專利名稱：包括帶有金屬電極的電容器的集成電路以及制造這種電容器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路，更具體而言，涉及帶有金屬電極的電容器。這種電容器尤其適用于存儲面的存儲單元中。
背景技術(shù)：
電容器的制造日益面臨著與高集成密度相關(guān)的問題。這是因為增加集成密度意味著減少存儲單元的面積，同時還要維持有效的電容量。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，有幾種方法是可行的。
最普通的方法是在溝槽中形成電容器，使得電容器的面積增加，而存儲單元的面積不增加。通過使用摻雜的半球狀晶粒(HSG，HemisphericalGrain)類型的多晶硅作為底電極，電容器的面積可以進(jìn)一步增加約2倍。
為了獲得更高的集成密度，有幾種可行的方法使電容器集成到越來越小的單元中。
常規(guī)的方法在于增加溝槽的深度。然而，這種方法會導(dǎo)致形成一些不易控制的因素。另一種方法在于減小電介質(zhì)的厚度，而這樣有增加泄漏電流的風(fēng)險。
最近的研究使用了具有高介電常數(shù)的絕緣體和金屬電極，可以克服摻雜的三維多晶硅電極的問題并且可以減少與多晶硅電極有關(guān)的電容量的損耗。然而，常規(guī)的金屬電極(例如，由TiN制造)是平面的，因而使用它們與使用HSG多晶硅相比面積損失2倍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種解決這些問題的辦法。
本發(fā)明的一個目的是獲得電容器，該電容器的尺寸與越來越小的集成電路尺寸相匹配，而不減少它們的電容量。
本發(fā)明的另一個目的是使用金屬電極克服與三維多晶硅電極有關(guān)的摻雜和電容量損耗的問題，同時仍然保持半球狀晶粒類型的沉積形態(tài)。
本發(fā)明的電容器還具有保持有效電容量而不增加電介質(zhì)泄漏電流的優(yōu)點。
因此，本發(fā)明基于例如HSG多晶硅電極的硅化作用(形成金屬硅化物)。
因此，本發(fā)明提出一種集成電路，該集成電路包括至少一個帶有金屬電極的電容器，該電容器的兩個電極中的至少一個由至少表面硅化的半球狀晶粒硅或者硅合金形成。
因此，這種電極或者被部分硅化，或者優(yōu)選地被完全硅化，即完全由金屬硅化物形成。
根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，該電容器的第二金屬電極也由部分或完全硅化的半球狀晶粒硅或者硅合金的層形成。
作為一種變形，該電容器的第二金屬電極可以包括金屬層，例如TiN層。
該電容器可以具有平面結(jié)構(gòu)或者溝槽結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明還提出一種在上述集成電路內(nèi)部制造電容器的方法，其中制造第一電極包括形成半球狀晶粒硅或者硅合金的層，以及使所述層至少表面硅化。
這種方法可以獲得一種電容器，其中所述第一電極或者被部分硅化，或者優(yōu)選地被完全硅化。
根據(jù)本發(fā)明的一種變形，第二電極或者按照與第一電極相似的方式制造，即沉積半球狀晶粒的多晶硅，然后硅化，或者通過沉積金屬例如TiN制造。


在對非限制性實施例和實施方法的詳細(xì)描述以及對附圖進(jìn)行研究后，本發(fā)明的其他優(yōu)點和特征將變得清楚，在附圖中圖1示意性地顯示了本發(fā)明第一實施例的集成電路；圖2-圖4示意性地顯示了獲得圖1集成電路方法的主要步驟；以及圖5示意性地顯示了本發(fā)明第二實施例的集成電路。
具體實施例方式
圖1顯示了本發(fā)明的集成電路IC，它包括電容器CP，該電容器具有半球狀晶粒硅化的兩個金屬電極。
所述集成電路IC包括形成有中空溝槽的基底SB，基底包括第一半球狀晶粒的硅化的金屬電極10，該硅化的金屬電極由電介質(zhì)2覆蓋，該電介質(zhì)由第二半球狀晶粒的硅化的金屬電極30覆蓋。
現(xiàn)在，將更詳細(xì)地描述實施本發(fā)明過程的方法的主要步驟，從而可以獲得圖1的電容器。
在圖2中，標(biāo)記SB表示半導(dǎo)體基底，例如由硅制造的半導(dǎo)體基底。按照常規(guī)本身已知的方法，在基底SB中形成溝槽4。
該過程的下一步是形成第一電極10。為此，同樣按照常規(guī)本身已知的方法，例如沉積法，形成半球狀晶粒硅、鍺或者硅合金例如硅鍺合金的層1(圖3)。例如，在Fabrication and performance of selective HSGstorage cells for 256 Mb and 1 Gb DRAM applications，A.Banerjee，R.L.Wise，D.L.Plunton，M.Bevan，M.L.Crenshaw，S.Aoyama和M.M.Mansoori，IEEE Transactions on Electron Devices，2000年3月第47卷第3期中描述了這種沉積法的特征。
經(jīng)證實，半球狀晶粒硅或者硅合金的層1厚度為1000～1500。
在所述實施例中，硅化作用(即形成金屬硅化物)是從鈷獲得的。然而，這種硅化作用可以使用其他金屬獲得，例如鎢、鈦或者鎳。
例如，通過等離子體氣相沉積(PVD)在半球狀晶粒硅或者硅合金的層1上沉積鎳層。
當(dāng)然，鎳層的厚度根據(jù)所要獲得的最終金屬硅化物的狀態(tài)和厚度決定，已知當(dāng)使用鎳時，1的鎳得到2.2的硅化物。
下一步，通常在低于600℃的溫度下，例如在450℃的溫度下，進(jìn)行初始退火操作。退火溫度由用于硅化作用的材料的性質(zhì)決定。然后，鎳與層1的硅反應(yīng)，形成NiSi(圖4)。
然后，相對于硅化物，可以選擇性地除去未反應(yīng)的過量鎳。例如，通過濕法蝕刻來進(jìn)行這種選擇性除去操作。這種濕法蝕刻是常規(guī)的，本身是已知的，例如使用H2SO4/H2O2/H2O化學(xué)蝕刻劑或者HCl/H2O2/H2O化學(xué)蝕刻劑。
因此，所生產(chǎn)的是帶有半球狀晶粒形態(tài)的硅化的金屬電極10，其上沉積著電介質(zhì)2。
電介質(zhì)可以是常規(guī)的電介質(zhì)，例如相對介電常數(shù)k為5的電介質(zhì)。在這種情況下，對現(xiàn)有技術(shù)的主要改進(jìn)來自對電容量缺失的改進(jìn)、使串聯(lián)阻抗大幅減小以及使過程簡化，從而就不必通過向電極中植入硅或者硅合金來進(jìn)行摻雜，有時這種操作在溝槽側(cè)壁上特別困難。
還可以使用具有高介電常數(shù)的電介質(zhì)，例如氧化鉿HfO2(k＝17)，來進(jìn)一步增加電容器的電容量。
電介質(zhì)2由第二電極覆蓋。如圖1所示，可以按照與第一電極10相似的方式形成電極30，即沉積HSG多晶硅，然后硅化，優(yōu)選完全硅化，再除去未反應(yīng)的金屬。
例如，通過直接在電介質(zhì)上沉積金屬(如TiN)也可以形成第二電極。在這種情況下(圖5)，電容器包括第一半球狀晶粒的硅化的金屬電極10，該硅化的金屬電極由電介質(zhì)2覆蓋，該電介質(zhì)由第二金屬電極31覆蓋。
在本發(fā)明的集成電路中，電容器不限于上述的這些溝槽結(jié)構(gòu)，例如也可以是平面型結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.集成電路(IC)，其包括至少一個帶有金屬電極的電容器，其特征在于，所述電容器的兩個電極(10，30)中的至少一個由至少表面硅化的半球狀晶粒硅或者硅合金形成。
2.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于，所述電極(10)完全由金屬硅化物形成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的集成電路，其特征在于，所述電容器的第二電極(30)由至少表面硅化的半球狀晶粒硅或者硅合金形成。
4.如權(quán)利要求3所述的集成電路，其特征在于，所述電容器的第二電極(30)完全由金屬硅化物形成。
5.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的集成電路，其特征在于，所述電容器的第二電極(31)包括金屬層。
6.在集成電路內(nèi)部制造電容器的方法，包括制造第一電極、制造電介質(zhì)以及制造第二電極，其特征在于，制造第一電極包括形成半球狀晶粒硅或者硅合金的層，以及使所述層至少表面硅化。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述半球狀晶粒硅或者硅合金的層被完全硅化。
8.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述第二電極的制造與所述第一電極的制造相似。
9.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述第二電極的制造包括沉積金屬。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種集成電路(IC)，其包括至少一個帶有金屬電極的電容器，其中該電容器的兩個電極(10或30)中的至少一個由至少表面硅化的半球狀晶粒硅或者硅合金形成。本發(fā)明還涉及制造這種帶有硅化的金屬電極的電容器的方法。
文檔編號H01L29/92GK1957442SQ200580016703
公開日2007年5月2日 申請日期2005年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月18日
發(fā)明者奧馬爾·哈利莫奧伊, 雷伯哈·埃爾法爾漢, 貝諾特·弗羅門特 申請人:St微電子(克偌林斯2)股份有限公司, 皇家菲利浦電子有限公司