TW200401370A - Method for patterning ceramic layers - Google Patents

Description

200401370 五、發明說明（]) 本發明係有關一種圖樣化陶瓷層於半導體基板上之方 法。 半 上之最 可增加 度，並 量。為 用於電 矽晶圓 晶圓區 下電極 此電極 實質上 容，可 被稱為 表面上 生。特 之溝渠 記 個二進 儲存於 放電電 信號消 入處理 導體產業之經濟 小外型尺寸之進 如電晶體或電容 增加處理器之計 了降低晶片表面 名^盗的例子中。 。此後，下電極 域被掺雜以增加 。最後，該溝渠 亦被稱為上電極 被指疊。考慮相 最小化晶片表面 深溝渠M電容哭 之溝渠直徑，深 徵比被了解為溝 開口直徑之比。 憶體晶片中，胃 位狀態0及1。為 電容器之資訊， 容器之例子中， 失於雜訊中，_ 之後’電容器係 成功，係明 一步·降低所 器之微晶片 算速度亦可 上之組件所 針對此目的 係被引進， 電導率。電 係被填入電 。此電極及 同尺寸之電 上之電容器 。目前，考 溝渠電容器 渠垂直基板 顯地被可被產生於微晶片 影響。降低最小外型尺寸 上之電子組件的積體密 增加記憶體模組的儲存容 需的面積，基板深度亦被 ，首先一溝渠係被導入一 例如藉由鄰接該溝渠壁之 介質薄層接著被敷設至該 導物質藉以獲得對電極。 電介質之安置意指電容器 極面積，也就是相同電 的側面大小。該電容器亦 慮縮減至1 0 0奈米之基板 可以最高6 0之特徵比來產 表面之深度對基板表面處 谷器=被充電及被放電狀態係對應兩 ,了可#地決定電容器之充電狀態及被 ，者必須具有特定最小電容。部分被 若電容或充電低於此限制值時，則此 即有關電容器之充電狀態會漏失。寫 透過產生電容器之兩電極間之充電相

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縮減的尺寸，洩漏電流係因重 了透過電容器之放電來抵銷資 被定期檢查，若合適則更新， 係在次被充電至其最初狀態。 些俗稱之"更新"時間，也就是 ’更新時間之一期間中，電容 電狀態達可靠決定的程度。針 必須於更新時間開始時具有一 結束時’充電狀態仍然足以高 於電容器之資訊。 保甚至更進一步最小化時資訊 極表面係被提供一結構，使電 表面被產生儘可能大。 再 目前聚矽物被當作填充溝渠的 ’也就是溝渠之較小尺寸，導 物之電導率不足以提供所需的 造成電容器之電容漏失，如鉑 成之電極，係取代目前被使用 ^果’可壓縮電極中之乏區來 的較薄電極。 介常數ε之物質取代通常被當 之^ ^化石夕。考慮相同電極面 有較高電介常數之電介質之電 地此意指考慮一固定電極間 等化之洩漏電流來放電。由於 要地隧道效應增益而增加。為 訊漏失’電容器之充電狀態係 也就是說部分被放電之電容器 然而，技術限制係被加諸至這 說其不能被任意的縮減。因此 器之充電係僅被允許降低至充 對一被給定洩漏電流，電容器 特定最小充電，使得更新時間 過雜訊藉以可靠地讀出被儲存 複數解近似係被求解以確 之可罪储存。因此，例如，電 極長度及寬度減少時，該電極 者’新物質係被使用。因此， 電極物質。由於進一步最小化 體物質之層厚度減少，使聚矽 充電。為了打擊進—步最小化 之具有較高電導率之金屬所製 之摻雜聚矽物所製成之電極。 產生提供電極上所需電荷密度 再者’嘗試以具有較高電 作電介質且被安置於電極之間 積及相同電極間隔，包含—具 各裔係具有較高的電容。相對

第9頁 200401370 五、發明說明（·3) 隔，經由使 電容面積亦 許多金 钽、二氧化 諾、氧化鑭 化矽之包含 其適合當作 性。因此， 進一步 機存取記憶 表示。後者 若電容器被 安置於基板 係需大量的 化，藉以提 明顯具有缺 係藉由化學 因為這些方 勻厚度。例 介質係以預 來產生。該 因氣態母體 法之案例中 各例中僅該 用具有較高電介常數之電介質，考慮 可被進一步降低其尺寸。 屬氧化物及過渡金屬氧化物，如氧化 給、氧化锆、氧化釔、二氧化鈦、氧 、氧化此、氧化錢、氧化镨及如一氧 其可變組成的氧化物或矽酸鹽混合物 微電子組成中之電介質應用之電介常 ，如氧化组具有範圍從2〇至23的電介 最小化的啟程點係為記憶體胞元的設 體（DRAMs)中’記憶體係藉由” 一電晶 係包含可連接儲存電容器至位元線的 具體化為一溝渠電容器，則被指定之 表面或同樣地位於溝渠中。該記憶體 工作步驟，例如，各層在其沉積之後 供安置導電連接器的通道。引進新電 乏可圖樣化這些物質的難處。 該 汽相沉積（CVD)或原子層沉積（ALD)方 法可達成甚至於高特徵比之結構中之 如’這些係被當作用於深溝渠電容器 期電介質被製成化學反應中之陶究層 母體係同時被呈現於基板上之汽相中 反應而被直接沉積於基板表面上。原 ’該母體係於各例中依序被引進氣體 母體其中之一與被提供於基板表面上 相同電容： 鋁、氧化 化鈮、氧化 化铪/二氧 ，係具有使 數的高價值 常數。 計。動態隨 體胞元”來 一電晶體。 電晶體可被 胞元之結構 必須被圖樣 介質時，係 電介質通常 法來敷設， 陶瓷層的均 的溝渠。電 的氣態母體 ，該電介質 子層沉積方 空間中，使 之如氫氧基

第10頁 200401370 ί、發明說明（4) 群組的化^群組起反應。由於層厚度可非常精確地被控 # ^ ' y v也破建造於各原子層中。 然而，其；儿積後，因為層具有非晶體結構， 轉換母體之群組，所以電介質層仍呈現不良的 ς 了 = 些缺陷導致高洩漏電流及電容器之未儘如意的電子特性j廷 沉積後’電介質層首先被提高密度。針對此目的入 質通常承受熱處理，藉此退火該層中之缺陷。此例中，二 質通常進行從非晶體結m曰曰體或多曰曰曰i结構的轉變。: 介質之陶瓷層亦需因熱處理而對化學物具較高之電阻。因 =丄因此，電介質之陶竟層可於沉積之後利用蝕刻媒介_ 地直接再次破移除。熱處理之後，實際上不再與蝕刻媒介 生反應，或需非常長的處理時間來再次移除電介質層。 因此，"2 00 1年8月，閘極堆疊薄膜計劃之每月報導，柱 緣活動"報告氟化氫對單晶體氧化鋁之蝕刻速率係為〇 1太 /分鐘。" 20 0 1年8月，FEP表面制定之每月報導，"柱閘極^緣、 活動"”調查報告百分之49強度氟化氫溶劑之被退火氧化 的蝕刻速率係為0 · 0 0 1奈米/分鐘。無附加熱處理下，陶瓷芦 積後直接被好好地蝕刻。因此’氧化紹可於沉積i =用百》之49之氟化氫以1G奈米/分鐘之银刻速率直接被移 物質之具有高電介常數£之電介質被用於電 因為可得到非晶體’具有不良電子特性之良 好，樣化m，或單晶體或多晶體，具有良好電子特性之 不良圖樣化陶竟層，所以目前需作妥協。因此，需圖樣化陶

200401370 五、發明說明（5) ----- 瓷層之電子组件的複雜設計非常難以實現。 因此，本發明之一目的係提供一種圖樣化陶吏層於半省 體基板上之方法’藉此亦可提供一種具有良好電子特丨a，^ 就是僅允許低洩漏電流之圖樣化陶瓷層。 ' 也 該目的係藉由一種圖樣化陶瓷層於半導體基板上之方、 來達成，一陶篆層被沉積於半導體基板上，該被沉積陶变^ > 係以增加密度步驟來增加密度，缺陷係至少被產生於被辦^ 密度之陶瓷層中之區段中，及該陶瓷層被以蝕刻媒介處^， 該陶瓷層被移除自基板之被提供缺陷之區段中。 因此，藉由依據本發明之方法，高品質陶曼層係被產 生’且缺陷係被產生於預期稍後被移除之陶瓷層之這些區段 中。由於缺陷的產生，增加密度後具有高品質，也就是僅^ 許低洩漏電流之陶瓷層，係再次被轉換為可打擊蝕刻媒介， 可以適用於產業應用之蝕刻速率來移除該陶瓷層的型式。蝕 刻期間，因為無缺陷被產生之陶瓷層的這些區段不被蝕刻媒 介打擊或非常輕微的打擊，所以依據本發明之方法可圖樣化 陶瓷層，高品質的陶瓷層可於圖樣化後獲得。此開啟如記憶 體胞元的更複雜設計。 〜 降低對蝕刻媒介之電阻之陶瓷層的所有干擾係被視為缺 陷。該缺陷之例子係為被併入陶瓷層之雜質原子或離子，陶 一^物質之晶格中的障礙，或單晶體或多晶體陶瓷物質内的非 曰曰體區域。為了區隔產生缺陷後之狀態及沉積陶瓷物質後被 直接獲得之非晶體狀態，此後產生缺陷後之狀態係被稱為,， 準非晶體"狀態，而陶瓷物質係被稱為，，準非晶體"陶瓷物

200401370 五、發明說明（6) 質。該準非 假設準非晶 發明之方法 移除該陶瓷 的早晶體或 該陶瓷 例如摻雜可 沉積或原子 化鋁層之陶 密度期間， 阻止或至少 介來移除， 子組件之組 可自該被保 期的高要求 晶體狀態的 體物質係具 所產生之準 層期間，因 多晶體狀態 層之準非晶 於沉積陶瓷 層儿積方法 瓷層中的氫 氫氣可被添 被降低。陶 而其可維持 件保護的區 護區域被逐 精確結構尚 有上述的缺 非晶體狀態 較佳蝕刻能 〇 體狀態可以 層期間被引 ，適當摻雜 。熱處理步 加至極熱環 瓷層接著可 於基板上之 域中。稍後 出’使該陶 f被決定。然而，本發明 陷丨 微觀之，依據本 ，係不同於藉由蝕刻媒介 力或較高蝕刻逮率所產生 各種方 進該層 之例子 驟中增 境中， 藉由暴 藉由如 工作步 瓷層之 式來產生 中。依據 係為被包 加被沉積 使氫氣之 露區域中 罩幕或被 驟中，摻 電子品質 。因此， 化學汽相 含於如氧 陶瓷層之 擴散可被 之姓刻媒 產生之電 雜物接著 可滿足預 然而，依據本發明之方法 增加密度之陶瓷層中的方式被 之陶瓷層係首先藉由如熱處理 盤之良好品質，也就是良好電 阻。將被移除之陶瓷層區段係 層中之缺陷的植入物來處理。 足以產生陶瓷層之化學或物理 離子。該植入物之微粒可以中 或分子。假設植入物可產生增 係較佳以缺陷隨後被產生於被 實把。針對此目的’該被沉積 來增加岔度。該陶兗層具有通 子特性及對蝕刻媒介之高電 接著以產生被增加密度之陶究 此例中，植入物一詞意指具有 變化之高能量的原子、分子或 性或帶電型式被呈現，如原子 加陶莞層之钱刻能力之陶竟層

200401370 五 發明說明（7) 的化學或物理變 入A. + 化則在此無特別的限制。陶次©私虹 介的電阻可選捭抨砧 闹瓦層對蝕刻媒 中。圖樣化”，：上 降低於陶瓷層的特定區段 之基板的幕罩。 '敍刻破安置陶瓷層下 +依據較佳實施例，該植入物係藉由離子植人 力:密度之陶:是層。例如，視被植入微粒之；入被增 該微粒可被併入陶綱的晶格中，藉此】ϋ㈣定’ 當大面積可被為f非晶體型式。因為陶究物質相 段-區段被ϋ 構，例如因使用離子束來寫入而-區 ,,.,. 蜓，所以離子植入可使用聚焦離子束來被者 亦促成產生”處理半導體基板之幕罩使依據本發明之方法 其他ilL二，可使用如氳(Η，Η2)、氣(ν，ν2)或砷⑴），或 二氫化碟（PH)申（A、SH3)、二氮化坤（ASH2)、三氣化麟（PH3): 用。為了棱i之为子。然而，所述者外之物質亦可被使 々& ‘、了植劑量通常被挑選於1 X 1013至1 X l〇i7at/八八 之ΐΞ: 量通常被挑選於100電子伏特至2百萬電：伏77特 離子植入係藉由慣用裝置來實施。 如Ιιίϊϊΐ步較佳實施例，植人物係藉由電漿來提供。例 電漿。雷將或化合物來產生 將Κ電漿可藉由該電漿與陶竟層成分起反應或藉由來自 雜元素被併入陶I層，產生陶究層之暴露區域中之处 ，改變。陶瓷層係從單晶體或多晶體狀態被轉換為準非，Γ 7» B曰

第14頁 200401370 五、發明說明（8) 體狀態，且可更輕易地被 率 〇 慣用#刻媒介可被用 磷（Η3Ρ04)或SC1(SC1=標準 Η20/ΝΗ40Η/Η2 02 的混合物） 他蝕刻媒介亦可被使用。 由於陶瓷層可以其獨 而均勻地被改變，所以植 上。該植入物於陶瓷層上 性電漿來產生。例如，該 上，係可藉由各向同性電 然而’針對特定應用 用於陶瓷層上。針對此目 之垂直夾一角度之方式被 蝕刻媒介打擊而產生更高的蝕刻 速 t:刻陶瓷層，如氟化氫、冷氫酸 Θ海1 ;通常被當作蝕刻媒介之 除了被提及之蝕刻媒介之外，其 導體基板 件，則此 用所遮蔽 此，如離 一侧，而 其對蝕刻 瓷層來產 緣電介質 例如 之入射角 表面包含 具有助益 ，使陶瓷 子束之傾 溝渠之對 媒介之其 生溝渠之 之層覆蓋 ’陶瓷層 來控制。 如溝渠 。此例 層特定 斜入射 侧壁係 電阻。 一侧上 0 被移除 被挑選 立於其幾何 入物可各向 之各向同性 植入物各向 漿來產生。 ，植入物可 的，植入物 敷設至被增 或溝渠電容 中，部分陶 區段之可挑 案例中，陶 被入射微粒 例如以此法 的觸點’而 構造之钱刻媒介之電阻 同性地作用於陶瓷層 作用係可藉由如各向同 同性地作用於陶瓷層 有助益 係可以 加密度 器之具 宪表面 選變更 瓷層可 遮蔽， ，可藉 溝渠之 地各向 半導體 之陶瓷 有高特 係被植 成為可 被修改 因而不 由選擇 對侧仍 異性地作 基板表面 層。若半 徵比之元 入物之作 能。因 於溝渠之 被修改於 性移除陶 維持被絕 於溝渠中之深度可藉由入射植入物 之垂直表面角度越大，植入物之貫

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200401370 五、發明說明（9) 穿深度就越小。較佳是，植入物入射方向及垂直基板表面之 間的月度’係'被挑選自8 9度至1度，較佳從8 9度至3 0度之範 圍。 藉由遮蔽特定區域來選擇性圖樣化陶瓷層，在此係以被 引進基板中之溝渠為基礎來解釋。然而，該選擇性圖樣化通 常可以非均勻型態學被敷設至基板。因此，選擇性圖樣化亦 可以具有凸起結構之基板來實施，如氧化閘極之圖樣化。在 此’餘刻後’陶瓷層仍維持於植入物之傾斜入射期間 結構遮蔽的區域中。 為 缺陷之 儘可能 密度陶 較佳地 層係較 基板係 此例中 施足夠 用於適 此，增 解釋。 因處理 被 化學方 了選擇性 區段中及 不同是报 瓷層對餘 被轉換為 佳地藉由 被加熱至 陶瓷層不 長之時間 當應用， 加非結晶 然而，其 而被轉換 提供缺陷 法來實施 移除被提 未被修改 重要的。 刻媒介之 單晶體或 熱處理來 高於適當 需被完全 ’電子特 或陶瓷層 體陶瓷層 他方法同 為具南钱 之被增加 °例如， 供缺陷 區段中 為了獲 高電阻 多晶體 增加密 陶资物 結晶透 性，也 需要對 之密度 樣地可 刻電阻 密度陶 氟化氫 之區段中的 之陶資*層對 得未被修改 ，針對增加 型式。為了 度。針對此 質之結晶溫 。然而，熱 就是陶瓷層 姓刻媒介之 係使用熱處 被使用。重 的狀態。 瓷層的移除 、冷氫酸碟 蝕刻媒 區段中 密度， 處理J1 目的， 度之上 處理係 之絕緣 充分電 理步驟 要的是 介之行J 之被增力 陶瓷層4 程，陶| 陶瓷層g 的溫度( 較佳被1 特性係 阻。在 的例子身 陶瓷層令 係較佳地 或SCI係%

200401370 五、發明說明（10j j二此例中，右耜，蝕刻媒介係被挑選使得僅被提供缺P 陶瓷層之被修改準非晶體區段被打擊。 /、、㈢ :已：釋者，層之選擇性修改可藉由因植入 蔽；定區域來達成。因此，依據本發明方 左之竿乂仏貝把例中，為了產生溝渠電 溝渠係被引進半導體基板，陶奢_ 11 /、有貝'土之 在溝渠側壁上之陶究層的區：中。隨t 哪到期間，僅陶瓷層之被修改準曰雕 说 且半導體基板被暴露。此可僅在溝“：：：2性地移除 電晶體的最新設計。 此開啟圮憶體胞元如 依據本發明之方法係適用於圖樣 為了小型化電子組件，陶：J :匕：二陶尤層。然而’ 麵成。高介電常數之較佳；：較=電常數之物質來 化鉅、二氧化铪、氧化鍅、二：為被挑選自如氧化鋁、氧 戍之群組的物質，其氧‘;鈦之鑭系元素氧化物所形 特別是離子植乂：物：二其本身使用或當作氧化物。 物，其可產生陶究物質：二係被併入陶兗層當作植入 :者此2包含可產生陶化t被ϊ用於此例 物。此例中，特別是 子夂化之重兀素的植入 遇期的元素。疋素應破了解為週期表之第三或第四 依據本發明方法之一 質製成之更深層係被安置於例：進由步物 灵進一步物質本身 $ 17頁 200401370 五、發明說明（11) 並不受任何特 物質。然而， 更進一步物質 修改其 瓷層係 暴露。 擇性打 部之更 成。然 被用於 方式來 段地修 轉換為 陶瓷層 可被製 第 對鞋刻 被移除 進一步 擊及移 進一步 而，位 圖樣化 使用， 改，隨 被安置 可更輕 作非常 一圖顯 了達成被描述 中被氧化其表 該氧化一方面 更深層。具有 積方法被沉積 硼矽酸鹽玻璃 餘刻劑係被敷 影劑被顯影， 別的限制。例如，陶瓷物質可被當作更進一步 亦可使用由金屬或半導體物質製成之層來當作 。被安置頂部之陶竟層可藉由植入物之處理來 媒介的電阻。接著蝕刻期間’首先頂部上之陶 μ叩被安置底部之更進一步物質製成之層係被 蝕刻期間’由更進—步物質製成之層接著被選 除僅於被暴露區域中。例如’被安置陶瓷層底 物質製成之層’係可藉由電容器之繫樑來形 於底部之更進-步物質製成之層，亦可以類似 半1r體基板之平板印刷方法之底部絕緣塗料的 被安置頂部之陶瓷層首先被植入物一區段一區 後蝕刻步驟中，被產生於陶瓷層中之結構係被 底部之更進一步物質製成之層。此方式中，因 易地被修改其對蝕刻媒介的電阻，所以陶瓷層 薄。 示產生深溝渠電容器期間運作的工作步驟。為 於第一圖之建構，首先一矽晶圓丨係於氧環境 面，藉以產生具有約5奈米厚度之薄氧化層5。 降低晶圓中之壓力，另一方面提供一粘著層給 約2 0 〇奈米厚度之氮化層6隨後藉由化學汽相沉 於氧化層上。為了圖樣化氮化層6，首先由如 之硬幕罩製成之一層接著被沉積。此後，光阻 設’藉助幕罩一區段一區段被暴露及使用一顯 藉以界定用於溝渠電容器之溝渠之具有約！〇〇

第18頁 200401370 五、發明說明（12) Π直ΐΐ二口之、二開，接著使用含氟電漿被轉換祕 層之後：溝露區段亦同時被移除。移除光阻蝕刻 係使用更進一步碳氟化合物電漿被叙列入功 晶圓1約8微米深。最後，例如硬幕罩 乂 2進夕工作步驟中，鄰接溝渠2之矽晶 雜錯以改善電導率，，此可藉由 J又3 =按 然而，其他摻雜方牛π搂叮冼.雷m 飞相來達成。 作完整電容哭中沾…表可被運用。石夕晶圓1之摻雜區域3當 4，係接著夢由;Λ思電極。例如氧化铭之電介質的薄陶究層 声的方法，ϊϋ! 而’亦可使用其他沉積陶曼 ^.知 干汽相沉積方法。此後，熱處理係被實施， 基板被加熱至至少攝氏800度的溫度。此例中，最初以非曰 體型式被沉積之氧化鋁係被轉換為單s 曰曰 ^ ^ ^ ^ 低符俠苟早日日體或夕晶體型式。半 =基板現在具有被顯示於第—圖的結構。該描♦係對 ::曰曰圓平行被引進之溝渠2之縱軸或垂直矽晶圓i之上 =又。溝渠2係被引進矽晶圓i，摻雜區域3被提供於矽晶圓、 下區域，其摻雜區域具有增大之電導率並對應 凡整電谷器中之下電極。溝渠2係被與如氧化鋁之電介 層4排成一歹，卜其可覆蓋溝渠2之内壁及上侧。首先，上述由 氧化矽製成之層5係被直接安置於矽晶圓丨之上側上，由氮 ί之層^係依序被安置於該層5 1。氮化砍層係被電介質 ^4覆盍’其亦覆蓋溝渠2之侧壁。溝渠2接著被填滿聚石夕，、 f4碎亦完全覆蓋半導體基板的表面。此狀態係被描繪於 圖B。溝渠2被填滿聚矽7，該聚矽亦完全覆蓋被描繪之半 200401370 五、發明說明（13) 導體基板的上侧。聚矽7 使聚…被移除於半Ϊ;ί:;ί:以刻回去 區段，而聚-被；幾其下 胸再次被移除於暴i:;及==上側。為崎 離子植入，丄 _子入射方向係以箭表示。由於 離于植入电介質陶瓷層4之結構俜祐故變n +入 ^ ^ ^ (夕）日日體型式轉變為容易蝕刻之準非曰p 型式。因為入射離子不具有 』 < 平非日日體 ::月間，笔介質陶瓷層4係被均勻地修改所有暴露區 域。此後，如氟化氫之蝕刻劑係被敷 、πσ 藉以移除陶_之被修改的準非Λ ε /導 ® F夕邊碰β .饥b队91早非日日體區域。被描繪於第— 餅 建構係可獲得。溝渠2被填入聚矽7於其下區段， 貝陶兗層4係被安置於聚石夕7 $石々a Ρ! Ί + pq ^ 係再-欠間。矽晶圓1之物質 =再-人暴路於溝渠2之上區段。進一步步驟中，接著建構一 ，樑於溝渠2之上區段。電容器之充電狀態可被控制之對電 曰曰體之連接器’係稍後被產生於該繫樑之上緣處。 第二圖顯示產生深溝渠電容器的工作步驟；此例中，首 先繫樑係被產生，此後由高k物質製成之陶瓷層係被沉積。 =對此目的，首先矽晶圓丨係以第一圖A說明之方式被處理， 藉以沉積薄氧化矽層5及氮化矽層6於晶圓上，及引進溝渠至 半導體基板。溝渠2被引進矽晶圓1之後，首先具有約1 0奈米 厚度之薄氧化層係藉由被氧熱氧化之暴露矽被產生於溝渠側

第20頁 200401370 五、發明說明（14) S工=聚石夕隨後被沉積於晶上巨 各向異性地蝕刻回去，_ : f朱被填滿聚矽。聚矽被 , 精乂從a曰圓表面及、'番；巨 :巧聚石夕1微米;罙。該被暴露氧溝：二：： J露區段係再次被各向異性地银刻 冓中的 製成且具有約2。奈米厚度之 由亂：：薄膜 化物薄膜9隨後被各向異性地姓 積共且該氧/氮 之聚編再次被暴露。仍被呈;見二;破之= 籌渠中 各向異性蝕刻被移除，使溝渠2再次被暴露至二再次藉由 產生於溝渠側壁上之聚矽下的薄氧化物膜:二王冰又。被 蝕刻，如使用氟化氫醆被移除之後，被聂向異性 坤之汽相捧雜來達成。由成=有=樣：可藉由 I陶是層4接I被沉積且隨後被增加密度 电極’聚矽7接著再次被沉積進入溝渠2 ’被 渠2之上區域中…7隨後再次：= 欧地钱刻回去。被描繪於第二圖Α之安置係被達成。白- 溝渠2被引進矽晶圓丨，由氧化矽製 矽製成之層6係被安置於其上侧。溝渠2之區1 氮化 1具有備摻雜藉以增加電導率之區域3 :又中，矽晶圓 樺狀方戈妯史要於、塞，、巨〇 1化物層9係以繫 ”，式被女置於溝渠2之上區域並形成所謂的繫襟 之内i及半導體基板之上側係被由電介 ’、〃 /、 ::製成之陶瓷層4覆蓋。溝渠2内部被填 再 次被溝渠2最上部區段，而㈣2内部再次被暴y7再 %〗丨質陶寬層4接著再次被移除於溝渠2之被暴露區段。

第21頁 200401370 五、發明說明（15) 針…對此目，的/基板係藉由植入微粒來放射，其路徑藉由箭頭 8符號來描述。離子撞擊係改變電介質陶瓷層4的結構，例 如i後者從結晶體型式再次被轉換為準非晶體型式。電 陶瓷層4之準非晶體區段接著可以如使用氟化氫之濕化學貝 各向同性蝕刻步驟來移除。被描繪於第二圖c之建構係被 成。由於繫樑9及電介質陶瓷層4之物質在此再次被移 以溝渠2内部再次被暴露於上區段中。 其下部中，漾m 9 被填入聚矽7 ’而電介質陶瓷層4被安置於圓木 Ϊ:區^二中，”7係以繫樑狀方式被二广 圖顯示建構溝渠電容器的工作步驟，上電極 Α至Ε荦例中夕丁於此碰〆 先被Λ月於第一圖 圖料被運作。此後，首先被描述於第- :陶曼繫枰，係被與可當作完整電容器中之絕緣體 成：列。針對此目的，繫樑物質15可藉 上侧之超額儿 來沉積。被沉積於氮化層6或聚矽9之 除，使聚石夕7之上/#\係;^再次藉由各向異性姓刻來移 之上側再次被暴露。聚石夕7技益 後被各向同性#纟,丨π + κ以接者再次被沉積並隨 構。為了 去’错以達成被描述於第三圖A之建 段。被引以;?之、畺該=別^ 製成之層5及由氮化矽製成之声 圖A。由軋化矽 侧。溝渠2係被鱼♦入所]ς Β再-人破文置於矽晶圓1上 糸破與电介質15之上部區域排成—列。溝渠2内部

第22頁 200401370 五、發明說明（16) 係被填入聚矽7以產生上電極。 首先由如氧化鋁製成且可當 σ除電介質1 5 —側， 汽相沉積方法來敷設，並0之陶宪層係藉由如化學 式。襯墊10接著具有對餘二二= 理轉換為（多）晶體型 Β之建構係被達成。溝渠2之被^阻。被描繪於第三圖 側，係被由氧化鋁製成之;陶J體基板之上 著-區段-區段地被植入襯塾】。之：覆蓋著。離自接 或襯墊1 0係以離子作各向里性之· b目的，半導體基板 箭頭8來描述。胃^ #二 射，離子入射方向係藉由 子入射方向8形成與基板表面垂直 穿溝渠2之深度可藉由角度 =角度11。離子貝 射之傾嵙古a工4 1果决襯墊10之區段10A因入 入射離子8遮蔽’不易㈣多)晶體氧化 ί2中°之H 概塾10之區段ι〇Α。然而’被安置於溝 2 ^^之區段10β —區段1 〇Α之對侧係被入射離子打 果氧化㈣轉換為此區域中之容易㈣準非晶體型 ς °，子植人後’如氟化氫之㈣媒介再次被敷設至晶圓， ，以剝去襯墊1 〇之被修改準非晶體區段丨0b。此例中，電介 質1 5亦被剝去未被保護的區域。此狀態係被描述於第三圖 \溝渠2之上區段中，襯墊〗〇僅被保存於離子未被植入之區 丰又10A中。包；丨貝15被保存於被概塾i〇A保護的區段中，而其 被f除於被暴露的區段中。結果，矽晶圓丨之物質被暴露於 溝渠2之上區段中僅在區段丨A之一侧上。如第三圖e所示，聚 石夕1 3之薄層接著再次被沉積，其覆蓋半導體基板之上側及溝 渠2之被暴露側壁。如第三圖f所示，聚矽〗2接著再次被各向 第23頁 200401370 五、發明說明（17) 一 --- 同性蝕刻回去，其再次從半導體基板上側及溝渠2内壁被移 除，僅保留於溝渠2中之小區段丨4中。上電電之聚矽7的電子 遷接接著可藉由區段14來生產。 產生此上電極之一側連接之一可能性，自被顯示於第二 圖B之安置係被顯示於第四圖。此例中，第四圖A係對應被顯 示於第二圖B之安置的上區段。由氧化矽製成之薄層5^由氮 =矽製成之層6係被安置於矽晶圓丨上。溝渠2係被引進此半 導體安置中，其溝渠侧壁被與繫樑9排成一列。被安置於繫 樑9上者，係為延伸於半導體安置上侧之上及沿著溝渠2内辟 的陶瓷層4。陶瓷層4對應著當作電介質介於完整電容器中$ ^ =極及下電極之間的陶瓷層。上電極之聚矽7係被描繪於 以圖不之下區段中。為了選擇性改變陶瓷 =係接著被植人，該離子以對基板表面之垂直12之之。角構度 # 方式被入射。結果，陶究層之區段4Α被入射離子遮 二：使結構修改不發生於此區域中。被： ，域中，電介質再次從其(多)晶體型式被轉換陶= ，彳著，首先被離子撞擊修改之陶究層4之準^非體曰曰^型 二，^選擇性被㈣媒介移除。例如氟化氫可被當作 U描繪於第四圖C之建構係可獲得。溝渠2中 二某 ir物，：厂側上’使繫樑9之物質被暴露於此區段中： _物質接著被姓刻，使繫襟9之 奴中。繫 而被描繪於第四圖D之建、移 '於暴路區域中， 暴露於溝渠2區段U中之1 ^，晶圓1之物質現在被 係被電介質層4及繫樑9之物]質上仔相著對區二1 A,溝渠2之側壁 <物貝保差者。為了電子連接上電

第24頁 200401370 五、發明說明（18) 之聚石夕7，溝渠2再次被填入聚石夕，且該聚石夕再次被各向同性 兹刻回去°被描纟會於第四圖之建構係可獲得。由聚石夕製成之 區段14係被沉積於後來上電極之聚矽了上，其區段產生電子 運接上電極之聚矽7。 4 i ®描繪溝渠2的平面圖。此例卞，第五齡係對應被 於第四圖c之狀態。聚矽7及電介質陶瓷層4及繫樑9層之 =面=看見於溝渠2内。藉由離子之入射植入並隨後姓 刻’電介質陶瓷層4係被蒋昤#、塞$。 ^ 被暴露於此區域中。繫枰-㈣’使繫樑9之物； 及移除。此被描繪於第Γ圖之被，暴=物質可被蚀刻媒介：ϊ 介質陶鍵覆蓋之溝準2側辟：：9:物質被移除於不:皮二 9之物質同樣地不被匕2質部分。此例中，因為繫樑 邊界區域被切去底部。“保4，所以電介質陶篆層4之

It由入射植入，陶这β 印刷校準精度及化學沉：：m我校準且獨立於平板 層之蝕刻速率可以超過，錯由離子或缺陷植入，陶兗 器之圖樣化陶究層之溝；二2來;^。例如用於溝渠電容 轉換為可蝕刻之型式j子中，因為該層之被植入部分被 车 > i- A . 所以該層係被移除小私、塞.w Ifl之一 +。破改良之處理容限：除】、於溝渠範園之 係可被避免。藉：=;電介質。額外增加之處理複雜性 化學改變，係可進—垔原子及虱之植入物來結合邡晶體及 v降低依據本發明之方法的複雜性。

第25頁 200401370 a弍簡單說明 第一圖顯示產生深溝渠電容器的工作步驟繫樑在沉積陶竞層 之後被產生當作電介質。 第二圖顯示產生深溝渠電容器的工作步驟當作電介質之陶瓷 層係被沉積於繫樑建構之後。 第三圖顯示使用一襯墊來建構一侧被埋入墊片的工作步驟電 容器係依據被描述於第一圖之方法步驟來建構。 第四圖顯示產生一侧被埋入墊片的方法步驟電容器係依據被 描述於第二圖之方法步驟來建構。 第五圖顯示產生深溝渠電容器之各種工作步驟的平面圖。 元件符號說明 ΙΑ 、 10A 、 10B 、 14 3 摻雜區域 5 薄氧化層 7、1 3 聚矽 9 絕緣層 11 角度 15 繫樑物質 區段 1 碎晶圓 2 溝渠 4 薄陶瓷層 6 氮化層 8 箭頭 10襯墊 1 2 基板表面垂直

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Claims (1)

1. 200401370 六、申請專利範圍 種圖樣化陶曼 沉積於 之瓷層 於至少 —陶瓷層被 該被沉積陶 缺陷被產生 該陶瓷層係 供有該缺陷 2 ·如申請專 植入物至該 3 _如申請專 植入而被引 4. 如申請專 漿而被引進 5. 如申請專 係以對該半 該被增加密 6. 如申請專 度至30度之 7. 如申請專 型態之該基 被遮蔽之區 8 ·如先前申 度期間被轉 9 ·如先前申 步驟係藉由 錯由一 之該基 利範圍 被增加 利範圍 進該被 利範圍 該被增 利範圍 導體基 度之陶 利範圍 範圍。 利範圍 板及因 域，其 請專利 換為單 請專利 熱處理 及 被從之被提 層於半導體基板上之方法， 一半導體基板上， 係以一增加密度步驟而被增a 9加密度， 該被增加密度之陶瓷層之區& _ 蝕刻媒介來處理，該陶瓷層係 ’ 板之該區段中移除。 第1項之方法，其中該缺陷係蘇 密度之陶瓷層而被產生。 第2項之方法’其中該植入物係藉由 增加密度之陶瓷層中。 + 第2項之方法’其中該植入物係藉由一電 加密度之陶瓷層中。 第2至4項中任一項之方法’其中該植入物 板表面法線夾一角度的行進方式而被引進 瓷層中。 第5項之方法，其中該角度係被挑選自8 9 第5或6項之方法，其可獲得具有一不均勻 該植入物對該基板表面來一角度之入射而 中無缺陷之區域係被產生於該陶瓷層中。 範圍任一項之方法，該陶瓷層係於增加密 晶體或多晶體型式。 範圍任一項之方法，該陶瓷層之增加密度 步驟來實施。

   第27頁 200401370 六、申請專利範圍 1 0.如先前申請專利範圍任一項之方法，該陶瓷層中被提供 以該缺陷之該些區段係藉由濕化學方法被移除。 Π .如先前申請專利範圍任一項之方法，具有侧壁之溝渠係 被引進該半導體基板，該陶瓷層係至少被沉積於該侧壁上且 隨後被增加密度，而該植入物種係以相對於法線之一傾斜而 被施加於該基板表面，使該缺陷僅被產生於被沉積於該溝渠 侧壁上之該陶瓷層中之該溝渠區段中。 1 2.如先前申請專利範圍任一項之方法，該陶瓷層係由高介 電常數之物質組成。 1 3.如申請專利範圍第1 2項之方法，該高介電常數之物質係 選自如氧化鋁、氧化钽、二氧化铪、氧化锆、二氧化鈦之鑭 系元素氧化物及混合氧化物。 該植入物係包含可 由更進一步物質製 1 4.如先前申請專利範圍任一項之方法 使該陶瓷層之產生化學變化之重元素c 1 5.如先前申請專利範圍任一項之方法 成之更深層係被安置於該陶瓷層之下=

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