專利名稱：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)及其制備方法，特別是涉及 一種可應(yīng)用于高集成度制造工藝的電容器結(jié)構(gòu)及其制備方法。
背景技術(shù)：
動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元由金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(metal oxide semiconductor field effect transistor, MOSFET)與電容器構(gòu)成，其中該晶 體管的源極電連接到該電容器的下電極。電容器可分為堆疊式和深溝槽式兩 種型態(tài)。堆疊式電容器直接在硅基板表面形成電容器，而深溝槽式電容器則 是在硅基板內(nèi)部形成電容器。圖1和圖2展示現(xiàn)有堆疊式電容器22的制備方法，美國(guó)專利US 5,895,250揭示了該方法。該堆疊式電容器22的制備方法主要是在基板10 上先形成冠狀(semicrown-shaped)下電極20'，在該冠狀下電極20'之上再形成 介電層24,其中該冠狀下電極20'是中空殼體。之后，在該介電層24上形成 上電極26而完成該堆疊式電容器22。動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的集成度隨著半 導(dǎo)體工藝技術(shù)的不斷創(chuàng)新而快速地增加，而為了達(dá)到高集成度的目的，電容 器的橫向尺寸必須予以縮+，其導(dǎo)致電容器的表面積降低(即電容值降低)。為了維持電容器的電容值(正比于其電極板表面積)，甚至提高電容器的 電容值，研究人員通過增加電容器的高度且縮小橫向尺寸以增加電容器的表 面積，即通過增加電容器的深寬比(aspect ratio)以因此達(dá)到高集成度而縮小電 容器的橫向尺寸。僅通過增加電容器的深寬比而達(dá)到高集成度的目的面臨了 一個(gè)工藝上的難題，即中空的冠狀下電極20'(參考圖l)在制備過程中因無足 夠的機(jī)械強(qiáng)度支撐而易于傾斜，甚至倒塌。為了避免前述機(jī)械支撐力不足的缺點(diǎn)，D.H.Kim等人于2004年揭示一 種機(jī)械強(qiáng)化的儲(chǔ)存節(jié)點(diǎn)的制備方法(參考"A mechanically enhanced storage node for virtually unlimited height (MESH) capacitor aiming at sub 70nm DRAMs", IEDM,04，p69-72)。 D.H.Kim等人揭示的制備方法是通過氮化硅構(gòu) 成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而增強(qiáng)該圓柱狀電容器的機(jī)械支撐力。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的是提供一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)及其制備方 法，其通過連接多個(gè)柱體的支撐環(huán)而增強(qiáng)該多個(gè)柱體的機(jī)械支撐力，因而可 避免該多個(gè)柱體在該電容器結(jié)構(gòu)的制備過程中傾斜或倒塌，故適合應(yīng)用于高 集成度的半導(dǎo)體制造工藝。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的電容器結(jié)構(gòu)包括多個(gè)柱體和設(shè)置在該多個(gè)柱 體之間且連接該多個(gè)柱體的局部外壁的支撐環(huán)。該柱體可為中空?qǐng)A柱體，該 支撐環(huán)可"&置在該柱體的上部。該電容器結(jié)構(gòu)可包括多個(gè)支撐環(huán)和隔離該多 個(gè)支撐環(huán)的硬屏蔽。該支撐環(huán)與該硬屏蔽由不同材料構(gòu)成，例如該支撐環(huán)的 材料可為三氧化二鋁或氮化硅，而該硬屏蔽的材料可為氧化硅或多晶硅。該 電容器結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在該中空?qǐng)A柱體內(nèi)的第 一 電極、設(shè)置該第 一 電極表面的 介電層和設(shè)置在該介電層表面的第二電極。根據(jù)上述目的，本發(fā)明提出一種電容器結(jié)構(gòu)的制備方法，首先在堆疊結(jié) 構(gòu)中形成多個(gè)實(shí)心柱體，該實(shí)心柱體的上端高于該堆疊結(jié)構(gòu)的上端。之后， 在該堆疊結(jié)構(gòu)上形成具有多個(gè)第一開口的硬屏蔽，該第一開口曝露該堆疊結(jié) 構(gòu)的局部區(qū)域與該實(shí)心柱體的局部側(cè)壁。其次，在該硬屏蔽的第一開口內(nèi)形 成支撐環(huán)，該支撐環(huán)連接該多個(gè)實(shí)心柱體的局部側(cè)壁。形成支撐環(huán)在該硬屏 蔽的第一開口內(nèi)的方法包括形成覆蓋該堆疊結(jié)構(gòu)、該實(shí)心柱體和該硬屏蔽的 支撐層，并且進(jìn)行各向異性蝕刻工藝以局部去除該支撐層，而保留在該第一 開口內(nèi)的支撐層則形成該支撐環(huán)。形成具有多個(gè)第一開口的硬屏蔽在該堆疊結(jié)構(gòu)上的方法包括在該堆疊 結(jié)構(gòu)與該實(shí)心柱體之上形成屏蔽層，再進(jìn)行各向異性蝕刻工藝以局部去除該 堆疊結(jié)構(gòu)上的屏蔽層而形成曝露該堆疊結(jié)構(gòu)的第二開口。之后，進(jìn)行各向同 性蝕刻工藝以局部去除該堆疊結(jié)構(gòu)上的屏蔽層，即擴(kuò)大該第二開口直到該實(shí) 心柱體的側(cè)壁而形成該石更屏蔽?，F(xiàn)有技術(shù)中空冠狀下電極在制備過程中因無足夠機(jī)械強(qiáng)度支撐而易于 傾斜，甚至于倒塌。相對(duì)地，本發(fā)明的電容器結(jié)構(gòu)具有設(shè)在該多個(gè)柱體之間 且連接該多個(gè)柱體的局部外壁的支撐環(huán)，該多個(gè)柱體通過該支撐環(huán)相互連接 而彼此支撐，因而具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度支撐，不會(huì)在后續(xù)工藝中傾斜或倒塌。


圖1和圖2展示現(xiàn)有的堆疊式電容器的制備方法；圖3至圖12展示本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)的制 備方法；圖13至圖18展示本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)的制 備方法；和圖19至圖26展示本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)的制 備方法。簡(jiǎn)單符號(hào)說明10基板20'冠狀下電極22堆疊式電容器24介電層26上電極30圓形開口32氮化鈦層34釕金屬層38介電層40實(shí)心柱體42第一屏蔽層42'硬屏蔽44開口44'開口46支撐層50支撐環(huán)52中空?qǐng)A柱體54介電層56釕金屬層58氮化鈦層60電容器62介電層64下電極64'下電極66上電極66'上電極70電容器結(jié)構(gòu)7272'第二屏蔽層74開口76支撐環(huán)80電容器結(jié)構(gòu)90堆疊結(jié)構(gòu)92多晶娃層94氧化硅層96多晶娃層98屏蔽層100電容器結(jié)構(gòu)102介電層104接觸插塞120堆疊結(jié)構(gòu)122氮化硅層124 氧化硅層 126 氧化珪層128 氮化硅層具體實(shí)施方式
圖3至圖12展示本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)100 的制備方法，其中圖3(a)和圖3(b)是圖3分別沿A-A及B-B剖面線的剖示圖 (圖4至圖12也相同)。首先，在內(nèi)含接觸插塞104的介電層102上形成堆疊 結(jié)構(gòu)120，再利用光刻和蝕刻工藝在該堆疊結(jié)構(gòu)120中形成多個(gè)圓形開口 30, 該圓形開口 30曝露該接觸插塞104。該堆疊結(jié)構(gòu)120包括氮化硅層122、設(shè) 置在該氮化硅層122上的氧化硅層124、設(shè)置在該氧化硅層124上的氧化硅 層126和設(shè)置在該氧化硅層126上的氮化硅層128。該氧化硅層124的材料 可為硼磷硅酸鹽玻璃(borophosphosilicate glass, BPSG)，而該氧化硅層126 的材料可為四乙基正硅酸鹽(tetmethyl orthosilicate， TEOS)。參考圖4、圖4(a)和圖4(b)，利用包括磷酸的蝕刻液進(jìn)行各向同性濕蝕 刻工藝以局部去除該圓形開口 30內(nèi)壁的氮化硅層128和氮化硅層122，并利 用包括氫氟酸的蝕刻液進(jìn)行另一各向同性濕蝕刻工藝以局部去除該圓形開 口 30內(nèi)壁的氧化硅層126、氧化硅層124和介電層102。如此，即可擴(kuò)大該 圓形開口 30的直徑，即增加該接觸插塞104和該圓形開口 30內(nèi)壁的啄露面 積，以降低該接觸插塞104的接觸阻值并加大電容的面積。參考圖5、圖5(a)和圖5(b)，進(jìn)行沉積工藝(例如原子層沉積工藝)在該 圓形開口 30的內(nèi)壁與該氮化硅層128的表面上形成氮化鈦層32和釕金屬層 34，再進(jìn)行另一沉積工藝以形成填滿該圓形開口 30的介電層38。之后，進(jìn) 行平坦化工藝(例如化學(xué)機(jī)械拋光工藝)以局部去除該氮化硅層128表面的氮 化鈦層32、釕金屬層34和介電層38。如此，該圓形開口 30內(nèi)的氮化鈦層 32、釕金屬層34和介電層38即形成實(shí)心柱體40。參考圖6、圖6(a)和圖6(b),利用包括磷酸的蝕刻液進(jìn)行濕蝕刻工藝以 去除該氧化硅層126表面的氮化硅層128，即局部去除該堆疊結(jié)構(gòu)120的預(yù) 定部分，使得該氮化鈦層32、該釕金屬層34和該介電層38構(gòu)成的實(shí)心柱體 40的上端高于該堆疊結(jié)構(gòu)120的上端。之后，利用沉積工藝在該堆疊結(jié)構(gòu) 120的表面(即該氧化硅層126的表面)與該實(shí)心柱體40的表面上形成屏蔽層 42。該屏蔽層42的材料可為氧化硅或多晶硅。換而言之，圖6(b)所示的兩個(gè)實(shí)心柱體40的間距大于圖6(a)所示的兩個(gè)實(shí)心柱體40的間距，即該實(shí)心 柱體40的間距不相同，使得圖6(b)所示的屏蔽層42的高度并不均勻，但圖 6(a)所示的屏蔽層42則具有均勻的高度。參考圖7、圖7(a)和圖7(b)，進(jìn)行各向異性干蝕刻工藝，局部去除該堆 疊結(jié)構(gòu)120表面與該實(shí)心柱體40表面的屏蔽層42。圖6(a)所示的屏蔽層42 具有均勻的高度，因而該各向異性千蝕刻工藝僅減少該屏蔽層42的高度， 如圖7(a)所示。相對(duì)地，圖6(b)所示的屏蔽層42的高度并不均勻，因此該各 向異性干蝕刻工藝可局部去除兩個(gè)實(shí)心柱體40之間的堆疊結(jié)構(gòu)120表面的屏蔽層42，而在兩個(gè)實(shí)心柱體40之間形成曝露該堆疊結(jié)構(gòu)120的開口 44, 如圖7(b)所示。參考圖8、圖8(a)和圖8(b)，進(jìn)行各向同性濕蝕刻工藝以局部去除該屏 蔽層42。圖7(b)所示的兩個(gè)實(shí)心柱體40之間具有曝露該堆疊結(jié)構(gòu)120的開 口 44，因此該濕蝕刻工藝的蝕刻液可經(jīng)由該開口 44去除兩個(gè)實(shí)心柱體40 之間的堆疊結(jié)構(gòu)120表面的屏蔽層42,因而擴(kuò)大該開口 44的尺寸直到該實(shí) 心柱體40的側(cè)壁暴露，如此即在該堆疊結(jié)構(gòu)120上形成具有多個(gè)開口 44' 的硬屏蔽42'。具體地講，該開口 44'曝露該堆疊結(jié)構(gòu)120的局部區(qū)域與該實(shí) 心柱體40的局部側(cè)壁。若該屏蔽層42的材料為多晶硅，則該各向同性濕蝕 刻工藝可采用氬氧化鉀溶液為蝕刻液，在80。C的溫度下進(jìn)行。若屏蔽層42 的材料為氧化硅，則各向同性濕蝕刻工藝可采用稀釋氫氟酸溶液為蝕刻液。參考圖9、圖9(a)和圖9(b),利用沉積工藝形成覆蓋該堆疊結(jié)構(gòu)120、該 實(shí)心柱體40和該硬屏蔽42'的支撐層46,其材料可為氮化硅或三氧化二鋁。 之后，進(jìn)行各向異性蝕刻工藝以局部去除該支撐層46,而保留在該開口 44' 內(nèi)的支撐層46則形成多個(gè)彼此不相連的支撐環(huán)50，如圖10、圖10(a)和圖 10(b)所示。具體地講，各支撐環(huán)50連接多個(gè)實(shí)心柱體40的局部側(cè)壁，該多 個(gè)支撐環(huán)50由該實(shí)心柱體40之間的硬屏蔽42'予以隔離而彼此不相連接。參考圖1、圖ll(a)和圖ll(b)，進(jìn)行濕蝕刻工藝以去除該硬屏蔽42'、 該氣化硅層126、該氧化硅層124和該介電層38以形成多個(gè)包括該釕金屬層 34和該氮化鈦層32的中空?qǐng)A柱體52。該多個(gè)支撐環(huán)50設(shè)置在該多個(gè)中空 圓柱體52之間，且各支撐環(huán)50連接該多個(gè)(4個(gè))相鄰的中空柱體52的局部 外壁。具體地講，該支撐環(huán)50設(shè)置在該中空?qǐng)A柱體52的上部。參考圖12、圖12(a)和圖12(b),利用沉積工藝(例如原子層沉積工藝)形
成由高介電常數(shù)材料構(gòu)成的介電層54在該中空?qǐng)A柱體52的表面上、釕金屬 層56在該介電層54的表面上以及氮化鈦層58在該釕金屬層56的表面上， 而該介電層54的材料可為三氧化二鋁(八1203)、 二氧化鉿(Hf02)、 二氧化鈦 (Ti02)、 二氧化鋯(Zr02)、鈦酸鋇(BaTi03)、鈦酸鍶(SrTi03)或鈦酸鍶鋇 (BaSrTi03)。具體地講，該介電層54覆蓋該中空?qǐng)A柱體52的內(nèi)壁與外壁和 該支撐環(huán)50。該氮化鈦層32和該釕金屬層34構(gòu)成下電極64,而該氮化鈦 層58和該釕金屬層56則構(gòu)成上電極66,且該下電極64、該介電層54和該 上電極66構(gòu)成電容器60。之后，利用旋轉(zhuǎn)涂布工藝或沉積工藝形成覆蓋該 電容器60的介電層62以完成該電容器結(jié)構(gòu)100。圖13至圖18展示本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)70 的制備方法，其中圖13(a)和圖13(b)為圖13分別沿A-A和B-B剖面線的剖 示圖(圖14至圖18也相同)。首先，進(jìn)行圖3至圖7的制造工藝，再進(jìn)行物 理氣相沉積工藝以在該屏蔽層42與該堆疊結(jié)構(gòu)120的表面上形成金屬層72。 該金屬層72的材料可為氮化鈦、鈦或鋁。由于圖7(b)所示的屏蔽層42的高 度并不均勻(即具有階梯形狀)，且物理氣相沉積工藝的階梯覆蓋性(step coverage)不佳，因而該金屬層72在該實(shí)心柱體40上方的厚度大于在該堆疊 結(jié)構(gòu)120表面的厚度。參考圖14、圖14(a)和圖14(b),進(jìn)行各向異性干蝕刻工藝，局部去除該 金屬層72以在該屏蔽層42上形成具有開口 74的屏蔽層72',其中該干蝕刻 工藝使用的蝕刻氣體可為四氟化碳、氯氣或氯氣和三氟曱烷。圖13(a)所示 的金屬層72具有均勻的高度，因而該各向異性干蝕刻工藝僅減少該金屬層 72的高度，如圖14(a)所示。相對(duì)地，圖13(b)所示的金屬層72的高度并不 均勻(具有階梯形狀)，因此該各向異性干蝕刻工藝可去除兩個(gè)實(shí)心柱體40之 間的堆疊結(jié)構(gòu)120表面的金屬層72，而保留在該實(shí)心柱體40上方的金屬層 72則形成該屏蔽層72'，且該屏蔽層72'內(nèi)的開口 74曝露該堆疊結(jié)構(gòu)120的 局部區(qū)域，如圖14(b)所示，具體地講，該屏蔽層72'的開口 74也曝露該屏 蔽層42的局部區(qū)域。參考圖15、圖15(a)和圖15(b)，進(jìn)行各向同性濕蝕刻工藝以局部去除該 屏蔽層42以在該堆疊結(jié)構(gòu)120上形成具有多個(gè)開口 44'的硬屏蔽42'。圖14(b) 所示的兩個(gè)實(shí)心柱體40之間的屏蔽層72'具有曝露該堆疊結(jié)構(gòu)120的開口 74，因此該濕蝕刻工藝的蝕刻液可經(jīng)由該開口 74去除兩個(gè)實(shí)心柱體40之間
的堆疊結(jié)構(gòu)120表面的屏蔽層42，擴(kuò)大該屏蔽層42內(nèi)的開口 44的尺寸直到 該實(shí)心柱體40的側(cè)壁而形成該硬屏蔽42'。具體地講，該開口 44'曝露該堆 疊結(jié)構(gòu)120的局部區(qū)域與該實(shí)心柱體40的局部側(cè)壁。參考圖16、圖16(a)和圖16(b)，利用包括硝酸鈰銨和醋酸的蝕刻液進(jìn)行 濕蝕刻工藝以完全去除該屏蔽層72',并局部去除該堆疊結(jié)構(gòu)120上的氮化 鈦層32。之后，進(jìn)行圖9和圖IO所示的工藝以在該開口 44'內(nèi)形成多個(gè)支撐 環(huán)76，如圖17、圖17(a)和圖17(b)所示。其次，進(jìn)行圖11和圖12所示的工 藝以完成該電容器結(jié)構(gòu)70,如圖18、圖18(a)和圖18(b)所示。該氮化鈦層 32和該釕金屬層34作為下電極64'、該釕金屬層56和該氮化鈦層58則作為 上電4及66',且該下電才及64'、該介電層54和該上電才及66'構(gòu)成電容器60'。圖19至圖26展示本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)80 的制備方法，其中圖19(a)和圖19(b)為圖19分別沿A-A和B-B剖面線的剖 示圖(圖20至圖26也相同>。首先，在內(nèi)含"l妾觸插塞104的介電層102上形 成堆疊結(jié)構(gòu)90,再利用光刻和蝕刻工藝在該堆疊結(jié)構(gòu)90中形成多個(gè)圓形開 口 30,其中該圓形開口 30曝露該接觸插塞104。該堆疊結(jié)構(gòu)90包括氮化硅 層122、設(shè)置在該氮化硅層122上的氧化硅層124、設(shè)置在該氧化硅層124 上的氧化硅層126、設(shè)置在該氧化硅層126上的多晶硅層92、設(shè)置在該多晶 硅層92上的氧化硅層94、設(shè)置在該氧化硅層94上的氮化硅層128和設(shè)置在 該氮化硅層128上的多晶硅層96。參考圖20、圖20(a)和圖20(b),利用包括氬氧化鉀的蝕刻液進(jìn)行各向同 性蝕刻工藝以局部去除該圓形開口 30內(nèi)壁的多晶硅層92和多晶硅層96,并 利用包括磷酸的蝕刻液進(jìn)行各向同性性濕蝕刻工藝以局部去除該圓形開口 30內(nèi)壁的氮化硅層128和氛化硅層122，再利用包括氫氟酸的蝕刻液進(jìn)行另 一各向同性濕蝕刻工藝以局部去除該圓形開口 30內(nèi)壁的氧化硅層94、氧化 硅層126、氧化硅層124和介電層102。如此，即可擴(kuò)大該圓形開口 30的尺 寸，即增加該接觸插塞104和該圓形開口 30內(nèi)壁的曝露面積，以降低該接 觸插塞104的接觸阻值并加大電容的面積。參考圖21、圖21(a)和圖21(b)，利用沉積工藝(例如原子層沉積工藝)在 該圓形開口 30的內(nèi)壁與該多晶硅層96的表面上形成氮化鈦層32和釕金屬 層34，再利用另一沉積工藝形成填滿該圓形開口 30的介電層38。之后，進(jìn) 行平坦化工藝(例如化學(xué)機(jī)械拋光工藝)去除該釕金屬層34表面的介電層38。
具體地講，該圓形開口 30內(nèi)的氮化鈥層32、釕金屬層34和介電層38形成 實(shí)心片主體40。
參考圖22、圖22(a)和圖22(b)，進(jìn)行各向異性干蝕刻工藝以局部去除該 介電層38，再使用包括硝酸鈰銨的蝕刻液進(jìn)行各向同性濕蝕刻工藝以局部去 除該氮化鈦層32和該釕金屬層34，使得該氮化鈦層32和該釕金屬層34的 上端低于該介電層38的上端。之后，使用包括氬氧化鉀的蝕刻液進(jìn)行另一 各向同性濕蝕刻工藝以完全去除該氮化硅層128上的多晶硅層96。參考圖23、圖23(a)和圖23(b)，進(jìn)行沉積工藝以形成覆蓋該氮化硅層128、 該氮化鈦層32、該釕金屬層34和該介電層38的屏蔽層98，再進(jìn)行平坦化層98的材料可為多晶硅。之后，利用包括磷酸的蝕刻液進(jìn)行各向同性濕蝕 刻工藝以完全去除該氧化硅層94上的氮化硅層128,再利用包括氫氟酸的蝕 刻液進(jìn)行另一各向同性濕蝕刻工藝以完全去除該多晶硅層92上的氧化硅層 94，即去除該堆疊結(jié)構(gòu)120的預(yù)定部分。如此，該氮化鈦層32、該釕金屬層 34和該介電層38構(gòu)成的實(shí)心柱體40的上端即高于該堆疊結(jié)構(gòu)120的上端， 如圖24、圖24(a)和圖24(b)所示。參考圖25、圖25(a)和圖25(b)，利用沉積工藝在該堆疊結(jié)構(gòu)90的表面(即 該多晶硅層92的表面)與該實(shí)心柱體40的表面上形成屏蔽層42，該屏蔽層 42的材料可為多晶硅或氧化硅。之后，進(jìn)行各向異性干蝕刻工藝，局部去除 該堆疊結(jié)構(gòu)90表面與該實(shí)心柱體40表面的屏蔽層42，而形成曝露該堆疊結(jié) 構(gòu)90的開口 44在兩個(gè)實(shí)心柱體40之間。其次，進(jìn)行圖13至18的工藝以 完成該電容器結(jié)構(gòu)80，如圖26、圖26(a)和圖26(b)所示。現(xiàn)有技術(shù)的中空冠狀下電極20'在制備過程中因無足夠的機(jī)械強(qiáng)度支撐 而易于傾斜，甚至于倒塌。相對(duì)地，本發(fā)明的電容器結(jié)構(gòu)100、 70和80具 有設(shè)置在該多個(gè)中空?qǐng)A柱體52之間且連接該多個(gè)中空?qǐng)A柱體52的局部外壁 的支撐環(huán)50和76，該多個(gè)中空?qǐng)A柱體52通過該支撐環(huán)50和76相互連接而 彼此支撐，因而具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度支撐，不會(huì)在后續(xù)工藝中傾斜或倒塌。已經(jīng)如上所述地揭示了本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點(diǎn)，然而本領(lǐng)域技術(shù) 人員仍可能基于本發(fā)明的教導(dǎo)和揭示而作各種不背離本發(fā)明精神的替換和 修改。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)不限于這些實(shí)施例所揭示的內(nèi)容，而應(yīng)包 括各種不背離本發(fā)明的替換和修改，并為所附權(quán)利要求的范圍所涵蓋。
權(quán)利要求
1、一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)柱體；和支撐環(huán)，設(shè)置在該多個(gè)柱體之間且連接該多個(gè)柱體的局部外壁。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)，其中該支撐環(huán)設(shè)置 在該柱體的上部。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)，其中該柱體是中空 圓柱體。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)，其中該中空?qǐng)A柱體 包括該電容器結(jié)構(gòu)的第一電極。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)，還包括 介電層，設(shè)置該第一電極的表面；和第二電極，設(shè)置在該介電層的表面。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)，其中該介電層覆蓋 該柱體的內(nèi)壁與外壁以及該支撐環(huán)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)，其中該支撐環(huán)包括 三氧化二鋁或氮化^s圭。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)，其包括多個(gè)彼此不 連接的支撐環(huán)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)，其還包括隔離該多 個(gè)支撐環(huán)的硬屏蔽。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)，其中該硬屏蔽包括 氧化硅或多晶硅。
11、 根據(jù)權(quán)利要求5的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)，其中該介電層的材 料選自三氧化二鋁、二氧化鉿、二氧化鈦、二氧化鋯、鈦酸鋇、鈦酸鍶或鈦 酸鍶鋇。
12、 一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)的制備方法 形成多個(gè)實(shí)心柱體在堆疊結(jié)構(gòu)之中，該實(shí)心柱體的上端高于該堆疊結(jié)構(gòu)的上端；形成具有多個(gè)第一開口的硬屏蔽在該堆疊結(jié)構(gòu)上，該第一開口曝露該堆 疊結(jié)構(gòu)的局部區(qū)域與該多個(gè)實(shí)心柱體的局部側(cè)壁；并且形成支撐環(huán)在該硬屏蔽的第一開口內(nèi)，該支撐環(huán)連接該多個(gè)實(shí)心柱體的局部側(cè)壁。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)的制備方法，其中 該支撐環(huán)包括三氧化二鋁或氮化硅，而該硬屏蔽包括氧化硅或多晶硅。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)的制備方法，其中 形成支撐環(huán)在該硬屏蔽的第一開口內(nèi)包括下列步驟形成支撐層，其覆蓋該堆疊結(jié)構(gòu)、該實(shí)心柱體及該硬屏蔽；并且 進(jìn)行各向異性蝕刻工藝以局部去除該支撐層，而保留在該第一開口內(nèi)的 支撐層則形成該支撐環(huán)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求12的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)的制備方法，其中 形成具有多個(gè)第一開口的硬屏蔽在該堆疊結(jié)構(gòu)上包括下列步驟形成屏蔽層在該堆疊結(jié)構(gòu)與該多個(gè)實(shí)心柱體之上；進(jìn)行各向異性蝕刻工藝，局部去除該堆疊結(jié)構(gòu)上的屏蔽層而形成曝露該 堆疊結(jié)構(gòu)的第二開口；并且進(jìn)行各向同性蝕刻工藝，局部去除該堆疊結(jié)構(gòu)上的屏蔽層以擴(kuò)大該第二 開口直到該實(shí)心柱體的側(cè)壁而形成該硬屏蔽。
16、 根據(jù)權(quán)利要求12的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)的制備方法，其中 形成具有多個(gè)第一開口的硬屏蔽在該堆疊結(jié)構(gòu)上包括下列步驟形成第一屏蔽層在該實(shí)心柱體表面與該堆疊結(jié)構(gòu)表面；形成具有第二開口的第二屏蔽層在該第一屏蔽層上，該第二開口曝露該 第一屏蔽層的局部區(qū)域；并且進(jìn)行各向同性蝕刻工藝，局部去除該第 一屏蔽層以擴(kuò)大該第二開口直到 該實(shí)心柱體的側(cè)壁；并且去除該第二屏蔽層，該第一屏蔽層形成該硬屏蔽。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)的制備方法，其中 形成具有第二開口的第二屏蔽層在該第 一屏蔽層上包括下列步驟進(jìn)行物理氣相沉積工藝以形成金屬層在該第 一屏蔽層與該堆疊結(jié)構(gòu)表 面；并且進(jìn)行各向異性蝕刻工藝，局部去除該堆疊結(jié)構(gòu)表面的金屬層以形成該第 二開口在該金屬層之中。
18、 根據(jù)權(quán)利要求12的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)的制備方法，其中 形成多個(gè)實(shí)心柱體在堆疊結(jié)構(gòu)中包括下列步驟形成開口在該堆疊結(jié)構(gòu)之中； 形成至少一個(gè)導(dǎo)電層在該開口的內(nèi)壁上； 形成填滿該開口的介電層；并且去除該堆疊結(jié)構(gòu)的預(yù)定部分，使得該實(shí)心柱體的上端高于該堆疊結(jié)構(gòu)的 上端，該實(shí)心柱體包括該導(dǎo)電層與該介電層。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)的制備方法，其中 該堆疊結(jié)構(gòu)包括氧化硅層和設(shè)置在該氧化硅層上的氮化硅層，而去除該堆疊 結(jié)構(gòu)的預(yù)定部分包括去除該氮化硅層。
20、 根據(jù)權(quán)利要求12的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)的制備方法，其中形成多個(gè)實(shí)心柱體在堆疊結(jié)構(gòu)中包括下列步驟 形成開口在該堆疊結(jié)構(gòu)之中；形成至少一個(gè)導(dǎo)電層在該開口的內(nèi)壁上； 形成填滿該開口的介電層； 去除該導(dǎo)電層與該介電層的預(yù)定部分； 形成覆蓋該導(dǎo)電層與該介電層的屏蔽層；并且去除該堆疊結(jié)構(gòu)的預(yù)定部分，使得該實(shí)心柱體的上端高于該堆疊結(jié)構(gòu)的 上端，該實(shí)心柱體包括該導(dǎo)電層與該介電層。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電容器結(jié)構(gòu)的制備方法，其中 該堆疊結(jié)構(gòu)包括多晶硅層和設(shè)置在該多晶硅層上的氧化硅層，而去除該堆疊 結(jié)構(gòu)的預(yù)定部分包括去除該氧化硅層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電容器結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)柱體和設(shè)置在該多個(gè)柱體之間且連接該多個(gè)柱體的局部外壁的支撐環(huán)。該柱體可為中空?qǐng)A柱體，該支撐環(huán)可設(shè)置在該柱體的上部。該電容器結(jié)構(gòu)可包括多個(gè)支撐環(huán)和隔離該多個(gè)支撐環(huán)的硬屏蔽。該支撐環(huán)與該硬屏蔽由不同材料構(gòu)成，例如該支撐環(huán)的材料可為三氧化二鋁或氮化硅，而該硬屏蔽的材料可為氧化硅或多晶硅。該電容器結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在該中空?qǐng)A柱體內(nèi)的第一電極、設(shè)置該第一電極表面的介電層和設(shè)置在該介電層表面的第二電極。
文檔編號(hào)H01L21/8242GK101132003SQ20061012186
公開日2008年2月27日 申請(qǐng)日期2006年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月25日
發(fā)明者吳孝哲 申請(qǐng)人:茂德科技股份有限公司