專利名稱：高密度動態(tài)隨機存取存儲器的電容器結(jié)構(gòu)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)元件的制造方法，特別是涉及一種DRAM元件電容器結(jié)構(gòu)的制造方法。
高密度DRAM元件的發(fā)展常受限于其電容器結(jié)構(gòu)，新的電容器設(shè)計，必須以增加電容器面積使電容量增加為目的。例如Kim的第5,447,882號美國專利便描述一種適用于堆疊電容器，形狀為皇冠狀的新存儲節(jié)點外形(storage node configuration)，其特征包含利用多晶硅突出的結(jié)構(gòu)，以增加電容器的表面積，然而，此方法將增加工藝的復(fù)雜性，且不能提供高密度DRAM單元所需的表面積。
另一增加電容器表面積的方法為使用“先形成位線再形成電容器(capacitor over bit line)”的COB結(jié)構(gòu)，提供DRAM單元在最小化的同時亦能增加DRAM的電容量。例如Iwasa的第5,478,768號美國專利便描述一種應(yīng)用于存儲節(jié)點接觸孔洞(storage node contact hole)，使用新工藝以增加存儲節(jié)點電容的COB結(jié)構(gòu)。此發(fā)明描述一深口袋(deep pocket)的COB電容器結(jié)構(gòu)，其特征為半圓球硅晶粒(Hemispherical Silicon Grained,HSG)層僅形成于存儲節(jié)點接觸孔洞的內(nèi)表面，使表面積增加，然而為避免HSG殘留在存儲節(jié)點接觸孔洞外，因此無法獲得最小化節(jié)點間距。本發(fā)明將提出在存儲節(jié)點結(jié)構(gòu)與位線結(jié)構(gòu)間形成絕緣間隙壁，有助于改善絕緣的問題與生產(chǎn)的結(jié)果。
因此，本發(fā)明的目的在于增加電容器表面積，以應(yīng)用在高密度的DRAM單元中。
本發(fā)明的另一目的在于形成一深口袋COB結(jié)構(gòu)，使用一HSG多晶硅層形成于存儲節(jié)點接觸孔洞的內(nèi)表面上。
本發(fā)明的又一目的在于使用兩個氮化硅層，一個形成于位線結(jié)構(gòu)上，另一個形成于置于位線的氧化硅層上，以提供存儲節(jié)點接觸孔洞形成時所需的蝕刻選擇性。
本發(fā)明的再一目的在于存儲節(jié)點與位線結(jié)構(gòu)間使用氧化硅間隙壁，以增加隔離的產(chǎn)生。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種高密度DRAM電容器結(jié)構(gòu)的制造方法，其在一半導(dǎo)體基底上形成底層的一轉(zhuǎn)移柵極晶體管、多晶硅位線結(jié)構(gòu)及一位于該多晶硅位線結(jié)構(gòu)上的堆疊式電容結(jié)構(gòu)，該方法包括以下步驟形成以一氮化硅層包覆的該晶體管柵極結(jié)構(gòu)；在該轉(zhuǎn)移柵極晶體管上沉積一第一絕緣層；形成該多晶硅位線結(jié)構(gòu)，覆于該第一絕緣層上，及以在該第一絕緣層中形成一接觸窗孔洞與該第一源/漏極區(qū)接觸；在該多晶硅位線結(jié)構(gòu)上，以及該第一絕緣層的上表面沉積一第一層間氮化硅層；在該第一層間氮化硅層上沉積一系列薄膜層，包括一第二絕緣層、一第二層間氮化硅層、一第三絕緣層以及一第二多晶硅層；在該系列薄膜層中，界于該多晶硅位線結(jié)構(gòu)間形成一第一存儲節(jié)點開口；在該第一存儲節(jié)點開口中，該第三絕緣層與該第二絕緣層的曝露側(cè)邊形成凹穴；沉積一第四絕緣層；以該第一存儲節(jié)點開口為一掩模形成一存儲節(jié)點接觸窗孔洞，其經(jīng)由該第四絕緣層、該第一層間氮化硅層與該第一絕緣層的移除，使一第二源/漏極區(qū)曝露出來，以及藉由該第四絕緣層在該第二絕緣層與該多晶硅位線結(jié)構(gòu)的曝露側(cè)邊，形成絕緣間隙壁；沉積一第三多晶硅層，以一致地涂覆在該存儲節(jié)點接觸窗孔洞；在該第三多晶硅層上沉積一半球型晶粒硅層；從該第三絕緣層上表面去除該半球型晶粒硅層、該第三多晶硅層及該第二多晶硅層；從該第二層間氮化硅層上表面移除該第三絕緣層，以形成一存儲節(jié)點結(jié)構(gòu)，包括上層的該半球型晶粒硅層與下層的該第三多晶硅層，在該存儲節(jié)點接觸窗孔洞中形成包括該半球型晶粒硅層與該第三多晶硅層，從該第二層間氮化硅層表面向外擴伸的突出形狀；在該存儲節(jié)點結(jié)構(gòu)上形成一電容器介電層；以及形成一上電極，以完成置于該多晶硅位線結(jié)構(gòu)上方的該堆疊電容結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明另一方面還提供一種制造高密度DRAM電容器結(jié)構(gòu)的方法，其在一半導(dǎo)體基底上形成一深口袋COB結(jié)構(gòu)，該方法包括以下步驟在該半導(dǎo)體基底上提供一轉(zhuǎn)移柵極晶體管；形成該多晶硅位線結(jié)構(gòu)，覆于該第一絕緣層上，以及以在該第一絕緣層中的一接觸窗孔洞與該第一源/漏極區(qū)接觸；沉積一第一層間氮化硅層，以完全覆蓋該多晶硅位線結(jié)構(gòu)；在該第一層間氮化硅層上沉積一第二絕緣層；平坦化該第二絕緣層；在該第二絕緣層上沉積一第二層間氮化硅層；在該第二層間氮化硅層上沉積一第三絕緣層；在該第三絕緣層上沉積一第一多晶硅層；在該第一多晶硅層、該第三絕緣層、該第二層間氮化硅層、以及該第二絕緣層中，止于該第一層間氮化硅層上表面，且界于該多晶硅位線結(jié)構(gòu)間形成一第一存儲節(jié)點開口；在該第一存儲節(jié)點開口中，在該第三絕緣層與該第二絕緣層的曝露側(cè)邊形成凹穴；沉積一第四絕緣層，以填滿該第三絕緣層與該第二絕緣層中的凹穴；在該第一存儲節(jié)點開口內(nèi)，各向同性蝕刻該第一層間氮化硅層與該第一絕緣層的該第四絕緣層，以形成一深口袋存儲節(jié)點接觸孔洞，使該轉(zhuǎn)移晶體管的一第二源/漏極區(qū)在絕緣間隙壁形成時曝露出來，包括覆蓋在多晶硅位線的氮化硅側(cè)邊上的該第四絕緣層；在該第一多晶硅層表面上沉積一第二多晶硅層，并一致地涂覆在該深口袋存儲節(jié)點接觸窗孔洞，使之與該第二源/漏極區(qū)接觸；在該第二多晶硅層上沉積一半球型晶粒硅層；以該第四絕緣層填滿該深口袋存儲節(jié)點接觸窗孔洞；從該第三絕緣層上表面移除該半球型晶粒硅層、該第二多晶硅層及該第一多晶硅層；從該深口袋、存儲節(jié)點接觸窗孔洞與該第二層間氮化硅層上表面移除該第四絕緣層，以形成一存儲節(jié)點結(jié)構(gòu)，包括該半球型晶粒硅層與在該深口袋存儲節(jié)點接觸窗孔洞內(nèi)的該第二多晶硅層；在該存儲節(jié)點結(jié)構(gòu)上形成一電容器介電層；在該電容器介電層上沉積一第三多晶硅層；以及限定該第三多晶硅圖案，以形成該深口袋COB結(jié)構(gòu)的上電極。
為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細說明。附圖中

圖1繪示一具有深口袋的COB結(jié)構(gòu)的DRAM單元的上視圖；圖2a-11a繪示沿圖1中AA＇方向，具有深口袋的COB結(jié)構(gòu)DRAM單元的工藝流程剖面圖；以及圖2b-11b繪示沿圖1中BB′方向，與圖2a-11a剖面方向垂直，具有深口袋的COB結(jié)構(gòu)DRAM單元的工藝流程剖面圖。
以下所述本發(fā)明的深口袋COB結(jié)構(gòu)的DRAM單元形成的方法，將以N型的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(NFET)元件為例，但同樣適用于P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(PFET)元件。
請參照圖1，其繪示具有深口袋COB結(jié)構(gòu)的DRAM單元的上視圖。字線WL以多晶硅柵極結(jié)構(gòu)制成，橫跨在元件區(qū)1上且界于場氧化區(qū)2間。半導(dǎo)體基底1上位線BL在位線接觸孔洞24與硅元件區(qū)相接觸，其余處則以一厚絕緣層(未繪示)隔離硅元件區(qū)與字線BL。而存儲節(jié)點接觸孔洞17a與COB結(jié)構(gòu)25則如圖所示。
請同時參照圖2a與2b，提供一單晶排列<100>的P型半導(dǎo)體基底，其中圖2a為沿圖1的AA′線的剖面圖，圖2b則為沿BB′線的剖面圖。圖2中的場氧化層(FOX)2用以隔離，可藉由在一氧氣環(huán)境下以溫度約850-1050℃熱氧化而獲得，厚度約為3000-5000埃，是利用一以氮化硅-氧化硅制成的氧化光掩模限定圖案，使基底1上形成場氧化層區(qū)2，之后再以熱磷酸溶液將上層光掩模的氮化硅去除，及以氫氟酸緩沖溶液去除下層光掩模的氧化硅。
經(jīng)由一連串濕式清洗之后，一柵極氧化層3在一氧氣環(huán)境下以溫度約850-1050℃形成，厚度約為50-200埃。接著，以低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)法，在溫度約500-700℃下沉積一多晶硅層4，形成約為1500-4000埃的厚度。此多晶硅可藉由生長后再經(jīng)由砷或磷的離子植入，以能量約30-80KeV，劑量約1×1013-1×1016原子/cm2形成，或藉由同時生長與植入程序，經(jīng)由加入砷或磷于硅甲烷的環(huán)境下形成。之后，一頂蓋氧化層5，例如包含一氮化硅層或一下層為氧化硅，上層為氮化硅的組合層，以LPCVD或等離子增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)法形成厚度約1000-3000埃。傳統(tǒng)的光刻與反應(yīng)離子蝕刻(RIE)，使用CHF3為頂蓋氧化層5的蝕刻劑，使用Cl2為多晶硅層4的蝕刻劑，以形成如圖2a的一DRAM字線的多晶硅柵極結(jié)構(gòu)。圖2b則為兩多晶硅字線間的剖面，故無此結(jié)構(gòu)。最后，光致抗蝕劑可由等離子氧清洗與徹底的濕式清洗去除。
一輕摻雜源/漏極區(qū)6藉由植入磷離子，以能量約20-50KeV，劑量約1×1013-1×1014原子/cm2形成，如圖2a所示。一氮化硅邊墻絕緣層，或一下層為氧化硅上層為氮化硅的組合層，以LPCVD或PECVD法，在溫度約400-700℃形成約為1500-4000埃的厚度，再以各向同性(等向性)RIE工藝，使用Cl2為氮化硅的蝕刻劑(若為組合的邊墻絕緣層，需先以CHF3為蝕刻劑蝕刻氧化層)形成圖2a位于多晶硅字線邊墻的氮化硅間隙壁7。此時的多晶硅字線被氮化硅的頂蓋氧化層5與氮化硅間隙壁7包住，再植入砷離子，以能量約30-80KeV，劑量約1×1015-1×1016原子/cm2形成一重摻雜源/漏極區(qū)8。結(jié)果如圖2a、2b所示。
接著形成一第一絕緣層9，包括以LPCVD或PECVD，使用四乙基硅酸鹽(TEOS)為氣體來源所形成的氧化硅，或同樣以LPCVD或PECVD形成的硼磷硅玻璃(BPSG)，厚度約為2000-7000埃。圖2a-2b并未繪示出圖1中位線接觸孔洞24的開口，其是由傳統(tǒng)光刻與RIE工藝，使用CHF3為蝕刻劑，蝕刻第一絕緣層9以曝露出重摻雜源/漏極區(qū)8而完成。最后，一第一多晶硅層10a以LPCVD法，溫度約500-700℃沉積約1000-3000埃的厚度，其中，第一多晶硅層10a可藉由生長后再經(jīng)由植入砷或磷離子而形成，或藉由同時生長與植入技術(shù)，經(jīng)由加入砷或磷于硅甲烷的環(huán)境下形成，且第一多晶硅層10a上也可覆蓋一層硅化鎢層以增加導(dǎo)電性。
接下來限定第一多晶硅層10a，以傳統(tǒng)光刻與各向同性RIE工藝，使用Cl2為蝕刻劑，形成如圖3b的位線結(jié)構(gòu)10b。其中由圖3a可看出第一多晶硅10a被除去的情形。然后，形成一第一層間氮化硅層11，完全覆蓋在圖3b的位線結(jié)構(gòu)10b與圖3a的第一絕緣層9上。第一層間氮化硅層11是以LPCVD或PECVD法，溫度約為500-850℃形成的，沉積厚度約為500-1000埃。
請參照圖4a、4b，其繪示制作出本發(fā)明存儲電極接觸孔洞所需陸續(xù)形成的絕緣層與多晶硅層。一第二絕緣層12，同樣可為包括以TEOS所長成的氧化硅層或BPSG層，使用PEVCD或LPCVD，在第一層間氮化硅層11上沉積厚度約4000-7000埃；利用化學(xué)機械研磨(CMP)或間E法平坦化第二絕緣層12使其具有平坦外觀；再使用LPCVD或PECVD工藝，在溫度約500-850℃，沉積厚度約500-1000埃的第二層間氮化硅層13；再以LPCVD或PECVD法沉積一第三絕緣層14，同樣可為包括以TEOS所長成的氧化硅層或BPSG層，厚度則約為3000-8000埃；最后一第二多晶硅層15以LPCVD法沉積，在溫度500-700℃形成，厚度約為500-2000埃。
下一步形成存儲節(jié)點接觸孔洞的第一存儲節(jié)點開口17a，利用光致抗蝕劑16為掩模，以各向同性RIE法蝕刻掉部分第二多晶硅層15、第三絕緣層14、第二層間氮化硅層13與第二絕緣層12，以曝露出第一層間氮化硅層11，制作出第一存儲節(jié)點開口17a。此蝕刻采用Cl2為第二多晶硅層15與第二層間氮化硅層13的蝕刻劑，而以CHF3為第三絕緣層14與第二絕層12的蝕刻劑，與第二絕緣層12相比，CHF3對氮化硅蝕刻選擇性具有較低的移除率，可避免第一層間氮化硅層11被穿透，結(jié)果如圖5a所示。圖5b同樣顯示曝露出覆蓋位線10b的第一層間氮化硅層11。
接著，第一存儲節(jié)點開口17a被施以氫氟酸緩沖液的各向同性濕蝕刻，使第一開口17a內(nèi)曝露的第三絕緣層14與第二絕緣層12表面，分別在第二多晶硅層15與第二層間氮化硅層13底下被蝕刻出一凹穴。之后，形成一第四絕緣層18a，例如以LPCVD或PECVD法，使用TEOS為氣體來源，沉積厚度約500-1000埃的氧化硅，以均勻覆蓋在第一開口17a內(nèi)，填入第三絕緣層14與第二絕緣層12的凹穴，結(jié)果如圖6a、6b所示。
接下來形成深口袋存儲節(jié)點開口17b。在第一開口17a，藉由一各向同性RIE法，使用CHF3為第四絕緣層18a與第一絕緣層9的蝕刻劑，Cl2為第一層間氮化硅層11的蝕刻劑，使源/漏極區(qū)8曝露出來，形成如圖7a、7b具有深口袋存儲節(jié)點開口17b。在去除第四絕緣層18a時，第三絕緣層14的凹穴被去除，而保留第二絕緣層12表面所形成的絕緣間隙壁18b，作為覆蓋有氮化硅的多晶硅位線額外鈍化(passivation)保護。此外，絕緣間隙壁18b僅形成在與第一絕緣層9交接的區(qū)域上，因此產(chǎn)生一逐漸變小的深口袋存儲節(jié)點接觸孔洞，即如圖7a、7b所示上部半徑比下部半徑大的結(jié)構(gòu)。
請參照圖8a、8b，其繪示接下來將形成的存儲節(jié)點結(jié)構(gòu)。先以LPCVD法，于溫度約為500-700℃沉積一厚度約700-1500埃的第三多晶硅層19。其可在沉積后再植入砷或磷離子，或同時在沉積時加入砷或磷于硅甲烷環(huán)境下形成。使用LPCVD法，在溫度約500-600℃，壓力約5-10Torr，形成厚度約300-700埃的半球型晶粒(HSG)硅層20。在上述條件下會產(chǎn)生具有凹凸起伏表面的HSG硅層，可使得表面積大為提高。之后，再形成一旋覆玻璃(SOG)層、一BPSG層或一光致抗蝕劑層21，以填滿深口袋存儲節(jié)點接觸孔洞17b，并以CMP法選擇性地研磨掉第三絕緣層14上的HSG硅層20、第三多晶硅層19與第二多晶硅層1 5，以限定出存儲節(jié)點結(jié)構(gòu)30；或以RIE法使用Cl2為蝕刻劑選擇性蝕刻上述各層，形成結(jié)果如圖9a、9b所示。
圖10a、10b繪示將SOG層(或BPSG層)21從深口袋節(jié)點接觸孔洞17b移除，同時再使用氫氟酸溶液將第三絕緣層14移除，產(chǎn)生一存儲節(jié)點結(jié)構(gòu)30，形成從第二層間氮化硅層13向外伸展的突出形狀，使得增加額外的表面積。若填充深口袋存儲節(jié)點接觸孔洞17b為光致抗蝕劑，則需以等離子氧清洗處理移除光致抗蝕劑，再以氫氟酸溶液去除第三絕緣層14。
最終形成的深口袋COB結(jié)構(gòu)23如圖11a、11b所示。先以一電容介電層22形成于存儲節(jié)點結(jié)構(gòu)30上，可為氧化的氮化層(ONO)，等效于一厚度約40-80埃的氧化硅層。其藉由熱氧化法先形成一厚度約10-20埃的氧化硅層；沉積厚度約為10-50埃的氮化硅層，再氧化此氮化硅層以轉(zhuǎn)變上層為一氧化氮化硅層。接著，以LPCVD法在溫度約500-700℃下，形成一厚度約為1000-3000埃的第四多晶硅層22，同樣可在沉積后再植入砷或磷離子，或同時在沉積時加入砷或磷于硅甲烷環(huán)境下形成。再利用光刻與RIE工藝，以Cl2為第四多晶硅層22與電容介電層21的蝕刻劑，制作出深口袋COB結(jié)構(gòu)23。光致抗蝕劑去除后再處以等離子清洗與徹底的濕式清理。
雖然本發(fā)明已結(jié)合一優(yōu)選實施例披露如上，但是其并非用以限定本發(fā)明，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作出各種更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當由后附的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1．一種高密度DRAM電容器結(jié)構(gòu)的制造方法，其在一半導(dǎo)體基底上形成底層的一轉(zhuǎn)移柵極晶體管、多晶硅位線結(jié)構(gòu)及一位于該多晶硅位線結(jié)構(gòu)上的堆疊式電容結(jié)構(gòu)，該方法包括以下步驟形成以一氮化硅層包覆的該晶體管柵極結(jié)構(gòu)；在該轉(zhuǎn)移柵極晶體管上沉積一第一絕緣層；形成該多晶硅位線結(jié)構(gòu)，覆于該第一絕緣層上，及以在該第一絕緣層中形成一接觸窗孔洞與該第一源/漏極區(qū)接觸；在該多晶硅位線結(jié)構(gòu)上沉積一第一層間氮化硅層，以及該第一絕緣層的上表面；在該第一層間氮化硅層上沉積一系列薄膜層，包括一第二絕緣層、一第二層間氮化硅層、一第三絕緣層以及一第二多晶硅層；在該系列薄膜層中，界于該多晶硅位線結(jié)構(gòu)間形成一第一存儲節(jié)點開口在該第一存儲節(jié)點開口中，該第三絕緣層與該第二絕緣層的曝露側(cè)邊形成凹穴；沉積一第四絕緣層；以該第一存儲節(jié)點開口為一掩模形成一存儲節(jié)點接觸窗孔洞，其經(jīng)由該第四絕緣層、該第一層間氮化硅層與該第一絕緣層的移除，使一第二源/漏極區(qū)曝露出來，以及藉由該第四絕緣層在該第二絕緣層與該多晶硅位線結(jié)構(gòu)的曝露側(cè)邊，形成絕緣間隙壁；沉積一第三多晶硅層，以一致地涂覆在該存儲節(jié)點接觸窗孔洞；在該第三多晶硅層上沉積一半球型晶粒硅層；從該第三絕緣層上表面去除該半球型晶粒硅層、該第三多晶硅層及該第二多晶硅層；從該第二層間氮化硅層上表面移除該第三絕緣層，以形成一存儲節(jié)點結(jié)構(gòu)，包括上層的該半球型晶粒硅層與下層的該第三多晶硅層，在該存儲節(jié)點接觸窗孔洞中形成包括該半球型晶粒硅層與該第三多晶硅層，從該第二層間氮化硅層表面向外擴伸的突出形狀；在該存儲節(jié)點結(jié)構(gòu)上形成一電容器介電層；以及形成一上電極，以完成置于該多晶硅位線結(jié)構(gòu)上方的該堆疊電容結(jié)構(gòu)。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其中該轉(zhuǎn)移柵極晶體管還包括一多晶硅柵極結(jié)構(gòu)，位于一厚度約為50-200埃的柵極氧化層上，覆蓋有一氮化硅層及具有N型源/漏極區(qū)的氮化硅邊墻間隙壁。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，其中該多晶硅位線結(jié)構(gòu)是藉由LPCVD法，在溫度約500-700℃，沉積一厚度約為1000-3000埃的多晶硅層，再經(jīng)由RIE工藝以Cl2為蝕刻劑限定圖案形成的。
4．如權(quán)利要求1所述的方法，其中該第一層間氮化硅層是以LPCVD、PECVD之一，在溫度約500-850℃，沉積一厚度約500-1000埃形成的。
5．如權(quán)利要求1所述的方法，其中置于該第一層間氮化硅層上的該系列的薄膜層還包括以TEOS為氣體來源所形成的一氧化層，或以LPCVD、PECVD之一所沉積的厚度約為4000-7000埃的一BPSG層，形成一底層的第二絕緣層；以PECVD、LPCVD之一，在溫度約500-850℃所沉積的厚度約500-1000埃的一第二層間氮化硅層；以TEOS為氣體源所形成的一氧化層，或以LPCVD、PECVD之一所沉積的厚度約為3000-8000埃的一BPSG層，形成一第三絕緣層；以及使用LPCVD法，在溫度約500-700埃，所沉積的厚度約500-2000埃的一第二多晶硅層。
6．如權(quán)利要求1所述的方法，其中該第一存儲節(jié)點開口由該系列薄膜層經(jīng)RIE工藝而得，分別使用Cl2為該第二多晶硅層與該第二層間氮化硅層的蝕刻劑；以及使用CHF3為該第三絕緣層與該第二絕緣層的蝕刻劑。
7．如權(quán)利要求1所述的方法，其中在該第三絕緣層與第二絕緣層的曝露側(cè)邊，位于該第一存儲節(jié)點開口所形成的凹穴是使用一氫氟酸緩沖溶液蝕刻而得。
8．如權(quán)利要求1所述的方法，其中位于該第二絕緣層與鈍化的氮化硅側(cè)邊上的該絕緣間隙壁，在該存儲節(jié)點接觸窗洞孔內(nèi)的該多晶硅位線結(jié)構(gòu)，是藉由LPCVD、PECVD之一的方法沉積一氧化硅，形成一厚度約為500-1000埃的第四絕緣層，之后再使用CHF3為蝕刻劑作各向同性RIE蝕刻。
9．如權(quán)利要求1所述的方法，其中該存儲節(jié)點接觸孔洞是藉由各向同性RIE工藝，以CHF3為該第四絕緣層與該第一絕緣層的蝕刻劑，以Cl2為該第一層氮化硅的蝕刻劑所形成。
10．如權(quán)利要求1所述的方法，其中該第三多晶硅層是經(jīng)由LPCVD法，在溫度約500-700℃，沉積厚度約為700-1500埃，使用生長后再經(jīng)由植入砷、磷離子之一而形成，或藉由同時生長與植入技術(shù)，經(jīng)由加入砷、磷之一于硅甲烷的環(huán)境下形成。
11．如權(quán)利要求1所述的方法，其中該HSG硅層是使用LPCVD法，在溫度約500-600℃，壓力約5-100毫乇，沉積約300-700的厚度。
12．如權(quán)利要求1所述的方法，其中該存儲節(jié)點結(jié)構(gòu)是藉由CMP研磨、以Cl2為蝕刻劑的各向同性RIE蝕刻之一，移除不要的HSG硅層、不要的第三多晶硅層所形成。
13．如權(quán)利要求1所述的方法，其中該電容器介電層為ONO層，等效于一厚度約40-80埃的氧化硅層，是藉由先熱氧化形成一厚度約10-20埃的氧化硅層；再沉積一厚度約10-50埃的氮化硅層；接著熱氧化該氮化硅層，形成一上層為氮化的氧化硅層，下層為氧化硅層的結(jié)構(gòu)。
14．如權(quán)利要求1所述的方法，其中以該第四多晶硅層形成該堆疊電容器結(jié)構(gòu)的該上電極，是利用LPCVD法，在溫度約500-700℃，沉積約1000-3000埃的厚度。
15．一種制造高密度DRAM電容器結(jié)構(gòu)的方法，其在一半導(dǎo)體基底上形成一深口袋COB結(jié)構(gòu)，該方法包括以下步驟在該半導(dǎo)體基底上提供一轉(zhuǎn)移柵極晶體管；形成該多晶硅位線結(jié)構(gòu)，覆于該第一絕緣層上，以及以在該第一絕緣層中的一接觸窗孔洞與該第一源/漏極區(qū)接觸；沉積一第一層間氮化硅層，以完全覆蓋該多晶硅位線結(jié)構(gòu)；在該第一層間氮化硅層上沉積一第二絕緣層；平坦化該第二絕緣層；在該第二絕緣層上沉積一第二層間氮化硅層；在該第二層間氮化硅層上沉積一第三絕緣層；在該第三絕緣層上沉積一第一多晶硅層；在該第一多晶硅層、該第三絕緣層、該第二層間氮化硅層、以及該第二絕緣層中，止于該第一層間氮化硅層上表面，且界于該多晶硅位線結(jié)構(gòu)間形成一第一存儲節(jié)點開口；在該第一存儲節(jié)點開口中，在該第三絕緣層與該第二絕緣層的曝露側(cè)邊形成凹穴；沉積一第四絕緣層，以填滿該第三絕緣層與該第二絕緣層中的凹穴；在該第一存儲節(jié)點開口內(nèi)，各向同性蝕刻該第一層間氮化硅層與該第一絕緣層的該第四絕緣層，以形成一深口袋存儲節(jié)點接觸孔洞，使該轉(zhuǎn)移晶體管的一第二源/漏極區(qū)在絕緣間隙壁形成時曝露出來，包括覆蓋在多晶硅位線的氮化硅側(cè)邊上的該第四絕緣層；在該第一多晶硅層表面上沉積一第二多晶硅層，并一致地涂覆在該深口袋存儲節(jié)點接觸窗孔洞，使之與該第二源/漏極區(qū)接觸；在該第二多晶硅層上沉積一半球型晶粒硅層；以該第四絕緣層填滿該深口袋存儲節(jié)點接觸窗孔洞；從該第三絕緣層上表面移除該半球型晶粒硅層、該第二多晶硅層及該第一多晶硅層；從該深口袋、存儲節(jié)點接觸窗孔洞與該第二層間氮化硅層上表面移除該第四絕緣層，以形成一存儲節(jié)點結(jié)構(gòu)，包括該半球型晶粒硅層與在該深口袋存儲節(jié)點接觸窗孔洞內(nèi)的該第二多晶硅層；在該存儲節(jié)點結(jié)構(gòu)上形成一電容器介電層；在該電容器介電層上沉積一第三多晶硅層；以及限定該第三多晶硅圖案，以形成該深口袋COB結(jié)構(gòu)的上電極。
16．如權(quán)利要求15所述的方法，其中該多晶硅位線結(jié)構(gòu)是在溫度約500-700℃，所形成的厚度約1000-3000埃的一多晶硅層，再經(jīng)由以Cl2為蝕刻劑的RIE蝕刻制成。
17．如權(quán)利要求15所述的方法，其中該第一層間氮化硅層蓋住該多晶硅位線結(jié)構(gòu)，以LPCVD、PECVD法之一，在溫度約500-850℃，沉積厚度約500-1000埃形成。
18．如權(quán)利要求15所述的方法，其中該第二絕緣層是以TEOS為氣體源所形成的一氧化層，或以LPCVD、PECVD法之一所沉積的厚度約為4000-7000埃的一BPSG層。
19．如權(quán)利要求15所述的方法，其中該第二層間氮化硅層是以PECVD、LPCVD法之一，在溫度約500-850℃形成，沉積厚度約500-1000埃。
20．如權(quán)利要求15所述的方法，其中該第三絕緣層是以TEOS為氣體源所形成的一氧化層，或以LPCVD、PECVD法之一所沉積的厚度約為3000-8000埃的一BPSG層。
21．如權(quán)利要求15所述的方法，其中第一多晶硅層是使用LPCVD法，在溫度約500-700埃形成的，沉積厚度約500-2000埃。
22．如權(quán)利要求15所述的方法，其中該第一存儲節(jié)點開口由該系列薄膜層經(jīng)RIE工藝而獲得，分別使用Cl2為該第一多晶硅層與該第二層間氮化硅層的蝕刻劑；以及使用CHF3為該第三絕緣層與該第二絕緣層的蝕刻劑。
23．如權(quán)利要求15所述的方法，其中該第三絕緣層與第二絕緣層的曝露側(cè)邊，位于該第一存儲節(jié)點開口所形成的凹穴是使用一氫氟酸緩沖溶液蝕刻而獲得。
24．如權(quán)利要求15所述的方法，其中該第四絕緣層為氧化硅層，是以LPCVD、PECVD之一的方法，在溫度約500-800℃形成的，沉積厚度約為500-1000埃。
25．如權(quán)利要求15所述的方法，其中該深口袋、存儲節(jié)點接觸孔洞是藉由各向同性RIE工藝，以CHF3為該第四絕緣層與該第一絕緣層的蝕刻劑，以Cl2為該第一層間氮化硅層的蝕劑所形成。
26．如權(quán)利要求15所述的方法，其中位于該第二絕緣層與覆于該多晶硅位線結(jié)構(gòu)氮化硅的側(cè)邊上的該絕緣間隙壁，是藉由RIE工藝以CHF3為蝕刻劑蝕刻該第二絕緣層形成。
27．如權(quán)利要求15所述的方法，其中該第二晶硅層由LPCVD法，在溫度約500-700℃，沉積厚度約為700-1500埃，使用生長后再經(jīng)由植入砷、磷離子之一而形成，或藉由同時生長與植入技術(shù)，經(jīng)由加入砷、磷之一于硅甲烷的環(huán)境下形成。
28．如權(quán)利要求15所述的方法，其中該HSG硅層是使用LPCVD法，在溫度約500-600℃，壓力約5-100毫乇下形成，沉積約300-700埃的厚度。
29．如權(quán)利要求15所述的方法，其中用以填滿該深口袋、存儲節(jié)點接觸窗孔洞的該第四絕緣層為一旋涂玻璃或一BPSG層。
30．如權(quán)利要求15所述的方法，其中該存儲節(jié)點結(jié)構(gòu)是藉由CMP研磨、以Cl2為蝕刻劑的各向同性RIE蝕刻之一，移除不要的HSG硅層、不要的第三多晶硅層所形成。
31．如權(quán)利要求15所述的方法，其中該電容器介電層為ONO層，等效于一厚度約40-80埃氧化硅層，是藉由先熱氧化形成一厚度約10-20埃的氧化硅層；再沉積一厚度約10-50埃的氮化硅層；接著熱氧化該氮化硅層，形成一上層為氮化的氧化硅層，下層為氧化硅層的結(jié)構(gòu)。
32．如權(quán)利要求15所述的方法，其中該第三多晶硅層采用LPCVD法，在溫度約500-700℃形成，沉積厚度約1000-3000埃。
全文摘要
一種高密度DRAM電容器結(jié)構(gòu)的制造方法,在一半導(dǎo)體基底上形成一深口袋(pocket)COB結(jié)構(gòu),以增加電容器表面積,達到電容量增加的目的。而且為避免HSG殘留在存儲節(jié)點接觸孔洞外,無法獲得最小化節(jié)點間距,本發(fā)明將提出在存儲節(jié)點結(jié)構(gòu)與位線結(jié)構(gòu)間形成絕緣間隙壁,有助于改善絕緣的問題與生產(chǎn)的結(jié)果。
文檔編號H01L21/8242GK1236991SQ9810931
公開日1999年12月1日 申請日期1998年5月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月27日
發(fā)明者蔡泓祥 申請人:世界先進積體電路股份有限公司