層從SiN和SiON中選擇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述頂層的厚度在約200埃到600埃的范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述上導(dǎo)電層的厚度在約8,000埃到12,000埃的范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述腐蝕所述上導(dǎo)電層的步驟包括干腐蝕。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述干腐蝕是在使用約20到50sccm的Cl2、1到10sccm的SF6和1到10sccm的N2的混合物在約2到30mtorr的壓力和約400至800W的源功率、約30至100W的偏置功率的條件下進(jìn)行的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述腐蝕副產(chǎn)品集結(jié)包括SiFXNY。
9.在半導(dǎo)體器件中制造電容器的方法，包括步驟在具有包括源區(qū)、漏區(qū)和柵電極的晶體管的半導(dǎo)體襯底上形成多層絕緣層，所述多層絕緣層具有包括氮的頂層絕緣層；腐蝕所述多層絕緣層并在其內(nèi)開(kāi)出通到所述漏區(qū)的接觸孔；用第一導(dǎo)電層填充所述接觸孔以形成接觸栓塞；在所述多層絕緣層上和所述接觸栓塞上淀積第二導(dǎo)電層；腐蝕所述第二導(dǎo)電層和各個(gè)接觸焊盤(pán)間的所述頂層絕緣層的部分厚度以在所述導(dǎo)電極的側(cè)壁上形成腐蝕副產(chǎn)品集結(jié)作為腐蝕阻擋層的同時(shí)形成導(dǎo)電極。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述第一導(dǎo)電層包括多晶硅。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述第二導(dǎo)電層包括多晶硅。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述頂層絕緣層從SiN和SiON中選擇。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述頂層絕緣層的厚度在約200埃到600埃之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述第二導(dǎo)電層的厚度在約8,000埃到12,000埃之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述腐蝕所述第二導(dǎo)電層的步驟包括干腐蝕。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述干腐蝕是在使用約20到50sccm的Cl2、1到10sccm的SF6和1到10sccm的N2的混合物在約2到30mtorr的壓力和約400至800W的源功率、約30至100W的偏功率的條件下進(jìn)行的。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述腐蝕副產(chǎn)品集結(jié)包括SiFXNY。
全文摘要
本發(fā)明提供了制造具有改善的垂直和底部形貌的極柱型電容器的方法。在抗反射涂層上淀積存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)電層。在腐蝕導(dǎo)電層和后續(xù)的過(guò)腐蝕存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)圖形的步驟中,抗反射涂層使得在存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的側(cè)壁上更易形成聚合物集結(jié)。所得到的聚合物集結(jié)作為腐蝕阻擋層。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1241024SQ9910941
公開(kāi)日2000年1月12日 申請(qǐng)日期1999年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月2日
發(fā)明者權(quán)五益, 李世亨 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社