專利名稱：制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的電容器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法，特別涉及一種制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的電容器的方法。
高容量的電容器對(duì)于確保半導(dǎo)體器件的可靠性來(lái)說(shuō)更有利。尤其是，半導(dǎo)體元件中的存儲(chǔ)器產(chǎn)品需要其電容盡可能高的電容器，以便根據(jù)數(shù)據(jù)值的自動(dòng)熄滅維持刷新。因此，人們非常努力地致力于增大存儲(chǔ)器產(chǎn)品的電容。
可以通過增大存儲(chǔ)電極的表面積，或利用介電常數(shù)大的介質(zhì)膜來(lái)增大電容。然而，除NO膜和ONO膜外，多數(shù)介質(zhì)膜仍在開發(fā)中。因此，一般通過增大其表面積來(lái)增大電容。
可以利用層疊型或圓柱型或翼型或溝槽型來(lái)增大存儲(chǔ)電極的表面積。一般主要采用溝槽型和層疊型。溝槽型通過在半導(dǎo)體襯底上挖出溝槽后淀積存儲(chǔ)電極來(lái)制造電容器。溝槽型可以增大電容器的表面積，但具有復(fù)雜且難度大的隔離或加工程序。
相反，層疊型具有簡(jiǎn)單的加工程序。另外，為了增大電容增大層疊型的高度不是過度的。然而，這使得隨后的金屬布線工藝中的光刻很困難。即，單元和外圍區(qū)之間的臺(tái)階變得很大，以致于光刻的聚焦裕度減小，因而使得金屬布線變薄或發(fā)生切斷或橋接。為了解決上述問題，需要存儲(chǔ)電極在單元和外圍區(qū)之間有小臺(tái)階。由于具有大介電常數(shù)的高介質(zhì)膜技術(shù)還未推廣，所以一般采用HSG(半球晶粒)法增大電容器的表面積。


圖1A-1C展示了制造現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的電容器的方法的順序工藝。
參見圖1A，在將要形成晶體管的半導(dǎo)體襯底10上形成作為絕緣層的氧化物層14。在氧化物層14中形成位線15。利用接觸孔形成掩模腐蝕氧化物層14，直到暴露半導(dǎo)體襯底10的表面為止，從而形成接觸孔16。用如多晶硅的導(dǎo)電材料填充接觸孔16，從而形成電連接到半導(dǎo)體襯底10的栓塞17。
參見圖1B，在包括栓塞17的氧化物層14上形成用作導(dǎo)電層的多晶硅層18。利用存儲(chǔ)電極形成掩模腐蝕多晶硅層18，從而形成電連接到栓塞17的存儲(chǔ)電極18。在存儲(chǔ)電極18的表面上形成增大電容器表面積的HSG層19。
參見圖1C，在包括HSG層19的氧化物層14上形成電容器介質(zhì)膜20。在電容器介質(zhì)膜20上淀積摻雜到電容器上電極中的多晶硅21，以便形成電容器。
如上所述，層疊型電容器的優(yōu)點(diǎn)在于，加工程序簡(jiǎn)單，產(chǎn)出率高。然而，層疊型電容器很難通過根據(jù)高密度器件按比例縮小器件的設(shè)計(jì)規(guī)則具有足夠的電容值，并且很難形成其尺寸可以在形成HSG層期間防止與相鄰電容器橋接的圖形。
其理由如下。已構(gòu)圖的存儲(chǔ)電極之間的間隔應(yīng)足夠?qū)?，以便生長(zhǎng)HSG層。因此，需要細(xì)致的光刻工藝，并且應(yīng)增大電極的高度，以便補(bǔ)償表面積，這對(duì)隨后的金屬布線工藝會(huì)有極大的影響。在已構(gòu)圖的存儲(chǔ)電極表面上生長(zhǎng)HSG層時(shí)，如圖1B中的符號(hào)A所示，部分HSG接在存儲(chǔ)電極之間，所以形成了微小的微橋。由于微橋會(huì)導(dǎo)致器件失效，所以會(huì)降低器件的可靠性。
為了解決上述問題作出了本發(fā)明，因此，本發(fā)明的目的是提供一種制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的電容器的方法，通過確保足夠的裕度防止微橋，并增大存儲(chǔ)電極的表面積。
根據(jù)本發(fā)明的這些目的，該方法包括以下步驟在形成晶體管的半導(dǎo)體襯底上形成第一絕緣層；利用接觸孔形成掩模腐蝕第一絕緣層，形成接觸孔；用導(dǎo)電材料填充接觸孔，從而形成電連接到半導(dǎo)體襯底的栓塞；在包括栓塞的第一絕緣層上形成第二絕緣層；利用存儲(chǔ)電極形成掩模腐蝕第二絕緣層，直到暴露栓塞和部分第一絕緣層，從而形成存儲(chǔ)電極開口；在存儲(chǔ)電極開口的兩側(cè)壁上形成導(dǎo)電間隔層，該導(dǎo)電間隔層與栓塞電連接；及在導(dǎo)電間隔層和栓塞的表面上形成HSG(半球晶粒)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，該方法還包括在形成了第一絕緣層后，在第一絕緣層上形成腐蝕停止層的步驟。
根據(jù)該優(yōu)選實(shí)施例，在包括栓塞的第一絕緣層上形成第二絕緣層。利用存儲(chǔ)電極形成掩模腐蝕第二絕緣層，直到暴露栓塞和部分第一絕緣層，從而形成存儲(chǔ)電極開口。在存儲(chǔ)電極開口的兩側(cè)壁上形成導(dǎo)電間隔層，這里導(dǎo)電間隔層與栓塞電連接。在導(dǎo)電間隔層和栓塞的表面上形成HSG層。
根據(jù)本發(fā)明的電容器能使HSG層生長(zhǎng)于存儲(chǔ)電極的內(nèi)壁上，從而防止HSG層的不正常生長(zhǎng)或過生長(zhǎng)造成的存儲(chǔ)電極間的微橋。
通過結(jié)合附圖具體介紹本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得更清楚；其中圖1A-1C是展示制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的電容器的現(xiàn)有技術(shù)方法的工藝步驟的流程圖；及圖2A-2D是展示制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的電容器的新方法的工藝步驟的流程圖。
下面結(jié)合附圖具體介紹本發(fā)明。
圖2A-2D順序展示了制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的電容器的新方法的工藝步驟。
參見圖2A，在半導(dǎo)體襯底100上形成限定有源區(qū)和無(wú)源區(qū)的器件隔離層101。在半導(dǎo)體襯底100之上的柵氧化物層上形成柵電極層103。形成柵電極層103使諸如氮化硅間隔層103d的絕緣層包圍層疊有多晶硅103a、硅化物103b和氮化硅層103C的柵電極的兩側(cè)壁。
在包括柵電極層103的半導(dǎo)體襯底100上形成作為絕緣層的第一氧化物層104。在第一氧化物層中形成位線105。具體說(shuō)，在包括柵電極層103的半導(dǎo)體襯底100上形成具有平坦上表面的氧化物層104a。在氧化物層104a上形成位線后，在包括位線105的氧化物層104a上形成具有平坦上表面的氧化物層104b。
接著，在第一氧化物層104上形成相對(duì)例如絕緣層的氧化物層具有腐蝕選擇性的氮化硅層106。氮化硅層106具有約100埃的厚度。利用接觸孔形成掩模，依次腐蝕氮化硅層106和第一氧化物層104，直到暴露襯底100的表面，從而形成接觸孔108。
用如多晶硅的導(dǎo)電材料填充了接觸孔108后，利用深腐蝕或CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)工藝進(jìn)行平面化腐蝕，從而形成與半導(dǎo)體襯底100電連接的栓塞109。在包括栓塞109的氮化硅層106上形成用作絕緣層的第二氧化物層110。第二氧化物層110具有例如約10000埃的厚度。
參見圖2B，利用存儲(chǔ)電極形成掩模腐蝕第二氧化物層110，直到暴露栓塞109和部分第二氧化物層，從而形成存儲(chǔ)電極開口111。在存儲(chǔ)電極開口111的底部和兩側(cè)壁上和第二氧化物層106上形成一定厚度的多晶硅層112。多晶硅層112具有例如約2000埃的厚度。
參見圖2C，各向異性腐蝕多晶硅層112，以便在存儲(chǔ)電極開口111的兩側(cè)壁上形成導(dǎo)電間隔層112。形成導(dǎo)電間隔層112以電連接栓塞109。由于氧化物層和多晶硅層間的腐蝕選擇性，第二氧化物層110用作各向異性腐蝕多晶硅112時(shí)的支撐。
此后，在導(dǎo)電間隔層112和栓塞109的表面上形成HSG(半球晶粒)層113。HSG層113不生長(zhǎng)在第三絕緣層110的表面上，而選擇性地生長(zhǎng)在摻雜多晶硅層的表面上。
HSG層113生長(zhǎng)到變?yōu)樽銐虻某叽纾瑥亩龃蟠鎯?chǔ)電極的面積，并與連接半導(dǎo)體襯底的栓塞連接。因而，存儲(chǔ)電極和半導(dǎo)體襯底彼此電連接。
如上所述，在形成間隔層形狀的存儲(chǔ)電極后生長(zhǎng)HSG層113。因此，每個(gè)存儲(chǔ)電極被相鄰存儲(chǔ)電極和第二氧化物層110絕緣，從而防止微橋。另外，存儲(chǔ)電極的表面積比現(xiàn)有技術(shù)的層疊型電容器的面積增大，因而與圓柱型電容器相比，增大了電容器的電容，減少了如光工藝或腐蝕工藝等加工步驟。
參見圖2D，為了增大在其淀積前淀積電容器介質(zhì)膜的表面積，利用氮化硅層106作腐蝕停止層，腐蝕第二氧化物層110。氮化硅層106用于防止去除第二氧化物層110時(shí)淀積于位線105上的氧化物層104b的腐蝕。
在包括HSG層113的第一氧化物層106上形成電容器介質(zhì)膜114。電容器介質(zhì)膜114選自Ta2O5、Si3N4、NO、ONO、PZT和BST之一。
最后，在電容器介質(zhì)膜114上形成多晶硅作電容器上電極，以便形成電容器。
根據(jù)本發(fā)明的電容器能使HSG層生長(zhǎng)于存儲(chǔ)電極的內(nèi)壁上，從而防止HSG層不正常生長(zhǎng)或過生長(zhǎng)造成的存儲(chǔ)電極間的微橋。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的電容器的方法，包括以下步驟在形成晶體管的半導(dǎo)體襯底上形成第一絕緣層；利用接觸孔形成掩模腐蝕所述第一絕緣層以形成接觸孔；用導(dǎo)電材料填充所述接觸孔，從而形成電連接所述半導(dǎo)體襯底的栓塞；在包括所述栓塞的所述第一絕緣層上形成第二絕緣層；利用存儲(chǔ)電極形成掩模腐蝕所述第二絕緣層，直到暴露所述栓塞和部分所述第一絕緣層，從而形成存儲(chǔ)電極開口；在所述存儲(chǔ)電極開口的兩側(cè)壁上形成導(dǎo)電間隔層，所述導(dǎo)電間隔層與所述栓塞電連接；及在所述導(dǎo)電間隔層和所述栓塞的表面上形成HSG(半球晶粒)，從而形成由所述導(dǎo)電間隔層和HSG層構(gòu)成的存儲(chǔ)電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述方法還包括在形成所述第一絕緣層后，在所述第一絕緣層上形成腐蝕停止層的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述腐蝕停止層由氮化硅構(gòu)成，其厚約100埃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一和第二絕緣層分別由氧化物構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述導(dǎo)電間隔層由多晶硅構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第二絕緣層厚約10000埃，所述導(dǎo)電間隔層厚約2000埃。
全文摘要
一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的改進(jìn)的電容器，能夠防止存儲(chǔ)電極間的橋接，增大電容器的表面積，其制造方法包括以下步驟在包括栓塞的第一絕緣層上形成第二絕緣層；利用存儲(chǔ)電極形成掩模腐蝕第二絕緣層，直到暴露栓塞和部分第一絕緣層，從而形成存儲(chǔ)電極開口；在存儲(chǔ)電極開口的兩側(cè)壁上形成導(dǎo)電間隔層，以便與栓塞電連接；及在導(dǎo)電間隔層和栓塞的表面上形成HSG(半球晶粒)層。
文檔編號(hào)H01L27/108GK1239816SQ99109088
公開日1999年12月29日 申請(qǐng)日期1999年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月24日
發(fā)明者金賢洙 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社