專利名稱：制造pip電容器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體器件的方法，更具體地，涉及一種制造PIP電容器的 方法。
背景技術(shù)：
PIP (多晶硅-絕緣層_多晶硅)電容器是一種廣泛用于防止模擬電路發(fā)射噪聲和
頻率調(diào)制的器件。由于PIP電容器具有由多晶硅(與邏輯電路的柵電極的材料相同)形成
的下部電極和上部電極，因此PIP電容器的電極可以與柵電極一起形成，而無需單獨(dú)的形
成工藝。由于這種特點(diǎn)，在器件需要大電容的情況下，通常使用PIP電容器。 在PIP電容器中，有使用0N0 (氧化物_氮化物_氧化物)作為絕緣材料的結(jié)構(gòu)以
及使用氧化膜作為絕緣材料的結(jié)構(gòu)。 圖1示出了 0N0(氧化物-氮化物-氧化物)結(jié)構(gòu)的相關(guān)技術(shù)的PIP電容器的截 面。如圖1所示，ONO(氧化物-氮化物-氧化物)結(jié)構(gòu)的PIP電容器設(shè)置有形成在襯底 110上的場(chǎng)氧化膜120上的下部多晶硅電極122 ;0N0膜132、134和136 ;以及上部多晶硅電 極140。在場(chǎng)氧化膜120上有與下部多晶硅電極122同時(shí)形成的多晶硅電阻器124，以及在 有源區(qū)處與上部多晶硅電極140同時(shí)形成的柵電極145。 PIP電容器具有由氮化物134的厚度確定的電容。如果氮化物134厚，在刻蝕ONO 層130中，部分氮化物能夠保留在PIP電容器的下部多晶硅電極122上，這會(huì)導(dǎo)致在以下的 硅化步驟中在下部多晶硅電極122上形成硅化物154失敗。 圖2示出了氧化膜結(jié)構(gòu)的相關(guān)技術(shù)的PIP電容器的截面。如圖2所示，PIP電容 器設(shè)置有形成在硅襯底210上的場(chǎng)氧化膜220上的下部多晶硅電極232 ;多晶硅氧化膜 240 ;柵極氧化膜250 ;以及上部多晶硅電極260。在場(chǎng)氧化膜220上有與下部多晶硅電極 232同時(shí)形成的多晶硅電容器234，以及在有源區(qū)處與上部多晶硅電極260同時(shí)形成的柵電 極262。 為氧化膜結(jié)構(gòu)的PIP電容器的絕緣材料的氧化膜的厚度由多晶硅氧化步驟、柵極 氧化膜形成步驟和清洗步驟確定。多晶硅氧化步驟是一種用于使得第一氧化膜240在下部 多晶硅電極232上生長的步驟。柵極氧化膜形成步驟是用來在有源區(qū)中的硅襯底210上形 成柵極氧化膜250的步驟。清洗步驟是用來在柵極氧化膜形成步驟之前，去除在多晶硅氧 化步驟中形成在有源區(qū)中的第一氧化膜240。 因此，通過多晶硅氧化步驟和柵極氧化膜形成步驟可以確定形成在下部多晶硅電 極232上的氧化膜(例如第一氧化膜或柵極氧化膜)的厚度。用來在柵極氧化膜形成步驟 之前從有源區(qū)去除第一氧化膜240的清洗步驟可以消弱形成在有源區(qū)上的晶體管的均勻 性(uniformity)。而且，在兩個(gè)氧化步驟過程中，氧化膜的生長所需的硅的損耗量增加，導(dǎo)
4致下部多晶硅電極232的厚度減小。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明針對(duì)一種用于制造PIP電容器的方法。 本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種用于制造PIP電容器的方法，該方法能夠保證晶 體管均勻性(uniformity)、硅化物的形成和下部電極的多晶硅的厚度，并通過減少清洗和 加熱步驟提高了生產(chǎn)率。 本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目的和特征一部分將在下文中闡述，一部分對(duì)于本領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員而言通過下文的實(shí)驗(yàn)將變得顯而易見或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中獲得。通過所 寫的說明書及其權(quán)利要求以及附圖中特別指出的結(jié)構(gòu)，可以了解和獲知本發(fā)明的這些目的 和其他優(yōu)點(diǎn)。 為了實(shí)現(xiàn)這些目的和其他優(yōu)點(diǎn)以及根據(jù)本發(fā)明的目的，如在本文中所體現(xiàn)和概括 描述的，一種用于制造PIP電容器的方法包括在硅襯底上形成場(chǎng)氧化膜的步驟，其用于限 定器件隔離區(qū)和有源區(qū)；在場(chǎng)氧化膜上形成其中摻雜有雜質(zhì)的下部多晶硅電極的步驟；實(shí) 施氧化步驟以在其中摻雜有雜質(zhì)的下部多晶硅電極的頂部和側(cè)壁上形成第一氧化膜并同 時(shí)在硅襯底的有源區(qū)上生長第二氧化膜的柵極氧化步驟；以及在第一氧化膜的一個(gè)區(qū)域上 形成上部多晶硅電極并與此同時(shí)在第二氧化膜上形成柵電極的步驟。 在本發(fā)明的另一方面中，一種用于制造PIP電容器的方法包括在硅襯底上形成 場(chǎng)氧化膜的步驟，其用來限定器件隔離區(qū)和有源區(qū)；在場(chǎng)氧化膜上形成其中摻雜有雜質(zhì)的 下部多晶硅電極和多晶硅電阻器的步驟；實(shí)施氧化步驟以分別在其中摻雜有雜質(zhì)的下部多 晶硅電極和多晶硅電阻器的頂部和側(cè)壁上形成氧化膜，并同時(shí)在硅襯底的有源區(qū)上形成氧 化膜的柵極氧化步驟；在形成在下部多晶硅電極上的氧化膜的一個(gè)區(qū)域上形成上部多晶硅 電極并與此同時(shí)在有源區(qū)上的氧化膜上形成柵電極的步驟。 因此，在用來制造本發(fā)明的PIP電容器的方法中，柵極氧化膜和氧化膜(該氧化膜 是PIP電容器的絕緣膜，該絕緣膜具有僅隨下部多晶硅電極的摻雜濃度的增加而變厚的厚 度)的同時(shí)形成確保了晶體管的均勻性，確保了硅化物的形成，并減少了清洗步驟和加熱 步驟從而提高了生產(chǎn)率。 可以理解的是，本發(fā)明的上述總體描述和以下的具體描述都是示例性的和說明性 的，并且旨在提供對(duì)所要求的本發(fā)明的進(jìn)一步解釋。


附圖被包括用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并結(jié)合于此而構(gòu)成本申請(qǐng)的一部
分。本發(fā)明的示例性實(shí)施例連同描述都用來解釋本發(fā)明的原理。在附圖中 圖1示出了 ONO(氧化物_氮化物_氧化物)結(jié)構(gòu)的相關(guān)技術(shù)的PIP電容器的截面。 圖2示出了氧化膜結(jié)構(gòu)的相關(guān)技術(shù)的PIP電容器的截面。 圖3a至3g示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例的用于制造PIP電容器的方法的步 驟的截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)描述實(shí)施例，在附圖中示出了實(shí)施例的實(shí)例。在所有可能的地方，在整 個(gè)附圖中使用相同的標(biāo)號(hào)以表示相同或相似的部件。 圖3a至3g示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例的用于制造PIP電容器的方法的步 驟的截面圖。 參照?qǐng)D3a，在半導(dǎo)體襯底310(例如硅襯底)上形成場(chǎng)氧化膜315，以用來限定器 件隔離區(qū)和有源區(qū)。場(chǎng)氧化膜可以通過R-LOCOS(凹槽-硅的局部氧化，Recessed-Local Oxidation of Silicon)形成。 然后，在其上形成有場(chǎng)氧化膜315的半導(dǎo)體襯底310的整個(gè)表面上形成第一多晶 硅層320。第一多晶硅層320可以通過CVD (Chemical V即or D印osition，化學(xué)氣相沉積) 形成。 參照?qǐng)D3b，執(zhí)行光刻步驟以在第一多晶硅層320上形成第一光刻膠圖樣325。
圖樣化第一光刻膠圖樣325以暴露第一多晶硅層320的一部分，該部分是將形成 在場(chǎng)氧化膜315上的PIP電容器的下部多晶硅電極。 通過使用第一光刻膠圖樣325作為掩膜在因此而暴露的第一多晶硅層320中注入 雜質(zhì)離子(例如，磷)。 參照?qǐng)D3c，通過灰化或剝離去除第一光刻膠圖樣325。然后，在其中注入有雜質(zhì)離 子的第一多晶硅層320上形成第二光刻膠圖樣335。可以形成第二光刻膠圖樣335以覆蓋 其中注入有雜質(zhì)離子的第一多晶硅層320的區(qū)域330和第一多晶硅層320的另一區(qū)域，而 暴露其它的區(qū)域，其中，第一多晶硅層320的另一區(qū)域是將要形成在場(chǎng)氧化膜315上的多晶 硅電阻器。 參照?qǐng)D3d，通過使用第二光刻膠圖樣335作為掩膜刻蝕因此而暴露的第一多晶硅 層320，以形成下部多晶硅電極342和多晶硅電阻器344。在這種情況下，硅襯底310的有 源區(qū)在刻蝕中被暴露。去除刻蝕之后殘留的第二光刻膠圖樣335。 參照?qǐng)D3e，氧化其上形成有下部多晶硅電極342和多晶硅電阻器344的硅襯底 310。氧化步驟可以是熱氧化。熱氧化使得氧化膜分別在下部多晶硅電極342和多晶硅電 阻器344的頂部和側(cè)壁以及暴露的硅襯底310處生長。 形成在下部多晶硅電極342的頂部和側(cè)壁的氧化膜被稱為第一氧化膜352，形成 在多晶硅電阻器344的頂部和側(cè)壁的氧化膜被稱為第二氧化膜354，而形成在硅襯底310的 有源區(qū)上的氧化膜被稱為第三氧化膜356。 通過熱氧化生長的氧化膜具有隨其中摻雜的雜質(zhì)的濃度變高而變厚的厚度。如圖 3b所示，由于雜質(zhì)離子(例如磷)的注入，所以下部多晶硅電極342具有高于多晶硅電阻器 和硅襯底的摻雜的雜質(zhì)濃度。 因此，通過熱氧化生長的第一氧化膜352的厚度比第二氧化膜354和第三氧化膜 356的厚度更厚。例如，通過熱氧化，當(dāng)?shù)谝谎趸?52可以生長到500 600埃時(shí)，第二氧 化膜354和第三氧化膜356可以生長到100 200埃。第三氧化膜356可以作為柵電極的 柵極氧化膜來形成。在下文中，熱氧化將被稱為柵極氧化。 參照?qǐng)D3f，在通過柵極氧化生長的氧化膜352、354和356的整個(gè)表面上形成第二 多晶硅層(未示出)。通過光刻和刻蝕圖樣化第二多晶硅層，以在第一氧化膜352的上側(cè)的區(qū)域上形成上部多晶硅電極362，在第三氧化膜356上形成柵電極364。 參照?qǐng)D3g，選擇性地刻蝕第一氧化膜352的另一區(qū)域和第二氧化膜354的一個(gè)區(qū)
域，以暴露部分下部多晶硅電極342和部分多晶硅電阻器344。 然后，執(zhí)行硅化步驟(silicide st印)，以在部分上部多晶硅電極362處、部分暴 露的下部多晶硅電極處以及部分多晶硅電阻器處形成硅化物370。通過暴露上部多晶硅電 極362的部分區(qū)域，也可以在上部多晶硅電極362的一個(gè)區(qū)域上形成硅化物370。
然后，在其上形成有硅化物370的硅襯底310的整個(gè)表面上形成絕緣膜380，并穿 透絕緣膜380形成接觸孔382以接觸硅化物370。 在用來制造本發(fā)明的PIP電容器的方法中，通過在形成下部多晶硅電極342之后 同時(shí)在下部多晶硅電極和有源區(qū)上形成氧化膜，由一次氧化步驟就可以形成PIP電容器的 絕緣層和柵極氧化膜。從而，由于同時(shí)而不單獨(dú)執(zhí)行用于形成PIP電容器的絕緣層的多晶 硅氧化步驟和用于形成PIP電容器的柵極氧化膜的氧化步驟，因此能夠避免用來從有源區(qū) 去除在多晶硅氧化步驟中形成的氧化膜所需的過度清洗，可以改善晶體管的均勻性。
此外，PIP電容器的絕緣層(不是0N0，而是通過氧化的氧化膜)的形成可以改善 由于在硅化物形成時(shí)殘留的氮化物而導(dǎo)致的硅化物形成的失敗。此外，通過在每個(gè)需要很 長時(shí)間的加熱步驟(furnace st印)和清洗步驟中分別減少一個(gè)步驟可以提高生產(chǎn)率。
如果PIP電容器的絕緣層是通過柵極氧化步驟而不是實(shí)施多晶硅氧化步驟來生 長的，則PIP電容器的絕緣層可以具有比實(shí)施多晶硅氧化步驟的情況下更薄的厚度。
然而，在本發(fā)明中通過離子注入的下部多晶硅電極的雜質(zhì)摻雜允許通過在下部多 晶硅電極上生長期望厚度的氧化膜來形成PIP電容器的期望厚度的絕緣層。
在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以作各種修改及變形，這對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人 員而言是顯而易見的。因此，本發(fā)明意在涵蓋在所附權(quán)利要求及其等同替換的范圍內(nèi)的對(duì) 本發(fā)明的修改和變形。
權(quán)利要求
一種用于制造PIP電容器的方法，包括在硅襯底上形成場(chǎng)氧化膜的步驟，其用來限定器件隔離區(qū)和有源區(qū)；在所述場(chǎng)氧化膜上形成其中摻雜有雜質(zhì)的下部多晶硅電極的步驟；實(shí)施氧化步驟以在其中摻雜有所述雜質(zhì)的所述下部多晶硅電極的頂部和側(cè)壁上形成第一氧化膜并同時(shí)在所述硅襯底的所述有源區(qū)上生長第二氧化膜的柵極氧化步驟，；以及在所述第一氧化膜的區(qū)域上形成上部多晶硅電極并與此同時(shí)在所述第二氧化膜上形成柵電極的步驟。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述形成其中摻雜有雜質(zhì)的下部多晶硅電極的 步驟包括以下步驟在其上形成有所述場(chǎng)氧化膜的所述多晶硅襯底的整個(gè)表面上沉積多晶硅層； 向所述多晶硅層的區(qū)域內(nèi)注入雜質(zhì)離子；以及去除除了其中注入有所述雜質(zhì)離子的區(qū)域之外的所述多晶硅層，以形成下部多晶硅電極。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述柵極氧化步驟包括 通過所述氧化步驟生長比所述第二氧化膜更厚的所述第一氧化膜的步驟。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟選擇性地刻蝕所述第一氧化膜的另一區(qū)域，以暴露所述下部多晶硅電極的一部分；以及實(shí)施硅化步驟以用來在所述上部多晶硅電極的一部分和所述暴露的下部多晶硅電極 的一部分處形成硅化物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述氧化膜的厚度隨其中摻雜的雜質(zhì)的濃度變 高而變厚。
6. —種用于制造PIP電容器的方法，包括在硅襯底上形成場(chǎng)氧化膜的步驟，其用來限定器件隔離區(qū)和有源區(qū)；在所述場(chǎng)氧化膜上形成其中摻雜有雜質(zhì)的下部多晶硅電極和多晶硅電阻器的步驟；執(zhí)行氧化步驟以分別在其中摻雜有所述雜質(zhì)的所述下部多晶硅電極和所述多晶硅電阻器的頂部和側(cè)壁上形成氧化膜以并同時(shí)在所述硅襯底的所述有源區(qū)上形成氧化膜的柵極氧化步驟；以及在形成在所述下部多晶硅電極上的所述氧化膜的區(qū)域上形成上部多晶硅電極并與此 同時(shí)在所述有源區(qū)上的所述氧化膜上形成柵電極的步驟。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述在場(chǎng)氧化膜上形成其中摻雜有雜質(zhì)的下部 多晶硅電極和多晶硅電阻器的步驟包括以下步驟在其上形成有所述場(chǎng)氧化膜的所述硅襯底的整個(gè)表面上沉積多晶硅層； 向所述多晶硅層的區(qū)域內(nèi)注入雜質(zhì)離子；以及去除除了其中注入有所述雜質(zhì)離子的所述多晶硅層和用于形成在所述場(chǎng)氧化膜上的 多晶硅電阻器的所述多晶硅層的區(qū)域之外的所述多晶硅層，以形成所述下部多晶硅電極和 所述多晶硅電阻器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，形成在所述下部多晶硅電極的頂部和側(cè)壁上的 所述氧化膜比形成在所述多晶硅電阻器的頂部和側(cè)壁的所述氧化膜以及形成在有源區(qū)中的所述氧化膜更厚:
全文摘要
本發(fā)明披露了一種制造PIP電容器的方法。用于制造PIP電容器的方法包括在硅襯底上形成場(chǎng)氧化膜的步驟，其用來限定器件隔離區(qū)和有源區(qū)；在場(chǎng)氧化膜上形成其中摻雜有雜質(zhì)的下部多晶硅電極的步驟；實(shí)施氧化步驟以在其中摻雜有雜質(zhì)的下部多晶硅電極的頂部和側(cè)壁上形成第一氧化膜并同時(shí)在硅襯底的有源區(qū)上生長第二氧化膜的柵極氧化步驟；以及在第一氧化膜的區(qū)域上形成上部多晶硅電極并與此同時(shí)在第二氧化膜上形成柵電極的步驟。
文檔編號(hào)H01L21/822GK101770984SQ20091026039
公開日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月26日
發(fā)明者李鍾昊 申請(qǐng)人:東部高科股份有限公司