專利名稱：具有大縱橫比圓柱形電容器的半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)，更具體地說，涉及具有圓柱形電容器的半導(dǎo)體器件 及其制造方法。
背景技術(shù)：
目前的發(fā)展趨勢為減小最小臨界尺寸并獲得更高的半導(dǎo)體器件集成度，這導(dǎo)致單 位單元(cell，又稱為晶胞)的面積減小從而造成單元電容器的可用面積減小。無論單元電 容器的面積可以為多小，也仍需要在單元的電容器中保證單位單元所需的電容量。因此，已 經(jīng)提出多種方法在有限的可用面積中形成具有高電容量的電容器。在這些方法中包括開發(fā) 高k電介質(zhì)來保證高電容量的技術(shù)、以及穩(wěn)定地形成如下電容器的方法S卩，當(dāng)這些電容器 具有大的縱橫比時(shí)不會在半導(dǎo)體器件中產(chǎn)生缺陷。然而，按照亞50nm設(shè)計(jì)規(guī)則的要求在半 導(dǎo)體器件中形成穩(wěn)定的電容器結(jié)構(gòu)是困難的。在本技術(shù)領(lǐng)域中，已經(jīng)提出了圓柱形電容器來保證每個(gè)單位單元具有大的電容器 面積，但是根據(jù)預(yù)定設(shè)計(jì)規(guī)則的平面面積的增加是有限的。因此，保證期望的電容量的唯一 方法是增加電容器的高度。在增加這種圓柱形電容器的高度的情況下，形成上電極之后單元區(qū)域與外圍區(qū) 域之間的階差(或高度差)變得更大，這需要沉積相對較厚的層間電介質(zhì)。然而，在例如 CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)等后續(xù)平坦化工序期間，圓柱形電容器由于層間電介質(zhì)具有大的厚度 而受到不期望的應(yīng)力，這使得圓柱形電容器容易斷裂。此外，已經(jīng)采用了僅對單元區(qū)域?qū)嵤?浸出(dip-out)工序的圓柱形電容器結(jié)構(gòu)，以在形成金屬插塞期間減小CD(臨界尺寸)偏 差?？紤]到在對單元區(qū)域進(jìn)行浸出工序之后單元區(qū)域和外圍區(qū)域之間的階差變小，可以減 少單元墊(cell mat)和上電容器電極之間的重疊量，從而使得每晶片的晶粒數(shù)(net die)
J·日夕O根據(jù)上述傳統(tǒng)技術(shù)，為了僅對單元區(qū)域進(jìn)行浸出，需要在外圍區(qū)域的與單元區(qū)域 鄰接的邊界形成防護(hù)環(huán)，以便在移除存儲節(jié)點(diǎn)氧化物時(shí)保護(hù)外圍區(qū)域中的存儲節(jié)點(diǎn)氧化 物。也就是說，在移除存儲節(jié)點(diǎn)氧化物期間不應(yīng)該移除外圍區(qū)域中的存儲節(jié)點(diǎn)氧化物。然 而，如果該結(jié)構(gòu)具有任何脆弱之處(例如，形成于外圍區(qū)域的與單元區(qū)域鄰接的邊界處的 防護(hù)環(huán)具有缺陷)，則會在該處形成裂縫或者會在防護(hù)環(huán)與支撐膜之間的交界處產(chǎn)生隆起。 這樣不能保護(hù)外圍區(qū)域中的存儲節(jié)點(diǎn)氧化物，并且執(zhí)行濕式浸出工序時(shí)的氧化物蝕刻劑會 滲透到脆弱部分中；從而會對存儲節(jié)點(diǎn)氧化物膜造成損壞。這種缺陷被稱為阻擋物缺陷 (bunker defect) 0圖Ia和圖Ib示出在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)形成圓柱形電容器期間產(chǎn)生的缺陷。如圖Ia 所示，當(dāng)在形成于外圍區(qū)域的與單元區(qū)域鄰接的邊界處的防護(hù)環(huán)中產(chǎn)生缺陷時(shí)，如虛線內(nèi) 指示的部分所示，在執(zhí)行濕式浸出工序期間蝕刻劑會滲透到其中，這會對存儲節(jié)點(diǎn)氧化物 造成損壞。因此，當(dāng)如上所述存儲節(jié)點(diǎn)氧化物受到損壞時(shí)，在執(zhí)行后續(xù)的多層金屬(MLM)形成工序期間與上電極的頂部和位線都接觸的金屬觸點(diǎn)會經(jīng)歷短路，這又會導(dǎo)致半導(dǎo)體器件 的缺陷操作并且還會降低半導(dǎo)體器件的良品率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各種實(shí)施例旨在提供如下半導(dǎo)體器件及其制造方法，該半導(dǎo)體器件能夠 保護(hù)外圍區(qū)域中的存儲節(jié)點(diǎn)氧化物使其避免由于以下原因而受到損壞因?yàn)闈袷轿g刻劑所 導(dǎo)致的存在于防護(hù)環(huán)中的裂縫，或者因?yàn)樵跐袷浇龉ば蚱陂g存儲節(jié)點(diǎn)氧化物和支撐膜之 間的界面被破壞；并且能夠通過形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的防護(hù)環(huán)來防止產(chǎn)生缺陷。具體地說，本發(fā)明 旨在提供如下半導(dǎo)體器件及其制造方法其中，半導(dǎo)體器件通過用對濕式蝕刻劑具有選擇 性的間隙填充膜填充防護(hù)環(huán)內(nèi)部來實(shí)現(xiàn)具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的圓柱形電容器，以保護(hù)防護(hù)環(huán)使其 不具有阻擋物缺陷或損壞。一種半導(dǎo)體器件的制造方法包括在限定有單元區(qū)域和外圍區(qū)域的半導(dǎo)體基板上 沉積存儲節(jié)點(diǎn)氧化物和支撐膜；蝕刻所述支撐膜和所述存儲節(jié)點(diǎn)氧化物，以在所述單元區(qū) 域中形成多個(gè)存儲節(jié)點(diǎn)孔并在所述外圍區(qū)域中形成防護(hù)環(huán)孔；在所述存儲節(jié)點(diǎn)孔中形成多 個(gè)圓柱形下電極并且同時(shí)在所述防護(hù)環(huán)孔中形成導(dǎo)電層；沉積覆蓋氧化物以填充所有所述 存儲節(jié)點(diǎn)孔并且填充所述防護(hù)環(huán)孔的一部分；沉積間隙填充膜以填充所述防護(hù)環(huán)孔的剩余 部分；將所述單元區(qū)域中的多個(gè)下電極間隔開；將所述支撐膜圖案化以移除所述單元區(qū)域 中的支撐膜；以及執(zhí)行濕式浸出工序以移除所述單元區(qū)域中的存儲節(jié)點(diǎn)氧化物，以形成圓 柱形下電極。優(yōu)選地，所述方法還包括在所述圓柱形下電極上形成電介質(zhì)；以及在所述電介 質(zhì)上形成上電極。優(yōu)選地，所述存儲節(jié)點(diǎn)氧化物包括從如下群組中選擇的單層膜、或者多層膜，所述 群組包括 PSG、BSG、BPSG、USG 和 TEOS。優(yōu)選地，相對于所述存儲節(jié)點(diǎn)氧化物而言，所述支撐膜在對抗被所述濕式浸出工 序移除方面具有更高的選擇性。優(yōu)選地，所述支撐膜包含從Si3N4、SiON和Si中選擇的一種材料。優(yōu)選地，所述防護(hù)環(huán)孔大于所述存儲節(jié)點(diǎn)孔。優(yōu)選地，所述防護(hù)環(huán)孔比所述存儲節(jié)點(diǎn)孔大大約10nm。優(yōu)選地，所述下電極包括如下材料TiN、TaN、WN、Pt、Ru或A1N，或所述材料的層壓 品，或者由所述材料與Si、C、Al和Ge結(jié)合而形成的膜。優(yōu)選地，所述覆蓋氧化物包括低溫二氧化硅、PSG基膜、或USG基膜。優(yōu)選地，所述低溫二氧化硅包括通過將O3添加到TDMAS中獲得的SiO2膜、或者通 過將吡啶添加到HCD中獲得的ALD SiO2膜。優(yōu)選地，所述覆蓋氧化物在室溫至約400°C的溫度范圍內(nèi)形成。優(yōu)選地，沉積所述覆蓋氧化物的步驟包括沉積所述覆蓋氧化物來覆蓋所述下電 極和所述導(dǎo)電層；以及執(zhí)行濕式清潔工序來移除所述覆蓋氧化物直至達(dá)到所述導(dǎo)電層的預(yù) 定上部為止。優(yōu)選地，所述濕式清潔工序利用HF或BOE緩沖氧化物蝕刻劑。優(yōu)選地，相對于所述存儲節(jié)點(diǎn)氧化物而言，所述間隙填充膜在對抗被所述濕式浸
5出工序移除方面具有更高的蝕刻選擇性。優(yōu)選地，所述間隙填充膜包括從由TiN、TaN, WN、Pt、Ru、TiSiN, TiSiCN、TiCN和 TiAlN構(gòu)成的群組中選擇的金屬膜、或者從由Si3N4、SiON、SiBN、Si和SiGe構(gòu)成的群組中選 擇的硅基膜。優(yōu)選地，所述下電極和所述間隙填充膜由相同的材料制成。優(yōu)選地，所述下電極包括TiN膜。優(yōu)選地，所述間隙填充膜包括TiN膜或Si3N4膜。優(yōu)選地，利用CMP或回蝕工序來將所述存儲節(jié)點(diǎn)間隔開。優(yōu)選地，將所述支撐膜圖案化為孔型或線型。優(yōu)選地，利用單次型或分批型濕式清潔裝置執(zhí)行所述濕式浸出工序。優(yōu)選地，所述濕式浸出工序利用BOE緩沖氧化物蝕刻劑。優(yōu)選地，用清潔劑R、清潔劑N、FRD或FPM清潔工序在原位或在原位外執(zhí)行所述濕 式浸出工序。優(yōu)選地，所述電介質(zhì)由A1203、ZrO2, HfO2, Ta2O5, TiO2, ST0(鈦酸鍶)、BST(鈦酸鍶 鋇)、PZT(鋯鈦酸鉛)等或者它們的多層膜來形成。優(yōu)選地，所述上電極由TiN、TaN、W/WN、WN、Pt、Ru、或AlN形成，或者由它們的層壓 品形成。優(yōu)選地，在所述電介質(zhì)上形成所述上電極的步驟包括移除所述外圍區(qū)域中的支撐膜。一種半導(dǎo)體器件包括圓柱形電容器結(jié)構(gòu)，其形成于半導(dǎo)體基板的單元區(qū)域中，所 述圓柱形電容器結(jié)構(gòu)包括圓柱形下電極、電介質(zhì)和上電極；存儲節(jié)點(diǎn)氧化物，其形成于所述 半導(dǎo)體基板上的外圍區(qū)域中；防護(hù)環(huán)，其形成于所述半導(dǎo)體基板上的所述外圍區(qū)域的與所 述單元區(qū)域鄰接的邊界處，并且所述防護(hù)環(huán)形成于防護(hù)環(huán)孔中；覆蓋氧化物，其填充所述防 護(hù)環(huán)的一部分；以及間隙填充膜，其用于填充所述防護(hù)環(huán)的剩余部分。


圖Ia和圖Ib示出在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)形成圓柱形電容器期間所產(chǎn)生的缺陷。圖2a至圖2h均為工序剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的具有圓柱形電 容器的半導(dǎo)體器件的制造方法。
具體實(shí)施例方式下面，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，從而使本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技 術(shù)人員能夠容易地實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方面。本發(fā)明涉及通過僅在半導(dǎo)體器件的單元區(qū)域執(zhí)行浸出工序來形成圓柱形MIM(金 屬絕緣體金屬)電容器的方法。具體地說，本發(fā)明涉及如下制造半導(dǎo)體器件的方法其中， 在形成存儲節(jié)點(diǎn)(下電極)孔并沉積下電極之后，用間隙填充膜來填充防護(hù)環(huán)的孔的內(nèi)部， 從而避免因防護(hù)環(huán)的厚度薄而在執(zhí)行濕式浸出工序期間產(chǎn)生阻擋物缺陷和損壞，并因此而 避免在濕式浸出工序期間對外圍區(qū)域中的存儲節(jié)點(diǎn)氧化物造成損壞。圖2a至圖2h均為一些重要工序的剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的具 有圓柱形電容器的半導(dǎo)體器件的制造方法。應(yīng)該理解到，附圖不一定按照比例繪制，并且在一些情況下某些部分可能放大比例繪制以更清楚地描繪本發(fā)明的一些特征。參考圖2a，在限定有單元區(qū)域和外圍區(qū)域的半導(dǎo)體基板10上形成第一層間電介 質(zhì)12，然后蝕刻該第一層間電介質(zhì)12的與單元區(qū)域?qū)?yīng)的預(yù)定部分，以形成使半導(dǎo)體基板 10的一部分露出的觸點(diǎn)孔。用多晶硅填充觸點(diǎn)孔來形成存儲節(jié)點(diǎn)觸點(diǎn)插塞13。此時(shí)，可以 在形成第一層間電介質(zhì)12之前執(zhí)行與制造半導(dǎo)體器件相關(guān)的一系列預(yù)定工序。例如，可以 依次形成隔離層、字線、第一層間電介質(zhì)和位線，或者可以在半導(dǎo)體基板10中形成晶體管 的源極/漏極。接下來，在包括第一層間電介質(zhì)12和存儲節(jié)點(diǎn)觸點(diǎn)插塞13的所得結(jié)構(gòu)上依次沉 積存儲節(jié)點(diǎn)下停止層14作為蝕刻停止層、第一存儲節(jié)點(diǎn)氧化物15、支撐膜16、第二存儲節(jié) 點(diǎn)氧化物17等。此處，存儲節(jié)點(diǎn)氧化物15和17由單層膜或多層膜形成，單層膜由PSG(磷 硅酸鹽玻璃)、BSG (硼硅酸鹽玻璃)、BPSG (硼磷硅酸鹽玻璃)、USG (未摻雜硅酸鹽玻璃)、 TEOS (正硅酸四乙酯)等制成。此外，利用如下絕緣體形成支撐膜16:該絕緣體相對于存 儲節(jié)點(diǎn)氧化物而言在對抗被后續(xù)濕式浸出工序移除方面的蝕刻選擇性更高，并且支撐膜16 包括例如Si3N4、SiON、Si等硅基膜。采用支撐膜16來防止下電極之間、以及下電極與防護(hù) 環(huán)之間的傾斜。接下來，執(zhí)行掩模和蝕刻工序在單元區(qū)域中形成存儲節(jié)點(diǎn)孔18以形成電容器的 下電極。在形成存儲節(jié)點(diǎn)孔18時(shí)，也在外圍區(qū)域的與單元區(qū)域鄰接的邊界處形成防護(hù)環(huán)孔 19。此處，優(yōu)選地，防護(hù)環(huán)孔19的寬度顯著地大于存儲節(jié)點(diǎn)孔18的寬度，優(yōu)選地，比存儲節(jié) 點(diǎn)孔18的寬度大至少約lOnm。下面參考圖2b，為了與從存儲節(jié)點(diǎn)孔18中露出的存儲節(jié)點(diǎn)觸點(diǎn)插塞13進(jìn)行電阻 性接觸，在存儲節(jié)點(diǎn)觸點(diǎn)插塞13上沉積例如Ti膜以形成TiSi膜(未示出)。在包括存儲節(jié)點(diǎn)孔18的所得結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上沉積下電極20。此時(shí)，也在防護(hù)環(huán) 孔19內(nèi)形成圓柱形導(dǎo)電層21。下電極20由！^！“鄉(xiāng)^？仏??？仏或六⑶形成，或者由上述 材料的層壓品形成，或者由如下膜形成該膜由與Si、C、Al、Ge等結(jié)合的上述材料(即TiN、 TaN、WN、Pt、Ru、或AlN)制成，或者下電極20優(yōu)選地為TiN膜。在形成有下電極20的所得結(jié)構(gòu)上沉積將存儲節(jié)點(diǎn)孔18內(nèi)部填充的覆蓋氧化物 22。由于防護(hù)環(huán)孔19比存儲節(jié)點(diǎn)孔18寬，所以覆蓋氧化物22僅填充防護(hù)環(huán)孔19的一部 分，而不會填充從頂部至一定部分的區(qū)域。也就是說，覆蓋氧化物22在充分地填充形成有 下電極20的存儲節(jié)點(diǎn)孔18時(shí)為連續(xù)膜的形式；并且覆蓋氧化物22在填充形成有導(dǎo)電層21 的防護(hù)環(huán)孔19的僅一部分時(shí)以非連續(xù)膜的形式涂覆。這是因?yàn)榇鎯?jié)點(diǎn)孔18和防護(hù)環(huán)孔 19具有彼此不同的寬度。此處，覆蓋氧化物22由低溫二氧化硅、PSG基膜、USG基膜等形成。低溫二氧化硅 的實(shí)例包括通過將O3添加到TDMAS (三(二甲氨基)硅烷)中獲得的SiO2膜、通過將吡啶 添加到HCD中獲得的ALD SiO2膜(ALD指的是原子層沉積技術(shù))等。將存儲節(jié)點(diǎn)孔18中 的整個(gè)空間填充的覆蓋氧化物22用于保護(hù)下電極不受后續(xù)工序破壞。覆蓋氧化物22優(yōu)選 地在室溫至約400°C的范圍內(nèi)的低溫下形成以使下電極20的氧化最少。接下來，參考圖2c，根據(jù)覆蓋氧化物22的沉積厚度執(zhí)行利用HF或BOE基蝕刻劑的 濕式清潔工序來移除覆蓋氧化物22的某些部分。此時(shí)，與導(dǎo)電層21的頂部對應(yīng)的覆蓋氧 化物22被移除，而與導(dǎo)電層21的底部對應(yīng)的覆蓋氧化物22保留下來。
參考圖2d，在移除覆蓋氧化物22的預(yù)定部分之后的所得結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上，沉積 間隙填充膜23來填充存儲節(jié)點(diǎn)孔18和/或防護(hù)環(huán)孔19的未被覆蓋氧化物22填充的部分。 間隙填充膜 23 的實(shí)例包括例如 TiN、TaN、WN、Pt、Ru、TiSiN、TaSiN、TiSiCN、TiCN、TiAlN 等 金屬膜、或者例如Si3N4、SiON, SiBN, Si、SiGe等硅基膜，但是優(yōu)選地使用與下電極20的材 料相同的材料。在將TiN膜應(yīng)用于下電極20的情況下，優(yōu)選地將TiN膜或Si3N4膜應(yīng)用于 間隙填充膜23。相對于覆蓋氧化物22而言，這種間隙填充膜23在對抗被后續(xù)濕式浸出工 序移除方面的蝕刻選擇性更高。下面，參考圖2e，通過利用CMP或者回蝕工序執(zhí)行平坦化工序來將存儲節(jié)點(diǎn)間隔 開。此時(shí)，移除沉積在存儲節(jié)點(diǎn)和導(dǎo)電層上的間隙填充膜23直到使第二存儲節(jié)點(diǎn)氧化物17 的上表面露出為止。根據(jù)本實(shí)施例，由于該平坦化工序，保留有一部分覆蓋氧化物的防護(hù)環(huán) 孔19完全被間隙填充膜23A填充，并且存儲節(jié)點(diǎn)孔18完全被覆蓋氧化物22A填充。這樣， 形成包括導(dǎo)電層21、覆蓋氧化物22的一部分和間隙填充膜23A在內(nèi)的防護(hù)環(huán)。參考圖2f，用光阻(photoresit，又稱為光刻膠或光致抗蝕劑)膜涂覆使第二存 儲節(jié)點(diǎn)氧化物17的上表面露出的所得結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面，然后經(jīng)過曝光和顯影工序進(jìn)行圖 案化以形成使單元區(qū)域的一部分敞開并覆蓋外圍區(qū)域的掩模24。接下來，移除單元區(qū)域中 的從掩模24露出的第二存儲節(jié)點(diǎn)氧化物17，然后執(zhí)行用于移除支撐膜16以形成特定形狀 的蝕刻工序。此處，對支撐膜執(zhí)行的圖案化工序的類型不限于任何特定的類型，而是包括孔 型、線型等。參考圖2g，剝離掩模24，然后利用氧化物蝕刻劑執(zhí)行濕式浸出清潔工序以移除位 于下電極20A之外的存儲節(jié)點(diǎn)氧化物，即第一存儲節(jié)點(diǎn)氧化物15和第二存儲節(jié)點(diǎn)氧化物17 以及保留下來的覆蓋氧化物22A(參見圖2f)，以形成圓柱形下電極20A。此時(shí)，導(dǎo)電層保持 被間隙填充膜23A填充，相對于存儲節(jié)點(diǎn)氧化物而言，該間隙填充膜23A在對抗被濕式蝕刻 劑移除方面具有蝕刻選擇性，以便使間隙填充膜23A的損失最小。利用單次型或分批型濕 式清潔裝置執(zhí)行該濕式浸出清潔工序。該濕式浸出清潔工序利用BOE基材料作為氧化物蝕 刻劑，并且如果需要減少下電極20的損失，則在原位或在原位外有益地利用清潔劑R(H2S04 和H2O2的溶液)、清潔劑N(NH4OH^H2O2和H2O的溶液)、FRD (fluorine rinse dry,氟干燥凈 洗劑)或FPM(hydroflouric peroxide mixture，氟化氫過氧化氫混合物)執(zhí)行清潔，以使 浸出能力和顆粒移除能力翻倍。接下來參考圖2h，在上面具有圓柱形下電極20A的所得結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上形成電 介質(zhì)25。此處，電介質(zhì)25由具有高介電常數(shù)的例如Al203、Zr02、Hf02、Ta205、Ti02、ST0、BST、 PZT等材料所制成的單層膜形成，或者由多層膜形成，并且可以由CMP或ALD等方法來獲得。然后，在該電介質(zhì)25上形成由TiN、TaN, W/WN、WN、Pt、Ru或A1N、或者它們的層壓 品形成的上電極26。接下來，在上電極26上沉積覆蓋材料，并且對上電極26執(zhí)行圖案化和蝕刻工序以 將單元區(qū)域和外圍區(qū)域間隔開。此時(shí)，還移除外圍區(qū)域中的支撐膜16。除了上述方法，本發(fā)明還可以應(yīng)用于電容器的制造，這涉及一系列工序，即執(zhí)行 圖案化和蝕刻工序以移除支撐膜，形成額外的存儲節(jié)點(diǎn)氧化物，并且對存儲節(jié)點(diǎn)孔進(jìn)行圖 案化和蝕刻。如上所述，本發(fā)明可以通過用間隙填充膜填充在外圍區(qū)域的與單元區(qū)域鄰接的邊
8界處形成的防護(hù)環(huán)孔，而在不對防護(hù)環(huán)造成阻擋物缺陷和損失的情況下形成具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu) 的圓柱形電容器。在半導(dǎo)體器件的具有MIM(金屬絕緣體金屬)結(jié)構(gòu)的電容器的制造工序中，如果僅 對單元區(qū)域?qū)嵤┙龉ば騺硇纬呻娙萜?，則位于外圍區(qū)域的與單元區(qū)域鄰接的邊界處的防 護(hù)環(huán)在濕式浸出工序期間會受到濕式蝕刻劑的損壞。通過用間隙填充膜來填充該導(dǎo)電層， 本發(fā)明避免因應(yīng)力而受到損壞，以防止對防護(hù)環(huán)造成阻擋物缺陷和損壞。因此，可以提供具 有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的圓柱形電容器以及高集成度、高質(zhì)量的半導(dǎo)體器件。本發(fā)明的上述實(shí)施例是示例性的而非限制性的。各種替代及等同的方式都是可 行的。本發(fā)明并不限于本文所述的實(shí)施例。本發(fā)明也不限于任何特定類型的半導(dǎo)體器件。 對本發(fā)明內(nèi)容所作的其它增加、刪減或修改是顯而易見的并且落入所附權(quán)利要求書的范圍 內(nèi)。本申請要求2009年6月30日提交的韓國專利申請No. 10-2009-0059510的優(yōu)先 權(quán)，該韓國專利申請的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括在限定有單元區(qū)域和外圍區(qū)域的半導(dǎo)體基板上沉積存儲節(jié)點(diǎn)氧化物和支撐膜；蝕刻所述支撐膜和所述存儲節(jié)點(diǎn)氧化物，以在所述單元區(qū)域中形成多個(gè)存儲節(jié)點(diǎn)孔并在所述外圍區(qū)域的與所述單元區(qū)域鄰接的邊界處形成防護(hù)環(huán)孔；在所述存儲節(jié)點(diǎn)孔中形成多個(gè)圓柱形下電極并且同時(shí)在所述防護(hù)環(huán)孔中形成導(dǎo)電層；沉積覆蓋氧化物，使所述覆蓋氧化物完全填充所有所述存儲節(jié)點(diǎn)孔并且填充所述防護(hù)環(huán)孔的一部分；沉積間隙填充膜以完全填充所述防護(hù)環(huán)孔的剩余部分；將所述單元區(qū)域中的多個(gè)下電極間隔開；將所述支撐膜圖案化以移除所述單元區(qū)域中的支撐膜；以及執(zhí)行濕式浸出工序以移除所述單元區(qū)域中的存儲節(jié)點(diǎn)氧化物，以形成圓柱形下電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括 在所述圓柱形下電極上形成電介質(zhì)；以及 在所述電介質(zhì)上形成上電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述存儲節(jié)點(diǎn)氧化物包括從如下群組中選擇的單層膜或多層膜，所述群組包括PSG、 BSG、BPSG、USG 禾P TEOS0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中， 所述防護(hù)環(huán)孔大于所述存儲節(jié)點(diǎn)孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述下電極選自包括TiN、TaN, WN、Pt、Ru、A1N、以及它們的層壓品的群組。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述覆蓋氧化物包括低溫二氧化硅、PSG基膜、或USG基膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中， 沉積所述覆蓋氧化物的步驟包括沉積所述覆蓋氧化物來覆蓋所述下電極和所述導(dǎo)電層；以及執(zhí)行濕式清潔工序來移除所述覆蓋氧化物，直至達(dá)到所述導(dǎo)電層的預(yù)定上部為止。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，相對于所述存儲節(jié)點(diǎn)氧化物而言，所述間隙填充膜在對抗被所述濕式浸出工序移除方 面具有蝕刻選擇性。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述間隙填充膜包括金屬膜或硅基膜，所述金屬膜選自包括TiN、TaN, WN、Pt、Ru、 TiSiN、TiSiCN、TiCN 禾Π TiAlN 的群組，所述硅基膜選自包括 Si3N4、SiON, SiBN, Si 和 SiGe 的群組。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，利用單次型或分批型濕式清潔裝置執(zhí)行所述濕式浸出工序。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述濕式浸出工序利用BOE緩沖氧化物蝕刻劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，用清潔劑N、清潔劑R、FRD或FPM清潔工序在原位或在原位外執(zhí)行所述濕式浸出工序。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述電介質(zhì)選自包括Al2O3、&02、Hf02、Ta205、Ti02、STO、BST、PZT、以及它們的層壓品的群組。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述上電極選自包括TiN、TaN, W/WN、WN、Pt、Ru、A1N、以及它們的層壓品的群組。
15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在所述電介質(zhì)上形成所述上電極的步驟包括移除所述外圍區(qū)域中的支撐膜。
16.一種半導(dǎo)體器件，包括圓柱形電容器結(jié)構(gòu)，其形成于半導(dǎo)體基板上的單元區(qū)域中，所述圓柱形電容器結(jié)構(gòu)包 括圓柱形下電極、電介質(zhì)和上電極；存儲節(jié)點(diǎn)氧化物，其形成于所述半導(dǎo)體基板上的外圍區(qū)域中； 導(dǎo)電層，其涂覆在防護(hù)環(huán)孔中，所述防護(hù)環(huán)孔形成于所述半導(dǎo)體基板上的所述外圍區(qū) 域的與所述單元區(qū)域鄰接的邊界處；覆蓋氧化物，其填充所述導(dǎo)電層內(nèi)的一部分；以及 間隙填充膜，其填充所述導(dǎo)電層內(nèi)的剩余部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體器件，其中，相對于所述存儲節(jié)點(diǎn)氧化物而言，所述間隙填充膜在對抗被濕式浸出工序移除方面具 有蝕刻選擇性，所述濕式浸出工序是在形成所述圓柱形下電極時(shí)來執(zhí)行的。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述覆蓋氧化物包括低溫二氧化硅、PSG基膜、以及USG基膜中的至少一者。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述間隙填充膜包括從由TiN、TaN, WN、Pt、Ru、TiSiN、TiSiCN、TiCN和TiAlN構(gòu)成的 群組中選擇的金屬膜、或者從由Si3N4、SiON、SiBN、Si和SiGe構(gòu)成的群組中選擇的硅基膜。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體器件，其中， 所述下電極和所述間隙填充膜由相同的材料構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明公開具有大縱橫比圓柱形電容器的半導(dǎo)體器件及其制造方法。所述大縱橫比圓柱形電容器是不容易在防護(hù)環(huán)中產(chǎn)生阻擋物缺陷和損失的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體器件包括圓柱形電容器結(jié)構(gòu)、存儲節(jié)點(diǎn)氧化物、防護(hù)環(huán)孔、導(dǎo)電層和覆蓋氧化物。單元區(qū)域中的圓柱形電容器結(jié)構(gòu)包括圓柱形下電極、電介質(zhì)和上電極。存儲節(jié)點(diǎn)氧化物位于半導(dǎo)體基板上的外圍區(qū)域中。導(dǎo)電層涂覆在防護(hù)環(huán)孔中。防護(hù)環(huán)孔位于半導(dǎo)體基板上的外圍區(qū)域中的與單元區(qū)域鄰接的邊界處。覆蓋氧化物填充導(dǎo)電層內(nèi)的一部分。間隙填充膜填充導(dǎo)電層內(nèi)的剩余部分。
文檔編號H01L29/92GK101937837SQ20101010328
公開日2011年1月5日 申請日期2010年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者曹豪辰, 樸哲煥, 李東均 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司