專利名稱：用以形成半球形晶粒層及制造半導(dǎo)體裝置中之電容器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系關(guān)于一種于高度集成之半導(dǎo)體裝置之制造中，用以形成半球形晶粒層及制造半導(dǎo)體裝置中之電容器的方法，且尤指一種用以形成一具所需密度與所需形狀之半球形晶粒層以增大電容器之儲(chǔ)存電極之表面積的方法。
現(xiàn)今半導(dǎo)體裝置之高度集成之趨勢(shì)不可避免地牽涉到格尺寸之減小。有鑒于此，有必要形成具一大容量同時(shí)減小布局之電容器。于一由一晶體管與一電容器構(gòu)成之動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)裝置之情形中，特別重要的系增大電容器之電容量。為了達(dá)成電容量之增大，業(yè)者已提出了與利用呈高介電常數(shù)之材料、利用具一較小厚度之電介質(zhì)膜、及利用一具增大之表面積之低電極有關(guān)的各種方法，如Ta2O3、TiO2或SrTiO3已被認(rèn)為系呈高介電常數(shù)之材料，其可靠度與薄膜特性尚未被證實(shí)。利用具一減小厚度之電介質(zhì)膜導(dǎo)致于利用該電介質(zhì)膜之半導(dǎo)體工作期間極易發(fā)生電介質(zhì)膜之破壞。
為了增大儲(chǔ)存電極之表面積，各種結(jié)構(gòu)已被提出。例如，其包括一層疊結(jié)構(gòu)，一片狀結(jié)構(gòu)及一圓柱結(jié)構(gòu)。
為于層疊與圓柱結(jié)構(gòu)，已提出了一種方法，其中半球形晶粒層形成于一儲(chǔ)存電極之表面以增大該儲(chǔ)存電極之表面積。
于此情形下，半球形硅晶粒之形狀與密度可依據(jù)用作底層以供半球形硅晶粒生長(zhǎng)之硅層的狀況而變化。有鑒此，有必要依據(jù)底硅層內(nèi)所摻入之雜質(zhì)離子濃度與底硅層之晶體結(jié)構(gòu)來(lái)改變?cè)摰劝肭蛐喂杈ЯＶ纬蔂顩r。然而，此舉十分麻煩。若于底硅層這形成狀況變化之際，形成半球形硅晶粒之處理狀況內(nèi)無(wú)變化，則難以獲得所需密度與形狀之半球形硅晶粒。
本發(fā)明之一目的系在于提供一種用以形成半球形硅晶粒層之方法，其包括于一供形成半球形硅晶粒之底硅層之上形成一薄氧化物膜，以使該等半球形硅晶?？捎谥付顩r下形成為所需之密度與所需之形狀，不管底硅層是否摻有雜質(zhì)離子且不管底硅層之晶體結(jié)構(gòu)如何。
依據(jù)本發(fā)明之一特點(diǎn)，提供一種于一底硅層之上形成一半球形硅晶粒層之方法，其包括下列步驟去除存在于該底硅層上之一自然氧化物膜；于該底硅層之上形成一薄氧化物膜；及于該薄氧化物膜之上形成一半球形硅晶粒層。
依據(jù)本發(fā)明之另一特點(diǎn)，提供一種用于形成半導(dǎo)體裝置之一電容器之方法，其包括下列步驟于一半導(dǎo)體基片上形成一整平之絕緣膜，并依據(jù)使用一儲(chǔ)存電極接觸掩模之一蝕刻制程而于該絕緣膜內(nèi)形成一接觸孔；于形成該接觸孔后之所獲結(jié)構(gòu)上沉積一用于儲(chǔ)存電極之多晶硅層，并依據(jù)一使用一儲(chǔ)存電極掩模之蝕刻制程而對(duì)該多晶硅層加圖案，藉此形成一多晶硅層圖案；去除存在于該多晶硅層圖案上之一自然氧化物膜；使用一含所需比例之NH4OH、H2O2與H2O溶液而表面處理該多晶硅層圖案，藉此于該多晶硅層圖案上形成具一均勻厚度之薄氧化物膜；于該氧化物膜上形成一半球形硅晶粒層；藉由使用儲(chǔ)存電極掩模，去除無(wú)用的半球形硅晶粒；及于該半球形硅晶粒層上依序形成一電介質(zhì)膜與一用于一板極之多晶硅層。
本發(fā)明之其它目的與特征將于以下參考附圖
之實(shí)施例描述中變得更為清楚，其中第一圖與第二圖為剖視圖，分別說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施例之用以形成一半球形硅晶粒層之方法；及第三圖與第四圖為剖視圖，分別說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明之另一實(shí)施例之用以制造一具半球形硅晶粒層之電容器的方法的后續(xù)步驟。
第一圖與第二圖分別說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施例之用以形成一半球形硅晶粒層之方法的后續(xù)步驟。
依據(jù)該方法，首先準(zhǔn)備一底層1，如一多晶硅或無(wú)定形硅層。然后使用一含氟化氫(HF)與水(H2O)之溶液來(lái)去除形成于底層1上之一自然氧化物膜(圖中未示)。隨后使用一NH4OH與H2O2之混合溶液而于該底層1上形成一具均勻厚度之薄氧化物膜2，如第一圖所示。
該自然氧化物膜之去除可使用由噴灑HF與H2O所形成之氟化氫蒸氣取代含HF與H2O之溶液而達(dá)成。亦可使用含HF與NH4F之一緩沖氧化物蝕刻劑。
薄氧化物膜2之形成可于NH4OH與H2O2之混合溶液保持于50℃或以下溫度之狀況下進(jìn)行。一HNO3與H2O2之混合溶液亦可被使用以取代NH4OH與H2O2之混合溶液。氧化物膜2具有一十分脆弱的結(jié)構(gòu)，因?yàn)槠湎敌纬捎诙嗑Ч杌驘o(wú)定形硅層之上。于底層為一單晶硅基片之情形下，其系使用NH4OH與H2O2之混合溶液于50℃以下之溫度下來(lái)處理，同時(shí)該氧化物膜具有一大約小于15埃之厚度，該厚度使硅晶粒有可能生長(zhǎng)地底層1上并于底層1整合一起。于此情形下，可獲得一用于儲(chǔ)存電極之整合結(jié)構(gòu)。
隨后，于爐內(nèi)沉積溫度為550℃至585℃下，一半球形硅晶粒層3形成于該氧化物膜2上至1000?；蛞韵轮穸龋绲诙D所示。晶片之裝入可于400℃或以下之溫度，N2氣體已被加入爐內(nèi)之狀況下進(jìn)行。
為何使用一化學(xué)過(guò)程所形成之氧化物膜2來(lái)取代自然生成于底層1上之自然氧化物膜之原因系在于其具有一均一的表面，可使半球形硅晶粒3之形成較之使用自然氧化物膜之時(shí)具更大的密度且更為均勻。
自然氧化物膜可依據(jù)底層之表面狀況而僅僅形成于底層之一部位上。該一自然氧化物膜可被加厚，加厚之部位的晶片被裝入高溫下的爐內(nèi)。于此情開下，半球形硅晶粒之形成可非均勻地進(jìn)行。再者，該厚氧化物可供令半球形硅晶粒與底層電絕緣。結(jié)果，實(shí)際使用所獲得之儲(chǔ)存電極并不適當(dāng)。
應(yīng)當(dāng)注意，于半球形晶粒層3依據(jù)本發(fā)明生成于形成于底層1上之薄氧化物膜2之處，其可與底層1電氣連接。
第三圖與第四圖剖視圖，顯示用于制造一半導(dǎo)體裝置之電容器的方法，分別說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明之另一實(shí)施例，用以令一半球形硅晶粒層形成于一具層疊結(jié)構(gòu)之儲(chǔ)存電極表面上之一薄氧化物膜上之方法的后續(xù)步驟。
依據(jù)該方法，一整平之絕緣膜12首先形成于一半導(dǎo)體基片11上，如第三圖所示。該絕緣膜12依據(jù)一使用儲(chǔ)存電極接觸掩模之一蝕刻制程而被蝕刻一所需厚度，藉此形成一接觸孔13。一用于儲(chǔ)存電極之多晶硅層隨后被沉積于所獲之結(jié)構(gòu)上。隨后依據(jù)一使用儲(chǔ)存電極掩模之蝕刻制程對(duì)該多晶硅層加圖案，藉此獲得一多晶硅層圖案14。隨后，可使用一含HF與H2O之溶液來(lái)去除形成于該多晶硅層圖案14上之一自然氧化物膜(圖中未示)。
然后，使用一含所需比例之NH4OH、H2O2與H2O之溶液而對(duì)該多晶硅層圖案14表面處理。結(jié)果，一均勻的氧化物膜15可形成于該多晶硅層圖案14之表面。
隨后，于爐內(nèi)沉積溫度為550℃至585℃下，一半球形硅晶粒層16形成于該氧化物膜15至1000或以下之厚度，如第四圖所示。
晶片之裝入可于400℃或以下之溫度，N2氣體已被加入爐內(nèi)之狀況下進(jìn)行。
然后，所獲結(jié)構(gòu)經(jīng)歷形成電容器電極所需之一習(xí)知后續(xù)制程。亦即，半球形硅晶粒層16紗依據(jù)一使用該儲(chǔ)存電極掩模之蝕刻制程而被部份地去除掉存在于一無(wú)用區(qū)域之部位。一電介質(zhì)膜隨后形成于所獲結(jié)構(gòu)上。最后，用于一板極之多晶硅層沉積于該電介質(zhì)膜上。
如前所述，本發(fā)明提供一種用于形成半球形硅晶粒層之方法，其包括于一供形成半球形硅晶粒之底硅層上形成一薄氧化物膜，以使該等半球形硅晶粒之形成可具有所需之密度與所需之形狀，不管底硅層是否摻有雜質(zhì)離子且不管底硅層之晶體結(jié)構(gòu)如何。因此，獲得可再生性之提升。
盡管本發(fā)明之較佳實(shí)施例以為了說(shuō)明之目的而被提出，那些熟悉此項(xiàng)技藝之人士應(yīng)可理解未脫離本發(fā)明之范疇與精神，如隨附之權(quán)利要求所揭示者之各種變化、添加與替代為可能者。
權(quán)利要求
1.一種用以于一底硅層上形成半球形硅晶粒層之方法，包括下列步驟去除存在于該底硅層上之一自然氧化物膜；于該底硅層之上形成一薄氧化物膜；及于該薄氧化物膜上形成一半球形硅晶粒層。
2.如權(quán)利要求1所述之方法，其中該自然氧化物膜之去除可使用一氟化氫與H2O之溶液而進(jìn)行。
3.如權(quán)利要求1所述之方法，其中該自然氧化物膜之去除可使用一由噴灑氟化氫與H2O所形成之氟化氫蒸氣而進(jìn)行。
4.如權(quán)利要求1所述之方法，其中該自然氧化物膜之去除可使用一含氟化氫與NH4F之緩沖氧化物蝕刻劑而進(jìn)行。
5.如權(quán)利要求1所述之方法，其中該薄氧化物膜之去除可使用一含NH4OH與H2O2之混合溶液而進(jìn)行。
6.如權(quán)利要求5所述之方法，其中該NH4OH與H2O2之混合溶液系被保持于50℃或以下之溫度。
7.如權(quán)利要求1所述之方法，其中該薄氧化物膜之去除可使用一含NHO3與H2O2之混合溶液而進(jìn)行。
8.如權(quán)利要求1所述之方法，其中該半球形硅晶粒層之形成可于包括與該半球形硅晶粒層共同形成之底層之晶片被裝入400℃或以下溫度之備有N2氣體之爐內(nèi)的狀況下進(jìn)行。
9.如權(quán)利要求1所述之方法，其中該半球形硅晶粒層系于550至585℃之沉積溫度下形成為1000?；蛞韵轮穸?。
10.一種用于形成半導(dǎo)體裝置之一電容器之方法，包括下列步驟于一半導(dǎo)體基片上形成一整平之絕緣膜，并依據(jù)使用一儲(chǔ)存電極接觸掩模之一蝕刻制程而于該絕緣膜內(nèi)形成一接觸孔；于形成該接觸孔后之所獲結(jié)構(gòu)上沉積一用于儲(chǔ)存電極之多晶硅層，并依據(jù)一使用一儲(chǔ)存電極掩模之蝕刻制程而對(duì)該多晶硅層加圖案，藉此形成一多晶硅層圖案；去除存在于該多晶硅層圖案上之一自然氧化物膜；使用一含所需比例之NH4OH與H2O2與H2O溶液而表面處理該多晶硅層圖案，藉此于該多晶硅層圖案上形成具一均勻厚度之薄氧化物膜；于該氧化物膜上形成一半球形硅晶粒層；藉由使用儲(chǔ)存電極掩模，去除無(wú)用的半球形硅晶粒；及于該半球形硅晶粒層上依序形成一電介質(zhì)膜與一用于一板極之多晶硅層。
11.如權(quán)利要求10所述之方法，其中該半球形硅晶粒層系于550至585℃之溫度下形成為1000埃或以下之厚度。
12.如權(quán)利要求10所述之方法，其中該自然氧化物膜之去除可使用一氟化氫與H2O之溶液而進(jìn)行。
13.如權(quán)利要求10所述之方法，其中該自然氧化物膜之去除可使用一由噴灑氟化氫與H2O2所形成之氟化氫蒸氣而進(jìn)行。
14.如權(quán)利要求10所述之方法，其中該自然氧化物膜之去除可使用一含氟化氫與NH4F之緩沖氧化物蝕刻劑而進(jìn)行。
15.如權(quán)利要求10所述之方法，其中該薄氧化物膜之去除可使用一含NHO3與H2O2之混合溶液而進(jìn)行。
全文摘要
一種用于形成具所需密度與所需形狀之半球形硅晶粒層以增大一電容器之儲(chǔ)存電極之面積的方法。該方法包括于一供形成半球形硅晶粒之底硅層上形成一薄氧化物膜,以使該等半球形硅晶?？捎谥付顩r下形成為具有所需之密度與所需之形狀,不管底硅層是否摻有雜質(zhì)離子且不管底硅層之晶體結(jié)構(gòu)如何。
文檔編號(hào)H01L27/108GK1170956SQ9711237
公開日1998年1月21日 申請(qǐng)日期1997年6月16日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月24日
發(fā)明者林燦 申請(qǐng)人:現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社