專利名稱：制作存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中頂電極的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制作技術(shù)，特別涉及一種制作存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中頂電極的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件的制作包括存儲(chǔ)器的制作。存儲(chǔ)器包括存儲(chǔ)單元和外圍電路，其中，存儲(chǔ)單元區(qū)域用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，一般都包括底電極、介質(zhì)層及頂電極。圖1為現(xiàn)有技術(shù)制作存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中頂電極的方法流程圖，結(jié)合圖加 圖2f 現(xiàn)有技術(shù)所示的制作存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中頂電極過(guò)程的剖面結(jié)構(gòu)圖，進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明步驟11、如圖加所示，提供一底電極101，該底電極101可以為摻雜的多晶硅、摻雜的非晶硅或者金屬鎢的硅化物等；在該步驟中，底電極101形成于第一絕緣層102中，第一絕緣層102可以采用氧化物構(gòu)成，也可以為低介電常數(shù)材料層，例如含有硅、氧、碳和氫元素的類似氧化物的黑鉆石 (black diamond, BD)或者摻有氟離子的硅玻璃，也可以稱為氟化玻璃(Fluorin Silicon Glass, FSG)等；步驟12、如圖2b所示，在該底電極101和第一絕緣層102表面沉積介質(zhì)層103 ；在本步驟中，所沉積的介質(zhì)層103可以為氮化硅層；步驟13、如圖2c所示，在介質(zhì)層103表面沉積第二絕緣層104，用于在其中形成頂電極106 ；在該步驟中，第二絕緣層104可以采用氧化物構(gòu)成，也可以為低介電常數(shù)材料層， 例如含有硅、氧、碳和氫元素的類似氧化物的BD或者摻有氟離子的硅玻璃，也可以稱為FSG 等；步驟14、如圖2d所示，采用光刻工藝和刻蝕工藝在第二絕緣層104中形成用于填充頂電極106材料的接觸孔105 ；在本步驟中，光刻工藝為在第二絕緣層104上涂覆光刻膠層后，按照接觸孔105 圖形對(duì)光刻膠層進(jìn)行曝光和顯影后，形成具有接觸孔105圖形的光刻膠層；刻蝕工藝為以該具有接觸孔105圖形的光刻膠層為掩膜，采用等離子體干法刻蝕對(duì)第二絕緣層104進(jìn)行刻蝕后，得到接觸孔105，所述干法等離子體刻蝕通常采用氟碳化合物化學(xué)氣體，在反應(yīng)腔中采用射頻激發(fā)后刻蝕第二絕緣層104 ；步驟15、刻蝕完成后，采用等離子體干法刻蝕對(duì)第二絕緣層104表面及接觸孔105 表面進(jìn)行預(yù)清理；在本步驟中，由于在步驟104的過(guò)程中會(huì)在第二絕緣層104表面及接觸孔105表面沾污雜質(zhì)，特別是接觸孔104底層表面沾污的雜質(zhì)，會(huì)對(duì)后續(xù)在接觸孔104沉積的頂電極性能產(chǎn)生影響，所以需要進(jìn)行預(yù)清理；在本步驟中，采用等離子體干法預(yù)清理也就是將水蒸氣注入到反應(yīng)腔中，采用射頻激發(fā)后與第二絕緣層104表面及接觸孔104表面反應(yīng)，去除掉雜質(zhì)；
步驟16、如圖加所示，在得到的接觸孔105中填充頂電極106材料；在本步驟中，該底電極106材料可以為摻雜的多晶硅、摻雜的非晶硅或者金屬鎢的硅化物等；步驟17、如圖2f所示，采用化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)拋光頂電極106材料至第二絕緣層104表面，得到頂電極106。采用上述過(guò)程就制作得到存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中頂電極，但是，采用該方法最終得到的存儲(chǔ)器的良率卻不高。這是因?yàn)椋谥谱黜旊姌O過(guò)程中，由于步驟105的等離子體干法預(yù)清理是采用射頻激發(fā)得到等離子體，會(huì)帶電荷，而第二絕緣層104絕緣無(wú)法導(dǎo)電，所以就會(huì)在第二絕緣層104表面造成放電損傷，造成了第二絕緣層104表面不平，在后續(xù)沉積頂電極材料并CMP得到頂電極過(guò)程中，使得無(wú)法完全去除第二絕緣層表面的頂電極材料，最終可能導(dǎo)致所制作的存儲(chǔ)器漏電，使最終得到的存儲(chǔ)器的良率降低。為了解決這個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)有采用減少等離子干法預(yù)清理的時(shí)間和射頻功率的方法來(lái)減少第二絕緣層104表面的損傷，但是無(wú)法完全去除在第二絕緣層104表面的放電損傷，在第二絕緣層104表面造成的放電損傷依然存在。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種制作存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中頂電極的方法，該方法在制作存儲(chǔ)單元中頂電極過(guò)程中，能夠避免第二絕緣層表面的放電損傷，提高最終得到的存儲(chǔ)器良率。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的一種制作存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中頂電極的方法，該方法包括提供一在第一絕緣層中的底電極，在第一絕緣層和該底電極上沉積介質(zhì)層；在介質(zhì)層上沉積第二絕緣層后，在第二絕緣層上形成金屬層；采用光刻工藝和刻蝕工藝對(duì)金屬層和第二絕緣層進(jìn)行刻蝕，在金屬層和第二絕緣層中形成接觸孔；采用等離子體干法對(duì)金屬層表面及接觸孔底層表面進(jìn)行預(yù)清理后，在金屬層表面及接觸孔內(nèi)沉積頂電極材料，填充滿接觸孔；對(duì)頂電極材料拋光至第二絕緣層，所述拋光過(guò)程中拋光掉第二絕緣層表面上的金屬層，形成頂電極。所述金屬層形成采用化學(xué)氣相淀積方法或電化學(xué)電鍍方法。所述化學(xué)氣相淀積方法為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積方法、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積方法、金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積方法或低壓化學(xué)氣相淀積方法。所述金屬層采用鋁、銅、鎢、頂電極合金材料、氮化鋁、氮化銅、氮化鎢或氮化頂電極合金材料。所述金屬層的沉積厚度為1000埃 3埃。所述采用光刻工藝和刻蝕工藝對(duì)金屬層和第二絕緣層進(jìn)行刻蝕的過(guò)程為在金屬層表面上涂覆光刻膠層后，按照接觸孔圖形對(duì)光刻膠層進(jìn)行曝光和顯影后，形成具有接觸孔圖形的光刻膠層；以該具有接觸孔圖形的光刻膠層為掩膜，采用干法等離子體對(duì)金屬層和第二絕緣層進(jìn)行刻蝕后，得到接觸孔。由上述技術(shù)方案可見，本發(fā)明為了在制作存儲(chǔ)單元中頂電極過(guò)程中，避免第二絕緣層表面的放電損傷，在得到接觸孔之前，增加在第二絕緣層表面得到金屬層的步驟，該金屬層可以在后續(xù)等離子體干法預(yù)清理過(guò)程中作為導(dǎo)電層將等離子體的電荷導(dǎo)掉，不會(huì)造成第二絕緣層表面的放電損傷。并且，該增加的金屬層在后續(xù)的CMP步驟拋光頂電極材料中可以同時(shí)被去除掉，不會(huì)影響最終制作的存儲(chǔ)器性能。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)制作存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中頂電極的方法流程圖；圖加 圖2f為現(xiàn)有技術(shù)制作存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中頂電極過(guò)程的剖面結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明制作存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中頂電極的方法流程圖；圖如 圖4g為本發(fā)明制作存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中頂電極過(guò)程的剖面結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。從現(xiàn)有技術(shù)可以看出，制作得到存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中頂電極過(guò)程中的等離子體干法預(yù)清理步驟會(huì)造成第二絕緣層表面放電損傷而導(dǎo)致第二絕緣層不平，在后續(xù)沉積頂電極材料并CMP得到頂電極過(guò)程中，使得無(wú)法完全去除第二絕緣層表面的頂電極材料，可能導(dǎo)致最終所制作的存儲(chǔ)器漏電，降低了最終得到的存儲(chǔ)器的良率降低。因此，如何避免制作得到存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中頂電極過(guò)程中的等離子體干法預(yù)清理步驟造成的第二絕緣層表面放電損傷，是解決問(wèn)題的關(guān)鍵所在。雖然現(xiàn)有技術(shù)采用了減少等離子干法預(yù)清理的時(shí)間和射頻功率，來(lái)降低第二絕緣層表面的放電損傷，但是卻無(wú)法從根本上解決問(wèn)題，第二絕緣層表面的放電損傷雖然減少，但是還依然存在。為了克服上述問(wèn)題，本發(fā)明在制作得到存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中頂電極過(guò)程中，在得到接觸孔之前，增加在第二絕緣層表面得到金屬層的步驟，該金屬層可以在后續(xù)等離子體干法預(yù)清理過(guò)程中作為導(dǎo)電層將等離子體的電荷導(dǎo)掉，不會(huì)造成第二絕緣層表面的放電損傷。并且，該增加的金屬層在后續(xù)的CMP頂電極材料步驟中可以同時(shí)被去除掉，不會(huì)影響最終制作的存儲(chǔ)器性能。這樣，就從根本上避免了第二絕緣層表面的損傷。圖3為本發(fā)明制作存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中頂電極的方法流程圖，結(jié)合圖如 圖4g 本發(fā)明所示的制作存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中頂電極過(guò)程的剖面結(jié)構(gòu)圖，進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明步驟301、如圖如所示，提供一底電極101，該底電極101可以為摻雜的多晶硅、摻雜的非晶硅或者金屬鎢的硅化物等；在該步驟中，底電極101形成于第一絕緣層102中，第一絕緣層102可以采用氧化物構(gòu)成，也可以為低介電常數(shù)材料層，例如含有硅、氧、碳和氫元素的類似氧化物的BD或者摻有氟離子的硅玻璃，也可以稱為FSG等；步驟302、如圖4b所示，在該底電極101和第一絕緣層102表面沉積介質(zhì)層103 ；在本步驟中，所沉積的介質(zhì)層103可以為氮化硅層；步驟303、如圖如所示，在介質(zhì)層103表面沉積第二絕緣層104，用于在其中形成頂電極106 ；在該步驟中，第二絕緣層104可以采用氧化物構(gòu)成，也可以為低介電常數(shù)材料層， 例如含有硅、氧、碳和氫元素的類似氧化物的BD或者摻有氟離子的硅玻璃，也可以稱為FSG 等；步驟304、如圖4d所示，在第二絕緣層104表面上生成金屬層401 ；在本步驟中，金屬層401可以采用鋁、銅、鎢、頂電極合金材料、氮化鋁、氮化銅、氮化鎢或氮化頂電極合金材料；在本步驟中，金屬層401的材料與頂電極106材料相同或不同；在本步驟中，金屬層401的沉積厚度可以為1000埃 3埃，可以根據(jù)需要確定；在本步驟中，可以采用化學(xué)氣相淀積(CVD)得到金屬層401，比如采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積(PVD)、金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積(MOCVD)或低壓化學(xué)氣相淀積(ALD)得到金屬層401 ；也可以采用電化學(xué)電鍍(ECP)得到金屬層401 ；步驟305、如圖如所示，采用光刻工藝和刻蝕工藝在金屬層401和第二絕緣層104 中形成用于填充頂電極106材料的接觸孔402 ；在本步驟中，光刻工藝為在金屬層401表面上涂覆光刻膠層后，按照接觸孔402 圖形對(duì)光刻膠層進(jìn)行曝光和顯影后，形成具有接觸孔402圖形的光刻膠層；刻蝕工藝為以該具有接觸孔402圖形的光刻膠層為掩膜，采用等離子體干法刻蝕對(duì)金屬層401和第二絕緣層104進(jìn)行刻蝕后，得到接觸孔402，所述干法等離子體刻蝕通常采用氟碳化合物化學(xué)氣體，在反應(yīng)腔中采用射頻激發(fā)后刻蝕金屬層401和第二絕緣層 104 ；步驟306、刻蝕完成后，采用等離子體干法刻蝕對(duì)金屬層401表面及接觸孔402底層表面進(jìn)行預(yù)清理；在本步驟中，由于在步驟104的過(guò)程中會(huì)在金屬層401表面及接觸孔402底層表面沾污雜質(zhì)，特別是接觸孔104底層表面沾污的雜質(zhì)，會(huì)對(duì)后續(xù)在接觸孔104沉積的頂電極性能產(chǎn)生影響，所以需要進(jìn)行預(yù)清理；在本步驟中，采用等離子體干法預(yù)清理也就是將水蒸氣注入到反應(yīng)腔中，采用射頻激發(fā)后與金屬層401表面及接觸孔402底層表面反應(yīng)，去除掉雜質(zhì)；步驟307、如圖4f所示，在得到的接觸孔402中填充頂電極106材料；在本步驟中，該底電極106材料可以為摻雜的多晶硅、摻雜的非晶硅或者金屬鎢的硅化物等，該材料可以與金屬層401的材料相同或不同；步驟308、如圖4g所示，采用CMP拋光頂電極106材料至第二絕緣層104表面，得到頂電極；在本步驟中，CMP拋光頂電極106的過(guò)程中，也會(huì)將第二絕緣層104表面的金屬層 401拋光掉，CMP的方法和現(xiàn)有技術(shù)相同。在上述過(guò)程中，所制作的頂電極106的高度仍然由第二絕緣層104的沉積高度決定。以上舉較佳實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制作存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中頂電極的方法，該方法包括提供一在第一絕緣層中的底電極，在第一絕緣層和該底電極上沉積介質(zhì)層；在介質(zhì)層上沉積第二絕緣層后，在第二絕緣層上形成金屬層；采用光刻工藝和刻蝕工藝對(duì)金屬層和第二絕緣層進(jìn)行刻蝕，在金屬層和第二絕緣層中形成接觸孔；采用等離子體干法對(duì)金屬層表面及接觸孔底層表面進(jìn)行預(yù)清理后，在金屬層表面及接觸孔內(nèi)沉積頂電極材料，填充滿接觸孔；對(duì)頂電極材料拋光至第二絕緣層，所述拋光過(guò)程中拋光掉第二絕緣層表面上的金屬層，形成頂電極。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬層形成采用化學(xué)氣相淀積方法或電化學(xué)電鍍方法。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述化學(xué)氣相淀積方法為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積方法、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積方法、金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積方法或低壓化學(xué)氣相淀積方法。
4.如權(quán)利要求1 3任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述金屬層采用鋁、銅、 鎢、頂電極合金材料、氮化鋁、氮化銅、氮化鎢或氮化頂電極合金材料。
5.如權(quán)利要求1 3任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述金屬層的沉積厚度為 1000埃 3埃。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用光刻工藝和刻蝕工藝對(duì)金屬層和第二絕緣層進(jìn)行刻蝕的過(guò)程為在金屬層表面上涂覆光刻膠層后，按照接觸孔圖形對(duì)光刻膠層進(jìn)行曝光和顯影后，形成具有接觸孔圖形的光刻膠層；以該具有接觸孔圖形的光刻膠層為掩膜，采用干法等離子體對(duì)金屬層和第二絕緣層進(jìn)行刻蝕后，得到接觸孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制作存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中頂電極的方法，該方法包括提供一在第一絕緣層中的底電極，在第一絕緣層和該底電極上沉積介質(zhì)層；在介質(zhì)層上沉積第二絕緣層后，在第二絕緣層上形成金屬層；采用光刻工藝和刻蝕工藝對(duì)金屬層和第二絕緣層進(jìn)行刻蝕，在金屬層和第二絕緣層中形成接觸孔；采用等離子體干法對(duì)金屬層表面及接觸孔底層表面進(jìn)行預(yù)清理后，在金屬層表面及接觸孔內(nèi)沉積頂電極材料，填充滿接觸孔；對(duì)頂電極材料拋光至第二絕緣層，所述拋光過(guò)程中拋光掉第二絕緣層表面上的金屬層，形成頂電極。本發(fā)明提供的方法在制作存儲(chǔ)單元中頂電極過(guò)程中，避免了第二絕緣層表面的放電損傷，提高最終得到的存儲(chǔ)器良率。
文檔編號(hào)H01L21/3205GK102412129SQ201010292600
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者馮永剛, 周真, 楊偉俊, 洪中山 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司