專利名稱：形成存儲節(jié)點的方法及使用其形成電容器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的示例性實施例涉及半導體器件的制造方法，并且尤其涉及在半導體器件中制造存儲節(jié)點的方法和采用該方法制造電容器的方法。
背景技術(shù)：
隨著半導體器件越來越高度集成化，半導體器件的單位單元的平面面積減小。因此，當高度集成的半導體器件是包括單元電容器的動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)時，可能難以獲得使DRAM器件可靠工作所需的足夠單元電容。從而，為了在有限的平面面積內(nèi)增加單元電容，已經(jīng)開發(fā)出各種技術(shù)來減小單元電容器的介電層厚度和/或?qū)崿F(xiàn)三維存儲節(jié)點。例如，對于三維存儲節(jié)點，已經(jīng)提出凹陷存儲節(jié)點或圓柱形存儲節(jié)點
發(fā)明內(nèi)容
各示例性實施例提供了在半導體器件中制造存儲節(jié)點的方法和采用該方法形成電容器的方法。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，一種制造存儲節(jié)點的方法包括在襯底上形成層間絕緣層；在該層間絕緣層上依次形成蝕刻停止層和第一犧牲層；將該第一犧牲層和該蝕刻停止層圖案化，以形成限定存儲節(jié)點接觸孔的第一犧牲層圖案和蝕刻停止層圖案；形成凹迸的第一存儲節(jié)點導電圖案，該凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案保形地覆蓋該存儲節(jié)點接觸孔的下部側(cè)壁和底表面；形成第二存儲節(jié)點導電圖案，該第二存儲節(jié)點導電圖案包括被該凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案圍繞的第一部分和保形地覆蓋該存儲節(jié)點接觸孔的上部側(cè)壁的第二部分；以及去除該第一犧牲層圖案。該凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案和該第二存儲節(jié)點導電圖案構(gòu)成存儲節(jié)點。存儲節(jié)點接觸孔可形成為具有至少18000埃(A )的深度。凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案可由氮化鈦(TiN)層形成。例如，可采用原子層沉積(ALD)エ藝或化學氣相沉積(CVD)エ藝，該氮化鈦(TiN)層可形成為具有約50埃(A )至約150埃(A)的厚度。凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案可形成為具有約3000 (A)到約7000埃(A)的高度。凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案可形成為具有圓柱形狀。形成凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案可包括在包括存儲節(jié)點接觸孔的襯底表面上形成第一存儲節(jié)點導電層，在第一存儲節(jié)點導電層上形成第二犧牲層，平坦化第二犧牲層和第一存儲節(jié)點導電層以形成存儲節(jié)點接觸孔中的第一存儲節(jié)點導電圖案和被第一存儲節(jié)點導電圖案圍繞的第二犧牲層圖案，使第一存儲節(jié)點導電圖案凹進，以及去除第二犧牲層圖案以暴露凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案的內(nèi)表面。第二犧牲層可由相對于第一存儲節(jié)點導電層具有蝕刻選擇性的材料形成。第一存儲節(jié)點導電層可由氮化鈦層形成、并且第二犧牲層可由多晶硅層形成?？刹捎们逑触ㄋ囀沟谝淮鎯?jié)點導電圖案凹進，該清洗エ藝利用硫酸(H2SO4)溶液作為清洗溶液?？刹捎脻穹ㄎg刻エ藝去除第二犧牲層圖案，該濕法蝕刻エ藝利用氫氧化銨(NH4OH)溶液作為濕法蝕刻劑?？赏ㄟ^按照約I : 5至約I : 30的體積比混合去離子水(H2O)和氨(NH3),形成氫氧化銨(NH4OH)溶液。凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案和第二存儲節(jié)點導電圖案可由相同類型的材料形成。第二存儲節(jié)點導電圖案可形成為具有約100 A至約200入的厚度。可采用全浸出エ藝去除第一犧牲層圖案。根據(jù)本發(fā)明的進ー步實施例，一種制造存儲節(jié)點的方法包括在襯底上形成層間絕緣層；在該層間絕緣層上依次形成蝕刻停止層和犧牲層；將該犧牲層和該蝕刻停止層圖案化，以形成限定存儲節(jié)點接觸孔的犧牲層圖案和蝕刻停止層圖案；形成存儲節(jié)點 導電圖案，該存儲節(jié)點導電圖案保形地覆蓋該存儲節(jié)點接觸孔的側(cè)壁和底表面；形成凹進的導電圖案，該凹進的導電圖案填充被該存儲節(jié)點導電圖案圍繞的該存儲節(jié)點接觸孔的下部；在該凹進的導電圖案的頂表面上形成金屬層；以及去除該犧牲層圖案。金屬層、凹進的導電圖案和存儲節(jié)點導電圖案構(gòu)成存儲節(jié)點。存儲節(jié)點接觸孔可形成為具有至少18000埃(A )的深度。存儲節(jié)點導電圖案可由氮化鈦(TiN)層形成?？刹捎迷訉映练e(ALD)エ藝或化學氣相沉積(CVD)エ藝，該氮化鈦(TiN)層形成為具有約50埃(A )至約150埃(A )的厚度。形成凹進的導電圖案可包括形成導電圖案，該導電圖案填充被存儲節(jié)點導電圖案圍繞的存儲節(jié)點接觸孔；以及使該導電圖案凹迸，以在存儲節(jié)點接觸孔的下部留下導電圖案的一部分。導電圖案可由相對于存儲節(jié)點導電圖案具有蝕刻選擇性的材料形成。存儲節(jié)點導電圖案可由氮化鈦層形成，并且導電圖案可由多晶硅層形成?？刹捎脻穹ㄎg刻エ藝使導電圖案凹進，該濕法蝕刻エ藝利用氫氧化銨(NH4OH)溶液作為濕法蝕刻劑。通過按照約I : 5至約I : 30的體積比混合去離子水(H2O)和氨(NH3),可形成氫氧化銨(NH4OH)溶液。凹進的導電圖案可形成為具有約3000人至約7000人的高度?？刹捎梦锢須庀喑练e(PVD)エ藝形成金屬層。金屬層可由氮化鈦層形成，并且可形成為具有約50 A至約100 A的厚度。根據(jù)本發(fā)明的ー些其它實施例，ー種制造電容器的方法包括在襯底上形成層間絕緣層；在該層間絕緣層上依次形成蝕刻停止層和第一犧牲層；將該第一犧牲層和該蝕刻停止層圖案化，以形成限定存儲節(jié)點接觸孔的第一犧牲層圖案和蝕刻停止層圖案；形成凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案，該凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案保形地覆蓋該存儲節(jié)點接觸孔的下部側(cè)壁和底表面；形成第二存儲節(jié)點導電圖案，該第二存儲節(jié)點導電圖案包括被該凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案圍繞的第一部分以及保形地覆蓋該存儲節(jié)點接觸孔的上部側(cè)壁的第二部分；去除該第一犧牲層圖案；在該第一犧牲層圖案被去除的該襯底的表面上形成介電層；以及在該介電層上形成平板節(jié)點。凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案和第二存儲節(jié)點導電圖案構(gòu)成存儲節(jié)點。形成凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案可包括在包括存儲節(jié)點接觸孔的襯底表面上形成第一存儲節(jié)點導電層，在第一存儲節(jié)點導電層上形成第二犧牲層，平坦化第二犧牲層和第一存儲節(jié)點導電層，以形成存儲節(jié)點接觸孔中的第一存儲節(jié)點導電圖案以及被第一存儲節(jié)點導電圖案圍繞的第二犧牲層圖案，使第一存儲節(jié)點導電圖案凹進，以及去除第二犧牲層圖案以暴露凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案的內(nèi)表面。
根據(jù)ー些進ー步實施例，ー種制造電容器的方法包括在襯底上形成層間絕緣層；在該層間絕緣層上依次形成蝕刻停止層和犧牲層；將該犧牲層和該蝕刻停止層圖案化，以形成限定存儲節(jié)點接觸孔的犧牲層圖案和蝕刻停止層圖案；形成存儲節(jié)點導電圖案，該存儲節(jié)點導電圖案保形地覆蓋該存儲節(jié)點接觸孔的側(cè)壁和底表面；形成凹進的導電圖案，該凹進的導電圖案填充被該存儲節(jié)點導電圖案圍繞的該存儲節(jié)點接觸孔的下部；在該凹進的導電圖案的頂表面上形成金屬層；去除該犧牲層圖案；在該犧牲層圖案被去除的該襯底的表面上形成介電層；以及在該介電層上形成平板節(jié)點。金屬層、凹進的導電圖案和存儲節(jié)點導電圖案構(gòu)成存儲節(jié)點。


參照附圖以及相關(guān)的詳細說明，本發(fā)明的上述以及其它特征和優(yōu)點將會變得更加明顯。圖I為示出采用圓柱形存儲節(jié)點的典型半導體器件的截面圖。圖2至圖10為示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在半導體器件中制造存儲節(jié)點的示例性方法和采用該方法制造電容器的示例性方法的截面圖。圖11至圖18為示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在半導體器件中制造存儲節(jié)點的示例性方法和采用該方法制造電容器的示例性方法的截面圖。
具體實施例方式參照附圖對示例性實施例進行更全面的說明。在沒有背離本發(fā)明的精神和教導的情況下可以有許多不同的形式和實施例，因此本發(fā)明不應解釋為限于闡述的示例性實施例。當然，這些示例性實施例被提供為使得本發(fā)明的公開是全面且完整的，并且將本發(fā)明的范圍傳達至本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在附圖中，為了清晰起見，可能夸大了層和區(qū)域的尺寸以及相對尺寸。在整個說明書中相同的參考數(shù)字或相同的參考標記代表相同的元件。術(shù)語“和/或”包括相關(guān)列舉項目中的一個或更多個的任一組合和所有組合。圖I為示出在DRAM器件中采用的圓柱形存儲節(jié)點的示例的截面圖。參照圖1，層間絕緣層110可設(shè)置在半導體襯底100上。蝕刻停止層120可堆疊在層間絕緣層110上，并且圓柱形存儲節(jié)點141也可堆疊在層間絕緣層110上。圓柱形存儲節(jié)點141的垂直壁可從蝕刻停止層120的頂表面向上突出。因此，圓柱形存儲節(jié)點141的內(nèi)表面和外側(cè)壁表面可暴露出來。盡管沒有在附圖中示出，但是圓柱形存儲節(jié)點141可延伸到層間絕緣層110中，以與形成在半導體襯底100上的接觸插塞(未示出)電連接，并且接觸插塞可電連接至設(shè)置在半導體襯底100中的雜質(zhì)區(qū)(未示出)。介電層142設(shè)置為覆蓋圓柱形存儲節(jié)點141的內(nèi)表面和外側(cè)壁表面。介電層142被平板節(jié)點143覆蓋。圓柱形存儲節(jié)點141、介電層142和平板節(jié)點143構(gòu)成電容器140。在DRAM器件中采用圓柱形存儲節(jié)點的情況下，如圖I所示，可在存儲節(jié)點141的內(nèi)表面和外側(cè)壁表面上保形地形成介電層142。因此，可使存儲節(jié)點141和平板節(jié)點143之間的重疊面積最大化，以增加電容器140的電容。如圖I所示，為了使平板節(jié)點143與存儲節(jié)點141的內(nèi)表面充分地重疊，介電層142應該保形地形成在存儲節(jié)點141的內(nèi)表面上。SP，為了使平板節(jié)點143與存儲節(jié)點141的內(nèi)表面充分地重疊，存儲節(jié)點141應該至少具有一定的平面面積S。因此，在最小化存儲節(jié)點141的平面面積S上存在ー些限制。另外，通過蝕刻模型層(也稱作犧牲層)的一部分以形成其深度實質(zhì)上對應于存儲節(jié)點141的高度d的槽，并且通過在槽的內(nèi)表面上沉積導電層，可形成存儲節(jié)點141。如果槽的深度d増大，則槽可能由于蝕刻エ藝的特性而具有傾斜的側(cè)壁。即，存儲節(jié)點141的寬度可能會朝向村底100逐漸減小。因此，在最小化存儲節(jié)點141所占有的平面面積S上可能仍然存在ー些限制。即，在有限的平面面積中增大電容器140的電容可能仍然存在限制?？商峁┚哂胁煌趫A柱形存儲節(jié)點的結(jié)構(gòu)的其它存儲節(jié)點。例如，可提供支柱形 (pillar like)存儲節(jié)點。但是,支柱形存儲節(jié)點的表面積可能會小于圓柱形存儲節(jié)點的表面積。因此，柱形存儲節(jié)點的高度可能需要増大以補償電容的減少。在柱形存儲節(jié)點的高度増大的情況下，在后續(xù)步驟中執(zhí)行的蝕刻エ藝的負擔可能増大。圖2至圖10為示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在半導體器件中制造存儲節(jié)點的示例性方法和采用該方法制造電容器的示例性方法的截面圖。參照圖2，在例如可為硅襯底的半導體襯底200上，可依次形成層間絕緣層210和蝕刻停止層220。蝕刻停止層220可由相對于后續(xù)エ藝中形成的犧牲層具有蝕刻選擇性的材料層形成。例如，蝕刻停止層220可由諸如氮化硅層的氮化物層形成。第一犧牲層230可形成在蝕刻停止層220上。第一犧牲層230可形成為厚度至少為18000埃(A )。當蝕刻停止層220由氮化物層形成吋，第一犧牲層230可由諸如氧化硅層的氧化物層形成。第一犧牲層230可形成為單層，如圖2所示。然而，第一犧牲層230也可形成為具有多層結(jié)構(gòu)。支撐層250可形成在第一犧牲層230上。支撐層250可防止在后續(xù)エ藝中形成的存儲節(jié)點傾斜或倒下。支撐層250和蝕刻停止層220例如可由相同類型的材料形成。參照圖3，在支撐層250(圖2)上形成蝕刻掩模圖案(未示出)之后，可采用蝕刻掩模圖案作為蝕刻掩模對支撐層250和第一犧牲層230 (圖2)進行蝕刻。在蝕刻第一犧牲層230的同時，也蝕刻了蝕刻停止層220 (圖2)而暴露出層間絕緣層210的ー些部分。蝕刻エ藝的結(jié)果是，形成了依次堆疊的蝕刻停止層圖案221、第一犧牲層圖案231和支撐層圖案251。蝕刻停止層圖案221、第一犧牲層圖案231和支撐層圖案251可限定多個存儲節(jié)點接觸孔A，存儲節(jié)點接觸孔A暴露出層間絕緣層210的ー些部分。如上所述，第一犧牲層230可形成為具有至少為18000A厚度。因此，存儲節(jié)點接觸孔A也可形成為具有至少為18000人的深度。如果在存儲節(jié)點接觸孔A的頂部寬度沒有増加的情況下，存儲節(jié)點接觸孔A的深度増加至超過18000A，那么每ー個存儲節(jié)點接觸孔A的底表面不會有足夠的面積S I以允許后續(xù)エ藝中形成的介電層保形地覆蓋存儲節(jié)點接觸孔A的內(nèi)表面。這是因為存儲節(jié)點接觸孔A形成為具有傾斜的側(cè)壁輪廓P。即，每ー個存儲節(jié)點接觸孔A的寬度可朝向?qū)娱g絕緣層210逐漸減小。傾斜的側(cè)壁輪廓P可歸因于蝕刻エ藝的特性。盡管沒有在圖中示出，存儲節(jié)點接觸件可形成為穿過層間絕緣層210并且電連接至半導體襯底200內(nèi)的雜質(zhì)區(qū)。在存儲節(jié)點接觸件設(shè)置在層間絕緣層210中的情況下，存儲節(jié)點接觸孔A可形成為暴露各個存儲節(jié)點接觸件。參照圖4，第一存儲節(jié)點導電層311可形成在層間絕緣層210和存儲節(jié)點接觸孔A(圖3)上。在示例性實施例中，第一存儲節(jié)點導電層311可由用于電容器電極的金屬層形成，其中該電容器具有金屬-絕緣體-金屬(MIM)結(jié)構(gòu)。例如，第一存儲節(jié)點導電層311可由諸如氮化鈦(TiN)層的金屬氮化物層形成。在第一存儲節(jié)點導電層311由TiN層形成的情況下，可采用諸如原子層沉積(ALD)工藝或化學氣相沉積(CVD)工藝的適當工藝，形成厚度例如為約50 A至約150 A的TiN層。接著，在第一存儲節(jié)點導電層311上形成第二犧牲層232。第二犧牲層232可形成為填充由第一存儲節(jié)點導電層311圍繞的存儲節(jié)點接觸孔A。第二犧牲層232可由相對于第一存儲節(jié)點導電層311具有良好蝕刻選擇性的材料層形成。例如，當?shù)谝淮鎯?jié)點導電層311由TiN層形成時，第二犧牲層232可由相對于TiN層具有良好濕法蝕刻選擇性的多晶硅層形成。參照圖5，將第二犧牲層232和第一存儲節(jié)點導電層311平坦化以暴露支撐層圖案251。平坦化工藝可執(zhí)行為直至去除虛線1(圖4)以上的材料?？刹捎美缁瘜W機械拋光(CMP)工藝執(zhí)行平坦化工藝。平坦化工藝的結(jié)果是，去除了位于虛線I以上的第二犧牲 層232和第一存儲節(jié)點導電層311，形成彼此分開的第一存儲節(jié)點導電圖案312和被第一存儲節(jié)點導電圖案312圍繞的第二犧牲層圖案233。參照圖6，可以使第一存儲節(jié)點導電圖案312(圖5)凹進，以形成凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案313。每一個凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案313可形成為具有圓柱形狀。通過形成凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案313可暴露第二犧牲層圖案233的部分側(cè)壁。例如，可采用清洗工藝執(zhí)行凹進工藝。如果第一存儲節(jié)點導電圖案312由TiN層形成，則可采用諸如硫酸(H2SO4)溶液的清洗溶液使第一存儲節(jié)點導電圖案312凹進。第一存儲節(jié)點導電圖案312可凹進預定深度，使得每個存儲節(jié)點接觸孔A在與凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案313的頂表面相同水平高度處的水平截面面積S2仍具有足夠的面積，以允許在后續(xù)工藝中形成的介電層在凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案313的頂表面的水平高度處保形地覆蓋存儲節(jié)點接觸孔A的內(nèi)表面。在本發(fā)明的實施例中，當存儲節(jié)點接觸孔A形成為具有約18000 A的深度時，凹進工藝可執(zhí)行為使得凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案313具有約3000人至約7000 A的高度。在存儲節(jié)點接觸孔A形成為具有約18000 A的深度并且凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案313形成為具有小于約3000 A的高度H的情況下，每個存儲節(jié)點接觸孔A在與凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案313的頂表面相同水平高度處的水平截面面積S2不具有足夠的面積以允許在后續(xù)工藝中形成的介電層在凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案313的頂表面的水平高度處保形地覆蓋存儲節(jié)點接觸孔A的內(nèi)表面。另一方面，在存儲節(jié)點接觸孔A形成為具有約18000人的深度并且凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案313形成為具有大于約7000人的高度H的情況下，后續(xù)工藝完成的電容器由于平板電極和每個存儲節(jié)點之間的重疊面積減小而不具有足夠的電容。然而，存儲節(jié)點接觸孔A的特定深度范圍可取決于所述各種元件所使用的材料類型。參照圖7，可采用蝕刻工藝去除第二犧牲層圖案233。例如，通過采用濕法蝕刻工藝將濕法蝕刻劑供應至第二犧牲層圖案233和第一犧牲層圖案231之間的凹進區(qū)域，去除第二犧牲層圖案233。當?shù)诙奚鼘訄D案233由多晶硅層形成時，可采用例如氫氧化銨(NH4OH)溶液作為蝕刻劑去除第二犧牲層圖案233。例如，可按照約I : 5到約I : 30的體積比混合去離子水(H2O)和氨(NH3)而形成氫氧化銨(NH4OH)溶液。作為去除第二犧牲層圖案233的結(jié)果，凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案313可被暴露出來。
參照圖8，在已經(jīng)去除了第二犧牲層圖案233的襯底的整個表面上形成第二存儲節(jié)點導電層321。第二存儲節(jié)點導電層321可形成為填充凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案313的內(nèi)部空間以及保形地覆蓋第一犧牲層圖案231和支撐層圖案251的表面。即，第二存儲節(jié)點導電層321可形成為包括填充凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案313的內(nèi)部空間的多個第一部分321a、和覆蓋第一犧牲層圖案231及支撐層圖案251的第二部分321b。凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案313和第二存儲節(jié)點導電層321可構(gòu)成后續(xù)工藝中形成的存儲節(jié)點。因此，第二存儲節(jié)點導電層321可以由與凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案313相同的材料形成。例如，第二存儲節(jié)點導電層321和凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案313可由氮化鈦(TiN)層形成。在第二存儲節(jié)點導電層321由氮化鈦(TiN)層形成的情況下，可采用原子層沉積(ALD)工藝或化學氣相沉積(CVD)工藝，形成厚度例如為約100 A到約200 A的氮化鈦(TiN)層。參照圖9，可將第二存儲節(jié)點導電層321平坦化以暴露支撐層圖案251。平坦化工藝可執(zhí)行為直至去除虛線II (圖8所示)所示的水平高度以上的材料?？刹捎美缁瘜W機械拋光(CMP)工藝執(zhí)行平坦化工藝。平坦化工藝的結(jié)果是，去除了位于虛線II所示的水平高度以上的第二存儲節(jié)點導電層321，以將第二部分321b分隔成多個第三部分321c。在每個存儲節(jié)點接觸孔A中形成的凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案313、第一部分321a以及第三部分321c可構(gòu)成存儲節(jié)點330。如圖9所示，第一部分321a可具有支柱形結(jié)構(gòu)，并且第三部分321c可具有圓柱形結(jié)構(gòu)。接著，將支撐層圖案251圖案化以形成暴露第一犧牲層圖案231的一些部分的開口，并且可使用例如全浸出工藝(full dip out process)去除第一犧牲層圖案231。根據(jù)圖9，第一犧牲層圖案231被示出為仿佛第一犧牲層圖案231包括彼此分離的多個部分。然而，當從三維圖觀看時，第一犧牲層圖案231的這些部分是彼此物理連接的。因此，可通過經(jīng)由支撐層圖案251中的開口供應蝕刻劑而去除第一犧牲層圖案231。正如參照圖3所述，如果存儲節(jié)點接觸孔A的深度大于18000A而又不增大上部寬度，則每個凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案313的底表面積S3將不足以允許在后續(xù)工藝中形成的介電層和平板節(jié)點保形地覆蓋存儲節(jié)點接觸孔A的內(nèi)表面。可是，根據(jù)一個實施例，每個第三部分321c的底表面積S4可足以允許在第一部分321a上在后續(xù)工藝中形成的介電層和平板節(jié)點保形地覆蓋存儲節(jié)點接觸孔A的內(nèi)表面。正如參照圖6所述，可通過改變形成在凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案313上的凹進區(qū)域的深度來控制每個第三部分321c的底表面積S4。參照圖10，在包括存儲節(jié)點330的襯底的整個表面上，依次形成介電層340和平板節(jié)點350。從而，可形成電容器。每個電容器可形成為包括一個存儲節(jié)點330、介電層340和平板節(jié)點350。為了實現(xiàn)MM電容器，平板節(jié)點350可由金屬層形成。 圖11至圖18為示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在半導體器件中制造存儲節(jié)點的示例性方法和采用該方法制造電容器的示例性方法的截面圖。參照圖11，絕緣層510可形成在半導體襯底500上，半導體襯底500例如可為硅襯底。蝕刻停止層520可形成在絕緣層510上。蝕刻停止層520可由相對于后續(xù)工藝中形成的犧牲層具有蝕刻選擇性的材料形成。在一個實施例中，蝕刻停止層520可由氮化物層形成。犧牲層530可形成在蝕刻停止層520上。犧牲層530可形成為具有至少為18000A的厚度。當蝕刻停止層520由氮化物層形成時，犧牲層530可由氧化物層形成。如圖11所示，犧牲層530可形成為單層。然而，犧牲層530也可形成為具有多層結(jié)構(gòu)。支撐層550可形成在犧牲層530上。支撐層550可防止在后續(xù)工藝中形成的存儲節(jié)點傾斜或倒下。例如，支撐層550和蝕刻停止層520可由相同類型的材料形成。參照圖12，在支撐層550(圖11)上形成蝕刻掩模圖案(未示出)之后，采用蝕刻掩模圖案作為蝕刻掩模，對支撐層550和犧牲層530 (圖11)進行蝕刻。在蝕刻犧牲層530的同時，也蝕刻了蝕刻停止層520以暴露出層間絕緣層510的一些部分。蝕刻工藝的結(jié)果是，形成依次堆疊的蝕刻停止層圖案521、犧牲層圖案531和支撐層圖案551。蝕刻停止層圖案521、犧牲層圖案531和支 撐層圖案551可限定多個存儲節(jié)點接觸孔B，存儲節(jié)點接觸孔B暴露出層間絕緣層510的一些部分。如上所述，犧牲層530可形成為具有至少為18000人的厚度。因此，存儲節(jié)點接觸孔B也可形成為具有至少18000人的深度。如果在存儲節(jié)點接觸孔B的頂部寬度沒有增加的情況下，存儲節(jié)點接觸孔B的深度增加至超過約18000人,則每一個存儲節(jié)點接觸孔B的底表面不會有足夠的面積S5以允許后續(xù)工藝中形成的介電層保形地覆蓋存儲節(jié)點接觸孔B的內(nèi)表面。這是因為存儲節(jié)點接觸孔B形成為具有傾斜的側(cè)壁輪廓P。即，每一個存儲節(jié)點接觸孔B的寬度朝向?qū)娱g絕緣層510逐漸減小。傾斜的側(cè)壁輪廓P可歸因于蝕刻工藝的特性。盡管沒有在圖中示出，存儲節(jié)點接觸件可形成為穿過層間絕緣層510并且電連接至半導體襯底500內(nèi)的雜質(zhì)區(qū)。在存儲節(jié)點接觸件設(shè)置在層間絕緣層510中的情況下，存儲節(jié)點接觸孔B可形成為暴露各個存儲節(jié)點接觸件。參照圖13，在包括存儲節(jié)點接觸孔B(圖12)的襯底的整個表面上可形成存儲節(jié)點導電層611。在示例性實施例中，存儲節(jié)點導電層611可由用于電容器電極的金屬層形成，該電容器具有金屬-絕緣體-金屬(MIM)結(jié)構(gòu)。例如，存儲節(jié)點導電層611可由諸如氮化鈦(TiN)層的金屬氮化物層形成。在存儲節(jié)點導電層611由TiN層形成的情況下，可采用諸如原子層沉積(ALD)工藝或化學氣相沉積(CVD)工藝的適當工藝，形成厚度例如為約50 A至約150人的TiN層。接著，在存儲節(jié)點導電層611上可形成導電層532。導電層532可形成為填充被存儲節(jié)點導電層611圍繞的存儲節(jié)點接觸孔B。導電層532可由相對于存儲節(jié)點導電層611具有良好蝕刻選擇性的材料層形成。例如，當存儲節(jié)點導電層611由TiN層形成時，導電層532可由相對于TiN層具有良好濕法蝕刻選擇性的多晶硅層形成。參照圖14，可將導電層532和存儲節(jié)點導電層611平坦化以暴露支撐層圖案551。例如，平坦化工藝可執(zhí)行為直至去除虛線III (圖13)所示的水平高度以上的材料?？刹捎美缁瘜W機械拋光(CMP)工藝執(zhí)行平坦化工藝。平坦化工藝的結(jié)果是，去除了位于虛線III以上的導電層532和存儲節(jié)點導電層611，形成彼此分開的存儲節(jié)點導電圖案612和被存儲節(jié)點導電圖案612圍繞的導電圖案533。參照圖15，可使導電圖案533(圖14)凹進，以在各存儲節(jié)點接觸孔B中形成凹進的導電圖案534。如果導電圖案533由多晶硅層形成，則可采用例如氫氧化銨(NH4OH)溶液作為蝕刻劑使導電圖案533凹進?？赏ㄟ^按照約I : 5到約I : 30的體積比混合去離子水(H2O)和氨(NH3)形成氫氧化銨(NH4OH)溶液。導電圖案533可凹進預定深度，使得每個凹進的導電圖案534的頂表面積具有足夠的面積以允許在凹進的導電圖案534上在后續(xù)工藝中形成的介電層保形地覆蓋存儲節(jié)點接觸孔B的內(nèi)表面。在一個實施例中，凹進的導電圖案534可形成為例如具有約3000 A至約7000 A的高度。參照圖16,金屬層651和金屬層652可分別形成在凹進的導電圖案534的頂表面和支撐層圖案551的頂表面上。金屬層651和652可由例如厚度為約50人至約100 A的TiN層形成?？刹捎帽憩F(xiàn)出不佳的臺階覆蓋特性的物理氣相沉積(PVD)工藝，例如MP(離子化的金屬等離子體)沉積工藝，可形成金屬層651和652。因此,金屬層651和652不能形成在存儲節(jié)點導電圖案612的內(nèi)側(cè)壁上。因此，金屬層651和金屬層652可以只分別形成在凹進的導電圖案534的頂表面上和支撐層圖案551的頂表面上。如果凹進的導電圖案534由具有低電阻率的金屬層形成，則可省略形成金屬層651和652的工藝。
參照圖17，可采用例如平坦化工藝去除金屬層652 (圖16)以暴露支撐層圖案551。平坦化工藝的結(jié)果是，存儲節(jié)點導電圖案612彼此電絕緣。存儲節(jié)點導電圖案612可設(shè)置在各存儲節(jié)點接觸孔B中，并且凹進的導電圖案534可設(shè)置為填充被存儲節(jié)點導電圖案612圍繞的各空間的下部。此外，金屬層651可設(shè)置在凹進的導電圖案534的頂表面上。因此，設(shè)置在每個存儲節(jié)點接觸孔B中的存儲節(jié)點導電圖案612、凹進的導電圖案534和金屬層651構(gòu)成存儲節(jié)點。如圖17所示，存儲節(jié)點導電圖案612可具有圓柱形結(jié)構(gòu)，并且凹進的導電圖案534可具有支柱形結(jié)構(gòu)。隨后，可將支撐層圖案551圖案化，以形成暴露犧牲層圖案531的一些部分的開口，并且可采用例如全浸出工藝去除犧牲層圖案531。根據(jù)圖17，犧牲層圖案531被示出為仿佛犧牲層圖案531包括彼此分離的多個部分。然而，當從三維圖觀看時，犧牲層圖案531的這些部分是彼此物理連接的。因此，可通過經(jīng)由支撐層圖案551中的開口供應蝕刻劑來去除犧牲層圖案531。如果存儲節(jié)點接觸孔B的深度大于18000人而不增加上部寬度，則每個存儲節(jié)點導電圖案612的底表面積S6將不足以允許在后續(xù)工藝中形成的介電層和平板節(jié)點保形地覆蓋該存儲節(jié)點接觸孔B的內(nèi)表面。然而，根據(jù)本實施例，每個金屬層651的頂表面積S7可足以允許在金屬層651上在后續(xù)工藝中形成的介電層和平板節(jié)點保形地覆蓋存儲節(jié)點接觸孔B的內(nèi)表面。通過調(diào)節(jié)凹進的導電圖案534的高度，可容易地控制每個金屬層651的頂表面積S7。參照圖18,在去除了金屬層652的襯底的整個表面上可依次形成介電層660和平板節(jié)點670。從而，可形成電容器。每個電容器可形成為包括一個存儲節(jié)點、介電層660和平板節(jié)點670。為了實現(xiàn)MIM電容器，平板節(jié)點670可由金屬層形成。根據(jù)上述的各種示例性實施例，即使存儲節(jié)點接觸孔的深度增大，支柱形導電圖案仍可形成為填充各存儲節(jié)點接觸孔的下部。因此，每個存儲節(jié)點接觸孔的下表面積可因為存在支柱形導電圖案而增大。從而，每個存儲節(jié)點接觸孔的下表面可具有足夠的面積以允許后續(xù)工藝中形成的介電層保形地覆蓋存儲節(jié)點接觸孔的內(nèi)表面。以上為了說明的目的已經(jīng)公開了本發(fā)明的示例性實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以進行各種改變、增加和替代，而不背離如隨附權(quán)利要求書中所公開的本發(fā)明的范圍和精神。相關(guān)申請的交叉引用本申請要求2011年2月15日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國申請No. 10-2011-0013478的優(yōu)先權(quán)，在此將其全文引入本申請中。
權(quán)利要求
1.一種在半導體器件中形成存儲節(jié)點的方法，該方法包括 在襯底上形成層間絕緣層； 在該層間絕緣層上依次形成蝕刻停止層和第一犧牲層； 將該第一犧牲層和該蝕刻停止層圖案化，以形成限定存儲節(jié)點接觸孔的第一犧牲層圖案和蝕刻停止層圖案； 形成凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案，該凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案保形地覆蓋該存儲節(jié)點接觸孔的下部側(cè)壁和底表面； 形成第二存儲節(jié)點導電圖案，該第二存儲節(jié)點導電圖案包括被該凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案圍繞的第一部分和保形地覆蓋該存儲節(jié)點接觸孔的上部側(cè)壁的第二部分；以及去除該第一犧牲層圖案， 其中，該凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案和該第二存儲節(jié)點導電圖案構(gòu)成存儲節(jié)點。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中該存儲節(jié)點接觸孔形成為具有至少18000±矣(A )的深度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中該凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案由氮化鈦(TiN)層形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中采用原子層沉積エ藝或化學氣相沉積エ藝，該氮化鈦(TiN)層形成為具有約50埃(A )至約150埃(A )的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中該凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案形成為具有約3000 ( A )至約7000埃(A )的高度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中該凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案形成為具有圓柱形。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中形成該凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案包括 在包括該存儲節(jié)點接觸孔的該襯底的表面上形成第一存儲節(jié)點導電層； 在該第一存儲節(jié)點導電層上形成第二犧牲層； 將該第二犧牲層和第一存儲節(jié)點導電層平坦化，以形成該存儲節(jié)點接觸孔中的第一存儲節(jié)點導電圖案和被該第一存儲節(jié)點導電圖案圍繞的第二犧牲層圖案； 使該第一存儲節(jié)點導電圖案凹進；以及 去除該第二犧牲層圖案以暴露該凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案的內(nèi)表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中該第二犧牲層由相對于該第一存儲節(jié)點導電層具有蝕刻選擇性的材料形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中該第一存儲節(jié)點導電層由氮化鈦層形成，并且該第二犧牲層由多晶硅層形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中使用清洗エ藝使該第一存儲節(jié)點導電圖案凹迸，該清洗エ藝利用硫酸(H2SO4)溶液作為清洗溶液。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中使用濕法蝕刻エ藝去除該第二犧牲層圖案，該濕法蝕刻エ藝利用氫氧化銨(NH4OH)溶液作為濕法蝕刻劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中通過按照約I: 5至約I : 30的體積比混合去離子水(H2O)和氨(NH3)，形成該氫氧化銨(NH4OH)溶液。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中該凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案和該第二存儲節(jié)點導電圖案由相同類型的材料形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中該第二存儲節(jié)點導電圖案形成為具有約100人至約200 A的厚度。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中采用全浸出エ藝去除該第一犧牲層圖案。
16.一種在半導體器件中形成存儲節(jié)點的方法，該方法包括 在襯底上形成層間絕緣層； 在該層間絕緣層上依次形成蝕刻停止層和犧牲層； 將該犧牲層和該蝕刻停止層圖案化，以形成限定存儲節(jié)點接觸孔的犧牲層圖案和蝕刻停止層圖案； 形成存儲節(jié)點導電圖案，該存儲節(jié)點導電圖案保形地覆蓋該存儲節(jié)點接觸孔的側(cè)壁和底表面； 形成凹進的導電圖案，該凹進的導電圖案填充被該存儲節(jié)點導電圖案圍繞的該存儲節(jié)點接觸孔的下部； 在該凹進的導電圖案的頂表面上形成金屬層；以及 去除該犧牲層圖案， 其中，該金屬層、該凹進的導電圖案和該存儲節(jié)點導電圖案構(gòu)成存儲節(jié)點。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中該存儲節(jié)點接觸孔形成為具有至少18000埃(A)的深度。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中該存儲節(jié)點導電圖案由氮化鈦(TiN)層形成。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中該氮化鈦(TiN)層形成為具有約50埃(A)至約150埃(A)的厚度。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中形成該凹進的導電圖案包括 形成導電圖案，該導電圖案填充被該存儲節(jié)點導電圖案圍繞的該存儲節(jié)點接觸孔；以及 使該導電圖案凹迸，以在該存儲節(jié)點接觸孔的下部留下該導電圖案的一部分。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中該導電圖案由相對于該存儲節(jié)點導電圖案具有蝕刻選擇性的材料形成。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中該存儲節(jié)點導電圖案由氮化鈦層形成，并且該導電圖案由多晶娃層形成。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中采用濕法蝕刻エ藝使該導電圖案凹進，該濕法蝕刻エ藝利用氫氧化銨(NH4OH)溶液作為濕法蝕刻劑。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中通過按照約I: 5至約I : 30的體積比混合去離子水(H2O)和氨(NH3)，形成該氫氧化銨(NH4OH)溶液。
25.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中該凹進的導電圖案形成為具有約3000人至約7000A的高度。
26.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中采用物理氣相沉積エ藝，形成該金屬層。
27.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中該金屬層由氮化鈦層形成，并且形成為具有約50人至約100人的厚度。
28.一種在半導體器件中形成電容器的方法，該方法包括在襯底上形成層間絕緣層； 在該層間絕緣層上形成蝕刻停止層和第一犧牲層； 將該第一犧牲層和該蝕刻停止層圖案化，以形成限定存儲節(jié)點接觸孔的第一犧牲層圖案和蝕刻停止層圖案； 形成凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案，該凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案保形地覆蓋該存儲節(jié)點接觸孔的下部側(cè)壁和底表面； 形成第二存儲節(jié)點導電圖案，該第二存儲節(jié)點導電圖案包括被該凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案圍繞的第一部分以及保形地覆蓋該存儲節(jié)點接觸孔的上部側(cè)壁的第二部分； 去除該第一犧牲層圖案； 在該第一犧牲層圖案被去除的該襯底的表面上形成介電層；以及 在該介電層上形成平板節(jié)點， 其中，該凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案和該第二存儲節(jié)點導電圖案構(gòu)成存儲節(jié)點。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中形成該凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案包括 在包括該存儲節(jié)點接觸孔的該襯底的表面上形成第一存儲節(jié)點導電層； 在該第一存儲節(jié)點導電層上形成第二犧牲層； 將該第二犧牲層和該第一存儲節(jié)點導電層平坦化，以形成該存儲節(jié)點接觸孔中的第一存儲節(jié)點導電圖案以及被該第一存儲節(jié)點導電圖案圍繞的第二犧牲層圖案； 使該第一存儲節(jié)點導電圖案凹迸；以及 去除該第二犧牲層圖案以暴露該凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案的內(nèi)表面。
30.一種在半導體器件中形成電容器的方法，該方法包括 在襯底上形成層間絕緣層； 在該層間絕緣層上依次形成蝕刻停止層和犧牲層； 將該犧牲層和該蝕刻停止層圖案化，以形成限定存儲節(jié)點接觸孔的犧牲層圖案和蝕刻停止層圖案； 形成存儲節(jié)點導電圖案，該存儲節(jié)點導電圖案保形地覆蓋該存儲節(jié)點接觸孔的側(cè)壁和底表面； 形成凹進的導電圖案，該凹進的導電圖案填充被該存儲節(jié)點導電圖案圍繞的該存儲節(jié)點接觸孔的下部； 在該凹進的導電圖案的頂表面上形成金屬層； 去除該犧牲層圖案； 在該犧牲層圖案被去除的該襯底的表面上形成介電層；以及 在該介電層上形成平板節(jié)點， 其中，該金屬層、該凹進的導電圖案和該存儲節(jié)點導電圖案構(gòu)成存儲節(jié)點。
全文摘要
本發(fā)明公開了形成存儲節(jié)點的方法及使用其形成電容器的方法。該形成存儲節(jié)點的方法包括在襯底上形成層間絕緣層；在層間絕緣層上形成蝕刻停止層和第一犧牲層；將第一犧牲層和蝕刻停止層圖案化，以形成限定存儲節(jié)點接觸孔的第一犧牲層圖案和蝕刻停止層圖案；形成凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案，該凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案保形地覆蓋存儲節(jié)點接觸孔的下部側(cè)壁和底表面；形成第二存儲節(jié)點導電圖案，該第二存儲節(jié)點導電圖案包括被凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案圍繞的第一部分和保形地覆蓋存儲節(jié)點接觸孔的上部側(cè)壁的第二部分；以及去除第一犧牲層圖案。凹進的第一存儲節(jié)點導電圖案和第二存儲節(jié)點導電圖案構(gòu)成存儲節(jié)點。
文檔編號H01L21/8242GK102646640SQ20121013258
公開日2012年8月22日 申請日期2012年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月15日
發(fā)明者宋翰相, 樸鐘國 申請人:海力士半導體有限公司