專利名稱：利用離子植入方法制作混合電路元件電容器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種電容器的制造方法，且特別是有關(guān)于一種利用離子植入方法制作混合電路元件電容器的方法。


圖1A至圖1C為公知一種混合電路元件的電容器的制造流程剖面圖。
請(qǐng)參照?qǐng)D1A，公知的混合電路元件工藝，在制造電容器時(shí)，先在基底100上形成場(chǎng)氧化層102，然后，在場(chǎng)氧化層102上沉積一層多晶硅層104作為電容器的下電極。
然后，請(qǐng)參照?qǐng)D1B，利用熱氧化法于多晶硅層104上形成一層氧化層106。
接著，請(qǐng)參照?qǐng)D1C，于氧化層106上形成另一層多晶硅層108。將多晶硅層108以及氧化層106圖案化，以完成電容器的制作。
公知方式的電容制作多以疊層(stack)方式制造“導(dǎo)體-絕緣體-導(dǎo)體”電容，工藝步驟多且復(fù)雜。另外，以疊層(stack)方式形成電容時(shí)，容易于各層接口發(fā)生缺陷，進(jìn)而造成電路上的問題。
本發(fā)明提供一種利用離子植入方法制作混合電路元件電容器的方法。此方法先在已形成隔離區(qū)的硅基底上形成一層多晶硅層，接著進(jìn)行一離子植入步驟，將氧離子植入多晶硅層中，隨后進(jìn)行回火，使植入多晶硅層的氧離子與硅離子產(chǎn)生反應(yīng)，而于多晶硅層中形成一層氧化硅層。最后，定義氧化硅層與多晶硅層，使氧化硅層上的多晶硅層作為電容器上電極與氧化硅層下的多晶硅層作為電容器下電極，以完成混合電路元件的電容器。
本發(fā)明因?yàn)槭褂秒x子植入方法于多晶硅層中植入氧離子，再經(jīng)由一回火工藝于多晶硅層中形成氧化層，所以可簡(jiǎn)化制造流程。另外，本發(fā)明形成于多晶硅層中的氧化層與其相接的多晶硅層的接口呈漸進(jìn)式分布，故其接口缺陷也可以獲得改善。
附圖標(biāo)記說明100、200基底102場(chǎng)氧化層
104、108多晶硅層106氧化層202隔離區(qū)204、204a、204b導(dǎo)體層206介電層210離子植入法請(qǐng)參照?qǐng)D2A，在已形成隔離區(qū)202的基底200上形成一層導(dǎo)體層204。隔離區(qū)202例如是場(chǎng)氧化層(Field Oxide Layer)或淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)(Shallow Trench Isolation)。本實(shí)施例是采用場(chǎng)氧化層作為隔離結(jié)構(gòu)202，其厚度例如是400nm，其形成方法例如是熱氧化法。導(dǎo)體層204的材質(zhì)例如是多晶硅，其厚度例如是250nm。形成導(dǎo)體層204的方法例如是化學(xué)氣相沉積法。
接著，請(qǐng)參照?qǐng)D2B，對(duì)導(dǎo)體層204進(jìn)行一離子植入法210。離子植入法210所植入的離子種類是依照導(dǎo)體層204的材質(zhì)而定，例如當(dāng)導(dǎo)體層204為多晶硅時(shí)，植入的離子是氧離子，離子植入的能量例如在30KeV～80KeV，植入的劑量約在1×1014～1×1017ion/cm2，植入離子的深度約在80nm～200nm，較佳的離子植入能量為50KeV，則植入深度約為100nm。然后，進(jìn)行回火工藝，使植入的離子與導(dǎo)體層204中的離子進(jìn)行反應(yīng)，形成一層介電層206于導(dǎo)體層204中。當(dāng)導(dǎo)體層204為多晶硅、植入的離子是氧離子時(shí)，介電層206的材質(zhì)則是氧化硅，介電層206的厚度較佳約為30nm左右。此時(shí)，由于介電層206是與其相接的導(dǎo)體層204的接口呈漸進(jìn)式分布，故可以減少其接口的缺陷。
最后，請(qǐng)參照?qǐng)D2C，定義介電層206與導(dǎo)體層204，以形成混合電路元件電容器的上電極204a與下電極204b，因此可組成電容器210。定義介電層206與介電層206上的導(dǎo)體層204a的方法，例如先于導(dǎo)體層204a上形成一層圖案化的光阻層(未繪出)作為罩幕，然后蝕刻掉暴露出來的導(dǎo)體層204a，接著以導(dǎo)體層204b作為蝕刻終止層，對(duì)介電層206進(jìn)行蝕刻。
本發(fā)明的特征包括下列兩點(diǎn)1.本發(fā)明采用離子植入法于作為電容器電極的多晶硅層中植入氧離子，再經(jīng)由一回火工藝于多晶硅層中形成氧化硅層作為電容，以取代傳統(tǒng)的疊層方式制作電容器，因此可以簡(jiǎn)化工藝的步驟，進(jìn)而節(jié)省制造成本。
2.本發(fā)明利用離子植入法與回火工藝制作電容器，由于離子植入的濃度是呈高斯分布(Gaussian Distribution)，所以經(jīng)過回火工藝后所形成的介電層也呈高斯分布，因此可以大幅降低公知方法發(fā)生接口缺陷的機(jī)率。
雖然本發(fā)明已以一實(shí)施例說明如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種利用離子植入方法制作混合電路元件其電容器的方法，其特征為包括提供一基底；于該基底上形成一多晶硅層；對(duì)該多晶硅層進(jìn)行一離子植入步驟，以植入氧離子于該多晶硅層中；進(jìn)行回火工藝，使該多晶硅層中的硅離子與氧離子產(chǎn)生反應(yīng)，而于該多晶硅層中形成一氧化硅層；以及定義該氧化硅層與該多晶硅層，使該氧化硅層上的該多晶硅層作為該電容器的一上電極與該氧化硅層下的該多晶硅層作為該電容器的一下電極。
2.如權(quán)利要求1所述的利用離子植入方法制作混合電路元件其電容器的方法，其特征為其中該氧離子植入步驟的能量在30KeV～80KeV之間。
3.如權(quán)利要求1所述的利用離子植入方法制作混合電路元件其電容器的方法，其特征為其中該氧離子植入步驟的劑量在1×1014～1×1017ion/cm2之間。
4.如權(quán)利要求1所述的利用離子植入方法制作混合電路元件其電容器的方法，其特征為其中該氧離子植入步驟植入離子的深度在80nm～200nm之間。
5.如權(quán)利要求1所述的利用離子植入方法制作混合電路元件其電容器的方法，其特征為其中該電容器下電極與上電極定義于該基底的一隔離區(qū)上。
6.一種利用離子植入方法制作混合電路元件其電容器的方法，其適用于一基底，且該基底上已形成有一隔離區(qū)，其特征為包括于該隔離區(qū)上形成一導(dǎo)體層；對(duì)該導(dǎo)體層進(jìn)行一離子植入步驟，該離子植入步驟的植入離子可與該導(dǎo)體層中的離子產(chǎn)生反應(yīng)而形成介電質(zhì)；進(jìn)行回火工藝，使該導(dǎo)體層中的離子與植入離子產(chǎn)生反應(yīng)，以于該導(dǎo)體層中形成一介電層；以及定義該介電層與該導(dǎo)體層，使該介電層上的導(dǎo)體層作為該電容器的一上電極與該介電層下的該導(dǎo)體層作為該電容器的一下電極。
7.如權(quán)利要求6所述的利用離子植入方法制作混合電路元件其電容器的方法，其特征為其中該導(dǎo)體層的材質(zhì)包括多晶硅。
8.如權(quán)利要求7所述的利用離子植入方法制作混合電路元件其電容器的方法，其特征為其中該離子植入步驟的植入離子包括氧離子。
9.如權(quán)利要求8所述的利用離子植入方法制作混合電路元件其電容器的方法，其特征為其中該離子植入步驟的能量在30KeV～80KeV之間。
10.如權(quán)利要求8所述的利用離子植入方法制作混合電路元件其電容器的方法，其特征為其中該離子植入步驟的劑量在1×1014～1×1017ion/cm2之間。
11.如權(quán)利要求8所述的利用離子植入方法制作混合電路元件其電容器的方法，其特征為其中該離子植入步驟植入離子的深度在80nm～200nm之間。
12.一種利用離子植入法制作電容器的方法，其特征為包括于一基底上形成一導(dǎo)體層；對(duì)該導(dǎo)體層進(jìn)行一離子植入步驟，該離子植入步驟的植入離子必須可與該導(dǎo)體層中的離子產(chǎn)生反應(yīng)而形成介電質(zhì)；進(jìn)行回火工藝，使該導(dǎo)體層中的離子與植入離子產(chǎn)生反應(yīng)，以于該導(dǎo)體層中形成一介電層；以及定義該介電層與該導(dǎo)體層，使該介電層上的導(dǎo)體層作為該電容器的一上電極與該介電層下的該導(dǎo)體層作為該電容器的一下電極。
13.如權(quán)利要求12所述的利用離子植入法制作電容器的方法，其特征為其中該導(dǎo)體層的材質(zhì)包括多晶硅。
14.如權(quán)利要求13所述的利用離子植入法制作電容器的方法，其特征為其中該離子植入步驟的植入離子包括氧離子。
15.如權(quán)利要求14所述的利用離子植入法制作電容器的方法，其特征為其中該離子植入步驟的能量在30KeV～80KeV之間。
16.如權(quán)利要求14所述的利用離子植入法制作電容器的方法，其特征為其中該離子植入步驟的劑量在1×1014～1×1017ion/cm2之間。
17.如權(quán)利要求14所述的利用離子植入法制作電容器的方法，其特征為其中該離子植入步驟植入離子的深度在80nm～200nm之間。
全文摘要
一種利用離子植入方法制作混合電路元件電容器的方法。此方法先在已形成隔離區(qū)的硅基底上形成一層多晶硅層，接著對(duì)多晶硅層進(jìn)行一離子植入步驟，將氧離子植入多晶硅層中的設(shè)定深度，隨后進(jìn)行回火步驟，使植入多晶硅層的氧離子與硅離子產(chǎn)生反應(yīng)，而于多晶硅層中形成一層氧化硅層。最后，定義氧化硅層與多晶硅層，使氧化硅層上的多晶硅層作為電容器上電極與氧化硅層下的多晶硅層作為電容器下電極，以完成混合電路元件的電容器。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1450619SQ0210596
公開日2003年10月22日 申請(qǐng)日期2002年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月10日
發(fā)明者劉建宏, 黃守偉, 潘錫樹 申請(qǐng)人:旺宏電子股份有限公司